[发明专利]面向医疗应用且与半导体工艺兼容的红外成像芯片

说明书

本申请提供面向医疗应用且与半导体工艺兼容的红外成像芯片，包括：P型半导体衬底，在半导体衬底内形成有两个第一N型区域，在两个第一N型区域的上方形成第一栅介质层，在第一栅介质层上形成有第一栅电极，在一个第一N型区域周围形成有第一源电极，在另一个第一N型区域周围形成有第一漏电极，在半导体衬底内形成第一衬底端；将第一源电极、第一漏电极以及第一衬底端连接后以形成固定电容晶体管的第一端，第一栅电极作为固定电容晶体管的第二端；第一栅电极连接幅值固定的电源端，电容晶体管的第一端与可变电容的第二端连接后与半导体衬底内的处理电路的输入端连接，固定电容晶体管的电容量等于可变电容的初始量，通过如此设置，实现信号读取。

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，尤其涉及一种面向医疗应用且与半导体工艺兼容的红外成像芯片。

背景技术

红外成像芯片涉及半导体技术领域，其是一种热探测器，其原理是利用微桥结构吸收外界物体辐射的红外线，并产生电阻、电容等信号的变化，在利用读出电路对信号进行读取，以获得外界物体辐射红外信号强弱程度。因此，对于如何设计读出电路是红外成像芯片设计的重要部分。

发明内容

本申请一实施例提供一种面向医疗应用且与半导体工艺兼容的红外成像芯片，包括：半导体衬底、微桥结构以及电连接支撑柱；

其中，电连接支撑柱位于半导体衬底上，电连接支撑柱与微桥结构连接，以使微桥结构悬置于半导体衬底上方；微桥结构内设有可变电容，在微桥结构吸收红外光后可变电容的电容量发生变化；

半导体衬底为P型衬底，在半导体衬底内形成有两个第一N型区域，在两个第一N型区域的上方形成第一栅介质层，在第一栅介质层上形成有第一栅电极；在其中一个第一N型区域周围形成有第一源电极，在另一个第一N型区域周围形成有第一漏电极，在半导体衬底内形成第一衬底端；将第一源电极、第一漏电极以及第一衬底端连接后以形成固定电容晶体管的第一端，第一栅电极作为固定电容晶体管的第二端；第一栅电极连接幅值固定的电源端，电容晶体管的第一端与可变电容的第二端连接后与半导体衬底内的处理电路的输入端连接，固定电容晶体管的电容量等于可变电容的初始量；当微桥结构吸收红外光后，可变电容或者固定电容晶体管向处理电路的输入端放电，通过监测放电电流获得红外光强度。

在上述技术方案中，通过在P型半导体衬底内形成两个第一N型区域，在两个第一N型区域上方形成第一栅介质层，并布置第一栅电极、第一源电极、第一漏电极以及第一衬底端，形成晶体管。通过将晶体管的第一源电极、第一漏电极以及第一衬底端连接形成固定电容晶体管的第一端，将第一栅电极作为固定电容晶体管的第二端，通过将固定电容晶体管的第一端连接可变电容的第二端，将第一栅电极连接幅值固定的电源端，并使可变电容的初始值等于固定电容晶体管的电容量，在微桥结构没有吸收红外光之前，可变电容或者固定电容晶体管不放电，处理电路的输入端没有放电电流，在微桥结构吸收红外光后，可变电容的电容量变化，可变电容的电容量和固定电容晶体管的电容量不相等，使得可变电容或者固定电容晶体管向处理电路的输入端放电，将电容变化量转换为放电电流，通过监测放电电流获得红外光强度，从而实现对电容变化量的读取。

在一实施例中，在半导体衬底内形成有两个第二N型区域，在两个第二N型区域的上方形成第二栅介质层，在第二栅介质层上形成有第二栅电极；在其中一个第二N型区域周围形成有第二源电极，在另一个第二N型区域周围形成有第二漏电极，以形成可变电阻，第二漏电极作为可变电阻的第一端，第二源电极为可变电阻的第二端，可变电阻的第一端与可变电容的第二端连接；

在半导体衬底内形成有两个第三N型区域，在两个第三N型区域的上方形成第三栅介质层，在第三栅介质层上形成有第三栅电极；在其中一个第三N型区域周围形成有第三源电极，在另一个第三N型区域周围形成有第三漏电极，在半导体衬底内形成第三衬底端，第三漏电极、第三源电极与第三衬底端连接后以形成滤波电容，第三衬底端为滤波电容的第一端，第三栅电极为滤波电容的第二端，滤波电容的第一端与可变电容的第二端连接，滤波电容的第二端连接幅值可调的电源端。