[发明专利]面向医疗成像的半导体硅基的混合成像芯片及制备方法

说明书

本申请提供一种面向医疗成像的半导体硅基的混合成像芯片及制备方法，包括：微桥结构、电连接支撑柱以及半导体衬底，其中，电连接支撑柱位于半导体衬底上，电连接支撑柱用于支撑微桥结构，并将微桥结构上的第一电信号引出到半导体衬底内，半导体衬底内设有P型区域和N型区域，且在P型区域与N型区域接触的部分形成PN结，P型区域和N型区域位于微桥结构的下方，在P型区域和N型区域的下方设有转换膜层，通过如此设置，可以提高混合成像芯片的灵敏度。

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，尤其涉及一种面向医疗成像的半导体硅基的混合成像芯片及制备方法。

背景技术

混合成像芯片涉及半导体技术领域，其是一种热探测器，其原理是在半导体衬底内设置可见光吸收区，检测光经过半导体衬底底部射入后，经过可见光吸收区吸收，再照射到微桥结构上，利用微桥结构吸收红外线，并产生电阻、电容等信号的变化，在利用读出电路对信号进行读取，以获得检测光强弱程度。因此，对于提高混合成像芯片的灵敏度是混合成像芯片设计的重要部分。

发明内容

本申请实施例提供一种面向医疗成像的半导体硅基的混合成像芯片，包括：微桥结构、电连接支撑柱以及半导体衬底；

其中，电连接支撑柱位于半导体衬底上，电连接支撑柱用于支撑微桥结构，并将微桥结构上的第一电信号引出到半导体衬底内；

半导体衬底内设有P型区域和N型区域，且在P型区域与N型区域接触的部分形成PN结；P型区域和N型区域位于微桥结构的下方；在半导体衬底的下表面设有转换膜层，且转换膜层在P型区域和N型区域的下方；

在第一光线经过微桥结构的上方射入后，微桥结构吸收第一光线中的第一红外光和经转换膜层反射的第四光线中的第三红外光，并产生第一电信号；转换膜层用于将从P型区域和N型区域射出的第三光线中的第二红外光转换为第一可见光，并将第一可见光反射至P型区域和N型区域；P型区域和N型区域用于将从微桥结构射出的第二光线中的第二可见光以及第一可见光吸收并生成第二电信号。

在一实施例中，转换膜层包括从上到下依次设置的多层中间膜层以及反射膜层，多层中间膜层用于将红外光转换为可见光，反射膜层用于反射光线以及作为转换膜层的一个连接电极，多层中间膜层与半导体衬底接触，通过反射膜层和半导体衬底向多层中间膜层施加第三电信号；或者

转换膜层包括从上到下依次设置的透明电极膜层、多层中间膜层以及反射膜层；多层中间膜层用于将红外光转换为可见光，反射膜层用于反射光线以及作为转换膜层的一个连接电极，透明电极膜层与半导体衬底接触，通过反射膜层和半导体衬底向多层中间膜层施加第三电信号。

在一实施例中，转换膜层呈开口的梯形结构，且转换膜层的开口朝向微桥结构；P型区域位于N型区域的上方，N型区域呈倒梯形结构；

半导体衬底为P型半导体衬底，P型区域的离子掺杂浓度比N型区域的离子掺杂浓度高至少一个数量级，且P型区域的电位与半导体衬底的电位相同。

在一实施例中，混合成像芯片还包括：位于微桥结构的上方的滤波结构；

滤波结构包括从上到下依次设置的滤波吸收层以及导热层；滤波吸收层用于对第一光线进行滤波，并吸收滤波后的第一光线中的红外光并产生热量，导热层用于将热量传递至微桥结构。

在一实施例中，滤波吸收层包括多层吸收薄膜层，且多层吸收薄膜层上设有呈阵列分布的通孔；呈阵列分布的通孔用于对第一光线进行滤波，多层吸收薄膜层用于吸收过滤后的第一光线中的红外光并产生热量；

或者

滤波吸收层包括从上到下依次设置的金属阵列层以及第一吸收层；金属阵列层用于对第一光线进行滤波，第一吸收层用于吸收过滤后的第一光线中的红外光并产生热量。

在一实施例中，金属阵列层包括阵列基层，在阵列基层上设有多个呈阵列分布的通孔，在各个通孔内设有呈圆形的第一金属块；