[發明專利]基于微機電諧振器的雙波段非制冷紅外探測器的制備方法

有效

• 申請號: 201811341848.5
• 申請日: 2018-11-12
• 公開（公告）號: CN109459145B
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 陶金;梁中翥;孟德佳;呂金光;秦余欣;梁靜秋;羅奕
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01J5/10
• 分類號: G01J5/10
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產權代理有限公司 22214
• 代理人: 王丹陽

基于微機電諧振器的雙波段非制冷紅外探測器的制備方法涉及紅外探測技術領域，解決了制備方法所得紅外探測器吸收率較低和雙波段吸收增加吸收層厚度的問題，包括制備微機電諧振器；其上依次制備介質層和金屬陣列層；制備讀出集成電路襯底；連接讀出集成電路襯底和微機電諧振器；金屬陣列層包括復數個由兩種不同尺寸的金屬塊組成的金屬單元。本發明的制備方法具有集成制造、批量生產、成本低廉等優勢；通過在微機電諧振器表面集成金屬陣列層，實現非制冷紅外探測器對紅外光譜的增強吸收，通過金屬塊尺寸變換實現雙波段，不增加吸收層厚度且紅外探測器探測性能優良；制得的探測器既有傳統非制冷紅外探測的優點，同時響應快速、靈敏度高。

技術領域

本發明涉及紅外探測技術領域，具體涉及基于微機電諧振器的雙波段非制冷紅外探測器的制備方法。

背景技術

根據工作的溫度不同，紅外探測器一般分為制冷型和非制冷型兩大類。制冷型紅外探測器通常由半導體材料制成。利用某些材料的光電效應，光敏材料吸收光子后，引起電學參數的改變。為了抑制熱載流子及噪聲，制冷型紅外探測器工作溫度通常在77K以下。需要利用制冷機或者液氮等制冷，這將導致其體積和重量相對較大，價格也比較昂貴。非制冷型紅外探測器也叫室溫探測器，可在室溫條件下工作而無需制冷，因此具有更易于便攜等優點。非制冷紅外探測器一般是熱探測器，即通過探測紅外輻射的熱效應來工作。非制冷紅外探測器因其省略了體積龐大、價格昂貴的制冷機構，在體積、重量、壽命、成本、功耗、啟動速度及穩定性等方面相比于制冷型紅外探測器具有優勢。但在響應時間、探測靈敏度方面較制冷型紅外探測器存在差距。

近年來，隨著微納傳感技術的發展，微機電諧振器的應用也擴展到非制冷紅外探測器領域。一方面，微機電諧振器通常具有微型的尺寸，抗外界干擾能力更強；另一方面，微機電諧振器通常工作在諧振模擬，且具有很高的品質因數，所以器件表現出很高的靈敏度；以上兩個方面促使基于微機電諧振器的非制冷紅外探測器表現出優秀的信噪比指標。另外，微機電諧振器采用頻率讀出電路方式，該種方式可以有效抑制閃爍噪聲(1/f噪聲)。

然而現有的基于微機電諧振器的非制冷紅外探測器的制備方法中，所制得的探測器均對紅外輻射的吸收率較低，均對入射頻譜沒有選擇性。

目前，非制冷紅外探測器通常只能探測某一波段范圍內的紅外輻射。如果要實現中波和長波雙色吸收，需要設計雙材料吸收層結構，通過不同材料對不同譜段的吸收，實現雙色探測。但該方法受材料制備應力限制，材料選擇范圍有限并且增加吸收層厚度，會影響非制冷紅外探測器性能。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供基于微機電諧振器的雙波段非制冷紅外探測器的制備方法。

本發明為解決技術問題所采用的技術方案如下：

基于微機電諧振器的雙波段非制冷紅外探測器的制備方法，包括如下步驟：

S1、取得硅基底；

S2、在硅基底上制備左通孔、右通孔和凹槽；所述凹槽位于硅基底上表面上，左通孔和右通孔分居凹槽兩側且均貫穿硅基底上下表面；

S3、在左通孔內制備左通孔電極，在右通孔內制備右通孔電極，在左通孔電極下端、硅基底下表面制備第一電極，在右通孔電極下端、硅基底下表面制備第二電極；

S4、利用犧牲層材料填充凹槽制備犧牲層，所述犧牲層覆蓋硅基底上表面，犧牲層的厚度大于凹槽的深度；

S5、將硅基底上表面進行平坦化處理直至犧牲層和硅基底上表面共面；

S6、在S5所得的硅基底和犧牲層的上表面制備底電極；所述底電極覆蓋S5所得的犧牲層，底電極連接左通孔電極；

S7、在底電極上表面上制備壓電層；

S8、在壓電層上表面上制備頂電極；所述頂電極連接右通孔電極；