[发明专利]基于CMOS工艺的集成热电堆红外探测系统及其制作方法

摘要

本发明涉及一种基于CMOS工艺的集成热电堆红外探测系统及其制作方法，所述红外探测系统分为热电堆红外探测器和CMOS信号处理电路两部分，改进了MEMS热电堆传感器和CMOS信号处理电路的兼容性，完全采用CMOS工艺集成热电堆红外探测器和CMOS信号处理电路，通过在传感器单元正面精心设计腐蚀开口，再利用干法刻蚀技术从正面刻蚀硅基底，释放传感器三维器件结构，实现了热电堆传感器和信号处理电路的单片集成，采用CMOS工艺将热电堆探测器与信号处理电路制作在同一块芯片当中。

主权项

一种基于CMOS工艺的集成热电堆红外探测系统，包括硅基底（1）和位于硅基底（1）上的结构层，其特征是：所述硅基底（1）和结构层由信号处理电路区域（A）和传感器单元（B）组成；在所述信号处理电路区域（A）中，所述硅底基（1）上光刻形成N阱（13），硅基底（1）上的结构层自底层向上依次为场氧化层（15）、第二介质层（3‑2）、第三介质层（3‑3）和第四介质层（3‑4），在第二介质层（3‑2）和第三介质层（3‑3）之间设置第一信号处理电路金属层（5‑1），在第三介质层（3‑3）和第四介质层（3‑4）之间设置第二信号处理电路金属层（5‑2），在第四介质层（3‑4）的表面设置第三信号处理电路金属层（5‑3）；在所述场氧化层（15）上设置有PMOS区域（13‑1）和NMOS区域（13‑2），在PMOS区域（13‑1）和NMOS区域（13‑2）的底部分别依次设置栅氧化层（16）和信号处理电路多晶硅层（4‑1）；在所述第二介质层（3‑2）和第三介质层（3‑3）上分别设置第一通孔（8‑1）和第二通孔（8‑2）；在所述传感器单元（B）中，硅基底（1）上的结构层自底层向上依次为第一介质层（3‑1）、第二介质层（3‑2）、第三介质层（3‑3）和第四介质层（3‑4），在第一介质层（3‑1）和第二介质层（3‑2）之间设置传感器多晶硅层（4‑1’），在第二介质层（3‑2）和第三介质层（3‑3）之间设置第一金属层（5‑1’），第三介质层（3‑3）和第四介质层（3‑4）之间设置第二金属层（5‑2’），第四介质层（3‑4）的表面设置第三金属层（5‑3’）；在所述第二介质层（3‑2）中设置第三通孔（8‑3），在第三介质层（3‑3）中设置第四通孔（8‑4）；在所述硅基底（1）上的结构层上设置释放孔（9），释放孔（9）由第三金属层（5‑3’）延伸至硅基底（1）的上表面；在所述释放孔（9）下方的硅基底（1）上刻蚀形成空腔（2）。