[发明专利]一种红外热电堆传感器、芯片及其制备方法

说明书

本发明实施例公开了一种红外热电堆传感器、芯片及其制备方法，红外热电堆传感器包括多个红外热电堆像素，红外热电堆像素包括衬底。衬底包括第一区域和第二区域。位于衬底一侧且位于第一区域的第一悬空膜以及位于衬底一侧且位于第二区域的第二悬空膜。位于第一悬空膜远离衬底一侧的N型热电堆、P型热电堆和开关电路。开关电路位于N型热电堆和P型热电堆之间。位于第二悬空膜远离衬底一侧的悬臂梁和开关信号导出结构，开关信号导出结构与开关电路电连接。通过将开关电路设置在N型热电堆和P型热电堆之间，有利于减少红外热电堆传感器的面积，提高红外热电堆传感器的填充因子，进而提升其灵敏度，降低制造成本，实现小型化。

技术领域

本发明实施例涉及红外热电堆传感器技术，尤其涉及一种红外热电堆传感器、芯片及其制备方法。

背景技术

红外热电堆传感器是一种利用塞贝克效应，将红外辐射能量转换为电信号输出的传感器。利用MEMS和CMOS工艺相结合，可以将红外热电堆传感器制造成一定规模的红外阵列传感器芯片，将一定区域内的所有被测物体探测以二维平面的方式，展现出各自的温度分布状态，广泛应用于各类智能家居产品中。

传统的红外热电堆传感器的结构中的单个像素会分成两个部分，一个部分是红外热电堆结构；另外一个部分是MOS管开关电路，MOS管开关电路通常会置于每个像素的热电堆结构边上，占有一定的面积。由于这种平面的排布方式，在实际红外辐射进入红外热电堆阵列传感器时，MOS管开关电路这一部分面积无法吸收红外辐射，从而使得整体传感器的吸收效率变低，整个传感器阵列的填充因子不会很高。因此，红外热电堆阵列芯片的灵敏度无法得到有效提升，会影响实际应用中的二维平面成像及测温的精准度，同时，芯片面积也会因MOS管开关电路占用一部分面积而增加，增加制造成本的同时也不适合小型化的需求。

发明内容

本发明实施例提供一种红外热电堆传感器、芯片及其制备方法，以提高红外热电堆传感器的填充因子，提升红外吸收效率，实现红外热电堆传感器的小型化、降低制造成本。

第一方面，本发明实施例提供了一种红外热电堆传感器，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。

可选的，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。

可选的，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子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。