红外传感器结构、制备方法及探测系统技术方案

本发明专利技术提供了一种红外传感器结构、制备方法及探测系统，该红外传感器结构具有多个探测单元；多个探测单元均具有谐振腔且多个探测单元中至少一部分探测单元的谐振腔的高度互不相同，使得至少一部分探测单元吸收的入射光频率互不相同。本发明专利技术利用不同高度的谐振腔吸收的光波长不同，能够对不同波段的红外入射光进行有效有针对性的探测，提高探测的灵敏度，并且，本发明专利技术中，对红外传感器结构中的各个探测单元赋予基础颜色，再根据探测的信号强弱和基础颜色计算得到最终的像素对应的颜色值，从而可以直观地观察和判断。

Infrared sensor structure, preparation method and detection system

The invention provides an infrared sensor structure, preparation method and detection system, the infrared sensor structure has a plurality of detection unit; a detection unit with a resonant cavity and a plurality of detection units in at least a portion of the detection unit cavity of different heights, so that at least a portion of the incident light frequency detection the different absorption unit. The invention uses light absorption wavelength resonant cavity with different height to different infrared incident in different wavelengths of light for effective targeted detection, improve the detection sensitivity, and the present invention, the infrared sensor structure in the detection unit give the foundation color, and then get the final pixel color value according to the calculation of signal strength and color based detection, which can visually observe and judge.

【技术实现步骤摘要】
红外传感器结构、制备方法及探测系统
本专利技术涉及图像传感器
，具体涉及一种红外传感器结构及其制备方法，以及一种红外探测系统。
技术介绍
常规红外传感器输出信号是灰度信号，仅能显示一定波段内红外吸收信号的强和弱，不能显示某个波段频率信号的强弱，同时输出信号是灰度信号，其直观性较差，不容易被实用者直观地进行观测和判断。
技术实现思路
为了克服以上问题，本专利技术旨在提供一种红外传感器结构及红外探测系统，从而能够对红外光的各个波段进行细分并且有针对性的探测，提高对不同波段红外光的探测灵敏度，以及可以直观地观测探测结果。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种多频段输出的红外传感器结构，其具有多个探测单元；多个探测单元均具有谐振腔且多个探测单元中至少一部分探测单元的谐振腔的高度互不相同，使得至少一部分探测单元吸收的入射光频率互不相同。优选地，每个探测单元具有敏感材料，该敏感材料为Si或者Vox或者SiGe，或者通过离子注入形成掺有B、Ge杂质的Si或者Vox或者SiGe，且谐振腔的底部设置有金属反射层。优选地，所述至少一部分探测单元按照谐振腔的高度依序排列，谐振腔的高度与吸收入射光的频率呈正比。优选地，将至少一部分探测单元设置为一组探测单元组合，红外传感器结构中多组所述探测单元组合呈矩阵排列，每一组探测单元组合中，按照谐振腔的高度依序排列。为了达到上述目的，本专利技术还提供了一种红外探测系统，其包括上述的红外传感器结构、颜色赋值器、像素合成器；其中，颜色赋值器将红外传感器结构中多个探测单元吸收的入射光频率分别赋予基础颜色，像素合成器根据探测单元所形成的不同的基础颜色以及探测单元所探测到的信号强度来合成相应探测单元的颜色值。优选地，将至少一部分探测单元设置为一组探测单元组合，红外传感器结构中多组所述探测单元组合呈矩阵排列，每一组探测单元组合中，按照谐振腔的高度依序排列；颜色赋值器将每一组探测单元组合中的探测单元分别赋予不同的基础颜色，每一组探测单元组合中分别对应的基础颜色构成基础颜色组合，每个基础颜色组合与每一组探测单元组合一一对应。优选地，所述基础颜色组合中，不同的基础颜色包括红、绿、蓝、浅蓝，每一组探测单元组合中包含四个探测单元，颜色赋值器将红、绿、蓝、浅蓝分别赋予这四个探测单元，并且这四个探测单元按照2×2矩阵排列。优选地，所述像素合成器设定每个探测单元的合成区域为包含该探测单元的2×2矩阵，利用这2×2矩阵中的四个不同基础颜色来合成该探测单元的颜色值。优选地，设定像素合成器对探测单元的扫描方向，每个探测单元的合成区域为以该探测单元沿扫描方向和与扫描方向垂直的方向排列的2×2矩阵。优选地，每个合成区域中的所述与扫描方向垂直的方向相同。为了达到上述目的，本专利技术还提供了一种红外传感器结构的制备方法，所述红外传感器结构具有多个探测单元；多个探测单元均具有谐振腔且多个探测单元中至少一部分探测单元的谐振腔的高度互不相同，使得至少一部分探测单元吸收的入射光频率互不相同；按照谐振腔的高度从低到高依次制备所述探测单元；谐振腔的高度分为N种，对应于N类探测单元；具体包括：制备第1层金属互连层；在对应于第一类探测单元下方的谐振腔所在区域两侧的第1层金属互连层中形成有第1金属；在第1层金属互连层表面形成第2层层间介质层和第2层金属互连层，在对应于第一类探测单元的谐振腔区域内不设置金属，在对应于第一类探测单元的谐振腔两侧和第二类探测单元的谐振腔两侧的第2层金属互连层中形成有第2金属；在2层层间介质层表面形成第3层层间介质层和第3层金属互连层，在对应于第二类探测单元的谐振腔区域内不设置金属，在对应于第一类探测单元的谐振腔两侧、第二类探测单元的谐振腔两侧和第三类探测单元的谐振腔两侧的第3层金属互连层中形成有第3金属；……依此类推，直至完成第N层层间介质层和第N层金属互连层，在对应于第N-1类探测单元的谐振腔区域内不设置金属；并且，在分别对应于第一类探测单元至第N类探测单元下方的谐振腔两侧的第N层金属互连层中均形成有第N金属；并且，每层金属之间采用接触孔相电连；在第N层金属互连层上形成顶层介质层，在顶层介质层中形成顶层接触孔，顶层接触孔与第N层金属互连层的第N金属相接触；对待形成的N类探测单元下方对应的区域进行刻蚀，得到N类不同高度的沟槽；其中，第N类探测单元下方刻蚀出的沟槽对应于第N类探测单元的谐振腔的目标尺寸，第N类探测单元下方刻蚀出的沟槽的底部为第N层金属互连层；N≥2且为整数；在刻蚀出的所有沟槽内填充牺牲层；在对应于每个沟槽的牺牲层上形成相应的传感结构；经释放工艺，去除所有的牺牲层，在传感结构下方形成相应的谐振腔，从而形成N类具有不同高度谐振腔的探测单元。优选地，第N层金属互连层中对应于第N类探测单元的谐振腔底部还形成有金属反射层。本专利技术的红外传感器结构，利用不同高度的谐振腔吸收的光波长不同，能够对不同波段的红外入射光进行有效有针对性的探测，提高探测的灵敏度，并且，本专利技术中，对红外传感器结构中的各个探测单元赋予基础颜色，再根据探测的信号强弱和基础颜色计算得到最终的像素对应的颜色值，从而可以直观地观察和判断。附图说明图1为本专利技术的一个较佳实施例的红外探测系统的方块图图2为本专利技术的一个较佳实施例的被赋予基础颜色的探测单元组合构成的矩阵示意图图3为本专利技术的一个较佳实施例的红外传感器结构的示意图图4为本专利技术的一个较佳实施例的红外传感器结构的制备方法的流程示意图图5～13为图4的红外传感器结构的制备方法的各制备步骤示意图具体实施方式为使本专利技术的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本专利技术的内容作进一步说明。当然本专利技术并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本专利技术的保护范围内。本专利技术的多频段输出的红外传感器结构，具有多个探测单元；多个探测单元均具有谐振腔且多个探测单元中至少一部分探测单元的谐振腔的高度互不相同，使得至少一部分探测单元吸收的入射光频率互不相同。利用不同高度的谐振腔来实现对红外波段的各个波段的针对性探测，提高了探测灵敏度。此外，本专利技术的红外探测系统，包括红外传感器结构、颜色赋值器、像素合成器；利用颜色赋值器将红外传感器结构中多个探测单元吸收的入射光频率分别赋予基础颜色，利用像素合成器根据探测单元所形成的不同的基础颜色以及探测单元所探测到的信号强度来合成相应探测单元的颜色值，从而最终得到针对不同频段的信号的色彩图，可以更加直观的观察和判断各个波段的信号强弱。本专利技术的一种红外传感器结构的制备方法，按照谐振腔的高度从低到高依次制备所述探测单元；设谐振腔的高度分为N种，对应于N类探测单元；具体包括：制备第1层金属互连层；在对应于第一类探测单元下方的谐振腔所在区域两侧的第1层金属互连层中形成有第1金属；在第1层金属互连层表面形成第2层层间介质层和第2层金属互连层，在对应于第一类探测单元的谐振腔区域内不设置金属，在对应于第一类探测单元的谐振腔两侧和第二类探测单元的谐振腔两侧的第2层金属互连层中形成有第2金属；在2层层间介质层表面形成第3层层间介质层和第3层金属互连层，在对应于第二类探测单元的谐振腔区域内不设置金属，在对应于第一类探测单元的谐振腔两侧、第二类探测单元的谐振腔两侧和第三类探测单元的谐振腔两侧的第3层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多频段输出的红外传感器结构，其特征在于，具有多个探测单元；多个探测单元均具有谐振腔且多个探测单元中至少一部分探测单元的谐振腔的高度互不相同，使得至少一部分探测单元吸收的入射光频率互不相同。

【技术特征摘要】
1.一种多频段输出的红外传感器结构，其特征在于，具有多个探测单元；多个探测单元均具有谐振腔且多个探测单元中至少一部分探测单元的谐振腔的高度互不相同，使得至少一部分探测单元吸收的入射光频率互不相同。2.根据权利要求1所述的多频段输出的红外传感器结构，其特征在于，每个探测单元具有敏感材料，所述敏感材料为Si或者Vox或者SiGe，或者通过离子注入形成掺有B、Ge杂质的Si或者Vox或者SiGe，且谐振腔的底部设置有金属反射层。3.根据权利要求1所述的多频段输出的红外传感器结构，其特征在于，所述至少一部分探测单元按照谐振腔的高度依序排列，谐振腔的高度与吸收入射光的频率呈正比。4.根据权利要求3所述的多频段输出的红外传感器结构，其特征在于，将至少一部分探测单元设置为一组探测单元组合，红外传感器结构中多组所述探测单元组合呈矩阵排列，每一组探测单元组合中，按照谐振腔的高度依序排列。5.一种红外探测系统，其特征在于，包括权利要求1所述的红外传感器结构、颜色赋值器、像素合成器；其中，颜色赋值器将红外传感器结构中多个探测单元吸收的入射光频率分别赋予基础颜色，像素合成器根据探测单元所形成的不同的基础颜色以及探测单元所探测到的信号强度来合成相应探测单元的颜色值。6.根据权利要求5所述的红外探测系统，其特征在于，将至少一部分探测单元设置为一组探测单元组合，红外传感器结构中多组所述探测单元组合呈矩阵排列，每一组探测单元组合中，按照谐振腔的高度依序排列；颜色赋值器将每一组探测单元组合中的探测单元分别赋予不同的基础颜色，每一组探测单元组合中分别对应的基础颜色构成基础颜色组合，每个基础颜色组合与每一组探测单元组合一一对应。7.根据权利要求6所述的红外探测系统，其特征在于，所述基础颜色组合中，不同的基础颜色包括红、绿、蓝、浅蓝，每一组探测单元组合中包含四个探测单元，颜色赋值器将红、绿、蓝、浅蓝分别赋予这四个探测单元，并且这四个探测单元按照2×2矩阵排列。8.根据权利要求7所述的红外探测系统，其特征在于，所述像素合成器设定每个探测单元的合成区域为包含该探测单元的2×2矩阵，利用这2×2矩阵中的四个不同基础颜色来合成该探测单元的颜色值。9.根据权利要求8所述的红外探测系统，其特征在于，设定像素合成器对探测单元的扫描方向，每...

【专利技术属性】
技术研发人员：康晓旭，
申请(专利权)人：上海集成电路研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31