增强红外透过性的混合成像探测器像元结构及其制备方法

摘要

本发明提供了增强红外透过性的混合成像探测器像元结构及其制备方法，将可见光感应区域和红外感应区域集成在芯片中，通过在红外感应部件下方且在可见光感应部件上方的晶圆表面形成具有光滑凸起表面的红外增透材料，再加上晶圆本身对可见光的过滤，可以提高红外光进入微桥结构的比率，进而提高了红外感应部件的成像质量，而且使可见光红外混合成像微型化、芯片化成为可能。

权利要求

1.一种混合成像探测器像元结构，其特征在于，包括：

一晶圆，作为可见光过滤层；

分别位于所述晶圆上方和下表面的红外感应区域和可见光感应区域；以及用于将所述可见光感应区域和所述红外感应区域所输出的电信号进行计算并转换为图像的转换单元；其中，可见光感应区域，位于所述晶圆下表面，其包括可见光感应部件和将所述可见光感应部件所形成的电信号输出的引出极；

互连层，位于所述晶圆上表面；

介质层，位于所述互连层的上表面；

凹槽，位于所述互连层和所述介质层中，且对应于所述可见光感应部件上方；

红外增透材料，填充于所述凹槽中，具有圆滑凸起表面，用于增强所入射的红外光的透过性和汇聚所入射的红外光；

接触沟槽结构，位于所述红外增透材料两侧的所述介质层中；

红外感应区域，位于所述红外增透材料和所述接触沟槽结构上方，其包括红外感应结构；所述红外感应结构包括：下释放保护层、红外感应部件、电极层和上释放保护层；所述红外感应部件对应于所述红外增透材料的上方，用于吸收红外光，并产生电信号；所述红外感应结构的边缘具有第一支撑孔，所述第一支撑孔底部位于所述接触沟槽结构上表面，并且所述第一支撑孔底部的所述电极层与所述接触沟槽结构相连，用于将所述红外感应部件产生的电信号输出；所述红外感应结构的顶部具有第一释放孔；所述红外感应结构与所述红外增透材料之间具有第一空腔；

支撑部件，位于所述红外感应结构的外围，且与所述红外感应结构不接触，所述支撑部件边缘具有第二支撑孔，所述第二支撑孔底部位于所述介质层上表面，其顶部具有第二释放孔；所述支撑部件与所述红外感应结构之间具有第二空腔，并且红外感应结构与支撑部件之间具有连通的空隙；在所述支撑部件顶部的内表面或者所述支撑部件的整个内表面具有红外反射材料层或者整个所述支撑部件为红外反射材料，所述红外反射材料用于将未被所述红外感应部件吸收的红外光反射到所述红外感应部件上，进而被所述红外感应部件吸收；

其中，可见光和红外光从所述晶圆下表面射入，通过所述可见光感应区域，部分所述可见光被所述可见光感应区域吸收；然后，经所述晶圆过滤掉未被所述可见光感应区域吸收的可见光，红外光经所述红外增透材料后入射到所述红外感应部件上且被所述红外感应部件吸收并产生电信号输送到所述转换单元，从而生成可见光红外混合图像。

2.根据权利要求1所述的混合成像探测器像元结构，其特征在于，所述红外增透材料的结构为半透镜结构。

3.根据权利要求1所述的混合成像探测器像元结构，其特征在于，所述红外增透材料为硅、锗硅或者硫化硒。

4.根据权利要求1所述的混合成像探测器像元结构，其特征在于，所述红外增透材料的顶部与所述介质层顶部齐平或低于所述介质层顶部。

5.一种权利要求1所述的混合成像探测器像元结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤01：提供一晶圆，在所述晶圆下表面形成所述可见光感应区域；

步骤02：在所述晶圆上表面形成所述互连层；

步骤03：在所述互连层上形成所述介质层，在所述介质层和所述互连层中刻蚀出所述凹槽，在所述凹槽中形成具有所述圆滑凸起表面的所述红外增透材料；

步骤04：在所述红外增透材料两侧的所述介质层中形成所述接触沟槽结构；

步骤05：在所述接触沟槽结构、所述介质层和所述红外增透材料上形成第一牺牲层；

步骤06：在对应于所述接触沟槽结构上方的所述第一牺牲层中形成第一沟槽；所述第一沟槽底部暴露出所述接触沟槽结构的表面；

步骤07：在具有所述第一沟槽的所述第一牺牲层上形成所述红外感应结构，然后在所述红外感应结构顶部形成第一释放孔；其中，所述第一支撑孔底部的所述电极层与所述接触沟槽结构相连接；

步骤08：在完成所述步骤07的所述晶圆上形成第二牺牲层；

步骤09：在对应于所述接触沟槽结构外侧的所述介质层上方的所述第二牺牲层中形成第二沟槽；所述第二沟槽底部暴露出所述介质层的表面；

步骤10：在具有所述第二沟槽的所述第二牺牲层上形成所述支撑部件，在所述支撑部件顶部形成第二释放孔；

步骤11：通过所述支撑部件和所述红外感应结构之间的所述连通的空隙、所述第一释放孔和所述第二释放孔进行释放工艺，将所述第一牺牲层和所述第二牺牲层释放掉，从而形成所述第一空腔和所述第二空腔。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述红外增透材料的结构为半透镜结构；所述半透镜结构的所述红外增透材料的形成包括：首先，采用CVD或旋涂工艺在所述凹槽中填充所述红外增透材料，并平坦化所述红外增透材料的顶部；然后，图形化所述红外增透材料并仅保留所述凹槽内的所述红外增透材料；接着，通过高温处理，经降温后得到所述半透镜结构。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述高温处理为激光退火工艺。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述红外增透材料的结构为半透镜结构；所述半透镜结构的所述红外增透材料的形成包括：首先，通过CVD或旋涂工艺填在所述凹槽中填充所述红外增透材料，并平坦化所述红外增透材料的顶部；然后，图形化所述红外增透材料并仅保留所述凹槽内的所述红外增透材料；接着，利用灰阶光刻板图形，即所述光刻板图形内透光性由中心向四周逐渐降低，来形成具有半透镜状的光刻胶图形，然后，经刻蚀工艺形成所述半透镜结构。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤10中，在形成所述支撑部件之前，还包括：在具有所述第二沟槽的所述第二牺牲层上形成红外反射材料，或者在具有所述第二沟槽的所述第二牺牲层的顶部形成所述红外反射材料。

说明书

增强红外透过性的混合成像探测器像元结构及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及微电子技术领域，具体涉及一种增强红外透过性的混合成像探测器像元结构及其制备方法。

背景技术

[0002] 随着工业和生活水平的发展，单纯的红外成像或者单纯的可见光成像已不能满足需求，具有更宽波段的成像技术越来越受到关注，特别是能同时对可见光和红外光敏感的成像技术。

[0003] 然而，现有的混合成像器件中，采用透镜形成两条光路来分别对可见光和红外光进行感应成像，最后采用计算机处理系统合成在一起，由于光路的分离造成所形成的红外图像部分和可见光图像部分产生较大的对准偏差，严重影响成像质量。

[0004] 由于微电子机械系统(MEMS)技术具有微小、智能、可执行、可集成、工艺兼容性好、成本低等诸多优点，如果能将混合成像技术与微电子技术相结合，研究出微电子技术领域的混合成像技术，将能够避免现有的红外图像和可见光图像的对准偏差大的问题。

发明内容

[0005] 为了克服以上问题，本发明旨在提供一种增强红外透过性的可见光红外混合成像探测器像元结构及其制备方法，利用具有圆滑凸起表面的红外增透材料来增强红外透过能力，从而将混合成像技术微型化和芯片化，提高混合成像的质量。

[0006] 为了实现上述目的，本发明提供了一种混合成像探测器像元结构，其包括：

[0007] 一晶圆，作为可见光过滤层；

[0008] 分别位于所述晶圆上方和下表面的红外感应区域和可见光感应区域；以及[0009] 用于将所述可见光感应区域和所述红外感应区域所输出的电信号进行计算并转换为图像的转换单元；其中，

[0010] 可见光感应区域，位于所述晶圆下表面，其包括可见光感应部件和将所述可见光感应部件所形成的电信号输出的引出极；

[0011] 互连层，位于所述晶圆上表面；

[0012] 介质层，位于所述互连层的上表面；

[0013] 凹槽，位于所述互连层和所述介质层中，且对应于所述可见光感应部件上方；

[0014] 红外增透材料，填充于所述凹槽中，具有圆滑凸起表面，用于具有圆滑凸起表面，用于增强所入射的红外光的透过性和汇聚所入射的红外光；；

[0015] 接触沟槽结构，位于所述红外增透材料两侧的所述介质层中；

[0016] 红外感应区域，位于所述红外增透材料和所述接触沟槽结构上方，其包括红外感应结构；所述红外感应结构包括：下释放保护层、红外感应部件、电极层和上释放保护层；所述红外感应部件对应于所述红外增透材料的上方，用于吸收红外光，并产生电信号；所述红外感应结构的边缘具有第一支撑孔，所述第一支撑孔底部位于所述接触沟槽结构上表面，并且所述第一支撑孔底部的所述电极层与所述接触沟槽结构相连，用于将所述红外感应部件产生的电信号输出；所述红外感应结构的顶部具有第一释放孔；所述红外感应结构与所述红外增透材料之间具有第一空腔；

[0017] 支撑部件，位于所述红外感应结构的外围，且与所述红外感应结构不接触，所述支撑部件边缘具有第二支撑孔，所述第二支撑孔底部位于所述介质层上表面，其顶部具有第二释放孔；所述支撑部件与所述微桥结构之间具有第二空腔，并且红外感应结构与支撑部件之间具有连通的空隙；

[0018] 其中，可见光和红外光从所述晶圆下表面射入，通过所述可见光感应区域，部分所述可见光被所述可见光感应区域吸收；然后，经所述晶圆过滤掉未被所述可见光感应区域吸收的可见光，红外光经所述红外增透材料后入射到所述红外感应部件上且被所述红外感应部件吸收并产生电信号输送到所述转换单元，从而生成可见光红外混合图像。

[0019] 优选地，所述红外增透材料的结构为半透镜结构。

[0020] 优选地，所述红外增透材料为硅、锗硅或者硫化硒。

[0021] 优选地，所述红外增透材料的顶部与所述介质层顶部齐平或低于所述介质层顶部。

[0022] 优选地，在所述支撑部件顶部的内表面或者所述支撑部件的整个内表面具有红外反射材料层或者整个所述支撑部件为红外反射材料，所述红外反射材料用于将未经所述红外感应部件吸收的红外光反射到所述红外感应部件上，进而被所述红外感应部件吸收。

[0023] 优选地，所述红外感应结构为顶部具有凹凸起伏表面且边缘具有第一支撑孔的微桥结构，所述红外感应部件为红外敏感材料层，所述上释放保护层与所述下释放保护层将所述红外敏感材料层和所述电极层所暴露的部分均覆盖住。

[0024] 为了实现上述目的，本发明还提供了一种可见光红外混合成像探测器像元结构的制备方法，其包括以下步骤：

[0025] 步骤01：提供一晶圆，在所述晶圆下表面形成所述可见光感应区域；

[0026] 步骤02：在所述晶圆上表面形成所述互连层；

[0027] 步骤03：在所述互连层上形成所述介质层，在所述介质层和所述互连层中刻蚀出所述凹槽，在所述凹槽中形成具有所述圆滑凸起表面的所述红外增透材料；

[0028] 步骤04：在所述红外增透材料两侧的所述介质层中形成所述接触沟槽结构；

[0029] 步骤05：在所述接触沟槽结构、所述介质层和所述红外增透材料上形成第一牺牲层；

[0030] 步骤06：在对应于所述接触沟槽结构上方的所述第一牺牲层中形成第一沟槽；所述第一沟槽底部暴露出所述接触沟槽结构的表面；

[0031] 步骤07：在具有所述第一沟槽的所述第一牺牲层上形成所述红外感应结构，然后在所述红外感应结构顶部形成第一释放孔；其中，所述第一支撑孔底部的所述电极层与所述接触沟槽结构相连接；

[0032] 步骤08：在完成所述步骤07的所述晶圆上形成第二牺牲层；

[0033] 步骤09：在对应于所述接触沟槽结构外侧的所述介质层上方的所述第二牺牲层中形成第二沟槽；所述第二沟槽底部暴露出所述介质层的表面；

[0034] 步骤10：在具有所述第二沟槽的所述第二牺牲层上形成所述支撑部件，在所述支撑部件顶部形成第二释放孔；

[0035] 步骤11：通过所述支撑部件和所述红外感应结构之间的所述连通的空隙、所述第一释放孔和所述第二释放孔进行释放工艺，将所述第一牺牲层和所述第二牺牲层释放掉，从而形成所述第一空腔和所述第二空腔。

[0036] 优选地，所述红外增透材料的结构为半透镜结构；所述半透镜结构的所述红外增透材料的形成包括：首先，采用CVD或旋涂工艺在所述凹槽中填充所述红外增透材料，并平坦化所述红外增透材料的顶部；然后，图形化所述红外增透材料并仅保留所述凹槽内的所述红外增透材料；接着，通过高温处理，经降温后得到所述半透镜结构。

[0037] 优选地，所述高温处理为激光退火工艺。

[0038] 优选地，所述红外增透材料的结构为半透镜结构；所述半透镜结构的所述红外增透材料的形成包括：首先，通过CVD或旋涂工艺填在所述凹槽中填充所述红外增透材料，并平坦化所述红外增透材料的顶部；然后，图形化所述红外增透材料并仅保留所述凹槽内的所述红外增透材料；接着，利用灰阶光刻板图形，即所述光刻板图形内透光性由中心向四周逐渐降低，来形成具有半透镜状的光刻胶图形，然后，经刻蚀工艺形成所述半透镜结构。

[0039] 优选地，所述步骤03中，采用化学气相沉积工艺在所述凹槽中沉积所述红外增透材料。

[0040] 优选地，所述步骤03中，所述红外增透材料的顶部与所述介质层顶部齐平或低于所述介质层顶部。

[0041] 优选地，在所述步骤10中，在形成所述支撑部件之前，还包括：在具有所述第二沟槽的所述第二牺牲层上形成红外反射材料，或者在具有所述第二沟槽的所述第二牺牲层的顶部形成所述红外反射材料。

[0042] 优选地，所述支撑部件的材料为红外反射材料。

[0043] 本发明的混合成像探测器像元结构及其制备方法，将可见光感应区域和红外感应区域集成在芯片中，通过在红外感应部件下方且在可见光感应部件上方的晶圆表面形成红外增透材料，再加上晶圆本身对可见光的过滤，可以提高红外光进入微桥结构的比率，进而提高了红外感应部件的成像质量，而且使可见光红外混合成像微型化、芯片化成为可能。

附图说明

[0044] 图1为本发明的一个较佳实施例的混合成像探测器像元结构的截面结构示意图[0045] 图2为本发明的一个较佳实施例的混合成像探测器像元结构的制作方法的流程示意图

具体实施方式

[0046] 为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。

[0047] 本发明的混合成像探测器像元结构，包括：作为可见光过滤层的晶圆；分别位于晶圆上方和下表面的红外感应区域和可见光感应区域；以及用于将可见光感应区域和红外感应区域所输出的电信号进行计算并转换为图像的转换单元；其中，可见光感应区域，位于晶圆下表面，其包括可见光感应部件和将可见光感应部件所形成的电信号输出的引出极；位于晶圆上表面的互连层；位于互连层的上表面的介质层；位于互连层和介质层中，且对应于可见光感应部件上方的凹槽；填充于凹槽中的红外增透材料，具有圆滑凸起的表面，其用于增强所入射的红外光的透过性和汇聚所入射的红外光，从而防止所入射的红外光发生反射；位于红外增透材料两侧的介质层中的接触沟槽结构；位于红外增透材料上方的红外感应区域，其包括红外感应结构；红外感应结构包括：下释放保护层、红外感应部件、电极层和上释放保护层；红外感应部件对应于红外增透材料的上方，用于吸收红外光，并产生电信号；红外感应结构的边缘具有第一支撑孔，第一支撑孔底部位于接触沟槽结构上表面，并且第一支撑孔底部的电极层与接触沟槽结构相连，用于将红外感应部件产生的电信号输出；红外感应结构的顶部具有第一释放孔；红外感应结构与红外增透材料之间具有第一空腔；
位于红外感应结构的外围且与红外感应结构不接触的支撑部件，支撑部件边缘具有第二支撑孔，第二支撑孔底部位于介质层上表面，其顶部具有第二释放孔；支撑部件与红外感应结构之间具有第二空腔，并且红外感应结构与支撑部件之间具有连通的空隙；

[0048] 第一空腔增加红外感应结构与晶圆之间的距离，起到红外感应结构与晶圆以及介质层之间的热隔离作用；第二空腔为谐振腔，用于将未经红外感应结构吸收的红外光进行反复多次反射到红外感应结构上，从而实现对入射的红外光的完全吸收。

[0049] 探测时，可见光和红外光从晶圆下表面射入，通过可见光感应区域，可见光被可见光感应区域吸收；然后，经晶圆过滤掉未被可见光感应区域吸收的可见光，剩余的红外光经红外增透材料后入射到红外感应部件上且被红外感应部件吸收并产生电信号输送到转换单元，从而生成可见光红外混合图像。

[0050] 以下结合附图1-2和具体实施例对本发明的混合成像探测器像元结构及其制备方法作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式、使用非精准的比例，且仅用以方便、清晰地达到辅助说明本实施例的目的。

[0051] 请参阅图1，在本发明的一个实施例中，箭头方向表示光线射入方向，混合成像探测器像元结构，包括：

[0052] 一硅晶圆100，其上表面具有互连层101；在硅晶圆100中具有前道器件114；前道器件114位于可见光感应区域VS上方两侧，并且位于互连层101下方；

[0053] 可见光感应区域VS，位于晶圆100下表面，其包括可见光感应部件和将可见光感应部件所形成的电信号输出的第一接触孔113，第一接触孔作为第一引出极；可见光感应部件可以为PN结，利用光电转换原理，来形成对可见光的感应；

[0054] 介质层102，其位于互连层101上；

[0055] 凹槽位于互连层101和介质层102中，在凹槽中填充有具有圆滑凸起表面的红外增透材料112；这里，红外增透材料112的结构为半凸透镜结构；红外增透材料112为硅、锗硅或者硫化硒。半透镜结构的红外增透材料用于增强所入射的红外光的透过性和汇聚所入射的红外光，从而使得通过红外增透材料的红外光能够较多的汇聚到一起，以增强红外感应结构的吸收率和提高感应灵敏度。

[0056] 在红外增透材料112两侧的介质层102中形成有接触沟槽结构103；这里，红外增透材料的顶部与介质层顶部齐平或低于介质层顶部，也就是红外增透材料可以填充满凹槽，或者红外增透材料也可以不填充满凹槽。

[0057] 红外感应区域IR，位于晶圆100上方，包括红外感应结构，本实施例中的红外感应结构为顶部具有凹凸起伏表面和边缘具有第一支撑孔110的微桥结构，微桥结构的顶部具有第一释放孔K1，微桥结构从下往上依次包括：下释放保护层104、红外敏感材料层105、电极层106和上释放保护层107，这里红外敏感材料层105作为红外感应部件；电极层106的顶部具有若干凹槽，红外敏感材料层105的顶部呈连续的平坦表面，上释放保护层107基于电极层106的形状而形成凹凸起伏的顶部；上释放保护层107与下释放保护层104将红外敏感材料层105和电极层106暴露的部分覆盖住；位于第一支撑孔110底部的电极层106与接触沟槽结构103接触，用于将红外敏感材料层105产生的电信号输出；微桥结构与红外增透材料112之间具有第一空腔。第一空腔可以将微桥结构顶部与晶圆表面的互连层以及红外增透材料112隔离开来。

[0058] 支撑部件108，位于微桥结构的外围，且与微桥结构不接触，支撑部件108边缘具有第二支撑孔111，第二支撑孔111底部与介质层102相连，支撑部件108顶部具有释放孔K2；在支撑部件108的顶部的内表面或整个支撑部件108的内表面具有红外反射材料或者整个支撑部件108为红外反射材料；红外反射材料用于将未经红外感应部件吸收的红外光反射到红外感应部件上，进而被红外感应部件吸收。支撑部件108与微桥结构之间具有第二空腔。第二空腔作为谐振腔。需要说明的是，图1中显示的为器件的一横截面结构示意图，整个器件中，红外感应结构与支撑部件之间具有连通的空隙，例如，在纵截面上，红外感应结构的边缘不具有支撑孔，因此，红外感应结构的该边缘与支撑部件之间具有连通的空隙。

[0059] 转换单元，用于将可见光感应部件和红外感应部件所输出的电信号进行计算并转换为图像。

[0060] 其中，接触沟槽结构103中所填充的材料可以为Al或Pt；介质层102的材料为二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅和碳化硅或非化学计量比的二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅和碳化硅，或者掺有硼、磷、碳或氟等杂质元素的上述材料；上释放保护层107和下释放保护层104的材料可为二氧化硅(SiO2)、氮氧化硅(Si0N)、氮化硅(SiN)、碳化硅(SiC)等基于Si、0、C、N等成分的薄膜，还可为非化学计量比的上述薄膜，例如富氧或富硅的二氧化硅，也可为掺有B、P、C或F等元素的上述薄膜，例如氟硅玻璃(FSG)、硼硅玻璃(BPSG)或磷硅玻璃(PSG)等。上释放保护层107和下释放保护层104将红外敏感材料层105和电极层106包围，用以在进行释放工艺时，起到有效保护红外敏感材料层105和电极层106的作用，同时在制造过程和使用过程中隔离外界的污染和损伤，提高红外敏感材料的探测的可靠性，也可以避免电极层作为电极发生短路。红外敏感材料层105的材料可以为非晶硅或氧化钒等。电极层106的材料可以为钛、钽、上下层叠的氮化钛和钛或上下层叠的钽和氮化钽。

[0061] 以下结合附图2和具体实施例对本发明的混合成像探测器像元结构的制备方法作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式、使用非精准的比例，且仅用以方便、清晰地达到辅助说明本实施例的目的。

[0062] 本发明的一个较佳实施例中，请参阅图2，对上述的混合成像探测器像元结构的制备方法，包括以下步骤：

[0063] 步骤01：提供一晶圆，在晶圆下表面形成可见光感应区域；

[0064] 具体的，这里为硅晶圆；可见光感应区域中的可见光感应部件及其引出极的制备可以采用现有的方法，本发明对此不再赘述。

[0065] 步骤02：在晶圆上表面形成互连层；

[0066] 具体的，互连层的形成方法可以采用现有工艺。

[0067] 步骤03：在互连层上形成介质层，在介质层和互连层中刻蚀出凹槽，在凹槽中形成具有所述圆滑凸起表面的所述红外增透材料；

[0068] 具体的，可以采用化学气相沉积工艺在互连层上沉积一层介质层，然后，可以采用光刻和刻蚀工艺，在介质层和互连层中刻蚀出凹槽；接着，可以采用气相沉积工艺在凹槽中沉积红外增透材料。红外增透材料的顶部与介质层顶部齐平或低于介质层顶部。这里，红外增透材料的结构为半透镜结构；半透镜结构的红外增透材料的形成包括：首先，采用CVD或旋涂工艺在凹槽中填充红外增透材料，并平坦化红外增透材料的顶部；然后，图形化红外增透材料并仅保留凹槽内的红外增透材料；接着，通过激光退火工艺的高温处理，经降温后由于表面张力的作用而得到半透镜结构。

[0069] 在本发明的另一实施例中，半透镜结构的红外增透材料的形成包括：首先，通过CVD或旋涂工艺填在凹槽中填充红外增透材料，并平坦化红外增透材料的顶部；然后，图形化红外增透材料并仅保留凹槽内的红外增透材料；接着，利用灰阶光刻板图形，即光刻板图形内透光性由中心向四周逐渐降低，来形成具有半透镜状的光刻胶图形，然后，经刻蚀工艺形成半透镜结构。

[0070] 步骤04：在红外增透材料两侧的介质层中形成接触沟槽结构；

[0071] 具体的，可以采用大马士革工艺来形成接触沟槽结构，包括在接触沟槽结构中填充导电金属材料，然后采用化学机械研磨将导电金属材料顶部表面平坦化，以利于后续第一牺牲层材料的沉积以及有利于得到平坦的第一牺牲层材料表面。

[0072] 步骤05：在接触沟槽结构、介质层和红外增透材料上形成第一牺牲层；

[0073] 具体的，可以采用化学气相沉积工艺或者涂覆来形成第一牺牲层；

[0074] 步骤06：在对应于接触沟槽结构上方的第一牺牲层中形成第一沟槽；第一沟槽底部暴露出接触沟槽结构的表面；

[0075] 具体的，第一沟槽的形成时为了后续形成第一支撑孔。可以采用光刻和刻蚀工艺来形成第一沟槽。

[0076] 步骤07：在具有第一沟槽的第一牺牲层上形成红外感应结构，然后在红外感应结构顶部形成第一释放孔；其中，第一支撑孔底部的电极层与接触沟槽结构相连接；

[0077] 具体的，本实施例中，微桥结构的顶部具有凹凸起伏表面且边缘具有第一支撑孔；微桥结构中，红外感应部件为红外敏感材料层；电极层位于红外敏感材料层上表面，电极层的顶部具有若干凹槽，红外敏感材料层的顶部呈连续的平坦表面，该微桥结构的制备方法包括：

[0078] 步骤071：在第一牺牲层上和第一支撑孔中沉积下释放保护层，刻蚀出下释放保护层图案，同时刻蚀掉位于第一支撑孔底部的下释放保护层部分，暴露出电极层；

[0079] 步骤072：在下释放保护层上和暴露出的电极层表面沉积红外敏感材料，刻蚀出红外敏感材料层图案，同时刻蚀掉位于第一支撑孔底部的红外敏感材料层部分；

[0080] 步骤073：在红外敏感材料层表面和第一支撑孔底部沉积金属材料，并刻蚀出图案，同时在金属材料中形成多个凹槽，从而形成电极层；电极层的多个凹槽底部将红外敏感材料层暴露出来；红外敏感材料层的两端部和电极层的两端部分别对应齐平。

[0081] 步骤074：在电极层和暴露的红外敏感材料层表面形成上释放保护层。

[0082] 在本发明的其它实施例中，微桥结构中，电极层位于红外敏感材料层下表面，电极层的顶部具有若干凹槽，红外敏感材料层的顶部呈连续的凹凸起伏表面，该微桥结构的制备方法包括：

[0083] 步骤071：在第一牺牲层上和第一支撑孔中沉积下释放保护层，刻蚀出下释放保护层图案，同时刻蚀掉位于第一支撑孔底部的下释放保护层部分，暴露出电极层；

[0084] 步骤072：在下释放保护层上和暴露出的电极层表面沉积电极材料，并刻蚀出电极层图案，同时在电极材料中形成多个凹槽，从而形成电极层；电极层的多个凹槽底部将下释放保护层暴露出来；

[0085] 步骤073：在电极层表面和暴露的部分下释放保护层表面沉积红外敏感材料，刻蚀出红外敏感材料层图案，从而形成红外敏感材料层；红外敏感材料层的两端部与电极层的两端部分别对应齐平；

[0086] 步骤074：在红外敏感材料层表面形成上释放保护层。

[0087] 步骤08：在完成步骤07的晶圆上形成第二牺牲层；

[0088] 具体的，第二牺牲层的形成可以但不限于采用涂覆或其他化学气相沉积工艺。第二牺牲层的材料与第一牺牲层的材料相同。

[0089] 步骤09：在对应于接触沟槽结构外侧的介质层上方的第二牺牲层中形成第二沟槽；第二沟槽底部暴露出介质层的表面；

[0090] 具体的，第二沟槽的形成时为了后续形成第二支撑孔。可以采用光刻和刻蚀工艺来形成第二沟槽。

[0091] 步骤10：在具有第二沟槽的第二牺牲层上形成支撑部件，在支撑部件顶部形成第二释放孔；

[0092] 具体的，本实施例中，可以采用红外反射材料层对未经红外敏感材料层吸收的红外光进行反射，使红外敏感材料层对其吸收，从而彻底吸收入射的红外光，较佳的，在支撑部件顶部的内表面或者整个支撑部件的内表面具有红外反射材料层；首先，在具有第二沟槽的第二牺牲层上形成红外反射材料，或者在具有第二沟槽的第二牺牲层的顶部形成红外反射材料，然后在红外反射材料层和未被遮挡的第二牺牲层表面沉积一层支撑部件；或者整个支撑部件可以为红外反射材料。

[0093] 步骤11：通过支撑部件和红外感应结构之间的连通的空隙、第一释放孔和第二释放孔进行释放工艺，将第一牺牲层和第二牺牲层释放掉，从而形成第一空腔和第二空腔。

[0094] 具体的，当第一牺牲层和第二牺牲层的材料为非晶硅时，则采用XeF2作为释放气体，将第一牺牲层和第二牺牲层去除，此时，上释放保护层和下释放保护层的材料为二氧化硅和铝的复合材料。在本发明的另一实施例中，当第一牺牲层材料以及第二牺牲层材料均为氧化硅时，可以采用气态氟化氢作为释放气体，将全部的第一牺牲层材料和第二牺牲层材料去除，此时，上释放保护层和下释放保护层的材料为氮化硅、或硅等。在本发明的又一实施例中，当第一牺牲层材料以及第二牺牲层材料为有机物时，例如光刻胶，聚酰亚胺，可以采用O2作为释放气体，将全部的第一牺牲层材料和第二牺牲层材料去除，此时，上释放保护层和下释放保护层的材料为所有无机物材料。

[0095] 综上所述，本发明的混合成像探测器像元结构及其制备方法，将可见光感应区域和红外感应区域集成在芯片中，通过在红外感应部件下方且在可见光感应部件上方的晶圆表面形成红外增透材料，再加上晶圆本身对可见光的过滤，可以提高红外光进入微桥结构的比率，进而提高了红外感应部分的成像质量，而且使可见光红外混合成像微型化、芯片化成为可能。

[0096] 虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然所述实施例仅为了便于说明而举例而已，并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，本发明所主张的保护范围应以权利要求书所述为准。