背照式混合成像探测器像元结构及其制备方法

摘要

本发明提供了一种背照式混合成像探测器像元结构及其制备方法，将可见光感应区域和红外感应区域集成在芯片中，采用半导体衬底作为可见光过滤层，而无需额外设置可见光过滤层，减小了器件体积、减少了工艺步骤和节约了成本；通过将红外感应结构下方的介质层和隔离层去除，以形成镂空区域，镂空区域和红外感应结构之间构成第一空腔，从而使得经半导体衬底过滤后的红外光无需通过其它材料，进而避免红外光的损失，从而提高了红外感应部件的成像质量，而且使可见光红外混合成像微型化、芯片化成为可能。

主权项

一种背照式混合成像探测器像元结构，其特征在于，包括：一半导体衬底，作为可见光过滤层；可见光感应区域，位于所述半导体衬底上表面，所述可见光感应区域包括可见光感应部件和引出极；沟槽，形成于所述可见光感应区域下方的所述半导体衬底中，通过所述沟槽将所述可见光感应区域底部暴露出来；金属互连图案，位于所述可见光感应区域两侧上方的所述半导体衬底上表面；所述可见光感应部件的所述引出极顶部与所述金属互连图案底部相连接；红外感应区域，位于所述半导体衬底上方，且位于所述金属互连图案上，其包括：介质层，位于所述金属互连图案的上表面；接触凹槽结构，位于所述介质层的内侧，且位于所述金属互连图案的内侧端的上表面，且与所述金属互连图案相连接；红外感应结构，位于所述可见光感应区域上方，包括：下释放保护层、红外感应部件、电极层和上释放保护层；所述红外感应结构具有第一中间拱起部分和第一端部支撑部分，所述第一端部支撑部分的电极层与所述接触凹槽结构相接触，用于将所述红外感应部件产生的电信号通过所述接触凹槽结构传输到所述金属互连图案中；所述第一中间拱起部分的顶部和侧壁、所述接触凹槽结构的内侧壁、所述金属互连图案的内侧壁以及所述可见光感应区域上表面围成第一空腔；支撑部件，位于所述红外感应结构的外围且与所述红外感应结构不接触；所述支撑部件包括第二中间拱起部分和第二端部支撑部分；所述第二端部支撑部分位于所述接触凹槽结构外侧的所述介质层表面，所述第二中间拱起部分与所述第一中间拱起部分之间构成第二空腔，并且所述红外感应结构与所述支撑部件之间具有连通的空隙；在所述第二中间拱起部分的顶部具有释放孔；所述支撑部件的内表面具有红外反射材料或者整个所述支撑部件为红外反射材料；其中，可见光和红外光从所述半导体衬底下表面射入，通过所述可见光感应区域，部分所述可见光被所述可见光感应部件吸收；经所述半导体衬底过滤掉未被所述可见光感应部件吸收的可见光后，未被过滤掉的红外光透过所述半导体衬底继续穿过所述第一空腔到达所述红外感应结构，进而部分所述红外光被所述红外感应部件吸收；未经所述红外感应部件吸收的红外光，经所述红外反射材料反射到所述红外感应结构，进而被所述红外感应部件吸收。