本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造，尤其涉及一種紅外傳感器及其形成方法。

背景技術(shù)：

1、紅外傳感器可以接收紅外信號(hào)(例如人體的紅外輻射能量)，通過(guò)將紅外信號(hào)轉(zhuǎn)換為連續(xù)輸出的電信號(hào)(例如電壓信號(hào))，可以對(duì)紅外信號(hào)進(jìn)行探測(cè)。

2、在現(xiàn)有的一種紅外信號(hào)探測(cè)技術(shù)中，可以設(shè)置多個(gè)紅外傳感器芯片，通過(guò)不同的紅外傳感器芯片接收到熱量的變化趨勢(shì)，確定熱源(如人體的紅外輻射能量)的移動(dòng)情況，從而實(shí)現(xiàn)手勢(shì)識(shí)別操作。

3、其中，熱源的移動(dòng)方式可以為橫向、縱向、斜向，還可以靈活設(shè)置為更多的移動(dòng)方式。例如當(dāng)熱源為人體的紅外輻射能量時(shí)，可以通過(guò)適當(dāng)?shù)娜梭w動(dòng)作和/或手勢(shì)操作，實(shí)現(xiàn)熱源移動(dòng)。

4、然而現(xiàn)有的手勢(shì)識(shí)別操作技術(shù)，需要多個(gè)紅外傳感器芯片，逐個(gè)芯片判斷紅外信號(hào)的移動(dòng)情況，為了降低判斷誤差，對(duì)芯片之間的工藝一致性要求較高，準(zhǔn)確性較差且生產(chǎn)成本較高。

5、亟需一種紅外傳感器的形成方法，有效降低生產(chǎn)成本，提高誤差控制效果以及準(zhǔn)確性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種紅外傳感器及其形成方法，可以獲得更好的誤差控制效果，控制生產(chǎn)成本，提升探測(cè)率以及比探測(cè)率。

2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供一種紅外傳感器的形成方法，包括：提供半導(dǎo)體襯底；形成覆蓋所述半導(dǎo)體襯底的介質(zhì)層；在所述介質(zhì)層上形成多個(gè)紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)，每個(gè)紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)包含下極板薄膜、鉭酸鋰薄膜和上極板薄膜的堆疊結(jié)構(gòu)；其中，相鄰的紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)之間具有間隔。

3、可選的，所述多個(gè)紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)呈m×n陣列式排列；其中，m、n為正整數(shù)，且m≥1，n≥1。

4、可選的，在所述介質(zhì)層上形成多個(gè)紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)，包括：在所述介質(zhì)層上依次形成堆疊的下極板薄膜、鉭酸鋰薄膜以及上極板薄膜；對(duì)所述堆疊的下極板薄膜、鉭酸鋰薄膜以及上極板薄膜進(jìn)行刻蝕，以形成所述多個(gè)紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)。

5、可選的，在所述形成覆蓋所述半導(dǎo)體襯底的介質(zhì)層之前，所述方法還包括：在所述半導(dǎo)體襯底上形成多個(gè)導(dǎo)電埋層結(jié)構(gòu)；在所述形成覆蓋所述半導(dǎo)體襯底的介質(zhì)層之后，所述方法還包括：形成多個(gè)穿通所述介質(zhì)層的插塞孔，每個(gè)插塞孔暴露出導(dǎo)電埋層結(jié)構(gòu)的一部分；在所述插塞孔的內(nèi)部及表面形成導(dǎo)電金屬結(jié)構(gòu)；其中，不同的紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)的下極板薄膜與各自的導(dǎo)電金屬結(jié)構(gòu)電導(dǎo)通，不同的紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)的上極板薄膜與各自的導(dǎo)電金屬結(jié)構(gòu)電導(dǎo)通。

6、可選的，所述導(dǎo)電金屬結(jié)構(gòu)中的一部分為導(dǎo)入端導(dǎo)電金屬結(jié)構(gòu)，用于施加電信號(hào)、另一部分為導(dǎo)出端導(dǎo)電金屬結(jié)構(gòu)，用于導(dǎo)出電信號(hào)；其中，與所述導(dǎo)出端導(dǎo)電金屬結(jié)構(gòu)耦接的導(dǎo)電埋層結(jié)構(gòu)之間電絕緣；與所述導(dǎo)入端導(dǎo)電金屬結(jié)構(gòu)耦接的導(dǎo)電埋層結(jié)構(gòu)的至少一部分之間電絕緣。

7、可選的，采用同一工藝，在所述介質(zhì)層上形成所述下極板薄膜，以及在一部分插塞孔的內(nèi)部及表面形成導(dǎo)電金屬結(jié)構(gòu)。

8、可選的，采用同一工藝，在所述鉭酸鋰薄膜上形成所述上極板薄膜，以及在另一部分插塞孔的內(nèi)部及表面形成導(dǎo)電金屬結(jié)構(gòu)。

9、可選的，所述一部分插塞孔對(duì)應(yīng)于所述導(dǎo)出端導(dǎo)電金屬結(jié)構(gòu)，所述另一部分插塞孔對(duì)應(yīng)于所述導(dǎo)入端導(dǎo)電金屬結(jié)構(gòu)。

10、可選的，所述的紅外傳感器的形成方法還包括：自所述半導(dǎo)體襯底的背面，對(duì)所述半導(dǎo)體襯底進(jìn)行刻蝕，以形成一個(gè)或多個(gè)溝槽。

11、可選的，所述多個(gè)紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)呈m×n陣列式排列，所述溝槽為多個(gè)；其中，在垂直于所述半導(dǎo)體襯底的表面方向上，所述溝槽與所述紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)一一對(duì)應(yīng)。

12、可選的，所述方法還包括：在所述溝槽內(nèi)壁形成反射材料層。

13、可選的，所述反射材料層的材料為金屬材料；在所述溝槽內(nèi)壁形成反射材料層，包括：采用濺射工藝，在所述溝槽內(nèi)壁形成所述反射材料層。

14、可選的，在自所述半導(dǎo)體襯底的背面，對(duì)所述半導(dǎo)體襯底進(jìn)行刻蝕之前，自所述半導(dǎo)體襯底的背面，對(duì)半導(dǎo)體襯底進(jìn)行減薄處理。

15、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供一種紅外傳感器，包括：半導(dǎo)體襯底；介質(zhì)層，覆蓋所述半導(dǎo)體襯底；多個(gè)紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)，形成于所述介質(zhì)層上，每個(gè)紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)包含下極板薄膜、鉭酸鋰薄膜和上極板薄膜的堆疊結(jié)構(gòu)。

16、可選的，所述多個(gè)紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)呈m×n陣列式排列；其中，m、n為正整數(shù)，且m≥1，n≥1。

17、可選的，所述的紅外傳感器還包括：多個(gè)導(dǎo)電埋層結(jié)構(gòu)，形成于所述半導(dǎo)體襯底上；多個(gè)穿通所述介質(zhì)層的插塞孔，每個(gè)插塞孔暴露出導(dǎo)電埋層結(jié)構(gòu)的一部分；導(dǎo)電金屬結(jié)構(gòu)，形成于所述插塞孔的內(nèi)部及表面；其中，不同的紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)的下極板薄膜與各自的導(dǎo)電金屬結(jié)構(gòu)電導(dǎo)通，不同的紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)的上極板薄膜與各自的導(dǎo)電金屬結(jié)構(gòu)電導(dǎo)通。

18、可選的，所述導(dǎo)電金屬結(jié)構(gòu)中的一部分為導(dǎo)入端導(dǎo)電金屬結(jié)構(gòu)，用于施加電信號(hào)、另一部分為導(dǎo)出端導(dǎo)電金屬結(jié)構(gòu)，用于導(dǎo)出電信號(hào)；其中，與所述導(dǎo)出端導(dǎo)電金屬結(jié)構(gòu)耦接的導(dǎo)電埋層結(jié)構(gòu)之間電絕緣；與所述導(dǎo)入端導(dǎo)電金屬結(jié)構(gòu)耦接的導(dǎo)電埋層結(jié)構(gòu)之間電導(dǎo)通或電絕緣。

19、可選的，所述的紅外傳感器還包括：一個(gè)或多個(gè)溝槽，位于所述半導(dǎo)體襯底的背面。

20、可選的，所述多個(gè)紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)呈m×n陣列式排列，所述溝槽為多個(gè)；其中，在垂直于所述半導(dǎo)體襯底的表面方向上，所述溝槽與所述紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)一一對(duì)應(yīng)。

21、可選的，所述的紅外傳感器還包括：反射材料層，形成于所述溝槽內(nèi)壁。

22、可選的，所述反射材料層的材料為金屬材料；其中，所述反射材料層是采用濺射工藝在所述溝槽內(nèi)壁形成的。

23、可選的，所述紅外傳感器為熱釋電紅外傳感器。

24、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案具有以下有益效果：

25、在本發(fā)明實(shí)施例中，通過(guò)提供半導(dǎo)體襯底、形成介質(zhì)層，然后在介質(zhì)層上形成多個(gè)紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)，每個(gè)紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)包含下極板薄膜、鉭酸鋰薄膜和上極板薄膜的堆疊結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)在單個(gè)芯片內(nèi)形成多個(gè)紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)，逐個(gè)紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)判斷紅外信號(hào)，相比于現(xiàn)有技術(shù)中需要多個(gè)芯片，逐個(gè)芯片判斷紅外信號(hào)，采用本發(fā)明實(shí)施例的方案，單個(gè)芯片內(nèi)的工藝一致性更佳，可以獲得更好的誤差控制效果；此外，由于相鄰的紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)之間具有間隔，因此可以通過(guò)相互獨(dú)立、相互間隔的紅外感應(yīng)結(jié)果，判斷紅外信號(hào)(如人體的紅外輻射能量)的移動(dòng)情況，為手勢(shì)識(shí)別等技術(shù)提供良好基礎(chǔ)；此外，本發(fā)明實(shí)施例中的紅外傳感器是基于鉭酸鋰薄膜形成，相比于采用鉭酸鋰晶圓，發(fā)生由于鉭酸鋰過(guò)厚導(dǎo)致成本較高、探測(cè)率以及比探測(cè)率下降的問(wèn)題，或者發(fā)生由于鉭酸鋰過(guò)薄導(dǎo)致組裝成品率太低的問(wèn)題，采用本發(fā)明實(shí)施例的方案，由于是在單個(gè)芯片內(nèi)形成，不需要考慮組裝需求，可以有效控制鉭酸鋰薄膜的厚度，采用對(duì)材料需求較少的鉭酸鋰薄膜，可以控制生產(chǎn)成本，提升探測(cè)率以及比探測(cè)率。

26、進(jìn)一步，所述多個(gè)紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)呈m×n陣列式排列，相比于現(xiàn)有技術(shù)中采用多個(gè)芯片排列的規(guī)范性較差，容易產(chǎn)生探測(cè)誤差，采用上述方案，可以通過(guò)陣列式排列，降低判斷紅外信號(hào)移動(dòng)方向和距離的運(yùn)算復(fù)雜度，并且單個(gè)芯片內(nèi)的工藝一致性更佳，可以獲得更好的誤差控制效果。

27、進(jìn)一步，在所述介質(zhì)層上形成多個(gè)紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)，包括：在所述介質(zhì)層上依次形成堆疊的下極板薄膜、鉭酸鋰薄膜以及上極板薄膜；對(duì)所述堆疊的下極板薄膜、鉭酸鋰薄膜以及上極板薄膜進(jìn)行刻蝕，以形成所述多個(gè)紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)，采用上述方案，可以在先形成大面積堆疊薄膜的基礎(chǔ)上，通過(guò)刻蝕工藝形成多個(gè)相互獨(dú)立、相互間隔的紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)，有效降低工藝復(fù)雜度。

28、進(jìn)一步，在所述形成覆蓋所述半導(dǎo)體襯底的介質(zhì)層之前，在所述半導(dǎo)體襯底上形成多個(gè)導(dǎo)電埋層結(jié)構(gòu)；在所述形成覆蓋所述半導(dǎo)體襯底的介質(zhì)層之后，形成多個(gè)插塞孔和導(dǎo)電金屬結(jié)構(gòu)，不同的紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)的下極板薄膜與各自的導(dǎo)電金屬結(jié)構(gòu)電導(dǎo)通，不同的紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)的上極板薄膜與各自的導(dǎo)電金屬結(jié)構(gòu)電導(dǎo)通，采用上述方案，可以形成能夠用于傳輸電信號(hào)的結(jié)構(gòu)，相比于現(xiàn)有技術(shù)中需要在多個(gè)芯片之間建立電連接以傳輸電信號(hào)，采用本發(fā)明實(shí)施例中的方案，在單個(gè)芯片內(nèi)的工藝一致性更佳，可以獲得更好的誤差控制效果，并且相比于其他電連接方式(例如打線工藝)，可以降低面積需求，控制生產(chǎn)成本。

29、進(jìn)一步，所述導(dǎo)電金屬結(jié)構(gòu)中的一部分為導(dǎo)入端導(dǎo)電金屬結(jié)構(gòu)，用于施加電信號(hào)、另一部分為導(dǎo)出端導(dǎo)電金屬結(jié)構(gòu)，用于導(dǎo)出電信號(hào)；其中，與所述導(dǎo)出端導(dǎo)電金屬結(jié)構(gòu)耦接的導(dǎo)電埋層結(jié)構(gòu)之間電絕緣；與所述導(dǎo)入端導(dǎo)電金屬結(jié)構(gòu)耦接的導(dǎo)電埋層結(jié)構(gòu)的至少一部分之間電絕緣，采用上述方案，可以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)出電信號(hào)之間相互獨(dú)立，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)多個(gè)相互獨(dú)立、相互間隔的紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)的信號(hào)進(jìn)行相互獨(dú)立地導(dǎo)出，此外，還可以實(shí)現(xiàn)至少一部分導(dǎo)入電信號(hào)相互獨(dú)立，從而可以根據(jù)需求在導(dǎo)入電信號(hào)不完全一致時(shí)，將待導(dǎo)入電信號(hào)輸送至多個(gè)相互獨(dú)立、相互間隔的紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)中，有助于更準(zhǔn)確地判斷紅外信號(hào)(如人體的紅外輻射能量)的移動(dòng)情況，為手勢(shì)識(shí)別等技術(shù)提供良好基礎(chǔ)。

30、進(jìn)一步，采用同一工藝，在所述介質(zhì)層上形成所述下極板薄膜，以及在一部分插塞孔的內(nèi)部及表面形成導(dǎo)電金屬結(jié)構(gòu)，可以通過(guò)采用同一工藝形成多個(gè)部分，有效降低工藝成本和工藝復(fù)雜度，并且進(jìn)一步提高單個(gè)芯片內(nèi)的工藝一致性。

31、進(jìn)一步，采用同一工藝，在所述鉭酸鋰薄膜上形成所述上極板薄膜，以及在另一部分插塞孔的內(nèi)部及表面形成導(dǎo)電金屬結(jié)構(gòu)，可以通過(guò)采用同一工藝形成多個(gè)部分，有效降低工藝成本和工藝復(fù)雜度，并且進(jìn)一步提高單個(gè)芯片內(nèi)的工藝一致性。

32、進(jìn)一步，所述一部分插塞孔對(duì)應(yīng)于所述導(dǎo)出端導(dǎo)電金屬結(jié)構(gòu)，所述另一部分插塞孔對(duì)應(yīng)于所述導(dǎo)入端導(dǎo)電金屬結(jié)構(gòu)。采用上述工藝，可以先采用形成下極板薄膜的同一工藝形成導(dǎo)出端導(dǎo)電金屬結(jié)構(gòu)，再采用形成上極板薄膜的同一工藝形成導(dǎo)入端導(dǎo)電金屬結(jié)構(gòu)，可以采用同一工藝形成多個(gè)部分，有效降低工藝成本和工藝復(fù)雜度的同時(shí)，更加適合載流子的流動(dòng)方向，提高電學(xué)性能。

33、進(jìn)一步，自所述半導(dǎo)體襯底的背面，對(duì)所述半導(dǎo)體襯底進(jìn)行刻蝕，以形成一個(gè)或多個(gè)溝槽，可以形成溝槽狀的隔熱腔，有效對(duì)紅外傳感器進(jìn)行隔熱處理，提高器件質(zhì)量。

34、進(jìn)一步，在所述多個(gè)紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)呈m×n陣列式排列，所述溝槽為多個(gè)；其中，在垂直于所述半導(dǎo)體襯底的表面方向上，所述溝槽與所述紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)一一對(duì)應(yīng)，從而可以形成與紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)一對(duì)一的隔熱腔，相比于多個(gè)紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于單個(gè)體積較大的隔熱腔，采用上述方案，可以使相鄰的紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)之間的溫度影響更加獨(dú)立，從而能夠更精確地判斷相鄰紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的紅外信號(hào)(如人體的紅外輻射能量)。

35、進(jìn)一步，在所述溝槽內(nèi)壁形成反射材料層，從而可以進(jìn)一步提高隔熱效果，提高隔熱腔的功能。

36、進(jìn)一步，所述反射材料層的材料為金屬材料，采用濺射工藝，在所述溝槽內(nèi)壁形成所述反射材料層，從而可以濺射形成金屬格柵，有效提高反射材料層的均勻性和隔熱效果。