专利名称：红外探测装置及其制造方法
技术领域：
本发明属于半导体器件领域，具体地说，涉及一种红外探测装置及其制造方法。
背景技术：
微电子机械系统(MicroElectro Mechanical Systems, MEMS)技术具有微小、智能、可执行、可集成、工艺兼容性好、成本低等诸多优点，故其已广泛应用在包括红外探测技术领域的诸多领域。红外探测装置是红外探测技术领域中一种具体的微电子机械系统MEMS产品，其利用敏感材料探测层如非晶硅或氧化钒吸收红外线，从而引起其电阻的变化，据此来实现热成像功能。 图12为现有技术中的红外探测装置结构示意图。如图12所示，现有技术中的红外探测装置从上到下依次为热敏层1201、反光板1202，设置有两个输出电路引脚1213，每个输出电路引脚1213上竖直设有一金属立杆1223，共计两个金属立杆1223，在热敏层1201的一角连接有一金属立杆1223,由此可见,通过两个金属立杆1202形成一微桥结构，从而支撑起整个热敏层1201。在图12所示的红外探测装置中，热敏层1201的敏感材料通常选自非晶硅，或者氧化剂如氧化f凡，非晶娃的电阻温度系数(Temperature Coefficient of Resistance, TCR)为2-3%左右，而氧化钒的电阻温度系数TCR相对较高，为3-4%，经过工艺集成后，敏感材料的电阻温度系数TCR进一步变差，使得红外探测装置的灵敏度降低。现有技术中，为了解决电阻温度系数TCR进一步变差的问题，提高红外探测装置的灵敏度，通常需要通过增大像元面积从而热敏层1201的面积，但是，这种解决方案会导致成本的增加。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种红外探测装置及其制造方法，用以解决现有技术中使用敏感材料来进行红外探测导致的成本较高。为了解决上述技术问题，本发明提供了一种红外探测装置，该装置，包括微桥结构单元、设置在所述微桥结构单元上的探测结构单元，所述探测结构单元包括从下到上依次设置在所述微桥结构单元上的第一释放保护和第二释放保护层，以及设置在第一释放保护层和第二释放保护层之间的晶体管；所述晶体管包括电极层和半导体层，所述电极层中的栅极、源极、漏极位于同一层，所述半导体层包括对应于所述电极层中栅极的栅极半导体层、对应于所述电极层中源极的源极半导体层、对应于所述电极层中漏极的漏极半导体层。为了解决上述技术问题，本发明提供了一种红外探测的制造方法，该方法包括
在微桥结构单元上设置探测结构单元中的第一释放保护层；
在所述第一释放保护层上形成探测结构单元中晶体管的电极层和半导体层，所述电极层中的栅极、源极、漏极位于同一层，所述半导体层位于所述电极层之上，所述半导体层包括对应于所述电极层中栅极的栅极半导体层、对应于所述电极层中源极的源极半导体层、对应于所述电极层中漏极的漏极半导体层；在所述半导体层上形成探测结构单元的第二释放保护层。与现有的方案相比，通过在微桥结构单元上形成晶体管单元，该晶体管中的电极同层设置，利用晶体管的阈值电压在吸收红外光后下降，使得晶体管的开启较为快速，即以较小的驱动电压接口开启晶体管，同时获得较大的晶体管输入电流如漏极电流，从而克服了现有技术中使用敏感材料时增加像元面积来提高灵敏度，导致成本较高的缺陷。
图I为本发明红外探测装置实施例的立体示意 图2为本发明中探测结构单元实施例一的纵向剖视 图3为图2中探测结构单元的一电路示意图；
图4为图2中探测结构单元的另一电路示意 图5为本发明探测结构单元实施例二的剖视 图6为本发明探测结构单元实施例三的剖视 图7为图6中探测结构单元的电路示意 图8为本发明探测结构单元实施例四的剖视 图9为本发明探测结构单元实施例五的剖视 图10为图8中探测结构单兀的电路不意 图11为本发明红外探测装置的制造方法实施例流程示意 图12为现有技术中的红外探测装置结构示意图。
具体实施例方式以下将配合图式及实施例来详细说明本发明的实施方式，藉此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。图I为本发明红外探测装置实施例的立体示意图。如图I所示，本实施例中的红外探测装置包括微桥结构单元101以及探测结构单元102，探测结构单元设置在微桥结构单元101上，探测结构单元102包括由下到上依次设置的第一释放保护层112、第二释放保护层122，以及设置在第一释放保护层112和第二释放保护层122之间的晶体管(图中未示出)；晶体管包括电极层(图中未示出)和半导体层(图中未示出)，电极层中的栅极、源极、漏极(图中未示出)位于同一层，半导体层包括对应于电极层中栅极的栅极半导体层、对应于电极层中源极的源级半导体层、对应于电极层中漏极的漏极半导体层。其中栅极的材料为金属钽Ta、氮化钽TaNJi Ti、氮化钛TiN、铝Al、钨W之一或者任意几种的组合。晶体管可以为单个单极性晶体管，或者串联的两个单极性晶体管，或者双极结型晶体管，或者串联的双极结型晶体管与单极性晶体管，详见下述实施例。探测结构单元102中第一释放保护层112、第二释放保护层122，以及设置在第一释放保护层112和第二释放保护层122之间的晶体管可详见下述实施例。本实施例中，微桥结构单元101可以包括4个支撑柱111，其中，有3个支撑柱在起支撑作用的同时，分别电连接于所述电极层中的栅极、源极、漏极，另外剩余的I个支撑柱仅起到支撑作用。进一步地，为了便于支撑柱111与对应栅极、源极、漏极的电连接，可在所述第二释放保护层122上布设输出引脚121和连接导线131，栅极、源极、漏极通过对应的输出引脚121以及连接导线131分别与对应的支撑柱111电连接。进一步地，本实施例中，为了增加红外光的吸收效率，在探测结构单元102下设置了一金属反射层103，使红外光均匀传输，以提高其吸收效率。该金属反射层103被4个支撑柱111围设在中间。本领域普通技术人员可以理解，本实施中的微桥结构单元并不局限于上述这种具体的结构，只要能形成这种微桥结构即可。比如也可以只使用对应于栅极、源极、漏极共计3个支撑柱来形成。另外，支撑柱可以由其他能起支撑和/或电连接的金属壁代替。图2为本发明中探测结构单元实施例一的纵向剖视图。本实施例中，探测结构单元包括第一释放保护层201、第二释放保护层202，在该第一释放保护层201和第二释放保护层202之间设置单极性晶体管(图中未示出)，该单极性晶体管包括第一电极层(图中未示出)和第一半导体层(图中未不出)，第一电极层中的第一栅极213、第一源极223、第一漏极233，第一栅极213、第一源极223、第一漏极233同层设置且位于第一释放保护层201之上、所述第一半导体层之下，第一半导体层包括对应于第一栅极213的第一栅极半导体层214、·对应于第一源极223的第一源极半导体层224、对应于第一漏极233设置的第一漏极半导体层 234。本实施例中，第一栅极213和第一栅极半导体层214之间可以设置介质层215，该介质层215也可以延伸到第一源极223和第一源极半导体层224之间,第一漏极233和第一漏极半导体层234之间。该介质层215的材料可以为二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅或碳化硅；或者，该介质层的材料可以为非化学计量比的二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅或碳化硅。该介质层的材料为掺有硼、磷、碳或氟的二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅或碳化硅；或者，该介质层的材料为掺有硼、磷、碳或氟的非化学计量比的二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅或碳化硅。本实施例中，第一释放保护层201和第二释放保护层202的材料为硅、二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅或者碳化硅；或者，第一释放保护层201和第二释放保护层202的材料为非化学计量比的二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅、碳化硅、富硅氮化硅或富硅碳化硅。在另外一实施例中，第一释放保护层201和第二释放保护层202的材料为掺有硼、磷、碳或氟的硅、二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅或者碳化硅；或者，第一释放保护层201和第二释放保护层202的材料为掺有硼、磷、碳或氟的非化学计量比的二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅、碳化硅、富硅氮化硅或富硅碳化硅。本实施例中，对应于第一栅极213的第一栅极半导体层214可以由P型非晶娃材料沉积而成，对应于第一源极223的第一源极半导体层224可以由N型非晶硅材料沉积而成，对应于第一漏极233设置的第一漏极半导体层234可以由N型非晶硅材料沉积而成，从而使得单极性晶体管为一个倒置的NMOS晶体管。在另外一实施例中，对应于第一栅极213的第一栅极半导体层214可以由N型非晶硅材料沉积而成，对应于第一源极223的第一源极半导体层224可以由P型非晶硅材料沉积而成，对应于第一漏极233的第一漏极半导体层234可以由P型非晶硅材料沉积而成，从而使得单极性晶体管为一个倒置的PMOS晶体管。图3为图2中探测结构单元的一电路示意图。如图3所示，本实施例中以图2中的形成的PMOS晶体管203为例来进行说明，第一栅极213和第一源极223之间金属接触的距离产生源级寄生电阻243，第一漏极233可接电压VDD，第一源极223可接地。
当有红外光照射时，PMOS晶体管203吸收红外导致温度上升，从而导致第一栅极213的阈值电压Vt下降，阈值电压Vt的变化率dVt/dT约在-lmV/K左右，从而导致第一漏极233的漏极电流Id上升，因此，只要适当调节第一栅极213实际加载的驱动电压在一定区域时，即能能带来较大的漏极电流Id变化。另外，也可以将PMOS晶体管203中第一源极223源级区域设计得比较大，当PMOS晶体管203吸收红外导致温度上升，非晶硅材料的电阻下降，从而引起源级寄生电阻243下降，导致第一漏极233与第一源极223之间的漏源电压Vds增加,从而进一步加剧漏极电流Id的上升。由此可见，由于PMOS晶体管203吸收红外后会导致第一栅极213的阈值电压Vt下降，并最终引起第一漏极233的漏极电流Id呈上升变化的趋势。从而使得在第一栅极213加载较小的驱动电压即可使PMOS晶体管203导通，从而获得成上升变化的漏极电流Id，以较为灵敏的测量红外光，与现有技术中如果要提高红外探测装置的灵敏度必须要增大热敏层面积的解决方案相比，成本较低。图4为图2中探测结构单元的另一电路示意图。本实施例中以图2中的形成的
PMOS晶体管203为例来进行说明，第一栅极213和第一源极223之间金属接触的距离产生漏级寄生电阻253，第一漏极233可接电压VDD，第一源极223可接地。与图3所示不同的是，如果将PMOS晶体管203中第一源极223源级区域设计得比较大，当PMOS晶体管203吸收红外导致温度上升，非晶硅材料的电阻下降，从而引起漏级寄生电阻253下降，导致第一漏极233与第一源极223之间的漏源电压Vds增加，从而进一步加剧漏极电流Id的上升。图5为本发明探测结构单元实施例二的剖视图。如图5所示，第一电极层中的第一栅极513、第一源极523、第一漏极533位于第一释放保护层501之上、第一半导体层之下，第一半导体层包括对应于第一栅极513的第一栅极半导体层514、对应于第一源极523的第一源极半导体层524、对应于第一漏极533的第一漏极半导体层534，第一栅极513与对应的第一栅极半导体层514之间设置介质层515。与图2所示实施例不同之处在于，本实施例中，在第一释放保护层501和第二释放保护层502之间增加功能辅助层516。该功能辅助层516的材料为硅、二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅或者碳化硅；或者，功能辅助层516的材料为非化学计量比的二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅、碳化硅、富硅氮化硅或富硅碳化硅；功能辅助层516的材料为掺有硼、磷、碳或氟的硅、二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅或者碳化硅；或者，功能辅助层516的材料为掺有硼、磷、碳或氟的非化学计量比的二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅、碳化硅、富硅氮化硅或富硅碳化硅。具体地，本实施例中，该功能辅助层516位于第二释放保护层502之下、第二半导体层之上，该功能辅助层516包括支撑层、应力平衡层或者红外吸收层，S卩，如果仅为了增加支撑力，该功能辅助层516可以为支撑层，如果仅为了增加受力平衡，该功能辅助层516可以为应力平衡层，如果仅为了增加对红外的吸收，该功能辅助层516可以为红外吸收层。如果基于这三方面或其中某两方面的技术考虑，也可同时增加这三层，比如从下到上依次为支撑层、应力平衡层、红外吸收层。如果增加两层的话，比如从下到上依次为支撑层、应力平衡层，或者，从下到上依次为支撑层、红外吸收层，或者从下到上依次为应力平衡层、红外吸收层。需要说明的是，这三层的关系并局限于上述这几种，本领域普通技术人员可以根据实际需求，在不影响红外探测装置电气连接关系的前提下，可做灵活设计，比如，也可以在第一释放保护层和第一电极层之间增加辅助功能层，或者，在第一释放保护层和第一电极成之间增加支撑层和应力平衡层，而在第二释放保护层和第一电极层之间增加红外吸收层等。图6为本发明探测结构单元实施例三的剖视图。如图6所示，第一电极层中的第一栅极613、第一源极623、第一漏极633位于第一半导体层之下，第一半导体层包括对应于第一栅极613的第一栅极半导体层614、对应于第一源极623的第一源极半导体层624、对应于第一漏极633的第一漏极半导体层634。第一栅极613与对应 的第一栅极半导体层614之间设置介质层615。与上述实施例一不同之处在于，本实施例中，在第一电极层(图中未不出)和第一释放保护层601之间设置第二半导体层(图中未示出)，以形成另一单极性晶体管，第二半导体层包括对应于第一栅极613的第一栅极辅助半导体层626、对应于第一源极623的第一源极辅助半导体层636、对应于第一漏极633的第一漏极辅助半导体层646。第一栅极613与对应的第一栅极半导体层614、第一栅极辅助半导体层626之间设置介质层615。本实施例中，第二半导体层中对应于第一栅极、第一源极、第一漏极设置的第一栅极辅助半导体层626、第一源极辅助半导体层636、第一漏极辅助半导体层646分别与第一半导体层中的第一栅极半导体层614、对应于第一源极623的第一源极半导体层624、对应于第一漏极633的第一漏极半导体层634的半导体材料对应，即分别选用相同的半导体材料，第二半导体层中对应于第一栅极、第一源极、第一漏极设置的第一栅极辅助半导体层626、第一源极辅助半导体层636、第一漏极辅助半导体层646的材料分别为P型非晶硅材料、N型非晶硅材料、P型非晶硅材料，以形成PMOS晶体管；或者，所述第二半导体层中对应于第一栅极、所述第一源极、所述第一漏极设置的半导体材料分别为N型非晶硅材料、P型非晶硅材料、N型非晶硅材料，以形成NMOS晶体管。图7为图6中探测结构单元的电路示意图。如图7所示，以形成两个并联的PMOS晶体管来说明，本实施例中，与上述图2所示，不同之处在于，同时有两个PMOS晶体管来进行工作。对于每一个PMOS晶体管603来说，第一栅极613和第一源极623之间金属接触的距离产生源级寄生电阻643，第一漏极633可接电压VDD，第一源极623可接地。对于单个PMOS晶体管来说，当有红外光照射时，PMOS晶体管603吸收红外导致温度上升，从而导致第一栅极613的阈值电压Vt下降，阈值电压Vt的变化率dVt/dT约在-lmV/K左右，从而导致第一漏极633的漏极电流Id上升，因此，只要适当调节第一栅极613实际加载的驱动电压在一定区域时，即能能带来较大的漏极电流Id变化。另外，也可以将PMOS晶体管603中第一源极623源级区域设计得比较大，当PMOS晶体管603吸收红外导致温度上升，非晶硅材料的电阻下降，从而引起源级寄生电阻643下降，导致第一漏极633与第一源极623之间的漏源电压Vds增加，从而进一步加剧漏极电流Id的上升。另外一个PMOS晶体管也有上述类似地工作过程，在此不再赘述。如果以漏极寄生电容来进行说明的话，单个PMOS晶体管与上述图4的相似，在此不再赘述。图8为本发明探测结构单元实施例四的剖视图。如图8所示，探测结构单元包括第一释放保护层801、第二释放保护层802，在该第一释放保护层801和第二释放保护层802之间设置双极结型晶体管(图中未示出)，该双极结型晶体管包括第一电极层(图中未不出)、第二电极层(图中未不出)和第一半导体层(图中未不出)，第一电极层中的第一栅极813、第一源极823、第一漏极833,第一栅极813、第一源极823、第一漏极833同层设置且位于第一释放保护层801之上、第一半导体层之下，第二电极层包括第二栅极814、第二源极824、第二漏极834，第二栅极814，第二源极824、第二漏极834同层设置且位于第一半导体层之上、第二释放保护层802之下，第一半导体层包括对应于第一栅极813和第二栅极814设置的栅极半导体层815、对应于第一源极823和第二源级824的源级半导体层825、对应于第一漏极833和第二漏极834的漏极半导体层835。栅极半导体层815设置在第一栅极813和所述第二栅极814之间，源极半导体层825设置在第一源极823和第二源级824之间，漏极半导体层835设置在所述第一漏极833和第二漏极834之间，即第一栅极813和所述第二栅极814共享栅极半导体层815，第一源极823和第二源级824共享源极半导体层825，所述第一漏极833和第二漏极834共享漏极半导体层835。 在本发明的另外一实施例中，第一栅极813和所述第二栅极814也可以单独设置各自的栅极半导体层，第一源极823和第二源级824也可以单独设置各自的源极半导体层，所述第一漏极833和第二漏极834也可以单独设置各自的漏极半导体层。此时，所述栅极半导体层815包括设置在所述第一栅极之上对应所述第一栅极的第一栅极半导体层、设置在所述第二栅极之下对应所述第二栅极的第二栅极半导体层；所述源极半导体层825包括设置在所述第一源极之上对应所述第一源极的第一源极半导体层、设置在所述第二源极之下对应所述第二源极的第二源极半导体层；所述漏极半导体层835包括设置在所述第一漏极之上对应所述第一漏极的第一漏极半导体层、设置在所述第二漏极之下对应所述第二漏极的第二漏极半导体层。在有各自半导体层的情况下，所述第一栅极半导体层与所述第二栅极半导体层可以相接或分离，所述第一源级半导体层与所述第二源级半导体层可以相接或分离，所述第一漏极半导体层和所述第二漏极半导体层可以相接或分离。在分离时，可以用在两层半导体层之间设置一层介质层实现。当多个/层器件的半导体层相接时，相当于在多个晶体管结通过半导体层相连形成串/并连结构，而共享电极时，则通过电极相连形成晶体管的并联结构);分离时，由于共享电极或设置电极连接关系，相当于通过电极相连形成晶体管的并联结构。本实施例中，栅极半导体层815、源级半导体层825、漏极半导体层835的材料可以分别为P型非晶硅材料、N型非晶硅材料、N型非晶硅材料；或者，栅极半导体层815、源级半导体层825、漏极半导体层835可以分别为N型非晶硅材料、P型非晶硅材料、P型非晶硅材料。第一栅极813和对应的栅极半导体层815之间设置有对应的介质层853，第二栅极814与对应的栅极半导体层815之间设置有对应的介质层854。本实施例中，第二电极层之上还设置有第二半导体层(图中未示出)，该第二半导体层包括对应于所述第二电极层中第二栅极814的第二栅极辅助半导体层、第二源极824第二源极辅助半导体层、第二漏极834的第二漏极辅助半导体层。所述第二栅极辅助半导体层、第二源极辅助半导体层、第二漏极辅助半导体层与所述第一半导体层中栅极半导体层、源级半导体层、漏极半导体层对应，该第二半导体层中对应于第二电极层第二栅极814的第二栅极辅助半导体层、第二源极824第二源极辅助半导体层、第二漏极834的第二漏极辅助半导体层的材料分别为P型非晶硅材料、N型非晶硅材料、P型非晶硅材料，以形成PMOS晶体管；或者，该第二半导体层中对应于第二电极层第二栅极814的第二栅极辅助半导体层、第二源极824第二源极辅助半导体层、第二漏极834的第二漏极辅助半导体层的材料分别为N型非晶硅材料、P型非晶硅材料、N型非晶硅材料，以形成NMOS晶体管。图9为本发明探测结构单元实施例五的剖视图。如图9所示，探测结构单元包括第一释放保护层901、第二释放保护层902，在该第一释放保护层901和第二释放保护层902之间设置双极结型晶体管(图中未示出)，该双极结型晶体管包括第一电极层(图中未不出)、第二电极层(图中未不出)和第一半导体层(图中未不出)，第一电极层中的第一栅极913、第一源极923、第一漏极933,第一栅极913、第一源极923、第一漏极833同层设置且位于第一释放保护层901之上、第一半导体层之下，第二电极层包括第二栅极914、第二源极924、第二漏极934，第二栅极914、第二源极924、第二漏极934同层设置且位于第一半导体层之上、第二释放保护层902之下，第一半导体层包括对应于第一栅极913和第二栅极914设置的栅极半导体层915、对应于第一源极923和第二源级924的源级半导体层925、对应于第一漏极933和第二漏极934设置的漏极半导体层935。第一栅极913和对应的栅极半导体层915之间设置有对应的介质层953，第二栅极914与对应的栅极半导体层915之间
设置有对应的介质层954。与上述图8所示实施例不同之处在于，本实施例中，第一栅极913通过沉积金属的沟槽955与对应的第二栅极914电连接。第一源极923通过导电通孔956与对应的第二栅极914电连接。第一漏极933通过导电通孔956与对应的第二漏极934电连接。第一栅极913也可以通过导电通孔956与对应的第二栅极914电连接。第一源极923也可以通过沉积金属的沟槽955与对应的第二栅极914电连接。第一漏极933也可以通过沉积金属的沟槽955与对应的第二漏极934电连接。图10为图8中探测结构单元的电路示意图。如图10所示，双极结型晶体管803具有上述第一层电极和第二层电极形成的基级B、集散级C、发射极E，当有红外光照射时，双极结型晶体管803吸收红外导致温度上升，从而导致基级B的阈值电压Vt下降，因此，只要适当调节基级B实际加载的驱动电压在一定区域时，即能带来较大的发射极E电流Ie变化。图11为本发明红外探测装置的制造方法实施例流程示意图。如图11所示，红外探测装置的制造方法，包括
步骤1101、在微桥结构单元上设置探测结构单元中的第一释放保护层；
步骤1102、在所述第一释放保护层上形成探测结构单元中晶体管的电极层和半导体层，所述电极层中的栅极、源极、漏极位于同一层，所述半导体层位于所述电极层之上，所述半导体层包括对应于所述电极层中栅极的栅极半导体层、对应于所述电极层中源极的源极半导体层、对应于所述电极层中漏极的漏极半导体层；
步骤1102中，形成电极层中各个电极时，可以通过沉积电极材料，并经过图形化处理得到对应的栅极、源级和漏极。步骤1102中，形成半导体层时，可以通过沉积半导体材料层、SiH4气体分解形成非晶硅，通过B2H6等掺杂气体的CVD技术的in-situ掺杂，或者，通过SiH4气体分解形成非晶硅，通过PH3等掺杂气体的CVD技术的in-situ掺杂以及图形化处理来实现。在形成上下结构的半导体层如第一半导体层和第二半导体层，或者半导体层中上下层半导体层如第一栅极半导体层、第一源级半导体层、第一漏极半导体层时，还需要消除之前形成的半导体层上可能存在的氧化物。在上述实施例中的制造方法，步骤1102还可以包括去除所述电极层表面的氧化物。如果在栅极与栅极半导体层之间设置介质层的话，步骤1102中还需要去除源级和漏极表面的介质层。步骤1103、在所述半导体层上形成探测结构单元的第二释放保护层。在本实施例中，步骤1102可以包括
在第一释放保护层上形成探测结构单元中单极性晶体管的第一电极层，所述第一电极层包括第一栅极、第一源极、第一漏极； 在所述第一电极层上形成探测结构单元中晶体管的第一半导体层，所述第一半导体层包括对应于所述第一栅极的第一栅极半导体层、对应所述第一源极的第一源极半导体层、对应所述第一漏极的第一漏极半导体层。在本另一实施例中，步骤1102可以包括
在所述第一释放保护层之上形成探测结构单元中的第二半导体层，以形成另一单极性晶体管，所述第二半导体层包括对应于所述第一栅极的第一栅极辅助半导体层、对应所述第一源极的第一源极辅助半导体层、对应所述第一漏极的第一漏极辅助半导体层；
在第二半导体层之上设置第一电极层和第一半导体层，所述第一电极层中的第一栅极、第一源极、第一漏极位于所述第二半导体层之上、所述第一半导体层之下，所述第一半导体层包括对应于所述第一栅极的第一栅极半导体层、对应所述第一源极的第一源极半导体层、对应所述第一漏极的第一漏极半导体层。在本另一实施例中，步骤1102可以包括
在第一释放保护层上沉积电极材料形成双极结型晶体管的第一电极层，所述第一电极层包括第一栅极、第一源极、第一漏极；
在所述第二释放保护层下形成探测结构单元中双极结型晶体管的第二电极层，所述第二电极层包括第二栅极、第二源极、第二漏极；
在所述第一电极层和第二电极层之间形成第一半导体层，所述第一半导体层包括分别对应于所述第一栅极和所述第二栅极的栅极半导体层、所述第一源极和第二源级的源极半导体层、所述第一漏极和第二漏极的漏极半导体层。在步骤1102中在所述第二释放保护层下形成探测结构单元中双极结型晶体管的第二电极层之后，可以包括在所述第二电极层之上形成第二半导体层，所述第二半导体层包括对应于所述第二电极层中第二栅极的第二栅极半导体层、对应于所述第二电极层中第二源极的第二源极半导体层、对应于所述第二电极层中第二漏极的第二漏极半导体层。其中，在上述实施例中，在所述电极层上沉积形成探测结构单元中晶体管的半导体层之后还可以包括形成导电通孔或者沉积金属的沟槽使所述第一栅极、第一源极、第一漏极分别与对应的第二栅极、第二源极、第二漏极电连接。在上述实施例中，在步骤1101之前可以包括形成分别电连接于所述电极层中的栅极、源极、漏极的支撑柱，以形成微桥结构单元。在上述实施例中，在步骤1103之后还可以包括在所述第二释放保护层上的形成输出引脚和连接导线，通过栅极、源极、漏极对应的输出引脚以及连接导线，使所述电极层中的栅极、源极、漏极分别与对应的所述支撑柱电连。在上述实施例中的制造方法，还可以包括在所述第一释放保护层下方设置金属反射层。该步骤可以在形成微桥结构单元之后执行，或者，在形成第一释放保护层之前，或者在形成第二释放保护层之后执行。在上述实施例中的制造方法，还可以包括在所述第一释放保护层和第二释放保护层之间设置功能辅助层。该步骤可以在形成微桥结构单元之后执行，或者，在形成第一释放保护层之前，或者在形成第二释放保护层之后执行。上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发 明所附权利要求的保护范围内。
权利要求
1.一种红外探测装置，其特征在于，包括微桥结构单元、设置在所述微桥结构单元上的探测结构单元，所述探测结构单元包括从下到上依次设置在所述微桥结构单元上的第一释放保护和第二释放保护层，以及设置在第一释放保护层和第二释放保护层之间的晶体管；所述晶体管包括电极层和半导体层，所述电极层中的栅极、源极、漏极位于同一层，所述半导体层包括对应于所述电极层中栅极的栅极半导体层、对应于所述电极层中源极的源极半导体层、对应于所述电极层中漏极的漏极半导体层。
2.根据权利要求I所述的红外探测装置，其特征在于，在第一释放保护层和第二释放保护层之间设置一单极性晶体管，所述单极性晶体管包括第一电极层和第一半导体层，所述第一电极层中的第一栅极、第一源极、第一漏极位于所述第一释放保护层之上、所述第一半导体层之下，所述第一半导体层包括对应于所述第一栅极的第一栅极半导体层、对应所述第一源极的第一源极半导体层、对应所述第一漏极的第一漏极半导体层。
3.根据权利要求2所述的红外探测装置，其特征在于，所述第一栅极和所述第一栅极半导体层之间设置有介质层。
4.根据权利要求2所述的红外探测装置，其特征在于，所述第一半导体层中所述第一栅极半导体层、所述第一源极半导体层、所述第一漏极半导体层的材料分别为P型非晶硅材料、N型非晶硅材料、N型非晶硅材料。
5.根据权利要求2所述的红外探测装置，其特征在于，所述第一半导体层中所述第一栅极半导体层、所述第一源极半导体层、所述第一漏极半导体层的材料分别为N型非晶硅材料、P型非晶硅材料、P型非晶硅材料。
6.根据权利要求I任意所述的红外探测装置，其特征在于，所述第一电极层和所述第一释放保护层之间设置第二半导体层，以形成一单极性晶体管，所述第二半导体层包括对应于所述第一栅极的第一栅极辅助半导体层、对应所述第一源极的第一源极辅助半导体层、对应所述第一漏极的第一漏极辅助半导体层，第二半导体层之上设置有第一电极层和第一半导体层，所述第一电极层中的第一栅极、第一源极、第一漏极位于所述第二半导体层之上、所述第一半导体层之下，所述第一半导体层包括对应于所述第一栅极的第一栅极半导体层、对应所述第一源极的第一源极半导体层、对应所述第一漏极的第一漏极半导体层。
7.根据权利要求6所述的红外探测装置，其特征在于，所述第一栅极和所述第一栅极辅助半导体层之间设置有介质层。
8.根据权利要求6所述的红外探测装置，其特征在于，所述第二半导体层中所述第一栅极辅助半导体层、所述第一源极辅助半导体层、所述第一漏极辅助半导体层的材料与所述第一半导体层中所述第一栅极半导体层、所述第一源极半导体层、所述第一漏极半导体层的材料对应，所述第二半导体层中所述第一栅极辅助半导体层、所述第一源极辅助半导体层、所述第一漏极辅助半导体层的材料分别为P型非晶硅材料、N型非晶硅材料、N型非晶硅材料。
9.根据权利要求6所述的红外探测装置，其特征在于，所述第二半导体层中所述第一栅极辅助半导体层、所述第一源极辅助半导体层、所述第一漏极辅助半导体层的材料与所述第一半导体层中所述第一栅极半导体层、所述第一源极半导体层、所述第一漏极半导体层的材料对应，所述第二半导体层中的所述第一栅极辅助半导体层、所述第一源极辅助半导体层、所述第一漏极辅助半导体层的材料分别为N型非晶硅材料、P型非晶硅材料、P型非晶娃材料。
10.根据权利要求I所述的红外探测装置，其特征在于，在第一释放保护层和第二释放保护层之间的设置一个双极结型晶体管，所述双极结型晶体管包括第一电极层、第二电极层和第一半导体层，所述第一电极层中的第一栅极、第一源极、第一漏极位于所述第一释放保护层之上、所述第一半导体层之下，所述第二电极层中的第二栅极、第二源极、第二漏极位于所述第一半导体层之上、第二释放保护层之下，所述第一半导体层包括对应于所述第一栅极和所述第二栅极的栅极半导体层、所述第一源极和第二源极的源极半导体层、所述第一漏极和第二漏极的漏极半导体层，栅极半导体层设置在第一栅极和所述第二栅极之间，源极半导体层设置在第一源极和第二源级之间，漏极半导体层设置在所述第一漏极和第二漏极之间。
11.根据权利要求10所述的红外探测装置，其特征在于，所述第一栅极和所述栅极半导体层之间、所述第二栅极和所述栅极半导体层之间均设置有介质层。
12.根据权利要求10所述的红外探测装置，其特征在于，所述栅极半导体层包括设置在所述第一栅极之上对应所述第一栅极的第一栅极半导体层、设置在所述第二栅极之下对应所述第二栅极的第二栅极半导体层；所述源极半导体层包括设置在所述第一源极之上对应所述第一源极的第一源极半导体层、设置在所述第二源极之下对应所述第二源极的第二源极半导体层；所述漏极半导体层包括设置在所述第一漏极之上对应所述第一漏极的第一漏极半导体层、设置在所述第二漏极之下对应所述第二漏极的第二漏极半导体层。
13.根据权利要求12所述的红外探测装置，其特征在于，所述第一栅极半导体层与所述第二栅极半导体层相接或分离，所述第一源级半导体层与所述第二源级半导体层相接或分离，所述第一漏极半导体层和所述第二漏极半导体层相接或分离。
14.根据权利要求10所述的红外探测装置，其特征在于，所述第一半导体层中所述第一栅极和所述第二栅极的栅极半导体层、所述第一源极和第二源级的源极半导体层、所述第一漏极和第二漏极的漏极半导体层的材料分别为P型非晶硅材料、N型非晶硅材料、N型非晶娃材料。
15.根据权利要求10所述的红外探测装置，其特征在于，所述第一半导体层中所述第一栅极和所述第二栅极的栅极半导体层、所述第一源极和第二源级的源极半导体层、所述第一漏极和第二漏极的漏极半导体层的材料分别为N型非晶硅材料、P型非晶硅材料、P型非晶娃材料。
16.根据权利要求10所述的红外探测装置，其特征在于，所述第一栅极、第一源极、第一漏极通过导电通孔或者沉积金属的沟槽分别与对应的第二栅极、第二源极、第二漏极电连接。
17.根据权利要求10-16任意所述的红外探测装置，其特征在于，所述第二电极层之上、所述第二释放保护层之下还设置有第二半导体层，以形成另一单极性晶体管，所述第二半导体层包括对应于所述第二电极层中第二栅极的第二栅极辅助半导体层、对应于所述第二电极层中第二源极的第二源极辅助半导体层、对应于所述第二电极层中第二漏极的第二漏极辅助半导体层。
18.根据权利要求17所述的红外探测装置，其特征在于，所述第二栅极和所述第二栅极辅助半导体层之间设置有介质层。
19.根据权利要求17所述的红外探测装置，其特征在于，所述第二栅极辅助半导体层、第二源极辅助半导体层、第二漏极辅助半导体层与所述第一半导体层中栅极半导体层、源级半导体层、漏极半导体层对应，所述第二半导体层中所述第二栅极辅助半导体层、第二源极辅助半导体层、第二漏极辅助半导体层的材料分别为P型非晶硅材料、N型非晶硅材料、N型非晶硅材料。
20.根据权利要求17所述的红外探测装置，其特征在于，所述第二栅极辅助半导体层、第二源极辅助半导体层、第二漏极辅助半导体层与所述第一半导体层中栅极半导体层、源级半导体层、漏极半导体层对应，所述第二半导体层中所述第二栅极辅助半导体层、第二源极辅助半导体层、第二漏极辅助半导体层的材料分别为N型非晶硅材料、P型非晶硅材料、P型非晶硅材料。
21.根据权利要求3或7或11或18所述的红外探测装置，其特征在于，所述介质层的材料为二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅或碳化硅；或者，所述介质层的材料为非化学计量比的二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅或碳化硅。
22.根据权利要求3或7或11或18所述的红外探测装置，其特征在于，所述介质层的材料为掺有硼、磷、碳或氟的二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅或碳化硅；或者，所述介质层的材料为掺有硼、磷、碳或氟的非化学计量比的二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅或碳化硅。
23.根据权利要求I所述的红外探测装置，其特征在于，所述微桥结构单元包括分别电连接于所述电极层中的栅极、源极、漏极的支撑柱。
24.根据权利要求23所述的红外探测装置，其特征在于，在所述第二释放保护层上布设输出引脚和连接导线，所述栅极、源极、漏极通过对应的所述输出引脚以及连接导线分别与对应的所述支撑柱电连接。
25.根据权利要求I所述的红外探测装置，其特征在于，还包括设置在所述探测结构单元下方的金属反射层。
26.根据权利要求I所述的红外探测装置，其特征在于，所述栅极的材料为金属钽、氮化钽、钛、氮化钛、铝、钨之一或者任意几种的组合。
27.根据权利要求I所述的红外探测装置，其特征在于，所述第一释放保护层和所述第二释放保护层的材料为硅、二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅或者碳化硅；或者，第一释放保护层和第二释放保护层的材料为非化学计量比的二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅、碳化硅、富硅氮化硅或富硅碳化硅。
28.根据权利要求I所述的红外探测装置，其特征在于，所述第一释放保护层和所述第二释放保护层的材料为掺有硼、磷、碳或氟的硅、二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅或者碳化硅；或者，所述第一释放保护层和所述第二释放保护层的材料为掺有硼、磷、碳或氟的非化学计量比的二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅、碳化硅、富硅氮化硅或富硅碳化硅。
29.根据权利要求I所述的红外探测装置，其特征在于，还包括设置在所述第一释放保护层和第二释放保护层之间的功能辅助层。
30.根据权利要求29所述的红外探测装置，其特征在于，所述功能辅助层包括支撑层、应力平衡层或者红外吸收层。
31.根据权利要求29所述的红外探测装置，其特征在于，所述功能辅助层的材料为硅、二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅或者碳化硅；或者，所述功能辅助层的材料为非化学计量比的二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅、碳化硅、富硅氮化硅或富硅碳化硅。
32.根据权利要求29所述的红外探测装置，其特征在于，所述功能辅助层的材料为掺有杂质的硅、二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅或者碳化硅；或者，所述功能辅助层的材料为掺有杂质的非化学计量比的二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅、碳化硅、富硅氮化硅或富硅碳化硅，所述杂质包括硼、磷、碳或氟。
33.一种红外探测装置的制造方法，其特征在于，包括 在微桥结构单元上设置探测结构单元中的第一释放保护层； 在所述第一释放保护层上形成探测结构单元中晶体管的电极层和半导体层，所述电极层中的栅极、源极、漏极位于同一层，所述半导体层位于所述电极层之上，所述半导体层包括对应于所述电极层中栅极的栅极半导体层、对应于所述电极层中源极的源极半导体层、对应于所述电极层中漏极的漏极半导体层； 在所述半导体层上形成探测结构单元的第二释放保护层。
34.根据权利要求33所述的制造方法，其特征在于，在所述第一释放保护层上形成探测结构单元中晶体管的电极层和半导体层包括 在第一释放保护层上形成探测结构单元中单极性晶体管的第一电极层，所述第一电极层包括第一栅极、第一源极、第一漏极； 在所述第一电极层上形成探测结构单元中晶体管的第一半导体层，所述第一半导体层包括对应于所述第一栅极的第一栅极半导体层、对应所述第一源极的第一源极半导体层、对应所述第一漏极的第一漏极半导体层。
35.根据权利要求33所述的制造方法，其特征在于，在所述第一释放保护层上形成探测结构单元中晶体管的电极层和半导体层包括 在所述第一释放保护层之上形成探测结构单元中的第二半导体层，以形成另一单极性晶体管，所述第二半导体层包括对应于所述第一栅极的第一栅极辅助半导体层、对应所述第一源极的第一源极辅助半导体层、对应所述第一漏极的第一漏极辅助半导体层； 在第二半导体层之上设置第一电极层和第一半导体层，所述第一电极层中的第一栅极、第一源极、第一漏极位于所述第二半导体层之上、所述第一半导体层之下，所述第一半导体层包括对应于所述第一栅极的第一栅极半导体层、对应所述第一源极的第一源极半导体层、对应所述第一漏极的第一漏极半导体层。
36.根据权利要求33所述的制造方法，其特征在于，在所述第一释放保护层上形成探测结构单元中晶体管的电极层和半导体层包括包括 在第一释放保护层上沉积电极材料形成双极结型晶体管的第一电极层，所述第一电极层包括第一栅极、第一源极、第一漏极； 在所述第二释放保护层下形成探测结构单元中双极结型晶体管的第二电极层，所述第二电极层包括第二栅极、第二源极、第二漏极； 在所述第一电极层和第二电极层之间形成第一半导体层，所述第一半导体层包括分别对应于所述第一栅极和所述第二栅极的栅极半导体层、所述第一源极和第二源级的源极半导体层、所述第一漏极和第二漏极的漏极半导体层。
37.根据权利要求36所述的制造方法，其特征在于，在所述电极层上沉积形成探测结构单元中晶体管的半导体层之后包括形成导电通孔或者沉积金属的沟槽使所述第一栅极、第一源极、第一漏极分别与对应的第二栅极、第二源极、第二漏极电连接。
38.根据权利要求36所述的制造方法，其特征在于，在所述电极层上沉积形成探测结构单元中晶体管的半导体层之后包括 在所述第二电极层之上形成第二半导体层，所述第二半导体层包括对应于所述第二电极层中第二栅极的第二栅极半导体层、对应于所述第二电极层中第二源极的第二源极半导体层、对应于所述第二电极层中第二漏极的第二漏极半导体层。
39.根据权利要求33所述的制造方法，其特征在于，在微桥结构单元上沉积形成探测结构单元中的第一释放保护层之前形成分别电连接于所述电极层中的栅极、源极、漏极的支撑柱，以形成微桥结构单元。
40.根据权利要求39所述的制造方法，其特征在于，在所述第二释放保护层上的形成输出引脚和连接导线，通过栅极、源极、漏极对应的输出引脚以及连接导线，使所述电极层中的栅极、源极、漏极分别与对应的所述支撑柱电连。
41.根据权利要求33所述的制造方法，其特征在于，还包括在所述第一释放保护层下方设置金属反射层。
42.根据权利要求33所述的制造方法，其特征在于，还包括在所述第一释放保护层和第二释放保护层之间设置功能辅助层。
43.根据权利要求33至42任意所述的方法，在所述第一释放保护层上形成探测结构单元中晶体管的电极层和半导体层还包括去除所述电极层表面的氧化物。
全文摘要
本发明公开了一种红外探测装置及其制造方法，属于半导体器件领域。该红外探测装置包括微桥结构单元、设置在所述微桥结构单元上的探测结构单元，所述探测结构单元包括从下到上依次设置在所述微桥结构单元上的第一释放保护和第二释放保护层，以及设置在第一释放保护层和第二释放保护层之间的晶体管；所述晶体管包括电极层和半导体层，所述电极层中的栅极、源极、漏极位于同一层，所述半导体层包括对应于所述电极层中栅极的栅极半导体层、对应于所述电极层中源极的源极半导体层、对应于所述电极层中漏极的漏极半导体层。
文档编号G01J5/20GK102874740SQ20121037978
公开日2013年1月16日 申请日期2012年10月8日 优先权日2012年10月8日
发明者康晓旭 申请人:上海集成电路研发中心有限公司