[发明专利]具有高CMOS集成的热电式红外探测器

说明书

公开了一器件和形成该器件的方法。该器件包括衬底，该衬底具有设置在晶体管区域中的晶体管组件和设置在混合区域中下传感器腔膜上的微电子机械系统(MEMS)组件。MEMS组件用作热电式红外传感器，热电堆线结构，该热电堆线结构包括设置在反向掺杂的第一和第二线段的一部分上的吸收层。后段线(BEOL)电介质设置在具有多个层间介电(ILD)层的衬底上。该ILD层具有金属层和通孔层。ILD层包括金属线和用于互连器件组件的通孔触点。金属层中的金属线被配置成在下传感器腔上方限定BEOL或上传感器腔，BEOL电介质的第一金属层的金属线被配置为限定MEMS组件的几何形状。

技术领域

本发明涉及一种具有高CMOS集成的热电式红外探测器器件及其形成方法。

背景技术

基于日益增长的诸多应用需求，对非制冷红外探测器的需求也不断增长。这些应用，仅举几例，包括空调系统，手机，自动驾驶汽车，物联网(IoT)，消防和交通安全。此外，预计不久的将来还会有更多的应用。

常规非制冷红外探测器使用微测辐射热计予以实施。然而，微测辐射热计需要机械部件进行校准。例如，微测辐射热计需要机械快门进行偏移校正。微测辐射热计所需的机械部件增加了制造的复杂性，这种复杂性使得成本增加。另外，对微测辐射热计的机械部件的需求使得制造小型或紧凑型器件变得困难。

本公开涉及具成本效益且紧凑的红外探测器。

发明内容

本公开的实施例总体上涉及器件及其形成方法。在一个实施例中，该器件包括具有晶体管区域和混合区域的衬底。晶体管组件设置在晶体管区域中，微电子机械系统(MEMS)组件设置在混合区域中下传感器腔的膜上。MEMS组件包括用作热电式红外传感器的多个MEMS有源和无源部件，还包括热电堆线结构。热电堆线结构包括设置在反向掺杂的第一和第二线段一部分上的吸收器层，该第一和第二线段串联连接以确保电连续性。设置在衬底上的后段线(BEOL)电介质具有多个层间介电(ILD)层，该层间介电层具有用于互连器件组件的金属和通孔层。金属层中的金属线被配置成在下传感器腔上方限定BEOL或上传感器腔，BEOL电介质的第一金属层的金属线被配置为限定MEMS组件的几何形状。

在另一个实施例中，公开了一种形成器件的方法，该方法包括通过将晶体管组件设置在晶体管区域中并将MEMS组件设置在混合区域中下传感器腔上方的膜上来处理衬底。MEMS部件包括用作热电式红外传感器的多个MEMS有源和无源部件。每个热电式红外传感器包括热电堆线结构，该热电堆线结构包括设置在反向掺杂的第一和第二线段一部分上的吸收器层，该第一和第二线段串联连接以确保电连续性。形成器件的方法通过在衬底上设置BEOL电介质继续。BEOL电介质具有多个ILD层，其具有用于互连器件组件的金属和通孔层。金属层中的金属线被配置为限定在下传感器腔上方的BEOL或上传感器腔，并且BEOL电介质的第一金属层的金属线被配置为限定MEMS组件的几何形状。

通过参考以下描述和附图，这里公开的实施例的这些和其它优点和特征将变得显而易见。此外，应该理解的是，这里描述的各种实施例的特征不是相互排斥的并且可以以各种组合和置换形式存在。

附图说明

附图纳入并作为说明书的一部分。说明书中近似的附图标记表示近似的部分。附图示出了本公开的优选实施例，并且与描述一起用于解释本公开各种实施例的原理。

图1示出了半导体晶片的俯视图；

图2示出了器件的简化横截面图；

图3a-3d示出了混合CMOS组件的不同实施例；

图4a-4d示出了热电堆结构的不同实施例的俯视图和横截面图；

图4e示出了传感器阵列；和

图5a-5g示出了用于形成器件的示例性工艺的横截面图。

具体实施方式