[发明专利]非制冷红外焦平面阵列探测器单片集成结构及制作方法

权利要求书

1.一种非制冷红外焦平面阵列探测器单片集成结构，包括硅晶圆，所述硅晶圆具有相对的第一表面和第二表面；其特征在于，所述硅晶圆第一表面上设有红外焦平面敏感元件阵列，所述硅晶圆第二表面上设有所述红外焦平面敏感元件阵列的信号处理电路，所述硅晶圆上设有硅通孔微互连，所述红外焦平面敏感元件阵列通过所述硅通孔微互连与所述信号处理电路电连接。

2.如权利要求1所述的非制冷红外焦平面阵列探测器单片集成结构，其特征在于所述硅通孔微互连为TSV微互连。

3.如权利要求1或2所述的非制冷红外焦平面阵列探测器单片集成结构，其特征在于所述硅通孔微互连包括垂直于所述第一表面和第二表面的方向贯穿所述晶圆的硅通孔，所述硅通孔内壁依次沉积有介质层、阻挡层、；所述种子层内设有导电材料。

4.如权利要求3所述的非制冷红外焦平面阵列探测器单片集成结构，其特征在于包括一第二硅晶圆，所述第二硅晶圆一表面设有能容纳所述红外焦平面敏感元件阵列的凹坑，且该表面外围设有粘接环，所述粘接环环绕所述凹坑；所述红外焦平面敏感元件阵列所在表面上设有与所述粘接环对应的粘接环；所述红外焦平面敏感元件阵列所在表面与所述凹坑所在表面通过粘接环连接。

5.如权利要求3所述的非制冷红外焦平面阵列探测器单片集成结构，其特征在于所述红外焦平面敏感元件阵列通过一重新布线层与所述硅通孔微互连电连接；所述信号处理电路通过一重新布线层与所述硅通孔微互连电连接。

6.一种非制冷红外焦平面阵列探测器单片集成结构制作方法，其步骤为：

1)在所选硅晶圆的第一表面上制备红外焦平面敏感元件阵列的信号处理电路；

2)在所述硅晶圆上制备硅通孔微互连，并与所述信号处理电路电连接；

3)在与所述硅晶圆第一表面相对的第二表面上制备红外焦平面敏感元件阵列，并与所述硅通孔微互连电连接。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于所述硅通孔微互连为TSV微互连。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于所述硅通孔微互连的制作方法为：

1)制作TSV硅通孔掩膜，反应离子刻蚀所述信号处理电路表面介质层，深度反应离子刻蚀所述硅晶圆的硅基体，完成TSV硅通孔的制作；

2)在所述硅通孔内侧依次沉积介质层、阻挡层、种子层；

3)电镀导电材料，填充所述硅通孔，得到所述硅通孔微互连。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于所述硅通孔微互连的制作方法为：

1)制作TSV硅盲孔掩膜，反应离子刻蚀所述信号处理电路表面介质层，深度反应离子刻蚀所述硅晶圆的硅基体，完成TSV硅盲孔的制作；

2)在所述硅盲孔内侧依次沉积介质层、阻挡层、种子层；

3)制作电镀掩膜，电镀导电材料，填充所述硅盲孔；

4)减薄抛光所述硅晶圆，直至在所述信号处理电路所在面相对的一面暴露出所述硅盲孔的导电材料，得到所述硅通孔微互连。

10.如权利要求6或7或8或9所述的方法，其特征在于在一第二硅晶圆一表面上制备一能容纳所述红外焦平面敏感元件阵列的凹坑，且该表面外围设有粘接环，所述粘接环环绕所述凹坑；在所述红外焦平面敏感元件阵列所在表面上设有与所述粘接环对应的粘接环；利用所述粘接环将所述红外焦平面敏感元件阵列所在表面与所述凹坑所在表面对准键合，实现真空封装。

11.如权利要求6或7或8或9所述的方法，其特征在于所述红外焦平面敏感元件阵列通过一重新布线层与所述硅通孔微互连电连接；所述信号处理电路通过一重新布线层与所述硅通孔微互连电连接。