本發(fā)明涉及半導(dǎo)體，特別涉及一種紅外傳感器及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、紅外傳感器(非制冷紅外傳感器)是一種利用敏感元件感知由紅外輻射引起的溫度變化并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，以此來實(shí)現(xiàn)紅外檢測(cè)的功能。

2、圖1為現(xiàn)有的一種紅外傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，該紅外傳感器包括襯底10、形成在該襯底10上的微橋結(jié)構(gòu)20和形成在微橋結(jié)構(gòu)20上的敏感元件30。其中，該微橋結(jié)構(gòu)20具有橋墩20a、橋腿20b和橋面20c，敏感元件30即設(shè)置在橋面20c上，并且在橋墩20a的支撐下使得橋面20c和橋腿20b懸置在襯底10的上方，進(jìn)而可在敏感元件30和襯底10之間形成有諧振腔40。該敏感元件30作為傳感器的核心結(jié)構(gòu)，在吸收紅外輻射而引起溫度變化時(shí)，該敏感元件30即會(huì)因溫度變化而產(chǎn)生阻值變化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)將紅外光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。

3、然而，現(xiàn)有的紅外傳感器中，在單元面積恒定的情況下需要確保微橋結(jié)構(gòu)20的橋面20c具備足夠尺寸，以用于配置敏感元件30，同時(shí)還需要預(yù)留一定尺寸用于配置橋腿20b，并使得橋腿20b上可允許配置傳感器的其他結(jié)構(gòu)(例如，需要使橋腿20b具有足夠尺寸以保證其熱阻效果，并可配置連通諧振腔40的釋放孔20e)。因此，現(xiàn)有的紅外傳感器中其敏感元件30的尺寸難以增大，限制了器件性能的進(jìn)一步提高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的之一在于提供一種紅外傳感器，以解決現(xiàn)有的紅外傳感器其敏感元件的尺寸難以增大，而導(dǎo)致限制器件性能受到限制的問題。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種紅外傳感器，包括：襯底；微橋結(jié)構(gòu)，形成在所述襯底上，所述微橋結(jié)構(gòu)具有橋墩、橋腿和橋面，所述橋腿相對(duì)于所述橋面傾斜，并連接在所述橋墩和所述橋面之間；敏感元件，設(shè)置在所述橋面上。

3、可選的，所述微橋結(jié)構(gòu)的橋面和所述襯底之間形成諧振腔，所述橋腿上形成有連通所述諧振腔的若干個(gè)釋放孔。

4、可選的，所述橋腿直接連接至所述橋墩；或者，所述橋腿和所述橋墩之間還連接有懸梁。

5、可選的，所述橋墩沿著預(yù)定方向延伸，所述橋面具有垂直于預(yù)定方向的表面，所述橋腿具有相對(duì)于所述橋面傾斜的傾斜面。

6、可選的，所述微橋結(jié)構(gòu)包括層疊設(shè)置的第一絕緣層、導(dǎo)電層和第二絕緣層；其中，所述第一絕緣層和所述第二絕緣層均形成在對(duì)應(yīng)于所述橋面、所述橋腿和所述橋墩的位置；所述導(dǎo)電層夾持在所述第一絕緣層和所述第二絕緣層之間并電連接所述敏感元件。

7、可選的，所述導(dǎo)電層包括導(dǎo)電連接線和導(dǎo)電柱；其中，所述導(dǎo)電連接線由所述橋面的位置連續(xù)延伸至所述襯底上，以電連接所述敏感元件和位于所述襯底內(nèi)的讀出電路；所述導(dǎo)電柱形成在對(duì)應(yīng)于所述橋墩的位置。

8、可選的，所述紅外傳感器還包括反射層，所述反射層設(shè)置在所述橋面的正下方且位于所述襯底上。

9、本發(fā)明的另一目的在于提供一種紅外傳感器的制備方法，包括：提供一襯底，并在所述襯底上形成微橋結(jié)構(gòu)和位于所述微橋結(jié)構(gòu)的橋面上的敏感元件。其中，所述微橋結(jié)構(gòu)的制備方法包括：在所述襯底上形成犧牲層；執(zhí)行第一刻蝕工藝，用于刻蝕所述犧牲層的頂部，以使所述犧料層的頂部形成有凸起，并且所述凸起的側(cè)壁為傾斜側(cè)壁；執(zhí)行第二刻蝕工藝，用于對(duì)所述犧料層中位于所述敏感元件的側(cè)邊部分進(jìn)行刻蝕，以形成貫穿所述犧料層的通孔；形成用于構(gòu)成微橋結(jié)構(gòu)的第一橋材料層，所述第一橋材料層覆蓋所述通孔的內(nèi)壁、所述凸起的傾斜側(cè)壁和所述凸起的頂表面，以用于構(gòu)成所述微橋結(jié)構(gòu)的橋墩、橋腿和橋面；以及，去除所述犧料層，以釋放出所述橋面和所述襯底之間的空間。

10、可選的，在形成所述凸起之后，至少在所述凸起的頂表面上形成第二橋材料層，并在所述第二橋材料層上形成所述敏感元件；以及，在形成所述第一橋材料層時(shí)，所述第一橋材料層覆蓋所述敏感元件并連接所述第二橋材料層。

11、可選的，所述微橋結(jié)構(gòu)的制備方法包括：形成所述凸起之后制備所述第二橋材料層，包括至少在所述凸起的頂表面上形成第一絕緣材料層；將所述敏感元件形成在所述凸起的頂表面上的第一絕緣材料層上之后，執(zhí)行所述第二刻蝕工藝以形成所述通孔；在形成所述通孔之后制備所述第一橋材料層，包括依次形成第二絕緣材料層、導(dǎo)電層和第三絕緣材料層，所述第二絕緣材料層和所述第一絕緣材料層連接，所述導(dǎo)電層電連接所述敏感元件并延伸至所述襯底上，所述第三絕緣材料層延伸覆蓋所述凸起的頂表面、所述凸起的側(cè)壁和所述通孔的內(nèi)壁，以將所述敏感元件和所述導(dǎo)電層包覆在內(nèi)。

12、可選的，去除所述犧牲層的方法包括：執(zhí)行第三刻蝕工藝，用于對(duì)所述橋腿的橋材料層進(jìn)行刻蝕，以在所述橋腿中形成若干個(gè)釋放孔；通過所述釋放孔去除所述犧料層，以在所述橋面和所述襯底之間形成諧振腔。

13、在本發(fā)明提供的紅外傳感器中，通過對(duì)微橋結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，使微橋結(jié)構(gòu)具有橋墩、橋腿和橋面，并且橋腿相對(duì)于橋面傾斜而傾斜連接在橋面和橋墩之間，由于橋腿呈傾斜設(shè)置，從而可以在同一投影面積下增加橋腿的實(shí)際長(zhǎng)度。換言之，通過設(shè)置傾斜的橋腿，即可釋放出更大尺寸的橋面用于配置敏感元件，增加了敏感元件在器件單元內(nèi)的占比，進(jìn)而可有效提高器件響應(yīng)率等性能。

技術(shù)特征：

1.一種紅外傳感器，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的紅外傳感器，其特征在于，所述微橋結(jié)構(gòu)的橋面和所述襯底之間形成諧振腔，所述橋腿上形成有連通所述諧振腔的若干個(gè)釋放孔。

3.如權(quán)利要求1所述的紅外傳感器，其特征在于，所述橋腿直接連接至所述橋墩；或者，所述橋腿和所述橋墩之間還連接有懸梁。

4.如權(quán)利要求1所述的紅外傳感器，其特征在于，所述橋墩沿著預(yù)定方向延伸，所述橋面具有垂直于預(yù)定方向的表面，所述橋腿具有相對(duì)于所述橋面傾斜的傾斜面。

5.如權(quán)利要求1所述的紅外傳感器，其特征在于，所述微橋結(jié)構(gòu)包括層疊設(shè)置的第一絕緣層、導(dǎo)電層和第二絕緣層；其中，

6.如權(quán)利要求5所述的紅外傳感器，其特征在于，所述導(dǎo)電層包括導(dǎo)電連接線和導(dǎo)電柱；其中，所述導(dǎo)電連接線由所述橋面的位置連續(xù)延伸至所述襯底上，以電連接所述敏感元件和位于所述襯底內(nèi)的讀出電路；所述導(dǎo)電柱形成在對(duì)應(yīng)于所述橋墩的位置。

7.如權(quán)利要求1所述的紅外傳感器，其特征在于，還包括反射層，所述反射層設(shè)置在所述橋面的正下方且位于所述襯底上。

8.一種紅外傳感器的制備方法，其特征在于，包括：提供一襯底，并在所述襯底上形成微橋結(jié)構(gòu)和位于所述微橋結(jié)構(gòu)的橋面上的敏感元件；

9.如權(quán)利要求8所述的紅外傳感器的制備方法，其特征在于，在形成所述凸起之后，至少在所述凸起的頂表面上形成第二橋材料層，并在所述第二橋材料層上形成所述敏感元件；以及，在形成所述第一橋材料層時(shí)，所述第一橋材料層覆蓋所述敏感元件并連接所述第二橋材料層。

10.如權(quán)利要求9所述的紅外傳感器的制備方法，其特征在于，所述微橋結(jié)構(gòu)的制備方法包括：

11.如權(quán)利要求9所述的紅外傳感器的制備方法，其特征在于，去除所述犧牲層的方法包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種紅外傳感器及其制備方法。通過對(duì)微橋結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，使微橋結(jié)構(gòu)具有橋墩、橋腿和橋面，并且橋腿相對(duì)于橋面傾斜而傾斜連接在橋面和橋墩之間，由于橋腿呈傾斜設(shè)置，從而可以在同一投影面積下增加橋腿的實(shí)際長(zhǎng)度。以及，通過設(shè)置傾斜的橋腿，即可釋放出更大尺寸的橋面用于配置敏感元件，增加了敏感元件在器件單元內(nèi)的占比，進(jìn)而可有效提高器件響應(yīng)率等性能。

技術(shù)研發(fā)人員：周健
受保護(hù)的技術(shù)使用者：芯聯(lián)集成電路制造股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21