CN114256216A - 热红外传感器及其形成方法 - Google Patents

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CN114256216A CN202010992545.0A CN202010992545A CN114256216A CN 114256216 A CN114256216 A CN 114256216A CN 202010992545 A CN202010992545 A CN 202010992545A CN 114256216 A CN114256216 A CN 114256216A
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韩凤芹
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向阳辉
刘孟彬
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Abstract

本申请公开一种红外传感器及其形成方法，所述红外传感器包括：传感层，包括至少一个热电堆；读取电路层，包括读取电路；所述传感层和所述读取电路通过键合层上下结合在一起，且所述传感层通过所述键合层电连接至所述读取电路；所述传感层通过支撑结构支撑于所述键合层上，与所述键合层之间具有第一隔热间隙。所述红外传感器的集成度较高。

Description

热红外传感器及其形成方法
技术领域
本申请涉及红外传感技术领域，具体涉及一种热红外传感器及其形成方法。
背景技术
热电堆红外传感器是由热电偶构成的一种器件。目前，它在耳式体温计、热成像仪、放射温度计、电烤炉、食品温度检测等领域中，作为温度检测器件获得了广泛的应用。
采用热电堆的热红外传感器，包括单个热电堆或多个热电堆的阵列，以及读取电路，用于获取所述热电堆的传感信号。现有技术中，一种方式是，单独形成热电堆阵列芯片以及读取电路芯片，然后通过打线键合工艺形成两个芯片之间的电连接，打线键合会引入较大的信号噪声，加大了热电堆和读取电路的设计难度，且芯片面积也较大；另一种方式是，在同一片芯片上同时集成热电堆以及读取电路，制作工艺需要同时兼顾热电堆以及读取电路内器件的性能，工艺开发难度大，周期长，且芯片面积也较大。
如何实现热电堆芯片与读出电路的集成是目前亟待解决的问题。
发明内容
鉴于此，本申请提供一种热红外传感器及其形成方法，以解决现有的热红外传感器尺寸较大的问题。
本发明的技术方案提供一种热红外传感器，包括：传感层，包括至少一个热电堆；读取电路层，包括读取电路；所述传感层和所述读取电路通过键合层上下结合在一起，且所述传感层通过所述键合层电连接至所述读取电路；所述传感层通过支撑结构支撑于所述键合层上，与所述键合层之间具有第一隔热间隙。
可选的，所述热红外传感器还包括：吸收层，位于所述传感层的与所述键合层相对另一侧；所述吸收层包括导热吸收部和悬空吸收部；所述导热吸收部固定于所述传感层上，与热电堆的热端位置对应；所述悬空吸收部由所述导热吸收部支撑，与所述热电堆的热端以外区域之间具有第二隔热间隙。
可选的，还包括：支撑层，位于所述传感层与所述键合层相对的另一侧；所述支撑层包括固定于所述传感层的热端位置处的支撑部，以及由所述支撑部支撑悬空于所述传感层上方的悬空部，所述悬空部与所述热电堆的热端以外区域之间具有第二隔热间隙；所述支撑层背离所述传感层的一侧表面形成有吸收层。
可选的，所述支撑层内具有连通所述第二隔热间隙的第二释放通道，和/或，所述传感层内具有连通所述第一隔热间隙的第一释放通道。
可选的，至少部分所述支撑结构电连接所述热电堆的冷端与所述键合层。
可选的，所述键合层至少包括红外反射层，所述红外反射层至少部分与所述热电堆相对。所述红外反射层包括金属层。
可选的，所述键合层朝向所述第一隔热间隙的表面覆盖有保护层。
可选的，所述传感层内形成有多个阵列排布的热电堆。
可选的，所述键合层内具有电隔离结构，将所述键合层分割为若干阵列分布的电连接区域；所述电连接区域与所述热电堆的冷端对应电连接。
可选的，所述传感层内或读取电路层内形成有热敏电阻。
为解决上述问题，本发明的技术方案还提供一种热红外传感器的形成方法，包括：提供第一基底，在所述第一基底表面形成传感层，所述传感层内形成有热电堆；在所述传感层表面形成第一牺牲层以及位于所述第一牺牲层内的支撑结构；提供读取电路层，所述读取电路层包括读取电路；通过键合层将所述传感层和所述读取电路上下结合在一起，并在所述传感层和所述读取电路之间形成电连接；去除所述第一牺牲层，所述传感层通过支撑结构支撑于所述键合层上，形成位于所述传感层与所述键合层之间的第一隔热间隙。
可选的，还包括：将所述传感层和所述读取电路上下结合在一起后，去除所述第一基底，暴露出所述传感层的表面；在暴露的所述传感层的表面形成第二牺牲层，并对所述第二牺牲层进行图形化，形成支撑孔，所述支撑孔暴露出所述热电堆的热端位置处的传感层；在所述第二牺牲层表面以及所述支撑孔内形成吸收层；去除所述第二牺牲层，形成位于吸收层与传感层之间的第二隔热间隙。
可选的，在形成所述吸收层之前，在所述第二牺牲层表面形成支撑层，再在所述支撑层表面形成所述吸收层。
可选的，还包括：形成所述第二牺牲层之前，刻蚀所述传感层至所述第一牺牲层，形成贯穿所述传感层的第一释放通道；形成所述吸收层之后，对所述吸收层和所述支撑层进行图形化，形成暴露所述第二牺牲层的第二释放通道；沿所述第二释放通道，去除所述第二牺牲层，形成所述第二隔热间隙；沿所述第一释放通道去除所述第一牺牲层，形成所述第一隔热间隙。
可选的，所述支撑结构的形成方法包括：刻蚀所述第一牺牲层，在所述第一牺牲层内形成刻蚀图形；在所述刻蚀图形内填充支撑材料，形成所述支撑结构。
可选的，通过键合层将所述传感层和所述读取电路上下结合在一起，并在所述传感层和所述读取电路之间形成电连接的方法包括：在所述第一牺牲层上形成第一键合层，所述第一键合层至少具有与所述传感层电连接的第一导电区域；在所述读取电路层上形成第二键合层，所述第二键合层至少具有与所述读取电路电连接的第二导电区域；将所述第一键合层表面与所述第二键合层表面键合固定，且形成电连接。
可选的，还包括：在所述第一牺牲层表面形成保护层后，再在所述保护层上形成所述第一键合层。
本发明的热红外传感器的形成方法，将热电堆所在的传感层与读取电路所在的读取电路层之间通过键合工艺堆叠并电性连接，热电堆传感层与读出电路可以单独制作，而后通过晶圆级键合在一起，降低工艺开发难度，同时缩短电信号传输通路的长度，减少信号损耗，提高传输速率，并减小了红外传感器的面积。并且，传感层与键合层通过支撑结构支撑，在传感层与键合层之间具有第一隔热间隙，提高传感层与读出电路的隔热效果。
进一步的，在形成传感器的过程中，通过牺牲层提前定义第一隔热间隙和第二隔热间隙，通过释放牺牲层形成所述第一隔热间隙和第二隔热间隙，使得所述第一隔热间隙和第二隔热间隙的形状和尺寸更容易控制，与目前的集成电路工艺兼容，易于实现。
进一步的，所述吸收层与热电堆的热端之间通过第二支撑层的支撑部连接，利于将热量传输给热电堆的热端，而所述吸收层与热电堆的冷端以及其他区域通过第二隔热间隙隔离，避免热量传递至冷端，可以最大程度提高吸收层的面积，提高吸收效率，从而提高传感灵敏度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例的热红外传感器的形成过程的流程示意图；
图2a至图13b是本发明一实施例的热红外传感器的形成过程的结构示意图；
图14为本发明一实施例的热红外传感器的封装结构示意图。
具体实施方式
如背景技术中所述，现有技术中的热红外传感器的芯片尺寸较大，形成难度也较大。为此，发明人提出一种新的热红外传感器的形成方法，分别形成传感层和读取电路层，并通过金属键合，将所述传感层和所述读取电路层堆叠并形成电连接，从而可以缩小芯片面积。
下面结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而非全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。在不冲突的情况下，下述各个实施例及其技术特征可以相互组合。
请参考图1，为本发明一实施例的形成所述红外传感器的流程示意图。
该实施例中，所述红外传感器的形成过程包括如下步骤：
步骤S101:提供第一基底，在所述第一基底表面形成传感层，所述传感层内形成有热电堆。
步骤S102:在所述传感层表面形成第一牺牲层以及位于所述第一牺牲层内的支撑结构。
步骤S103:提供读取电路层，所述读取电路层包括读取电路。步骤S103与所述步骤S101、S102之间没有先后顺序的限定，可以同步进行。
步骤S104:通过键合层将所述传感层和所述读取电路层上下结合在一起，并在所述传感层和所述读取电路之间形成电连接。所述键合层可以是单层或多层结构。在一些实施了中，所述键合层形成于所述读取电路层或传感层一侧后，通过键合工艺实现传感层与读取电路层的结合。在一些实施例中，在读取电路层和传感层两侧均形成用于键合的键合材料层，相对键合后，形成键合层。
步骤S105:去除所述第一牺牲层，所述传感层通过支撑结构支撑于所述键合层上，形成位于所述传感层与所述键合层之间的第一隔热间隙。
将所述读取电路层和所述传感层通过键合层固定，且通过所述键合层形成电连接，以实现读取电路和热电堆之间的电连接。热电堆传感层与读出电路可以单独制作，而后通过键合集成在一起，降低工艺开发难度，减少最终形成的红外传感器的尺寸；同时可以缩短信号传输通道长度，降低信号传输路径上的电阻，从而提高所述读取电路获得传感信号的速度以及信噪比，最终提高所述红外传感器的温度传感效率和精度。
以下，结合具体的结构示意图，对红外传感器的形成过程进行具体描述。
请参考图2a至图13b，为本发明一实施例的红外传感器的形成过程的结构示意图，进一步对上述步骤中的具体实施方式进行描述。
请参考图2a，提供读取电路层210，在所述读取电路层210上形成第二键合层220。
所述读取电路层210的形成方法包括：提供第二基底200，在所述第二基底200上形成所述读取电路层210，所述读取电路层210包括读取电路，以及填充于读取电路的元件之间并且覆盖所述读取电路的隔离介质层。具体的，所述第二基底200可以为半导体衬底，例如单晶硅衬底、锗硅衬底、碳化硅衬底等，所述读取电路层210的形成过程包括形成MOS晶体管、层间介质层、导电柱以及互连线等结构。
所述读取电路层210内的读取电路为专用于热电堆红外传感器设计的专用集成电路(ASIC)，本领域技术人员，可以根据热电堆的具体电路形式以及检测要求，设计合适的ASIC电路，在此不作限定。
在形成所述读取电路层210之后，在所述读取电路层210的表面形成第二键合层220。所述第二键合层220至少包括第二导电区域，与所述读取电路之间通过导电通孔、互连线等方式形成有电连接。
该实施例中，所述第二键合层220为金属层，所述第二键合层220的材料可以为Cu、W、Al、Au、Ag等金属材料中的至少一种。可以采用化学气相沉积工艺、蒸镀工艺或者溅射等工艺中的至少一种方法，形成所述第二键合层220。
在一个实施例中，在形成所述第二键合层220之前，需要在所述读取电路层110内形成导电柱，连接所述读取电路，且所述导电柱表面暴露于所述读取电路层210表面，所述第二键合层120通过所述导电柱与所述读取电路形成电连接。可以根据具体电路需求，合理设置所述读取电路与所述第二键合层220之间的连接位置。所述第二键合层220不仅作为键合连接的键合层，还可以作为红外传感器的反射层。所述第二键合层220的厚度为0.5nm～100nm，以为键合工艺提供足够的厚度。
该实施例中，待形成的红外传感器包括热电堆阵列，还需要对所述第二键合层220进行图形化，在所述第二键合层220内形成第二电隔离结构221。所述第二电隔离结构221用于将所述第二键合层220分割为若干电连接区域，每个电连接区域之间相互隔离，分别对应于热电堆阵列内的各个热电堆的连接端。该实施例中，所述第二电隔离结构221为贯穿所述第二键合层220的隔离槽；在其他实施例中，所述第二隔离结构221还可以为填充有绝缘材料的隔离槽等其他形式的电隔离结构。
在一些实施例中，所述第二基底200为整片晶圆，在所述第二基底200上形成对应于多个红外传感器的读取电路层210，所述第二键合层220覆盖整片晶圆。
图2a，为所述读取电路层210的局部示意图。请参考图2b，为单个红外传感器对应的读取电路层210表面的第二键合层220的俯视示意图，图2a为沿图2b中AA’线的剖面示意图，其中所述键合层220被所述第二电隔离结构221分割为若干导电区域，每个导电区域对应于热电堆的一个电信号输出端。
在一些实施例中，所述第二键合层220的材料还可以为多晶硅等非金属的导电材料。在一些实施例中，所述第二键合层220还可以包括绝缘介质层以及形成于所述绝缘介质层内的第二导电区域，通过所述第二导电区域实现电连接。
在其他实施例中，也可以不用形成所述第二键合层220，在后续步骤中，直接以所述读取电路层210的表面作为键合面。
请参考图3a，提供第一基底100，在所述第一基底100表面形成传感层，所述传感层内形成有热电堆。
具体的，所述传感层包括第一介质层110，所述热电堆包括第一热偶条111和第二热偶条112。所述第一介质层110的材料可以为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅等任一绝缘材料中的至少一种。
该实施例中，所述第一介质层110的材料为氧化硅，可以采用化学气相沉积工艺、旋涂等工艺形成所述第一介质层110。然后在所述第一介质层110内或表面分别形成所述第一热偶条111和所述第二热偶条112。所述第一热偶条111和所述第二热偶条112分别为两种不同的导电材料。例如所述第一热偶条111和所述第二热偶条112的材料可以为掺杂半导体、金属以及有机导电薄膜中的任一种。
该实施例中，所述第一热偶条111的材料为N型掺杂多晶硅，所述第二导电材料为P型掺杂多晶硅。所述第一热偶条111和所述第二热偶条112的形成方法包括：对所述第一介质层110表面进行图形化，定义出所述第一热偶条111和所述第二热偶条112的凹槽图形，在所述凹槽图形内，分别形成所述第一热偶条111和第二热偶条112。在其他实施例中，还可以直接在所述第一介质层110表面形成第一热偶材料层，对所述第一热偶材料层进行图形化，形成位于所述第一介质层110表面的第一热偶条111；以及，在第一介质层110表面形成第二热偶材料层，对所述第二热偶材料层进行图形化，形成位于所述第一介质层110表面的第二热偶条112。在其他实施例中，还可以通过其他合适的方式，在所述第一介质层110内部或表面形成所述第一热偶条111和所述第二热偶条112。所述第一热偶条111和所述第二热偶条112可以为长条直线形、弧线形或各种合适的形状。
继续参考图3a，在形成所述第一热偶条111和所述第二热偶条112之后，形成覆盖所述第一介质层110、第一热偶条111和第二热偶条112的第二介质层120。所述第二介质层120的材料可以为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅等任一绝缘材料中的至少一种。该实施中，所述第二介质层120的材料为氮化硅，具有较大的强度，后续可以为对形成的热电堆起到较高的支撑作用。
该实施例中，所述第一热偶条111和所述第二热偶条112位于同一层。在其他实施例中，所述第一热偶条111和所述第二热偶条112还可以分布于不同层内。如图3b所示的实施例中，所述第二热偶条112a位于所述第一热偶条111a的上层，将所述第二热偶条112a和第一热偶条111a分布于不同的介质层110a和介质层110b内，可以降低每一层内的热偶条的布线难度，并且在竖直方向上，第一热偶条111a和第二热偶条112a之间，可以存在部分重叠，使得单位面积内能够形成更多数量的热偶，提高热电堆内的热偶数量。
请参考图4a，在图3a结构基础上，在所述第二介质层120内形成分别连接所述第一热偶条111和所述第二热偶条112的导电柱121以及在所述钝化层120表面形成互连线122，与所述导电柱121连接，用于将相邻的第一热偶条111和所述第二热偶条112一端连接，形成热偶。可以将多个热偶依次串联连接，形成热电堆。
可以通过刻蚀工艺刻蚀所述第二介质层120，分别在所述第一热偶条111和所述第二热偶条112上形成通孔，然后在所述通孔内填充导电材料，形成导电柱121，所述导电材料可以为多晶硅、Cu、W或Al等；然后，在所述第二介质层120沉积互连材料层，并进行图形化，形成所述互连线122，所述互连线122与所述导电柱121连接，实现第一热偶条111和第二热偶条112的电连接，从而形成热偶。并且，所述互连线122还将各个热偶串联连接，形成热电堆。图4a仅为单个热电堆的冷端、热端以及热端的剖面示意图。
图4b为所述热电堆的俯视示意图，其中仅示出了热电堆各部分的分布区域示意，并未示出具体的热电堆内部的结构细节。各个串联的热偶的热端所在区域作为热电堆的热端402，热偶串的首尾的两个冷端401作为热电堆的两个信号输出端，具体的，可以在互连区域4011形成互连结构，用于输出电信号。图4a为沿图4b中割线BB’的剖面示意图，示出了其中冷端401、热端402处的热偶剖面图，图4a中，每个区域仅示出了一个热偶结构作为示意，实际可以根据具体情况，并排设置多个热偶。
在其他实施中，所述热电堆还可以采用其他的结构形式，在此不作限定。热红外传感器通常包括由多个如图4b所示的热电堆组成的热电堆阵列，用于提高热传感面积，读取电路也包括多个读取电路单元，与多个热电堆一一对应，分别读取每个热电堆的传感信号。本发明的实施例中，以单个热电堆作为示例，进行说明。
图4c所示为，在图3b所示实施例的结构基础上，第一热偶条111a和第二热偶条112a不在同一层内时，分别通过长度不同的导电柱121a和导电柱121b与互连线122形成电连接。
请参考图5，在所述第二介质层120表面，形成钝化层130。
所述钝化层130采用绝缘材料，可以采用氧化硅、氮化硅、氮氧化硅等任一绝缘材料中的至少一种。所述钝化层130用于作为相邻互连线122之间的隔离材料，同时保护所述互连线122，并且还用于提供平坦表面，以便后续工艺的进行。该实施中，所述钝化层130的材料为氮化硅，具有较大的强度，可以对形成的热电堆起到较高的支撑作用。
所述钝化层130、第二介质层120以及第一介质层110共同构成第一支撑层500，用于内部的热电堆以及互连结构起到支撑、隔离以及保护作用。
请参考图6，在所述第一支撑层500表面形成第一牺牲层601；在所述第一牺牲层601表面形成保护层602。
所述第一牺牲层601可以为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、无定型碳或聚酰亚胺中的至少一种。较佳的，所述第一牺牲层601可以采用与钝化层130、保护层602均不同的介质材料，以便在后续去除所述第一牺牲层601的过程中，减少对所述钝化层130和保护层602的影响。在该实施例中，所述第一牺牲层601的材料为氧化硅，所述钝化层130和所述保护层602的材料均为氮化硅。可以采用沉积或旋涂工艺，依次形成所述第一牺牲层601和所述保护层602。
所述第一牺牲层601用于提前定义红外传感器的隔热间隙的位置和形状。较佳的，所述第一牺牲层601的厚度可以设置为红外波长的1/4附近，以提高后续形成的隔热间隙内的红外光反射效率，提高隔热效果，减少吸收的红外热量向隔热间隙外部散失。
请参考图7，在所述保护层602上形成所述第一键合层701。
所述第一键合层220至少包括第一导电区域，与第一导电区域与所述热点堆之间形成有电连接。
该实施例中，所述第一键合层701可以为金属层，所述第一键合层701的材料可以为Cu、W、Al、Au、Ag等金属材料中的至少一种。可以采用沉积、蒸镀、或者溅射等工艺，形成所述第一键合层701。所述金属层的厚度为0.5nm～100nm，为后续的键合工艺提供足够的厚度。
在形成所述第一键合层701之前，还包括在所述第一牺牲层601内形成支撑结构。所述支撑结构的形成方法包括：刻蚀所述第一牺牲层601，在所述第一牺牲层601内形成刻蚀图形；在所述刻蚀图形内填充支撑材料，形成所述支撑结构。
该实施例中，所述刻蚀图形包括贯穿所述保护层602、第一牺牲层601、钝化层130的通孔，在所述通孔内填充导电支撑材料，形成电连接所述热电堆冷端的导电支撑部702，该实施例中，所述导电支撑部702为导电柱，在其他实施例中，所述导电支撑部702还可以导电块、导电墙等。所述导电支撑部702连接对应于所述热电堆冷端的互连线122，用于形成冷端的信号传输通道。所述导电支撑部702表面暴露于所述保护层602表面，所述第一键合层701通过所述导电支撑部702与所述热电堆冷端形成电连接。在其他实施例中，也可以在所述第一牺牲层内的部分通孔内填充绝缘支撑材料，以形成绝缘支撑柱。
在其他实施例中，在所述第一牺牲层601内形成的刻蚀图形还可以包括环形沟槽，在所述环形沟槽内填充绝缘支撑材料，形成绝缘支撑环。
该实施例中，所述第一键合层701为金属层，还可以作为红外传感器的反射层，对红外光起到反射作用。在其他实施例中，所述第一键合层701可以仅局部包括红外反射层，且所述红外反射层至少部分与热电堆相对。
该实施例中，还需要对所述第一键合层701进行图形化，在所述第一键合层701内形成第一电隔离结构703。所述第一电隔离结构703用于将所述第一键合层701分割为若干电连接区域，每个电连接区域之间相互隔离，且所述第一电隔离结构703的位置与所述第二键合层220(请参考图2)内的第二电隔离结构221(请参考图2)位置对应。该实施例中，所述第一电隔离结构703为隔离槽；在其他实施例中，所述第一电隔离结构703还可以为填充有绝缘材料的隔离槽等其他形式的电隔离结构。所述第一键合层701内的每个电连接区域，通过所述导电支撑部702连接至所述热电堆的一个冷端。
在其他实施例中，所述第一键合层701的材料还可以为多晶硅等非金属的导电材料。在一些实施例中，所述第一键合层701还可以包括绝缘介质层以及形成于所述绝缘介质层内的第一导电区域。
在其他实施例中，也可以直接在所述第一牺牲层601的表面形成所述第一键合层701，而无需形成所述保护层602。该实施例中，在所述第一键合层701与所述第一牺牲层601之间形成有所述保护层602，在后续所述第一牺牲层601的过程中，所述保护层602能够保护所述第一键合层701的表面，避免所述第一键合层701的被污染或者受到损伤，而导致所述第一键合层701表面对红外光的反射能力下降，影响隔热间隙的隔热效果。
所述保护层602的厚度仅需要能够对所述第一键合层701避免起到保护作用即可；所述保护层602的厚度不宜过大，以避免造成对热红外光的过多吸收。在一些实施例中，所述保护层602的厚度可以为0.5nm～5nm。
请参考图8，将所述第一键合层701表面与所述第二键合层220表面相对键合且电连接。
该实施例中，所述第一键合层701和所述第二键合层220均为金属层，采用金属热压键合技术实现所述第一键合层701与所述第二键合层220之间的金属键合。
具体的，可以采用高温高压键合，具体包括：将所述第一键合层701与所述第二键合层220对齐，在压力范围1kg/cm2～3kg/cm2，温度范围200℃～800℃下，保持时间范围30s～10min，使的所述第一键合层701与所述第二键合层220界面上的金属原子处于熔融状态，两个金属层界面上的原子相互融合后形成晶体结构。若所述第一键合层701与所述第二键合层220材料相同，则在界面上相互融合；若所述第一键合层701与所述第二键合层220材料不同，则在界面上形成合金层。
其他实施例中，还可以在一定压力和温度下，使得界面两侧的金属原子仅发生相互扩散，界面上的金属原子之间形成金属键。这种方法可以采用较低的温度和压力，对热电堆以及读取电路内的器件影响较小。
本领域技术人员可以合理选择所述第一键合层701与所述第二键合层220的材料，以降低所述金属键合的难度，例如所述第一键合层701与所述第二键合层220采用相同的材料，或者分别采用具有较高固体溶解度的两种金属等。
在其他实施例中，所述第一键合层701和所述第二键合层220内仅有其中一个为金属层，另一层可以包括半导体、介质或者金属表面，本领域技术人员，可以根据具体需要，选择金属-半导体键合、混合键合、半导体-半导体键合或者半导体-介质层键合等键合工艺中的至少一种实现所述第一键合层701与所述第二键合层220之间的键合连接。
在其他实施例中，第一键合层701还可以直接与所述读取电路层210的表面键合固定。
请参考图9，去除所述第一基底100，暴露出所述第一支撑层500的表面。
可以通过研磨或刻蚀等方法中至少一种，去除所述第一基底100，暴露出所述第一支撑层500内的第一介质层110表面。
请参考图10，刻蚀所述第一支撑层500至所述第一牺牲层601，形成贯穿所述第一支撑层500的第一释放通道1001。
该实施例中，由于所述第一介质层110采用的材料与所述第一牺牲层601的材料相同，均为氧化硅。为了避免后续去除所述第一牺牲层601的过程中，将所述第一介质层110去除，导致所述第一热偶条111和所述第二热偶条112受损，该实施例中，在形成所述第一释放通道1001之前，首先去除所述第一介质层110，然后形成第三介质层110a覆盖所述第一热偶条111、所述第二热偶条112以及第二介质层120，所述第三介质层110a替代所述第一介质层110作为所述第一支撑层500的一部分。
在其他实施例中，若所述第一介质层110的材料与所述第一牺牲层601的材料不同，在去除所述第一牺牲层601的过程中能够起到较好的保护作用，则可以保留所述第一介质层110，直接刻蚀所述支撑层500，形成第一释放通道1001。所述第一释放通道1001可以为通孔，也可以为沟槽结构，可以根据需要进行合理设置。
请参考图11，在所述第一支撑层500表面形成第二牺牲层1101，并对所述第二牺牲层1101进行图形化，形成至少一个支撑孔1102，所述支撑孔1102暴露出所述热电堆的热端位置处的第一支撑层500。
所述第二牺牲层1101的材料与所述第一支撑层500的材料不同，从而可以在去除所述第一支撑层500的时候，避免对所述第一支撑层500造成影响，以确保所述第一支撑层500对其内部的热电堆的支撑能力。
该实施例中，所述第二牺牲层1101的材料与所述第一牺牲层601的材料相同，均为氧化硅，以便通过一步工艺同时将所述第二牺牲层1101和所述第一牺牲层601同时去除。在其他实施例中，也可以采用碳或聚酰亚胺等材料。
所述第二牺牲层1101覆盖所述第一支撑层500表面以及填充于所述第一释放通道1001内，并通过研磨等方式形成平坦表面。
请参考图12，在所述第二牺牲层1101表面以及所述支撑孔1102内形成第二支撑层1201；形成覆盖所述第二支撑层1201表面的吸收层1202；对所述吸收层1202和所述第二支撑层1201进行图形化，形成暴露所述第二牺牲层1101的第二释放通道1203。
可以采用沉积工艺形成所述第二支撑层1201，所述第二支撑层1201可以采用氧化硅、氮化硅、氮氧化硅等任一绝缘材料中的至少一种。所述第二支撑层1201采用与所述第二牺牲层1101不同的材料，该实施例中，所述第二支撑层1201的材料为氮化硅，具有较高的强度，能起到更好的支撑作用。所述第二支撑层1201在所述支撑孔内与所述热电堆的热区接触。
所述吸收层1202可以采用对红外波段的波长具有较高吸收率的材料，可以为无机材料薄膜，例如氧化硅、氮化硅等薄膜；还可以为有机或金属材料；可以为单层或多层复合结构。
通过刻蚀所述吸收层1202和所述第二支撑层1201，形成暴露所述第二牺牲层1101的第二释放通道1203。所述第二释放通道1203可以为通孔，也可以为沟槽结构，可以根据需要进行合理设置。
请参考图13a，沿所述第二释放通道1203去除所述第二牺牲层1101(请参考图12)，形成第二隔热间隙1302；沿所述第一释放通道1001(请参考图10)去除所述第一牺牲层601，形成第一隔热间隙1301。
该实施例中，采用湿法刻蚀工艺去除所述第二牺牲层1101和所述第一牺牲层601。具体的，所述第一牺牲层601和所述第二牺牲层1101的材料均为氧化硅，采用氢氟酸溶液作为刻蚀溶液，沿所述第二释放通道1203所述第二牺牲层1101后，暴露出所述第一释放通道1001，继续沿所述第一释放通道1001去除所述第一牺牲层601。
在其他实施例中，可以根据所述第一牺牲层601和所述第二牺牲层1101的具体材料选择合适的刻蚀方式。在另一实施例中，所述第一牺牲层601和所述第二牺牲层1101的材料为无定型碳，可以采用干法刻蚀工艺去除所述第一牺牲层601和所述第二牺牲层1101。所述干法刻蚀工艺采用氧气作为等离子体，与所述无定型碳反应形成气相的二氧化碳，从而去除所述第一牺牲层601和所述第二牺牲层1101。
去除所述第二牺牲层1101后，所述第二支撑层1201与所述第一支撑层500之间形成第二隔热间隙1302。具体的，所述第二支撑层1201包括固定于所述第一支撑层500表面的支撑部1201a，以及连接所述支撑部1201a顶部且悬空于所述第一支撑层500上方的悬空部1201b，所述悬空部1201b通过所述支撑部1201a支撑而保持悬空，与所述第一支撑层500之间形成第二隔热间隙1302。所述吸收层1202用于吸收热红外辐射光，由于固体的导热性较高，所述吸收层1202吸收红外光产生的热量经过所述第二支撑层1201与所述第一支撑层500连接的支撑部1201a，传递至所述第一支撑层500内的热电堆的热端402。而所述热电堆的冷端401与所述吸收层1202之间通过所述第二隔热间隙1302隔离，因此不会将热量传递至所述冷端401。可以通过形成多个所述支撑不1201a以提高所述第二支撑层120的支撑能力。
由于不仅可以在热电堆的热端402对应位置处形成吸收层1202，以便将热量传递至所述热端402，还可以在所述冷端401对应区域形成所述吸收层1202，因此可以大幅度提高所述吸收层1202的面积，使的吸收层1202的面积可以等于或大于单个热电堆像元的面积，最大化红外吸收面积，最大程度提升红外吸收能力，从而获得更高的热响应率，提高传感灵敏度和精度。在同样传感灵敏度和精度要求下，则可以进一步缩小热电堆像元的面积，从而缩小红外传感器的芯片面积。
在其他实施方式中，在采用的吸收层强度较大的情况下，可以不用形成所述第二支撑层，直接在所述第二牺牲层1101内形成支撑孔1102后，在所述第二牺牲层1101表面以及所述支撑孔1102形成吸收层。所述吸收层包括位于支撑孔1102内的导热吸收部和位于第二牺牲层1101表面的悬空吸收部；所述导热吸收部固定于所述传感层上，与热电堆的热端位置对应。在去除所述第二牺牲层1101后，所述悬空吸收部由所述导热吸收部支撑，与所述热电堆的热端以外区域之间形成第二隔热间隙。
通过所述导电支撑部702将所述第一支撑500支撑悬空于所述第一键合层701上方。在其他实施例中，为了提高器件的可靠性，所述第一键合层701和所述第一支撑层500之间，还可以通过绝缘支撑部提供绝缘支撑。例如，在形成第一牺牲层时，在所述第一牺牲层内形成图形化的绝缘支撑结构，例如支撑柱或支撑墙，在去除所述第一牺牲层后，对所述第一支撑层500进行支撑。在一些实施例中，所述第一支撑层500与所述第一键合层701之间具有支撑墙，在热电堆与第一键合层701之间形成隔热腔体，所述导电支撑部702可以位于所述隔热腔体外，以提高隔热效果。
所述第一键合层701和所述第二键合层220中至少一层包括红外反射层，用于将透过所述吸收层1202、第二支撑层1201以及所述第一支撑层500的红外光反射回腔体内，以及减少所述热端402的热量向外耗散。所述第一隔热间隙1301的高度为红外波段的1/4左右，红外光在腔体上下表面反射，形成共振腔，能够提高隔热效果，提高温度检测的准确性。
请参考图13b，为单个热电堆形成吸收层1202后的俯视示意图。该实施例中，热电堆整体位于吸收层1202的投影内。
热电堆热端402温度升高，造成与冷端401之间温差，产生温差电动势，然后冷端401通过导电支撑部702将温差电动势信号传递给所述第一键合层701和第二键合层220，再通过所述读出电路层210的读出电路读出。
上述实施例中，以单个热电堆像元结构具体阐述了本发明的红外传感器的形成过程。在其他实施例中，可以在所述第一支撑层内形成多个阵列排布的热电堆。每个热电堆分别通过第一导电柱、第一键合层、第二键合层与读取电路连接。
在一些实施例中，还包括在所述红外热传感器内集成热敏电阻，以检测环境温度。在一些实施例中，热敏电阻包括单层膜结构或者多层膜结构，所述热敏电阻结构为多层膜结构时，各膜层的材料不同或掺杂浓度不同。在一些实施例中，所述热敏电阻结构的材料为具有热敏性的材料，包括：铝、锰、铜、硅、钴、铁、镍、锌等一种、两种或两种以上的金属或金属氧化物；或者含重金属掺杂的半导体层，所述重金属掺杂的离子为：铝、铜、金、铂、银、镍、铁、锰、钼、钨、钛、锌、汞、镉、铬及钒中的一个或多个。在一些实施例中，所述热敏电阻结构为蛇形排布或螺旋状排布的线状条。
在一些实施例中，可以将所述热敏电阻集成于所述读取电路层210内，可以在形成所述读取电路层210内的金属层的过程中，通过对金属层图形化形成所述热敏电阻，或者在所述第二基底200内通过掺杂工艺，形成所述热敏电阻。由于所述读取电路层210与所述传感层之间堆叠键合连接，使得热电堆与读取电路层210之间的距离较近，从而可以将热敏电阻形成于所述读取电路层210内，依旧能够准确获得热电堆的冷端温度。将热敏电阻设置与读取电路层210内，可以在传感层内设置更多的热电堆。
在其他实施例中，还可以将所述热敏电阻集成于所述第一支撑层500内。例如，可以在形成热电堆的过程中形成所述热敏电阻结构。具体的，所述热电堆形成过程中，通过图形化第一热偶材料层形成所述第一热偶条111，以及通过图形化第二热偶材料层形成所述第二热偶条112；可以在图形化所述第一热偶材料层或第二热偶材料层的同时形成所述热敏电阻，所述热敏电阻结构的材料与所述第一热偶条111或所述第二热偶条112的材料相同。在一些实施例中，还可以在图形化金属层内，形成所述互连层122的过程中，同时形成所述热敏电阻。
在一些实施例中，所述热电堆结构的冷端与所述热敏电阻距离范围在3um到200um之间，既可以确保热电堆中热端的热量不会通过热敏电阻迅速散热至外界，影响红外热堆传感器的测量精度，也可以保证热电堆和热敏电阻所占的总面积不会太大。本领域技术人员可以根据需要，合理设置热敏电阻的材料以及位置。
上述实施例中，通过键合工艺，将热电堆像元所在的传感层与读取电路所在的读取电路层之间通过键合工艺堆叠连接，从而可以使得红外传感器的热电堆阵列与读取电路之间以堆叠结构设置，可以减小红外传感器的面积。并且，通过键合层实现热电堆像元与读取电路之间的电信号传输，缩短电信号传输通路的长度，减少信号损耗，提高传输速率。
进一步的，通过牺牲层提前定义第一隔热间隙和第二隔热间隙，通过释放牺牲层形成所述第一隔热间隙和第二隔热间隙，使得所述第一隔热间隙和第二隔热间隙形状和尺寸更容易控制，与目前的集成电路工艺兼容，易于实现。
进一步的，所述吸收层与热电堆的热端之间固定连接，利于将热量传输给热电堆的热端，而所述吸收层与热电堆的冷端以及其他区域通过第二隔热间隙隔离，避免热量传递至冷端，可以最大程度提高吸收层的面积，而不用担心影响到冷端的温度。吸收层面积增大可以提高传感灵敏度。
上述金属键合工艺还有利于对所述红外传感器进行晶圆级封装。在同一晶圆上形成多个红外传感器的热电堆像元阵列，在同一晶圆上形成若干对应于各个热电堆像元阵列的读取电路，通过键合工艺，将热电堆像元阵列与对应的读取电路之间一一对应键合后，在对键合后的晶圆进行分割，形成多颗裸芯片。
请参考图14，为本发明一实施例的对红外传感器进行封装的结构示意图。
所述红外传感传感器采用上述具体实施方式形成，包括读取电路层1410以及通过键合工艺键合于所述读取电路层1410上方的包括热电堆像元阵列以及吸收层等结构的传感层1420，所述传感层1420与所述读取电路层1410表面的键合层之间具有隔热间隙，通过导电柱形成电连接。所述读取电路层1410的尺寸大于所述传感层1420的尺寸。
采用晶圆级封装工艺，在所述读取电路1410背面形成电连接结构，所述电连接结构包括位于所述读取电路层内连接所述读取电路的互连结构1412，例如导电柱、再布线层等，以及连接所述互连结构1412的引出端1411，所述引出端1411可以为焊接凸点。形成所述电连接结构1411的方法包括采用球栅整列工艺、TSV工艺或其他晶圆级封装工艺。
形成所述电连接结构后，将晶圆进行切割，形成单颗芯片，然后在单颗芯片的读取电路层1410上固定封装盖1430，所述封装盖1430与所述读取电路层1410之间形成空腔，使得所述传感层1420位于所述空腔内。
本发明的实施例还提供一种热红外传感器。
请参考图13a，为本发明一实施例的热红外传感器的结构示意图。
该实施例中，所述热红外传感器包括传感层、键合层、以及读取电路层210。
所述传感层包括：第一支撑层500，所述第一支撑层500内形成有热电堆，所述热电堆包括热端402与冷端401。所述热电堆包括若干热电偶，所述热电偶包括第一热偶条111和第二热偶条112，所述第一热偶条111和所述第二热偶条112的一端分别通过导电柱121与互连线122连接，以实现第一热偶条111和第二热偶条112的电连接。该实施例中，所述第一热偶条111和所述第二热偶条112位于同一层，在其他实施例中，所述第一热偶条和111和所述第二热偶条112还可以位于不同层。所述传感层内可形成有多个阵列分布的热电堆，或单个热电堆。
所述键合层包括位于所述传感层一侧的第一键合层701和位于所述读取电路层210一侧的第二键合层220，所述第一键合层701和第二键合层220相对键合固定；所述第一键合层701至少包括第一导电区域，所述第一导电区域与所述热电堆之间电连接；所述第二键合层220至少包括第二导电区域，所述第二导电区域与所述读取电路电连接。
所述第一支撑层500与所述第一键合层701之间具有第一隔热间隙1301，所述第一支撑层500内的热电堆的冷端401与所述第一键合层701之间通过贯穿所述第一隔热间隙1301的导电支撑部702电连接。所述导电支撑部702还用于支撑所述支撑层500，使其悬空。
所述第一支撑层500与所述第一键合层701之间还可以形成有绝缘支撑部，例如支撑柱或支撑墙。在一些实施例中，所述第一支撑层500与所述第一键合层701在之间还形成有绝缘支撑环。所述绝缘支撑环将所述第一隔热间隙分割为对应于一个或多个热电堆的隔热腔体，所述导电支撑部702可以位于所述隔热腔体外，以提高所述隔热腔体的隔热效果。所述第一键合层701朝向所述第一隔热间隙1301的表面覆盖有保护层602，所述保护层602用于保护所述第一键合层701的表面，避免所述第一键合层701表面受到污染或损伤。
所述传感层另一侧还形成有第二支撑层1201，所述第二支撑层1201包括固定于所述第一支撑层500表面热端402位置处的支撑部1201a，以及连接所述支撑部1201a顶部且悬空于所述第一支撑层500的第二表面上方的悬空部1201b，所述悬空部1201b与与所述热电堆的热端以外区域之间具有第二隔热间隙1302；所述第二支撑层1201的背离所述第一支撑层500的一侧表面形成有吸收层1202。
所述吸收层1202吸收红外光产生的热量经过所述第二支撑层1201与所述第一支撑层500连接的支撑部1201a，传递至所述第一支撑层500内的热电堆的热端402。而所述热电堆的冷端401与所述吸收层1202之间通过所述第二隔热间隙1302隔离，因此不会将热量传递至所述冷端401。因此，在热电堆的热端402和冷端401位置上方均能够形成所述吸收层1202，从而可以大幅度提高所述吸收层1202的面积，使的吸收层1202的面积可以等于或大于单个热电堆像元的面积，最大化红外吸收面积，提升红外吸收能力，进而提高传感灵敏度和精度。在同样传感灵敏度和精度要求下，则可以进一步缩小热电堆像元的面积，从而缩小红外传感器的芯片面积。
在其他实施例中，所述吸收层的强度较大，可以无需通过所述第二支撑层支撑，直接固定于所述第一支撑层上，部分悬空。具体的，所述吸收层可以包括导热吸收部和悬空吸收部，所述固定吸收部固定于所述热电堆的热端位置处的传感层上，所述悬空吸收部连接所述导热吸收部顶部，与所述传感层的热电堆的热端以外区域之间具有第二隔热间隙。
请参考图13b，为单个热电堆形成吸收层1202后的俯视示意图。该实施例中，热电堆整体位于吸收层1202的投影内。
所述第二支撑层1201内具有连通所述第二隔热间隙1302的第二释放通道1203，所述第一支撑层500内具有连通所述第一隔热间隙1301的第一释放通道1001。所述第一隔热间隙1301和所述第二隔热间隙1302为分别通过所述第一释放通道1001和第二释放通道1203释放牺牲层而形成。
所述读取电路层210，包括读取电路，以及填充于读取电路的元件之间并且覆盖所述读取电路的隔离介质层。所述读取电路为专用于热电堆红外传感器设计的专用集成电路(ASIC)，本领域技术人员，可以根据热电堆的具体电路形式以及检测要求，设计合适的ASIC电路，在此不作限定。
所述第二键合层220位于所述读取电路层210表面，与所述读取电路层210内的读取电路之间形成有电连接。所述第一键合层701表面与所述第二键合层220表面相对键合连接。该实施例中，所属第一键合层701和所述第二键合层220均为金属层，所述金属层的材料包括Cu、W、Al、Au以及Ag中的至少一种；所述金属层的厚度为0.5nm～100nm。所述第一键合层701表面与所述第二键合层220之间具有金属键合界面。所述金属键合界面可以为金属融合界面、合金界面或者扩散界面等。
所述第一键合层701内具有第一电隔离结构703，所述第二键合层220内具有第二电隔离结构221，所述第二电隔离结构221和所述第一电隔离结构703位置相对，所述第一电隔离结构703和所述第二隔离槽221将所述第一键合层701和所述第二键合层210分割为若干电连接区域，分别对应于各个热电堆的信号输出端，与各个冷端对应电连接。
在其他实施例中，所述第一键合层701和第二键合层220中仅有一层为金属层，另一层可以为多晶硅等导电材料或者包括介质层及位于介质层内的导电层，所述第一键合层701和第二键合层220之间具有混合键合、半导体-金属键合、半导体-半导体键合、半导体-介质键合等至少一种键合界面。
所述第一键合层701和/或所述第二键合层220内至少包括红外反射层，所述红外反射层至少与热电堆相对。该实施例中，所述第一键合层701和所述第二键合层702均为金属层，同时又作为红外反射层，对红外光起到反射作用。在其他实施例中，所述第一键合层701和或所述第二键合层220可以局部包括红外反射层。
在一些实施例中，所述红外传感器还包括热敏电阻，用于检测环境温度，作为热电堆的冷端温度参考值。所述热敏电阻可以集成于所述第一支撑层500内，或者集成于所述读取电路层210内。
在一些实施例中，热敏电阻包括单层膜结构或者多层膜结构，所述热敏电阻结构为多层膜结构时，各膜层的材料不同或掺杂浓度不同。在一些实施例中，所述热敏电阻结构的材料为具有热敏性的材料，包括：铝、锰、铜、硅、钴、铁、镍、锌等一种、两种或两种以上的金属或金属氧化物；或者含重金属掺杂的半导体层，所述重金属掺杂的离子为：铝、铜、金、铂、银、镍、铁、锰、钼、钨、钛、锌、汞、镉、铬及钒中的一个或多个。在一些实施例中，所述热敏电阻结构为蛇形排布或螺旋状排布的线状条。在一些实施例中，所述热敏电阻可以与所述读取电路层内的金属层位于同一层，在形成金属互连层的同时形成所述热敏电阻。在一些实施例中，所述热敏电阻还可以位于所述第二基底200内。通过对所述第二基底进行掺杂而形成。
在一些实施例中，所述热敏电阻集成于传感层内，具体的，与所述热电堆的第一热偶条111或第二热偶条112位于同一层，且与所述第一热偶条111或第二热偶条112的材料相同，在通过图形化工艺形成第一热偶条111或第二热偶条112的同时，形成所述热敏电阻。在一些实施例中，所述热敏电阻还可以与所述传感层内的互连层122位于同一层。在图形化金属层形成所述互连层122的过程中，同时形成所述热敏电阻。
在一些实施例中，所述热电堆结构的冷端与所述热敏电阻距离范围在3um到200um之间，既可以确保热电堆中热端的热量不会通过热敏电阻迅速散热至外界，影响红外热堆传感器的测量精度，也可以保证热电堆和热敏电阻所占的总面积不会太大。本领域技术人员可以根据需要，合理设置热敏电阻的材料以及位置。
请参考图14，为本发明另一实施例的红外传感器的结构示意图。
该实施例中，所述红外传感传感器，包括读取电路层1410以及通过金属键合工艺键合于所述读取电路层1410上方的包括热电堆像元阵列以及吸收层等结构的传感层1420，具体请参考前述实施例中的描述，所述传感层1420与所述读取电路层1410表面的键合层之间具有隔热间隙，通过导电柱形成电连接。所述读取电路层1410的尺寸大于所述传感层1420的尺寸。
所述红外传感传感器还包括：封装盖1430，所述封装盖1430与所述读取电路层1410之间形成空腔，所述传感层1420位于所述空腔内；电连接结构，位于所述读取电路层背离所述封装外壳1430的一侧，所述电连接结构包括位于所述读取电路层1410内与所述读取电路电连接的互连结构1412，以及位于所述读取电路层表面，连接所述互连结构1412的引出端1411。
即，以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，例如各实施例之间技术特征的相互结合，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (39)

1.一种热红外传感器，其特征在于，包括：
传感层，包括至少一个热电堆；
读取电路层，包括读取电路；
所述传感层和所述读取电路层通过键合层上下结合在一起，且所述传感层通过所述键合层电连接至所述读取电路；
所述传感层通过支撑结构支撑于所述键合层上，与所述键合层之间具有第一隔热间隙。
2.根据权利要求1所述的热红外传感器，其特征在于，所述热红外传感器还包括：吸收层，位于所述传感层的与所述键合层相对另一侧；所述吸收层包括导热吸收部和悬空吸收部；所述导热吸收部固定于所述传感层上，与热电堆的热端位置对应；所述悬空吸收部由所述导热吸收部支撑，与所述热电堆的热端以外区域之间具有第二隔热间隙。
3.根据权利要求1所述的热红外传感器，其特征在于，还包括：支撑层，位于所述传感层与所述键合层相对的另一侧；所述支撑层包括固定于所述传感层的热端位置处的支撑部，以及由所述支撑部支撑悬空于所述传感层上方的悬空部，所述悬空部与所述热电堆的热端以外区域之间具有第二隔热间隙；所述支撑层背离所述传感层的一侧表面形成有吸收层。
4.根据权利要求3所述的热红外传感器，其特征在于，所述支撑层内具有连通所述第二隔热间隙的第二释放通道，和/或，所述传感层内具有连通所述第一隔热间隙的第一释放通道。
5.根据权利要求1所述的热红外传感器，其特征在于，至少部分所述支撑结构电连接所述热电堆的冷端与所述键合层。
6.根据权利要求5所述的热红外传感器，其特征在于，所述支撑结构包括导电支撑部，所述导电支撑部贯穿所述第一导热间隙且电连接所述热电堆冷端与所述键合层。
7.根据权利要求6所述的热红外传感器，其特征在于，所述导电支撑部包括导电柱。
8.根据权利要求6所述的热红外传感器，其特征在于，所述支撑结构还包括：位于所述传感层与所述键合层之间的绝缘支撑环，所述绝缘支撑环与所述传感层、所述键合层之间形成密闭腔体。
9.根据权利要求1所述的热红外传感器，其特征在于，所述键合层至少包括红外反射层，所述红外反射层至少部分与所述热电堆相对。
10.根据权利要求9所述的热红外传感器，其特征在于，所述红外反射层包括金属层。
11.根据权利要求10所述的热红外传感器，其特征在于，所述金属层的材料包括Cu、W、Al、Au以及Ag中的至少一种。
12.根据权利要求10所述的热红外传感器，其特征在于，所述金属层的厚度为0.5nm～100nm。
13.根据权利要求1所述的热红外传感器，其特征在于，所述键合层包括：位于所述传感层一侧的第一键合层和位于所述读取电路层一侧的第二键合层，所述第一键合层和第二键合层相对键合固定；所述第一键合层至少包括第一导电区域，所述第一导电区域与所述热电堆之间电连接；所述第二键合层至少包括第二导电区域，所述第二导电区域与所述读取电路电连接。
14.根据权利要求1所述的热红外传感器，其特征在于，所述键合层朝向所述第一隔热间隙的表面覆盖有保护层。
15.根据权利要求1所述的热红外传感器，其特征在于，所述传感层内形成有多个阵列排布的热电堆。
16.根据权利要求15所述的热红外传感器，其特征在于，所述键合层内具有电隔离结构，将所述键合层分割为若干阵列分布的电连接区域；所述电连接区域与所述热电堆的冷端对应电连接。
17.根据权利要求1所述的热红外传感器，其特征在于，还包括：封装盖，所述封装盖与所述读取电路层之间形成空腔，所述传感层位于所述空腔内。
18.根据权利要求17所述的热红外传感器，其特征在于，还包括：电连接结构，位于所述读取电路层背离所述封装盖的一侧，所述电连接结构将所述读取电路电性引出。
19.根据权利要求1所述的热红外传感器，其特征在于，所述传感层内或读取电路层内形成有热敏电阻。
20.根据权利要求19所述的热红外传感器，其特征在于，所述热电堆包括第一热偶条和第二热偶条，所述热敏电阻与所述第一热偶条或第二热偶条位于同一层。
21.根据权利要求20所述的热红外传感器，其特征在于，所述热敏电阻的材料与所述第一热偶条或所述第二热偶条的材料相同。
22.根据权利要求19所述的热红外传感器，其特征在于，所述热电堆结构的冷端与所述热敏电阻之间的距离范围为3μm～200μm。
23.一种热红外传感器的形成方法，其特征在于，包括：
提供第一基底，在所述第一基底表面形成传感层，所述传感层内形成有热电堆；
在所述传感层表面形成第一牺牲层以及位于所述第一牺牲层内的支撑结构；
提供读取电路层，所述读取电路层包括读取电路；
通过键合层将所述传感层和所述读取电路上下结合在一起，并在所述传感层和所述读取电路之间形成电连接；
去除所述第一牺牲层，所述传感层通过支撑结构支撑于所述键合层上，形成位于所述传感层与所述键合层之间的第一隔热间隙。
24.根据权利要求23所述的热红外传感器的形成方法，其特征在于，还包括：将所述传感层和所述读取电路上下结合在一起后，去除所述第一基底，暴露出所述传感层的表面；在暴露的所述传感层的表面形成第二牺牲层，并对所述第二牺牲层进行图形化，形成支撑孔，所述支撑孔暴露出所述热电堆的热端位置处的传感层；在所述第二牺牲层表面以及所述支撑孔内形成吸收层；去除所述第二牺牲层，形成位于吸收层与传感层之间的第二隔热间隙。
25.根据权利要求24所述的热红外传感器的形成方法，其特征在于，在形成所述吸收层之前，在所述第二牺牲层表面形成支撑层，再在所述支撑层表面形成所述吸收层。
26.根据权利要求24所述的热红外传感器的形成方法，其特征在于，还包括：形成所述第二牺牲层之前，刻蚀所述传感层至所述第一牺牲层，形成贯穿所述传感层的第一释放通道；形成所述吸收层之后，对所述吸收层和所述支撑层进行图形化，形成暴露所述第二牺牲层的第二释放通道；沿所述第二释放通道，去除所述第二牺牲层，形成所述第二隔热间隙；沿所述第一释放通道去除所述第一牺牲层，形成所述第一隔热间隙。
27.根据权利要求23所述的热红外传感器的形成方法，其特征在于，所述支撑结构的形成方法包括：刻蚀所述第一牺牲层，在所述第一牺牲层内形成刻蚀图形；在所述刻蚀图形内填充支撑材料，形成所述支撑结构。
28.根据权利要求27所述的热红外传感器的形成方法，其特征在于，所述刻蚀图形包括通孔，在所述通孔内填充导电支撑材料，形成电连接所述热电堆的冷端的导电支撑部。
29.根据权利要求28所述的热红外传感器的形成方法，其特征在于，所述刻蚀图形包括环形沟槽，在所述环形沟槽内填充绝缘支撑材料，形成绝缘支撑环。
30.根据权利要求23所述的热红外传感器的形成方法，其特征在于，所述键合层至少包括红外反射层，所述红外反射层至少部分与所述热电堆相对。
31.根据权利要求23所述的热红外传感器的形成方法，其特征在于，通过键合层将所述传感层和所述读取电路上下结合在一起，并在所述传感层和所述读取电路之间形成电连接的方法包括：在所述第一牺牲层上形成第一键合层，所述第一键合层至少具有与所述传感层电连接的第一导电区域；在所述读取电路层上形成第二键合层，所述第二键合层至少具有与所述读取电路电连接的第二导电区域；将所述第一键合层表面与所述第二键合层表面键合固定，且形成电连接。
32.根据权利要求31所述的热红外传感器的形成方法，其特征在于，所述第一键合层和所述第二键合层为金属层，采用溅射工艺、蒸镀工艺或者化学气相沉积工艺中的至少一种方法分别形成所述第一键合层和所述第二键合层。
33.根据权利要求31所述的热红外传感器的形成方法，其特征在于，还包括：在所述第一牺牲层表面形成保护层后，再在所述保护层上形成所述第一键合层。
34.根据权利要求23所述的热红外传感器的形成方法，其特征在于，所述传感层内形成有若干阵列分布的所述热电堆。
35.根据权利要求34所述的热红外传感器的形成方法，其特征在于，还包括:刻蚀所述第一键合层和所述第二键合层，在所述第一键合层和第二键合层内分别形成位置对应的电隔离结构，将所述键合层分割为若干阵列分布的电连接区域；所述电连接区域与所述热电堆的冷端对应电连接。
36.根据权利要求23所述的热红外传感器的形成方法，其特征在于，还包括：在所述读取电路层背离所述第一支撑层的一侧形成电连接结构，所述电连接结构包括连接所述读取电路的互连结构，以及连接所述互连结构的引出端；在所述读取电路层上形成封装盖，所述封装盖与所述读取电路层之间形成空腔，所述传感层位于所述空腔内。
37.根据权利要求23所述的热红外传感器的形成方法，其特征在于，还包括：在所述传感层内或所述读取电路层的制造工艺中形成热敏电阻。
38.根据权利要求37所述的热红外传感器的形成方法，其特征在于，所述热电堆包括第一热偶条和第二热偶条，通过图形化第一热偶材料层形成所述第一热偶条，通过图形化第二热偶材料层形成所述第二热偶条；在图形化所述第一热偶材料层或第二热偶材料层的同时形成所述热敏电阻。
39.根据权利要求37所述的热红外传感器的形成方法，其特征在于，所述热电堆的冷端与所述热敏电阻之间的距离范围为3μm～200μm。
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