探测器及其制备方法与流程

本发明涉及检测，尤其涉及一种探测器及其制备方法。

背景技术：

1、红外探测器是一种将入射光中的红外信号转为电信号输出的一种探测器。红外探测器通常包括微桥结构和梁结构，其中，梁结构用于支撑微桥结构，微桥结构用于接收红外信号并将红外信号转为电信号，其中微桥结构的吸收层用于接收红外信号。然而，红外探测器的吸收层的面积小，降低了红外探测器的检测精度。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种探测器及其制备方法，用以提高探测器的检测精度。

2、为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

3、本发明实施例一方面提供了一种探测器，包括衬底、互连结构、第一悬臂梁、第二悬臂梁和微桥结构；

4、所述互连结构设置在所述衬底上，所述互连结构设置有贯穿所述互连结构的空腔，所述空腔包括相对设置的第一侧壁和第二侧壁；

5、所述第一悬臂梁的固定端固定设置在所述第一侧壁上，且所述第一悬臂梁的固定端位于所述第一侧壁内部，所述第一悬臂梁的悬臂端指向所述第二侧壁；所述第二悬臂梁的固定端固定设置在所述第二侧壁上，且所述第二悬臂梁的固定端位于所述第二侧壁内部，所述第二悬臂梁的悬臂端指向所述第一侧壁；

6、所述微桥结构位于所述第一悬臂梁和所述第二悬臂梁的上方，所述微桥结构包括同层设置的第一电极和第二电极，以及设置于所述第一电极和所述第二电极上的红外吸收层；所述第一电极通过第一导电支撑柱与所述第一悬臂梁电连接，所述第二电极通过第二导电支撑柱与所述第二悬臂梁电连接。

7、本发明实施例提供的探测器具有如下有益效果：

8、在本发明实施例提供的探测器中，第一悬臂梁和第二悬臂梁位于互连结构的空腔内，且其固定端固定在空腔的第一侧壁和第二侧壁内；微桥结构位于第一悬臂梁和第二悬臂梁的上方，微桥结构包括同层设置的第一电极和第二电极，以及设置于第一电极和第二电极上的红外吸收层，红外吸收层用于接收红外信号并将该红外信号转为第一电信号，第一电信号经过第一电极和第二电极传输，由于第一电极通过第一导电支撑柱与第一悬臂梁电连接且第二电极通过第二导电支撑柱与第二悬臂梁电连接，第一电信号经由第一导电支撑柱传输到第一悬臂梁，经由第二导电支撑柱传输到第二悬臂梁。同时，由于第一悬臂梁和第二悬臂梁的固定端设置在互连结构内，第一电信号经由第一悬臂梁和第二悬臂梁传输到互连结构与外围电路连接，从而使探测器实现接收红外信号并将红外信号转为第一电信号并输出。

9、因此，在本发明实施例提供的探测器中，由于微桥结构设置在第一悬臂梁和第二悬臂梁的上方，即微桥结构与第一悬臂梁和第二悬臂梁的上方构成的结构设置在上下两个不同层中，因此，与相关技术微桥结构与第一悬臂梁和第二悬臂梁位于同一层相比，在不改变空腔的面积以及第一悬臂梁和第二悬臂梁的前提下，能够增大微桥结构的整体面积，即增加微桥结构的红外吸收层的面积，从而使得微桥结构接收更多量和更大范围的红外信号，进而提高了探测器的检测精度。

10、在上述技术方案的基础上，本发明实施例还可以做如下改进。

11、进一步的，所述微桥结构还包括与所述第一导电支撑柱和所述第二导电支撑柱相接的保护支撑层，设置于所述保护支撑层上的敏感层，以及设置于所述红外吸收层上的保护层，所述敏感层远离所述衬底的表面分别与所述第一电极和所述第二电极贴合。

12、进一步的，所述保护支撑层的材质包括氮氧化硅，所述保护支撑层的厚度为50埃～2000埃；

13、所述敏感层的材质包括非晶硅、非晶锗硅或氧化钒，所述敏感层的厚度为50埃～2000埃；

14、所述第一电极和所述第二电极的材质均包括钛或氮化钛，所述第一电极和所述第二电极厚度为50埃～1000埃；

15、所述红外吸收层的材质包括氮化硅，所述红外吸收层的厚度为50埃～2000埃；

16、所述保护层的材质包括氧化硅，所述保护层的厚度为50埃～2000埃。

17、进一步的，所述第一导电支撑柱包括第一辅助支撑环、第一辅助敏感环、第一辅助导电环和第一辅助吸收环；

18、所述第一辅助支撑环设置于所述第一悬臂梁上，所述第一辅助支撑环朝向所述第一悬臂梁具有第一开口，所述第一辅助支撑环与所述保护支撑层为一体结构；

19、所述第一辅助敏感环设置于第一辅助支撑环内并与所述第一辅助支撑环周向贴合，所述第一辅助敏感环朝向所述第一悬臂梁具有第二开口；

20、所述第一辅助导电环设置于所述第一辅助敏感环内并与所述第一辅助敏感环周向贴合，所述第一辅助导电环的底部暴露出所述第一开口和所述第二开口，并与所述第一悬臂梁电连接，所述第一辅助导电环与所述第一电极为一体结构；

21、所述第一辅助吸收环设置于所述第一辅助导电环内并与所述第一辅助导电环周向贴合，所述第一辅助吸收环与所述红外吸收层为一体结构；

22、所述第二导电支撑柱包括第二辅助支撑环、第二辅助敏感环、第二辅助导电环和第二辅助吸收环；

23、所述第二辅助支撑环设置于所述第二悬臂梁上，所述第二辅助支撑环朝向所述第二悬臂梁具有第三开口，所述第二辅助支撑环与所述保护支撑层为一体结构；

24、所述第二辅助敏感环设置于第二辅助支撑环内并与所述第二辅助支撑环周向贴合，所述第二辅助敏感环朝向所述第二悬臂梁具有第四开口；

25、所述第二辅助导电环设置于所述第二辅助敏感环内并与所述第二辅助敏感环周向贴合，所述第二辅助导电环的底部暴露出所述第三开口和所述第四开口，并与所述第二悬臂梁电连接，所述第二辅助导电环与所述第二电极为一体结构；

26、所述第二辅助吸收环设置于所述第二辅助导电环内并与所述第二辅助导电环周向贴合，所述第二辅助吸收环与所述红外吸收层为一体结构。

27、进一步的，所述第一悬臂梁包括第一支撑层和设置于所述第一支撑层朝向所述衬底的表面上的第一导电层，所述第一支撑层设置有与所述第一导电支撑柱对应的第五开口，所述第一辅助导电环的下端穿过所述第五开口，并与所述第一导电层接触；

28、所述第二悬臂梁包括第二支撑层和设置于所述第二支撑层朝向所述衬底的表面上的第二导电层，所述第二支撑层设置有与所述第二导电支撑柱对应的第六开口，所述第二辅助导电环的下端穿过所述第六开口，并与所述第二导电层接触。

29、进一步的，所述互连结构包括依次层叠设置的第一介质层、第二介质层、第三介质层、第四介质层和第五介质层；

30、所述第一悬臂梁的固定端和所述第二悬臂梁的固定端均位于所述第四介质层和所述第五介质层之间。

31、进一步的，所述互连结构还包括两个第一导电块、两个第二导电块和两个第一导电通孔；

32、两个所述第一导电块均位于所述第四介质层内，且两个所述第一导电块分别与所述第一导电层和所述第二导电层电连接；

33、两个所述第二导电块均位于所述第二介质层内，两个所述第一导电通孔均位于所述第三介质层内，每个所述第一导电通孔分别电连接对应的所述第一导电块和所述第二导电块。

34、进一步的，所述衬底包括p型基底层、第一p型区、n型区、第二p型区、源漏区、栅极介质层和栅极；

35、所述p型基底层内有所述n型区，所述第一p型区设置于所述p型基底层和所述n型区上，所述第一p型区和所述n型区形成pn结；

36、所述第二p型区设置于所述第一p型区的一端，且所述第二p型区分别与所述第一p型区和所述互连结构电连接；

37、所述源漏区设置于所述第一p型区远离所述第二p型区的一端，所述源漏区与所述互连结构电连接；

38、所述栅极介质层位于所述空腔的第二侧壁内，且所述栅极介质层设置在所述第一p型区和所述源漏区上；

39、所述栅极位于所述栅极介质层上，且与所述互连结构电连接；

40、所述第一p型区、所述栅极和所述栅极介质层形成传输管。

41、进一步的，所述探测器还包括设置于所述衬底远离所述微桥结构的表面的反射介质层，以及设置于所述反射介质层远离所述衬底的金属反射层。

42、本发明实施例另一方面提供了一种探测器的制备方法，包括如下步骤：

43、提供一个衬底；

44、在所述衬底上形成互连结构的第一部分，所述互连结构的第一部分设置有贯穿所述互连结构的第一部分的第一空腔；

45、在所述第一空腔填充第一牺牲层；

46、在所述互连结构的第一部分和所述第一牺牲层上形成第一悬臂梁和第二悬臂梁，所述第一悬臂梁的一端固定在所述第一空腔的第一边缘，另一端指向所述第一空腔的第二边缘；所述第二悬臂梁的一端固定在所述第一空腔的第二边缘，另一端指向所述第一空腔的第一边缘；

47、在所述互连结构的第一部分、所述第一牺牲层、所述第一悬臂梁和所述第二悬臂梁上形成互连结构的第二部分，所述互连结构的第二部分设置有贯穿所述互连结构的第二部分的第二空腔，所述第二空腔与所述第一空腔正对；

48、在所述第二空腔填充第二牺牲层；

49、在所述第二牺牲层内形成第一导电支撑柱和第二导电支撑柱，所述第一导电支撑柱的下端位于第一悬臂梁上，所述第二导电支撑柱的下端位于第二悬臂梁上，所述第一导电支撑柱的上端和所述第二导电支撑柱的上端与所述第二牺牲层的顶面平齐；

50、在所述第二牺牲层、所述第一导电支撑柱和所述第二导电支撑柱上形成微桥结构，所述微桥结构包括同层设置的第一电极和第二电极，以及设置于所述第一电极和所述第二电极上的红外吸收层；所述第一电极通过第一导电支撑柱与所述第一悬臂梁电连接，所述第二电极通过第二导电支撑柱与所述第二悬臂梁电连接；

51、去除所述第一牺牲层和所述第二牺牲层，使所述第一空腔和所述第二空腔构成空腔。

52、除了上面所描述的本发明实施例解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果外，本发明实施例提供的探测器及其制备方法所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将在具体实施方式中作出进一步的详细的说明。