[发明专利]红外图像传感器及其形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及红外图像传感器及其形成方法。

背景技术

现有的红外图像传感器需要单独的封装工艺。图1为现有的红外图像传感器封装结构示意图，参考图1，在形成红外图像传感器10后，将红外图像传感器10放置在金属基座21上，然后在红外图像传感器10上设置温度控制部件（图中未示出）；之后利用锗窗22将金属基座21上的开口封闭，接着，对金属基座抽真空后，将金属基座密封，从而实现对红外图像传感器的封装工艺。

然而，现有的红外图像传感器的形成工艺为标准的半导体工艺，上述封装工艺与半导体工艺不兼容。

另外，现有的红外图像传感器的形成方法工艺复杂。

发明内容

本发明解决的问题是现有的红外图像传感器的封装工艺与半导体工艺不兼容；

以及，红外图像传感器的形成方法工艺复杂。

为解决上述问题，本发明提供一种形成红外图像传感器的方法，包括：

提供具有CMOS控制电路的衬底；

在所述衬底上方形成像素结构、所述像素结构和所述控制电路电连接的插栓；像素结构和所述衬底之间还形成有第一牺牲层；

形成像素结构以及插栓之后，还包括：

形成具有第一开口的第二牺牲层，覆盖所述像素结构，所述第一开口位于所述插栓上方；

在所述第二牺牲层上、所述第一开口的侧壁和底部形成支撑层；

在所述支撑层中形成第二开口，通过所述第二开口去除所述第一牺牲层、第二牺牲层；

去除所述第一牺牲层、第二牺牲层后，形成封盖层，覆盖所述支撑层、填满所述第一开口、第二开口，所述封盖层为对红外线的透射层；

在所述封盖层和支撑层中形成第三开口，之后利用物理气相沉积工艺在所述第三开口中形成密封层，密封所述第三开口。

可选的，所述封盖层为多层结构，从所述支撑层上由下至上依次包括：锗层和硫化锌层的叠层结构，所述叠层结构至少为一组；所述支撑层的材料为非晶硅、微晶硅或多晶硅。

可选的，所述密封层的形成工艺为准真空的物理气相沉积工艺，使密封层达到真空密封的作用。

可选的，所述密封层的材料包括铝、钛、金、钽、镍、钴、镉其中之一或者他们的合金之一，或者包括绝缘材料。

可选的，利用物理气相沉积工艺在所述第三开口中形成密封层的方法包括：

利用物理气相沉积工艺沉积密封层，覆盖所述封盖层且填充所述第三开口；

利用光刻、刻蚀工艺去除像素区域的密封层。

可选的，在所述衬底上方形成像素结构、所述像素结构和所述控制电路电连接的插栓的方法包括：

在所述衬底上由下至上依次形成具有第四开口的粘附层和第一牺牲层，所述第四开口暴露出像素结构与CMOS控制电路电连接的位置；

在所述第四开口中形成第一介质层，所述第一介质层的表面与所述第一牺牲层的表面相平；

在所述第一介质层中形成插栓，所述插栓与所述CMOS控制电路电连接；

在所述第一牺牲层和插栓形成的表面上形成红外图像传感器的像素结构。

可选的，所述粘附层的材料为多晶锗或多晶锗硅。

可选的，所述插栓的材料为钨、铝、铜、钛、镍、钴、铬、镉其中之一或者他们的合金之一，或者导电的非金属。

可选的，在所述第四开口中形成第一介质层的方法包括：

形成第一介质层，覆盖所述第一牺牲层、填满所述第四开口；

对所述第一介质层进行平坦化，直至暴露出所述第一牺牲层。

可选的，在所述第一介质层中形成插栓的方法包括：

形成保护层，覆盖所述第一牺牲层和所述第一介质层；

利用光刻、刻蚀工艺在所述第一介质层、保护层中形成通孔；

形成导电层，覆盖所述保护层、填满所述通孔；

去除所述保护层、高出所述通孔的导电层，剩余通孔内的导电层作为插栓。

可选的，去除所述保护层、高出所述通孔的导电层的方法为化学机械抛光工艺或者回刻蚀工艺。

可选的，所述保护层的材料为氧化硅、氮化硅或者氮氧化硅。

本发明还提供一种红外图像传感器，包括：

具有CMOS控制电路的衬底；

位于所述衬底上方的像素结构，所述像素结构和所述控制电路通过插栓电连接；

所述衬底和所述像素结构之间为第一空腔；

位于所述像素结构上方的支撑层，所述支撑层和所述像素结构之间为第二空腔；