CN113720468B - 一种基于cmos工艺的红外探测器及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种基于CMOS工艺的红外探测器及其制备方法，红外探测器包括CMOS测量电路系统和位于CMOS测量电路系统上的CMOS红外传感结构，CMOS测量电路系统和CMOS红外传感结构均采用CMOS工艺制备；红外转换结构临近CMOS测量电路系统的表面对应柱状结构所在位置呈阶梯状，红外转换结构未与柱状结构接触的表面高于红外转换结构与柱状结构接触的表面。通过本公开的技术方案，解决了传统MEMS工艺红外探测器的性能低，像素规模低，良率低等问题，有效降低了牺牲层中间区域的凹陷程度，优化了整个红外探测器的平坦化程度。

Description

一种基于CMOS工艺的红外探测器及其制备方法

技术领域

本公开涉及红外探测技术领域，尤其涉及一种基于CMOS工艺的红外探测器及其制备方法。

背景技术

监控市场、车辅市场、家居市场、智能制造市场以及手机应用等领域都对非制冷高性能的芯片有着强烈的需求，且对芯片性能的好坏、性能的一致性以及产品的价格都有一定的要求，每年预计有亿颗以上芯片的潜在需求，而目前的工艺方案和架构无法满足市场需求。

目前红外探测器采用的是测量电路和红外传感结构结合的方式，测量电路采用CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，互补金属氧化物半导体)工艺制备，而红外传感结构采用MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微电子机械系统)工艺制备，导致存在如下问题：

(1)红外传感结构采用MEMS工艺制备，以聚酰亚胺作为牺牲层，与CMOS工艺不兼容。

(2)聚酰亚胺作为牺牲层，存在释放不干净影响探测器芯片真空度的问题，还会使后续薄膜生长温度受限制，不利于材料的选择。

(3)聚酰亚胺会造成谐振腔高度不一致，工作主波长难以保证。

(4)MEMS工艺制程的控制远差于CMOS工艺，芯片的性能一致性和探测性能都会受到制约。

(5)MEMS产能低，良率低，成本高，不能实现大规模批量生产。

(6)MEMS现有的工艺能力不足以支撑更高性能的探测器制备，更小的线宽以及更薄的膜厚，不利于实现芯片的小型化。

另外，红外探测器的平坦化程度直接影响红外探测器的红外探测性能，如何优化红外探测器的平坦化程度成为优化红外探测器红外探测性能的关键问题。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种基于CMOS工艺的红外探测器及其制备方法，解决了传统MEMS工艺红外探测器的性能低，像素规模低，良率低等问题，有效降低了牺牲层中间区域的凹陷程度，优化了整个红外探测器的平坦化程度。

第一方面，本公开提供了一种基于CMOS工艺的红外探测器，包括：

CMOS测量电路系统和CMOS红外传感结构，所述CMOS测量电路系统和所述CMOS红外传感结构均使用CMOS工艺制备，在所述CMOS测量电路系统上直接制备所述CMOS红外传感结构；

所述CMOS测量电路系统上方包括至少一层密闭释放隔绝层，所述密闭释放隔绝层用于在制作所述CMOS红外传感结构的刻蚀过程中，保护所述CMOS测量电路系统不受工艺影响；

所述CMOS红外传感结构的CMOS制作工艺包括金属互连工艺、通孔工艺以及RDL工艺，所述CMOS红外传感结构包括至少两层金属互连层、至少两层介质层和多个互连通孔；

所述CMOS红外传感结构包括位于所述CMOS测量电路系统上的反射层、红外转换结构和多个柱状结构，所述柱状结构位于所述反射层和所述红外转换结构之间，所述反射层包括反射板和支撑底座，所述红外转换结构通过所述柱状结构和所述支撑底座与所述CMOS测量电路系统电连接；

所述红外转换结构临近所述CMOS测量电路系统的表面对应所述柱状结构所在位置呈阶梯状，所述红外转换结构未与所述柱状结构接触的表面高于所述红外转换结构与所述柱状结构接触的表面。

可选地，所述反射层和所述红外转换结构之间设置有待释放的牺牲层，所述红外转换结构通过所述牺牲层形成的第一通孔与所述柱状结构电连接；

所述第一通孔四周的所述牺牲层的表面高于所述第一通孔的底部表面。

可选地，所述牺牲层用于使所述CMOS红外传感结构形成镂空结构，构成所述牺牲层的材料是氧化硅，采用post-CMOS工艺腐蚀所述牺牲层；

所述post-CMOS工艺采用气相氟化氢、四氟化碳和三氟甲烷中的至少一种对所述牺牲层进行腐蚀。

可选地，所述CMOS红外传感结构还包括第一介质层，所述第一介质层包括图案化介质结构，所述图案化介质结构与所述反射板以及所述支撑底座位于同层，采用CMP工艺使得所述第一介质层背离所述CMOS测量电路系统的表面与所述反射层背离所述CMOS测量电路系统的表面齐平。

可选地，所述CMOS红外传感结构还包括第三介质层，所述第三介质层包覆所述柱状结构的侧面，所述红外转换结构通过所述第三介质层形成的通孔与所述柱状结构电连接。

可选地，所述红外转换结构包括吸收板和多个梁结构，所述吸收板用于将红外信号转换为电信号并通过对应的所述梁结构与对应的所述柱状结构电连接；

所述吸收板包括支撑层、电极层、热敏层和钝化层，所述梁结构包括支撑层、电极层和钝化层，所述支撑层位于所述钝化层临近所述CMOS测量电路系统的一侧，所述电极层和所述热敏层位于所述支撑层和所述钝化层之间，所述钝化层包覆所述电极层和所述热敏层。

第二方面，本公开提供了一种基于CMOS工艺的红外探测器的制备方法，用于制备如第一方面所述的基于CMOS工艺的红外探测器，基于CMOS工艺的红外探测器的制备方法包括：

在所述CMOS测量电路系统上形成所述反射层；

在所述反射层上形成所述柱状结构；

在所述反射层上形成牺牲层并采用CMP工艺处理所述牺牲层；其中，针对所述牺牲层的CMP工艺的抛光终止界面高于所述柱状结构远离所述CMOS测量电路系统的表面；

刻蚀所述牺牲层以形成对应所述柱状结构所在位置的第一通孔；其中，所述第一通孔露出至少部分所述柱状结构；

在所述牺牲层的上方形成所述红外转换结构；其中，所述红外转换结构通过所述第一通孔与所述柱状结构电连接。

可选地，在所述反射层上形成所述柱状结构之前，还包括：

在所述CMOS测量电路系统上形成整层反射层；

刻蚀所述整层反射层以形成所述反射板和所述支撑底座；

在所述反射层上形成第一介质层并采用CMP工艺处理所述第一介质层；其中，针对所述第一介质层的CMP工艺的抛光终止界面与所述反射层远离所述CMOS测量电路系统的表面齐平。

可选地，沉积第一介质层并采用CMP工艺处理所述第一介质层之后，还包括：

在所述反射层上形成至少一层保护介质层；

刻蚀所述保护介质层以形成对应所述支撑底座所在位置的第二通孔；其中，所述第二通孔露出至少部分所述支撑底座。

可选地，在所述反射层上形成所述柱状结构之后，还包括：

形成整面的第三介质层；

在所述反射层上形成牺牲层，包括：

在所述第三介质层上形成所述牺牲层。

可选地，在所述牺牲层的上方形成所述红外转换结构之后，还包括：

释放所述牺牲层。

本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

(1)本公开实施例利用CMOS工艺实现了CMOS测量电路系统和CMOS红外传感结构在CMOS生产线上一体化制备，相较于MEMS工艺，CMOS不存在工艺兼容问题，解决了MEMS工艺面临的技术难点，采用CMOS工艺产线工艺制备红外探测器也可以减小运输成本，减少运输等问题造成的风险；红外探测器以氧化硅作为牺牲层，氧化硅与CMOS工艺完全兼容，制备工艺简单且易于控制，CMOS工艺也不会出现牺牲层聚酰亚胺释放不干净影响探测器芯片真空度的问题，且后续薄膜生长温度不受牺牲层材料的限制，可以实现牺牲层多层工艺设计，不受工艺限制，可以很容易地利用牺牲层实现平坦化，降低工艺难度和可能存在的风险；一体化CMOS工艺制备的红外探测器可实现芯片高良品率、低成本、高产能且大规模集成化生产的目标，为红外探测器提供更广阔的应用市场；基于CMOS工艺的红外探测器可以使红外探测器实现特征结构更小的尺寸和更薄的膜厚，使得红外探测器占空比更大、热导更低、热容更小，从而使得红外探测器的探测灵敏度更高、探测距离更远以及探测性能更好；基于CMOS工艺的红外探测器，可以使探测器像元尺寸更小，实现相同阵列像素下更小的芯片面积，更利于实现芯片小型化；基于CMOS工艺的红外探测器，工艺产线成熟，工艺控制精度更高，可以更好地达到设计要求，产品的一致性更好，更利于电路片调整性能，更利于产业化批量生产。

(2)本公开实施例还设置CMOS红外传感结构包括位于CMOS测量电路系统上的反射层、红外转换结构和多个柱状结构，柱状结构位于反射层和红外转换结构之间，反射层包括反射板和支撑底座，红外转换结构通过柱状结构和支撑底座与CMOS测量电路系统电连接，使得红外探测器实现了将红外信号转换为电信号，并利用CMOS测量电路系统反映出对应红外信号的温度信号，实现了红外探测器有效像元的温度检测功能。另外，设置红外转换结构临近CMOS测量电路系统的表面对应柱状结构所在位置呈阶梯状，红外转换结构未与柱状结构接触的表面高于红外转换结构与柱状结构接触的表面，可以利用牺牲层形成红外转换结构对应的阶梯状结构，牺牲层未对应柱状结构的表面高于牺牲层对应柱状结构的表面，有效避免了CMP工艺导致牺牲层中间部分凹陷，影响红外探测器后续制备膜层的平坦化程度的问题，能够有效降低牺牲层中间区域的凹陷程度，优化了整个红外探测器的平坦化程度。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施例提供的一种红外探测器的立体结构示意图；

图2为本公开实施例提供的一种红外探测器的剖面结构示意图；

图3为本公开实施例提供的另一种红外探测器的剖面结构示意图；

图4为本公开实施例提供的另一种红外探测器的剖面结构示意图；

图5为本公开实施例提供的另一种红外探测器的剖面结构示意图；

图6为本公开实施例提供的另一种红外探测器的剖面结构示意图；

图7为本公开实施例提供的一种CMOS测量电路系统的结构示意图；

图8为本公开实施例提供的另一种红外探测器的剖面结构示意图；

图9为本公开实施例提供的另一种红外探测器的立体结构示意图；

图10为本公开实施例提供的一种红外探测器的制备方法的流程示意图；

图11至图21为图10所示红外探测器的制备方法中各步骤的剖面结构示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

图1为本公开实施例提供的一种红外探测器的立体结构示意图，图2为本公开实施例提供的一种红外探测器的剖面结构示意图。结合图1和图2，基于CMOS工艺的红外探测器包括CMOS测量电路系统1和CMOS红外传感结构2，CMOS测量电路系统1和CMOS红外传感结构2均使用CMOS工艺制备，在CMOS测量电路系统1上直接制备CMOS红外传感结构2。

具体地，CMOS红外传感结构2用于将外部红外信号转换为电信号并传输至CMOS测量电路系统1，CMOS测量电路系统1根据接收到的电信号反映出对应红外信号的温度信息，实现红外探测器的温度检测功能。设置CMOS测量电路系统1和CMOS红外传感结构2均使用CMOS工艺制备，在CMOS测量电路系统1上直接制备CMOS红外传感结构2，即先采用CMOS工艺制备CMOS测量电路系统1，再利用CMOS生产线以及该生产线兼容的各项工艺的参数，利用CMOS工艺连续制备CMOS红外传感结构2。

由此，本公开实施例利用CMOS工艺实现了CMOS测量电路系统1和CMOS红外传感结构2在CMOS生产线上一体化制备，相较于MEMS工艺，CMOS不存在工艺兼容问题，解决了MEMS工艺面临的技术难点，采用CMOS产线工艺制备红外探测器也可以减小运输成本，减少运输等问题造成的风险；红外探测器以氧化硅作为牺牲层，氧化硅与CMOS工艺完全兼容，制备工艺简单且易于控制，CMOS工艺也不会出现牺牲层聚酰亚胺释放不干净影响探测器芯片真空度的问题，且后续薄膜生长温度不受牺牲层材料的限制，可以实现牺牲层多层工艺设计，不受工艺限制，可以很容易地利用牺牲层实现平坦化，降低工艺难度和可能存在的风险；一体化CMOS工艺制备的红外探测器可实现芯片高良品率、低成本、高产能且大规模集成化生产的目标，为红外探测器提供更广阔的应用市场；基于CMOS工艺的红外探测器可以使红外探测器实现特征结构更小的尺寸和更薄的膜厚，使得红外探测器占空比更大、热导更低、热容更小，从而使得红外探测器的探测灵敏度更高、探测距离更远以及探测性能更好；基于CMOS工艺的红外探测器，可以使探测器像元尺寸更小，实现相同阵列像素下更小的芯片面积，更利于实现芯片小型化；基于CMOS工艺的红外探测器，工艺产线成熟，工艺控制精度更高，可以更好地达到设计要求，产品的一致性更好，更利于电路片调整性能，更利于产业化批量生产。

结合图1和图2，CMOS红外传感结构2包括位于CMOS测量电路系统1上的反射层3、红外转换结构4和多个柱状结构5，柱状结构5位于反射层3和红外转换结构4之间，反射层3包括反射板6和支撑底座7，红外转换结构4通过柱状结构5和支撑底座7与CMOS测量电路系统1电连接。具体地，柱状结构5位于反射层3和红外转换结构4之间，用于在CMOS测量电路系统1上的牺牲层释放后支撑红外转换结构4，柱状结构5为金属结构，红外转换结构4经由红外信号转换出来的电信号经过对应的柱状结构5以及对应的支撑底座7传输至CMOS测量电路系统1，CMOS测量电路系统1处理电信号以反映出温度信息，实现红外探测器非接触式的红外温度检测。红外转换结构4通过不同的电极结构输出正电信号和接地电信号，正电信号和接地电信号通过不同的柱状结构5传输至与对应的柱状结构5电连接的支撑底座7，图1示例性地示意红外探测器包括两个柱状结构5，可以设置其中一个柱状结构5用于传输正电信号，另一个柱状结构5用于传输接地电信号，也可以设置红外探测器包括四个柱状结构5，两两为一组分别传输正电信号和接地电信号。

另外，反射层3包括反射板6和支撑底座7，反射层3的一部分用于充当柱状结构5与CMOS测量电路系统1电连接的电介质，即支撑底座7，反射板6则用于反射红外线至红外转换结构4，配合反射层3和红外转换结构4之间形成的谐振腔实现红外线的二次吸收，以提高红外探测器的红外吸收率，优化红外探测器的红外探测性能。

结合图1和图2，设置红外转换结构4临近CMOS测量电路系统1的表面对应柱状结构5所在位置呈阶梯状，红外转换结构4未与柱状结构5接触的表面高于红外转换结构4与柱状结构5接触的表面，即图2中的表面A至CMOS测量电路系统1的距离大于表面B至CMOS测量电路系统1的距离。如图3所示，红外转换结构4和反射层3之间还设置有牺牲层8，构成牺牲层8的材料例如可以包括氧化硅，以兼容CMOS工艺，牺牲层8为红外转换结构4的形成提供制备基底，最终的红外探测器产品中再将牺牲层8释放掉。

牺牲层8需要采用CMP(Chemical Mechanical Polishing，化学机械抛光)工艺实现平坦化，若设置红外转换结构4未与柱状结构5接触的表面A齐平于红外转换结构4与柱状结构5接触的表面B，则牺牲层8的CMP工艺的抛光终止界面与柱状结构5的上表面齐平，由于CMP工艺中的化学试剂以及研磨工艺参数不易调配和控制，会导致图2和图3中间区域内的牺牲层8的表面低于其它区域牺牲层8的表面，即导致牺牲层8的中间形成凹陷区域，影响红外探测器后续制备膜层的平坦化程度。

本公开实施例可以利用牺牲层8形成红外转换结构4对应的阶梯状结构，即实现红外转换结构4临近CMOS测量电路系统1的表面对应柱状结构5所在位置呈阶梯状，红外转换结构4未与柱状结构5接触的表面A高于红外转换结构4与柱状结构5接触的表面B，牺牲层8对应的CMP工艺的抛光终止界面高于柱状结构5的上表面，能够有效降低牺牲层8中间区域的凹陷程度，优化了整个红外探测器的平坦化程度。示例性地，牺牲层8用于使CMOS红外传感结构2形成镂空结构，构成牺牲层8的材料是氧化硅，采用post-CMOS工艺腐蚀牺牲层，示例性地，post-CMOS工艺可以采用气相氟化氢、四氟化碳和三氟甲烷中的至少一种对牺牲层进行腐蚀，设置构成牺牲层8的材料是氧化硅，以兼容CMOS工艺，可以采用post-CMOS工艺，即后CMOS工艺腐蚀牺牲层8以在最终的红外探测芯片产品中释放掉牺牲层8。

可选地，结合图1至图3，反射层3和红外转换结构4之间设置有待释放的牺牲层8，红外转换结构4通过牺牲层8形成的第一通孔9与柱状结构5电连接，第一通孔9四周的牺牲层8的表面高于第一通孔9的底部表面，以实现在释放掉牺牲层8后红外转换结构4临近CMOS测量电路系统1的表面对应柱状结构5所在位置呈阶梯状，红外转换结构4未与柱状结构5接触的表面A高于红外转换结构4与柱状结构5接触的表面B，有效降低了牺牲层8中间区域的凹陷程度，优化了整个红外探测器的平坦化程度。

可选地，CMOS红外传感结构2还包括第一介质层10，第一介质层10包括图案化介质结构，图案化介质结构与反射板6以及支撑底座7位于同层，采用CMP工艺使得第一介质层10背离CMOS测量电路系统1的表面与反射层3背离CMOS测量电路系统1的表面齐平。具体地，在制备形成反射板6以及支撑底座7后，在反射板6以及支撑底上沉积整层的第一介质层10，第一介质层10填充反射板6与支撑底座7之间的空隙，采用CMP工艺处理第一介质层10以及反射层3，使得第一介质层10背离CMOS测量电路系统1的表面与反射层3背离CMOS测量电路系统1的表面齐平，有效实现了图案化介质结构、反射板6以及支撑底座7表面的平坦化，可降低后续膜层的制备难度，有利于优化整个红外探测器的平坦化程度。另外，第一介质层10与反射板6以及支撑底座7合理搭配还可以很好的保护CMOS测量电路系统1。示例性地，可以设置构成第一介质层10的材料包括硅、锗、硅锗合金、非晶硅、非晶锗、非晶硅锗、非晶碳、碳化硅、氧化铝、氧化硅、硅碳氮或氮化硅中的至少一种，第一介质层10的厚度可以大于等于1000A，小于等于10000A。另外，第一介质层10还起到电绝缘的作用，能够有效防止柱状结构5和反射板7电连接，第一介质层10还起到隔离作用，作为柱状结构5的刻蚀截止界面。

可选地，结合图1至图3，可以设置反射层3上方还设置有保护介质层19，保护介质层19对应支撑底座7所在位置形成通孔，柱状结构5通过该通孔与对应的支撑底座7电连接。示例性地，构成支撑底座7的材料例如可以包括铝，构成保护介质层19的材料例如可以包括氧化硅、氮化硅、碳化硅或者氮氧化硅中的一种或多种，保护介质层19能够在牺牲层8被释放掉后保护支撑底座7不被氧化和腐蚀。

可选地，结合图1至图3，CMOS红外传感结构2还包括第三介质层12，第三介质层12包覆柱状结构5的侧面，红外转换结构4通过第三介质层12形成的通孔与柱状结构5电连接。具体地，在形成柱状结构5之后，在柱状结构5上形成整层的第三介质层12，构成第三介质层12的材料例如可以为碳化硅，对应柱状结构5所在位置形成贯穿第三介质层12的通孔，红外转换结构4通过第三介质层12形成的通孔与柱状结构5电连接，以实现经由红外信号转换得到的电信号的传输，且第三介质层12包覆柱状结构5的侧面，且覆盖了CMOS测量电路系统1，实现了对柱状结构5以及CMOS测量电路系统1的有效保护，柱状结构5和CMOS测量电路系统1不会受外部环境中水氧的影响，也不会受用于释放牺牲层的试剂的影响。

可选地，结合图1至图3，红外转换结构4包括吸收板13和多个梁结构14，吸收板13用于将红外信号转换为电信号并通过对应的梁结构14与对应的柱状结构5电连接，吸收板13包括支撑层15、电极层16、热敏层17和钝化层18，梁结构14包括支撑层15、电极层16和钝化层18，支撑层15位于钝化层18临近CMOS测量电路系统1的一侧，电极层16和热敏层17位于支撑层15和钝化层18之间，钝化层18包覆电极层16和热敏层17。

具体地，柱状结构5位于CMOS测量电路系统1上，用于在CMOS测量电路系统1上的牺牲层8释放后支撑红外转换结构4，红外转换结构4包括吸收板13和多个梁结构14，柱状结构5与梁结构14搭接进而实现对红外转换结构4的支撑。支撑层15用于在释放掉牺牲层8后支撑红外转换结构4中的上方膜层，热敏层17用于将红外温度检测信号转换为红外检测电信号，电极层16用于将热敏层17转换出来的红外检测电信号通过左右两侧的梁结构14传输至CMOS测量电路系统1，两个梁结构14分别传输红外检测电信号的正负信号，CMOS测量电路系统1中的读出电路通过对获取到的红外检测电信号的分析实现非接触式的红外温度检测，钝化用于保护电极层16和热敏层17不被氧化或者腐蚀。另外，热敏层17可以位于电极层16的上方，也可以位于电极层16的下方。可以设置对应吸收板13，热敏层17和电极层16位于支撑层15和钝化层18形成的密闭空间内，实现对吸收板13中热敏层17和电极层16的保护，对应梁结构14，电极层16位于支撑层15和钝化层18形成的密闭空间内，实现对梁结构14中电极层16的保护。

结合图1至图3，CMOS红外传感结构2包括位于CMOS测量电路系统1上的反射层3、红外转换结构4和多个柱状结构5，柱状结构5位于反射层3和红外转换结构4之间，反射层3包括反射板6和支撑底座7，红外转换结构4通过柱状结构5和支撑底座7与CMOS测量电路系统1电连接。

具体地，柱状结构5位于反射层3和红外转换结构4之间，用于在CMOS测量电路系统1上的牺牲层8释放后支撑红外转换结构4，牺牲层8位于反射层3与红外转换结构4之间，柱状结构5为金属结构，红外转换结构4经由红外信号转换出来的电信号经过对应的柱状结构5以及对应的支撑底座7传输至CMOS测量电路系统1，CMOS测量电路系统1处理电信号以反映出温度信息，实现红外探测器非接触式的红外温度检测。CMOS红外传感结构2通过不同的电极结构输出正电信号和接地电信号，正电信号和接地电信号通过不同的柱状结构5传输至与柱状结构5电连接的支撑底座7，图1至图3示例性地示意沿平行于CMOS测量电路系统1的方向，CMOS红外传感结构2包括两个柱状结构5，可以设置其中一个柱状结构5用于传输正电信号，另一个柱状结构5用于传输接地电信号，也可以设置CMOS红外传感结构2包括四个柱状结构5，两两为一组分别传输正电信号和接地电信号。另外，反射层3包括反射板6和支撑底座7，反射层3的一部分用于充当柱状结构5与CMOS测量电路系统1电连接的电介质，即支撑底座7，反射板6则用于反射红外线至红外转换结构4，配合反射层3和红外转换结构4之间形成的谐振腔实现红外线的二次吸收，以提高红外探测器的红外吸收率，优化红外探测器的红外探测性能。

结合图1至图3，红外转换结构4包括吸收板13和多个梁结构14，吸收板13用于将红外信号转换为电信号并通过对应的梁结构14与对应的柱状结构5电连接。具体地，吸收板13用于将红外信号转换为电信号并通过对应的梁结构14与对应的柱状结构5电连接，吸收板13包括支撑层15、电极层16、热敏层17和钝化层18，梁结构14可以包括支撑层15、电极层16、钝化层18，梁结构14还可以包括热敏层17，支撑层15位于钝化层18临近CMOS测量电路系统1的一侧，电极层16和热敏层17位于支撑层15和钝化层18之间，钝化层18包覆电极层16，可以设置热敏层17覆盖梁结构14所在位置，利用热敏材料如非晶硅、非晶锗或非晶硅锗的热导率小的特点有利于降低梁结构14的热导，热敏层17可以替代支撑层15作为梁结构14的支撑材料，也可以替代钝化层18作为梁结构14的电极保护材料。

具体地，支撑层15用于在释放掉牺牲层8后支撑红外转换结构4中的上方膜层，热敏层17用于将红外温度检测信号转换为红外检测电信号，电极层16用于将热敏层17转换出来的红外检测电信号通过左右两侧的梁结构14传输至CMOS测量电路系统1，两个梁结构14分别传输红外检测电信号的正负信号，CMOS测量电路系统1中的读出电路通过对获取到的红外检测电信号的分析实现非接触式的红外温度检测，钝化层18用于保护电极层16不被氧化或者腐蚀。另外，热敏层17可以位于电极层16的上方，也可以位于电极层16的下方。可以设置对应吸收板13，热敏层17和电极层16位于支撑层15和钝化层18形成的密闭空间内，实现对吸收板13中热敏层17和电极层16的保护，对应梁结构14，电极层16位于支撑层15和钝化层18形成的密闭空间内，实现对梁结构14中电极层16的保护。

示例性地，可以设置构成热敏层17的材料可以包括非晶硅、非晶锗、非晶硅锗、氧化钛、氧化钒或氧化钛钒中的至少一种，构成支撑层15的材料可以包括非晶碳、氧化铝、非晶硅、非晶锗或非晶锗硅中的一种或多种，构成电极层16的材料可以包括钛、氮化钛、钽、氮化钽、钛钨合金、镍铬合金、镍硅合金、镍或铬中的一种或多种，构成钝化层18的材料可以包括非晶碳、氧化铝、非晶硅、非晶锗或非晶锗硅中的一种或多种。另外，设置吸收板13包括热敏层17，热敏层17材料为非晶硅、非晶碳、非晶锗或非晶硅锗时，梁结构14上的支撑层15和/或钝化层18可以由热敏层17来代替，因为非晶硅、非晶锗或非晶硅锗的热导率较小，有利于降低梁结构14的热导率，进一步提高红外探测器的红外响应率。

结合图1至图3，CMOS测量电路系统1上方可以包括至少一层密闭释放隔绝层11，密闭释放隔绝层11用于在制作CMOS红外传感结构2的刻蚀过程中，保护CMOS测量电路系统1不受工艺影响。可选地，密闭释放隔绝层11位于CMOS测量电路系统1和CMOS红外传感结构2之间的界面和/或位于CMOS红外传感结构2中，密闭释放隔绝层11用于在进行腐蚀工艺释放牺牲层时保护CMOS测量电路系统1不受侵蚀，密闭释放隔绝层11采用的CMOS工艺抗腐蚀材料包括硅、锗、硅锗合金、非晶硅、非晶锗、非晶硅锗、非晶碳、碳化硅、氧化铝、氮化硅或碳氮化硅中的至少一种。

图2示例性地设置密闭释放隔绝层11位于CMOS红外传感结构2中，密闭释放隔绝层11例如可以位于反射层3的金属互连层的上方，密闭释放隔绝层11包覆柱状结构5，通过设置密闭释放隔绝层11包覆柱状结构5，一方面可以利用密闭释放隔绝层11作为柱状结构5处的支撑，提高了柱状结构5的稳定性，保证柱状结构5与红外转换结构4以及支撑底座7的电连接。另一方面，包覆柱状结构5的密闭释放隔绝层11可以减少柱状结构5与外界环境的接触，减少柱状结构5与外界环境的接触电阻，进而减少红外探测器像元的噪声，提高红外探测传感器的探测灵敏度。另外，红外探测器的谐振腔通过释放氧化硅牺牲层8后的真空腔来实现，反射层3作为谐振腔的反射层，牺牲层位于反射层3和红外转换结构4之间，设置位于反射层3上的至少一层密闭释放隔绝层11选择硅、锗、硅锗合金、非晶硅、非晶锗或非晶硅锗作为谐振腔的一部分时，不影响反射层的反射效果，可以减小谐振腔高度，进而减小牺牲层8的厚度，减小氧化硅构成的牺牲层8的释放难度。另外，设置密闭释放隔绝层11与柱状结构5形成密闭结构，将CMOS测量电路系统1与牺牲层完全隔开，实现对CMOS测量电路系统1的保护。

图4为本公开实施例提供的另一种红外探测器的剖面结构示意图。与图2和图3所示结构的红外探测器不同的是，图4所示结构的红外探测器中，密闭释放隔绝层11位于CMOS测量电路系统1和CMOS红外传感结构2之间的界面，例如密闭释放隔绝层11位于反射层3和CMOS测量电路系统1之间，即密闭释放隔绝层11位于反射层3的金属互连层的下方，支撑底座7通过贯穿密闭释放隔绝层11的通孔与CMOS测量电路系统1电连接。具体地，由于CMOS测量电路系统1和CMOS红外传感结构2均采用CMOS工艺制备形成，当制备形成CMOS测量电路系统1后，将制备形成包含有CMOS测量电路系统1的晶圆传输至下一道工艺制备形成CMOS红外传感结构2，因为氧化硅是CMOS工艺中最常用的介质材料，CMOS电路上多以氧化硅作为金属层间的绝缘层，所以腐蚀2um左右厚度的氧化硅时如果没有隔绝层作为阻挡，将会严重影响电路，所以为了释放所述牺牲层氧化硅时不会腐蚀所述CMOS测量电路系统上的氧化硅介质，设置了密闭释放隔绝层11。在制备形成CMOS测量电路系统1后，在CMOS测量电路系统1上制备形成密闭释放隔绝层11，利用密闭释放隔绝层11对CMOS测量电路系统1进行保护，而为了保证支撑底座7与CMOS测量电路系统1的电连接，在制备形成密闭释放隔绝层11后，在密闭释放隔绝层11对应支撑底座7的区域采用刻蚀工艺形成通孔，通过通孔实现支撑底座7与CMOS测量电路系统1的电连接。另外，设置密闭释放隔绝层11与支撑底座7形成密闭结构，将CMOS测量电路系统1与牺牲层完全隔开，实现对CMOS测量电路系统1的保护。

图5为本公开实施例提供的另一种红外探测器的剖面结构示意图。与图2至图4所示结构的红外探测器不同的是，图5所示结构的红外探测器中，CMOS测量电路系统1和CMOS红外传感结构2之间的界面设置有至少一层密闭释放隔绝层11，且CMOS红外传感结构2中设置有至少一层密闭释放隔绝层11，即反射层3和CMOS测量电路系统1之间设置有至少一层密闭释放隔绝层11，且反射层3上设置有至少一层密闭释放隔绝层11，效果同上，这里不再赘述。

示例性地，构成密闭释放隔绝层11的材料可以包括硅、锗、硅锗合金、非晶硅、非晶锗、非晶硅锗、非晶碳、碳化硅、氧化铝、氮化硅或碳氮化硅中的至少一种，密闭释放隔绝层11的厚度大于等于100A，小于等于2000A。具体地，硅、锗、硅锗合金、非晶硅、非晶锗、非晶硅锗、非晶碳、碳化硅、氧化铝、氮化硅和碳氮化硅均为CMOS工艺抗腐蚀材料，即这些材料不会受牺牲层释放用试剂的腐蚀，因此密闭释放隔绝层11可以用于在进行腐蚀工艺释放牺牲层时保护CMOS测量电路系统1不受侵蚀。另外，密闭释放隔绝层11覆盖CMOS测量电路系统1设置，密闭释放隔绝层11还可以用于在制作CMOS红外传感结构2的刻蚀过程中，保护CMOS测量电路系统1不受工艺影响。另外，当反射层3上设置有至少一层密闭释放隔绝层11时，设置构成密闭释放隔绝层11的材料包括硅、锗、硅锗合金、非晶硅、非晶锗、非晶硅锗、非晶碳、碳化硅、氧化铝、氮化硅或碳氮化硅中的至少一种，第一介质层的厚度大于100A，小于等于2000A，在设置密闭释放隔绝层11提高柱状结构5稳定性的同时，密闭释放隔绝层11几乎不会影响谐振腔内的反射过程，可以避免密闭释放隔绝层11影响谐振腔的反射过程，进而避免密闭释放隔绝层11对红外探测器探测灵敏度的影响。

结合图1至图5，CMOS红外传感结构2的CMOS制作工艺包括金属互连工艺、通孔工艺以及RDL工艺，CMOS红外传感结构2包括至少两层金属互连层、至少两层介质层和多个互连通孔，介质层至少包括一层牺牲层和一层热敏感介质层，热敏感介质层至少包括热敏层17，还可以包括支撑层15和/或钝化层18，金属互连层至少包括反射层3和电极层16；其中，热敏感介质层包括电阻温度系数大于设定值的热敏材料，电阻温度系数例如可以大于等于0.015/K，电阻温度系数大于设定值的热敏材料构成热敏感介质层中的热敏层17，热敏感介质层用于将其吸收的红外辐射对应的温度变化转化为电阻变化，进而通过CMOS测量电路系统1将红外目标信号转化成可实现电读出的信号。

具体地，金属互连工艺用于实现上下两层金属互连层的电连接，通孔工艺用于形成连接上下金属互连层的互连通孔，RDL工艺即重布线层工艺，具体是指在电路顶层金属的上方重新布一层金属且与电路顶层金属有钨柱电连接，采用RDL工艺可以在CMOS测量电路系统1的顶层金属上再制备红外探测器中的反射层3，反射层3上的支撑底座7与CMOS测量电路系统1的顶层金属电连接。另外，热敏感介质层包括电阻温度系数大于设定值的热敏材料，电阻温度系数例如可以大于等于0.015/K，有利于提高红外探测器的探测灵敏度。

图6为本公开实施例提供的另一种红外探测器的剖面结构示意图。如图6所示，在上述实施例的基础上，CMOS测量电路系统1的CMOS制作工艺同样可以包括金属互连工艺和通孔工艺，CMOS测量电路系统1包括间隔设置的金属互连层101、介质层102以及位于底部的硅衬底103，上下金属互连层101通过通孔104实现电连接，

结合图1至图6，CMOS红外传感结构2包括由反射层3和热敏感介质层构成的谐振腔、控制热传递的悬空微桥结构以及具有电连接和支撑功能的柱状结构5，CMOS测量电路系统1用于测量和处理一个或多个CMOS红外传感结构2形成的阵列电阻值，并将红外信号转化为图像电信号。

具体地，谐振腔例如可以由反射层3和吸收板13之间的空腔形成，红外光透过吸收板13在谐振腔内发生来回反射，以提高红外探测器的探测灵敏度，又由于柱状结构5的设置，梁结构14和吸收板13构成控制热传递的悬空微桥结构，柱状结构5既电连接支撑底座7和对应的梁结构14，又用于支撑位于柱状结构5上的红外转换结构4。

图7为本公开实施例提供的一种CMOS测量电路系统的结构示意图。结合图1至图7，CMOS测量电路系统1包括偏压产生电路701、列级模拟前端电路801和行级电路901，偏压产生电路701的输入端连接行级电路901的输出端，列级模拟前端电路801的输入端连接偏压产生电路701的输出端，行级电路901中包括行级镜像像元Rsm和行选开关K1，列级模拟前端电路801中包括盲像元RD；其中，行级电路901分布在每个像素内并根据时序产生电路的行选通信号选取待处理信号，并在偏压产生电路701的作用下输出电流信号至列级模拟前端电路801以进行电流电压转换输出；行级电路901受行选开关K1控制而被选通时向偏压产生电路701输出第三偏置电压VRsm，偏压产生电路701根据输入的恒压及第三偏置电压VRsm输出第一偏置电压V1和第二偏置电压V2，列级模拟前端电路801根据第一偏置电压V1和第二偏置电压V2得到两路电流，并对所产生的两路电流之差进行跨阻放大并作为输出电压输出。

具体地，行级电路901包括行级镜像像元Rsm和行选开关K1，行级电路901用于根据行选开关K1的选通状态生成第三偏置电压VRsm。示例性地，行级镜像像元Rsm可以进行遮光处理，使行级镜像像元Rsm受到温度恒等于衬底温度的遮光片的固定辐射，行选开关K1可以用晶体管实现，行选开关K1闭合，行级镜像像元Rsm与偏压产生电路701的连接，即行级电路901受行选开关K1控制而被选通时向偏压产生电路701输出第三偏置电压VRsm。偏压产生电路701可以包括第一偏压产生电路71和第二偏压产生电路72，第一偏压产生电路71用于根据输入的恒压生成第一偏置电压V1，输入的恒压例如可以为电压恒定的正电源信号。第二偏压产生电路72可以包括偏压控制子电路721和多个选通驱动子电路722，偏压控制子电路721用于根据第三偏置电压VRsm控制选通驱动子电路722分别产生对应的第二偏置电压V。

列级模拟前端电路801包括多个列控制子电路81，列控制子电路81与选通驱动子电路722对应设置，示例性地，可以设置列控制子电路81与选通驱动子电路722一一对应设置，选通驱动子电路722用于根据其自身的选通状态向对应的列控制子电路81提供第二偏置电压V2。示例性地，可以设置选通驱动子电路722被选通时，选通驱动子电路722向对应的列控制子电路81提供第二偏置电压V2；选通驱动子电路722未被选通时，选通驱动子电路722停止向对应的列控制子电路81提供第二偏置电压V2。

列级模拟前端电路801包括有效像元RS和盲像元RD，列控制子电路用于根据第一偏置电压V1和盲像元RD产生第一电流I1，以及根据第二偏置电压V2和有效像元RS产生第二电流I2，并对第一电流I1与第二电流I2的差值进行跨阻放大后输出，行级镜像像元Rsm与有效像元RS在相同环境温度下的温度漂移量相同。

示例性地，行级镜像像元Rsm与CMOS测量电路系统1之间热绝缘，且对行级镜像像元Rsm进行遮光处理，行级镜像像元Rsm受到来自温度恒等于衬底温度的遮光片的固定辐射。有效像元RS的吸收板13与CMOS测量电路系统1之间热绝缘，且有效像元RS接受外部辐射。行级镜像像元Rsm与有效像元RS的吸收板13都与CMOS测量电路系统1之间热绝缘，因此行级镜像像元Rsm与有效像元RS均具有自热效应。

通过行选开关K1选通对应的行级镜像像元Rsm时，行级镜像像元Rsm与有效像元RS均由于焦耳热而发生阻值变化，但行级镜像像元Rsm与有效像元RS受到同样的固定辐射时，行级镜像像元Rsm与有效像元RS的阻值相同，二者的温度系数也相同，二者在相同环境温度下的温度漂移量相同，两者的变化同步，有利于利用行级镜像像元Rsm与有效像元RS在相同环境温度下的温度漂移量相同的特性，有效补偿行级镜像像元Rsm与有效像元RS由于自热效应而发生的阻值变化，实现读出电路的稳定输出。

另外，通过设置第二偏压产生电路701包括偏压控制子电路721和多个选通驱动子电路722，偏压控制子电路721用于根据行控制信号控制选通驱动子电路722分别产生对应的第二偏置电压V2，使得每行像素均有一路驱动单独驱动该行的像素整列，降低了对第二偏置电压V2的要求，即提高了偏压产生电路701的驱动能力，有利于利用读出电路驱动更大规模的红外探测器像素阵列。另外，CMOS测量电路系统1的具体细节工作原理为本领域技术人员公知内容，这里不再赘述。

可选地，可以设置在CMOS测量电路系统1的金属互连层上层或者同层制备CMOS红外传感结构2。具体地，这里的CMOS测量电路系统1的金属互连层可以为CMOS测量电路系统1中的顶层金属，结合图1至图7，可以设置在CMOS测量电路系统1的金属互连层上层制备CMOS红外传感结构2，CMOS红外传感结构2通过位于CMOS测量电路系统1的金属互连层上层的支撑底座7与CMOS测量电路系统1电连接，实现将经由红外信号转换成的电信号传输至CMOS测量电路系统1。

图8为本公开实施例提供的另一种红外探测器的剖面结构示意图，也可以如图8，设置在CMOS测量电路系统1的金属互连层同层制备CMOS红外传感结构2，即CMOS测量电路系统1与CMOS红外传感结构2同层设置，可以如图8所示，设置CMOS红外传感结构2位于CMOS测量电路系统1的一侧，CMOS测量电路系统1的顶部同样可以设置有密闭释放隔绝层11，以保护CMOS测量电路系统1。

可选地，结合图1至图8，CMOS红外传感结构2包括吸收板13、梁结构14、反射层3和柱状结构5，吸收板13包括用于吸收红外目标信号并将红外目标信号转换为电信号，吸收板13包括金属互连层和至少一层热敏感介质层，构成热敏感介质层的材料包括非晶硅、非晶锗、非晶锗硅、氧化钛、氧化钒或氧化钛钒中的至少一种，吸收板13中的金属互连层为吸收板13中的电极层16，用于传输由红外信号转换得到的电信号，热敏感介质层至少包括热敏层17，还可以包括支撑层15和钝化层18，构成热敏感介质层的材料包括非晶硅、非晶锗、非晶锗硅、氧化钛、氧化钒或氧化钛钒中的至少一种，即构成热敏层17的材料包括非晶硅、非晶锗、非晶锗硅、氧化钛、氧化钒或氧化钛钒中的至少一种。

梁结构14和柱状结构5用于传输电信号并用于支撑和连接吸收板13，吸收板13中的电极层16包括两个图案化电极结构，两个图案化电极结构分别输出正电信号和接地电信号，正电信号和接地电信号通过不同的梁结构14和不同的柱状结构5传输至与柱状结构5电连接的支撑底座，进而传输至CMOS测量电路系统1，梁结构14包括金属互连层和至少一层介质层，梁结构14中的金属互连层为梁结构14中的电极层16，梁结构14中的电极层16和吸收板13中的电极层16电连接，梁结构14中的介质层可以包括支撑层15和钝化层18。

柱状结构5采用金属互连工艺和通孔工艺连接梁结构14和CMOS测量电路系统1，柱状结构5上方需要通过贯穿梁结构14中支撑层15的通孔与梁结构14中的电极层16电连接，柱状结构5的下方需要通贯穿支撑底座7上介质层的通孔与对应的支撑底座7电连接。反射板6用于反射红外信号并与热敏感介质层形成谐振腔，即反射板6用于反射红外信号并与热敏感介质层中的热敏层形成谐振腔，反射层3包括至少一层金属互连层，金属互连层用于形成支撑底座7，也用于形成反射板6。

可选地，可以设置梁结构14和吸收板13的至少两端电连接，CMOS红外传感结构2包括至少两个柱状结构5和至少两个支撑底座7，电极层16包括至少两个电极端。具体地，如图1所示，梁结构14与吸收板13的两端电连接，每个梁结构14与吸收板13的一端电连接，CMOS红外传感结构2包括两个柱状结构5，电极层16包括至少两个电极端，至少部分电极端传输正电信号，至少部分电极端传输负电信号，并通过对应的梁结构14和柱状结构5传输至支撑底座7。

图9为本公开实施例提供的另一种红外探测器的立体结构示意图。如图9所示，也可以设置梁结构14与吸收板13的四端电连接，每个梁结构14与吸收板13的两端电连接，CMOS红外传感结构2包括四个柱状结构5，一个梁结构14连接两个柱状结构5。需要说明的是，本公开实施例对梁结构14与吸收板13的连接端的数量不作具体限定，确保分别存在梁结构14与电极端相对应，梁结构14用于传输对应的电极端输出的电信号即可。

可选地，可以设置红外探测器是基于3nm、7nm、10nm、14nm、22nm、28nm、32nm、45nm、65nm、90nm、130nm、150nm、180nm、250nm或350nm CMOS工艺制程，前述尺寸表征集成电路的工艺节点，即表征集成电路加工过程中的特征尺寸。

可选地，可以设置构成红外探测器中的金属互连层的金属连线材料包括铝、铜、钨、钛、镍、铬、铂、银、钌或钴中的至少一种，例如可以设置构成反射层的材料包括铝、铜、钨、钛、镍、铬、铂、银、钌或钴中的至少一种。另外，设置CMOS测量电路系统1和CMOS红外传感结构2均使用CMOS工艺制备，在CMOS测量电路系统1上直接制备CMOS红外传感结构2，能够实现柱状结构5的径向边长大于等于0.5um，小于等于3um，梁结构14的宽度，即梁结构14中单线条的宽度小于等于0.3um，谐振腔的高度大于等于1.5um，小于等于2.5um，CMOS红外传感结构2单个像元的边长大于等于6um，小于等于17um。

本公开实施例还提供了一种基于CMOS工艺的红外探测器的制备方法，图10为本公开实施例提供的一种红外探测器的制备方法的流程示意图。红外探测器的制备方法可以用于制备如上述实施例的红外探测器。如图10所示，基于CMOS工艺的红外探测器的制备方法包括：

S110、在CMOS测量电路系统上形成反射层。

如图11和图12所示，提供CMOS测量电路系统1，在CMOS测量电路系统1上形成整层反射层3，构成反射层3的材料例如可以为铝，刻蚀整层反射层3以形成反射板6和支撑底座7，在反射层3上形成第一介质层10并采用CMP工艺处理第一介质层10，构成第一介质层10的材料例如可以为氧化硅，针对第一介质层10的CMP工艺的抛光终止界面与反射层3远离CMOS测量电路系统1的表面齐平，即抛光第一介质层10的上表面与反射层3的上表面齐平终止。由此，有效实现了图案化介质结构、反射板6以及支撑底座7表面的平坦化，可降低后续膜层的制备难度，有利于优化整个红外探测器的平坦化程度。另外，第一介质层10与反射板6以及支撑底座7合理搭配还可以很好的保护CMOS测量电路系统1。示例性地，可以设置构成第一介质层10的材料包括硅、锗、硅锗合金、非晶硅、非晶锗、非晶硅锗、非晶碳、碳化硅、氧化铝、氧化硅、碳氮化硅或氮化硅中的至少一种，第一介质层10的厚度可以大于等于1000A，小于等于10000A。

如图13所示，沉积第一介质层10并采用CMP工艺处理第一介质层10之后，在反射层3上形成至少一层保护介质层19，刻蚀保护介质层19以形成对应支撑底座7所在位置的第二通孔，第二通孔露出至少部分支撑底座7，构成保护介质层19的材料例如可以为氮化硅，厚度例如可以为1000A，保护介质层19能够有效保护反射层3以及第一介质层10不受外界水氧或者用于释放牺牲层8的试剂的影响。另外，第一介质层10还起到电绝缘的作用，能够有效防止柱状结构5和反射板7电连接，第四介质层21还起到隔离作用，作为柱状结构5的刻蚀截止界面。

S120、在反射层上形成柱状结构。

如图14所示，在反射层3上形成柱状结构5，例如可以是在如图13所示的保护介质层19上形成柱状结构5，构成柱状结构5的材料例如可以为铝，柱状结构5的截面呈正梯形。

如图15所示，在反射层3上形成柱状结构5之后，形成整面的第三介质层12，例如可以在柱状结构5的上方形成整面的第三介质层12，构成第三介质层12的材料例如可以为碳化硅，第三介质层12包覆柱状结构5的侧面，且覆盖了CMOS测量电路系统1，实现了对柱状结构5以及CMOS测量电路系统1的有效保护，柱状结构5和CMOS测量电路系统1不会受外部环境中水氧的影响，也不会受用于释放牺牲层的试剂的影响。

S130、在反射层上形成牺牲层并采用CMP工艺处理牺牲层；其中，针对牺牲层的CMP工艺的抛光终止界面高于柱状结构远离CMOS测量电路系统的表面。

如图16所示，在反射层3上形成牺牲层8，可以是在第三介质层12上形成牺牲层8，采用CMP工艺处理牺牲层8，针对牺牲层8的CMP工艺的抛光终止界面高于柱状结构5远离CMOS测量电路系统1的表面。

S140、刻蚀牺牲层以形成对应柱状结构所在位置的第一通孔；其中，第一通孔露出至少部分柱状结构。

如图16所示，刻蚀牺牲层8以形成对应柱状结构5所在位置的第一通孔9，第一通孔9露出至少部分柱状结构5，由此，实现第一通孔9四周的牺牲层8的表面高于第一通孔9的底部表面，以实现在释放掉牺牲层8后红外转换结构4临近CMOS测量电路系统1的表面对应柱状结构5所在位置呈阶梯状，红外转换结构4未与柱状结构5接触的表面高于红外转换结构4与柱状结构5接触的表面，有效降低了牺牲层8中间区域的凹陷程度，优化了整个红外探测器的平坦化程度。

S150、在牺牲层的上方形成红外转换结构；其中，红外转换结构通过第一通孔与柱状结构电连接。

如图17所示，在牺牲层8的上方形成红外转换结构4，可以先在牺牲层8上形成支撑层15，刻蚀对应柱状结构5所在位置设置的第三介质层12和支撑层15以形成露出柱状结构5上表面的通孔。

如图18所示，在支撑层15上形成整面的电极层16，刻蚀电极层16形成图案化电极结构，对应吸收板13位置的图案化结构包括分别用于传输正负信号的两个图案化电极结构，同时形成对应梁结构14形状的图案化电极结构，图案化电极结构通过对应柱状结构5上表面的通孔与对应的柱状结构5电连接。

如图19所示，在电极层16上形成整面的热敏层17，刻蚀热敏层17形成图案化热敏结构，至少在吸收板13区域形成图案化热敏结构，梁结构14上可以有图案化热敏结构也可以没有图案化热敏结构。

如图20所示，在热敏层17上形成整面的钝化层18，刻蚀钝化层18和支撑层15，使得对应吸收板13，热敏层17和电极层16位于支撑层15和钝化层18形成的密闭空间内，实现对吸收板13中热敏层17和电极层16的保护，对应梁结构14，电极层16位于支撑层15和钝化层18形成的密闭空间内，实现对梁结构14中电极层16的保护。

如图21所示，在牺牲层8的上方形成红外转换结构4之后，还包括释放牺牲层8，以形成最终的红外探测器产品，构成牺牲层8的材料可以包括氧化硅，例如可以采用气相氟化氢、四氟化碳和三氟甲烷中的至少一种释放牺牲层8。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种基于CMOS工艺的红外探测器，其特征在于，包括：

CMOS测量电路系统和CMOS红外传感结构，所述CMOS测量电路系统和所述CMOS红外传感结构均使用CMOS工艺制备，在所述CMOS测量电路系统上直接制备所述CMOS红外传感结构；

所述CMOS测量电路系统上方包括至少一层密闭释放隔绝层，所述密闭释放隔绝层用于在制作所述CMOS红外传感结构的刻蚀过程中，保护所述CMOS测量电路系统不受工艺影响；

所述CMOS红外传感结构的CMOS制作工艺包括金属互连工艺、通孔工艺以及RDL工艺，所述CMOS红外传感结构包括至少两层金属互连层、至少两层介质层和多个互连通孔；

所述CMOS红外传感结构包括位于所述CMOS测量电路系统上的反射层、红外转换结构和多个柱状结构，所述柱状结构位于所述反射层和所述红外转换结构之间，所述反射层包括反射板和支撑底座，所述红外转换结构通过所述柱状结构和所述支撑底座与所述CMOS测量电路系统电连接；

所述CMOS红外传感结构还包括第一介质层，所述第一介质层包括图案化介质结构，所述图案化介质结构与所述反射板以及所述支撑底座位于同层，采用CMP工艺使得所述第一介质层背离所述CMOS测量电路系统的表面与所述反射层背离所述CMOS测量电路系统的表面齐平；

所述红外转换结构临近所述CMOS测量电路系统的表面对应所述柱状结构所在位置呈阶梯状，所述红外转换结构未与所述柱状结构接触的表面高于所述红外转换结构与所述柱状结构接触的表面。

2.根据权利要求1所述的基于CMOS工艺的红外探测器，其特征在于，所述反射层和所述红外转换结构之间设置有待释放的牺牲层，所述红外转换结构通过所述牺牲层形成的第一通孔与所述柱状结构电连接；

所述第一通孔四周的所述牺牲层的表面高于所述第一通孔的底部表面。

3.根据权利要求2所述的基于CMOS工艺的红外探测器，其特征在于，所述牺牲层用于使所述CMOS红外传感结构形成镂空结构，构成所述牺牲层的材料是氧化硅，采用post-CMOS工艺腐蚀所述牺牲层；

所述post-CMOS工艺采用气相氟化氢、四氟化碳和三氟甲烷中的至少一种对所述牺牲层进行腐蚀。

4.根据权利要求1所述的基于CMOS工艺的红外探测器，其特征在于，所述CMOS红外传感结构还包括第三介质层，所述第三介质层包覆所述柱状结构的侧面，所述红外转换结构通过所述第三介质层形成的通孔与所述柱状结构电连接。

5.根据权利要求1所述的基于CMOS工艺的红外探测器，其特征在于，所述红外转换结构包括吸收板和多个梁结构，所述吸收板用于将红外信号转换为电信号并通过对应的所述梁结构与对应的所述柱状结构电连接；

所述吸收板包括支撑层、电极层、热敏层和钝化层，所述梁结构包括支撑层、电极层和钝化层，所述支撑层位于所述钝化层临近所述CMOS测量电路系统的一侧，所述电极层和所述热敏层位于所述支撑层和所述钝化层之间，所述钝化层包覆所述电极层和所述热敏层。

6.一种基于CMOS工艺的红外探测器的制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1-5任一项所述的基于CMOS工艺的红外探测器，基于CMOS工艺的红外探测器的制备方法包括：

在所述CMOS测量电路系统上形成所述反射层；

在所述反射层上形成所述柱状结构；

在所述反射层上形成牺牲层并采用CMP工艺处理所述牺牲层；其中，针对所述牺牲层的CMP工艺的抛光终止界面高于所述柱状结构远离所述CMOS测量电路系统的表面；

刻蚀所述牺牲层以形成对应所述柱状结构所在位置的第一通孔；其中，所述第一通孔露出至少部分所述柱状结构；

在所述牺牲层的上方形成所述红外转换结构；其中，所述红外转换结构通过所述第一通孔与所述柱状结构电连接。

7.根据权利要求6所述的基于CMOS工艺的红外探测器的制备方法，其特征在于，在所述反射层上形成所述柱状结构之前，还包括：

在所述CMOS测量电路系统上形成整层反射层；

刻蚀所述整层反射层以形成所述反射板和所述支撑底座；

在所述反射层上形成第一介质层并采用CMP工艺处理所述第一介质层；其中，针对所述第一介质层的CMP工艺的抛光终止界面与所述反射层远离所述CMOS测量电路系统的表面齐平。

8.根据权利要求7所述的基于CMOS工艺的红外探测器的制备方法，其特征在于，沉积第一介质层并采用CMP工艺处理所述第一介质层之后，还包括：

在所述反射层上形成至少一层保护介质层；

刻蚀所述保护介质层以形成对应所述支撑底座所在位置的第二通孔；其中，所述第二通孔露出至少部分所述支撑底座。

9.根据权利要求6所述的基于CMOS工艺的红外探测器的制备方法，其特征在于，在所述反射层上形成所述柱状结构之后，还包括：

形成整面的第三介质层；

在所述反射层上形成牺牲层，包括：

在所述第三介质层上形成所述牺牲层。

10.根据权利要求6所述的基于CMOS工艺的红外探测器的制备方法，其特征在于，在所述牺牲层的上方形成所述红外转换结构之后，还包括：

释放所述牺牲层。

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