[發(fā)明專利]非制冷紅外探測器及其像素級封裝結(jié)構(gòu)

有效

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• 申請日: 2020-12-04
• 公開（公告）號: CN112539846B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃立;葉帆;馬占鋒;曾國勝;汪超;王春水
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢高芯科技有限公司
• 主分類號: G01J5/10
• 分類號: G01J5/10
• 代理公司: 北京匯澤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11228
• 代理人: 胡建文

本發(fā)明涉及一種像素級封裝結(jié)構(gòu)，包括設(shè)于紅外CMOS讀出電路上的微腔，所述微腔包括供封裝部件安置的第一層真空空間以及設(shè)于所述第一層真空空間上的第二層真空空間；所述第一層真空空間與所述第二層真空空間之間的腔壁上開設(shè)有第一排氣孔，所述第二層真空空間遠(yuǎn)離所述第一層真空空間的一側(cè)開設(shè)有兩個第二排氣孔，所述第一排氣孔和兩個所述第二排氣孔連通。還提供一種非制冷紅外探測器，還包括上述的像素級封裝結(jié)構(gòu)，所述微腔設(shè)于所述紅外CMOS讀出電路上。本發(fā)明的通過設(shè)置第一排氣孔和兩個第二排氣孔，三個排氣孔組合形成Y型結(jié)構(gòu)，可極大地減小封孔的難度，從而提高整個8寸范圍內(nèi)填孔的均勻性，極大地提高了探測器性能整體的均勻性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及像素級封裝技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種非制冷紅外探測器及其像素級封裝結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

目前非制冷紅外多采用封裝技術(shù)可分為芯片級、晶圓級以及像素級等，其中芯片級封裝技術(shù)按照封裝外殼的不同又可分為金屬管殼封裝和陶瓷管殼封裝。

金屬管殼封裝是最早開始采用的封裝技術(shù)，技術(shù)已非常成熟。由于采用了金屬管殼、TEC和吸氣劑等成本較高的部件，導(dǎo)致金屬管殼封裝的成本一直居高不下，使其在低成本器件上的應(yīng)用受到限制。

陶瓷管殼封裝可顯著減小封裝后探測器的體積和重量，且從原材料成本和制造成本上都比傳統(tǒng)的金屬管殼封裝大為降低，適合大批量電子元器件的生產(chǎn)。陶瓷管殼封裝技術(shù)的發(fā)展得益于目前無TEC技術(shù)的發(fā)展，省去TEC可以減小對封裝管殼體積的要求并降低成本，但遠(yuǎn)沒有達(dá)到電子消費(fèi)級別。晶圓級封裝與陶瓷管殼封裝技術(shù)相比，晶圓級封裝技術(shù)的集成度更高，工藝步驟也有所簡化，更適合大批量和低成本生產(chǎn)，但體積依舊很大，探測器的厚度及成本同樣無法達(dá)到電子消費(fèi)級的要求。像素級封裝技術(shù)用傳統(tǒng)的MEMS工藝對單個像元單獨(dú)進(jìn)行封裝，這將顛覆目前的封裝技術(shù)形態(tài)，簡化了非制冷紅外焦平面探測器后端封裝的制造過程，使封裝成本降低到極致。但隨著像素級封裝技術(shù)的成熟和實(shí)用化，非制冷紅外焦平面探測器的成本還將大幅下降，探測器的體積和厚度可以做到極致，更貼近可見光級別，從而也能更加滿足消費(fèi)級應(yīng)用市場的需求。

非制冷紅外探測器需要封裝在高真空的環(huán)境下，才能達(dá)到紅外探測的目的。然而現(xiàn)有的像素級封裝技術(shù)在對排氣孔的封口有著不小的難度，因?yàn)橄袼丶壏庋b的難點(diǎn)在于如何在高真空的環(huán)境下將排氣孔封死，以及如何保證封孔的均勻性及一致性，因?yàn)橹挥斜ＷC封孔的均勻性才能保證探測器響應(yīng)率的一致性，封孔若不均勻?qū)⒂绊懱綔y器的整體性能。另外，探測器會采用吸氣劑來在真空空間中吸氣，然而現(xiàn)有的吸氣劑的安置位置各種各樣，但卻無法達(dá)到最佳的吸氣效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種非制冷紅外探測器及其像素級封裝結(jié)構(gòu)，至少可以解決現(xiàn)有技術(shù)中的部分缺陷。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供如下技術(shù)方案：一種像素級封裝結(jié)構(gòu)，包括設(shè)于紅外CMOS讀出電路上的微腔，所述微腔包括供封裝部件安置的第一層真空空間以及設(shè)于所述第一層真空空間上的第二層真空空間；所述第一層真空空間與所述第二層真空空間之間的腔壁上開設(shè)有第一排氣孔，所述第二層真空空間遠(yuǎn)離所述第一層真空空間的一側(cè)開設(shè)有兩個第二排氣孔，所述第一排氣孔和兩個所述第二排氣孔連通。

進(jìn)一步，所述第二層真空空間有兩個，兩個所述第二層真空空間均設(shè)于所述第一層真空空間上。

進(jìn)一步，兩個所述第二層真空空間位于同一平面內(nèi)內(nèi)兩個所述第二層真空空間對稱布置。

進(jìn)一步，所述第二層真空空間遠(yuǎn)離所述第一層真空空間的腔壁外覆蓋有增透膜。

進(jìn)一步，所述增透膜封堵兩個所述第二排氣孔。

進(jìn)一步，還包括設(shè)于所述第一層真空空間內(nèi)的吸氣劑。

進(jìn)一步，還包括設(shè)于所述紅外CMOS讀出電路上的連接層，所述吸氣劑沉積在所述連接層的反射層上。

進(jìn)一步，所述第一層真空空間內(nèi)設(shè)有微測輻射熱計。