一种微桥结构阵列以及微测辐射热计制造技术

本实用新型专利技术公开了一种微桥结构阵列以及微测辐射热计，所述微桥结构包括桥腿层、热敏层，上锚柱、下锚柱，所述桥腿层通过下锚柱支撑于衬底的上方，所述热敏层通过上锚柱支撑于所述桥腿层的上方，所述上锚柱、下锚柱均位于桥腿层的边缘，以增加热敏层对红外辐射的吸收面积，同时将桥腿的布置空间最大化，增加桥腿的长度，减少热导，由该结构的微桥结构组成的阵列的上锚柱、下锚柱均匀布置在一排，可提高工艺的平整性以及探测器的性能。

A micro bridge structure array and micro bolometer

The utility model discloses a micro-bridge structure array and a micro-bolometer. The micro-bridge structure comprises a bridge leg layer, a thermal sensitive layer, an upper anchor column and a lower anchor column. The bridge leg layer is supported above the substrate by a lower anchor column. The thermal sensitive layer is supported above the bridge leg layer by an upper anchor column, and the upper anchor column and a lower anchor column. Both of them are located at the edge of the bridge leg layer to increase the absorption area of infrared radiation by the thermal layer. At the same time, the layout space of the bridge leg is maximized, the length of the bridge leg is increased, and the thermal conductivity is reduced. The upper and lower anchor poles of the array composed of the micro-bridge structure are evenly arranged in a row, which can improve the smoothness of the process and the detector. Performance.

【技术实现步骤摘要】
一种微桥结构阵列以及微测辐射热计
本技术属于红外探测器领域，更具体地，涉及一种微桥结构阵列以及微测辐射热计。
技术介绍
微测辐射热计是在硅衬底上通过MEMS技术生长出与桥面层结构非常相似的像元。桥面层通常由多层材料组成，包括用于吸收红外辐射能量的吸收层，和将温度变化转换成电压(或电流)变化的热敏层，锚柱和桥腿层起到支撑桥面层，并实现电连接的作用。微测辐射热计的工作原理是：来自目标的热辐射通过红外光学系统聚焦到探测器焦平面阵列上，各个微桥的红外吸收层吸收红外能量后温度发生变化，不同微桥接收到不同能量的热辐射，其自身的温度变化就不同，从而引起各微桥的热敏层电阻值发生相应的改变，这种变化经由探测器内部的读出电路转换成电信号输出，经过探测器外部的信号采集和数据处理电路最终得到反映目标温度分布情况的可视化电子图像。现有技术的锚柱和桥腿层虽然能实现热敏层与读出电路衬底的电连接，但同时会产生热导，不可避免的将红外吸收能量产生的温度变化传递给读出电路衬底，影响基准信号，造成信号背景噪声增大，降低了探测器输出图像的准确性，所以需要半导体制冷器降低热导，但这样一来增加了探测器成本和封装面积。现有专利CN106595876A通过在热敏层两边延伸设置弯折的桥腿层来降低热导，但此方案在同等芯片封装面积的情况下，减小了热敏层的面积，即减小了红外辐射的吸收率，同时桥腿的长度也无法充分消除热导。专利CN106564854A将热敏层、桥腿布置为上下两层，使热敏层与桥腿层的面积相当，旨在提高热敏层对红外辐射的吸收率，消除桥腿层的热导，但该专利微桥结构的桥腿层为盘香状，两根下锚柱位于桥腿层中间，不能与别的微桥结构共用下锚柱，且由于锚柱工艺(释放牺牲层)会使锚柱的上表面向下凹陷，因而该结构的桥腿层会由于中间凹陷而不平整，影响上锚柱的布置进而影响整个微测辐射热计的敏感度，增加噪声。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本技术提供了一种微桥结构阵列以及微测辐射热计，其目的在于降低微测辐射热计的热导，扩大红外辐射的有效吸收面积，同时提高微桥结构阵列的平整性以及均匀性，由此提高微测辐射热计的性能。为实现上述目的，按照本技术的一个方面，提供了一种读出电路衬底上的微桥结构，由下至上包括矩形的桥腿层、热敏层，其特征在于，还包括两根垂直设置的上锚柱以及两根垂直设置的下锚柱，所述下锚柱支撑于桥腿层的下方，所述上锚柱支撑于所述热敏层以及所述桥腿层之间，所述两根下锚柱布置于桥腿层的边缘，两根上锚柱分别布置于桥腿层的两条对边上，所述桥腿层、热敏层、上锚柱、下锚柱电学连接。优选的，所述两根下锚柱分布在桥腿层的两个对角处。优选的，所述两根上锚柱分布在所述桥腿层的两条对边的平分线的两侧。优选的，所述桥腿层包括互不接触的两个桥腿，所述桥腿在水平方向为多重盘曲结构，所述两个桥腿的第一端分别连接一根下锚柱，第二端分别连接一根上锚柱；其中一个桥腿的第一端作为桥腿层的第一电学输入端，第二端作为桥腿层的第一电学输出端；另一个桥腿的第二端作为桥腿层的第二电学输入端，第一端作为桥腿层的第二电学输出端。优选的，所述多重盘曲结构为“弓”字形。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种由多个所述微桥结构组成的网格状排列的微桥结构阵列，所述微桥结构阵列中，每个微桥结构与斜前方或斜后方的相邻下锚柱的微桥结构共用下锚柱，前后相邻的两个微桥结构的上锚柱相互穿插不接触。优选的，相邻两行所述微桥结构之间的上锚柱、下锚柱于衬底上的垂直投影在同一条直线上。优选的，相邻两行所述微桥结构之间的上锚柱、下锚柱在衬底上的垂直投影等间距。按照本专利技术的另一个方面，提供了一种微测辐射热计，包括所述微桥结构或微桥结构阵列。总体而言，通过本技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果。1、将桥腿层和热敏层分上下两层排布，增大了热敏层的红外吸收面积，扩大了桥腿层的布置空间以消除热导，同时将上锚柱、下锚柱均布置于桥腿层的边缘，提高了微桥结构的平整性，降低1/f噪声，提高测辐射热计的性能。2、将两根下锚柱分布在桥腿层的两个对角处，最大程度拉大了两根下锚柱的距离，使桥腿层的中间区域相对平整，在此基础上布置上锚柱，可提高热敏层的平整性。3、两根上锚柱分布在桥腿层的两条对边的平分线的两侧，可拉开两根上锚柱的距离，即分散热敏层上表面凹陷的距离，使热敏层表面更加平整。4、利用微桥结构阵列工作时行选通的性质，即相邻行不同时工作，将下锚柱设置在对角线处可由两个相邻行的微桥结构共用，进一步节约封装空间，且上、下锚柱于衬底上的投影在同一条直线上，可提高微桥结构阵列的均匀性，进而提高微测辐射热计的性能。5、利用上锚柱实现桥腿层与热敏层的电学连接，利用下锚柱实现桥腿层与衬底的电学连接，使得锚柱在作为支撑结构的同时还能起到导线的作用，增加其电学功能。6、将桥腿多重盘曲布置，增加其长度以降低热导，两个“弓”字形盘曲的结构使得下锚柱也可以分布在桥腿层的两边，有助于提高微桥结构的稳定性以及器件的平整度。7、利用充分消除热导的桥腿结构替代半导体制冷器，减小整体封装面积，降低微测辐射热计的成本。附图说明图1是微桥结构示意图；图2是微桥结构阵列俯视图；图3是微桥结构阵列的上锚柱排布示意图。在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-热敏层，2-1-第一下锚柱，2-2-第二下锚柱，3-1-第一上锚柱，3-2-第二上锚柱，4-桥腿层。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。此外，下面所描述的本技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。如图1，按照本技术的一个实施例，提供了一种读出电路衬底上的微桥结构阵列，包括多个网格状排列的微桥结构，所述微桥结构包括热敏层1、第一下锚柱3-1、第二下锚柱3-2、桥腿层4、第一下锚柱2-1、第二下锚柱2-2，所述热敏层1通过第一下锚柱3-1、第二下锚柱3-2支撑于所述桥腿层4的上方，所述桥腿层4通过第一下锚柱2-1、第二下锚柱2-2支撑于读出电路衬底的上方，所述桥腿层4、热敏层1均为矩形，所述第一下锚柱2-1、第二下锚柱2-2分别设置于桥腿层4的两个对角处，所述第一下锚柱3-1、第二下锚柱3-2分别设置于所述桥腿层4的两条对边的平分线的两侧，所述桥腿层4包括并排的左桥腿、右桥腿，所述左桥腿、右桥腿均具有第一端和第二端，所述第一端“弓”字形盘曲至第二端形成桥腿，所述“弓”字形的起始端和终点分别为所述桥腿的第一端和第二端，所述左桥腿的第一端连接第一下锚柱2-1，第二端连接第一下锚柱3-1，所述右桥腿的第二端连接第二下锚柱3-2，第一端连接第二下锚柱2-2；所述左桥腿的第一端作为桥腿层4的第一电学输入端，第二端作为桥腿层4的第一电学输出端；右桥腿的第二端作为桥腿层4的第二电学输入端，第一端作为桥腿层4的第二电学输出端。如图2所示，在微桥结构阵列中，前后相邻的两个微桥结构的上锚柱错开布置不接触，可防止热量传递。如图3所示，由于所述微桥结构的下锚柱位于桥腿层4的对角处，所以在微桥结构阵本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微桥结构，由下至上包括矩形的桥腿层、热敏层，其特征在于，还包括两根垂直设置的上锚柱以及两根垂直设置的下锚柱，所述下锚柱支撑于桥腿层的下方，所述上锚柱支撑于所述热敏层以及所述桥腿层之间，所述两根下锚柱布置于桥腿层的边缘，两根上锚柱分别布置于桥腿层的两条对边上，所述桥腿层、热敏层、上锚柱、下锚柱电学连接。

【技术特征摘要】
1.一种微桥结构，由下至上包括矩形的桥腿层、热敏层，其特征在于，还包括两根垂直设置的上锚柱以及两根垂直设置的下锚柱，所述下锚柱支撑于桥腿层的下方，所述上锚柱支撑于所述热敏层以及所述桥腿层之间，所述两根下锚柱布置于桥腿层的边缘，两根上锚柱分别布置于桥腿层的两条对边上，所述桥腿层、热敏层、上锚柱、下锚柱电学连接。2.如权利要求1所述的微桥结构，其特征在于，所述两根下锚柱分布在桥腿层的两个对角处。3.如权利要求2所述的微桥结构，其特征在于，所述两根上锚柱分布在所述桥腿层的两条对边的平分线的两侧。4.如权利要求3所述的微桥结构，其特征在于，所述桥腿层包括互不接触的两个桥腿，所述桥腿在水平方向为多重盘曲结构，所述两个桥腿的第一端分别连接一根下锚柱，第二端分别连接一根上锚柱；其中一个桥腿的第一端作为桥腿层的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡光艳，马占锋，高健飞，黄立，
申请(专利权)人：武汉高德红外股份有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北,42