本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種紅外探測(cè)器像元結(jié)構(gòu)及其制備方法。

背景技術(shù)：

紅外探測(cè)器是將入射的紅外輻射信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)輸出的器件，其利用熱敏元件檢測(cè)物體的存在或移動(dòng)，探測(cè)器手機(jī)外界的紅外輻射進(jìn)而聚集到紅外傳感器上，紅外傳感器采用熱敏元件，熱敏元件在接受了紅外輻射溫度發(fā)生變化時(shí)就會(huì)輸出信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后對(duì)電信號(hào)進(jìn)行波形分析。傳統(tǒng)紅外探測(cè)器像元結(jié)構(gòu)中僅使用一種類型熱敏電阻，通常是負(fù)溫度系數(shù)的非晶硅或者氧化釩，并通過(guò)電路將其變化的信號(hào)放大輸出。

然而，采用熱敏元件的探測(cè)器結(jié)構(gòu)的靈敏度通常不是很高，且結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，探測(cè)過(guò)程復(fù)雜，如果采用靈敏度較高的熱敏元件則材料的成本昂貴；

因此，急需對(duì)現(xiàn)有紅外探測(cè)器進(jìn)行改進(jìn)，來(lái)提高靈敏度，降低結(jié)構(gòu)復(fù)雜度和成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服以上問(wèn)題，本發(fā)明旨在一種靈敏度高且簡(jiǎn)單的紅外探測(cè)器像元結(jié)構(gòu)及其制備方法。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種紅外探測(cè)器像元結(jié)構(gòu)，包括鍵合襯底、鍵合于所述鍵合襯底上的底部硅層、以及位于底部硅層上的壓電轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)；其中，

所述鍵合襯底中具有紅外吸收層；紅外吸收層用于吸收紅外光；

所述底部硅層中包括填充有紅外敏感氣體的第一密閉空腔；紅外敏感氣體是受到紅外照射而產(chǎn)生能量變化的氣體；

壓電轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)位于所述第一密閉空腔上方，其包括具有第一導(dǎo)電類型溝道的第一MOS器件和圍繞所述第一MOS器件外圍的具有第二導(dǎo)電類型溝道的第二MOS器件；第一導(dǎo)電類型與第二導(dǎo)電類型相反；第一導(dǎo)電類型溝道對(duì)應(yīng)于所述第一密閉空腔上方中間區(qū)域，第二導(dǎo)電類型溝道橫跨于所述第一密閉空腔側(cè)壁上方的部分層間介質(zhì)上且圍繞所述第一導(dǎo)電類型溝道設(shè)置；

紅外光進(jìn)入紅外吸收層，部分紅外光被紅外吸收層吸收，沒(méi)有被紅外吸收層吸收的紅外光進(jìn)入所述第一密閉空腔中，所述第一密閉空腔中的紅外敏感氣體受到所需波段的紅外光照射而產(chǎn)生能量變化，所述第一密閉空腔中間區(qū)域?qū)λ龅谝粚?dǎo)電類型溝道產(chǎn)生壓應(yīng)力，所述第一密閉空腔的側(cè)壁對(duì)所述第二導(dǎo)電類型溝道產(chǎn)生拉應(yīng)力，從而使第一MOS器件和第二MOS器件分別產(chǎn)生相反的電信號(hào)，形成差分輸出。

優(yōu)選地，所述硅層和所述壓電轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)位于一個(gè)SOI襯底中；在底部硅層上依次具有層間介質(zhì)和頂部硅層；其中，SOI襯底的底部硅層位于所述鍵合襯底的紅外吸收層上；所述第一密閉空腔位于所述底部硅層中；所述第一MOS器件和所述第二MOS器件位于所述頂部硅層中，所述第一MOS器件和所述第二MOS器件通過(guò)層間介質(zhì)與所述底部硅層相隔離。

優(yōu)選地，鍵合襯底的紅外吸收層底部還具有從紅外窗口層，所述鍵合襯底還具有若干第一開口，所述第一開口穿透所述鍵合襯底，從而在所述鍵合襯底上形成第一開口所圍成的區(qū)域和第一開口所圍成的區(qū)域外的區(qū)域；紅外窗口層用于選擇透過(guò)的紅外光波段；所述底部硅層還將所述第一開口頂部封住。

優(yōu)選地，所述底部硅層中還設(shè)置有位于所述第一密閉空腔周圍的第二密閉空腔；第一密閉空腔位于所述第一開口所圍成的區(qū)域的部分所述紅外吸收層上，且第一密閉空腔的底部被所述第一開口所圍成的區(qū)域的部分所述紅外吸收層封??；第二密閉空腔位于所述第一開口所圍成的區(qū)域外的部分所述紅外吸收層上，且第二密閉空腔的底部被所述第一開口所圍成的區(qū)域外的部分所述紅外吸收層封住。

優(yōu)選地，第一密閉空腔頂部和側(cè)壁具有反射層；第二密閉空腔內(nèi)為真空狀態(tài)；沒(méi)有被紅外敏感氣體吸收的紅外光被所述第一密閉空腔頂部和側(cè)壁的反射層反射到第一密閉空腔中，部分被反射的紅外光被紅外敏感氣體吸收，部分被反射的紅外光進(jìn)入所述紅外吸收層被紅外吸收層吸收。

優(yōu)選地，SOI襯底上還具有金屬前介質(zhì)、穿透層間介質(zhì)和底部硅層且對(duì)應(yīng)于所述第二密閉空腔上方的第二開口、后道互連層、以及穿透層間介質(zhì)層、頂部硅層、金屬前介質(zhì)和后道互連層的第三開口；部分金屬前介質(zhì)填充于第二開口中，從而將第二密閉空腔的頂部封住，第三開口位于第一密閉空腔和第二密閉空腔之間的部分所述底部硅層上，且其底部被第一密閉空腔和第二密閉空腔之間的部分所述底部硅層封住；第二開口圍繞第三開口設(shè)置；第三開口圍繞所述第二MOS器件設(shè)置；第一開口、第二開口和第二密閉空腔的設(shè)置用于將所述第一密閉空腔與其它區(qū)域隔離開來(lái)。

優(yōu)選地，所述第一密閉空腔的側(cè)壁上的反射層底部與所述紅外吸收材料層的上表面具有間隙。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明還提供了一種上述的紅外探測(cè)器像元結(jié)構(gòu)的制備方法，其包括：

步驟01：提供鍵合襯底，在鍵合襯底中形成所述紅外吸收層；

步驟02：提供一底部硅層，在所述底部硅層中形成填充有紅外敏感氣體的第一密閉空腔，將底部硅層與所述鍵合襯底相鍵合；

步驟03：將所述壓電轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)形成于所述底部硅層上；所述壓電轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)包括：具有第一導(dǎo)電類型溝道的第一MOS器件和圍繞所述第一MOS器件外圍的具有第二導(dǎo)電類型溝道的第二MOS器件；第一導(dǎo)電類型與第二導(dǎo)電類型相反；第一導(dǎo)電類型溝道對(duì)應(yīng)于所述第一密閉空腔上方中間區(qū)域，第二導(dǎo)電類型溝道橫跨于所述第一密閉空腔側(cè)壁上方的部分層間介質(zhì)上且圍繞所述第一導(dǎo)電類型溝道設(shè)置。

優(yōu)選地，具體包括：

步驟101：在所述鍵合襯底中依次形成紅外吸收層和紅外窗口層；且提供一SOI襯底；所述SOI襯底具有底部硅層、層間介質(zhì)和頂部硅層；

步驟102：將所述SOI襯底倒置，在真空環(huán)境下在所述底部硅層中形成所述第一密閉空腔和所述第二密閉空腔；

步驟103：在真空環(huán)境下在所述第一密閉空腔中沉積所述反射層；

步驟104：在真空環(huán)境下將所述鍵合襯底的底部與所述底部硅層鍵合，且在鍵合過(guò)程中，向所述第一密閉空腔和所述第二密閉空腔中填充所述紅外敏感氣體；

步驟105：在所述鍵合襯底中刻蝕出第一開口，第一開口穿透所述鍵合襯底，且位于所述第一密閉空腔和所述第二密閉空腔之間的區(qū)域上方；

步驟106：將所述SOI襯底再反轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，在所述頂部硅層中形成所述具有第一導(dǎo)電類型溝道的第一MOS器件和所述具有第二導(dǎo)電類型溝道的第二MOS器件；

步驟107：在所述頂部硅層和所述層間介質(zhì)中且對(duì)應(yīng)于所述第二密閉空腔上方刻蝕出第二開口，通過(guò)第二開口抽真空將第二密閉空腔中的紅外敏感氣體釋放出來(lái)；

步驟108：在完成所述步驟107的SOI襯底上在真空環(huán)境下沉積金屬前介質(zhì)；金屬前介質(zhì)將所述第二開口頂部封住，從而第二密閉空腔中呈真空狀態(tài)；

步驟109：在所述金屬前介質(zhì)上形成所述后道互連層，然后，在所述后道互連層、所述金屬前介質(zhì)、所述頂部硅層和所述層間介質(zhì)中刻蝕出所述第三開口；所述第三開口對(duì)應(yīng)于所述第一密閉空腔和所述第二密閉空腔之間的區(qū)域上方。

優(yōu)選地，具體包括：

步驟201：在所述鍵合襯底中依次形成紅外吸收層和紅外窗口層；且提供一SOI襯底；所述SOI襯底具有底部硅層、層間介質(zhì)和頂部硅層；

步驟202：將所述SOI襯底倒置，在所述底部硅層中刻蝕出所述第一密閉空腔和所述第二密閉空腔；

步驟203：在所述第一密閉空腔中沉積所述反射層；然后，在所述第一密閉空腔中充入所述紅外敏感氣體；

步驟204：在常壓下將所述鍵合襯底的底部與所述底部硅層鍵合；

步驟205：在所述鍵合襯底中刻蝕出第一開口，第一開口穿透所述鍵合襯底，且位于所述第一密閉空腔和所述第二密閉空腔之間的區(qū)域上方；

步驟206：將所述SOI襯底再反轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，在所述頂部硅層中形成所述具有第一導(dǎo)電類型溝道的第一MOS器件和所述具有第二導(dǎo)電類型溝道的第二MOS器件；

步驟207：在頂部硅層和層間介質(zhì)中且對(duì)應(yīng)于第二密閉空腔上方抽真空刻蝕出第二開口；

步驟208：在完成所述步驟207的SOI襯底上在真空環(huán)境下沉積金屬前介質(zhì)；金屬前介質(zhì)將所述第二開口頂部封住，從而第二密閉空腔中形成真空狀態(tài)；

步驟209：在所述金屬前介質(zhì)上形成所述后道互連層，然后，在所述后道互連層、所述金屬前介質(zhì)、所述頂部硅層和所述層間介質(zhì)中刻蝕出所述第三開口；所述第三開口對(duì)應(yīng)于所述第一密閉空腔和所述第二密閉空腔之間的區(qū)域上方。

本發(fā)明利用第一密閉空腔中密封的紅外敏感氣體隨溫度變化而產(chǎn)生的體積變化，施加到第一導(dǎo)電類型溝道和第二導(dǎo)電類型溝道的應(yīng)力引起器件電流的變化，從而使得探測(cè)方便且探測(cè)精度高。

附圖說(shuō)明

圖1a為本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的紅外探測(cè)器像元結(jié)構(gòu)的示意圖

圖1b為本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的溝道與第一密閉空腔的位置關(guān)系示意圖

圖2為本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的紅外探測(cè)器像元結(jié)構(gòu)的制備方法的流程示意圖

圖3-11為本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的紅外探測(cè)器像元結(jié)構(gòu)的制備方法的各制備步驟示意圖

圖12為本發(fā)明的另一個(gè)較佳實(shí)施例的紅外探測(cè)器像元結(jié)構(gòu)的制備方法的流程示意圖

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結(jié)合說(shuō)明書附圖，對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步說(shuō)明。當(dāng)然本發(fā)明并不局限于該具體實(shí)施例，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

本發(fā)明的紅外探測(cè)器像元結(jié)構(gòu)，包括鍵合襯底、鍵合于鍵合襯底上的硅襯底、以及位于硅襯底上的壓電轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)；其中，鍵合襯底中具有紅外吸收層；紅外吸收層用于吸收紅外光；硅襯底中包括填充有紅外敏感氣體的密閉空腔區(qū)域；壓電轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)位于硅襯底的所述密閉空腔區(qū)域上方；其中，當(dāng)紅外光進(jìn)入紅外吸收層后，一部分紅外光被紅外吸收層吸收，一部分紅外光透過(guò)紅外吸收層進(jìn)入密閉空腔，被密閉空腔內(nèi)的紅外敏感氣體吸收掉，密閉空腔內(nèi)的紅外敏感氣體吸收了紅外光之后產(chǎn)生熱量以及紅外吸收層吸收了紅外光之后產(chǎn)生熱量傳遞給紅外敏感氣體，導(dǎo)致紅外敏感氣體產(chǎn)生膨脹并且作用于壓電轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致壓電轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)形成的壓電信號(hào)產(chǎn)生變化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)紅外光的探測(cè)。

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，具有密閉空腔的硅襯底為SOI襯底的底部硅層，底部硅層之上還具有中間介質(zhì)層和頂部硅層；壓電轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)位于底部硅層中的第一密閉空腔上方，其包括具有第一導(dǎo)電類型溝道的第一MOS器件和圍繞第一MOS器件外圍的具有第二導(dǎo)電類型溝道的第二MOS器件；第一導(dǎo)電類型與第二導(dǎo)電類型相反；第一導(dǎo)電類型溝道對(duì)應(yīng)于密閉空腔上方中間區(qū)域，第二導(dǎo)電類型溝道橫跨于第一密閉空腔側(cè)壁上方的部分層間介質(zhì)上且圍繞第一導(dǎo)電類型溝道設(shè)置；

其中，紅外光進(jìn)入紅外吸收層，部分紅外光被紅外吸收層吸收，沒(méi)有被紅外吸收層吸收的紅外光進(jìn)入密閉空腔中，密閉空腔中的紅外敏感氣體受到所需波段的紅外光照射而產(chǎn)生能量變化，密閉空腔中間區(qū)域?qū)Φ谝粚?dǎo)電類型溝道產(chǎn)生壓應(yīng)力，密閉空腔的側(cè)壁對(duì)第二導(dǎo)電類型溝道產(chǎn)生拉應(yīng)力，從而使第一MOS器件和第二MOS器件分別產(chǎn)生相反的電信號(hào)，形成差分輸出。

針對(duì)上述紅外探測(cè)器像元結(jié)構(gòu)的制備方法，可以包括：

步驟01：提供鍵合襯底，在鍵合襯底中形成紅外吸收層；

步驟02：提供一底部硅層，在底部硅層中形成填充有紅外敏感氣體的密閉空腔，將底部硅層與鍵合襯底相鍵合；

步驟03：將壓電轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)形成于底部硅層上。

以下結(jié)合附圖1a-12和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。需說(shuō)明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn)化的形式、使用非精準(zhǔn)的比例，且僅用以方便、清晰地達(dá)到輔助說(shuō)明本實(shí)施例的目的。

請(qǐng)參閱圖1a和1b，本實(shí)施例中，紅外探測(cè)器像元結(jié)構(gòu)包括鍵合襯底1和具有底部硅層21、層間介質(zhì)22和頂部硅層23的SOI襯底2；其中，

鍵合襯底1中從上到下依次具有紅外吸收層12和紅外窗口層11，鍵合襯底1還具有若干第一開口K1，第一開口K1穿透整個(gè)鍵合襯底1，從而在鍵合襯底1上形成第一開口K1所圍成的區(qū)域和第一開口K1所圍成的區(qū)域外的區(qū)域；紅外窗口層11用于選擇透過(guò)的紅外光波段；紅外吸收層12用于吸收紅外光；這里的鍵合襯底1可以為硅襯底，紅外窗口層11的材料可以為透過(guò)某個(gè)波段紅外光的材料，紅外吸收層12可以為硅襯底本身，這樣在制備時(shí)，只需在硅襯底上沉積紅外窗口材料層即可；也可以在硅襯底上依次形成紅外吸收層和紅外窗口層。

SOI襯底2的底部硅層21位于紅外吸收層12上，且將第一開口K1頂部封?。坏撞抗鑼?1中包括第一密閉空腔Q1和位于第一密閉空腔Q1周圍的第二密閉空腔Q2；第一密閉空腔Q1位于第一開口K1所圍成的區(qū)域的部分紅外吸收層12上，且第一密閉空腔Q1的底部被第一開口K1所圍成的區(qū)域的部分紅外吸收層12封??；第二密閉空腔Q2位于第一開口K1所圍成的區(qū)域外的的部分紅外吸收層12上，且第二密閉空腔Q2的底部被第一開口K1所圍成的區(qū)域外的的部分紅外吸收層12封??；其中，第一密閉空腔Q1頂部和側(cè)壁具有反射層3；第一密閉空腔Q1內(nèi)填充有紅外敏感氣體；紅外敏感氣體是受到紅外照射而產(chǎn)生能量變化的氣體，例如，CO₂，CO，CH₄，或SO₂等紅外吸收峰在3μm-30μm波段；第二密閉空腔Q2內(nèi)為真空狀態(tài)；第一密閉空腔Q1的寬度遠(yuǎn)大于第二密閉空腔的寬度。

SOI襯底2上還具有金屬前介質(zhì)6、穿透層間介質(zhì)22和底部硅層21且對(duì)應(yīng)于第二密閉空腔Q2上方的第二開口K2、后道互連層7、以及穿透層間介質(zhì)層22、頂部硅層23、金屬前介質(zhì)6和后道互連層7的第三開口K3；請(qǐng)結(jié)合圖1a和圖1b，圖1b中粗虛線表示第一密閉空腔的側(cè)壁位置，在第一密閉空腔Q1上方的頂部硅層23中具有第一導(dǎo)電類型溝道C1的第一MOS器件和圍繞第一MOS器件外圍的具有第二導(dǎo)電類型溝道C2的第二MOS器件；層間介質(zhì)22將第一密閉空腔Q1和第二密閉空腔Q2的頂部封??；第一導(dǎo)電類型與第二導(dǎo)電類型相反；例如，第一MOS器件為PMOS，第二MOS器件為NMOS，或者第一MOS器件為NMOS，第二MOS器件為PMOS。

其中，第一導(dǎo)電類型溝道C1對(duì)應(yīng)于第一密閉空腔Q1上方中間區(qū)域，第二導(dǎo)電類型溝道C2橫跨于第一密閉空腔Q1側(cè)壁上方的部分層間介質(zhì)22上且圍繞第一導(dǎo)電類型溝道C1設(shè)置；部分金屬前介質(zhì)6填充于第二開口K2中，從而將第二密閉空腔Q2的頂部封住，金屬前介質(zhì)6還可以全部填充于第二開口K2中，但不可以填入第二密閉空腔Q2中；第三開口K3位于第一密閉空腔Q1和第二密閉空腔Q2之間的部分底部硅層21上，且其底部被第一密閉空腔Q1和第二密閉空腔Q2之間的部分底部硅層21封住；第二開口K2圍繞第三開口K3設(shè)置；第三開口K3圍繞第二MOS器件設(shè)置；第二導(dǎo)電類型溝道C2的形狀與第一密閉空腔Q1的形狀一致，例如，第一密閉空腔Q1呈方形，則第一導(dǎo)電類型溝道C1和第二導(dǎo)電類型溝道C2呈同心回型設(shè)置，再例如，第一密閉空腔呈圓形，則第一導(dǎo)電類型溝道和第二導(dǎo)電類型溝道呈同心環(huán)型設(shè)置；如圖1b所示，粗虛線表示第一密閉空腔的側(cè)壁位置，第一導(dǎo)電類型溝道C1為矩形，第二導(dǎo)電類型溝道C2為方形，第二導(dǎo)電類型溝道C2完全在第一密閉空腔Q1側(cè)壁上方，從而能夠第一密閉空腔Q1側(cè)壁對(duì)第二到導(dǎo)電型溝道C2產(chǎn)生拉應(yīng)力。第一開口K1、第二開口K2和第二密閉空腔Q2的設(shè)置可以將第一密閉空腔Q1與其它區(qū)域隔離開來(lái)；具體的，第一開口為了實(shí)現(xiàn)鍵合襯底1的背面器件區(qū)域與其它區(qū)域的隔離；第二開口是為了打開第二密閉空腔Q2，并將其中氣體去除后形成真空；第二密閉空腔是為了將硅襯底體內(nèi)(底部硅層21)形成器件與其它部分相隔離。同樣，第三開口是為了實(shí)現(xiàn)SOI襯底2的器件區(qū)域與其它區(qū)域的隔離。

紅外探測(cè)器像元進(jìn)行探測(cè)時(shí)，紅外光穿過(guò)紅外窗口層11被過(guò)濾后，選擇性地得到所需波段的紅外光；所需波段的紅外光進(jìn)入紅外吸收層12，部分紅外光被紅外吸收層12吸收，沒(méi)有被紅外吸收層12吸收的紅外光進(jìn)入第一密閉空腔Q1中，所需波段的紅外光進(jìn)入第一密閉空腔Q1中，第一密閉空腔Q1中的紅外敏感氣體受到所需波段的紅外光照射而產(chǎn)生能量變化，第一密閉空腔Q1中間區(qū)域?qū)Φ谝粚?dǎo)電類型溝道C1產(chǎn)生壓應(yīng)力，第一密閉空腔Q1的側(cè)壁對(duì)第二導(dǎo)電類型溝道C2產(chǎn)生拉應(yīng)力，從而使第一MOS器件和第二MOS器件分別產(chǎn)生相反的電信號(hào)，形成差分輸出。同時(shí)，沒(méi)有被紅外敏感氣體吸收的紅外光被第一密閉空腔Q1頂部和側(cè)壁的反射層3反射到第一密閉空腔Q1中，部分被反射的紅外光被紅外敏感氣體吸收，部分被反射的紅外光進(jìn)入紅外吸收層12被紅外吸收層12吸收。在紅外探測(cè)器探測(cè)時(shí)，可以采用屏蔽某一像元或某一區(qū)域像元的方式，使得未被屏蔽的像元產(chǎn)生電信號(hào)和屏蔽的像元產(chǎn)生電信號(hào)之間產(chǎn)生信號(hào)差，這樣便于去除噪聲，得到準(zhǔn)確明顯的信號(hào)。關(guān)于差分輸出的原理是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以知曉的，這里不再贅述。

請(qǐng)參閱圖2，本實(shí)施例中，制備上述紅外探測(cè)器像元結(jié)構(gòu)的制備方法，包括：

步驟101：在鍵合襯底中依次形成紅外吸收層和紅外窗口層；且提供一SOI襯底；SOI襯底具有底部硅層、層間介質(zhì)和頂部硅層；

具體的，請(qǐng)參閱圖3，采用氣相沉積法在硅襯底1(鍵合襯底)上依次沉積紅外吸收層12和紅外窗口層11，所提供的SOI襯底2可以采用常規(guī)SOI襯底，具有底部硅層21、層間介質(zhì)22和頂部硅層23。

步驟102：將SOI襯底倒置，在真空環(huán)境下在底部硅層中形成第一密閉空腔和第二密閉空腔；

具體的，請(qǐng)參閱圖4，使SOI襯底2的底部硅層21朝上，采用等離子體刻蝕工藝來(lái)刻蝕第一密閉空腔Q1去和第二密閉空腔Q2。第一密閉空腔Q1的寬度遠(yuǎn)大于第二密閉空腔Q2的寬度。

步驟103：在真空環(huán)境下在第一密閉空腔中沉積反射層；

具體的，請(qǐng)參閱圖5，采用真空氣相沉積法在第一密閉空腔Q1中沉積反射層3，反射層3可以為金屬反射層?？紤]到金屬反射層具有對(duì)熱量的快速傳遞效果，應(yīng)當(dāng)避免金屬反射層與紅外吸收層的直接接觸，因此，在真空環(huán)境下在第一密閉空腔Q1中沉積反射層3時(shí)，使第一密閉空腔Q1側(cè)壁的反射層3的高度低于第一密閉空腔Q1的高度，從而使第一密閉空腔Q1側(cè)壁的反射層3頂部與紅外吸收層12之間具有間隙。

步驟104：在真空環(huán)境下將所述鍵合襯底的底部與所述底部硅層鍵合，且在鍵合過(guò)程中，向所述第一密閉空腔和所述第二密閉空腔中填充紅外敏感氣體；

具體的，請(qǐng)參閱圖6，可以采用常規(guī)的鍵合工藝使硅襯底1(鍵合襯底)的底部與底部硅層21相鍵合，對(duì)第一密閉空腔Q1和第二密閉空腔Q2中填充紅外敏感氣體的工藝，采用非真空鍵合工藝，在第一密閉空腔Q1和第二密閉空腔Q2內(nèi)通入紅外敏感氣體；鍵合后，第一密閉空腔Q1和第二密閉空腔Q2內(nèi)都填充有紅外敏感氣體，后續(xù)SOI硅片表面的第二開口打開，將第二密閉空腔里面的紅外敏感氣體抽真空去除。

步驟105：在鍵合襯底中刻蝕出第一開口，第一開口穿透鍵合襯底，且位于第一密閉空腔和第二密閉空腔之間的區(qū)域上方；

具體的，請(qǐng)參閱圖7，可以采用光刻和等離子體干法刻蝕工藝在硅襯底1(鍵合襯底)中刻蝕出第一開口K1；第一開口K1穿透硅襯底1(鍵合襯底)，且位于第一密閉空腔Q1和第二密閉空腔Q2之間的區(qū)域上方

步驟106：將SOI襯底再反轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，在頂部硅層中形成具有第一導(dǎo)電類型溝道的第一MOS器件和具有第二導(dǎo)電類型溝道的第二MOS器件；

具體的，請(qǐng)參閱圖8，使SOI襯底2的頂部硅層23朝上，采用常規(guī)的CMOS工藝來(lái)制備第一MOS器件和第二MOS器件，這里不再贅述。從而在頂部硅層23中形成具有第一導(dǎo)電類型溝道C1的第一MOS器件和具有第二導(dǎo)電類型溝道C2的第二MOS器件；

步驟107：在所述頂部硅層和所述層間介質(zhì)中且對(duì)應(yīng)于所述第二密閉空腔上方刻蝕出第二開口，通過(guò)第二開口抽真空將第二密閉空腔中的紅外敏感氣體釋放出來(lái)；

具體的，請(qǐng)參閱圖9，可以采用光刻和刻蝕工藝來(lái)在頂部硅層23和層間介質(zhì)22中且對(duì)應(yīng)于第二密閉空腔Q2上方刻蝕出第二開口K2；

步驟108：在完成步驟107的SOI襯底上在真空環(huán)境下沉積金屬前介質(zhì)；金屬前介質(zhì)將第二開口頂部封住，從而第二密閉空腔中呈真空狀態(tài)；

具體的，請(qǐng)參閱圖10，這里，可以采用真空環(huán)境下的氣相沉積法來(lái)沉積金屬前介質(zhì)6；通過(guò)調(diào)整工藝參數(shù)，使得金屬前介質(zhì)6將第二開口K2頂部封住，在第二開口K2中形成真空狀態(tài)；金屬前介質(zhì)6填充第二開口K2的上部部分，或金屬前介質(zhì)6將第二開口K2填充滿，但是金屬前介質(zhì)6不能填充于第二密閉空腔Q2中；

步驟109：在金屬前介質(zhì)上形成后道互連層，然后，在后道互連層、金屬前介質(zhì)、頂部硅層和層間介質(zhì)中刻蝕出第三開口；第三開口對(duì)應(yīng)于第一密閉空腔和第二密閉空腔之間的區(qū)域上方。

具體的，請(qǐng)參閱圖11，后道互連層7的制備可以采用常規(guī)工藝，這里不再贅述；可以采用光刻和刻蝕工藝來(lái)在后道互連層7、金屬前介質(zhì)6、頂部硅層23和層間介質(zhì)22中刻蝕出第三開口K3。第三開口K3對(duì)應(yīng)于第一密閉空腔Q1和第二密閉空腔Q2之間的區(qū)域上方

在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中的紅外探測(cè)器像元結(jié)構(gòu)的制備方法，請(qǐng)參閱圖12，包括：

步驟201：在鍵合襯底中依次形成紅外吸收層和紅外窗口層；且提供一SOI襯底；SOI襯底具有底部硅層、層間介質(zhì)和頂部硅層；

具體的，關(guān)于此步驟201可以參考上述實(shí)施例中步驟101的描述，這里不再贅述。

步驟202：將SOI襯底倒置，在底部硅層中刻蝕出第一密閉空腔和第二密閉空腔；

具體的，關(guān)于此步驟202可以參考上述實(shí)施例中步驟102的描述，這里不再贅述。

步驟203：在第一密閉空腔中沉積反射層；然后，在第一密閉空腔中充入紅外敏感氣體；

具體的，可以采用常壓氣相沉積法在第一密閉空腔中沉積反射層，反射層可以為金屬反射層?？紤]到金屬反射層具有對(duì)熱量的快速傳遞效果，應(yīng)當(dāng)避免金屬反射層與紅外吸收層的直接接觸，因此，在真空環(huán)境下在第一密閉空腔中沉積反射層時(shí)，使第一密閉空腔側(cè)壁的反射層的高度低于第一密閉空腔的高度，從而使第一密閉空腔側(cè)壁的反射層頂部與紅外吸收層之間具有間隙。在第一密閉空腔中充入紅外敏感氣體的同時(shí)，可能不可避免會(huì)有一些紅外敏感氣體進(jìn)入第二密閉空腔中；但是在后續(xù)第二開口形成后和沉積金屬前介質(zhì)時(shí)均在真空環(huán)境下，由于抽真空可以將第二密閉空腔內(nèi)的一些紅外敏感氣體抽出，因此第二密閉空腔可以在后續(xù)形成真空狀態(tài)；

步驟204：在常壓下將鍵合襯底的底部與底部硅層鍵合；

具體的，鍵合時(shí)，第一密閉空腔和第二密閉空腔內(nèi)都填充有紅外敏感氣體；

步驟205：在鍵合襯底中刻蝕出第一開口，第一開口穿透鍵合襯底，且位于第一密閉空腔和第二密閉空腔之間的區(qū)域上方；

步驟206：將SOI襯底再反轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，在頂部硅層中形成具有第一導(dǎo)電類型溝道的第一MOS器件和具有第二導(dǎo)電類型溝道的第二MOS器件；

步驟207：在頂部硅層和層間介質(zhì)中且對(duì)應(yīng)于第二密閉空腔上方抽真空刻蝕出第二開口；

具體的，打開第二開口和后續(xù)沉積金屬前介質(zhì)層的工藝均為真空環(huán)境，因此，如果第二密閉空腔內(nèi)存在紅外敏感氣體或其它氣體均可以被抽出而形成真空。

步驟208：在完成步驟207的SOI襯底上在真空環(huán)境下沉積金屬前介質(zhì)；金屬前介質(zhì)將第二開口頂部封住，從而第二密閉空腔中形成真空狀態(tài)；

步驟209：在金屬前介質(zhì)上形成后道互連層，然后，在后道互連層、金屬前介質(zhì)、頂部硅層和層間介質(zhì)中刻蝕出第三開口；第三開口對(duì)應(yīng)于第一密閉空腔和第二密閉空腔之間的區(qū)域上方。

具體的，關(guān)于此步驟205～209可以參考上述實(shí)施例中步驟105～109的描述，這里不再贅述。

雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然所述實(shí)施例僅為了便于說(shuō)明而舉例而已，并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下可作若干的更動(dòng)與潤(rùn)飾，本發(fā)明所主張的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求書所述為準(zhǔn)。