[发明专利]增强红外透过性的混合成像探测器像元结构及其制备方法

权利要求书

1.一种混合成像探测器像元结构，其特征在于，包括：

一晶圆，作为可见光过滤层；

分别位于所述晶圆上方和下表面的红外感应区域和可见光感应区域；以及

用于将所述可见光感应区域和所述红外感应区域所输出的电信号进行计算并转换为图像的转换单元；其中，

可见光感应区域，位于所述晶圆下表面，其包括可见光感应部件和将所述可见光感应部件所形成的电信号输出的引出极；

互连层，位于所述晶圆上表面；

介质层，位于所述互连层的上表面；

凹槽，位于所述互连层和所述介质层中，且对应于所述可见光感应部件上方；

红外增透材料，填充于所述凹槽中，具有圆滑凸起表面，用于增强所入射的红外光的透过性和汇聚所入射的红外光；

接触沟槽结构，位于所述红外增透材料两侧的所述介质层中；

红外感应区域，位于所述红外增透材料和所述接触沟槽结构上方，其包括红外感应结构；所述红外感应结构包括：下释放保护层、红外感应部件、电极层和上释放保护层；所述红外感应部件对应于所述红外增透材料的上方，用于吸收红外光，并产生电信号；所述红外感应结构的边缘具有第一支撑孔，所述第一支撑孔底部位于所述接触沟槽结构上表面，并且所述第一支撑孔底部的所述电极层与所述接触沟槽结构相连，用于将所述红外感应部件产生的电信号输出；所述红外感应结构的顶部具有第一释放孔；所述红外感应结构与所述红外增透材料之间具有第一空腔；

支撑部件，位于所述红外感应结构的外围，且与所述红外感应结构不接触，所述支撑部件边缘具有第二支撑孔，所述第二支撑孔底部位于所述介质层上表面，其顶部具有第二释放孔；所述支撑部件与所述红外感应结构之间具有第二空腔，并且红外感应结构与支撑部件之间具有连通的空隙；在所述支撑部件顶部的内表面或者所述支撑部件的整个内表面具有红外反射材料层或者整个所述支撑部件为红外反射材料，所述红外反射材料用于将未被所述红外感应部件吸收的红外光反射到所述红外感应部件上，进而被所述红外感应部件吸收；

其中，可见光和红外光从所述晶圆下表面射入，通过所述可见光感应区域，部分所述可见光被所述可见光感应区域吸收；然后，经所述晶圆过滤掉未被所述可见光感应区域吸收的可见光，红外光经所述红外增透材料后入射到所述红外感应部件上且被所述红外感应部件吸收并产生电信号输送到所述转换单元，从而生成可见光红外混合图像。

2.根据权利要求1所述的混合成像探测器像元结构，其特征在于，所述红外增透材料的结构为半透镜结构。

3.根据权利要求1所述的混合成像探测器像元结构，其特征在于，所述红外增透材料为硅、锗硅或者硫化硒。

4.根据权利要求1所述的混合成像探测器像元结构，其特征在于，所述红外增透材料的顶部与所述介质层顶部齐平或低于所述介质层顶部。

5.一种权利要求1所述的混合成像探测器像元结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤01：提供一晶圆，在所述晶圆下表面形成所述可见光感应区域；

步骤02：在所述晶圆上表面形成所述互连层；

步骤03：在所述互连层上形成所述介质层，在所述介质层和所述互连层中刻蚀出所述凹槽，在所述凹槽中形成具有所述圆滑凸起表面的所述红外增透材料；

步骤04：在所述红外增透材料两侧的所述介质层中形成所述接触沟槽结构；

步骤05：在所述接触沟槽结构、所述介质层和所述红外增透材料上形成第一牺牲层；

步骤06：在对应于所述接触沟槽结构上方的所述第一牺牲层中形成第一沟槽；所述第一沟槽底部暴露出所述接触沟槽结构的表面；

步骤07：在具有所述第一沟槽的所述第一牺牲层上形成所述红外感应结构，然后在所述红外感应结构顶部形成第一释放孔；其中，所述第一支撑孔底部的所述电极层与所述接触沟槽结构相连接；

步骤08：在完成所述步骤07的所述晶圆上形成第二牺牲层；

步骤09：在对应于所述接触沟槽结构外侧的所述介质层上方的所述第二牺牲层中形成第二沟槽；所述第二沟槽底部暴露出所述介质层的表面；

步骤10：在具有所述第二沟槽的所述第二牺牲层上形成所述支撑部件，在所述支撑部件顶部形成第二释放孔；

步骤11：通过所述支撑部件和所述红外感应结构之间的所述连通的空隙、所述第一释放孔和所述第二释放孔进行释放工艺，将所述第一牺牲层和所述第二牺牲层释放掉，从而形成所述第一空腔和所述第二空腔。