CN113720473B - 一种基于cmos工艺的红外探测器 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种基于CMOS工艺的红外探测器，红外探测器中CMOS测量电路***和CMOS红外传感结构均使用CMOS工艺制备，在CMOS测量电路***上直接制备CMOS红外传感结构；CMOS红外传感结构的CMOS制作工艺包括金属互连工艺、通孔工艺以及RDL工艺，CMOS红外传感结构包括至少两层金属互连层、至少两层介质层和多个互连通孔，介质层至少包括一层牺牲层和一层热敏感介质层，热敏感介质层包括电阻温度系数大于设定值的热敏材料；CMOS红外传感结构包括由反射层和热敏感介质层构成的谐振腔、控制热传递的悬空微桥结构以及具有电连接和支撑功能的柱状结构。通过本公开的技术方案，解决了传统MEMS工艺红外探测器的性能低，像素规模低，良率低等问题，优化了红外探测器的性能。

Description

一种基于CMOS工艺的红外探测器

技术领域

本公开涉及红外探测技术领域，尤其涉及一种基于CMOS工艺的红外探测器。

背景技术

监控市场、车辅市场、家居市场、智能制造市场以及手机应用等领域都对非制冷高性能的芯片有着强烈的需求，且对芯片性能的好坏、性能的一致性以及产品的价格都有一定的要求，每年预计有亿颗以上芯片的潜在需求，而目前的工艺方案和架构无法满足市场需求。

目前红外探测器采用的是测量电路和红外传感结构结合的方式，测量电路采用CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，互补金属氧化物半导体)工艺制备，而红外传感结构采用MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微电子机械***)工艺制备，导致存在如下问题：

(1)红外传感结构采用MEMS工艺制备，以聚酰亚胺作为牺牲层，与CMOS工艺不兼容。

(2)聚酰亚胺作为牺牲层，存在释放不干净影响探测器芯片真空度的问题，还会使后续薄膜生长温度受限制，不利于材料的选择。

(3)聚酰亚胺会造成谐振腔高度不一致，工作主波长难以保证。

(4)MEMS工艺制程的控制远差于CMOS工艺，芯片的性能一致性和探测性能都会受到制约。

(5)MEMS产能低，良率低，成本高，不能实现大规模批量生产。

(6)MEMS现有的工艺能力不足以支撑更高性能的探测器制备，更小的线宽以及更薄的膜厚，不利于实现芯片的小型化。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种基于CMOS工艺的红外探测器，解决了传统MEMS工艺红外探测器的性能低，像素规模低，良率低等问题，优化了红外探测器的性能。

本公开提供了一种基于CMOS工艺的红外探测器，包括：

CMOS测量电路***和CMOS红外传感结构，所述CMOS测量电路***和所述CMOS红外传感结构均使用CMOS工艺制备，在所述CMOS测量电路***上直接制备所述CMOS红外传感结构；

所述红外探测器包括有效像元阵列和镜像像元阵列，所述镜像像元用于消除所述有效像元除辐射吸收以外产生的热信号，所述热信号包括环境背景热信号、电阻热信号和衬底热信号；

针对所述有效像元：

所述CMOS测量电路***上方包括至少一层密闭释放隔绝层，所述密闭释放隔绝层用于在制作所述CMOS红外传感结构的刻蚀过程中，保护所述CMOS测量电路***不受工艺影响；

所述CMOS红外传感结构的CMOS制作工艺包括金属互连工艺、通孔工艺以及RDL工艺，所述CMOS红外传感结构包括至少两层金属互连层、至少两层介质层和多个互连通孔，所述两层介质层至少包括一层牺牲层和一层热敏感介质层，所述两层金属互连层至少包括电极层和反射层中的支撑底座；其中，所述热敏感介质层包括电阻温度系数大于设定值的热敏材料，所述热敏感介质层用于将其吸收的红外辐射对应的温度变化转化为电阻变化，进而通过所述CMOS测量电路***将红外目标信号转化成可实现电读出的信号；

所述CMOS红外传感结构包括由所述反射层和所述热敏感介质层构成的谐振腔、控制热传递的悬空微桥结构以及具有电连接和支撑功能的柱状结构，所述CMOS测量电路***用于测量和处理一个或多个所述CMOS红外传感结构形成的阵列电阻值，并将红外信号转化为图像电信号；

所述CMOS测量电路***包括偏压产生电路、列级模拟前端电路和行级电路，所述偏压产生电路的输入端连接所述行级电路的输出端，所述列级模拟前端电路的输入端连接所述偏压产生电路的输出端，所述行级电路中包括行级镜像像元和行选开关，所述列级模拟前端电路中包括盲像元；其中，所述行级电路分布在每个像素内并根据时序产生电路的行选通信号选取待处理信号，并在所述偏压产生电路的作用下输出电流信号至所述列级模拟前端电路以进行电流电压转换输出；

所述行级电路受所述行选开关控制而被选通时向所述偏压产生电路输出第三偏置电压，所述偏压产生电路根据输入的恒压及所述第三偏置电压输出第一偏置电压和第二偏置电压，所述列级模拟前端电路根据所述第一偏置电压和所述第二偏置电压得到两路电流，并对所产生的两路电流之差进行跨阻放大并作为输出电压输出。

可选地，所述镜像像元采用与所述有效像元同工艺的CMOS工艺制备而成，所述镜像像元包括至少两层金属互连层和两层介质层。

可选地，所述镜像像元采用破坏谐振腔方式、改变谐振腔高度方式或直接反射目标红外辐射方式中的至少一种实现镜像作用。

可选地，针对所述有效像元，在所述CMOS测量电路***的金属互连层上层或者同层制备所述CMOS红外传感结构。

可选地，针对所述有效像元，所述牺牲层用于使所述CMOS红外传感结构形成镂空结构，构成所述牺牲层的材料是氧化硅，采用post-CMOS工艺腐蚀所述牺牲层。

可选地，针对所述有效像元，所述post-CMOS工艺采用气相氟化氢、四氟化碳和三氟甲烷中的至少一种对所述牺牲层进行腐蚀。

可选地，针对所述有效像元，所述密闭释放隔绝层位于所述CMOS测量电路***和所述CMOS红外传感结构之间的界面和/或位于所述CMOS红外传感结构中，所述密闭释放隔绝层用于在进行腐蚀工艺释放牺牲层时保护所述CMOS测量电路***不受侵蚀；

所述密闭释放隔绝层采用的CMOS工艺抗腐蚀材料包括硅、锗、硅锗合金、非晶硅、非晶锗、非晶硅锗、非晶碳、碳化硅、氧化铝、氮化硅或碳氮化硅中的至少一种。

可选地，针对所述有效像元，所述CMOS红外传感结构包括吸收板、梁结构、所述反射层和所述柱状结构；

所述吸收板用于吸收所述红外目标信号并将所述红外目标信号转换为电信号，所述吸收板包括金属互连层和至少一层所述热敏感介质层，构成所述热敏感介质层的材料包括非晶硅、非晶锗、非晶锗硅、氧化钛、氧化钒或氧化钛钒中的至少一种；

所述梁结构和所述柱状结构用于传输所述电信号并用于支撑和连接所述吸收板，所述梁结构包括金属互连层和至少一层介质层，所述柱状结构采用所述金属互连工艺和所述通孔工艺连接所述梁结构和所述CMOS测量电路***；

所述反射层还包括反射板，所述反射板用于反射红外信号并与所述热敏感介质层形成所述谐振腔，所述反射层包括至少一层金属层。

可选地，针对所述有效像元，所述梁结构和所述吸收板的至少两端电连接，所述CMOS红外传感结构包括至少两个所述柱状结构和至少两个支撑底座，所述电极层包括至少两个电极端。

可选地，所述红外探测器是基于3nm、7nm、10nm、14nm、22nm、28nm、32nm、45nm、65nm、90nm、130nm、150nm、180nm、250nm或350nm CMOS工艺制程。

可选地，构成所述金属互连层的金属连线材料包括铝、铜、钨、钛、镍、铬、铂、银、钌或钴中的至少一种。

本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本公开实施例利用CMOS工艺实现了CMOS测量电路***和CMOS红外传感结构在CMOS生产线上一体化制备，相较于MEMS工艺，CMOS不存在工艺兼容问题，解决了MEMS工艺面临的技术难点，采用CMOS产线工艺制备红外探测器也可以减小运输成本，减少运输等问题造成的风险；红外探测器以氧化硅作为牺牲层，氧化硅与CMOS工艺完全兼容，制备工艺简单且易于控制，CMOS工艺也不会出现牺牲层聚酰亚胺释放不干净影响探测器芯片真空度的问题，且后续薄膜生长温度不受牺牲层材料的限制，可以实现牺牲层多层工艺设计，不受工艺限制，可以很容易地利用牺牲层实现平坦化，降低工艺难度和可能存在的风险；一体化CMOS工艺制备的红外探测器可实现芯片高良品率、低成本、高产能且大规模集成化生产的目标，为红外探测器提供更广阔的应用市场；基于CMOS工艺的红外探测器可以使红外探测器实现特征结构更小的尺寸和更薄的膜厚，使得红外探测器占空比更大、热导更低、热容更小，从而使得红外探测器的探测灵敏度更高、探测距离更远以及探测性能更好；基于CMOS工艺的红外探测器，可以使探测器像元尺寸更小，实现相同阵列像素下更小的芯片面积，更利于实现芯片小型化；基于CMOS工艺的红外探测器，工艺产线成熟，工艺控制精度更高，可以更好地达到设计要求，产品的一致性更好，更利于电路片调整性能，更利于产业化批量生产。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施例提供的一种红外探测器中有效像元的立体结构示意图；

图2为本公开实施例提供的一种红外探测器中有效像元的剖面结构示意图；

图3为本公开实施例提供的另一种红外探测器中有效像元的剖面结构示意图；

图4为本公开实施例提供的另一种红外探测器中有效像元的剖面结构示意图；

图5为本公开实施例提供的一种CMOS测量电路***的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种红外探测器镜像像元的立体分解结构示意图；

图7为本发明实施例提供的另一种红外探测器镜像像元的立体分解结构示意图；

图8为本发明实施例提供的又一种红外探测器镜像像元的立体分解结构示意图；

图9为本发明实施例提供的又一种红外探测器镜像像元的立体分解结构示意图；

图10为本发明实施例提供的另一种红外探测器镜像像元的立体结构示意图；

图11为本发明实施例提供的又一种红外探测器镜像像元的立体分解结构示意图；

图12为本发明实施例提供的又一种红外探测器镜像像元的立体分解结构示意图；

图13为本发明实施例提供的又一种红外探测器镜像像元的立体结构示意图；

图14为本发明实施例提供的又一种红外探测器镜像像元的立体结构示意图；

图15本发明实施例提供的一种红外探测器镜像像元的膜层结构示意图；

图16为本发明实施例提供的另一种红外探测器镜像像元的膜层结构示意图；

图17为本发明实施例提供的又一种红外探测器镜像像元的膜层结构示意图；

图18为本发明实施例提供的又一种红外探测器镜像像元的立体分解结构示意图；

图19为本发明实施例提供的又一种红外探测器镜像像元的膜层结构示意图；

图20为本发明实施例提供的又一种红外探测器镜像像元的膜层结构示意图；

图21为本发明实施例提供的又一种红外探测器镜像像元的膜层结构示意图；

图22为本发明实施例提供的又一种红外探测器镜像像元的膜层结构示意图；

图23为本发明实施例提供的又一种红外探测器镜像像元的立体分解结构示意图；

图24为本发明实施例提供的又一种红外探测器镜像像元的立体分解结构示意图；

图25为本发明实施例提供的又一种红外探测器镜像像元的膜层结构示意图；

图26为本发明实施例提供的又一种红外探测器镜像像元的膜层结构示意图；

图27为本发明实施例提供的又一种红外探测器镜像像元的膜层结构示意图；

图28为本发明实施例提供的又一种红外探测器镜像像元的膜层结构示意图；

图29为本发明实施例提供的又一种红外探测器镜像像元的立体分解结构示意图；

图30为本发明实施例提供的又一种红外探测器镜像像元的立体分解结构示意图；

图31为本发明实施例提供的一种红外探测器的膜层结构示意图；

图32为本公开实施例提供的另一种红外探测器的剖面结构示意图；

图33为本公开实施例提供的另一种红外探测器的立体结构示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

图1为本公开实施例提供的一种红外探测器中有效像元的立体结构示意图，图2为本公开实施例提供的一种红外探测器中有效像元的剖面结构示意图。结合图1和图2，基于CMOS工艺的红外探测器包括CMOS测量电路***1和CMOS红外传感结构2，CMOS测量电路***1和CMOS红外传感结构2均使用CMOS工艺制备，在CMOS测量电路***1上直接制备CMOS红外传感结构2。

具体地，CMOS红外传感结构2用于将外部红外信号转换为电信号并传输至CMOS测量电路***1，CMOS测量电路***1根据接收到的电信号反映出对应红外信号的温度信息，实现红外探测器的温度检测功能。设置CMOS测量电路***1和CMOS红外传感结构2均使用CMOS工艺制备，在CMOS测量电路***1上直接制备CMOS红外传感结构2，即先采用CMOS工艺制备CMOS测量电路***1，再利用CMOS生产线以及该生产线兼容的各项工艺的参数，利用CMOS工艺连续制备CMOS红外传感结构2。

由此，本公开实施例利用CMOS工艺实现了CMOS测量电路***1和CMOS红外传感结构2在CMOS生产线上一体化制备，相较于MEMS工艺，CMOS不存在工艺兼容问题，解决了MEMS工艺面临的技术难点，采用CMOS产线工艺制备红外探测器也可以减小运输成本，减少运输等问题造成的风险；红外探测器以氧化硅作为牺牲层，氧化硅与CMOS工艺完全兼容，制备工艺简单且易于控制，CMOS工艺也不会出现牺牲层聚酰亚胺释放不干净影响探测器芯片真空度的问题，且后续薄膜生长温度不受牺牲层材料的限制，可以实现牺牲层多层工艺设计，不受工艺限制，可以很容易地利用牺牲层实现平坦化，降低工艺难度和可能存在的风险；一体化CMOS工艺制备的红外探测器可实现芯片高良品率、低成本、高产能且大规模集成化生产的目标，为红外探测器提供更广阔的应用市场；基于CMOS工艺的红外探测器可以使红外探测器实现特征结构更小的尺寸和更薄的膜厚，使得红外探测器占空比更大、热导更低、热容更小，从而使得红外探测器的探测灵敏度更高、探测距离更远以及探测性能更好；基于CMOS工艺的红外探测器，可以使探测器像元尺寸更小，实现相同阵列像素下更小的芯片面积，更利于实现芯片小型化；基于CMOS工艺的红外探测器，工艺产线成熟，工艺控制精度更高，可以更好地达到设计要求，产品的一致性更好，更利于电路片调整性能，更利于产业化批量生产。

红外探测器包括有效像元阵列和镜像像元阵列，有效像元阵列包括多个阵列排布的有效像元，镜像像元阵列包括多个阵列排布的镜像像元，镜像像元用于消除有效像元除辐射吸收以外产生的热信号，热信号包括环境背景热信号、电阻热信号和衬底热信号。具体地，有效像元和镜像像元均由于热辐射而发生阻值变化，镜像像元与有效像元受到同样的固定辐射时，镜像像元与有效像元的阻值相同，二者的温度系数也相同，二者在相同环境温度下的温度漂移量相同，两者的变化同步。由此可知，镜像像元与有效像元的区别在于镜像像元不响应红外辐射信号，而有效像元响应红外辐射信号，也就是说，有效像元产生的信号为红外辐射信号与噪声信号的叠加，对有效像元产生的信号进行降噪后，能够获取目标物的红外辐射信号，从而提高探测结果的准确性。

结合图1和图2，针对有效像元，CMOS红外传感结构2包括位于CMOS测量电路***1上的反射层4、红外转换结构40和多个柱状结构6，柱状结构6位于反射层4和红外转换结构40之间，反射层4包括反射板41和支撑底座42，红外转换结构40通过柱状结构6和支撑底座42与CMOS测量电路***1电连接。

具体地，柱状结构6位于反射层4和红外转换结构40之间，用于在CMOS测量电路***1上的牺牲层释放后支撑红外转换结构40，牺牲层位于反射层与红外转换结构40之间，柱状结构6为金属结构，红外转换结构40经由红外信号转换出来的电信号经过对应的柱状结构6以及对应的支撑底座42传输至CMOS测量电路***1，CMOS测量电路***1处理电信号以反映出温度信息，实现红外探测器非接触式的红外温度检测。CMOS红外传感结构2通过不同的电极结构输出正电信号和接地电信号，正电信号和接地电信号通过不同的柱状结构6传输至与柱状结构6电连接的支撑底座42，图1和图2示例性地示意沿平行于CMOS测量电路***1的方向，CMOS红外传感结构2包括两个柱状结构6，可以设置其中一个柱状结构6用于传输正电信号，另一个柱状结构6用于传输接地电信号，也可以设置CMOS红外传感结构2包括四个柱状结构6，两两为一组分别传输正电信号和接地电信号。另外，反射层4包括反射板41和支撑底座42，反射层4的一部分用于充当柱状结构6与CMOS测量电路***1电连接的电介质，即支撑底座42，反射板41则用于反射红外线至红外转换结构40，配合反射层4和红外转换结构40之间形成的谐振腔实现红外线的二次吸收，以提高红外探测器的红外吸收率，优化红外探测器的红外探测性能。

结合图1和图2，红外转换结构包括吸收板10和多个梁结构11，吸收板10用于将红外信号转换为电信号并通过对应的梁结构11与对应的柱状结构6电连接，示例性地，可以设置吸收板10和梁结构11均包括热敏层12，构成热敏层12的材料包括非晶硅、非晶碳、非晶锗、非晶硅锗、氧化钛、氧化钒或氧化钛钒中的至少一种。具体地，吸收板10用于将红外信号转换为电信号并通过对应的梁结构11与对应的柱状结构6电连接，吸收板10包括支撑层13、电极层14、热敏层12和钝化层15，梁结构11同样可以包括支撑层13、电极层14和钝化层15，梁结构11还可以包括热敏层12，支撑层13位于钝化层15临近CMOS测量电路***1的一侧，电极层14和热敏层12位于支撑层13和钝化层15之间，钝化层15包覆电极层14，热敏层12覆盖梁结构11所在位置，利用热敏材料如非晶硅、非晶锗或非晶硅锗的热导率小的特点有利于降低梁结构11的热导，热敏层12可以替代支撑层13作为梁结构11的支撑材料，也可以替代钝化层15作为梁结构11的电极保护材料。

具体地，支撑层13用于在释放掉牺牲层后支撑红外转换结构40中的上方膜层，热敏层12用于将红外温度检测信号转换为红外检测电信号，电极层14用于将热敏层12转换出来的红外检测电信号通过左右两侧的梁结构11传输至CMOS测量电路***1，两个梁结构11分别传输红外检测电信号的正负信号，CMOS测量电路***1中的读出电路通过对获取到的红外检测电信号的分析实现非接触式的红外温度检测，钝化层15用于保护电极层14不被氧化或者腐蚀。另外，热敏层12可以位于电极层14的上方，也可以位于电极层14的下方。可以设置对应吸收板10，热敏层12和电极层14位于支撑层13和钝化层15形成的密闭空间内，实现对吸收板10中热敏层12和电极层14的保护，对应梁结构11，电极层14位于支撑层13和钝化层15形成的密闭空间内，实现对梁结构11中电极层14的保护。

示例性地，可以设置构成热敏层12的材料可以包括非晶硅、非晶锗、非晶硅锗、氧化钛、氧化钒或氧化钛钒中的至少一种，构成支撑层13的材料可以包括非晶碳、氧化铝、非晶硅、非晶锗或非晶锗硅中的一种或多种，构成电极层14的材料可以包括钛、氮化钛、钽、氮化钽、钛钨合金、镍铬合金、镍硅合金、镍或铬中的一种或多种，构成钝化层15的材料可以包括非晶碳、氧化铝、非晶硅、非晶锗或非晶锗硅中的一种或多种。另外，设置吸收板10包括热敏层12，热敏层12材料为非晶硅、非晶碳、非晶锗或非晶硅锗时，梁结构11上的支撑层13和/或钝化层15可以由热敏层12来代替，因为非晶硅、非晶锗或非晶硅锗的热导率较小，有利于降低梁结构11的热导率，进一步提高红外探测器的红外响应率。

结合图1和图2，CMOS测量电路***1上方可以包括至少一层密闭释放隔绝层3，密闭释放隔绝层3用于在制作CMOS红外传感结构2的刻蚀过程中，保护CMOS测量电路***1不受工艺影响。可选地，密闭释放隔绝层3位于CMOS测量电路***1和CMOS红外传感结构2之间的界面和/或位于CMOS红外传感结构2中，密闭释放隔绝层3用于在进行腐蚀工艺释放牺牲层时保护CMOS测量电路***1不受侵蚀，密闭释放隔绝层3采用的CMOS工艺抗腐蚀材料包括硅、锗、硅锗合金、非晶硅、非晶锗、非晶硅锗、非晶碳、碳化硅、氧化铝、氮化硅或碳氮化硅中的至少一种。

图2示例性地设置密闭释放隔绝层3位于CMOS红外传感结构2中，密闭释放隔绝层3例如可以位于反射层4的金属互连层的上方，密闭释放隔绝层3包覆柱状结构6，通过设置密闭释放隔绝层3包覆柱状结构6，一方面可以利用密闭释放隔绝层3作为柱状结构6处的支撑，提高了柱状结构6的稳定性，保证柱状结构6与红外转换结构40以及支撑底座42的电连接。另一方面，包覆柱状结构6的密闭释放隔绝层3可以减少柱状结构6与外界环境的接触，减少柱状结构6与外界环境的接触电阻，进而减少红外探测器像元的噪声，提高红外探测传感器的探测灵敏度。另外，红外探测器的谐振腔通过释放氧化硅牺牲层后的真空腔来实现，反射层4作为谐振腔的反射层，牺牲层位于反射层4和红外转换结构40之间，设置位于反射层4上的至少一层密闭释放隔绝层3选择硅、锗、硅锗合金、非晶硅、非晶锗或非晶硅锗作为谐振腔的一部分时，不影响反射层的反射效果，可以减小谐振腔高度，进而减小牺牲层的厚度，减小氧化硅构成的牺牲层的释放难度。另外，设置密闭释放隔绝层3与柱状结构6形成密闭结构，将CMOS测量电路***1与牺牲层完全隔开，实现对CMOS测量电路***1的保护。

图3为本公开实施例提供的另一种红外探测器中有效像元的剖面结构示意图。与图2所示结构的红外探测器不同的是，图3所示结构的红外探测器中，密闭释放隔绝层3位于CMOS测量电路***1和CMOS红外传感结构2之间的界面，例如密闭释放隔绝层3位于反射层4和CMOS测量电路***1之间，即密闭释放隔绝层3位于反射层4的金属互连层的下方，支撑底座42通过贯穿密闭释放隔绝层3的通孔与CMOS测量电路***1电连接。具体地，由于CMOS测量电路***1和CMOS红外传感结构2均采用CMOS工艺制备形成，当制备形成CMOS测量电路***1后，将制备形成包含有CMOS测量电路***1的晶圆传输至下一道工艺制备形成CMOS红外传感结构2，因为氧化硅是CMOS工艺中最常用的介质材料，CMOS电路上多以氧化硅作为金属层间的绝缘层，所以腐蚀2um左右厚度的氧化硅时如果没有隔绝层作为阻挡，将会严重影响电路，所以为了释放所述牺牲层氧化硅时不会腐蚀所述CMOS测量电路***上的氧化硅介质，在制备形成CMOS测量电路***1后，在CMOS测量电路***1上制备形成密闭释放隔绝层3，利用密闭释放隔绝层3对CMOS测量电路***1进行保护，而为了保证支撑底座42与CMOS测量电路***1的电连接，在制备形成密闭释放隔绝层3后，在密闭释放隔绝层3对应支撑底座42的区域采用刻蚀工艺形成通孔，通过通孔实现支撑底座42与CMOS测量电路***1的电连接。另外，设置密闭释放隔绝层3与支撑底座42形成密闭结构，将CMOS测量电路***1与牺牲层完全隔开，实现对CMOS测量电路***1的保护。

图4为本公开实施例提供的另一种红外探测器中有效像元的剖面结构示意图。与图2和图3所示结构的红外探测器不同的是，图4所示结构的红外探测器中，CMOS测量电路***1和CMOS红外传感结构2之间的界面设置有至少一层密闭释放隔绝层3，且CMOS红外传感结构2中设置有至少一层密闭释放隔绝层3，即反射层4和CMOS测量电路***1之间设置有至少一层密闭释放隔绝层3，且反射层4上设置有至少一层密闭释放隔绝层3，效果同上，这里不再赘述。

示例性地，构成密闭释放隔绝层3的材料可以包括硅、锗、硅锗合金、非晶硅、非晶锗、非晶硅锗、非晶碳、碳化硅、氧化铝、氮化硅或碳氮化硅中的至少一种，密闭释放隔绝层3的厚度大于等于100A，小于等于2000A。具体地，硅、锗、硅锗合金、非晶硅、非晶锗、非晶硅锗、非晶碳、碳化硅、氧化铝、氮化硅和碳氮化硅均为CMOS工艺抗腐蚀材料，即这些材料不会受牺牲层释放用试剂的腐蚀，因此密闭释放隔绝层3可以用于在进行腐蚀工艺释放牺牲层时保护CMOS测量电路***1不受侵蚀。另外，密闭释放隔绝层3覆盖CMOS测量电路***1设置，密闭释放隔绝层3还可以用于在制作CMOS红外传感结构2的刻蚀过程中，保护CMOS测量电路***1不受工艺影响。另外，当反射层4上设置有至少一层密闭释放隔绝层3时，设置构成密闭释放隔绝层3的材料包括硅、锗、硅锗合金、非晶硅、非晶锗、非晶硅锗、非晶碳、碳化硅、氧化铝、氮化硅或碳氮化硅中的至少一种，第一介质层的厚度大于100A，小于等于2000A，在设置密闭释放隔绝层3提高柱状结构6稳定性的同时，密闭释放隔绝层3几乎不会影响谐振腔内的反射过程，可以避免密闭释放隔绝层3影响谐振腔的反射过程，进而避免密闭释放隔绝层3对红外探测器探测灵敏度的影响。

结合图1至图4，CMOS红外传感结构2的CMOS制作工艺包括金属互连工艺、通孔工艺以及RDL工艺，CMOS红外传感结构2包括至少两层金属互连层、至少两层介质层和多个互连通孔，介质层至少包括一层牺牲层和一层热敏感介质层，热敏感介质层至少包括热敏层12，还可以包括支撑层13和/或钝化层15，金属互连层至少包括反射层4和电极层14；其中，热敏感介质层包括电阻温度系数大于设定值的热敏材料，电阻温度系数例如可以大于等于0.015/K，电阻温度系数大于设定值的热敏材料构成热敏感介质层中的热敏层12，热敏感介质层用于将其吸收的红外辐射对应的温度变化转化为电阻变化，进而通过CMOS测量电路***1将红外目标信号转化成可实现电读出的信号。

具体地，金属互连工艺用于实现上下两层金属互连层的电连接，通孔工艺用于形成连接上下金属互连层的互连通孔，RDL工艺即重布线层工艺，具体是指在电路顶层金属的上方重新布一层金属且与电路顶层金属有钨柱电连接，采用RDL工艺可以在CMOS测量电路***1的顶层金属上再制备红外探测器中的反射层4，反射层4上的支撑底座42与CMOS测量电路***1的顶层金属电连接。另外，热敏感介质层包括电阻温度系数大于设定值的热敏材料，电阻温度系数例如可以大于等于0.015/K，有利于提高红外探测器的探测灵敏度。另外，如图2所示，CMOS测量电路***1的CMOS制作工艺同样可以包括金属互连工艺和通孔工艺，CMOS测量电路***1包括间隔设置的金属互连层101、介质层102以及位于底部的硅衬底103，上下金属互连层101通过通孔104实现电连接。

结合图1至图4，CMOS红外传感结构2包括由反射层4和热敏感介质层构成的谐振腔、控制热传递的悬空微桥结构以及具有电连接和支撑功能的柱状结构6，CMOS测量电路***1用于测量和处理一个或多个CMOS红外传感结构2形成的阵列电阻值，并将红外信号转化为图像电信号。

具体地，谐振腔例如可以由反射层4和吸收板10构之间的空腔形成，红外光透过吸收板10在谐振腔内发生来回反射，以提高红外探测器的探测灵敏度，又由于柱状结构6的设置，梁结构11和吸收板10构成控制热传递的悬空微桥结构，柱状结构6既电连接支撑底座42和对应的梁结构11，又用于支撑位于柱状结构6上的红外转换结构40。

图5为本公开实施例提供的一种CMOS测量电路***的结构示意图。结合图1至图5，CMOS测量电路***1包括偏压产生电路7、列级模拟前端电路8和行级电路9，偏压产生电路7的输入端连接行级电路9的输出端，列级模拟前端电路8的输入端连接偏压产生电路7的输出端，行级电路9中包括行级镜像像元Rsm和行选开关K1，列级模拟前端电路8中包括盲像元RD；其中，行级电路9分布在每个像素内并根据时序产生电路的行选通信号选取待处理信号，并在偏压产生电路7的作用下输出电流信号至列级模拟前端电路8以进行电流电压转换输出；行级电路9受行选开关K1控制而被选通时向偏压产生电路7输出第三偏置电压VRsm，偏压产生电路7根据输入的恒压及第三偏置电压VRsm输出第一偏置电压V1和第二偏置电压V2，列级模拟前端电路8根据第一偏置电压V1和第二偏置电压V2得到两路电流，并对所产生的两路电流之差进行跨阻放大并作为输出电压输出。

具体地，行级电路9包括行级镜像像元Rsm和行选开关K1，行级电路9用于根据行选开关K1的选通状态生成第三偏置电压VRsm。示例性地，行级镜像像元Rsm可以进行遮光处理，使行级镜像像元Rsm受到温度恒等于衬底温度的遮光片的固定辐射，行选开关K1可以用晶体管实现，行选开关K1闭合，行级镜像像元Rsm与偏压产生电路7的连接，即行级电路9受行选开关K1控制而被选通时向偏压产生电路7输出第三偏置电压VRsm。偏压产生电路7可以包括第一偏压产生电路71和第二偏压产生电路72，第一偏压产生电路71用于根据输入的恒压生成第一偏置电压V1，输入的恒压例如可以为电压恒定的正电源信号。第二偏压产生电路72可以包括偏压控制子电路721和多个选通驱动子电路722，偏压控制子电路721用于根据第三偏置电压VRsm控制选通驱动子电路722分别产生对应的第二偏置电压V。

列级模拟前端电路8包括多个列控制子电路81，列控制子电路81与选通驱动子电路722对应设置，示例性地，可以设置列控制子电路81与选通驱动子电路722一一对应设置，选通驱动子电路722用于根据其自身的选通状态向对应的列控制子电路81提供第二偏置电压V2。示例性地，可以设置选通驱动子电路722被选通时，选通驱动子电路722向对应的列控制子电路81提供第二偏置电压V2；选通驱动子电路722未被选通时，选通驱动子电路722停止向对应的列控制子电路81提供第二偏置电压V2。

列级模拟前端电路8包括有效像元RS和盲像元RD，列控制子电路用于根据第一偏置电压V1和盲像元RD产生第一电流I1，以及根据第二偏置电压V2和有效像元RS产生第二电流I2，并对第一电流I1与第二电流I2的差值进行跨阻放大后输出，行级镜像像元Rsm与有效像元RS在相同环境温度下的温度漂移量相同。

示例性地，行级镜像像元Rsm与CMOS测量电路***1之间热绝缘，且对行级镜像像元Rsm进行遮光处理，行级镜像像元Rsm受到来温度恒等于衬底温度的遮光片的固定辐射。有效像元RS的吸收板10与CMOS测量电路***1之间热绝缘，且有效像元RS接受外部辐射。行级镜像像元Rsm与有效像元RS的吸收板10都与CMOS测量电路***1之间热绝缘，因此行级镜像像元Rsm与有效像元RS均具有自热效应。

通过行选开关K1选通对应的行级镜像像元Rsm时，行级镜像像元Rsm与有效像元RS均由于焦耳热而发生阻值变化，但行级镜像像元Rsm与有效像元RS受到同样的固定辐射时，行级镜像像元Rsm与有效像元RS的阻值相同，二者的温度系数也相同，二者在相同环境温度下的温度漂移量相同，两者的变化同步，有利于利用行级镜像像元Rsm与有效像元RS在相同环境温度下的温度漂移量相同的特性，有效补偿行级镜像像元Rsm与有效像元RS由于自热效应而发生的阻值变化，实现读出电路的稳定输出。

另外，通过设置第二偏压产生电路7包括偏压控制子电路721和多个选通驱动子电路722，偏压控制子电路721用于根据行控制信号控制选通驱动子电路722分别产生对应的第二偏置电压V2，使得每行像素均有一路驱动单独驱动该行的像素整列，降低了对第二偏置电压V2的要求，即提高了偏压产生电路7的驱动能力，有利于利用读出电路驱动更大规模的红外探测器像素阵列。另外，CMOS测量电路***1的具体细节工作原理为本领域技术人员公知内容，这里不再赘述。

可选地，可以设置镜像像元采用破坏谐振腔方式、改变谐振腔高度方式或直接反射目标红外辐射方式中的至少一种实现镜像作用，以下针对镜像像元的具体结构和工作原理进行展开描述：

图6为本公开实施例提供的一种红外探测器镜像像元100的立体分解结构示意图，图7为本公开实施例提供的另一种红外探测器镜像像元的立体分解结构示意图，图8为本公开实施例提供的又一种红外探测器镜像像元的立体分解结构示意图，结合图6至图8，红外探测器镜像像元100包括CMOS测量电路***101和位于CMOS测量电路***101上的CMOS红外传感结构，CMOS测量电路***101和CMOS红外传感结构均采用CMOS工艺制备。CMOS红外传感结构包括位于CMOS测量电路***101上的反射层110和红外转换结构120，反射层110至少包括支撑底座111，红外转换结构120通过支撑底座111与CMOS测量电路***101电连接，红外转换结构120包括热敏层，构成热敏层的材料包括非晶硅、氧化钛、氧化钒或氧化钛钒中的至少一种。

CMOS测量电路***101与红外转换结构120之间未形成谐振腔，即镜像像元100采用破坏谐振腔方式实现镜像作用，或者CMOS测量电路***101与红外转换结构120之间的谐振腔无法将红外光反射至红外转换结构120，即镜像像元100采用改变谐振腔高度方式实现镜像作用，或者红外转换结构120反射红外光，即镜像像元100采用直接反射目标红外辐射实现镜像作用。

具体地，CMOS测量电路***101上包含有对电信号进行读取和处理的读出电路，在CMOS测量电路***101的一侧设置有反射层110，反射层110包括支撑底座111。CMOS测量电路***101与红外转换结构120可能如图6所示两者之间未形成谐振腔，或者可能如图7所示，CMOS测量电路***101与红外转换结构120无法将红外光反射至红外转换结构120，亦或者如图8所示，红外转换结构120反射红外光，总而言之，红外转换结构120未能接收到谐振光。

红外转换结构120包括热敏层，热敏层能够吸收目标物体的红外辐射能量，并将温度信号转换成电信号。由于红外转换结构120未能接收到谐振光，红外转换结构120能够吸收的红外辐射能量很少，可以认为红外转换结构120对红外辐射信号不响应。此时，红外转换结构120产生的电信号源于CMOS测量电路***101的热辐射和外部环境的热辐射等温度噪声，即红外转换结构120产生的信号为噪声信号，镜像像元100产生的电信号即为噪声信号，因此，通过镜像像元100能够获取到红外探测器的噪声信号。

本公开实施例通过CMOS红外传感结构包括位于CMOS测量电路***上的反射层和红外转换结构，反射层至少包括支撑底座，红外转换结构通过支撑底座与CMOS测量电路***电连接，CMOS测量电路***与红外转换结构之间未形成谐振腔，或者CMOS测量电路***与红外转换结构之间的谐振腔无法将红外光反射至红外转换结构，或者红外转换结构反射红外光，红外转换结构并不会接收到谐振光，故红外转换结构不响应红外辐射信号，此时，红外转换结构产生的电信号源于温度噪声，因此，通过镜像像元100能够获取到红外探测器的噪声信号，据此能够获取更加准确的探测信号，从而提高探测结果的准确性。

CMOS测量电路***101和CMOS红外传感结构均可以采用CMOS工艺制备，即镜像像元100可以采用CMOS工艺制备，同时，红外探测器中的有效像元采用CMOS制备，红外探测器能够实现全CMOS工艺流片，即可以利用CMOS工艺实现红外探测器的一体化制作，有利于提高红外探测器的制作良率和产能，降低红外探测器的制作成本。

热敏层采用非晶硅、氧化钛、氧化钒或氧化钛钒中的至少一种材料制备，由于非晶硅、氧化钛、氧化钒或氧化钛钒是CMOS工艺常用的材料，也就是说非晶硅、氧化钛、氧化钒或氧化钛钒中均与CMOS工艺兼容，故利用CMOS工艺能够制备热敏层，从而能够保证红外探测器的全CMOS工艺。

可选地，如图6所示，CMOS测量电路***101与红外转换结构120之间未形成谐振腔，反射层110还包括反射板112，CMOS红外传感结构还包括位于反射层110和红外转换结构120之间的第一介质层131，第一介质层131分别与反射层110和红外转换结构120接触设置。

具体地，在CMOS测量电路***101上形成反射层110，刻蚀反射层110形成支撑底座111和反射板112，在反射层110上形成第一介质层131，在第一介质层131上形成红外转换结构120。反射板112用于对红外光进行二次反射，红外转换结构120通过支撑底座111与CMOS测量电路***101电连接，减小了红外转换结构120与反射板112之间的距离，反射板112无法将红外光反射至红外转换结构120上，红外转换结构120无法接收到反射板112反射的光束，故红外转换结构120与CMOS测量电路***101之间并未形成谐振腔。减小红外转换结构120与反射板112之间的距离，即减小了红外探测器镜像像元100的厚度，在红外探测器镜像像元100的上方能够留出较大的空间，利用该空间能够制备吸气剂，从而有效利用了红外探测器镜像像元100的空间，避免占用额外的空间，有利于红外探测器向小型化发展。

第一介质层131位于反射层110和红外转换结构120之间，第一介质层131分别与反射层110和红外转换结构120接触设置，就镜像像元100而言，在反射层110和红外转换结构131之间无需形成牺牲层，因此能够避免牺牲层残留对红外探测器镜像像元100的影响；就有效像元而言，第一介质层131位于谐振腔内，第一介质层131的折射率大于真空的折射率，因此，通过第一介质层131能够增大谐振腔的光程，从而能够减小谐振腔的实际高度，进而减小了牺牲层的厚度，降低牺牲层的释放难度。此外，支撑底座111作为读出电路和CMOS红外传感结构电连接的结构，第一介质层131覆盖位于第一介质层131下方的介质层和支撑底座111，起到保护下方介质层以及CMOS测量电路***101的作用。

可选地，如图6所示，红外转换结构120包括吸收板121和多个梁结构122，吸收板121用于将红外信号转换为电信号并通过对应的梁结构122与对应的支撑底座111电连接，吸收板121和梁结构122位于同一层。

示例性地，如图6所示，红外转换结构120包括多个梁结构122，每个梁结构122均与对应的支撑底座111电连接。吸收板121用于吸收目标物体的红外辐射能量，并将红外辐射能量转换为有效电信号，梁结构122通过支撑底座111将吸收板121产生的有效电信号传递至读出电路，同时梁结构122还是一种热传导的部件，用于散热。此外，吸收板121还用于吸收温度噪声辐射的能量，并将温度噪声辐射的能量转换为噪声信号，梁结构122通过支撑底座111将吸收板121产生的噪声电信号传递至读出电路，以实现红外探测器的噪声信号的检测。本公开实施例通过将吸收板121和梁结构122设置于同一层，无需对吸收板121和梁结构122分别制作掩膜板，减少了制程数量，能够简化红外探测器的工艺流程，节省红外探测器的生产成本，提高生产效率。

图9为本公开实施例提供的又一种红外探测器镜像像元的立体分解结构示意图。如图9所示，红外转换结构120包括吸收板121和多个梁结构122，吸收板121用于将红外信号转换为电信号并通过对应的梁结构122与对应的支撑底座111电连接，吸收板121位于梁结构122临近CMOS测量电路***101的一侧。

示例性地，如图9所示，红外探测器镜像像元100制备方法可以包括在CMOS测量电路***101上形成反射层110，刻蚀反射层110以形成反射板112和支撑底座111，在反射层110上依次形成第一介质层131、吸收板121和梁结构122，如此吸收板121和梁结构122位于不同层，且位于梁结构122临近CMOS测量电路***101的一侧。

本公开实施例通过将吸收板121和梁结构122设置于不同层，梁结构122的面积不会对吸收板121的面积造成影响，有利于实现更大面积的吸收板121，从而能够提高吸收板121吸收的温度噪声的辐射量，即能够提高红外探测器的辐射吸收量，从而能够获取到更加准确的噪声信号，利于提高红外探测器的探测性能。此外，红外探测器镜像像元100结构100的尺寸不再受制于吸收板121的面积和梁结构122的面积之和，能够减小红外探测器镜像像元100的尺寸，有利于红外探测器向小型化发展。

图10为本公开实施例提供的一种红外探测器镜像像元的立体结构示意图，如图10所示，CMOS测量电路***101与红外转换结构120之间未形成谐振腔。CMOS红外传感结构还包括位于反射层110和红外转换结构120之间的多个柱状结构140，红外转换结构120通过柱状结构140和支撑底座111与CMOS测量电路***101电连接。与支撑底座111同层设置的反射板被刻蚀掉，其中，反射板用于反射红外光至红外转换结构120。

具体地，在CMOS测量电路***101的一侧设置有反射层110，反射层110包括支撑底座111和反射板，反射板用于对红外光进行二次反射，并将红外光反射至红外转换结构120，通过刻蚀工艺将反射板刻蚀掉，故形成没有反射板的反射层110，如图10所示。即反射层110不能反射红外光，则CMOS测量电路***101与红外转换结构120之间未形成谐振腔。

需要说明的是，红外转换结构120可以是单层结构，即梁结构122和吸收板121位于同层，红外转换结构120依次通过柱状结构140和支撑底座111，与CMOS测量电路***101电连接，如图10所示。在其他实施方式中，红外转换结构120还可以是双层结构，即梁结构122和吸收板121位于不同层，吸收板121位于梁结构122远离CMOS测量电路***101一侧，柱状结构140位于梁结构122与反射层110之间，如图10所示。

可选地，如图7所示，CMOS测量电路***101与红外转换结构120之间的谐振腔无法将红外光反射至红外转换结构120。CMOS红外传感结构还包括位于反射层110和红外转换结构120之间的多个柱状结构140，红外转换结构120通过柱状结构140和支撑底座111与CMOS测量电路***101电连接，反射层110还包括反射板112。CMOS红外传感结构还包括位于反射层110上的至少一层第二介质层132，第二介质层132包覆柱状结构140，构成第二介质层132的材料包括非晶碳、碳化硅、氧化铝或氮化硅中的至少一种，第二介质层132的厚度大于等于1微米，小于等于2微米。

具体地，在CMOS测量电路***101的一侧设置有反射层110，反射层110包括支撑底座111和反射板112，如图7所示。反射板112用于对红外光进行二次反射，并将红外光反射至红外转换结构120，反射板112与红外转换结构120之间形成谐振腔。第二介质层132，可以是非晶碳、碳化硅、氧化铝、碳氮化硅或氮化硅中的至少一种材料制备而成，位于反射层110背离CMOS测量电路***101的一侧，覆盖反射层110。非晶碳、碳化硅、氧化铝、碳氮化硅或氮化硅材料的折射率大于真空的折射率，第二介质层132改变了谐振腔内的光程，同时，将第二介质层132的厚度设置为大于等于1微米且小于等于2微米，破坏了谐振腔产生谐振的条件，使得红外光在谐振腔中不会产生谐振，也就是说，CMOS测量电路***101与红外转换结构120之间的谐振腔无法将红外光反射至红外转换结构120。

非晶碳、碳化硅、氧化铝、碳氮化硅和氮化硅均为CMOS工艺常用的材料，即非晶碳、碳化硅、氧化铝、碳氮化硅和氮化硅与CMOS工艺兼容，故可以利用CMOS工艺能够形成第二介质层132。例如：在反射层110一侧形成沉积一层非晶碳层，再通过刻蚀形成带有特定图案的非晶碳层，即形成第二介质层132。

第二介质层132覆盖反射层110，反射层110包括支撑底座111和反射板112，支撑底座111作为读出电路和CMOS红外传感结构电连接的结构，第二介质层132覆盖位于第二介质层132下方的反射板112和介质层，起到保护反射板112、下方介质层以及CMOS测量电路***101的作用；同时，第二介质层132包覆柱状结构140，可以作为柱状结构140的支撑结构，增强柱状结构140的力学强度，提高镜像像元100的结构稳定性，从而能够提高红外探测器的结构稳定性和抗冲击能力。

对于探测器全CMOS工艺而言，利用同一制程能够在有效像元和镜像像元100中均形成第二介质层132。对有效像元来说，第二介质层132位于其谐振腔内，第二介质层132的折射率大于真空的折射率，因此，通过第二介质层132能够增大谐振腔的光程，从而能够减小谐振腔的实际高度，进而减小了牺牲层的厚度，降低牺牲层的释放难度。

需要说明的是，红外转换结构120可以是单层结构，即梁结构122和吸收板121位于同层，红外转换结构120依次通过柱状结构140和支撑底座111，与CMOS测量电路***101电连接，如图7所示。在其他实施方式中，红外转换结构120还可以是双层结构，即梁结构122和吸收板121位于不同层，吸收板121位于梁结构122远离CMOS测量电路***101一侧，柱状结构140位于梁结构122与反射层110之间，如图12所示。

图13为本公开实施例提供的又一种红外探测器镜像像元的立体结构示意图，如图13所示，CMOS测量电路***101与红外转换结构120之间的谐振腔无法将红外光反射至红外转换结构120。CMOS红外传感结构还包括位于反射层110和红外转换结构120之间的多个柱状结构140，红外转换结构120通过柱状结构140和支撑底座111与CMOS测量电路***101电连接，反射层110还包括反射板112。CMOS红外传感结构102还包括金属结构150，金属结构150位于红外转换结构120和反射层110之间，至少部分反射板112位于金属结构150的正投影区域内。

具体地，在CMOS测量电路***101的一侧设置有反射层110，反射层110包括支撑底座111和反射板112，如图13所示。反射板112用于对红外光进行二次反射，并将红外光反射至红外转换结构120，反射板112与红外转换结构120之间形成谐振腔。金属结构150位于红外转换结构120和反射层110之间，金属结构150覆盖至少部分反射板112，透过红外转换结构120的红外光入射至金属结构150后，被金属结构150反射至红外转换结构120，此时反射板112接收不到红外光，因此改变了谐振腔的高度，破坏了谐振腔产生谐振的条件，使得红外光在谐振腔中不会产生谐振，也就是说，CMOS测量电路***101与红外转换结构120之间的谐振腔无法将红外光反射至红外转换结构120。金属结构150位于红外转换结构120临近CMOS测量电路***101的一侧，在同时制备有效像元和镜像像元100的过程中，通过增加工艺制备制程，并配合相应的掩膜版在镜像像元100内部增加金属结构150，而有效像元无增加的金属结构150，从而使得两种像元结构的同步实现，可以简化工艺流程。

需要说明的是，红外转换结构120可以是单层结构，即梁结构122和吸收板121位于同层，红外转换结构120依次通过柱状结构140和支撑底座111，与CMOS测量电路***101电连接，如图13所示。在其他实施方式中，红外转换结构120还可以是双层结构，即梁结构122和吸收板121位于不同层，吸收板121位于梁结构122远离CMOS测量电路***101一侧，柱状结构140位于梁结构122与反射层110之间，如图14所示。

图15为本公开实施例提供的一种红外探测器镜像像元的膜层结构示意图，图16为本公开实施例提供的另一种红外探测器镜像像元的膜层结构示意图，结合图15和图16所示，金属结构150与反射板112接触设置，或者金属结构150和反射板112之间设置有至少一层介质层。

示例性地，以图15所示红外探测器镜像像元100为例，红外探测器镜像像元100制备方法可以包括，采用CMOS工艺在CMOS测量电路***101上形成反射层110，刻蚀反射层110形成支撑底座111和反射板112。在反射层110上沉积介质层，刻蚀介质层后形成露出反射层110的通孔，在通孔内填充金属材料，形成如图15所示的金属结构150，其中，金属结构150与反射层110直接接触。金属结构150与介质层同层设置，在介质层与金属结构150上依次形成牺牲层和柱状结构140，柱状结构140正对支撑底座111且与支撑底座111电连接，释放牺牲层后形成如图15所示的红外探测器镜像像元100。

金属结构150可以如图15所示分布于反射板112正对的区域与支撑底座111正对的区域，其中，与反射板112对应的金属结构150用于反射红外光，与支撑底座111对应的金属结构150用于将柱状结构140与支撑底座111电连接。支撑底座111对应的金属结构150能够电连接柱状结构140与支撑底座111，能够减小柱状结构140的高度，故用于形成柱状结构140的膜层厚度较小，工艺制备过程中比较容易控制膜层的厚度，减轻工艺难度，提高产品的一致性。此外，通过将金属结构150与反射板112接触设置，能够减小红外探测器镜像像元100中膜层的数量，从而减少工艺制备过程的数量，节省红外探测器的工艺时间，利于提高红外探测器的生产效率。

在其他实施方中，金属结构150还可以如图17所示分布于反射板112正对的区域，形成的金属结构150用于反射红外光。在支撑底座111上依次设置介质层，介质层背离CMOS测量电路***101一侧表面与金属结构150背离CMOS测量电路***101一侧表面齐平，在介质层和金属结构150上依次形成牺牲层(图中未示出)和柱状结构140，柱状结构140正对支撑底座111，且与支撑底座111电连接，释放牺牲层后形成如图17所示的红外探测器镜像像元100。

示例性地，以图16所示红外探测器镜像像元100为例，红外探测器镜像像元100制备方法可以包括，采用CMOS工艺在CMOS测量电路***101上形成反射层110，刻蚀反射层110形成支撑底座111和反射板112，在反射层110上依次沉积下层介质层和上层介质层，刻蚀上层介质层并露出下层介质层，在刻蚀出的通孔内填充金属材料，形成如图16所示的金属结构150。上层介质层背离CMOS测量电路***101一侧表面与金属结构150背离CMOS测量电路***101一侧表面齐平，在上层介质层和金属结构150上依次形成牺牲层和柱状结构140，柱状结构140正对支撑底座111，且与支撑底座111电连接，释放牺牲层后形成如图11所示的红外探测器镜像像元100。对于探测器全CMOS工艺而言，介质层位于红外探测器镜像像元100与有效像元中，对有效像元来说，介质层位于其谐振腔内，介质层的折射率大于真空的折射率，因此，通过介质层能够增大谐振腔的光程，从而能够减小谐振腔的实际高度，进而减小了牺牲层的厚度，降低牺牲层的释放难度。图16仅示例性展示金属结构150和反射板112之间设置有一层介质层，在实际应用中，金属结构150和反射板112之间还可以设置更多层介质层，本公开实施例对此不作具体限制。

可选地，红外转换结构120包括吸收板121和多个梁结构122，吸收板121用于将红外信号转换为电信号并通过对应的梁结构122与对应的柱状结构140电连接，吸收板121和多个梁结构122可以如图6、图7、图8、图10和图13所示位于同一层，或者如图9、图11、图12和图14所示位于不同层。示例性地，如图6、图7、图8、图10和图13所示，吸收板121和多个梁结构122位于同一层，无需对吸收板121和梁结构122分别制作掩膜板，减少了制程数量，能够简化红外探测器的工艺流程，节省红外探测器的生产成本，提高生产效率。

示例性地，如图9、图11、图12和图14所示，吸收板121和多个梁结构122位于不同层，梁结构122的面积不会对吸收板121的面积造成影响，有利于实现更大面积的吸收板121，从而能够提高吸收板121吸收的温度噪声的辐射量，即能够提高红外探测器的辐射吸收量，从而能够获取到更加准确的噪声信号，利于提高红外探测器的探测性能。此外，红外探测器镜像像元100的尺寸不再受制于吸收板121的面积和梁结构122的面积之和，能够减小红外探测器镜像像元100的尺寸，有利于红外探测器向小型化发展。

图18为本公开实施例提供的又一种红外探测器镜像像元的立体分解结构示意图，结合图8和图18所示，红外转换结构120反射红外光。CMOS红外传感结构还包括位于反射层110和红外转换结构120之间的多个柱状结构140，红外转换结构120通过柱状结构140和支撑底座111与CMOS测量电路***101电连接，反射层110还包括反射板112。红外转换结构120包括位于同层的吸收板121和多个梁结构122，吸收板121用于将红外信号转换为电信号并通过对应的梁结构122与对应的柱状结构140电连接，吸收板121包括临近或远离CMOS测量电路***101的一侧的金属结构150，至少部分反射板112位于金属结构150的正投影区域内。

具体地，在CMOS测量电路***101的一侧设置有反射层110，反射层110包括支撑底座111和反射板112，如图8和图18所示。反射板112用于对红外光进行二次反射，并将红外光反射至红外转换结构120，反射板112与红外转换结构120之间形成谐振腔。吸收板121包括金属结构150，且金属结构150可以如图8所示位于吸收板121临近CMOS测量电路***101的一侧，也可以如图18所示位于吸收板121远离CMOS测量电路***101的一侧，至少部分反射板112位于金属结构150的正投影区域内，红外光照射至吸收板121后，被金属结构150反射，即红外转换结构120反射红外光。通过将吸收板121和梁结构122设置于同一层，无需对吸收板121和梁结构122分别制作掩膜板，减少了制程数量，能够节省红外探测器的生产成本，提高生产效率。此外，梁结构122正对的区域未设置金属结构150，能够避免金属结构150对梁结构122的热导性能造成影响。

图19为本公开实施例提供的一种红外探测器镜像像元的膜层结构示意图，如图19所示，吸收板121包括支撑层210以及位于支撑层210上的热敏层220和电极层230，金属结构150位于支撑层210临近CMOS测量电路***101的一侧。示例性地，如图19所示，吸收板121包括金属结构150、支撑层210、热敏层220和电极层230，其中，支撑层210位于金属结构150上，电极层230位于支撑层210上，热敏层220位于电极层230上。

具体地，支撑层210起结构支撑的作用。热敏层220位于吸收板121上，用于将温度信号转换成电信号，电极层230用于调节热敏层220的电阻。电极层230包括第一电极结构和第二电极结构，第一电极结构与第二电极结构绝缘，第一电极结构和第二电极结构分别与对应的柱状结构140电连接。第一电极结构和第二电极结构分别将热敏层220的正热敏信号和负热敏信号传递至对应的梁结构122。梁结构122是用于进行电传输和热传导的部件，能够将对应正热敏信号或负热敏信号通过对应的柱状结构140传递至读出电路，以实现噪声信号的检测功能。本公开实施例提供方案中，金属结构150位于支撑层210临近CMOS测量电路***101的一侧，即金属结构150形成于有效像元制备完成之前，故可以通过增加工艺制备过程，并配合相应的掩膜版同时制备有效像元和镜像像元100，使得镜像像元100内部增加金属结构150，而有效像元的结构不发生变化，实现两种像元结构的同步制备，从而简化红外探测器的工艺流程。

需要说明的是，图19仅示例性地可以设置电极层230位于热敏层220临近CMOS测量电路***101的一侧。在其他实施方式中，也可以设置电极层230位于热敏层220远离CMOS测量电路***101的一侧，电极层230与热敏层220之间还设置有介质层，如图20所示。

图21为本公开实施例提供的又一种红外探测器镜像像元的膜层结构示意图，吸收板121包括支撑层210、钝化层240以及位于支撑层210和钝化层240之间的热敏层220和电极层230，金属结构150位于钝化层240远离CMOS测量电路***101的一侧。示例性地，吸收板121包括金属结构150、支撑层210、热敏层220、电极层230和钝化层240，其中，热敏层220和电极层230位于支撑层210上，热敏层220位于电极层230上，钝化层240位于热敏层220上，金属结构150位于钝化层240上。

本公开实施例中，金属结构150位于钝化层240远离CMOS测量电路***101的一侧，即金属结构150形成于有效像元制备完成之后，此时，针对镜像像元100单独形成金属结构150，使得有效像元和镜像像元100的工艺不同，能够避免镜像像元100的工艺对有效像元的性能造成影响。需要说明的是，图21仅示例性地可以设置电极层230位于热敏层220临近CMOS测量电路***101的一侧。在其他实施方式中，也可以设置电极层230位于热敏层220远离CMOS测量电路***101的一侧，电极层230与热敏层220之间还设置有介质层，如图22所示。

图23为本公开实施例提供的又一种红外探测器镜像像元的立体分解结构示意图，图24为本公开实施例提供的又一种红外探测器镜像像元的立体分解结构示意图，结合图23和图24所示，红外转换结构120反射红外光。CMOS红外传感结构还包括位于反射层110和红外转换结构120之间的多个第一柱状结构141，红外转换结构通过第一柱状结构141和支撑底座111与CMOS测量电路***101电连接，反射层110还包括反射板112。红外转换结构包括吸收板121和多个梁结构122，梁结构122位于吸收板121临近CMOS测量电路***101的一侧，吸收板121和梁结构122之间设置有第二柱状结构142，吸收板121用于将红外信号转换为电信号并通过第二柱状结构142和对应的梁结构122与对应的第一柱状结构141电连接。吸收板121包括临近或远离CMOS测量电路***101的一侧的金属结构150，至少部分反射板112位于金属结构150的正投影区域内。

具体地，在CMOS测量电路***101的一侧设置有反射层110，反射层110包括支撑底座111和反射板112。反射板112用于对红外光进行二次反射，并将红外光反射至红外转换结构120，红外转换结构120包括吸收板121和多个梁结构122，梁结构122位于吸收板121临近CMOS测量电路***101的一侧，吸收板121与反射板112之间形成谐振腔。吸收板121包括金属结构150，金属结构150可以如图23所示位于吸收板121临近CMOS测量电路***101的一侧，也可以如图24所示位于吸收板121远离CMOS测量电路***101的一侧，金属结构150覆盖至少部分反射板112，红外光照射至吸收板121后，被金属结构150反射，即红外转换结构120反射红外光。吸收板121通过第二柱状结构142与对应的梁结构122电连接，梁结构122通过对应的第一柱状结构141与支撑底座111电连接，支撑底座111与CMOS测量电路***101电连接。吸收板121产生的信号依次通第二柱状结构142、梁结构122、第一柱状结构141和支撑底座111传输至CMOS测量电路***101。

梁结构122位于吸收板121临近CMOS测量电路***101的一侧，即吸收板121和多个梁结构122位于不同层，梁结构122的面积不会对吸收板121的面积造成影响，有利于实现更大面积的吸收板121，从而能够提高红外探测器镜像像元100的辐射吸收量，从而能够获取到更加准确的噪声信号，利于提高红外探测器的探测性能。此外，红外探测器镜像像元100结构的尺寸不再受制于吸收板121的面积和梁结构122的面积之和，能够减小红外探测器镜像像元100的尺寸，有利于红外探测器向小型化发展。

可选地，如图23所示，吸收板121包括支撑层210以及位于所支撑层210上的热敏层220和电极层230，金属结构150位于支撑层210临近CMOS测量电路***101的一侧且与支撑层210接触设置，金属结构150与第二柱状结构142电绝缘。

图25为本公开实施例提供的一种红外探测器镜像像元的膜层结构示意图，如图23和图25所示，吸收板121包括金属结构150、支撑层210、热敏层220和电极层230，其中，支撑层210位于金属结构150上，电极层230位于支撑层210上，热敏层220位于电极层230上。第二柱状结构142穿过金属结构150与梁结构122电连接，且金属结构150与第二柱状结构142电绝缘，电极层230通过第二柱状结构142与梁结构122电连接。

具体地，结合图23和图25所示，电极层230包括第一电极结构230a和第二电极结构230b，第一电极结构230a与第二电极结构230b绝缘，第一电极结构230a和第二电极结构230b分别与对应的第二柱状结构142电连接，第二柱状结构142与对应的梁结构122电连接，梁结构122与对应的第一柱状结构141电连接。第一电极结构230a和第二电极结构230b分别将热敏层220的正热敏信号和负热敏信号通过第二柱状结构141传递至对应的梁结构122。梁结构122是用于进行电传输和热传导的部件，能够将对应正热敏信号或负热敏信号通过对应的第一柱状结构141传递至读出电路，以实现噪声信号的检测功能。电极层230与第二柱状结构142电气绝缘，第二柱状结构142在传输电信号的过程中不会引入金属结构150的电阻，金属结构150不会对吸收板121的电学性能造成影响，避免对红外传感器的镜像像元100的电学性能造成影响。

本公开实施例提供方案中，金属结构150位于支撑层210临近CMOS测量电路***101的一侧，即金属结构150形成于有效像元制备完成之前，故可以通过增加工艺制备过程，并配合相应的掩膜版同时制备有效像元和镜像像元100，使得镜像像元100内部增加金属结构150，而有效像元的结构不发生变化，实现两种像元结构的同步制备，从而简化红外探测器的工艺流程。

需要说明的是，图23和图25仅示例性地可以设置电极层230位于热敏层220临近CMOS测量电路***101的一侧。在其他实施方式中，也可以设置电极层230位于热敏层220远离CMOS测量电路***101的一侧，电极层230与热敏层220之间还设置有介质层，介质层、支撑层210和热敏层220中间镂空以形成贯穿介质层、支撑层210和热敏层220的通孔，第二柱状结构142穿过该通孔与电极层230实现电连接，如图26所示。

可选地，如图24所示，吸收板121包括支撑层210、钝化层240以及位于支撑层210和钝化层240之间的热敏层220和电极层230，金属结构150位于钝化层240远离CMOS测量电路***101的一侧。

图27为本公开实施例提供的又一种红外探测器镜像像元的膜层结构示意图，如图24和图27所示，吸收板121包括金属结构150、支撑层210、热敏层220、电极层230和钝化层240，其中，热敏层220和电极层230位于支撑层210上，热敏层220位于电极层230上，钝化层240位于热敏层220上，金属结构150位于钝化层240上。本公开实施例提供方案中，金属结构150位于钝化层240远离CMOS测量电路***101的一侧，即金属结构150形成于有效像元制备完成之后，此时，针对镜像像元100单独形成金属结构150，使得有效像元和镜像像元100的工艺不同，能够避免镜像像元100的工艺对有效像元的性能造成影响。

需要说明的是，图24和图27仅示例性地可以设置电极层230位于热敏层220临近CMOS测量电路***101的一侧。在其他实施方式中，也可以设置电极层230位于热敏层220远离CMOS测量电路***101的一侧，电极层230与热敏层220之间还设置有介质层，介质层、支撑层210和热敏层220中间镂空以形成贯穿介质层、支撑层210和热敏层220的通孔，第二柱状结构142穿过该通孔与电极层230实现电连接，如图23所示。

图29为本公开实施例提供的一种红外探测器镜像像元的立体分解结构示意图，如图29所示，CMOS测量电路***101与红外转换结构之间的谐振腔无法将红外光反射至红外转换结构。CMOS红外传感结构还包括位于反射层110和红外转换结构之间的多个第一柱状结构141，红外转换结构通过第一柱状结构141和支撑底座111与CMOS测量电路***101电连接，反射层110还包括反射板112。红外转换结构包括吸收板121和多个梁结构122，梁结构122位于吸收板121临近CMOS测量电路***101的一侧，吸收板121和梁结构122之间设置有第二柱状结构142，吸收板121用于将红外信号转换为电信号并通过第二柱状结构142和对应的梁结构122与对应的第一柱状结构141电连接。CMOS红外传感结构还包括位于吸收板121和梁结构122之间的图案化金属结构160，图案化金属结构160与第二柱状结构142绝缘设置，至少部分反射板112位于图案化金属结构160的正投影区域内，沿垂直于CMOS测量电路***101的方向，图案化金属结构160与梁结构122和吸收板121之间均有间距。

具体地，CMOS测量电路***101的一侧设置有反射层110，反射层110包括支撑底座111和反射板112，反射板112用于对红外光进行二次反射，并将红外光反射至红外转换结构120。红外转换结构120包括吸收板121和多个梁结构122，梁结构122位于吸收板121临近CMOS测量电路***101的一侧，吸收板121与反射板112之间形成谐振腔。吸收板121和梁结构122之间设置有图案化金属结构160，如图29所示，且图案化金属结构160覆盖至少部分反射板112，透过吸收板121的红外光入射至图案化金属结构160后，被图案化金属结构160反射至吸收板121，此时反射板112接收不到红外光，因此改变了谐振腔的高度，破坏了谐振腔产生谐振的条件，使得CMOS测量电路***101与红外转换结构120之间的谐振腔无法将红外光反射至红外转换结构。

本公开实施例提供方案中，图案化金属结构160位于吸收板121临近CMOS测量电路***101的一侧，如图29所示。图案化金属结构160形成于有效像元制备完成之前，故可以通过增加工艺制备过程，并配合相应的掩膜版同时制备有效像元和镜像像元100，使得镜像像元100内部增加图案化金属结构160，而有效像元的结构不发生变化，实现两种像元结构的同步制备，从而简化红外探测器工艺流程。第二柱状结构142穿过图案化金属结构160与对应的梁结构122接触，且与图案化金属结构160绝缘，沿垂直于CMOS测量电路***101的方向，图案化金属结构160与吸收板121之间有间距，与梁结构122之间也有间距，如图24所示。即图案化金属结构160与探测电路绝缘，避免对红外探测器的电学性能造成影响。同时，图案化金属结构160与梁结构122有间距，在梁结构122周围留有足够的空间，以使梁结构122与周围环境进行热交换，从而避免影响梁结构122的热导性能。

梁结构122位于吸收板121临近CMOS测量电路***101的一侧，即梁结构122位于吸收板121不同层，梁结构122的面积不会对吸收板121的面积造成影响，有利于实现更大面积的吸收板121，从而能够提高红外探测器镜像像元100的辐射吸收量，从而能够获取到更加准确的噪声信号，利于提高红外探测器的探测性能。此外，红外探测器镜像像元100结构的尺寸不再受制于吸收板121的面积和梁结构122的面积之和，能够减小红外探测器镜像像元100的尺寸，有利于红外探测器向小型化发展。

图30为本公开实施例提供的一种红外探测器镜像像元的立体分解结构示意图，如图30所示，CMOS测量电路***101与红外转换结构120之间的谐振腔无法将红外光反射至红外转换结构120。CMOS红外传感结构还包括位于反射层110和红外转换结构120之间的多个第一柱状结构141，红外转换结构120通过第一柱状结构141和支撑底座111与CMOS测量电路***101电连接，反射层110还包括反射板112。红外转换结构120包括吸收板121和多个梁结构122，梁结构122位于吸收板121临近CMOS测量电路***101的一侧，吸收板121和梁结构122之间设置有第二柱状结构142，吸收板121用于将红外信号转换为电信号并通过第二柱状结构142和对应的梁结构122与对应的第一柱状结构141电连接。CMOS红外传感结构还包括对应梁结构122设置的图案化金属结构160，至少部分反射板112位于图案化金属结构160的正投影区域内。

具体地，如图30所示，在CMOS测量电路***101的一侧设置有反射层110，反射层110包括支撑底座111和反射板112。反射板112用于对红外光进行二次反射，并将红外光反射至红外转换结构120，红外转换结构120包括吸收板121和多个梁结构122，梁结构122位于吸收板121临近CMOS测量电路***101的一侧，吸收板121与反射板112之间形成谐振腔。图案化金属结构160与梁结构122固定连接，且与梁结构122绝缘。图案化金属结构160覆盖至少部分反射板112，透过吸收板121的红外光入射至图案化金属结构160后，被图案化金属结构160反射至吸收板121，此时反射板112接收不到红外光，因此改变了谐振腔的高度，即CMOS测量电路***101与红外转换结构120之间的谐振腔无法将红外光反射至红外转换结构120。吸收板121通过第二柱状结构142与对应的梁结构122电连接，梁结构122通过对应的第一柱状结构141与支撑底座111电连接，支撑底座111与CMOS测量电路***101电连接。

本公开实施例提供方案中，图案化金属结构160位于吸收板121临近CMOS测量电路***101的一侧，如图30所示。图案化金属结构160形成于有效像元制备完成之前，故可以通过增加工艺制备过程，并配合相应的掩膜版同时制备有效像元和镜像像元100，使得镜像像元100内部增加图案化金属结构160，而有效像元的结构不发生变化，实现两种像元结构的同步制备，从而简化红外探测器工艺流程。

梁结构122位于吸收板121临近CMOS测量电路***101的一侧，即梁结构122位于吸收板121不同层，梁结构122的面积不会对吸收板121的面积造成影响，有利于实现更大面积的吸收板121，从而能够提高红外探测器镜像像元100的辐射吸收量，从而能够获取到更加准确的噪声信号，利于提高红外探测器的探测性能。此外，红外探测器镜像像元100结构的尺寸不再受制于吸收板121的面积和梁结构122的面积之和，能够减小红外探测器镜像像元100的尺寸，有利于红外探测器向小型化发展。需要说明的是，图案化金属结构160可以如图25所示位于梁结构122之间的中空区域，也可以是图案化金属结构160正对梁结构122且与梁结构122接触设置。

图31为本公开实施例提供的一种红外探测器的膜层结构示意图，如图31所示，红外探测器200还包括红外探测器有效像元210。红外探测器镜像像元100中，CMOS测量电路***101与红外转换结构120之间未形成谐振腔，反射层110还包括反射板112，CMOS红外传感结构还包括位于反射层110和红外转换结构120之间的第一介质层131，第一介质层131分别与反射层110和红外转换结构120接触设置。红外探测器有效像元210的CMOS测量电路***101、反射层110、第一介质层131和红外转换结构120分别与红外探测器镜像像元100的电路衬底101、反射层110、第一介质层131和红外转换结构120采用同种工艺同时制作。红外探测器有效像元210中，位于第一介质层131和红外转换结构120之间的牺牲层被释放掉。具体地，采用同一种工艺同时制备红外探测器有效像元210的CMOS测量电路***101和红外探测器镜像像元100的CMOS测量电路***101、红外探测器有效像元210的反射层110和红外探测器镜像像元100的反射层110、红外探测器有效像元210的第一介质层131和红外探测器镜像像元100的第一介质层131以及红外探测器有效像元210的红外转换结构120和红外探测器镜像像元100的红外转换结构120。红外探测器有效像元210中第一介质层131和红外转换结构120之间存在牺牲层，且CMOS测量电路***101与红外转换结构120之间形成谐振腔；红外探测器镜像像元100中第一介质层131和红外转换结构120直接接触，且CMOS测量电路***101与红外转换结构120之间未形成谐振腔。红外探测器有效像元210的厚度大于红外探测器镜像像元100的厚度，在红外探测器镜像像元100的上方与红外探测器有效像元210对应的区域制备吸气剂，能够充分利用红外探测器中的有效空间，无需占用额外的空间，利于红外探测器的小型化发展。本公开实施例通过采用同样的工艺同时制备红外探测器镜像像元100和红外探测器有效像元，实现两种像元结构的同步制备，从而简化红外探测器的工艺流程。红外探测器有效像元210中，第一介质层131位于谐振腔内，第一介质层131的折射率大于真空的折射率，因此，通过第一介质层131能够增大谐振腔的光程，从而能够减小谐振腔的实际高度，进而减小了牺牲层的厚度，降低牺牲层的释放难度。

可选地，可以设置镜像像元采用与有效像元同工艺的CMOS工艺制备而成，例如可以设置镜像像元采用与有效像元同工艺的CMOS工艺制备且镜像像元与有效像元的高度近似相同，如图6至图30所示，或者可以设置镜像像元采用与有效像元同工艺的CMOS工艺制备且镜像像元与有效像元的高度不同，如图31所示，镜像像元包括至少两层金属互连层和两层介质层，镜像像元中的金属互连层至少包括电极层，还可以包括反射层，介质层至少包括热敏感介质层，即可以包括热敏层、支撑层和钝化层。

可选地，针对有效像元，可以设置在CMOS测量电路***1的金属互连层上层或者同层制备CMOS红外传感结构2。具体地，这里的CMOS测量电路***1的金属互连层可以为CMOS测量电路***1中的顶层金属，结合图1至图4，可以设置在CMOS测量电路***1的金属互连层上层制备CMOS红外传感结构2，CMOS红外传感结构2通过位于CMOS测量电路***1的金属互连层上层的支撑底座42与CMOS测量电路***1电连接，实现将经由红外信号转换成的电信号传输至CMOS测量电路***1。

图32为本公开实施例提供的另一种红外探测器中有效像元的剖面结构示意图，也可以如图32所示，针对有效像元，设置在CMOS测量电路***1的金属互连层同层制备CMOS红外传感结构2，即CMOS测量电路***1与CMOS红外传感结构2同层设置，可以如图6所示，设置CMOS红外传感结构2位于CMOS测量电路***1的一侧，CMOS测量电路***1的顶部同样可以设置有密闭释放隔绝层3，以保护CMOS测量电路***1。

可选地，结合图1至图5以及图32，针对有效像元，牺牲层用于使CMOS红外传感结构2形成镂空结构，构成牺牲层的材料是氧化硅，采用post-CMOS工艺腐蚀牺牲层，示例性地，post-CMOS工艺可以采用气相氟化氢、四氟化碳和三氟甲烷中的至少一种对牺牲层进行腐蚀。具体地，反射层4与梁结构11之间具有牺牲层(图1至4未示出)，当反射层4上设置有密闭释放隔绝层3时，密闭释放隔绝层3与梁结构11之间具有牺牲层，构成牺牲层的材料是氧化硅，以兼容CMOS工艺，可以采用post-CMOS工艺，即后CMOS工艺腐蚀牺牲层以在最终的红外探测芯片产品中释放掉牺牲层。

可选地，结合图1至图4，针对有效像元，CMOS红外传感结构2包括吸收板10、梁结构11、反射层4和柱状结构6，吸收板10包括用于吸收红外目标信号并将红外目标信号转换为电信号，吸收板10包括金属互连层和至少一层热敏感介质层，构成热敏感介质层的材料包括非晶硅、非晶锗、非晶锗硅、氧化钛、氧化钒或氧化钛钒中的至少一种，吸收板10中的金属互连层为吸收板10中的电极层14，用于传输由红外信号转换得到的电信号，热敏感介质层至少包括热敏层12，还可以包括支撑层13和钝化层15，构成热敏感介质层的材料包括非晶硅、非晶锗、非晶锗硅、氧化钛、氧化钒或氧化钛钒中的至少一种，即构成热敏层12的材料包括非晶硅、非晶锗、非晶锗硅、氧化钛、氧化钒或氧化钛钒中的至少一种。

梁结构11和柱状结构6用于传输电信号并用于支撑和连接吸收板10，吸收板10中的电极层14包括两个图案化电极结构，两个图案化电极结构分别输出正电信号和接地电信号，正电信号和接地电信号通过不同的梁结构11和不同的柱状结构6传输至与柱状结构6电连接的支撑底座，进而传输至CMOS测量电路***1，梁结构11包括金属互连层和至少一层介质层，梁结构11中的金属互连层为梁结构11中的电极层14，梁结构11中的电极层14和吸收板10中的电极层14电连接，梁结构11中的介质层可以包括支撑层13和钝化层15。

柱状结构6采用金属互连工艺和通孔工艺连接梁结构11和CMOS测量电路***1，柱状结构6上方需要通过贯穿梁结构11中支撑层13的通孔与梁结构11中的电极层14电连接，柱状结构6的下方需要通贯穿支撑底座42上介质层的通孔与对应的支撑底座42电连接。反射板41用于反射红外信号并与热敏感介质层形成谐振腔，即反射板41用于反射红外信号并与热敏感介质层中的热敏层形成谐振腔，反射层4包括至少一层金属互连层，金属互连层用于形成支撑底座42，也用于形成反射板41。另外，柱状结构6可以如图1所示包括一层独立柱状结构，也可以如图2所示包括多层独立柱状结构，有利于优化柱状结构6的陡直度。

可选地，针对有效像元，可以设置梁结构11和吸收板10的至少两端电连接，CMOS红外传感结构2包括至少两个柱状结构6和至少两个支撑底座42，电极层14包括至少两个电极端。具体地，如图1所示，梁结构11与吸收板10的两端电连接，每个梁结构11与吸收板10的一端电连接，CMOS红外传感结构2包括两个柱状结构6，电极层14包括至少两个电极端，至少部分电极端传输正电信号，至少部分电极端传输负电信号，并通过对应的梁结构11和柱状结构6传输至支撑底座42。

图33为本公开实施例提供的另一种红外探测器中有效像元的立体结构示意图。如图33所示，也可以设置梁结构11与吸收板10的四端电连接，每个梁结构11与吸收板10的两端电连接，CMOS红外传感结构2包括四个柱状结构6，一个梁结构11连接两个柱状结构6。需要说明的是，本公开实施例对梁结构11与吸收板10的连接端的数量不作具体限定，确保分别存在梁结构11与电极端相对应，梁结构11用于传输对应的电极端输出的电信号即可。

可选地，可以设置红外探测器是基于3nm、7nm、10nm、14nm、22nm、28nm、32nm、45nm、65nm、90nm、130nm、150nm、180nm、250nm或350nm CMOS工艺制程，前述尺寸表征集成电路的工艺节点，即表征集成电路加工过程中的特征尺寸。

可选地，可以设置构成红外探测器中的金属互连层的金属连线材料包括铝、铜、钨、钛、镍、铬、铂、银、钌或钴中的至少一种，例如可以设置构成反射层的材料包括铝、铜、钨、钛、镍、铬、铂、银、钌或钴中的至少一种。另外，设置CMOS测量电路***1和CMOS红外传感结构2均使用CMOS工艺制备，在CMOS测量电路***1上方直接制备CMOS红外传感结构2，能够实现柱状结构6的径向边长大于等于0.5um，小于等于3um，梁结构11的宽度，即梁结构11中单线条的宽度小于等于0.3um，谐振腔的高度大于等于1.5um，小于等于2.5um，CMOS红外传感结构2单个像元的边长大于等于6um，小于等于17um。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种基于CMOS工艺的红外探测器，其特征在于，包括：

CMOS测量电路***和CMOS红外传感结构，所述CMOS测量电路***和所述CMOS红外传感结构均使用CMOS工艺制备，在所述CMOS测量电路***上直接制备所述CMOS红外传感结构；

所述红外探测器包括有效像元阵列和镜像像元阵列，所述镜像像元用于消除所述有效像元除辐射吸收以外产生的热信号，所述热信号包括环境背景热信号、电阻热信号和衬底热信号；

针对所述镜像像元：

所述CMOS红外传感结构包括位于所述CMOS测量电路***上的反射层和红外转换结构，所述CMOS测量电路***与所述红外转换结构之间的谐振腔无法将红外光反射至所述红外转换结构；其中，所述CMOS红外传感结构还包括位于所述反射层和所述红外转换结构之间的多个柱状结构，所述CMOS红外传感结构还包括金属结构，所述金属结构位于所述红外转换结构和所述反射层之间，所述反射层中的至少部分反射板位于所述金属结构的正投影区域内，所述金属结构用于反射红外光；

针对所述有效像元：

所述CMOS测量电路***上方包括至少一层密闭释放隔绝层，所述密闭释放隔绝层用于在制作所述CMOS红外传感结构的刻蚀过程中，保护所述CMOS测量电路***不受工艺影响；

所述CMOS红外传感结构的CMOS制作工艺包括金属互连工艺、通孔工艺以及RDL工艺，所述CMOS红外传感结构包括至少两层金属互连层、至少两层介质层和多个互连通孔，所述两层介质层至少包括一层牺牲层和一层热敏感介质层，所述两层金属互连层至少包括电极层和反射层中的支撑底座；其中，所述热敏感介质层包括电阻温度系数大于设定值的热敏材料，所述热敏感介质层用于将其吸收的红外辐射对应的温度变化转化为电阻变化，进而通过所述CMOS测量电路***将红外目标信号转化成可实现电读出的信号；

所述CMOS红外传感结构包括由所述反射层和所述热敏感介质层构成的谐振腔、控制热传递的悬空微桥结构以及具有电连接和支撑功能的柱状结构，所述CMOS测量电路***用于测量和处理一个或多个所述CMOS红外传感结构形成的阵列电阻值，并将红外信号转化为图像电信号；

其中，针对所述有效像元，所述密闭释放隔绝层位于所述反射层的金属互连层的上方，所述密闭释放隔绝层包覆所述柱状结构，所述密闭释放隔绝层用于在进行腐蚀工艺释放牺牲层时保护所述CMOS测量电路***不受侵蚀，以及用于支撑所述柱状结构并减小所述柱状结构与外界环境的接触电阻，以及用于减小所述牺牲层的厚度；所述密闭释放隔绝层采用的CMOS工艺抗腐蚀材料包括硅、锗、硅锗合金、非晶硅、非晶锗、非晶硅锗、非晶碳、碳化硅、氧化铝、氮化硅或碳氮化硅中的至少一种；

所述CMOS测量电路***包括偏压产生电路、列级模拟前端电路和行级电路，所述偏压产生电路的输入端连接所述行级电路的输出端，所述列级模拟前端电路的输入端连接所述偏压产生电路的输出端，所述行级电路中包括行级镜像像元和行选开关，所述列级模拟前端电路中包括盲像元；其中，所述行级电路分布在每个像素内并根据时序产生电路的行选通信号选取待处理信号，并在所述偏压产生电路的作用下输出电流信号至所述列级模拟前端电路以进行电流电压转换输出；

所述行级电路受所述行选开关控制而被选通时向所述偏压产生电路输出第三偏置电压，所述偏压产生电路根据输入的恒压及所述第三偏置电压输出第一偏置电压和第二偏置电压，所述列级模拟前端电路根据所述第一偏置电压和所述第二偏置电压得到两路电流，并对所产生的两路电流之差进行跨阻放大并作为输出电压输出。

2.根据权利要求1所述的基于CMOS工艺的红外探测器，其特征在于，所述镜像像元采用与所述有效像元同工艺的CMOS工艺制备而成，所述镜像像元包括至少两层金属互连层和两层介质层。

3.根据权利要求1所述的基于CMOS工艺的红外探测器，其特征在于，针对所述有效像元，在所述CMOS测量电路***的金属互连层上层或者同层制备所述CMOS红外传感结构。

4.根据权利要求1所述的基于CMOS工艺的红外探测器，其特征在于，针对所述有效像元，所述牺牲层用于使所述CMOS红外传感结构形成镂空结构，构成所述牺牲层的材料是氧化硅，采用post-CMOS工艺腐蚀所述牺牲层。

5.根据权利要求4所述的基于CMOS工艺的红外探测器，其特征在于，针对所述有效像元，所述post-CMOS工艺采用气相氟化氢、四氟化碳和三氟甲烷中的至少一种对所述牺牲层进行腐蚀。

6.根据权利要求1所述的基于CMOS工艺的红外探测器，其特征在于，针对所述有效像元，所述CMOS红外传感结构包括吸收板、梁结构、所述反射层和所述柱状结构；

所述吸收板用于吸收所述红外目标信号并将所述红外目标信号转换为电信号，所述吸收板包括金属互连层和至少一层所述热敏感介质层，构成所述热敏感介质层的材料包括非晶硅、非晶锗、非晶锗硅、氧化钛、氧化钒或氧化钛钒中的至少一种；

所述梁结构和所述柱状结构用于传输所述电信号并用于支撑和连接所述吸收板，所述梁结构包括金属互连层和至少一层介质层，所述柱状结构采用所述金属互连工艺和所述通孔工艺连接所述梁结构和所述CMOS测量电路***；

所述反射层还包括反射板，所述反射板用于反射红外信号并与所述热敏感介质层形成所述谐振腔，所述反射层包括至少一层金属层。

7.根据权利要求6所述的基于CMOS工艺的红外探测器，其特征在于，针对所述有效像元，所述梁结构和所述吸收板的至少两端电连接，所述CMOS红外传感结构包括至少两个所述柱状结构和至少两个支撑底座，所述电极层包括至少两个电极端。

8.根据权利要求1所述的基于CMOS工艺的红外探测器，其特征在于，所述红外探测器是基于3nm、7nm、10nm、14nm、22nm、28nm、32nm、45nm、65nm、90nm、130nm、150nm、180nm、250nm或350nm CMOS工艺制程。

9.根据权利要求1所述的基于CMOS工艺的红外探测器，其特征在于，构成所述金属互连层的金属连线材料包括铝、铜、钨、钛、镍、铬、铂、银、钌或钴中的至少一种。

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