[發(fā)明專利]紅外焦平面陣列器件及其制作方法有效

申請?zhí)枺?/td>	201010267967.8	申請日：	2010-08-30
公開（公告）號：	CN102386268A	公開（公告）日：	2012-03-21
發(fā)明（設計）人：	歐文;劉戰(zhàn)峰	申請（專利權）人：	中國科學院微電子研究所
主分類號：	H01L31/101	分類號：	H01L31/101;H01L31/18;G01J5/20
代理公司：	北京集佳知識產(chǎn)權代理有限公司 11227	代理人：	逯長明;王寶筠
地址：	100029 ***	國省代碼：	北京;11
權利要求書：	查看更多	說明書：	查看更多
摘要：
搜索關鍵詞：	紅外平面陣列器件及其制作方法
鉆瓜網(wǎng) 技術展會專利詞庫專利權人專利榜在售專利公布日期熱門專利

【說明書】：

技術領域

本發(fā)明涉及紅外成像技術領域，特別涉及一種紅外焦平面陣列器件及其制作方法。

背景技術

紅外成像技術廣泛應用于軍事、工業(yè)、農業(yè)、醫(yī)療、森林防火、環(huán)境保護等各領域，紅外成像裝置的核心部件是紅外焦平面陣列(Infrared?Focal?Plane?Array，IRFPA)。根據(jù)工作原理分類，紅外成像裝置可分為：光子型紅外探測器和非制冷型紅外探測器。

光子型紅外探測器采用窄禁帶半導體材料，如HgCdTe、InSb等，利用光電效應實現(xiàn)紅外光信號向電信號的轉換，因而要工作在77K或更低的溫度下，這就需要匹配笨重而又復雜的制冷設備，導致這種紅外成像裝置難以小型化，攜帶不方便；另一方面，HgCdTe和InSb等材料價格昂貴、制備困難，且與常規(guī)IC工藝不兼容，所以光子型紅外探測器的價格一直居高不下。

上述因素都極大地阻礙了紅外成像裝置(例如紅外攝像機)的廣泛應用，特別是在民用方面，迫切需要開發(fā)一種性能適中、價格低廉的新型紅外攝像機。非制冷型紅外探測器通過紅外探測單元吸收紅外線，繼而紅外能量引起紅外探測單元的電學特性發(fā)生變化，把紅外能量轉化為電信號，通過讀出電路讀取該信號并進行處理。

紅外焦平面陣列器件由多個探測單元的組成，是非制冷型紅外探測器的核心部件，圖1和圖2是現(xiàn)有的兩種非制冷紅外探測器的結構示意圖。這兩種結構主要以單晶硅PN結二極管作為紅外傳感層，利用單晶硅PN結二極管的溫敏特性對加工工藝不敏感的特點，從而有利于制作出均勻性很好的紅外焦平面陣列器件。而且圖中的兩種結構都是采用共振吸收結構來提高紅外吸收效率，為了提高紅外吸收效率，制作有專門的金屬反射層，而其中的金屬反射層結構復雜，制作難度較大。此外，上述兩種結構均是采用兩步釋放法，即第一步采用O₂等離子體灰化方法釋放Polymide(聚酰亞胺)犧牲層從而形成襯底上面的共振吸收結構的空腔A，第二步采用XeF₂氣相釋放方法釋放襯底內的單晶硅，從而制作出懸空結構的空腔B。主要的問題在于，共振吸收結構非常復雜，不易于制造，而且Polymide犧牲層材料與常規(guī)的IC工藝也不兼容。

發(fā)明內容

本發(fā)明解決的問題是提供一種紅外焦平面陣列器件，其結構既能夠提高紅外吸收效率又能夠采用常規(guī)的IC制作工藝，有利于降低制作成本。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種紅外焦平面陣列器件，包括：

襯底；

空腔，位于所述襯底內；

紅外傳感層，懸空于所述空腔的上方；

懸臂梁，懸空于所述襯底上方，一端與襯底固定連接，另一端與紅外傳感層固定連接；

紅外反射層，遮蓋于所述紅外傳感層的上方并且與紅外傳感層之間具有共振腔，通過支撐柱與所述紅外傳感層連接。

優(yōu)選的，所述空腔周圍的襯底為用于散熱的熱沉，所述懸臂梁與襯底連接的一端即連接在所述熱沉上。

所述懸臂梁基本設置于所述熱沉上方，與熱沉之間具有間隙。

所述懸臂梁包括電引線及電引線介質層，所述電引線從紅外傳感層吸收熱量并散入所述熱沉。

優(yōu)選的，所述紅外傳感層包括單晶硅電阻、單晶硅PN結二極管、單晶鍺硅電阻或者單晶鍺硅PN結二極管。