[发明专利]一种微桥结构红外探测器

权利要求书

1.一种微桥结构红外探测器，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三层金属互连层、至少三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两层电极层，所述介质层至少包括两层牺牲层和热敏感介质层；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包括硅、锗或锗硅中的至少一种，采用刻蚀气体并采用post-CMOS工艺腐蚀所述牺牲层，所述刻蚀气体包括氟化氙、氯气、溴气、四氯化碳或氟氯代烃中的至少一种；

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以及控制热传递的悬空微桥结构，所述悬空微桥结构包括至少一层梁结构和至少一层吸收板，所述梁结构位于所述吸收板临近或者远离所述CMOS测量电路系统的一侧，所述反射层和所述梁结构之间设置有第一柱状结构且所述第一柱状结构直接电连接所述反射层中的支撑底座和对应的所述梁结构，所述梁结构通过所述第一柱状结构和所述支撑底座与所述CMOS测量电路系统电连接，所述吸收板与所述梁结构之间设置有第二柱状结构且所述第二柱状结构直接电连接对应的所述吸收板和对应的所述梁结构，所述吸收板用于将红外信号转换为电信号并通过所述第二柱状结构和对应的所述梁结构与对应的所述第一柱状结构电连接；

其中，所述红外探测器还包括第一加固结构，所述第一加固结构对应所述第一柱状结构所在位置设置，所述第一加固结构用于增强所述第一柱状结构与所述梁结构之间以及所述第一柱状结构与所述反射层之间的连接稳固性；

所述红外探测器还包括第二加固结构，所述第二加固结构对应所述第二柱状结构所在位置设置，所述第二加固结构用于增强所述第二柱状结构与所述吸收板之间的连接稳固性；

所述第一柱状结构包括至少一层实心柱状结构和/或至少一层空心柱状结构，所述第二柱状结构包括至少一层实心柱状结构和/或至少一层空心柱状结构；

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所述的微桥结构红外探测器，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。