一种红外传感器结构及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种红外传感器结构及其制备方法，通过在互连层顶部的顶部介质层中刻蚀出沟槽，并沟槽之上制备红外探测结构，从而在红外探测结构和互连层直接接触后，使沟槽形成空腔，利用互连层来支撑红外探测结构，解决了传统红外传感器结构中采用支撑孔来支撑红外探测结构的支撑力受到限制的问题；并且，简化了红外传感器的结构和制备工艺，大大减少了工艺成本，有利于大规模生产，还减薄了红外传感器的纵向高度，有利于实现红外传感器结构的轻薄化。

【技术实现步骤摘要】
一种红外传感器结构及其制备方法
本专利技术涉及传感器
，具体涉及一种红外传感器结构及其制备方法。
技术介绍
红外传感器是通过探测红外光线的变化来探测物体的信息。常规红外传感器在后道互连之上形成MEMS微桥谐振腔结构，但往往面临平坦化、工艺复杂性等问题。尤其是单芯片集成时，一般会在原有ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuits，为专门目的而设计的集成电路)电路之上通过支撑孔来支撑和叠加一个红外探测结构(MEMS)，由于MEMS结构整体较厚，会引起严重的应力作用于支撑孔上，然而，支撑孔的尺寸有限，从而对MEMS结构的支撑能力受到限制。
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其制备方法，从而降低器件整体的厚度，提高支撑结构的支撑能力。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种红外传感器结构，位于一半导体衬底上，其包括：互连层，位于半导体衬底表面，互连层的顶部为顶部介质层，在顶部介质层中设置有金属通孔；位于互连层上的红外探测结构，红外探测结构具有电极层和红外敏感材料层；电极层与金属通孔顶部相接触；位于金属通孔之间的顶部介本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种红外传感器结构，位于一半导体衬底上，其特征在于，包括：互连层，位于半导体衬底表面，互连层的顶部为顶部介质层，在顶部介质层中设置有金属通孔；位于互连层上的红外探测结构，红外探测结构具有电极层和红外敏感材料层；电极层与金属通孔顶部相接触；位于金属通孔之间的顶部介质层中具有沟槽，从而在红外探测结构下方构成空腔。

【技术特征摘要】
2017.06.27 CN 20171050004061.一种红外传感器结构，位于一半导体衬底上，其特征在于，包括：互连层，位于半导体衬底表面，互连层的顶部为顶部介质层，在顶部介质层中设置有金属通孔；位于互连层上的红外探测结构，红外探测结构具有电极层和红外敏感材料层；电极层与金属通孔顶部相接触；位于金属通孔之间的顶部介质层中具有沟槽，从而在红外探测结构下方构成空腔。2.根据权利要求1所述的红外传感器结构，其特征在于，互连层具有导电金属层，导电金属层设置在所述顶部介质层底部；并且，沟槽底部暴露出导电金属层，该沟槽底部暴露出的导电金属层用于反射入射光回到所述空腔内，从而使所述空腔形成谐振腔。3.根据权利要求1所述的红外传感器结构，其特征在于，所述金属通孔顶部还设置有接触块，所述红外探测结构的电极层与接触块相接触，所述电极层通过接触块实现与金属通孔的电连。4.根据权利要求2所述的红外传感器结构，其特征在于，还包括电容结构；所述导电金属层构成沟槽底部的一部分；所述导电金属层还作为电容结构的下电极板；在沟槽底部的互连层中还设置有第一导电接触孔，第一导电接触孔的顶部与导电金属层的底部相接触而电连；在沟槽底部的未被导电金属层占据的互连层中设置有第二导电接触孔；在第二导电接触孔底部的互连层中还设置有第三导电接触孔，第二导电接触孔的底部与第三导电接触孔的顶部相接触；在第二导电接触孔顶部、暴露的互连层表面和导电金属层表面设置有电容间介质层，对应于第二导电接触孔的电容间介质层中设置有第四导电接触孔，第四导电接触孔的底部与第二导电接触孔的顶部接触；在第四导电接触孔表面、电容间介质层表面以及沟槽侧壁设置有顶部导电金属层，顶部导电金属层作为电容结构的下电极板，顶部导电金属层和红外探测结构之间形成空腔，顶部导电金属层还用于反射入射光回到空腔内，从而使空腔形成谐振腔；所述顶部导电金属层与第四导电接触孔、第三导电接触孔和第二导电接触孔相电连。5.根据权利要求4所述的红外传感器结构，其特征在于，多个所述红外传感器结构呈矩阵排布，且每一列的所有所述红外传感器结构的第一导电接触孔均通过第一互连金属相电连；每一列的所有所述红外传感器结构的第三导电接触孔均通过第二互连金属相电连。6.根据权利要求5所述的红外传感器结构，其特征在于，所述矩阵中，相邻的红外传感器结构的顶部介质层相接触，相邻的红外传感器结构的互连层中的介质相接触从而实现相邻的红外传感器之间的隔离。7.根据权利要求1所述的红外传感器结构，其特征在于，所述顶部介质层的沟槽与所述红外探测结构之间的空腔为封闭空腔。8.根据权利要求1所述的红外传感器结构，其特征在于，所述红外敏感材料层底部还设置有下释放保护层，所述电极层表面还包覆有上释放保护层。9.一种权利要求1所述的红外传感器结构的制备方法，其特征在于，包括：步骤01：提供一半导体衬底；步骤02：在半导体衬底表面制备互连层；其中，互连层的顶部制备顶部介质层，并且在顶部介质层中制备有金属通孔；步骤03：在金属通孔之间的顶部介质层中刻蚀出沟槽；步骤04：在沟槽中沉积牺牲层；步骤05：在完成步骤04的半导体衬底上制备红外敏感材料层和电极层，通过离子注入对敏感材料层进行掺杂处理，并且使电极层与金属通孔顶部相电连；步骤06：采用释放工艺，去除牺牲层，在红外探测结构下方形成空腔。10.根据权利要求9所述的红外...

【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