[发明专利]基于半导体集成电路CMOS工艺的混合成像探测器芯片

说明书

本申请提供一种基于半导体集成电路CMOS工艺的混合成像探测器芯片，包括：衬底、位于衬底底部的可见光感应区域、位于可见光感光区域两侧的CMOS读取电路、位于衬底顶部上的悬空的上微桥结构和下微桥结构、下微桥结构与衬底之间形成的空气隙晶体管、上电连接支撑结构、上蛇形梁结构以及位于上蛇形梁结构与上电连接支撑结构的接触位置的压变电阻，其中，可见光感应区域内设有二极管，当下微桥结构吸收红外光发生位置的上下偏移而引起空气隙晶体管的空气隙高度发生变化，使得空气隙晶体管的源漏电流发生变化，从而实现可见光和红外光的感应。

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，尤其涉及一种基于半导体集成电路CMOS工艺的混合成像探测器芯片。

背景技术

红外成像传感器是红外探测技术领域中应用非常广泛的一种产品，其一般是采用在互补金属氧化物半导体（Complementary Metal Oxide Semiconductor，简称：CMOS）电路上集成微桥结构，利用热敏电阻吸收红外线，且通过CMOS电路将其变化的信号转化成电信号放大输出，据此来实现热成像功能。

而随着工业和生活水平的发展，单纯的红外成像已不能满足需求，具有更宽波段的成像技术越来越受到关注，特别是能同时对可见光和红外光敏感的成像技术。

发明内容

本申请提供一种基于半导体集成电路CMOS工艺的混合成像探测器芯片，旨在提供一种高灵敏度的混合成像探测器芯片。

本申请一实施例提供一种基于半导体集成电路CMOS工艺的混合成像探测器芯片，包括：衬底、位于衬底底部的可见光感应区域、位于可见光感光区域两侧的CMOS读取电路、位于衬底顶部上的悬空的上微桥结构和下微桥结构、上电连接支撑结构、上蛇形梁结构、位于上蛇形梁结构与上电连接支撑结构的接触位置的压变电阻、以及下微桥结构与衬底之间形成的空气隙晶体管；

其中，可见光感应区域内设有二极管；当下微桥结构吸收红外光发生位置的上下偏移而引起空气隙晶体管的空气隙高度发生变化，使得空气隙晶体管的源漏电流发生变化。

在一实施例中，二极管为设有硅基PN结二极管或者金属与硅衬底构成的接触二极管。

在一实施例中，在衬底的顶部形成有空气隙晶体管的沟道，且下微桥结构上的电极材料为钨。

在一实施例中，芯片还包括：上蛇形梁结构；

其中，上微桥结构包括上电极结构，上电极结构包括上平板电极和上叉指电极；下微桥结构包括下电极结构，下电极结构包括下平板电极和下叉指电极；上平板电极和下平板电极构成平板电容；上叉指电极和下叉指电极构成叉指电容；

上电极结构通过上蛇形梁结构与上电连接支撑结构相连接，上电连接支撑结构位于衬底上；在衬底内设有金属通孔，金属通孔连接CMOS读取电路，金属通孔还与上电连接支撑结构内的电极层连接；

在上蛇形梁结构和上电极结构的连接部设有上形变结构，上形变结构用于在接收到光信号时发生形变，以带动上电极结构相对下电极结构上下平行移动，以使叉指电容的电容量呈线性变化，以使平板电容的电容量呈反比例函数变化。

在一实施例中，上形变结构包括多层薄膜结构；其中，位于顶层的薄膜的形变系数与位于底层的薄膜的形变系数不同。

在一实施例中，在接收到光信号时，位于顶层的薄膜的形变量小于位于底层的薄膜的形变量。

在一实施例中，芯片还包括：下蛇形梁结构以及下形变结构；

下电极结构通过下蛇形梁结构与上电连接支撑结构相连接，在下蛇形梁结构和下电极结构的连接部设有下形变结构，下形变结构用于在接收到光信号时发生形变，以带动下电极结构相对下电极结构上下平行移动，以使叉指电容的电容量呈线性变化，以使平板电容的电容量呈反比例函数变化；

或者