[发明专利]一种加固型CMOS红外探测器

权利要求书

1.一种加固型CMOS红外探测器，其特征在于，包括：

CMOS测量电路系统和CMOS红外传感结构，所述CMOS测量电路系统和所述CMOS红外传感结构均使用CMOS工艺制备，在所述CMOS测量电路系统上直接制备所述CMOS红外传感结构；

所述CMOS测量电路系统上方包括至少一层密闭释放隔绝层，所述密闭释放隔绝层用于在制作所述CMOS红外传感结构的释放刻蚀过程中，保护所述CMOS测量电路系统不受工艺影响；

所述CMOS红外传感结构的CMOS制作工艺包括金属互连工艺、通孔工艺、IMD工艺以及RDL工艺，所述CMOS红外传感结构包括至少两层金属互连层、至少两层介质层和多个互连通孔，所述金属互连层至少包括反射层和电极层，所述介质层至少包括一层牺牲层和一层热敏感介质层；其中，所述热敏感介质层用于将其吸收的红外辐射对应的温度变化转化为电阻变化，进而通过所述CMOS测量电路系统将红外目标信号转化成可实现电读出的信号；

所述CMOS红外传感结构包括由所述反射层和所述热敏感介质层构成的谐振腔、控制热传递的悬空微桥结构以及具有电连接和支撑功能的柱状结构，所述柱状结构为空心柱状结构，所述悬空微桥结构包括吸收板和多个梁结构，所述柱状结构至少包括电极层，沿远离所述CMOS测量电路系统的方向，所述梁结构依次包括第一介质层、电极层和第二介质层，所述吸收板依次包括第一介质层、电极层、所述热敏感介质层和第二介质层或者所述吸收板依次包括第一介质层、所述热敏感介质层、电极层和第二介质层，构成所述第一介质层的材料包括非晶硅、非晶锗、非晶锗硅、非晶碳或氧化铝中的至少一种，构成所述第二介质层的材料包括非晶硅、非晶锗、非晶锗硅、非晶碳或氧化铝中的至少一种，构成所述电极层的材料包括钛、氮化钛、钽、氮化钽、钛钨合金、镍铬合金、镍铂合金、镍硅合金、镍、铬、铂、钨、铝、铜中的至少一种，构成所述热敏感介质层的材料包括由氧化钛、氧化钒、非晶硅、非晶锗、非晶锗硅、非晶锗氧硅、硅、锗、锗硅、锗氧硅、石墨烯、钛酸锶钡薄膜、铜或铂制备的电阻温度系数大于设定值的材料中的至少一种；

所述红外探测器还包括加固结构，所述加固结构对应所述柱状结构所在位置设置，所述加固结构用于增强所述柱状结构与所述悬空微桥结构之间以及所述柱状结构与所述反射层之间的连接稳固性；

所述CMOS测量电路系统用于测量和处理一个或多个所述CMOS红外传感结构形成的阵列电阻值，并将红外信号转化为图像电信号；所述CMOS测量电路系统包括偏压产生电路、列级模拟前端电路和行级电路，所述偏压产生电路的输入端连接所述行级电路的输出端，所述列级模拟前端电路的输入端连接所述偏压产生电路的输出端，所述行级电路中包括行级镜像像元和行选开关，所述列级模拟前端电路中包括盲像元；其中，所述行级电路分布在每个像素内并根据时序产生电路的行选通信号选取待处理信号，并在所述偏压产生电路的作用下输出电流信号至所述列级模拟前端电路以进行电流电压转换输出；

所述行级电路受所述行选开关控制而被选通时向所述偏压产生电路输出第三偏置电压，所述偏压产生电路根据输入的恒压及所述第三偏置电压输出第一偏置电压和第二偏置电压，所述列级模拟前端电路根据所述第一偏置电压和所述第二偏置电压得到两路电流，并对所产生的两路电流之差进行跨阻放大并作为输出电压输出。

2.根据权利要求1所述的加固型CMOS红外探测器，其特征在于，在所述CMOS测量电路系统的金属互连层上层或者同层制备所述CMOS红外传感结构。

3.根据权利要求1所述的加固型CMOS红外探测器，其特征在于，所述牺牲层用于使所述CMOS红外传感结构形成镂空结构，构成所述牺牲层的材料是氧化硅，采用post-CMOS工艺腐蚀所述牺牲层。

4.根据权利要求1所述的加固型CMOS红外探测器，其特征在于，所述加固结构位于所述电极层临近或远离所述CMOS测量电路系统的一侧。

5.根据权利要求1所述的加固型CMOS红外探测器，其特征在于，所述密闭释放隔绝层位于所述CMOS测量电路系统和所述CMOS红外传感结构之间的界面和/或位于所述CMOS红外传感结构中。