[發明專利]一種基于微橋諧振器的紅外探測器結構及制作方法

無效

• 申請號: 200710069043.5
• 申請日: 2007-06-01
• 公開（公告）號: CN101063630A
• 公開（公告）日: 2007-10-31
• 發明（設計）人: 韓建強;盧少勇
• 申請（專利權）人: 中國計量學院
• 主分類號: G01J5/20
• 分類號: G01J5/20;G01J5/44
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1、一種基于微橋諧振器的紅外探測器，其特征在于：紅外探測器由橋(雙端固支梁)諧振器芯片(1)和蓋板(2)組成。

2、根據權利要求1所述的基于微橋諧振器的紅外探測器的特征在于：在橋諧振器芯片(1)上通過半導體光刻技術結合腐蝕或刻蝕技術制作有微機械橋(3)。在微機械橋(3)上制作有電阻、電極或線圈等形成激振器(4)，激勵微機械橋(3)振動。在微機械橋(3)上還制作有壓敏電阻、電容極板或壓電薄膜等形成拾振器(5)，檢測微機械橋(3)的振動狀態(如諧振頻率)。在某些情況下，激振器(4)和拾振器(5)也可能是外部元件。如光學激勵和拾振模式下，激振器(4)為激光二極管、激光器等；拾振器(5)為光電二極管等光電檢測元件。橋諧振器芯片(1)和蓋板(2)通過氣密封裝或真空密封技術封裝。在橋諧振器芯片(1)或蓋板(2)上制作有紅外線透射窗口(7)。如果紅外線透射窗口(7)在蓋板(2)上，則入射紅外線照射在微機械橋(3)正面(制作激勵電阻或電極等激振器(4)的一面)。反之，如果紅外線透射窗口(7)在橋諧振器芯片(1)上，則入射紅外線照射在微機械橋(3)背面。微機械橋(3)與紅外線透射窗口(7)相對的一面應制作對紅外線吸收性能較好的薄膜以吸收紅外線，以便于將其轉化為熱能。該紅外吸收膜也可以就是組成微機械橋(3)的材料，如氮化硅薄膜。

3根據權利要求1所述的基于微橋諧振器的紅外探測器的特征在于：入射紅外線通過紅外線透射窗口(7)入射在微機械橋(3)表面，引起微機械橋(3)溫度升高，軸向應力增加，諧振頻率下降，通過測量諧振頻率的變化可反映出入射紅外線的強弱。

4、根據權利要求1所述的基于微橋諧振器的紅外探測器，其特征在于：微機械橋(3)可采用以下激振方式：電磁激勵、靜電激勵、壓電激勵、電熱激勵、光熱激勵等。其諧振頻率可采用以下方式檢測：壓電拾振、電容拾振、電磁拾振、光信號拾振以及壓敏電阻拾振等。

5、根據權利要求1所述的基于微橋諧振器的紅外探測器，其特征在于：微機械橋(3)既可采用的雙端固支梁(橋)，也可采用三梁結構橋諧振器。三梁結構諧振器的兩邊梁的寬度是中間梁寬度的二分之一，兩邊的梁與中間梁振動相位相反。

6.根據權利要求1所述的基于微橋諧振器的紅外探測器，其特征在于：采用以下工藝步驟制作：

1)原始材料為硅片(普通硅片或SOI硅片)，熱氧化；

2)正面利用各種薄膜工藝制作雙層或多層薄膜，在硅片正面光刻微機械橋(3)的形狀，腐蝕上述雙層或多層薄膜的復合膜系；

3)在微機械橋(3)上制作激振器(4)和拾振器(5)，制作內引線(6)，形成微機械橋諧振器；

4)正面光刻腐蝕窗口，各向異性干法或濕法腐蝕釋放微機械橋(3)；

5)根據需要在微機械橋(3)上制作紅外吸收薄膜；

6)制作密封環，將橋諧振器芯片(1)與蓋板(2)(如果是靜電激勵/電容拾振，則在鍵合前應在蓋板的對應位置制作上電極)通過各種鍵合技術(如靜電鍵合)或密封技術(如玻璃焊料密封技術)進行氣密封裝或真空封裝；

7)劃片、焊接外引線(9)。