本发明涉及红外探测器技术领域，更具体地，涉及一种具有多个MIM电容级联结构的优化的MEMS红外探测器。
背景技术：
传统CMOS电路能够提供MIM、MOS等电容结构。其中，MIM电容由于其在漏电、CV特性等方面具有的独特优势，受到了广泛使用。
但是，针对红外探测器等MEMS领域的产品而言，MIM电容结构单位面积的电容值仍太小，导致电容面积占用过大，从而影响到芯片面积及其成本和性能。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种MEMS红外探测器结构。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种MEMS红外探测器结构，包括：
设于衬底上的多层金属互连层和设于所述多层金属互连层之上的红外微桥探测结构；其中，
至少一层所述金属互连层的至少一侧设有一层第一MIM电容层，利用每侧的所述第一MIM电容层的两个极板层与对应侧也用作极板层的所述金属互连层之间的组合，形成两个并联的第一MIM电容；通过将各层相并联的所述第一MIM电容全部并联在一起，在多层所述金属互连层中形成所述第一MIM电容的多级并联结构。
进一步地，各所述第一MIM电容之间通过第一通孔实现并联连接。
进一步地，所述红外微桥探测结构与所述多层金属互连层之间通过第二通孔进行连接。
进一步地，所述多层金属互连层的最上层金属互连层中同层设有PAD结构，所述第二通孔连接所述PAD结构，所述PAD结构连接所述多层金属互连层的最上层金属互连层。
进一步地，所述多层金属互连层设于第一层间介质层中。
进一步地，所述红外微桥探测结构与所述多层金属互连层之间设有第二层间介质层。
进一步地，所述第二层间介质层中设有一层第二MIM电容层，并形成一第二MIM电容，所述第二MIM电容通过第三通孔连接所述多层金属互连层的最上层金属互连层，并与所述第一MIM电容一起形成位于所述第二层间介质层和所述金属互连层中的MIM电容多级并联结构。
进一步地，所述第二层间介质层中还设有电极层，所述电极层与所述第二MIM电容层同层设置，所述红外微桥探测结构通过所述电极层连接所述第二通孔。
进一步地，所述第二层间介质层上设有反射层，所述反射层与所述第二MIM电容层相隔离设置。
从上述技术方案可以看出，本发明充分利用金属互连层中的层间空隙增设MIM电容层，将MIM电容层的两个极板层与金属互连层组合形成两个并联的MIM电容；并且，还可以利用金属互连层与红外微桥探测结构之间的空隙增设MIM电容层。将各层的MIM电容通过通孔(via)全部并联在一起，就可形成MIM电容的多级并联结构，从而可大幅度提升MEMS红外探测器的单位面积电容的数值，并因此能够大幅度降低成本并提升性能。
附图说明
图1是本发明一较佳实施例的一种MEMS红外探测器结构示意图。
图2是本发明一较佳实施例的由五个MIM电容组成的多级并联电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
需要说明的是，在下述的具体实施方式中，在详述本发明的实施方式时，为了清楚地表示本发明的结构以便于说明，特对附图中的结构不依照一般比例绘图，并进行了局部放大、变形及简化处理，因此，应避免以此作为对本发明的限定来加以理解。
在以下本发明的具体实施方式中，请参考图1，图1是本发明一较佳实施例的一种MEMS红外探测器结构示意图。如图1所示，本发明的一种MEMS红外探测器结构，包括：设置在半导体衬底上的多层金属互连层，以及设置在多层金属互连层上方的红外微桥探测结构17。
请参考图1，其显示MEMS红外探测器结构的多层金属互连层中位于第T层的最上一层金属互连层(MT)13、24和相邻位于最上层金属互连层13、24下方的第n层金属互连层(Mn)7。多层金属互连层可设置在第一层间介质层9中。
作为一可选的实施方式，在第n层金属互连层7的上侧设有一层第一MIM电容层1、8、2。在第T层金属互连层24的下侧也设有一层第一MIM电容层3、27、4。本发明不限于此。
其中，位于第n层金属互连层7上侧的第一MIM电容层1、8、2，包括两个极板层1、2及位于两个极板层之间以及位于第一MIM电容层1、8、2与第n层金属互连层7之间的第一电介质层8。位于第T层金属互连层24下侧的第一MIM电容层3、27、4，也包括两个极板层3、4及位于两个极板层之间的第一电介质层27，以及位于第一MIM电容层3、27、4与第T层金属互连层24之间的第一电介质层26。第一电介质层8、26、27与第一层间介质层9的材质可相同，并可采用常规介质材料制作。极板层1-4可采用常规金属材料制作。
可利用位于第n层金属互连层7上侧的一个第一MIM电容层的两个极板层1、2，并将其下方的第n层金属互连层7也用作一个电容极板层，将这三个电容极板层1、2、7进行组合，可形成两个并联的第一MIM电容。即可由第一MIM电容层的两个极板层1、2及其之间的第一电介质层8一起形成第一个第一MIM电容1、8、2；并由第一MIM电容层中靠近第n层金属互连层的一个极板层1与第n层金属互连层7及其之间的第一电介质层8一起形成第二个第一MIM电容1、8、7。将三个极板层的极板1、2、7采用第一通孔进行不同连接，即可形成两个并联的第一MIM电容。
同时，可利用位于第T层金属互连层24下侧的另一个第一MIM电容层的两个极板层3、4，并将其上方的第T层金属互连层24也用作一个电容极板层，将这三个电容极板层3、4、24进行组合，又可形成两个并联的第一MIM电容。即可由第一MIM电容层的两个极板层3、4及其之间的第一电介质层27一起形成第三个第一MIM电容3、27、4；并由第一MIM电容层中靠近第T层金属互连层的一个极板层4与第T层金属互连层24及其之间的第一电介质层26一起形成第四个第一MIM电容4、26、24。将三个极板层的极板3、4、24采用第一通孔进行不同连接，即可又形成两个并联的第一MIM电容。
将位于第n层的相并联的两个第一MIM电容1、8、7和1、8、2与位于第T层的相并联的两个第一MIM电容3、27、4和4、26、24通过第一通孔10、12、25、28、29等全部并联在一起，就可在多层金属互连层中形成由多个第一MIM电容组成的多级并联(级联)结构。具体可包括：
将第n层金属互连层7与用作电容极板层的第T层金属互连层24通过第一通孔29进行连接。
将极板层1与常规第T层金属互连层13通过第一通孔10进行连接。
将极板层2与用作电容极板层的第T层金属互连层24通过第一通孔28进行连接。
以及将极板层3与用作电容极板层的第T层金属互连层24通过第一通孔25进行连接。
将极板层4与常规第T层金属互连层13通过第一通孔12进行连接。从而形成四个相并联设置的第一MIM电容。
通过上述连接方式，还可保持极板层2与极板层3之间的相连关系，这样可以避免电容极板之间的耦合造成的寄生等不良影响。
请参考图1。红外微桥探测结构17与第T层金属互连层24之间可设有第二层间介质层21。第T层金属互连层24中可同层设有PAD结构11，PAD结构11连接第T层金属互连层13、24。红外微桥探测结构17与第T层金属互连层13、24之间可通过连接PAD结构11的第二通孔14、23进行连接。
请继续参考图1。第二层间介质层21中还可设有一层第二MIM电容层5、20、6；利用第二MIM电容层5、20、6可形成一个第二MIM电容5、20、6。其中，第二MIM电容5、20、6可通过第三通孔16、22连接第T层金属互连层13、24；即第二MIM电容层的极板层5与用作电容极板层的第T层金属互连层24通过第三通孔22进行连接，极板层6与常规第T层金属互连层13通过第三通孔16进行连接。这样，可使得极板层5和第T层金属互连层24相连，以避免电容极板之间的耦合造成的寄生等不良影响。
这样第二MIM电容5、20、6就可与上述四个第一MIM电容1、8、7，1、8、2，3、27、4和4、26、24一起形成位于第二层间介质层和金属互连层中的五个MIM电容的多级并联结构，从而大幅度提升了单位面积的电容值大小。
图2显示上述五个MIM电容的多级并联电路结构。图中，极板层1与极板层2、极板层3与极板层4、极板层5与极板层6分别构成一个MIM电容，极板层1与第n层金属互连层(Mn)7、极板层4与第T层金属互连层(MT)24分别构成一个MIM电容，将这五个MIM电容并联起来，形成多级并联的电路结构。
请参考图1。第二层间介质层21中还可设有电极层15；电极层15与第二MIM电容层5、20、6可同层设置。红外微桥探测结构17可通过电极层15连接第二通孔14、23，从而通过依次连接的电极层15、第二通孔14、23、PAD结构11连接至金属互连层13、24。
红外微桥探测结构17与第二层间介质层21之间设有谐振腔18。位于谐振腔18底部的第二层间介质层21上可设有反射层(refl)19。反射层19单独使用孤立的一层，与第二MIM电容层5、20、6通过介质层相隔离设置，以避免电容极板上的电压对后续微桥桥面结构的影响。
综上所述，本发明充分利用金属互连层中的层间空隙增设MIM电容层，将MIM电容层的两个极板层与金属互连层组合形成两个并联的MIM电容；并且，还可以利用金属互连层与红外微桥探测结构之间的空隙增设MIM电容层。将各层的MIM电容通过通孔全部并联在一起，就可形成MIM电容的多级并联结构，从而可大幅度提升MEMS红外探测器的单位面积电容的数值，并因此能够大幅度降低成本并提升性能。
以上的仅为本发明的优选实施例，实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。
技术特征：
1.一种MEMS红外探测器结构，其特征在于，包括：
设于衬底上的多层金属互连层和设于所述多层金属互连层之上的红外微桥探测结构；其中，
至少一层所述金属互连层的至少一侧设有一层第一MIM电容层，利用每侧的所述第一MIM电容层的两个极板层与对应侧也用作极板层的所述金属互连层之间的组合，形成两个并联的第一MIM电容；通过将各层相并联的所述第一MIM电容全部并联在一起，在多层所述金属互连层中形成所述第一MIM电容的多级并联结构。
2.根据权利要求1所述的MEMS红外探测器结构，其特征在于，各所述第一MIM电容之间通过第一通孔实现并联连接。
3.根据权利要求1所述的MEMS红外探测器结构，其特征在于，所述红外微桥探测结构与所述多层金属互连层之间通过第二通孔进行连接。
4.根据权利要求3所述的MEMS红外探测器结构，其特征在于，所述多层金属互连层的最上层金属互连层中同层设有PAD结构，所述第二通孔连接所述PAD结构，所述PAD结构连接所述多层金属互连层的最上层金属互连层。
5.根据权利要求1-4任一所述的MEMS红外探测器结构，其特征在于，所述多层金属互连层设于第一层间介质层中。
6.根据权利要求1-4任一所述的MEMS红外探测器结构，其特征在于，所述红外微桥探测结构与所述多层金属互连层之间设有第二层间介质层。
7.根据权利要求6所述的MEMS红外探测器结构，其特征在于，所述第二层间介质层中设有一层第二MIM电容层，并形成一第二MIM电容，所述第二MIM电容通过第三通孔连接所述多层金属互连层的最上层金属互连层，并与所述第一MIM电容一起形成位于所述第二层间介质层和所述金属互连层中的MIM电容多级并联结构。
8.根据权利要求7所述的MEMS红外探测器结构，其特征在于，所述第二层间介质层中还设有电极层，所述电极层与所述第二MIM电容层同层设置，所述红外微桥探测结构通过所述电极层连接所述第二通孔。
9.根据权利要求7所述的MEMS红外探测器结构，其特征在于，所述第二层间介质层上设有反射层，所述反射层与所述第二MIM电容层相隔离设置。
技术总结
本发明公开了一种MEMS红外探测器结构，包括：设于衬底上的多层金属互连层和设于所述多层金属互连层之上的红外微桥探测结构；其中，至少一层所述金属互连层的至少一侧设有一层第一MIM电容层，利用每侧的所述第一MIM电容层的两个极板层与对应侧也用作极板层的所述金属互连层之间的组合，形成两个并联的第一MIM电容；通过将各层相并联的所述第一MIM电容全部并联在一起，在多层所述金属互连层中形成所述第一MIM电容的多级并联结构。本发明可大幅度提升MEMS红外探测器的单位面积电容的数值，并因此能够大幅度降低成本并提升性能。
技术研发人员：康晓旭
受保护的技术使用者：上海集成电路研发中心有限公司
技术研发日：.02.28
技术公布日：.06.21
