[發明專利]一種晶圓級真空封裝的紅外探測器及其制作方法

有效

• 申請號: 201210088369.3
• 申請日: 2012-03-29
• 公開（公告）號: CN102583220A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 歐文
• 申請（專利權）人: 江蘇物聯網研究發展中心
• 主分類號: B81B7/00
• 分類號: B81B7/00;B81C1/00;G01J5/12
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所 32104
• 代理人: 殷紅梅

技術領域

本發明涉及一種熱電堆紅外傳感器及其制作方法，具體是一種晶圓級真空封裝的紅外探測器及其制作方法。

背景技術

在目前的熱電堆紅外傳感器中，主要是利用溫差電效應來檢測物體溫度的變化，常規的做法是制作熱電偶對，一對或多對熱電偶，并且采用MEMS的懸空結構。對于多對熱電偶的方式，由于其串聯電阻大，從而噪聲比較大，因而出現了采用一對熱電偶的熱電堆制作方式，可有效地降低噪聲等效溫差，見圖1(來自：美國專利US?6335478B1，Bruce?C.S.Chou，Jan.2002)，包括襯底200、(懸浮)吸收膜221、熱電偶懸臂梁222、熱端223、冷端224、(下凹)空腔225、集成電路226。該發明仍然是常規的紅外線吸收方式，即采用金黑涂層等吸收劑材料來提高紅外吸收效率，而該種材料的制作與常規的IC工藝不兼容，同時它所采用的釋放工藝是濕法釋放工藝，成品率低。

對于通常的熱電堆紅外傳感器，表征其特性的一個重要的參數是其電壓靈敏度，為探測器電壓Vth與入射功率之比，如下式所示：

S=η·tG·N(αs,a-αs,b)1+ω2τth2]]>

其中：

η：熱電堆的吸收率；

t：輻射路徑的透射率；

N：熱元件的數量；

ΔT：熱電堆的熱端與冷端的溫度差；

(αs，a-αs，b)：材料對a和b的組合seebeck系數；

G：熱導，G＝NGsingle，Gsingle為一個熱電偶對的熱導；

ω：調制頻率；

τth：熱時間常數。

從式中可見，紅外吸收效率a，熱導G，熱電偶對數N，還有熱容是影響電壓靈敏度的重要因素，因此常規的做法都是采用金黑涂層、銀黑涂層以及其他的材料來提高器件的紅外吸收率。主要的問題是這些材料的制作與常規IC工藝不兼容。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種晶圓級真空封裝的紅外探測器及其制作方法。采用2片晶圓鍵合的方式來實現紅外探測器的制作及實現其晶圓級封裝，把CMOS?IC與MEMS器件分開制作，既實現與CMOS?IC的集成，又增加MEMS紅外探測器器件制作的靈活性，又能同時實現晶圓級封裝，降低封裝成本。