一种红外探测器及其制备方法和红外探测系统技术方案

本申请提供了一种红外探测器及其制备方法和红外探测系统，其中，红外探测器包括像元阵列，该像元阵列中的每个像元包括桥臂和通过桥臂支撑于铝层上的桥面，该桥面包括吸收膜系，在远离铝层的方向上，吸收膜系依次包括空腔层、第一介质层、金属层、第二介质层、热敏层和第三介质层。相比于现有技术，本申请的红外探测器通过对吸收膜系进行调整，设计了能够在波长为3μm

【技术实现步骤摘要】
一种红外探测器及其制备方法和红外探测系统


[0001]本申请涉及非制冷红外探测器
，特别是涉及一种红外探测器及其制备方法和红外探测系统。

技术介绍

[0002]我国的生产生活场景与油气等资源紧密联系，而这些油气的主要成分——甲烷，容易泄露，一旦泄露将引起火灾、爆炸等，造成重大生命财产损失。同时，来自于车辆尾气、工厂废气的二氧化氮等有毒气体存在破坏环境的危害。因此，对这类有害气体的检测、识别甚至定位具有重大的意义。
[0003]常规的非制冷红外探测器，主要是对8μm
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14μm的长波红外进行吸收，而甲烷的吸收峰位于3.25μm
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3.4μm、二氧化氮的吸收峰位于6.1μm
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6.2μm，并不在8μm
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14μm的长波波段范围内，因此，其对上述有害气体难以实现高红外辐射吸收率。并且，常规的红外探测系统只是利用了被动成像时气体分子与背景的红外特征吸收能量差值，产生的信号强度有限。

技术实现思路

[0004]鉴于现有技术的上述问题，本申请的目的在于提供一种红外探测器及其制备方法和红外探测系统，以提高红外探测器对被探测目标的吸收率。
[0005]本申请的第一方面提供了一种红外探测器，其包括像元阵列；所述像元阵列中的每个像元包括桥臂和桥面，所述桥面通过所述桥臂支撑于铝层上；所述桥面包括吸收膜系，在远离所述铝层的方向上，所述吸收膜系依次包括空腔层、第一介质层、金属层、第二介质层、热敏层和第三介质层。
[0006]在本申请的一些实施方式中，所述吸收膜系中各层的厚度为：空腔层：1000nm
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2000nm、第一介质层：50nm
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70nm、金属层：10nm
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20nm、第二介质层：60nm
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90nm、热敏层：70nm
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100nm、第三介质层：110nm
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150nm。
[0007]在本申请的一些实施方式中，所述桥面还包括多个小孔，所述小孔的直径为0.5μm
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5μm。
[0008]在本申请的一些实施方式中，所述第一介质层、所述第二介质层和所述第三介质层的材料各自独立地选自氮化硅、氧化硅、碳化硅、硫化硅和磷化硅中的任一种。
[0009]在本申请的一些实施方式中，所述金属层的材料选自钛、氮化钛、镍和铬中的任一种。
[0010]在本申请的一些实施方式中，所述热敏层的材料选自氧化钒和非晶硅中的任一种。
[0011]在本申请的一些实施方式中，所述像元在波长为3μm
‑
7μm的红外波段内，平均吸收率大于80％。
[0012]在本申请的一些实施方式中，所述红外探测器的探测波长为3μm
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7μm。
[0013]本申请的第二方面提供了一种红外探测器的制备方法，其包括以下步骤：
[0014](1)在硅基底上形成图形化的铝层，所述图形化的铝层包括反射层、第一电路电极和第二电路电极；
[0015](2)在步骤(1)得到的结构上依次形成牺牲层和第一介质层；
[0016](3)在所述第一介质层上形成图形化的金属层、第二介质层和热敏层；
[0017](4)在步骤(3)得到的结构上形成图形化的第一介质层和牺牲层，以形成穿过所述第一介质层和所述牺牲层的第一过孔和第二过孔，所述第一过孔与所述第一电路电极连通，所述第二过孔与所述第二电路电极连通；
[0018](5)在步骤(4)得到的结构上形成图形化的第三介质层，以形成穿过第三介质层的第三过孔、第四过孔、第五过孔和第六过孔，所述第三过孔对应于所述第一过孔且与所述第一电路电极连通，所述第四过孔对应于所述第二过孔且与所述第二电路电极连通，所述第五过孔和所述第六过孔与所述热敏层连通；
[0019](6)在步骤(5)得到的结构上形成图形化的导电层，所述图形化的导电层包括第一导电电极和第二导电电极；所述第一导电电极穿过所述第三过孔与所述第一电路电极电连接，所述第一导电电极还穿过所述第五过孔与所述热敏层电连接；所述第二导电电极穿过所述第四过孔与所述第二电路电极电连接，所述第二导电电极还穿过所述第六过孔与所述热敏层电连接；
[0020](7)在步骤(6)得到的结构上形成第四介质层；
[0021](8)对步骤(7)得到的结构进行刻蚀，形成微桥结构；再刻蚀所述牺牲层，使所述牺牲层形成空腔层，得到悬浮微桥结构。
[0022]在本申请的一些实施方式中，步骤(3)包括：
[0023]在所述第一介质层上形成金属层，在所述金属层上形成第二介质层，在所述第二介质层上形成热敏层，然后依次刻蚀所述热敏层、所述第二介质层和所述金属层，使所述热敏层、所述第二介质层和所述金属层图形化。
[0024]在本申请的一些实施方式中，步骤(3)包括：
[0025](a)在所述第一介质层上形成金属层，刻蚀所述金属层，使所述金属层图形化；
[0026](b)在步骤(a)得到的结构上形成第二介质层，刻蚀所述第二介质层，使所述第二介质层图形化；
[0027](c)在步骤(b)得到的结构上形成热敏层，刻蚀所述热敏层，使所述热敏层图形化。
[0028]在本申请的一些实施方式中，所述空腔层的厚度为1000nm
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2000nm，所述第一介质层的厚度为50nm
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70nm，所述金属层的厚度为10nm
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20nm，所述第二介质层的厚度为60nm
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90nm，所述热敏层的厚度为70nm
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100nm，所述第三介质层的厚度为110nm
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150nm。
[0029]在本申请的一些实施方式中，在步骤(7)之后，还可以依次刻蚀所述第四介质层、所述导电层、所述第三介质层、所述热敏层、所述第二介质层、所述金属层、所述第一介质层和所述牺牲层，形成多个小孔，所述小孔的直径为0.5μm
‑
5μm。
[0030]在本申请的一些实施方式中，刻蚀所述铝层、所述牺牲层、所述第一介质层、所述金属层、所述第二介质层、所述热敏层、所述第三介质层、所述导电层和所述第四介质层的方法包括干法刻蚀工艺。
[0031]在本申请的一些实施方式中，所述牺牲层的材料选自聚酰亚胺。
[0032]在本申请的一些实施方式中，所述第一介质层、所述第二介质层、所述第三介质层
和所述第四介质层的材料各自独立地选自氮化硅、氧化硅、碳化硅、硫化硅和磷化硅中的任一种。
[0033]在本申请的一些实施方式中，所述金属层和所述导电层的材料选自钛、氮化钛、镍和铬中的任一种。
[0034]在本申请的一些实施方式中，所述热敏层的材料选自氧化钒和非晶硅中的任一种。
[0035]本申请的第三方面提供了一种红外探测系统，其包括本申请第一方面的红外探测器。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种红外探测器，其包括像元阵列；所述像元阵列中的每个像元包括桥臂和桥面，所述桥面通过所述桥臂支撑于铝层上；所述桥面包括吸收膜系，在远离所述铝层的方向上，所述吸收膜系依次包括空腔层、第一介质层、金属层、第二介质层、热敏层和第三介质层。2.根据权利要求1所述的红外探测器，其中，所述吸收膜系中各层的厚度为：空腔层：1000nm
‑
2000nm、第一介质层：50nm
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70nm、金属层：10nm
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20nm、第二介质层：60nm
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90nm、热敏层：70nm
‑
100nm、第三介质层：110nm
‑
150nm。3.根据权利要求1所述的红外探测器，其中，所述桥面还包括多个小孔，所述小孔的直径为0.5μm
‑
5μm。4.根据权利要求1所述的红外探测器，其中，所述第一介质层、所述第二介质层和所述第三介质层的材料各自独立地选自氮化硅、氧化硅、碳化硅、硫化硅和磷化硅中的任一种。5.根据权利要求1所述的红外探测器，其中，所述金属层的材料选自钛、氮化钛、镍和铬中的任一种。6.根据权利要求1所述的红外探测器，其中，所述热敏层的材料选自氧化钒和非晶硅中的任一种。7.根据权利要求1所述的红外探测器，其中，所述像元在波长为3μm
‑
7μm的红外波段内，平均吸收率大于80％。8.根据权利要求1所述的红外探测器，其中，所述红外探测器的探测波长为3μm
‑
7μm。9.一种红外探测器的制备方法，其包括以下步骤：(1)在硅基底上形成图形化的铝层，所述图形化的铝层包括反射层、第一电路电极和第二电路电极；(2)在步骤(1)得到的结构上依次形成牺牲层和第一介质层；(3)在所述第一介质层上形成图形化的金属层、第二介质层和热敏层；(4)在步骤(3)得到的结构上，形成图形化的第一介质层和牺牲层，以形成穿过所述第一介质层和所述牺牲层的第一过孔和第二过孔，所述第一过孔与所述第一电路电极连通，所述第二过孔与所述第二电路电极连通；(5)在步骤(4)得到的结构上形成图形化的第三介质层，以形成穿过所述第三介质层的第三过孔、第四过孔、第五过孔和第六过孔，所述第三过孔对应于所述第一过孔且与所述第一电路电极连通，所述第四过孔对应于所述第二过孔且与所述第二电路电极连通，所述第五过孔和所述第六过孔与所述热敏层连通；(6)在步骤(5)得到的结构上形成图形化的导电层，所述图形化的导电层包括第一导电电极和第二导电电极；所述第一导电电极穿过所述第三过孔与所述第一电路电极电连接，所述第一导电电极还穿过所述第五过孔与所述热敏层电连接；所述第二导电电极穿过所述第四过孔与所述第二电路电极电连接，所述第二导电电极还穿过所述第六过孔与所述热敏层电连接；(7)在步骤(6)得到的结构上形成第四介质层；(8)对步...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建华，丁金玲，
申请(专利权)人：杭州海康微影传感科技有限公司，
类型：发明
国别省市：