一种双色偏振非制冷红外探测器及其制作方法技术

本申请公开了一种双色偏振非制冷红外探测器及其制作方法，包括由下向上设置的基底层、第一悬空层、第二悬空层，第二悬空层包括第二支撑层和线栅层；线栅层包括多个超像元区域，每个超像元区域包括呈矩阵排列的第一子超像元区域、第二子超像元区域、第三子超像元区域、第四子超像元区域，第一子超像元区域、第二子超像元区域、第三子超像元区域、第四子超像元区域中均包括四个线栅像元区域，每个线栅像元区域中线栅朝向角度均不同，且第一子超像元区域和第四子超像元区域对应的绝缘介质层的厚度大于第二子超像元区域和第三子超像元区域对应的绝缘介质层的厚度。本申请的红外探测器在实现偏振双色成像的条件下，保证工作视场不受影响。

【技术实现步骤摘要】
一种双色偏振非制冷红外探测器及其制作方法
本申请涉及探测器
，特别是涉及一种双色偏振非制冷红外探测器及其制作方法。
技术介绍
非制冷红外探测器，主要利用红外辐射的两个波段窗口，一个是8～14微米的远红外波段，也称作红外第一大气窗口；另一个是3～5微米的波段，称为红外第二大气窗口，也即中红外波段。3～5微米波段更适合测量高温物体，如500摄氏度以上的物体；而8～14微米长波红外在大气中基本没有明显衰减，测量精度受距离影响很小，远近距离测量都很适合，测温范围也比较宽，能够同时探测两个大气窗口的红外探测器被称为双色红外探测器。请参考图1和图2，目前的双色红偏振外探测器采用上下两层悬空结构，将整个探测器划分成A、B、C、D四个区域，并且，四个区域的偏振结构相同，偏振结构包括光栅支撑层和金属光栅结构，金属光栅结构均为直线型光栅或者曲线型光栅，每个区域探测到的图像视场将会下降为原先的四分之一，每个波段的视场至多为原先的二分之一，且难以通过图像处理的办法进行补偿。因此，如何解决上述技术问题应是本领域技术人员重点关注的。
技术实现思路
本申请的目的是提供一种双色偏振非制冷红外探测器及其制作方法，以使红外探测器在实现偏振双色成像的条件下，保证工作视场不减小。为解决上述技术问题，本申请提供一种双色偏振红外探测器，包括由下向上设置的基底层、第一悬空层、第二悬空层，所述第二悬空层包括第二支撑层和线栅层；所述线栅层包括多个超像元区域，每个所述超像元区域包括呈矩阵排列的第一子超像元区域、第二子超像元区域、第三子超像元区域、第四子超像元区域，所述第一子超像元区域、所述第二子超像元区域、所述第三子超像元区域、所述第四子超像元区域中均包括四个线栅像元区域，每个所述线栅像元区域中线栅朝向角度均不同，且所述第一子超像元区域和所述第四子超像元区域对应的绝缘介质层的厚度大于所述第二子超像元区域和所述第三子超像元区域对应的所述绝缘介质层的厚度。可选的，所述第一悬空层具有支撑与电连接孔，所述第二悬空层具有支撑连接孔，位于所述支撑连接孔底部的所述第二支撑层与所述第一悬空层中的第一保护层连接，且所述支撑连接孔位于所述支撑与电连接孔的外侧。可选的，相邻所述线栅像元区域对应的所述第二悬空层之间彼此相连。可选的，所述基底层包括衬底、金属反射层、所述绝缘介质层、连接金属、金属电极层；所述金属电极层位于与所述第一子超像元区域和所述第四子超像元区域对应的所述绝缘介质层的上表面，所述连接金属贯穿与所述第一子超像元区域和所述第四子超像元区域对应的所述绝缘介质层，所述金属电极层通过所述连接金属与所述金属反射层相连。可选的，所述第一悬空层包括第一支撑层、热敏层、第二保护层、电极金属、所述第一保护层；所述热敏层的面积小于所述第一支撑层的面积，所述第二保护层具有接触孔，所述接触孔的下端终止于所述热敏层，且所述电极金属通过所述接触孔与所述热敏层电连接；所述第一支撑层和所述第二保护层对应所述支撑与电连接孔的区域具有第一通孔，所述电极金属通过所述第一通孔与所述金属电极层、与第二子超像元区域和第三子超像元区域对应的所述金属反射层电连接。可选的，所述线栅层对应每个所述线栅像元区域中包括多个线栅结构，所述第二支撑层对应相邻所述线栅结构之间的区域为贯穿厚度的第二通孔。本申请还提供一种双色偏振非制冷红外探测器制作方法，包括：获得未进行牺牲层释放的探测器前驱体，所述探测器前驱体包括基底层、第一悬空层、位于所述基底层和所述第一悬空层之间的第一牺牲层和第二牺牲层、位于所述第一悬空层上表面的第三牺牲层，第一子超像元区域和第四子超像元区域对应的绝缘介质层的厚度大于第二子超像元区域和第三子超像元区域对应的所述绝缘介质层的厚度；在所述探测器前驱体的上表面形成第二支撑层；在所述第二支撑层的上表面形成线栅层，并对所述线栅层进行刻蚀，形成多个包括所述第一子超像元区域、所述第二子超像元区域、所述第三子超像元区域、所述第四子超像元区域的超像元区域，且所述第一子超像元区域、所述第二子超像元区域、所述第三子超像元区域、所述第四子超像元区域均包括四个线栅像元区域，每个所述线栅像元区域中线栅朝向角度均不同；释放所述第一牺牲层、所述第二牺牲层、所述第三牺牲层，得到双色偏振红外探测器。可选的，所述获得未进行牺牲层释放的探测器前驱体包括：获得基底层；在所述基底层的上表面形成第一牺牲层，并对所述第一牺牲层进行CMP处理，使第二子超像元区域和第三子超像元区域对应的所述第一牺牲层的上表面与第一子超像元区域和第四子超像元区域对应的绝缘介质层的上表面平齐，得到待处理探测器前驱体；在所述待处理探测器前驱体的上表面形成第二牺牲层，并对所述第二牺牲层和所述第一牺牲层进行图形化处理，以在与所述第一子超像元区域和所述第四子超像元区域对应的所述第二牺牲层、与所述第二子超像元区域和所述第三子超像元区域对应的所述第二牺牲层和所述第一牺牲层中形成与支撑与电连接孔对应的第一孔，得到处理后探测器前驱体；在所述处理后探测器前驱体的上表面形成第一悬空层；在所述第一悬空层的上表面第三牺牲层，并对所述第三牺牲层进行图形化处理以形成与支撑连接孔对应的第二孔，得到所述探测器前驱体。可选的，所述获得基底层包括：获得含有读出电路的衬底；在所述衬底的上表面形成金属反射层，并对所述金属反射层进行图形化处理；在所述金属反射层的上表面和所述上表面未被所述金属反射层覆盖的区域形成所述绝缘介质层，并对所述绝缘介质层进行CMP处理；对与第一子超像元区域和第四子超像元区域对应所述绝缘介质层进行刻蚀形成连接孔，且所述连接孔对应所述金属反射层，并在所述连接孔中形成连接金属；在与第一子超像元区域和第四子超像元区域对应所述绝缘介质层的上表面形成金属电极层，并对所述金属电极层进行图形化处理，使所述金属电极层对应所述连接金属；刻蚀与第二子超像元区域和第三子超像元区域对应的所述绝缘介质层，刻蚀终止于所述金属反射层的上表面。可选的，所述对所述第三牺牲层进行图形化处理以形成第二孔包括：对所述第三牺牲层中位于所述第一孔的外侧的区域进行图形化处理以形成所述第二孔。本申请所提供的一种双色偏振非制冷红外探测器，包括由下向上设置的基底层、第一悬空层、第二悬空层，所述第二悬空层包括第二支撑层和线栅层；所述线栅层包括多个超像元区域，每个所述超像元区域包括呈矩阵排列的第一子超像元区域、第二子超像元区域、第三子超像元区域、第四子超像元区域，所述第一子超像元区域、所述第二子超像元区域、所述第三子超像元区域、所述第四子超像元区域中均包括四个线栅像元区域，每个所述线栅像元区域中线栅朝向角度均不同，且所述第一子超像元区域和所述第四子超像元区域对应的绝缘介质层的厚度大于所述第二子超像元区域和所述第三子超像元区域对应的所述绝缘介质层的厚度。可见，本申请中位于同一个超像元区域中包括第一子超像元本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双色偏振非制冷红外探测器，其特征在于，包括由下向上设置的基底层、第一悬空层、第二悬空层，所述第二悬空层包括第二支撑层和线栅层；/n所述线栅层包括多个超像元区域，每个所述超像元区域包括呈矩阵排列的第一子超像元区域、第二子超像元区域、第三子超像元区域、第四子超像元区域，所述第一子超像元区域、所述第二子超像元区域、所述第三子超像元区域、所述第四子超像元区域中均包括四个线栅像元区域，每个所述线栅像元区域中线栅朝向角度均不同，且所述第一子超像元区域和所述第四子超像元区域对应的绝缘介质层的厚度大于所述第二子超像元区域和所述第三子超像元区域对应的所述绝缘介质层的厚度。/n

【技术特征摘要】
1.一种双色偏振非制冷红外探测器，其特征在于，包括由下向上设置的基底层、第一悬空层、第二悬空层，所述第二悬空层包括第二支撑层和线栅层；
所述线栅层包括多个超像元区域，每个所述超像元区域包括呈矩阵排列的第一子超像元区域、第二子超像元区域、第三子超像元区域、第四子超像元区域，所述第一子超像元区域、所述第二子超像元区域、所述第三子超像元区域、所述第四子超像元区域中均包括四个线栅像元区域，每个所述线栅像元区域中线栅朝向角度均不同，且所述第一子超像元区域和所述第四子超像元区域对应的绝缘介质层的厚度大于所述第二子超像元区域和所述第三子超像元区域对应的所述绝缘介质层的厚度。


2.如权利要求1所述的双色偏振非制冷红外探测器，其特征在于，所述第一悬空层具有支撑与电连接孔，所述第二悬空层具有支撑连接孔，位于所述支撑连接孔底部的所述第二支撑层与所述第一悬空层中的第一保护层连接，且所述支撑连接孔位于所述支撑与电连接孔的外侧。


3.如权利要求1或2所述的双色偏振非制冷红外探测器，其特征在于，相邻所述线栅像元区域对应的所述第二悬空层之间彼此相连。


4.如权利要求3所述的双色偏振非制冷红外探测器，其特征在于，所述基底层包括衬底、金属反射层、所述绝缘介质层、连接金属、金属电极层；
所述金属电极层位于与所述第一子超像元区域和所述第四子超像元区域对应的所述绝缘介质层的上表面，所述连接金属贯穿与所述第一子超像元区域和所述第四子超像元区域对应的所述绝缘介质层，所述金属电极层通过所述连接金属与所述金属反射层相连。


5.如权利要求4所述的双色偏振非制冷红外探测器，其特征在于，所述第一悬空层包括第一支撑层、热敏层、第二保护层、电极金属、所述第一保护层；
所述热敏层的面积小于所述第一支撑层的面积，所述第二保护层具有接触孔，所述接触孔的下端终止于所述热敏层，且所述电极金属通过所述接触孔与所述热敏层电连接；
所述第一支撑层和所述第二保护层对应所述支撑与电连接孔的区域具有第一通孔，所述电极金属通过所述第一通孔与所述金属电极层、与第二子超像元区域和第三子超像元区域对应的所述金属反射层电连接。


6.如权利要求5所述的双色偏振非制冷红外探测器，其特征在于，所述线栅层对应每个所述线栅像元区域中包括多个线栅结构，所述第二支撑层对应相邻所述线栅结构之间的区域为贯穿厚度的第二通孔。


7.一种双色偏振非制冷红外探测器制作方法，其特征在于，包括：
获得未进行牺牲层释放的探测器前驱体，所述探测器前驱体包括基底层、第一悬空层、位于所述基底层和所述第一悬空层之间的第一牺牲层和第二牺牲层、位于所述第一悬空层上表面的第三牺牲层，第一子超像元区域和第四子超像元区域对应的绝缘介质层的厚度...

【专利技术属性】
技术研发人员：李君宇，易飞，王鹏，甘先锋，董珊，陈文礼，王宏臣，
申请(专利权)人：烟台睿创微纳技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37