[发明专利]一种加固型CMOS红外探测器

说明书

本公开涉及一种加固型CMOS红外探测器，红外探测器中的CMOS测量电路系统和CMOS红外传感结构均使用CMOS工艺制备，红外探测器中的柱状结构为空心柱状结构，柱状结构至少包括电极层，梁结构包括第一介质层、电极层和第二介质层，吸收板依次包括第一介质层、电极层、热敏感介质层和第二介质层，红外探测器还包括加固结构，加固结构对应柱状结构所在位置设置，加固结构增强柱状结构与悬空微桥结构之间以及柱状结构与反射层之间的连接稳固性。通过本公开的技术方案，解决了传统MEMS工艺红外探测器的性能低，像素规模低，良率低以及一致性差等问题，提升了红外探测器的结构力学稳定性，优化了红外探测器的电连接特性。

技术领域

本公开涉及红外探测技术领域，尤其涉及一种加固型CMOS红外探测器。

背景技术

监控市场、车辅市场、家居市场、智能制造市场以及手机应用等领域都对非制冷高性能的芯片有着强烈的需求，且对芯片性能的好坏、性能的一致性以及产品的价格都有一定的要求，每年预计有亿颗以上芯片的潜在需求，而目前的工艺方案和架构无法满足市场需求。

目前红外探测器采用的是测量电路和红外传感结构结合的方式，测量电路采用CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，互补金属氧化物半导体)工艺制备，而红外传感结构采用MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微电子机械系统)工艺制备，导致存在如下问题：

(1)红外传感结构采用MEMS工艺制备，以聚酰亚胺作为牺牲层，与CMOS工艺不兼容。

(2)聚酰亚胺作为牺牲层，存在释放不干净影响探测器芯片真空度的问题，还会使后续薄膜生长温度受限制，不利于材料的选择。

(3)聚酰亚胺会造成谐振腔高度不一致，工作主波长难以保证。

(4)MEMS工艺制程的控制远差于CMOS工艺，芯片的性能一致性和探测性能都会受到制约。

(5)MEMS产能低，良率低，成本高，不能实现大规模批量生产。

(6)MEMS现有的工艺能力不足以支撑更高性能的探测器制备，更小的线宽以及更薄的膜厚，不利于实现芯片的小型化。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种加固型CMOS红外探测器，解决了传统MEMS工艺红外探测器的性能低，像素规模低，良率低以及一致性差等问题，提升了红外探测器的结构力学稳定性，优化了红外探测器的电连接特性。

本公开提供了一种加固型CMOS红外探测器，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；