一种非制冷红外探测器制造技术

本发明专利技术公开了一种非制冷红外探测器，属于红外探测领域。本发明专利技术包括衬底、支撑薄膜、至少一个半导体热传感部件、一种伞状结构的红外吸收层和隔离层。支撑薄膜覆盖于衬底之上，半导体热传感部件、伞状结构的红外吸收层和隔离层沉积在支撑薄膜上。一种伞状结构的红外吸收层增大了对红外光的吸收面积，并对热电偶或热敏电阻材料起到了遮光作用。伞状结构的红外吸收器、隔离层和支撑薄膜封闭半导体热传感部件所处空间，形成真空，把外界环境对半导体热传感部件的影响降到最低，从而提高探测器的探测灵敏度。

A uncooled infrared detector

The invention discloses a uncooled infrared detector, which belongs to the field of infrared detection. The present invention comprises a substrate, a supporting film, at least one semiconductor heat sensing component, an umbrella shaped infrared absorption layer and an isolation layer. The supporting film is covered on the substrate, and the semiconductor thermal sensing component, umbrella shaped infrared absorbing layer and the isolation layer are deposited on the supporting film. An umbrella shaped infrared absorption layer increases the absorption area of infrared light, and plays a role in shading the thermocouple or thermistor material. The umbrella shaped infrared absorber, the isolation layer and the supporting film enclosed the space of the semiconductor heat sensing element, forming a vacuum, and minimizing the influence of the external environment on the semiconductor thermal sensing component, thereby improving the detection sensitivity of the detector.

【技术实现步骤摘要】
一种非制冷红外探测器
本专利技术属于红外探测领域，尤其涉及一种与CMOS工艺兼容的伞状结构的热释电非制冷红外探测器。
技术介绍
在红外系统中，红外探测器是最关键的元件之一，利用红外探测原理将红外辐射信号转换为电信号输出。非制冷红外探测器具有以下特点：1）可以在室温下工作，制造成本低；2）对各个波长的红外辐射均有响应；3）检测恒定的辐射量，在恒定的红外辐射量下就会有响应输出。非制冷红外探测器在军事和民用上应用也极其广泛。随着MEMS技术的不断发展，掀起了与CMOS工艺兼容的红外探测器的研究热潮。目前所设计的非制冷红外探测器，其主要结构特征为红外吸收层为一平面薄膜结构，其四周分布多个半导体热传感部件。这种结构的弊端在于，有效的红外能量吸收面积太小，限制了传感器的灵敏度；另外，半导体热传感部件处于大气环境中，热量容易通过大气的热传导和热对流消失，从而影响探测灵敏度。因此，如果能克服以上的不足，将极大地有利于提高非制冷红外探测器的性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种非制冷红外探测器，该探测器的主要特点是增大红外吸收层的面积，将半导体热传感部件处于真空中，减小了红外光和外界环境对半导体热传感部件性能的影响，提高探测器的探测灵敏度。本专利技术的基本思想是通过MEMS微加工方法制成。本专利技术的技术路线是：一种非制冷红外探测器，包括衬底、支撑薄膜、至少一个半导体热传感部件、一种伞状结构的红外吸收层和隔离层。衬底包含一个空腔。支撑薄膜覆盖于衬底上，使空腔处于封闭状态，用于支撑半导体热传感部件和红外吸收层。支撑薄膜表面承载伞状结构的红外吸收层和半导体热传感部件，半导体热传感部件与伞状结构的红外吸收层的底座接触。伞状结构的红外吸收层、衬底表面和支撑薄膜的俯视形状相同。隔离层置于支撑薄膜表面的外延，用于支撑伞状结构的红外吸收层，封闭半导体热传感部件所处空间，形成真空。进一步的，半导体热传感部件为热电偶或热敏电阻。本专利技术的有益效果是：采用伞状结构的红外吸收层，增大对红外光的吸收面积，并对红外吸收层下方的半导体热传感部件起到了遮光的作用，避免红外光对半导体热传感部件直接作用；半导体热传感部件处于真空中，外界环境对热电偶或热敏电阻的影响降到最低，从而提高探测器的探测率。附图说明图1为一种非制冷红外探测器的整体结构示意图。图2为衬底和支撑薄膜的侧视剖面结构示意图。图3为衬底、半导体热传感部件、隔离层和伞状结构红外吸收器的剖面结构示意图。图4为一种采用热电偶的非制冷红外探测器的剖面结构示意图。图5为一种采用热敏电阻的非制冷红外探测器的剖面结构示意图。具体实施方式下面结合附图与具体实施方式对专利技术做进一步说明。如图1、图2和图3所示，一种非制冷红外探测器，包括衬底1、支撑薄膜2、一种伞状结构的红外吸收层3、至少一个半导体热传感部件4和隔离层5。衬底1，其内部包含一个空腔6。衬底1通常采用单晶硅，也可以采用其他高热导率的半导体材料。支撑薄膜2覆盖于空腔6上方，用于支撑伞状结构的红外吸收层3和半导体热传感部件4。支撑薄膜2的材料采用二氧化硅。一种伞状结构的红外吸收层3，其底部放置于支撑薄膜2上，通常采用TiN、NiCr、SiN等对红外辐射具有较强吸收率的材料实现。半导体热传感部件4置于支撑薄膜2上，并与伞状结构的红外吸收层3的底部接触。隔离层5置于支撑薄膜2的边缘，用来支撑伞状结构的红外吸收层3的边缘。其材料采用二氧化硅。衬底1内部的空腔6以及支撑薄膜2、伞状结构的红外吸收层3和隔离层5围绕的空腔7均为真空。半导体热传感部件4为热电偶或热敏电阻，下面通过2个实施例对采用不同类型半导体传感部件4的非制冷红外探测器进行结构描述。实施例1采用热电偶8的一种非制冷红外探测器，如图4所示，热电偶8与伞状结构的红外吸收层3底座接触的一端为热端，另一端冷端的下方由支撑薄膜2和衬底1共同支撑。具有高热导率的衬底1能将热电偶8的冷端上的热量及时传递出去，使冷端的温度维持在一个相对低的值，热端和冷端的温差维持在一个相对高的一个值。实施例2采用热敏电阻9的一种非制冷红外探测器，如图5所示。热敏电阻9由热敏电阻材料制成，一般采用具有较大电阻温度系数的氧化钒、掺杂非晶硅等半导体材料。热敏电阻9完全由支撑薄膜2支撑。由于支撑薄膜2的热导率仅为1.25WmK-1，并且热敏电阻9的上方是真空，所以热敏电阻9的温度变化缓慢，长时间保持温度的特性增强。上述两个实施例中，多个热电偶8或者多个热敏电阻9通过串联的方式连接。上面对本专利技术的实施方式做了详细说明。但是专利技术并不限于上述实施方式，在所属
普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利技术宗旨的前提下做出各种变化。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非制冷红外探测器，其特征在于，包括衬底、支撑薄膜、半导体热传感部件、一种伞状结构的红外吸收层和隔离层。

【技术特征摘要】
1.一种非制冷红外探测器，其特征在于，包括衬底、支撑薄膜、半导体热传感部件、一种伞状结构的红外吸收层和隔离层。2.如权利要求1所述的一种非制冷红外探测器，其特征在于，所述衬底包含一个空腔。3.如权利要求1所述的一种非制冷红外探测器，其特征在于，所述支撑薄膜覆盖于衬底上，支撑至少一个半导体热传感部件。4.如权利要求1所述的一种非制冷红外探测器，其特征在于，所述半导体热传...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁飞，周虎川，杨帆，高豪，
申请(专利权)人：成都市亿泰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51