[發(fā)明專利]一種基于干涉吸收腔紅外吸收層的紅外探測(cè)器及制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910551807.7
• 申請(qǐng)日: 2019-06-25
• 公開（公告）號(hào): CN110186575A
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侯海港;黃清偉;喬冠軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鎮(zhèn)江愛豪科思電子科技有限公司
• 主分類號(hào): G01J5/12
• 分類號(hào): G01J5/12;H01L35/34;H01L35/32
• 代理公司: 北京德崇智捷知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11467
• 代理人: 陳佳佳

本發(fā)明屬于紅外探測(cè)領(lǐng)域，涉及一種基于干涉吸收腔紅外吸收層的紅外探測(cè)器及制備方法。其自上而下，其包括三大部分。第一部分為光學(xué)部分，包括第一SiO₂層和第二Ge層。第二部分為熱電部分，包括第一TiN層，第二Si₃N₄層，第三SiO₂層，第四Al層，第五SiO₂層以及第六N型多晶硅層。第三部分為支撐層部分，包括第一SiO₂層，第二Si₃N₄以及第三SiO₂層。本發(fā)明將光學(xué)設(shè)計(jì)引入非制冷熱電堆紅外探測(cè)器，結(jié)合材料和器件結(jié)構(gòu)的光學(xué)設(shè)計(jì)與合理優(yōu)化。光學(xué)設(shè)計(jì)后，光學(xué)干涉實(shí)現(xiàn)高紅外吸收，在8?14μm波段的平均紅外吸收率高達(dá)85％以上，很大程度的提高了紅外吸收，提高了非制冷熱電堆紅外探測(cè)器的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于紅外探測(cè)領(lǐng)域，涉及一種基于光學(xué)設(shè)計(jì)，增強(qiáng)8-14μm波段紅外吸收層的非制冷熱電堆紅外探測(cè)器。

背景技術(shù)

非制冷熱電堆紅外探測(cè)器具有體積小、成本低、穩(wěn)定性高且與硅半導(dǎo)體工藝兼容性好的優(yōu)點(diǎn)，使得其在夜視成像、非接觸紅外測(cè)溫、消防及工業(yè)控制等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。非制冷熱電堆紅外探測(cè)器的基本原理是利用熱電堆上紅外敏感區(qū)吸收紅外輻射，并利用塞貝克效應(yīng)將紅外輻射熱效應(yīng)引起的溫度變化，化成電信號(hào)變化。現(xiàn)有的非制冷熱電堆紅外探測(cè)器多由襯底結(jié)構(gòu)、支撐結(jié)構(gòu)，熱電偶結(jié)構(gòu)和紅外吸收結(jié)構(gòu)組成。其中紅外吸收結(jié)構(gòu)成為制約非制冷熱電堆紅外探測(cè)器指標(biāo)的關(guān)鍵。目前應(yīng)用于非制冷熱電堆紅外探測(cè)器的紅外吸收材料多數(shù)集中在氮化硅、二氧化硅、黑硅與黑金等材料；且多為直接使用，未經(jīng)光學(xué)設(shè)計(jì)，在8-14μm波段的紅外吸收較低，使基于上述紅外吸收材料的非制冷熱電堆紅外探測(cè)器在波段拓寬，靈敏度與響應(yīng)率的提升方面都受到了限制。

將光學(xué)設(shè)計(jì)引入非制冷熱電堆紅外探測(cè)器，對(duì)其紅外吸收結(jié)構(gòu)，在現(xiàn)常用的紅外吸收材料基礎(chǔ)上，進(jìn)行合理的光學(xué)設(shè)計(jì)，引入增透層以及干涉腔等光學(xué)特性，很大程度的提高了紅外吸收，在8-14μm波段的平均紅外吸收率高達(dá)85％以上，提高了非制冷熱電堆紅外探測(cè)器的性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于光學(xué)設(shè)計(jì)，增強(qiáng)8-14μm波段紅外吸收層的非制冷熱電堆紅外探測(cè)器，結(jié)合材料和器件結(jié)構(gòu)的光學(xué)設(shè)計(jì)與合理優(yōu)化，用以解決傳統(tǒng)非制冷熱電堆紅外探測(cè)器紅外吸收波段窄、紅外吸收率低的問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種基于干涉吸收腔紅外吸收層的紅外探測(cè)器，自上而下，其包括三大部分。第一部分為光學(xué)部分，包括第一SiO₂層和第二Ge層。第二部分為熱電部分，包括第一TiN層，第二Si₃N₄層，第三SiO₂層，第四Al層，第五SiO₂層以及第六N型多晶硅層。第三部分為支撐層部分，包括第一SiO₂層，第二Si₃N₄以及第三SiO₂層。

所述的第一光學(xué)部分，第一SiO₂與第二Ge層構(gòu)成增透層；

作為優(yōu)選，所述第一光學(xué)部分，經(jīng)光學(xué)設(shè)計(jì)后，第一SiO₂層厚度為10-1000nm，第二Ge層厚度為20-2000nm；提高了紅外光譜的透射率，增強(qiáng)了第二部分的紅外吸收。

所述的第二熱電部分，第一TiN層與第四Al層，構(gòu)成干涉腔；第二Si₃N₄層和第三SiO₂層不僅為絕緣層，同時(shí)為腔內(nèi)紅外吸收層；第四Al層，第五SiO₂層以及第六N型多晶硅層構(gòu)成熱電偶。