[发明专利]一种红外微桥结构及红外探测器

权利要求书

1.一种红外微桥结构，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，所述两层金属互连层包括反射层和电极层，所述两层介质层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，所述悬空微桥结构包括吸收板和多个梁结构，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，所述柱状结构为实心柱状结构，所述柱状结构包括实心结构，所述电极层包覆所述实心结构的侧壁以及所述实心结构临近所述CMOS测量电路系统的表面，对应所述柱状结构所在位置，至少所述电极层远离所述实心结构的侧壁包覆有所述第一介质层，构成所述实心结构的材料包括钨、铜或铝中的至少一种，构成所述电极层的材料包括钛、氮化钛、钽或氮化钽中的至少一种；

所述红外微桥结构还包括加固结构，所述加固结构对应所述柱状结构所在位置设置且位于所述柱状结构远离所述CMOS测量电路系统的一侧，所述加固结构用于增强所述柱状结构与所述梁结构之间的连接稳固性；

所述吸收板包括所述第一介质层和所述第二介质层，所述梁结构中所述第一介质层的厚度小于所述吸收板中所述第一介质层的厚度；和/或，所述梁结构中所述第二介质层的厚度小于所述吸收板中所述第二介质层的厚度；

所述红外微桥结构还包括偏振结构，所述偏振结构与所述红外微桥结构单片集成；所述反射层和所述悬空微桥结构之间设置有至少一层图案化金属互连层，所述图案化金属互连层位于所述密闭释放隔绝层的上方或者下方并与所述反射层之间电绝缘，所述图案化金属互连层用于调节所述红外微桥结构的谐振模式；

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所述的红外微桥结构，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所述的红外微桥结构，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所述的红外微桥结构，其特征在于，所述吸收板用于吸收所述红外目标信号并将所述红外目标信号转换为电信号，所述梁结构和所述柱状结构用于传输所述电信号并用于支撑和连接所述吸收板，所述反射层用于反射红外信号并与所述热敏感介质层形成所述谐振腔，所述反射层包括至少一层金属互连层，所述柱状结构采用所述金属互连工艺和所述通孔工艺连接所述梁结构和所述CMOS测量电路系统。