[发明专利]一种混合成像探测器结构

说明书

本发明公开了一种混合成像探测器结构，包括：上下叠设的可见光传感器和红外传感器，光线先入射到可见光传感器上，经吸收及过滤后，再进一步入射到红外传感器上；其中，所述可见光传感器为封盖结构，将所述红外传感器真空密封在单芯片的衬底上。本发明利用传统CMOS‑MEMS微桥谐振腔结构进行中远红外探测，同时使用带有pn结或金属半导体接触势垒器件的封盖来实现真空封装和可见光的探测，从而实现低成本、高质量及无相差的可见光和中远红外图像的单芯片图像融合。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路和传感器技术领域，特别是涉及一种能够同时探测可见光和红外光的混合成像探测器结构。

背景技术

目前，可见光和中远红外图像融合，是图像识别、机器学习以及AI等领域的前沿和热点研究方向之一。然而，几乎所有的图像融合手段，都是基于系统和/或算法来实现的，因而难以消除存在相差的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种混合成像探测器结构。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种混合成像探测器结构，包括：上下叠设的可见光传感器和红外传感器，光线先入射到可见光传感器上，经吸收及过滤后，再进一步入射到红外传感器上；其中，所述可见光传感器为封盖结构，将所述红外传感器真空密封在单芯片的衬底上。

进一步地，所述可见光传感器设有感光部，所述感光部设有水平方向的pn结，所述pn结构成所述封盖结构的顶面，所述pn结的p型区和n型区的侧面上分设有电极，并分别实现与所述p型区和n型区的电接触，所述电极沿所述封盖结构的侧壁向下与所述衬底相连。

进一步地，所述感光部并列设有多个所述pn结，各所述pn结之间以其p型区或n型区相对设置构成所述封盖结构的顶面；其中，任意两个相邻的所述pn结的p型区或n型区的侧面之间共用设置的同一个电极，所有p型区之间的电极或n型区之间的电极分别连接在一起，再进一步通过所述封盖结构的侧壁连接到下方所述衬底上设有的电路上。

进一步地，各所述p型区之间的电极与各所述n型区之间的电极相对交叉设置，形成梳状结构。

进一步地，所述封盖结构的材料包括Si、Ge或SiGe，所述pn结通过在所述封盖结构的顶面上采用不同的掺杂形成p型区和n型区。

进一步地，所述可见光传感器与所述红外传感器之间设有窗口衬底材料，用于过滤掉可见光。

进一步地，所述可见光传感器为通过金属与半导体接触形成的金属半导体接触势垒器件。

进一步地，所述可见光传感器设有半导体部，所述半导体部构成所述封盖结构的顶面，所述半导体部的两个侧面上分设有电极，并分别实现势垒接触和欧姆接触，所述电极沿所述封盖结构的侧壁向下与所述衬底相连。

进一步地，所述半导体部并列设置多个，并构成所述封盖结构的顶面，各所述半导体部的侧面之间共用设置的同一个电极，各所述电极在所述半导体部的侧面之间形成交替的势垒接触方式电极和欧姆接触方式电极，所有的势垒接触方式电极和欧姆接触方式电极分别连接在一起，再进一步通过所述封盖结构的侧壁连接到下方所述衬底上设有的电路上。

进一步地，所述红外传感器是基于微桥谐振腔形式的红外探测结构。

从上述技术方案可以看出，本发明利用传统CMOS-MEMS微桥谐振腔结构进行中远红外探测，使用pn结或金属半导体接触势垒器件，来形成半导体内部的耗尽区，并将p型和n型分别连接在一起(或者势垒接触端和欧姆接触端分别连接在一起)，并通过封盖结构侧壁连接到处理电路上。电极采用薄金属(水平方向)，其与半导体的接触是在半导体侧壁实现的。可见光传感器形成封盖结构，将红外传感器真空密封到封盖里面。这样当入射光到达可见光传感器后，可见光被吸收，红外光投射到红外传感器上，从而实现了高性能、低成本和无相差的可见光和中远红外图像的单芯片图像融合。