[發(fā)明專利]一種單層空心紅外微橋探測器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110711263.3
• 申請日: 2021-06-25
• 公開（公告）號: CN113432728B
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發(fā)明（設計）人: 翟光杰;潘輝;武佩;翟光強
• 申請（專利權）人: 北京北方高業(yè)科技有限公司
• 主分類號: G01J5/24
• 分類號: G01J5/24
• 代理公司: 北京開陽星知識產(chǎn)權代理有限公司 11710
• 代理人: 安偉

本公開涉及一種單層空心紅外微橋探測器，紅外微橋探測器中的CMOS測量電路系統(tǒng)和CMOS紅外傳感結構均使用CMOS工藝制備，CMOS制作工藝包括金屬互連工藝、通孔工藝、IMD工藝以及RDL工藝，紅外微橋探測器中的柱狀結構為空心柱狀結構，柱狀結構至少包括電極層，紅外微橋探測器還包括加固結構，加固結構對應柱狀結構所在位置設置，加固結構增強柱狀結構與懸空微橋結構之間以及柱狀結構與反射層之間的連接穩(wěn)固性。通過本公開的技術方案，解決了傳統(tǒng)MEMS工藝紅外微橋探測器的性能低，像素規(guī)模低，良率低以及一致性差等問題，提升了紅外微橋探測器的結構力學穩(wěn)定性，優(yōu)化了紅外微橋探測器的電連接特性。

技術領域

本公開涉及紅外探測技術領域，尤其涉及一種單層空心紅外微橋探測器。

背景技術

監(jiān)控市場、車輔市場、家居市場、智能制造市場以及手機應用等領域都對非制冷高性能的芯片有著強烈的需求，且對芯片性能的好壞、性能的一致性以及產(chǎn)品的價格都有一定的要求，每年預計有億顆以上芯片的潛在需求，而目前的工藝方案和架構無法滿足市場需求。

目前紅外探測器采用的是測量電路和紅外傳感結構結合的方式，測量電路采用CMOS(Complementary?Metal-Oxide-Semiconductor，互補金屬氧化物半導體)工藝制備，而紅外傳感結構采用MEMS(Micro-Electro-Mechanical?System，微電子機械系統(tǒng))工藝制備，導致存在如下問題：

(1)紅外傳感結構采用MEMS工藝制備，以聚酰亞胺作為犧牲層，與CMOS工藝不兼容。

(2)聚酰亞胺作為犧牲層，存在釋放不干凈影響探測器芯片真空度的問題，還會使后續(xù)薄膜生長溫度受限制，不利于材料的選擇。

(3)聚酰亞胺會造成諧振腔高度不一致，工作主波長難以保證。

(4)MEMS工藝制程的控制遠差于CMOS工藝，芯片的性能一致性和探測性能都會受到制約。

(5)MEMS產(chǎn)能低，良率低，成本高，不能實現(xiàn)大規(guī)模批量生產(chǎn)。

(6)MEMS現(xiàn)有的工藝能力不足以支撐更高性能的探測器制備，更小的線寬以及更薄的膜厚，不利于實現(xiàn)芯片的小型化。

發(fā)明內容

為了解決上述技術問題或者至少部分地解決上述技術問題，本公開提供了一種單層空心紅外微橋探測器，解決了傳統(tǒng)MEMS工藝紅外微橋探測器的性能低，像素規(guī)模低，良率低以及一致性差等問題，提升了紅外微橋探測器的結構力學穩(wěn)定性，優(yōu)化了紅外微橋探測器的電連接特性。

本公開提供了一種單層空心紅外微橋探測器，包括：

CMOS測量電路系統(tǒng)和CMOS紅外傳感結構，所述CMOS測量電路系統(tǒng)和所述CMOS紅外傳感結構均使用CMOS工藝制備，在所述CMOS測量電路系統(tǒng)上直接制備所述CMOS紅外傳感結構；

所述CMOS測量電路系統(tǒng)上方包括至少一層密閉釋放隔絕層，所述密閉釋放隔絕層用于在制作所述CMOS紅外傳感結構的釋放刻蝕過程中，保護所述CMOS測量電路系統(tǒng)不受工藝影響；

所述CMOS紅外傳感結構的CMOS制作工藝包括金屬互連工藝、通孔工藝、IMD工藝以及RDL工藝，所述CMOS紅外傳感結構包括至少兩層金屬互連層、至少兩層介質層和多個互連通孔，所述金屬互連層至少包括反射層和電極層，所述介質層至少包括一層犧牲層和一層熱敏感介質層；其中，所述熱敏感介質層用于將其吸收的紅外輻射對應的溫度變化轉化為電阻變化，進而通過所述CMOS測量電路系統(tǒng)將紅外目標信號轉化成可實現(xiàn)電讀出的信號；