[发明专利]一种红外热电堆传感器、芯片及其制备方法

权利要求书

1.一种红外热电堆传感器，其特征在于，包括多个红外热电堆像素，所述红外热电堆像素包括：

衬底，所述衬底包括第一区域和第二区域，所述第二区域围绕所述第一区域；

位于所述衬底一侧且位于所述第一区域的第一悬空膜以及位于所述衬底一侧且位于所述第二区域的第二悬空膜；

位于所述第一悬空膜远离所述衬底一侧的热电堆结构和开关电路，所述热电堆结构包括N型热电堆和P型热电堆，所述开关电路位于所述N型热电堆和所述P型热电堆之间；

位于所述第二悬空膜远离所述衬底一侧的悬臂梁和开关信号导出结构，所述开关信号导出结构与所述开关电路电连接。

2.根据权利要求1所述的红外热电堆传感器，其特征在于，所述悬臂梁包括第一悬臂梁和第二悬臂梁；

所述第一悬臂梁分别与所述N型电热堆和第一金属接触孔电连接，形成所述红外热电堆传感器的冷端信号传输路径；

所述第二悬臂梁分别与所述P型电热堆和第二金属接触孔电连接，形成所述红外热电堆传感器的热端信号传输路径。

3.根据权利要求2所述的红外热电堆传感器，其特征在于，所述开关电路包括源极、栅极、漏极和接地孔；

所述开关信号导出结构包括源极连接线、栅极连接线、漏极连接线和接地连接线；

所述源极连接线分别与所述第二金属接触孔和所述源极电连接，形成所述开关电路的输入信号传输路径；

所述栅极连接线分别与开关信号连接线和所述栅极电连接，形成所述开关电路的开关信号传输路径；

所述漏极连接线分别与输出信号接收端和所述漏极电连接，形成所述开关电路的输出信号传输路径；

所述接地连接线分别与接地信号端和所述接地孔电连接，形成所述开关电路的接地信号传输路径。

4.根据权利要求3所述的红外热电堆传感器，其特征在于，位于所述第二区域的所述源极连接线在所述衬底所在平面上的垂直投影与所述第二悬臂梁在所述衬底所在平面上的垂直投影交叠；

位于所述第二区域的所述接地连接线在所述衬底所在平面上的垂直投影与所述第一悬臂梁在所述衬底所在平面上的垂直投影交叠。

5.根据权利要求3所述的红外热电堆传感器，其特征在于，所述N型热电堆、所述P型热电堆、所述栅极和所述栅极连接线同层设置；

所述源极、所述漏极、所述接地孔、所述源极连接线、所述漏极连接线和所述接地连接线同层设置。

6.根据权利要求1所述的红外热电堆传感器，其特征在于，所述红外热电堆传感器还包括N阱区域和P阱区域；

所述N阱区域和所述P硅区域位于所述第一悬空膜和所述衬底之间，且所述P阱区域位于所述N阱区域内。

7.根据权利要求1所述的红外热电堆传感器，其特征在于，所述N型热电堆和P型热电堆通过第三金属接触孔电连接。

8.一种红外热电堆传感器芯片，其特征在于，包括多个权利要求1-7任一项所述的红外热电堆传感器；

多个所述红外热电堆传感器阵列排布。

9.一种红外热电堆传感器的制备方法，用于制备权利要求1-7任一项所述的红外热电堆传感器，其特征在于，所述制备方法包括：

提供衬底；

在所述衬底一侧制备第一氧化层，所述第一氧化层包括第一区域、第二区域、位于所述第一区域和所述第二区域之间的第一间隔区域以及位于所述第二区域远离所述第一区域一侧的第二间隔区域；

在所述第一氧化层远离所述衬底的一侧且在所述第一区域制备热电堆结构和开关电路，在所述第一氧化层远离所述衬底的一侧且在所述第二区域制备悬臂梁和开关信号导出结构；所述热电堆结构包括N型热电堆和P型热电堆，所述开关电路位于所述N型热电堆和所述P型热电堆之间，所述开关信号导出结构与所述开关电路电连接；

在所述第一间隔区域和所述第二间隔区域刻蚀所述衬底，形成空腔；位于所述空腔表面且位于所述第一区域的所述第一氧化层为第一悬空膜，位于所述空腔表面且位于所述第二区域的所述第一氧化层为第二悬空膜。

10.根据权利要求9所述的红外热电堆传感器，其特征在于，所述悬臂梁包括第一悬臂梁和第二悬臂梁；

所述开关电路包括源极、栅极、漏极和接地孔；

所述开关信号导出结构包括源极连接线、栅极连接线、漏极连接线和接地连接线；

所述红外热电堆传感器还包括N阱区域和P阱区域；所述N阱区域和所述P阱区域位于所述第一悬空膜和所述衬底之间，且所述P阱区域位于所述N阱区域内；

在所述第一氧化层远离所述衬底的一侧且在所述第一区域制备热电堆结构和开关电路，在所述第一氧化层远离所述衬底的一侧且在所述第二区域热制备悬臂梁和开关信号导出结构，包括：

利用CMOS光刻显影技术，对所述衬底进行N型掺杂形成N阱区域；

利用CMOS光刻显影技术，在所述N阱区域进行P型掺杂形成P阱区域；

在所述第一氧化层远离所述衬底的一侧制备多晶硅层，并刻蚀所述多晶硅层形成所述N型热电堆、所述P型热电堆、所述栅极和所述栅极连接线；

在所述多晶硅层远离所述衬底的一侧制备第二氧化层，并利用CMOS光刻显影技术刻蚀所述第一氧化层和所述第二氧化层，形成源极接触孔、漏极接触孔、第一金属接触孔和第二金属接触孔；

在所述第二氧化层远离所述衬底的一侧制备金属层，形成所述源极、所述漏极、所述源极信号线、所述漏极连接线和所述接地线；

在所述第一间隔区域和所述第二间隔区域对所述第一氧化层和所述第二氧化层进行刻蚀，形成腐蚀孔；

利用所述腐蚀孔对所述衬底进行刻蚀形成所述悬臂梁、所述第一悬空膜、所述第二悬空膜和所述空腔。