[發明專利]一種紅外偏振焦平面器件結構及其制備方法

有效

• 申請號: 201710529967.2
• 申請日: 2017-06-30
• 公開（公告）號: CN107342343B
• 公開（公告）日: 2019-10-08
• 發明（設計）人: 李東升;楊超偉;韓福忠;郭建華;王向前;姚志健;封遠慶;左大凡;王瓊芳;李京輝
• 申請（專利權）人: 昆明物理研究所
• 主分類號: H01L31/09
• 分類號: H01L31/09;H01L31/0232;H01L31/18
• 代理公司: 昆明今威專利商標代理有限公司 53115
• 代理人: 賽曉剛

本發明涉及一種紅外偏振焦平面器件結構及其制備方法，該器件結構包括去除半導體襯底的紅外焦平面器件和亞波長金屬線柵；紅外焦平面器件中，金屬微柱分布在讀出電路襯底正面的外圍，形成了由具有一定中心距的金屬微柱組成的矩形圈或方形圈；亞波長金屬線柵中，金屬線柵可以對中波紅外和長波紅外波段的光實現偏振，而且，金屬線柵襯底正面的外圍有一個由具有一定中心距的銦柱組成的矩形圈或方形圈，并和讀出電路上的金屬微柱組成的矩形圈或方形圈一一對應，銦柱之間的中心距和讀出電路上的金屬微柱之間的中心距相同；通過將帶有銦柱的亞波長金屬線柵和去除半導體襯底的紅外焦平面器件進行倒裝互連，使得讀出電路上的金屬微柱插入到亞波長金屬線柵上的銦柱內，進而形成穩定結構的紅外偏振焦平面器件。

技術領域

本發明屬于紅外偏振成像技術領域，具體涉及一種紅外偏振焦平面器件結構及其制備方法。

背景技術

隨著探測技術和傳感技術的發展，紅外探測器的精度和靈敏度越來越高，可以探測的目標溫差越來越小。雖然探測器的靈敏度提高了，但是，由于雜亂背景信號的限制，目標發現和識別的概率卻仍不是很高。比如，在目標周圍放置溫度相同的噪聲源，那么現有的紅外熱像儀就無法進行識別。如何解決這一問題，就是將偏振成像引入紅外領域的目的。

紅外偏振成像技術最顯著的特點就是可以將一些傳統熱像儀無法識別的目標與背景很輕松地區別開來。因為傳統熱像儀測量的是物體輻射的強度，而偏振測量的是物體在不同偏振方向上的對比度，所以它能夠將輻射強度相同而偏振特性不同的物體區別開來，使用偏振手段可以在復雜背景下檢測出有用信號，以成像方式顯示出隱蔽軍事目標，因此，紅外偏振成像在軍事上的應用前景相當廣闊。

目前大多數紅外偏振成像器件，為了實現獲得偏振信息，在紅外焦平面探測器前設計復雜的光路系統，即在光路中使用光學元件偏振片，從探測器景物中獲取偏振信息，進而實現紅外偏振成像。但是，其缺點在于，一方面不能實時的獲取景物光波的偏振圖像，另一方面其光學系統復雜，需要復雜的光學元件，導致其整個設備比較笨重和昂貴。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術的不足，提供一種紅外偏振焦平面器件結構及其制備方法，即把紅外偏振片(亞波長金屬線柵)直接集成在紅外焦平面上，這樣就不需要復雜的光學偏振系統，同時能實時的獲取景物光波的偏振圖像。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種紅外偏振焦平面器件結構，其特征在于，包括去除半導體襯底的紅外焦平面器件和亞波長金屬線柵；

所述去除半導體襯底的紅外焦平面器件中，金屬微柱分布在讀出電路襯底正面的外圍，形成了由金屬微柱組成的矩形圈或方形圈，且金屬微柱為金屬Al，金屬微柱之間有一定的中心距。

所述的亞波長金屬線柵中，亞波長金屬線柵可以對中波紅外和長波紅外波段的光實現偏振，而且，金屬線柵襯底正面的外圍有一個具有一定中心距的銦柱圍成的矩形圈或方形圈，并和金屬微柱組成的矩形圈或方形圈一一對應，銦柱之間的中心距和讀出電路上的金屬微柱之間的中心距相同。

讀出電路上的金屬微柱插入到亞波長金屬線柵上的銦柱內，且亞波長金屬線柵位于去除半導體的紅外焦平面的上方，亞波長金屬線柵正面向下。

一種紅外偏振焦平面器件結構的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟(1)，在讀出電路襯底外圍，形成一個由金屬微柱組成的矩形圈或方形圈。金屬微柱矩形圈或方形圈可以通過在讀出電路襯底上涂覆光刻膠、光刻、顯影、金屬沉積和剝離等一系列過程實現；

步驟(2)，在帶有金屬微柱的讀出電路襯底上制備銦柱，并通過回流使銦柱形成銦球；

步驟(3)，將帶有半導體襯底的芯片和帶有金屬微柱的銦球讀出電路進行倒裝互連，之后進行下填充、背減、腐蝕等一系列工藝形成去除半導體襯底的紅外焦平面器件；