[發(fā)明專利]紅外傳感器及其形成方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811404519.0
• 申請(qǐng)日: 2018-11-23
• 公開（公告）號(hào): CN109489833A
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜利軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州大立微電子有限公司
• 主分類號(hào): G01J5/20
• 分類號(hào): G01J5/20
• 代理公司: 上海盈盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31294
• 代理人: 孫佳胤;董琳

本發(fā)明涉及一種紅外傳感器及其形成方法，所述紅外傳感器包括：基底，所述基底上形成有紅外傳感像元；輻射衰減結(jié)構(gòu)，位于所述紅外傳感像元上方，所述輻射衰減結(jié)構(gòu)對(duì)探測(cè)波段的透過率與溫度呈負(fù)相關(guān)。所述紅外傳感器對(duì)高溫輻射的耐受能力以及對(duì)高溫目標(biāo)的檢測(cè)能力提高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及紅外傳感器領(lǐng)域，尤其涉及一種紅外傳感器及其形成方法。

背景技術(shù)

紅外陣列傳感器是工業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)、安防、家居生活等應(yīng)用中的重要傳感器之一，可以廣泛地應(yīng)用于工業(yè)檢測(cè)、家庭安防、智能家居、節(jié)能控制、醫(yī)療看護(hù)、流量計(jì)數(shù)、氣體檢測(cè)、火災(zāi)監(jiān)控、消費(fèi)電子等具有巨大市場(chǎng)需求和發(fā)展?jié)摿Φ闹T多領(lǐng)域。

常用的紅外陣列傳感器一般為非制冷型，也稱為室溫紅外傳感器。非制冷型紅外傳感器可在室溫條件下工作而無需制冷，因此具有體積小、功耗低、價(jià)格便宜、更易于便攜等優(yōu)點(diǎn)。非制冷紅外傳感器一般是熱傳感器，即通過探測(cè)紅外輻射的熱效應(yīng)來工作。常用的紅外熱傳感器包括熱電堆、熱釋電、以及微測(cè)輻射熱計(jì)。

其中，采用微橋結(jié)構(gòu)的微測(cè)輻射熱計(jì)(Microbolometer)日漸成為陣列式紅外傳感器絕對(duì)主流的技術(shù)。微測(cè)輻射熱計(jì)通過檢測(cè)紅外輻射熱效應(yīng)引起的熱敏電阻的阻值變化而探測(cè)相應(yīng)的輻射強(qiáng)度。其特點(diǎn)在于采用表面微加工工藝制作出懸空于CMOS讀出電路(ROIC)襯底之上的，以細(xì)長(zhǎng)懸臂梁支撐的類似于橋的微結(jié)構(gòu)，在業(yè)界通稱為微橋結(jié)構(gòu)，每個(gè)微橋結(jié)構(gòu)形成一個(gè)像元。對(duì)于非制冷紅外探測(cè)器微橋結(jié)構(gòu)的性能要求，首先要具有良好的熱絕緣性能，以利于把吸收的紅外輻射最大化地轉(zhuǎn)化為溫度變化；其次，要求具有較低的熱質(zhì)量，以保證在高絕熱下仍能維持足夠小的熱時(shí)間常數(shù)，以滿足一定的成像頻率；第三，要求具有較高的紅外吸收率。

同時(shí)，為了使像元吸收的紅外輻射能量最大化地轉(zhuǎn)化為像元的溫度變化，微測(cè)輻射熱計(jì)需要采用真空封裝。傳統(tǒng)的真空封裝采用帶有排氣尾管的金屬外殼形式，完成貼片、引線鍵合、封帽等封裝工序后，通過排氣尾管將封裝外殼內(nèi)部抽成真空后密封，以達(dá)到真空封裝的效果。為了進(jìn)一步縮小封裝體積、提高封裝效率，業(yè)界陸續(xù)開發(fā)了可批量排氣的陶瓷真空封裝，以及晶圓級(jí)真空封裝技術(shù)。

上述絕熱微橋設(shè)計(jì)以及真空封裝技術(shù)，都極大地提高了入射輻射與像元溫度變化之間的轉(zhuǎn)化效率，顯著改善了傳感器的靈敏度。但反過來，也降低了像元對(duì)較高能量的入射輻射的承受能力。例如，在受到太陽(yáng)、鋼水、激光等高溫或高能物體輻射后，被輻射到的傳感器微橋像元溫度會(huì)顯著升高，像元會(huì)被這些高溫輻射“灼傷”，表現(xiàn)為在圖像上產(chǎn)生殘存的亮線或亮斑，這些亮線或亮斑無法通過圖像處理的方法校正，嚴(yán)重的情況下會(huì)在圖像上殘存幾個(gè)月，甚至導(dǎo)致傳感器的永久性損傷失效。

如何提高紅外傳感器對(duì)高溫輻射的耐受能力以及對(duì)高溫目標(biāo)的檢測(cè)能力，是目前亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種紅外傳感器及其形成方法，提高紅外傳感器對(duì)高溫輻射的耐受能力以及對(duì)高溫目標(biāo)的檢測(cè)能力。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種紅外傳感器，包括：基底，所述基底上形成有紅外傳感像元；輻射衰減結(jié)構(gòu)，位于所述紅外傳感像元上方，所述輻射衰減結(jié)構(gòu)對(duì)探測(cè)波段的透過率與溫度呈負(fù)相關(guān)。

可選的，所述輻射衰減結(jié)構(gòu)包括至少一層調(diào)節(jié)膜層，所述調(diào)節(jié)膜層對(duì)探測(cè)波段的透過率與溫度呈負(fù)相關(guān)。

可選的，所述調(diào)節(jié)膜層對(duì)探測(cè)波段的折射系數(shù)與溫度相關(guān)。

可選的，所述調(diào)節(jié)膜層材料包括氧化釩或硅中的至少一種。

可選的，所述輻射衰減結(jié)構(gòu)還包括輔助層，與所述調(diào)節(jié)膜層堆疊設(shè)置，所述輔助層與所述調(diào)節(jié)層結(jié)合后對(duì)探測(cè)波段的總體透過率與溫度呈負(fù)相關(guān)。

可選的，還包括一支撐結(jié)構(gòu)，與所述輻射衰減結(jié)構(gòu)連接，所述輻射衰減結(jié)構(gòu)由所述支撐結(jié)構(gòu)支撐而懸空于所述紅外傳感像元上方。