[發(fā)明專利]一種新型偏振非制冷紅外焦平面探測器及其制備方法

有效

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• 申請日: 2017-05-11
• 公開（公告）號: CN107128872B
• 公開（公告）日: 2018-09-18
• 發(fā)明（設計）人: 邱棟;楊水長;王鵬;王宏臣;陳文禮
• 申請（專利權）人: 煙臺睿創(chuàng)微納技術股份有限公司
• 主分類號: B81B7/00
• 分類號: B81B7/00;B81B7/02;B81C1/00
• 代理公司: 煙臺上禾知識產權代理事務所(普通合伙) 37234
• 代理人: 劉志毅

本發(fā)明涉及一種新型偏振非制冷紅外焦平面探測器，包括半導體基座、金屬反射層、絕緣介質層、支撐層、保護層、金屬電極層、熱敏層，所述保護層包括第一保護層和第二保護層，所述第二保護層設置所述熱敏層上，所述第二保護層上設有偏振結構，所述偏振結構包括光柵支撐層和設置在所述光柵支撐層上金屬光柵結構，采用微橋倒置，微橋下面沒有支撐橋墩，結構不容易產生變形；采用了三層微橋結構，第一層為紅外輻射吸收結構，第二層為熱絕緣微橋結構，第三層為偏振結構，有效提升像素的填充系數及提高入射紅外輻射的吸收效率；還涉及一種新型偏振非制冷紅外焦平面探測器的制備方法，兩層犧牲層可以連續(xù)進行蝕刻，晶圓表面非常平整。

技術領域

本發(fā)明屬于半導體技術中的微機電系統(tǒng)工藝制造領域，具體涉及一種新型偏振非制冷紅外焦平面探測器及其制備方法。

背景技術

非制冷紅外焦平面陣列探測器的單元通常采用懸臂梁微橋結構，利用犧牲層釋放工藝形成微橋支撐結構，支撐平臺上的熱敏材料通過微橋與基底讀出電路相連。現在對探測器的分辨率要求越來越高，陣列要求越來越大，如果芯片的尺寸不變，則像元越來越小，對像元的平坦度要求會越來越高；兩側微橋結構需要兩層犧牲層，兩層犧牲層吸收的能量較多，但是兩層犧牲層對平坦度的要求更高；但是傳統(tǒng)雙層工藝犧牲層需要蝕刻兩次，由于蝕刻過第一層犧牲層的原因，蝕刻完后晶圓表面不平整，影響第二層犧牲層涂覆。

隨著像元尺寸的逐步縮小，入射到紅外像元中的紅外輻射能量以平方率的方式縮小。當像元尺寸由25微米下降到17微米時，入射能量降低一倍；當像素降低至12微米時，入射能量僅為25微米的25％。

另外，在現有的偏振探測系統(tǒng)中，偏振元件獨立于探測器之外，需要在整機的鏡頭上增加偏振片，或者進行偏振鏡頭的設計，這種方法的成本比較高，設計難度也比較大；通過旋轉偏振元件獲取偏振信息，這種現有的偏振探測系統(tǒng)的缺點是：光學元件復雜，而且光路系統(tǒng)復雜。通過偏振片與探測器組合采集的偏振圖像需要通過圖像融合算法進行處理，不僅復雜而且也相對不準確。

發(fā)明內容

本發(fā)明針對現有技術中存在的不足，提供一種結構不容易產生形變、且具備偏振性能的雙層新型偏振非制冷紅外焦平面探測器，技術方案如下：一種新型非制冷紅外焦平面探測器，包括一包含讀出電路的半導體基座和一具有微橋支撐結構的探測器本體，所述探測器本體與所述半導體基座的讀出電路形成電連接；所述探測器本體包括金屬反射層、絕緣介質層、支撐層、保護層、金屬電極層和熱敏層，所述金屬反射層包括若干金屬塊，所述支撐層包括第一支撐層和第二支撐層，所述保護層包括第一保護層和第二保護層；

所述半導體基座的讀出電路上依次設置有金屬反射層和絕緣介質層；

所述第一支撐層設置在所述絕緣介質層的上方，所述第一支撐層上方依次設置熱敏層、第一保護層和第二支撐層；

所述第一保護層和第二支撐層上設有接觸孔，所述接觸孔的下端終止于所述熱敏層，所述接觸孔內充滿所述金屬電極；

所述第二支撐層上還設有通孔，所述通孔的下端終止于所述金屬塊，所述通孔內充滿所述金屬電極；所述金屬電極層上設有第二保護層；

所述第二保護層上設有偏振結構，所述偏振結構包括光柵支撐層和設置在所述光柵支撐層上金屬光柵結構。

本發(fā)明中一種新型偏振非制冷紅外焦平面探測器的有益效果是：

(1)采用微橋倒置，微橋下面沒有支撐橋墩，結構不容易產生變形，對應力控制容忍度更高，工藝更容易控制；采用了三層微橋結構，第一層為紅外輻射吸收結構，第二層為熱絕緣微橋結構，第三層為偏振結構，有效提升像素的填充系數及提高入射紅外輻射的吸收效率；

(2)通過將偏振結構與非制冷紅外焦平面探測器進行單片集成，不僅可以實現偏振紅外探測器的單片集成，而且極大的降低了光學設計的難度，簡化了光學系統(tǒng)，減少了光學元件，降低了光學系統(tǒng)的成本；