[發明專利]一種MEMS熱電堆紅外探測器及其制作方法

有效

• 申請號: 202110380036.7
• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN112802956B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 山東新港電子科技有限公司
• 主分類號: H01L35/28
• 分類號: H01L35/28;B81B7/00;B81B7/02;G01J5/12;H01L35/34
• 代理公司: 濰坊中潤泰專利代理事務所(普通合伙) 37266
• 代理人: 田友亮

本發明公開一種MEMS熱電堆紅外探測器及其制作方法，該紅外探測器包括：襯底，設有隔熱腔體；支撐層，形成于襯底的上表面；熱電堆單元，形成于支撐層上，從下至上依次包括第一熱偶層、第一絕緣層和第二熱偶層，且第一、第二熱偶層通過第一絕緣層中的第一接觸孔連接；第二絕緣層、電磁屏蔽層、紅外吸收層，依次形成于熱電堆單元上，且對紅外吸收層和第二絕緣層局部刻蝕出第二接觸孔。本發明通過在紅外吸收層下方設置可接地的電磁屏蔽層，實現電磁屏蔽，從而有利于減小測量誤差，提高探測器的可靠性；此外，該電磁屏蔽層還可對被測物體產生的紅外輻射進行反射，有助于紅外吸收層進行二次吸收，從而提高其紅外吸收率，增強紅外探測性能。

技術領域

本發明屬于紅外探測技術領域，特別涉及一種MEMS熱電堆紅外探測器及其制作方法。

背景技術

隨著微機電系統（Micro-Electro-Mechanical System, MEMS）技術的發展，以MEMS熱電堆為基礎的紅外探測器因具有體積小、功耗低、靈敏度高、可實現非接觸測溫等優點而被廣泛應用于軍、民領域，如軍事探測、雷達制導、安全預警、光譜分析、遠程測溫等。

MEMS熱電堆紅外探測器是一種基于塞貝克效應的非制冷型探測器，主要包括密排在懸浮支撐膜上的熱電堆以及位于熱電堆中心的紅外吸收區。紅外吸收區吸收紅外輻射并將其轉化為熱量，進而在熱電堆的冷熱結之間產生溫差，熱電堆利用自身的塞貝克效應將這種溫差轉化為電壓信號，最終實現光-熱-電的轉換。

盡管MEMS熱電堆紅外探測器具有諸多優點，但作為一種電子器件，其不可避免地面臨電磁干擾問題。當受到較強的電磁輻射時，其測量誤差增大，可靠性降低。另一方面，紅外吸收區對紅外輻射的吸收效率較大程度上影響著探測器性能，然而，傳統的MEMS熱電堆紅外探測器的紅外吸收區材料通常為氮化硅、氧化硅介質薄膜，其紅外吸收率并不高；在介質薄膜上涂覆炭黑等光吸收層或制備黑硅等微納米結構可在一定提高紅外吸收率，但這些方法或與現行成熟的CMOS工藝不兼容，或可控性差，批量制備困難。因此，如何有效屏蔽電磁干擾，以及如何提高紅外吸收率，是當前MEMS熱電堆紅外探測器亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于克服上述傳統技術的不足之處，提供一種MEMS熱電堆紅外探測器及其制作方法，以實現抗電磁干擾、提高紅外吸收率的目的，進而提高紅外探測器的性能和可靠性。

本發明的目的是通過以下技術措施來達到的：

一種MEMS熱電堆紅外探測器，其特征在于：包括：

襯底，設有隔熱腔體；

支撐層，形成于襯底的上表面；

熱電堆單元，形成于支撐層上，且局部位于隔熱腔體的上方，從下至上依次包括第一熱偶層、第一絕緣層和第二熱偶層，且第一熱偶層、第二熱偶層通過第一絕緣層中的第一接觸孔連接，以形成熱電堆；

第二絕緣層，覆蓋第二熱偶層；

電磁屏蔽層，形成于第二絕緣層的上表面；

紅外吸收層，覆蓋于電磁屏蔽層遠離第二絕緣層的上表面；

第二接觸孔，對紅外吸收層和第二絕緣層局部刻蝕形成多個第二接觸孔，不同第二接觸孔分別暴露部分第二熱偶層及電磁屏蔽層。

具體地，襯底為半導體襯底，襯底包括但不限于硅襯底、鍺襯底、SOI襯底、GeOI襯底的一種。

具體地，隔熱腔體由襯底的上表面向內凹入一定深度形成，或隔熱腔體由襯底的下表面向內貫穿襯底形成。

具體地，支撐層、第一絕緣層和第二絕緣層的材料為氧化硅、氮化硅的一種或兩種組合。

具體地，第一熱偶層和第二熱偶層的材料分別為P型多晶硅、N型多晶硅、金屬的一種。