红外探测器及其形成方法、红外探测器封装结构及其方法技术

本发明专利技术涉及红外探测器及其形成方法，红外探测器封装结构及其形成方法，所述红外探测器包括：探测器，包括衬底，所述衬底具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面上形成有传感电路；基底，所述基底表面具有凹陷，所述凹陷的底面为曲面，所述凹陷位置与所述传感电路对应；所述探测器固定于所述基底表面，所述衬底的第二表面与所述凹陷的底面贴合，使得所述探测器的传感表面呈曲面。所述红外探测器成本较低。

Infrared detector and its forming method, infrared detector packaging structure and method

【技术实现步骤摘要】
红外探测器及其形成方法、红外探测器封装结构及其方法
本专利技术涉及传感
，尤其涉及一种红外探测器及其形成方法、红外探测器封装结构及其封装方法。
技术介绍
红外成像技术广泛应用于军事、工业、农业、医疗、森林防火、环境保护等各领域，其核心部件是红外焦平面阵列(IRFPA)。根据工作原理分类可分为：制冷型红外探测器和非制冷红外探测器。制冷型探测器主要利用窄禁带半导体光电效应将红外光信号转化为电信号，又称为光子探测器，通常工作在77K或更低温度下，这就需要笨重而又昂贵的制冷设备。此外，制作光子探测器所用的HgCdTe、InSb等材料价格昂贵、制备困难，且与CMOS工艺不兼容，所以光子型红外探测器的价格一直居高不下。非制冷热型红外探测器通过红外探测单元吸收红外线，将红外能量转化为热能，热能引起探测器材料电学特性变化从而将红外能量转化为电信号，通过读出电路读取该信号并进行处理。非制冷型红外探测器也叫室温探测器，可在室温条件下工作而无需制冷，因此具有更易于便携等优点。非制冷红外探测器一般是热探测器，即通过探测红外辐射的热效应来工作。常用的红外热探测器包括热堆、热释电、以及微测辐射热计。近年来，人们对曲面型探测器和成像系统的兴趣和需求越来越大。曲面型探测器的尺寸和光学优势已在在国防、军事、天文和消费应用等方面得到证明。对于非制冷红外探测器来说，传统的封装类型主要是芯片级封装，通常采用金属或陶瓷管壳。主要工艺流程包括如下步骤：(1)硅晶圆上制备非制冷红外探测器的读出电路及敏感结构；(2)将上述制备好的晶圆切割成单个探测器芯片；(3)贴片、打线；(4)真空封盖。上述步骤(3)和(4)是针对单个芯片的。由于一个晶圆上可以切出上百个探测器芯片，因此，这种封装形式不仅效率低下而且成本高昂。目前，利用传统封装类型的非制冷红外探测器的封装成本占到了整个探测器成本的90％。非制冷红外探测器的成本居高不下，封装是个很重要的原因。因此，要实现非制冷红外探测器的大批量应用，必须降低非制冷红外探测器的成本，首先就必须降低封装的成本。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种红外探测器及其形成方法，红外探测器封装结构及其封装方法，降低红外探测器的成本。本专利技术的技术方案提供一种红外探测器，包括：探测器，包括衬底，所述衬底具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面上形成有传感电路；基底，所述基底表面具有凹陷，所述凹陷的底面为曲面，所述凹陷位置与所述传感电路对应；所述探测器固定于所述基底表面，所述衬底的第二表面与所述凹陷的底面贴合，使得所述探测器的传感表面呈曲面。可选的，所述凹陷的底面为球面或非球面。可选的，所述衬底的第二表面为减薄后表面。可选的，所述探测器的衬底的第一表面上还形成有焊垫，所述焊垫通过连接电路与所述传感电路连接。本专利技术的技术方案还提供一种红外探测器的形成方法，包括：提供基底，所述基底表面具有一凹陷，所述凹陷的底面为曲面；提供探测器，所述红外探测器包括衬底，所述衬底具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面上形成有传感电路；将所述探测器固定于所述基底表面，使得所述衬底的第二表面与所述凹陷的底面贴合。可选的，所述凹陷的底面为球面或非球面。可选的，对所述衬底的第二表面进行减薄，使得所述探测器具有预设厚度。可选的，所述探测器的衬底的第一表面上还形成有焊垫，所述焊垫通过连接电路与所述传感电路连接。本专利技术的技术方案还提供一种红外探测器封装结构，包括：上述任一项所述的红外探测器；封装盖板，所述封装盖板具有相对的第一表面和第二表面；所述封装盖板的第一表面朝向所述红外探测器的传感表面，且边缘通过焊接环焊接固定于所述红外探测器的传感表面，使得所述封装盖板与所述红外探测器之间形成真空腔体。可选的，所述封装盖板的第一表面和/或第二表面上形成有红外增透膜。可选的，所述封装盖板的第一表面上形成有吸气剂层。可选的，所述焊接环与所述封装盖板之间以及所述焊接环与所述红外探测器的衬底的第一表面之间还形成有金属种子层。可选的，所述封装结构为晶圆级封装结构，所述红外探测器形成于红外探测器晶圆上，所述封装盖板为晶圆级尺寸，与所述红外探测器晶圆的尺寸对应，所述红外探测器晶圆上形成有多个所述红外探测器。本专利技术的技术方案还提供一种红外探测器的封装方法，包括：提供上述任一项所述的红外探测器；提供封装盖板，所述封装盖板具有相对的第一表面和第二表面；将所述封装盖板的第一表面的边缘通过焊接环固定于所述红外探测器的传感表面，使得所述封装盖板与所述红外探测器之间形成真空腔体。可选的，在所述封装盖板的第一表面和/或第二表面上形成红外增透膜；在所述封装盖板的第一表面上形成吸气剂层。可选的，将所述封装盖板的边缘通过焊接环固定于所述红外探测器的传感表面的方法包括：在所述封装盖板的边缘形成第一焊料层；在所述红外探测器的边缘形成第二焊料层，所述第一焊料层和所述第二焊料层位置对应；将所述红外探测器以及所述封装盖板真空环境下键合，通过焊接，使得所述第一焊料层与所述第二焊料层之间焊接固定形成封闭的焊接环。可选的，所述第一焊料层包括连续的环状焊料材料层或者环状分布的若干分立的焊球；所述第二焊料层包括连续的环状焊料材料层层或环状分布的若干分立的焊球。可选的，所述焊球的尺寸自红外探测器的边缘向内部逐渐增大，使得各个焊球的顶部位置齐平；所述焊料材料层具有平坦化表面。可选的，所述封装方法为晶圆级封装方法，所述红外探测器形成于红外探测器晶圆上，所述封装盖板为晶圆级尺寸，与所述红外探测器晶圆的尺寸对应，所述红外探测器晶圆上形成有多个所述红外探测器。可选的，还包括：将所述封装盖板固定于所述红外探测器晶圆上后，对所述封装盖板及所述红外探测器晶圆进行切割，形成具有单颗红外探测器的封装结构。本专利技术的红外探测器的传感面为曲面，可以在保持高性能的同时，减少配套镜头所需镜片数量，大幅度减小镜头尺寸，有利于实现尺寸小型化。且传感器通过直接贴合于基底表面，形成曲面，有利于降低工艺成本，且适于进行晶圆级封装，从而降低封装成本。本专利技术的红外探测器的封装结构紧凑，所述封装盖板无需制作深腔即可保证较好的封装真空度，可较好地降低封装成本，从而降低红外探测器制造成本。并且，所述曲面型红外探测器的封装结构可以通过晶圆级或芯片级封装方法形成，可以适用于不同良率的探测器，良率高的优选晶圆级封装，良率低的优选芯片级封装，可以降低封装成本，提高生产效率。附图说明图1A和图1B为本专利技术一具体实施方式的红外探测器的结构示意图；图2A至图2C为本专利技术一具体实施方式的红外探测器的形成过程的结构示意图；图3A至图3C为本专利技术一具体实施方式的红外探测器封装结构的结构示意图；图4A至图6B为本专利技术一具体实施方式的红外探测器的封装过程的结构示意图；图7A至图9B为本专利技术一具体实施方式的红外探测器的封装过程的结构示意图；图10A本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种红外探测器，其特征在于，包括：/n探测器，包括衬底，所述衬底具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面上形成有传感电路；/n基底，所述基底表面具有凹陷，所述凹陷的底面为曲面，所述凹陷位置与所述传感电路对应；/n所述探测器固定于所述基底表面，所述衬底的第二表面与所述凹陷的底面贴合，使得所述探测器的传感表面呈曲面。/n

【技术特征摘要】
1.一种红外探测器，其特征在于，包括：
探测器，包括衬底，所述衬底具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面上形成有传感电路；
基底，所述基底表面具有凹陷，所述凹陷的底面为曲面，所述凹陷位置与所述传感电路对应；
所述探测器固定于所述基底表面，所述衬底的第二表面与所述凹陷的底面贴合，使得所述探测器的传感表面呈曲面。


2.根据权利要求1所述的红外探测器，其特征在于，所述凹陷的底面为球面或非球面。


3.根据权利要求1所述的红外探测器，其特征在于，所述衬底的第二表面为减薄后表面。


4.根据权利要求1所述的红外探测器，其特征在于，所述探测器的衬底的第一表面上还形成有焊垫，所述焊垫通过连接电路与所述传感电路连接。


5.一种红外探测器的形成方法，其特征在于，包括：
提供基底，所述基底表面具有一凹陷，所述凹陷的底面为曲面；
提供探测器，所述红外探测器包括衬底，所述衬底具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面上形成有传感电路；
将所述探测器固定于所述基底表面，使得所述衬底的第二表面与所述凹陷的底面贴合。


6.根据权利要求5所述的形成方法，其特征在于，所述凹陷的底面为球面或非球面。


7.根据权利要求5所述的形成方法，其特征在于，对所述衬底的第二表面进行减薄，使得所述探测器具有预设厚度。


8.根据权利要求5所述的形成方法，其特征在于，所述探测器的衬底的第一表面上还形成有焊垫，所述焊垫通过连接电路与所述传感电路连接。


9.一种红外探测器封装结构，其特征在于，包括：
如权利要求1至4中任一项所述的红外探测器；
封装盖板，所述封装盖板具有相对的第一表面和第二表面；
所述封装盖板的第一表面朝向所述红外探测器的传感表面，且边缘通过焊接环焊接固定于所述红外探测器的传感表面，使得所述封装盖板与所述红外探测器之间形成真空腔体。


10.根据权利要求9所述封装结构，其特征在于，包括：所述封装盖板的第一表面和/或第二表面上形成有红外增透膜。


11.根据权利要求9所述封装结构，其特征在于，所述封装盖板的第一表面上形成有吸气剂层。


12.根据权利要求9所述封装结构，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱良山，张云胜，姜利军，
申请(专利权)人：浙江大立科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33