集成集热部件的热电堆像元阵列芯片与驱动电路芯片制造技术

本发明专利技术提供了一种集成集热部件的热电堆像元阵列芯片与驱动电路芯片，包括：热电堆像元阵列芯片，热电堆像元阵列芯片包括：第一热电偶与第二热电偶；第一热电偶与第二热电偶沿水平方向相对设置；第一热电偶与第二热电偶均包括吸热区域；驱动电路芯片，驱动电路芯片与第一热电偶和/或第二热电偶沿竖直方向依次堆叠，且热电堆像元阵列芯片电性连接于驱动电路芯片上；若干集热部件；分别形成于对应的第一热电偶和第二热电偶的顶端，且若干集热部件的顶端的面积大于对应的第一热电偶或第二热电偶的吸热区域的面积。本发明专利技术提供的技术方案在减小热电堆像元阵列芯片与驱动电路芯片的集成电路的尺寸的同时，提高了器件的吸热面积。提高了器件的吸热面积。提高了器件的吸热面积。

【技术实现步骤摘要】
集成集热部件的热电堆像元阵列芯片与驱动电路芯片


[0001]本专利技术涉及半导体器件领域，尤其涉及一种集成集热部件的热电堆像元阵列芯片与驱动电路芯片。

技术介绍

[0002]传统的热电堆阵列主流技术是通过底硅刻蚀实现热电偶与支撑硅的热隔离。通过干法或湿法刻蚀掉热电偶下面的硅，是热电偶底部悬空以实现绝热，由于工艺和ROIC限制底硅刻蚀技术留下的硅基底会占很大的面积，该面积对单个热电堆像元来说属于“无效”面积，这部分面积严重限制了热电堆阵列像元的小型化。另一方面，热电堆单个像元与IORC并排放置，导致芯片面积很大，也严重限制了热电堆阵列芯片的小型化。而且，热电堆像元阵列芯片与驱动电路芯片的集成电路中，吸热面积有限，导致器件性能受限。
[0003]因而，研发一种尺寸更小且吸热面积更大的热电堆阵列与读出电路的集成结构与制作工艺，成为本领域技术人员亟待要解决的技术重点。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种集成集热部件的热电堆像元阵列芯片与驱动电路芯片，以解决如何在减小热电堆像元阵列芯片与驱动电路芯片的集成电路的尺寸的同时，提高器件的吸热面积的问题。
[0005]根据本专利技术的第一方面，提供了一种集成集热部件的热电堆像元阵列芯片与驱动电路芯片，包括：
[0006]热电堆像元阵列芯片，包括：第一热电偶与第二热电偶；所述第一热电偶与所述第二热电偶沿水平方向相对设置；所述第一热电偶与所述第二热电偶均包括吸热区域；
[0007]驱动电路芯片，所述驱动电路芯片与所述第一热电偶和/或所述第二热电偶沿竖直方向依次堆叠，且所述热电堆像元阵列芯片电性连接于所述驱动电路芯片上；
[0008]若干集热部件；分别形成于对应的所述第一热电偶和所述第二热电偶的顶端，且所述若干集热部件的顶端的面积大于对应的所述第一热电偶或所述第二热电偶的所述吸热区域的面积；
[0009]其中，所述若干集热部件用于吸收热量。
[0010]可选的，集热部件包括伞状结构，所述伞状结构顶部的面积大于所述第一热电偶或所述第二热电偶的所述吸热区域的面积。
[0011]可选的，所述伞状结构具体包括：
[0012]第一支撑柱、集热层以及第一刻蚀截止层；其中，所述集热层形成于所述第一刻蚀截止层表面；所述第一支撑柱形成于对应的所述第一刻蚀截止层与对应的所述第一热电偶或所述第二热电偶之间；
[0013]其中，所述集热层的面积大于对应的所述第一热电偶或所述第二热电偶的所述吸热区域的面积。
[0014]可选的，所述集热层具体包括：若干微结构，所述若干微结构用于吸收热量。
[0015]可选的，构成所述集热层的材料是：黑硅、铜、金、铝、以及氮化硅或其组合；或钛、铝、氮化硅、二氧化硅、氮化硅、钛以及铝或其组合；或碳化硅、钛以及铝或其组合。
[0016]可选的，所述集成集热部件的热电堆像元阵列芯片与驱动电路芯片还包括：
[0017]若干第一互连结构，所述若干第一互连结构形成于述驱动电路芯片的第一侧；所述驱动电路芯片的第一侧表征了所述驱动电路芯片的靠近所述第一热电偶或所述第二热电偶的一侧；
[0018]若干第二互连结构，所述若干第二互连结构形成于所述热电堆像元阵列芯片的第一侧；所述热电堆像元阵列芯片的第一侧表征了所述热电堆像元阵列芯片的靠近所述驱动电路芯片的一侧；
[0019]其中，所述若干第二互连结构形成于所述若干第一互连结构的顶端，以使得所述热电堆像元阵列芯片与所述驱动电路芯片电性连接。
[0020]可选的，所述热电堆像元阵列芯片还包括：
[0021]第二支撑柱，形成于所述第一热电偶与对应的第二互连结构之间，以连接所述第一热电偶与对应的所述第二互连结构；
[0022]第三支撑柱107，形成于所述第二热电偶与对应的所述第二互连结构之间，以连接所述第二热电偶与对应的所述第二互连结构。
[0023]可选的，所述集成集热部件的热电堆像元阵列芯片与驱动电路芯片还包括：
[0024]绝缘介质层，填充于所述第二互连结构与第一互连结构之间的空隙中。
[0025]可选的，所述热电堆像元阵列芯片还包括：
[0026]释放阻挡层，形成于所述若干第二互连结构的顶端与所述绝缘介质层的表面。
[0027]可选的，所述集成集热部件的热电堆像元阵列芯片与驱动电路芯片还包括：
[0028]第一金属层与第二金属层，分别形成于所述驱动电路芯片中远离所述若干第一互连结构的两端；
[0029]若干PAD开孔，分别形成于所述第一金属层与所述第二金属层的顶部，且贯穿所述释放阻挡层与部分所述绝缘介质层。
[0030]可选的，所述集成集热部件的热电堆像元阵列芯片与驱动电路芯片还包括：
[0031]封盖晶圆，所述封盖晶圆的中心包括一沟槽，所述沟槽形成封盖窗口；
[0032]若干吸气剂结构；依次分布于所述第一热电偶与所述第二热电偶相互背离的两侧的所述释放阻挡层的表面，以及所述封盖窗口的侧壁、部分表面以及部分底部上；其中，所述封盖窗口中的所述若干吸气剂结构与对应的所述释放阻挡层上的所述若干吸气剂结构沿第一方向相对设置；所述第一方向表征了所述第二互连结构与所述第一互连结构的堆叠方向；
[0033]若干第一闭环键合环与若干第二闭合键合环；所述若干第一闭环键合环分别形成于所述第一热电偶和所述第二热电偶与相邻的PAD开孔之间的所述释放阻挡层的表面；若干所述第二闭环键合环形成于封盖窗口外的所述封盖晶圆表面，且所述第二闭环键合环与对应的所述第一闭环键合环相对设置。
[0034]根据本专利技术的第二方面，提供了一种集成集热部件的热电堆像元阵列芯片与驱动电路芯片的制作方法，用于制作本专利技术第一方面的任一项所述的集成集热部件的热电堆像
元阵列芯片与驱动电路芯片，包括：
[0035]形成所述驱动电路芯片；
[0036]形成热电堆像元阵列芯片结构；所述热电堆像元阵列芯片结构包括：所述热电堆像元阵列芯片、牺牲层以及第一衬底；其中，所述热电堆像元阵列芯片包括所述第一热电偶与所述第二热电偶，所述第一热电偶与所述第二热电偶均包括所述吸热区域；所述牺牲层填充于所述第一衬底与所述热电堆像元阵列芯片之间的空隙中；
[0037]将所述驱动电路芯片键合于所述热电堆像元阵列芯片的第一侧上；
[0038]形成所述若干集热部件与图形化的牺牲层；所述图形化的牺牲层填充于所述第一刻蚀截止层与所述释放阻挡层之间的空隙中；其中，所述集热部件用于吸收热量；
[0039]释放所述图形化的牺牲层。
[0040]可选的，形成所述驱动电路芯片的同时，还包括：形成所述第一互连结构与所述第一金属层与所述第二金属层。
[0041]可选的，形成所述热电堆像元阵列芯片结构的同时，还包括：
[0042]形成所述第一支撑柱与所述第一刻蚀截止层；所述第一刻蚀截止层形成于所述第一衬底上；所述第一支撑柱形成于对应的所述第一截止层的顶端；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成集热部件的热电堆像元阵列芯片与驱动电路芯片，其特征在于，包括：热电堆像元阵列芯片，包括：第一热电偶与第二热电偶；所述第一热电偶与所述第二热电偶沿水平方向相对设置；所述第一热电偶与所述第二热电偶均包括吸热区域；驱动电路芯片，所述驱动电路芯片与所述第一热电偶和/或所述第二热电偶沿竖直方向依次堆叠，且所述热电堆像元阵列芯片电性连接于所述驱动电路芯片上；若干集热部件；分别形成于对应的所述第一热电偶和所述第二热电偶的顶端，且所述若干集热部件的顶端的面积大于对应的所述第一热电偶或所述第二热电偶的所述吸热区域的面积；其中，所述若干集热部件用于吸收热量。2.根据权利要求1所述的集成集热部件的热电堆像元阵列芯片与驱动电路芯片，其特征在于，集热部件包括伞状结构，所述伞状结构顶部的面积大于所述第一热电偶或所述第二热电偶的所述吸热区域的面积。3.根据权利要求2所述的集成集热部件的热电堆像元阵列芯片与驱动电路芯片，其特征在于，所述伞状结构具体包括：第一支撑柱、集热层以及第一刻蚀截止层；其中，所述集热层形成于所述第一刻蚀截止层表面；所述第一支撑柱形成于对应的所述第一刻蚀截止层与对应的所述第一热电偶或所述第二热电偶之间；其中，所述集热层的面积大于对应的所述第一热电偶或所述第二热电偶的所述吸热区域的面积。4.根据权利要求3所述的集成集热部件的热电堆像元阵列芯片与驱动电路芯片，其特征在于，所述集热层具体包括：若干微结构，所述若干微结构用于吸收热量。5.根据权利要求4所述的集成集热部件的热电堆像元阵列芯片与驱动电路芯片，其特征在于，构成所述集热层的材料是：黑硅、铜、金、铝、以及氮化硅或其组合；或钛、铝、氮化硅、二氧化硅、氮化硅、钛以及铝或其组合；或碳化硅、钛以及铝或其组合。6.根据权利要求5所述的集成集热部件的热电堆像元阵列芯片与驱动电路芯片，其特征在于，所述集成集热部件的热电堆像元阵列芯片与驱动电路芯片还包括：若干第一互连结构，所述若干第一互连结构形成于述驱动电路芯片的第一侧；所述驱动电路芯片的第一侧表征了所述驱动电路芯片的靠近所述第一热电偶或所述第二热电偶的一侧；若干第二互连结构，所述若干第二互连结构形成于所述热电堆像元阵列芯片的第一侧；所述热电堆像元阵列芯片的第一侧表征了所述热电堆像元阵列芯片的靠近所述驱动电路芯片的一侧；其中，所述若干第二互连结构形成于所述若干第一互连结构的顶端，以使得所述热电堆像元阵列芯片与所述驱动电路芯片电性连接。7.根据权利要求6所述的集成集热部件的热电堆像元阵列芯片与驱动电路芯片，其特征在于，所述热电堆像元阵列芯片还包括：第二支撑柱，形成于所述第一热电偶与对应的第二互连结构之间，以连接所述第一热电偶与对应的所述第二互连结构；
第三支撑柱107，形成于所述第二热电偶与对应的所述第二互连结构之间，以连接所述第二热电偶与对应的所述第二互连结构。8.根据权利要求7所述的集成集热部件的热电堆像元阵列芯片与驱动电路芯片，其特征在于，所述集成集热部件的热电堆像元阵列芯片与驱动电路芯片还包括：绝缘介质层，填充于所述第二互连结构与第一互连结构之间的空隙中。9.根据权利要求8所述的集成集热部件的热电堆像元阵列芯片与驱动电路芯片，其特征在于，所述热电堆像元阵列芯片还包括：释放阻挡层，形成于所述若干第二互连结构的顶端与所述绝缘介质层的表面。10.根据权利要求9所述的集成集热部件的热电堆像元阵列芯片与驱动电路芯片，其特征在于，所述集成集热部件的热电堆像元阵列芯片与驱动电路芯片还包括：第一金属层与第二金属层，分别形成于所述驱动电路芯片中远离所述若干第一互连结构的两端；若干PAD开孔，分别形成于所述第一金属层与所述第二金属层的顶部，且贯穿所述释放阻挡层与部分所述绝缘介质层。11.根据权利要求10所述的集成集热部件的热电堆像元阵列芯片与驱动电路芯片，其特征在于，所述集成集热部件的热电堆像元阵列芯片与驱动电路芯片还包括：封盖晶圆，所述封盖晶圆的中心包括一沟槽，所述沟槽形成封盖窗口；若干吸气剂结构；依次分布于所述第一热电偶与所述第二热电偶相互背离的两侧的所述释放阻挡层的表面，以及所述封盖窗口的侧壁、部分表面以及部分底部上；其中，所述封盖窗口中的所述若干吸气剂结构与对应的所述释放阻挡层上的所述若干吸气剂结构沿第一方向相对设置；所述第一方向表征了所述第二互连结构与所述第一互连结构的堆叠方向；若干第一闭环键合环与若干第二闭合键合环；所述若干第一闭环键合环分别形成于所述第一热电偶和所述第二热电偶与相邻的PAD开孔之间的所述释放阻挡层的表面；若干所述第二闭环键合环形成于封盖窗口外的所述封盖晶圆表面，且所述第二闭环键合环与对应的所述第一闭环键合环相对设置。12.一种集成集热部件的热电堆像元阵列芯片与驱动电路芯片的制作方法，用于制作权利要求1
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11任一项所述的集成集热部件的热电堆像元阵列芯片与驱动电路芯片，其特征在于，包括：形成所述驱动电路芯片；形成热电堆像元阵列芯片结构；所述热电堆像元阵列芯片结构包括：所述热电堆...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩凤芹，全绍军，白淞，
申请(专利权)人：上海深威科技有限公司，
类型：发明
国别省市：