专利名称：红外检测器及其制造方法
技术领域：
本发明属于半导体器件领域，具体地说，涉及一种红外检测器及其制造方法。
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。红外检测器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检测器结构示意图。如图12所示，现有技术中的红外检测器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所示的红外检测器中，热敏层1201的敏感材料通常选自非晶硅，或者氧化剂如氧化银，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，使得红外检测器的灵敏度降低。现有技术中，为了解决电阻温度系数TCR进一步变差的问题，提高红外检测器的灵敏度，通常需要通过增大像元面积从而增加热敏层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检测器及其制造方法，用以解决现有技术红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检测器，红外检测器，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之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，所述电极层包括栅极、源极、漏极，所述源极和所述漏极同层设置，所述栅极与所述源极和所述漏极不同层设置，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检测器的制造方法，红外检测器的制造方包括
在所述微桥结构单元之上设置探测结构单元中的第一释放保护；
在第一释放保护层形成探测结构单元中的晶体管，所述晶体管包括电极层和半导体层，所述电极层包括栅极、源极、漏极，所述源极和所述漏极同层设置，所述栅极与所述源极和所述漏极不同层设置，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；
在所述二极管上形成探测结构单元中的第二释放保护层。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，该晶体管的电极层中栅极与源极、漏极不同层，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为本发明红外检测器实施例的立体示意 图2为本发明红外检测器实施例一的结构示意图；· 图3为图2中探测结构单元的一电路示意 图4为图2中探测结构单元的另一电路示意 图5为本发明红外检测器实施例二的结构示意 图6为图5中探测结构单元的电路示意 图7为本发明红外检测器实施例三的结构示意 图8为本发明红外检测器实施例四的结构示意 图9为图8中探测单兀的电路不意 图10为本发明红外检测器实施例五的结构示意 图11为图10中电极电连接示意 图12为图10中探测结构单元的电路示意 图13为在图2所示的红外检测器中增加功能层示意 图14为本发明红外检测器的制造方法实施例示意图。
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。 本发明的下述实施例中，通过在微桥结构单元上形成晶体管单元，该晶体管中的电极不同层设置，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。红外检测器实施例
图I为本发明红外检测器实施例的立体示意图。如图I所示，本实施例中的红外检测器包括微桥结构单元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)，电极层包括栅极、源极、漏极(图中未示出)，所述源极和所述漏极同层设置，所述栅极与所述源极和所述漏极不同层设置，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。半导体层可整体夹设在栅极和源极、漏极之间。其中栅极的材料为金属钽Ta、氮化钽TaN、钛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，或者并联的两个单极性晶体管等，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，所述第一释放保护层112和第二释放保护层122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。或者，第一释放保护层112和第二释放保护层122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娃。
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为本发明红外检测器实施例一的结构示意图。如图2所示，在第一释放保护层201和第二释放保护层202之间设置一单极性晶体管(图中未示出)，所述单极性晶体管包括第一电极层和第一半导体层，所述第一电极层包括第一栅极213、第一源极223、第一漏极233，所述第一半导体层包括对应所述第一栅极213的第一栅极半导体层214、对应所述第一源极223的第一源极半导体层224、对应所述第一漏极233的第一漏极半导体层234，所述第一栅极213嵌在所述第一释放保护层201和所述第一栅极半导体层214之间，所述第一源极223嵌在所述第一源极半导体层224和所述第二释放保护层202之间，所述第一漏极233嵌在所述第一漏极半导体层234所述第二释放保护层202之间，所述第一栅极半导体层214设置在所述第二释放保护层202之下、所述第一栅极213之上，所述第一源极半导体层224设置在所述第一源极223之下、所述第一释放保护层201之上，所述第一漏极半导体层234设置在所述第一漏极233之下、所述第一释放保护层201之上。本实施例中，所述第一半导体层包括对应所述第一栅极213的第一栅极半导体层214、对应所述第一源极223的第一源极半导体层224、对应所述第一漏极233的第一漏极半导体层234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。或者，所述第一半导体层包括对应所述第一栅极213的第一栅极半导体层214、对应所述第一源极223的第一源极半导体层224、对应所述第一漏极233的第一漏极半导体层234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。本实施例中，所述第一电极层的第一栅极213与所述半导体层中第一栅极半导体层214之间设置有栅极介质层215，栅极介质层215可以平铺在第一释放保护层201的整个上表面。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极寄生电阻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源极区域设计得比较大，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，从而引起源极寄生电阻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检测器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和第一漏极233之间金属接触的距离产生漏极寄生电阻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源极区域设计得比较大，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，从而引起漏极寄生电阻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为本发明红外检测器实施例二的结构示意图。如图5所示，与上述实施例一不同之处在于，还包括第二半导体层(图中未示出)和第二栅极343，以形成另一晶体管；所述第二半导体层包括设置在所述第一源极323之上、所述第二释放保护层302之下并对应于所述第一源极323的第一源极辅助半导体层324，设置在所述第一漏极333之上、所述第二释放保护层302之下并对应于所述第一漏极333的第一漏极辅助半导体层334 ;所述第二栅极343嵌在所述第一半导体层中所述第一栅极半导体层314和所述第二释放保护层302之间。本实施例中，所述第一半导体层中所述第一源极半导体层326与所述第二半导体层中所述第一源极323的第一源极辅助半导体层324相接，这两层半导体层也可以根据工艺要求分离；所述第一半导体层中所述第一漏极半导体层335与所述第二半导体层中所述第一漏极辅助半导体层334相接，这两层半导体层也可以根据工艺要求分离。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，所述第二半导体层中所述第一源极辅助半导体层324、所述第一漏极辅助半导体层334的材料分别与所述第一半导体层中所述第一源极半导体层326、所述第一漏极半导体层335的材料对应，即可采用相同的材料，所述第二半导体层中所述第一源极辅助半导体层324、所述第一漏极辅助半导体层334的材料分别为N型非晶硅材料、N型非晶硅材料。在另外一实施例中，所述第二半导体层中所述第一源极辅助半导体层324、所述第一漏极辅助半导体层334的材料分别与所述第一半导体层中所述第一源极半导体层326、所述第一漏极半导体层335的材料对应，即可采用相同的材料，所述第二半导体层中所述第一源极辅助半导体层324、所述第一漏极辅助半导体层334的材料分别为P型非晶硅材料、P型非晶硅材料。本实施例中，所述第二栅极343与所述第一栅极半导体层314之间还可以设置有栅介质层315。 图6为图5中探测结构单元的电路示意图。如图6所示，本实施例中以图5中的形成的两个PMOS晶体管303为例来进行说明，每一个晶体管的第一栅极313和第一源极323之间金属接触的距离产生源极寄生电阻343，第一漏极333可接电压VDD，第一源极323可接地。当有红外光照射时，每个PMOS晶体管303吸收红外导致温度上升，从而导致第一栅极313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333的漏极电流Id上升，因此，只要适当调节第一栅极313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，也可以将每个PMOS晶体管303中第一源极323源极区域设计得比较大，当PMOS晶体管303吸收红外导致温度上升，非晶硅材料的电阻下降，从而引起源极寄生电阻343下降，导致第一漏极333与第一源极323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7为本发明红外探测器实施例三的结构示意图。如图6所示，红外检测器还包括第二电极层(图中未示出)和第二半导体层(图中未示出)，设置在所述第一释放保护层401和第二释放保护层402之间，所述第二电极层包括第二栅极443、第二源极424、第二漏极434，所述第二栅极443和第一栅极413之间对应设置，所述第二源极424与所述第一源极423之间对应设置，所述第二漏极434和第一漏极433之间对应设置，所述第二栅极443设置在所述第二释放保护层402之下，所述第二源极424与所述第一源极423之间设置有源极介质层454、且所述第二源极424嵌在所述源极介质层和所述第二源极半导体层446之间，所述第二漏极434和第一漏极之间均设置有漏极介质层453、且所述第二漏极434嵌在所述漏极介质层和所述第二漏极半导体层436之间；第二源极半导体层446设置在所述第二源极424之上、所述第二释放保护层402之下并对应所述第二源极424，第二漏极半导体层436设置在所述第二漏极434之上、所述第二释放保护层402之下并对应所述第二漏极434。第二半导体层包括设置在所述第二源极424之上并对应所述第二源极424的第二源极半导体层446、设置在所述第二漏极434之上并对应所述第二漏极434的第二漏极半导体层436、设置在所述第二栅极443之下并对应所述第二栅极443的第二栅极半导体层416。所述第二半导体层中对应所述第二源极424的第二源极半导体层446、所述第二半导体层中对应所述第二漏极434的第二漏极半导体层436设置在所述第二释放保护层402之下，第二栅极半导体层416设置在所述第二栅极443之下、所述第一栅极513之上并对应所述第二栅极443。本实施例中，所述第二栅极443与所述第二栅极半导体层416之间设置有栅极介质层427。本实施例中，所述第二半导体层中所述第二栅极半导体层416与所述第一半导体层中所述第一栅极半导体层414相接比如为一体，在另外一实施例中也可以分离比如用介质层分离。图7中探测单元的电路结构图与图5所示区别是每个PMOS晶体管都均有各自的 源极、栅极和漏极，不再如图6那样共享源极和漏极，其他原理类似，在此再赘述。图8为本发明红外探测器实施例四的结构示意图。如图8所示，红外检测器，还包括第二电极层(图中未示出)和第二半导体层(图中未示出)，以形成另一晶体管；所述第二电极层包括第二源极523、第二漏极533，所述第二源极523与所述第一源极524对应设置且嵌在第一释放保护层501和第一源极半导体层之间，所述第二漏极533对应与所述第一漏极534设置且嵌在所述第一释放保护层501和第一漏极半导体层536之间；所述第二半导体层包括设置在所述第一栅极513之下、所述第一释放保护层501之上且对应所述第一栅极513的第一栅极辅助半导体层516。第一源极523和第二源极524之间第一源极半导体层546,第一漏极534和第二漏极533之间共享第一漏极半导体层536。在另外一实施例中，第一源极523和第二源极524之间也可以单独设置对应的源极半导体层，第一漏极534和第二漏极533之间也可以单独设置对应的漏极半导体层，在此不再赘述。本实施例中，在所述第一栅极513与第一栅极半导体层514、第二半导体层中对应的第一栅极辅助半导体层516之间还设置有栅极介质层515。图9为图8中探测结构单元的电路示意图。如图9所示，以图8中实际上形成了两个PMOS晶体管PM0S晶体管503、PM0S晶体管504为例来进行说明，PMOS晶体管503、PM0S晶体管504共享第一栅极513，而有各自的源极和漏极，PMOS晶体管503中，第一栅极513和第一漏极533之间金属接触的距离产生漏极寄生电阻553，第一漏极533可接电压VDD，第一源极523可接地。同理，PMOS晶体管504中，第一栅极513和第二漏极534之间金属接触的距离产生漏极寄生电阻554，第二漏极534可接电压VDD，第二源极524可接地。以PMOS晶体管503为例，与上述图3所示不同之处在于，如果将PMOS晶体管503中第一源极523源极区域设计得比较大，当PMOS晶体管503吸收红外导致温度上升，非晶硅材料的电阻下降，从而引起漏极寄生电阻553下降，导致第一漏极533与第一源极523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。PMOS晶体管504的变化类似于PMOS晶体管503，在此不再赘述。图10为本发明红外探测器实施例五的结构示意图。如图10所示，红外检测器，还包括第二电极层(图中未示出)和第二半导体层(图中未示出)，设置在第一释放保护层601和第二释放保护层602之间，所述第二电极层包括第二栅极643、第二源极624、第二漏极634，所述第二栅极643和第一栅极613之间对应设置，所述第二源极624与所述第一源极623之间对应设置,所述第二漏极634和第一漏极633之间对应设置,第二半导体层包括第二源极半导体层646、第二漏极半导体层636、第二栅极半导体层645。所述第二源极半导体层646设置在所述第二源极624之下、所述第一源极623之上并对应所述第二源极624，所述第二漏极半导体层636设置在所述第二漏极636之下、所述第一漏极633之上并对应所述第二漏极634，所述第二栅极半导体层645设置在所述第二栅极643之上、所述第二释放保护层602之下并对应所述第二栅极643，所述第一源极半导体层626和第一漏极半导体层656之上分别设置有源极介质层653和漏极介质层654，以将所述第二源级半导体层646与所述第一源极623分隔，将所述第二漏极半导体层636与所述第一漏极633分隔；所述第二栅极634嵌在所述第一栅极半导体层614和所述第二栅极半导体层646之间，并通过栅极介质层657与所述第二栅极半导体层645和所述第一栅极半导体层614分隔，所述第二源极634嵌在所述第二释放保护层602和所述第二源极半导体层646之间，所述第二漏极634嵌在所述第二释放保护层602和所述第二漏极半导体层636之间。在上述实施例中，图11为图10中电极电连接示意图。当同时有第一栅极613、第一源极623、第一漏极633、第二栅极643、第二源极624、第二漏极634时,第一源极、第一漏极分别可以通过导电通孔655与对应的第二源极643、第二漏极634电连接，第一栅极613与第二栅极643通过沉积金属的沟槽656电连接。
上述实施例中的介质层如源极介质层、栅极介质层和漏极介质层，其材料可以为二氧化硅、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；或者，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。在图11中，实际上形成了两个晶体管，这两个晶体管均为PMOS晶体管或者NMOS晶体管，以所对应的半导体材料而定。图12为图10中探测结构单元的电路示意图。以形成两个PMOS晶体管为例，PMOS晶体管603和PMOS晶体管604，进行红外探测原理说明。以PMOS晶体管603为例来进行说明，第一栅极613和第一源极623之间金属接触的距离产生源极寄生电阻643，第一漏极633可接电压VDD，第一源极623可接地。PMOS晶体管604第二栅极643和第二源极624之间金属接触的距离产生同样有源极寄生电阻653，第二漏极634可接电压VDD，第二漏极634可接电压VDD，第二源极624可接地。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源极区域设计得比较大，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，从而引起源极寄生电阻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。PMOS晶体管604的原理类似于PMOS晶体管603，在此不再赘述。在上述实施例的基础上，在确保不破坏红外检测器电连接关系的前提下，红外检测器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。图13为在图2所示的红外检测器中增加功能层示意图。与图2所述相同的部分，不再详述。在第二释放保护层202之下和第一源极223、半导体层214、第二漏极233之上设置了辅助功能层207。具体地，所述功能辅助层207可以包括支撑层、应力平衡层或者红外吸收层。进一步地，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；或者，所述功能辅助层的材料为掺有硼、磷、碳或氟的硅、二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅或者碳化硅；或者，所述功能辅助层的材料为掺有硼、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。对于本领域普通技术人员来说，辅助层也可以设置在第一释放保护层201和第二释放保护层202之间的其他位置，比如在第一栅极213之下、第一释放保护层201之上等。红外检测器的制造方法实施例
图14本发明红外检测器的制造方法实施例示意图。如图14所示，该制造方法包括 步骤1401、在所述微桥结构单元之上设置探测结构单元中的第一释放保护；
步骤1402、在第一释放保护层形成探测结构单元中的晶体管，所述晶体管包括电极层和半导体层，所述电极层包括栅极、源极、漏极，所述源极和所述漏极同层设置，所述栅极与所述源极和所述漏极不同层设置，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；
在设置半导体层时，其制造工艺为CVD技术，通过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掺杂来实现。；或者，其制造工艺为CVD技术，通过SiH4气体分解形成非晶娃，通过PH3等掺杂气体的CVD技术的in-situ掺杂来实现。另外,在形成电极层之前，还可以去除电极层中栅极、源极、漏极对应的栅极半导体层、源极半导体层、漏极半导体层表面的氧化物。在形成电极层时，时通过沉积电极材料并经图形化后形成电极层中的源极、栅极和漏极。步骤1403、在所述二极管上形成探测结构单元中的第二释放保护层。本实施例中，步骤1402包括
在所述第一释放保护层之上形成第一电极层中的第一栅极；
在所述第一栅极之上形成第一半导体层中的第一栅极半导体层、第一源极半导体层和第一漏极半导体层，并在所述第一源极半导体层上形成第一电极层中的第一源极，在所述第一漏极半导体层上第一电极层中的第一漏极。在上述步骤1402中，在第一释放保护层形成探测结构单元中的晶体管之后还包括在所述第一电极层的第一栅极与所述半导体层中第一栅极半导体层之间设置介质层。在上述实施例中的基础上，步骤1402还可以包括
在所述第一半导体层中所述第一栅极半导体层之上形成第二栅极；
在所述第一源极之上设置并对应于所述第一源极设置第一源极辅助半导体层，所述第一漏极之上并对应于所述第一漏极设置第一漏极辅助半导体层，以形成第二半导体层。上述步骤1402中，所述第一半导体层中所述第一源极半导体层与所述第二半导体层中所述第一源极的第一源极辅助半导体层相接或分离，所述第一半导体层中所述第一漏极半导体层与所述第二半导体层中所述第一漏极辅助半导体层相接或分离。
上述实施例中，在所述第一栅极之上形成第一半导体层中的第一栅极半导体层之后包括
在所述的第一栅极半导体层之上设置有介质层。在另外一实施例红，步骤1402包括
在所述第一源极之上设置源极介质层并在所述源极介质层之上设置第二电极层中的第二源极，在所述第一漏极之上设置漏极介质层并在所述漏极介质层上设置第二电极层中的第二漏极，在所述第一栅极半导体层之上设置第二半导体层中的第二栅极半导体层；在所述第二源极之上设置第二半导体层中的第二源极半导体层，在所述第二漏极之上设置第二半导体层中的第二漏极半导体层，在所述第二栅极半导体层之上设置第二栅极。其中，在所述第一栅极半导体层之上设置第二半导体层中的第二栅极半导体层之后还包括在所述第二栅极半导体层上设置栅极介质层。 在另外一实施例中，步骤1402包括
在所述第一释放保护层之上设置第二电极层中的第二源极和第二漏极，在所述第一释放保护层之上设置第二半导体层中的第一栅极辅助半导体层；
在第一源极和第一漏极之上分别设置对应第一半导体层中的第一源极半导体层和第一漏极半导体层，在所述第一栅极辅助半导体层之上形成第一栅极；
在所述第一源极半导体层和第一漏极半导体层上分别设置对应第一电极层中的第一源极和第二漏极，并在所述第一栅极上形成所述第一半导体层中的第一栅极半导体层。其中，在所述第一释放保护层之上设置第二半导体层中的第一栅极辅助半导体层之后包括在所述第一栅极辅助半导体层之上设置有栅极介质层。其中，在所述第一释放保护层之上设置第二半导体层中的第一栅极辅助半导体层还包括
在所述第一源极半导体层和第一漏极半导体层之上分别设置有源极介质层和和漏极介质层，并在所述第一栅极半导体层之上形成第二电极层中的第二栅极；
在所述源极介质层和漏极介质层上分别形成第二半导体层中的第二源极半导体层和第二漏极半导体层，并在所述第二栅极之上形成第二半导体层中的第二栅极半导体层；在所述第二源极半导体层和第二漏极半导体层之上分别形成第二电极层中的第二源极和第二漏极。在上述各实施例中的制造方法中，还可以包括通过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。该步骤可以根据工艺要求，在形成第一栅极、第一源极和第一漏极之前执行，或者，在形成对应的半导体层之后执行。在上述各实施例中的制造方法中，还可以包括在所述第二释放保护层上布设输出引脚和连接导线，通过对应的所述输出引脚以及连接导线使所述栅极、源极、漏极分别与对应的所述支撑柱电连接。该步骤可以在形成第二释放保护层之后进行。在上述各实施例中的制造方法中，还可以包括在所述探测结构单元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进行，或者，在形成探测结构单元之后再执行。在上述各实施例中的制造方法中，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。该步骤可以根据工艺要求，在保证红外检测器电连接的前提下，比如在形成第一半导体层之后执行，或者，在形成第一释放保护层之后执行。所述功能辅助层包括支撑层、应力平衡层或者红外吸收层。在上述各实施例中的制造方法中，在第一释放保护层形成探测结构单元中的晶体管还包括去除所述电极层表面的氧化物。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
1.一种红外检测器，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之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，所述电极层包括栅极、源极、漏极，所述源极和所述漏极同层设置，所述栅极与所述源极和所述漏极不同层设置，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所述的红外检测器，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，所述第一电极层包括第一栅极、第一源极、第一漏极，所述第一半导体层包括对应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，所述第一栅极嵌在所述第一释放保护层和所述第一栅极半导体层之间，所述第一源极嵌在所述第一源极半导体层和所述第二释放保护层之间，所述第一漏极嵌在所述第一漏极半导体层和所述第二释放保护层之间，所述第一栅极半导体层设置在所述第二释放保护层之下、所述第一栅极之上，所述第一源极半导体层设置在所述第一源极之下、所述第一释放保护层之上，所述第一漏极半导体层设置在所述第一漏极之下、所述第一释放保护层之上。
3.根据权利要求2所述的红外检测器，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。
4.根据权利要求2所述的红外检测器，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。
5.根据权利要求2所述的红外检测器，其特征在于，所述第一电极层的第一栅极与所述半导体层中第一栅极半导体层之间设置有栅极介质层。
6.根据权利要求2-5任意所述的红外检测器，其特征在于，还包括第二半导体层和第二栅极，以形成另一晶体管；所述第二半导体层包括设置在所述第一源极之上、所述第二释放保护层之下并对应于所述第一源极的第一源极辅助半导体层，设置在所述第一漏极之上、所述第二释放保护层之下并对应于所述第一漏极的第一漏极辅助半导体层；所述第二栅极嵌在所述第一半导体层中所述第一栅极半导体层和所述第二释放保护层之间。
7.根据权利要求6所述的红外检测器，其特征在于，所述第一半导体层中所述第一源极半导体层与所述第二半导体层中所述第一源极的第一源极辅助半导体层相接或分离，所述第一半导体层中所述第一漏极半导体层与所述第二半导体层中所述第一漏极辅助半导体层相接或分离。
8.根据权利要求6所述的红外检测器，其特征在于，所述第二半导体层中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与所述第一半导体层中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、N型非晶硅材料。
9.根据权利要求6所述的红外检测器，其特征在于，所述第二半导体层中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与所述第一半导体层中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、P型非晶硅材料。
10.根据权利要求6所述的红外检测器，其特征在于，所述第二栅极与所述第一栅极半导体层之间设置有栅介质层。
11.根据权利要求2-5任意所述的红外检测器，其特征在于，包括第二电极层和第二半导体层，以形成另一晶体管；所述第二电极层包括第二栅极、第二源极、第二漏极，第二半导体层包括第二源极半导体层、第二漏极半导体层、第二栅极半导体层，所述第二栅极设置在所述第二释放保护层之下，所述第二源极与所述第一源极之间设置有源极介质层、且所述第二源极嵌在所述源极介质层和所述第二源极半导体层之间，所述第二漏极和第一漏极之间均设置有漏极介质层、且所述第二漏极嵌在所述漏极介质层和所述第二漏极半导体层之间；第二源极半导体层设置在所述第二源极之上、所述第二释放保护层之下并对应所述第二源极，第二漏极半导体层设置在所述第二漏极之上、所述第二释放保护层之下并对应所述第二漏极，第二栅极半导体层设置在所述第二栅极之下、所述第一栅极之上并对应所述第二栅极。
12.根据权利要求11所述的红外检测器，其特征在于，所述第二栅极与所述第二栅极半导体层之间设置有栅极介质层。
13.根据权利要求11所述的红外检测器，其特征在于，所述第二半导体层中所述第二栅极半导体层与所述第一半导体层中所述第一栅极半导体层相接或分离。
14.根据权利要求2-5所述的红外检测器，其特征在于，还包括第二电极层和第二半导体层，以形成另一晶体管；所述第二电极层包括第二源极、第二漏极，所述第二源极嵌在第一释放保护层和所述第一源极半导体层之间，所述第二漏极嵌在所述第一释放保护层和所述第一漏极半导体层之间；所述第二半导体层包括设置在所述第一栅极之下、所述第一释放保护层之上且对应所述第一栅极的第一栅极辅助半导体层。
15.根据权利要求14所述的红外检测器，其特征在于，所述第一栅极与第一栅极半导体层、所述第一栅极辅助半导体层之间设置有栅极介质层。
16.根据权利要求2-5所述的红外检测器，其特征在于，还包括第二电极层和第二半导体层，以形成另一晶体管；所述第二电极层包括第二栅极、第二源极、第二漏极；第二半导体层包括第二源极半导体层、第二漏极半导体层、第二栅极半导体层，所述第二源极半导体层设置在所述第二源极之下、所述第一源极之上并对应所述第二源极，，所述第二漏极半导体层设置在所述第二漏极之下、所述第一漏极之上并对应所述第二漏极，所述第二栅极半导体层设置在所述第二栅极之上、所述第二释放保护层之下并对应所述第二栅极，所述第一源极半导体层和第一漏极半导体层之上分别设置有源极介质层和漏极介质层，以将所述第二源级半导体层与所述第一源极分隔，将所述第二漏极半导体层与所述第一漏极分隔；所述第二栅极嵌在所述第一栅极半导体层和所述第二栅极半导体层之间，并通过栅极介质层与所述第二栅极半导体层和所述第一栅极半导体层分隔，所述第二源极嵌在所述第二释放保护层和所述第二源极半导体层之间，所述第二漏极嵌在所述第二释放保护层和所述第二漏极半导体层之间。
17.根据权利要求6或11或14或16所述的红外检测器，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。
18.根据权利要求5或10或12或15所述的红外检测器，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。
19.根据权利要求5或10或12或15所述的红外检测器，其特征在于，所述介质层的材料为掺有杂质的二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅或碳化硅；或者，所述介质层的材料为掺有杂质的非化学计量比的二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅或碳化硅，所述杂质包括硼、磷、碳或氟。
20.根据权利要求I所述的红外检测器，其特征在于，所述微桥结构单元包括支撑柱，通过所述支撑柱分别电连接于所述电极层中的栅极、源极、漏极。
21.根据权利要求20所述的红外检测器，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。
22.根据权利要求I所述的红外检测器，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。
23.根据权利要求I所述的红外检测器，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。
24.根据权利要求I所述的红外检测器，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。
25.根据权利要求I所述的红外检测器，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杂质的硅、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。
26.根据权利要求I所述的红外检测器，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。
27.根据权利要求26所述的红外检测器，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。
28.根据权利要求26所述的红外检测器，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。
29.根据权利要求26所述的红外检测器，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。
30.一种红外检测器的制造方法，其特征在于，包括 在所述微桥结构单元之上设置探测结构单元中的第一释放保护； 在第一释放保护层形成探测结构单元中的晶体管，所述晶体管包括电极层和半导体层，所述电极层包括栅极、源极、漏极，所述源极和所述漏极同层设置，所述栅极与所述源极和所述漏极不同层设置，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； 在所述二极管上形成探测结构单元中的第二释放保护层。
31.根据权利要求30所述的方法，其特征在于，在第一释放保护层形成探测结构单元中的晶体管包括 在所述第一释放保护层之上形成第一电极层中的第一栅极； 在所述第一栅极之上形成第一半导体层中的第一栅极半导体层、第一源极半导体层和第一漏极半导体层，并在所述第一源极半导体层上形成第一电极层中的第一源极，在所述第一漏极半导体层上第一电极层中的第一漏极。
32.根据权利要求31所述的方法，其特征在于，在第一释放保护层形成探测结构单元中的晶体管之后还包括在所述第一电极层的第一栅极与所述半导体层中第一栅极半导体层之间设置介质层。
33.根据权利要求31或32所述的方法，其特征在于，在第一释放保护层形成探测结构单元中的晶体管还包括 在所述第一半导体层中所述第一栅极半导体层之上形成第二栅极； 在所述第一源极之上设置并对应于所述第一源极设置第一源极辅助半导体层，所述第一漏极之上并对应于所述第一漏极设置第一漏极辅助半导体层，以形成第二半导体层。
34.根据权利要求33所述的方法，其特征在于，所述第一半导体层中所述第一源极半导体层与所述第二半导体层中所述第一源极的第一源极辅助半导体层相接或分离，所述第一半导体层中所述第一漏极半导体层与所述第二半导体层中所述第一漏极辅助半导体层相接或分离。
35.根据权利要求33所述的方法，其特征在于，在所述第一栅极之上形成第一半导体层中的第一栅极半导体层之后包括 在所述的第一栅极半导体层之上设置有介质层。
36.根据权利要求31或32所述的方法，其特征在于，在第一释放保护层形成探测结构单元中的晶体管还包括 在所述第一源极之上设置源极介质层并在所述源极介质层之上设置第二电极层中的第二源极，在所述第一漏极之上设置漏极介质层并在所述漏极介质层上设置第二电极层中的第二漏极，在所述第一栅极半导体层之上设置第二半导体层中的第二栅极半导体层； 在所述第二源极之上设置第二半导体层中的第二源极半导体层，在所述第二漏极之上设置第二半导体层中的第二漏极半导体层，在所述第二栅极半导体层之上设置第二栅极。
37.根据权利要求36所述的方法，其特征在于，在所述第一栅极半导体层之上设置第二半导体层中的第二栅极半导体层之后还包括 在所述第二栅极半导体层上设置栅极介质层。
38.根据权利要求30所述的方法，其特征在于，在第一释放保护层形成探测结构单元中的晶体管还包括 在所述第一释放保护层之上设置第二电极层中的第二源极和第二漏极，在所述第一释放保护层之上设置第二半导体层中的第一栅极辅助半导体层；在第一源极和第一漏极之上分别设置对应第一半导体层中的第一源极半导体层和第一漏极半导体层，在所述第一栅极辅助半导体层之上形成第一栅极； 在所述第一源极半导体层和第一漏极半导体层上分别设置对应第一电极层中的第一源极和第二漏极，并在所述第一栅极上形成所述第一半导体层中的第一栅极半导体层。
39.根据权利要求38所述的方法，其特征在于，在所述第一释放保护层之上设置第二半导体层中的第一栅极辅助半导体层之后包括在所述第一栅极辅助半导体层之上设置有栅极介质层。
40.根据权利要求31或32所述的方法，其特征在于，在所述第一释放保护层之上设置第二半导体层中的第一栅极辅助半导体层还包括 在所述第一源极半导体层和第一漏极半导体层之上分别设置有源极介质层和和漏极介质层，并在所述第一栅极半导体层之上形成第二电极层中的第二栅极； 在所述源极介质层和漏极介质层上分别形成第二半导体层中的第二源极半导体层和第二漏极半导体层，并在所述第二栅极之上形成第二半导体层中的第二栅极半导体层； 在所述第二源极半导体层和第二漏极半导体层之上分别形成第二电极层中的第二源极和第二漏极。
41.根据权利要求33或36或38或40所述的方法，其特征在于，还包括 通过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。
42.根据权利要求30所述的方法，其特征在于，还包括 在所述第二释放保护层上布设输出引脚和连接导线，通过对应的所述输出引脚以及连接导线使所述栅极、源极、漏极分别与对应的所述支撑柱电连接。
43.根据权利要求30所述的方法，其特征在于，还包括在所述探测结构单元下方设置金属反射层。
44.根据权利要求30所述的方法，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。
45.根据权利要求44所述的方法，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。
46.根据权利要求45所述的方法，其特征在于，在第一释放保护层形成探测结构单元中的晶体管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检测器及其制造方法，属于半导体器件领域。红外检测器，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之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，所述电极层包括栅极、源极、漏极，所述源极和所述漏极同层设置，所述栅极与所述源极和所述漏极不同层设置，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。本发明克服了使用敏感材料导致成本较高的缺陷。
文档编号G01J5/22GK102901568SQ20121038318
公开日2013年1月30日 申请日期2012年10月11日 优先权日2012年10月11日
发明者康晓旭 申请人:上海集成电路研发中心有限公司