含铒感应材料的长波红外传感器、其制备方法及应用技术

本发明专利技术提供一种含铒感应材料的长波红外传感器、其制备方法及应用，传感器包括：衬底，衬底上形成有测试焊盘；导电桥墩，连接于衬底，导电桥墩通过位于衬底上的互连线连接测试焊盘；桥面，悬浮于衬底之上，桥面的两端由导电桥墩支撑；含铒材料电阻，位于桥面上，含铒材料电阻呈蜿蜒状延伸，含铒材料电阻的两端通过电极通孔及布线层连接导电桥墩，含铒材料电阻在长波红外传辐射下具有电阻值变化；碳纳米管，覆盖于含铒材料电阻及桥面上，用于吸收及增强经由被测物体发射的红外辐射。本发明专利技术通过在长波红外传感器设计配置含铒材料电阻，极大提高了传感器的感应单元对长波红外的能量敏感性，可有效解决辅助驾驶中长波红外信号获取的问题。有效解决辅助驾驶中长波红外信号获取的问题。有效解决辅助驾驶中长波红外信号获取的问题。

【技术实现步骤摘要】
含铒感应材料的长波红外传感器、其制备方法及应用


[0001]本专利技术属于红外探测器设计与制造领域，特别是涉及一种含铒感应材料的长波红外传感器、其制备方法及应用。

技术介绍

[0002]目前三大传感器：光学摄像头、毫米波雷达与激光雷达，已然成为自动驾驶领域中企业标配的传感器。一方面，除激光雷达外，光学摄像头与毫米波雷达其成本已下降到非常可观的地步，企业可大胆的“多”使用这两类传感器；另一方面，从产品性能表现看，三类传感器在不同的应用场景中能互补彼此的短板，如雨雾天中光学摄像头受影响，毫米波雷达依旧能探测范围内是否有障碍物，从而一定程度弥补摄像头“罢工”所带来的后果。
[0003]但是，随着自动驾驶企业路测增多，在不同天气、不同路况、面对不同目标物等等问题后，上述传感器显得不再牢固了。如在夜晚会车时因对方远光灯而使得自动驾驶车辆摄像头眩光，此时只剩下毫米波雷达与激光雷达可工作。而毫米波雷达自身又难以识别行人。而能识别行人的激光雷达，在考虑种种现实条件后，能有效覆盖的车前距离只有50m甚至更低，超出部分所探测得到的数据，不足以支持算法做出判断，从而做出正确的执行动作。
[0004]红外传感器技术是近年来发展最快的技术之一，红外传感器目前已广泛应用于航空航天、天文、气象、军事、工业和民用等众多领域，起着不可替代的重要作用。红外线实质上是一种电磁辐射波，其波长范围大致在0.78μm～1000μm频谱范围内，因其是位于可见光中红光以外的光线，故而得名为红外线。任何温度高于绝对零度的物体，都会向外部空间以红外线的方式辐射能量。利用红外辐射实现相关物理量测量的传感技术，即为红外传感技术。
[0005]与摄像头通过光成像的原理不同，红外探测器技术通过能够透过红外辐射的红外光学系统将视场内景物的红外辐射聚焦到能够将红外辐射能转换为便于测量的物理量的器件——红外探测器上，红外探测器再将强弱不等的辐射信号转换成相应的电信号，然后经过放大和视频处理，形成可供人眼观察的视频图像，最终通过终端显示、音响设备报警的夜间辅助驾驶产品。
[0006]正因为完全不同的成像原理，红外能不受恶劣环境与天气，如夜晚无光、反光，大雾大雨天气的影响。红外热成像技术对行人与车辆识别距离皆可达到百米之远，还可以根据车辆与技术的实际需要，进行识别距离更远产品的开发与应用。
[0007]因此，汽车自动驾驶、辅助驾驶成像系统中，考虑考虑到夜间行车，有些道路没有路灯或者路灯很暗，也需要在低光照场景下采集路况信息。长波红外传感器可以捕捉车辆周围环境中物体本身发出的热辐射，因此不需要依赖照明器，基于长波红外传感器低分辨率图像实现的物体探测，通过调整其他传感器的控制参数，将车辆的计算机视觉处理资源聚焦在与被探测物体相关的感兴趣的区域，以实现被探测物体的分类。
[0008]长波红外传感器有效探测范围，主要受传感器分辨率，以及物体探测和分类的分
辨率要求所限制。目前常用的长波红外传感器，在灵敏度等方面存在不足。限制了在车载上的应用。

技术实现思路

[0009]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种含铒感应材料的长波红外传感器、其制备方法及应用，用于解决现有技术中长波红外传感器在灵敏度等方面存在不足的问题。
[0010]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种含铒感应材料的长波红外传感器，所述长波红外传感器包括：衬底，所述衬底上形成有测试焊盘；导电桥墩，连接于所述衬底，所述导电桥墩通过位于所述衬底上的互连线连接所述测试焊盘；桥面，悬浮于所述衬底之上，所述桥面的两端由所述导电桥墩支撑；含铒材料电阻，位于所述桥面上，所述含铒材料电阻呈蜿蜒状延伸，所述含铒材料电阻的两端通过电极通孔及布线层连接所述导电桥墩，所述含铒材料电阻在长波红外传辐射下具有电阻值变化；碳纳米管，覆盖于所述含铒材料电阻及所述桥面上，用于吸收及增强经由被测物体发射的红外辐射。
[0011]可选地，所述含铒材料电阻的材料为铒铝合金，其中，所述铒铝合金中铒的质量百分比为0.1％-10％。
[0012]可选地，所述含铒材料电阻的宽度介于3微米～8微米之间。
[0013]可选地，对于波长介于8微米～11微米的红外辐射，所述含铒感应材料的长波红外传感器的相对灵敏度大于3。
[0014]进一步地，对于波长介于8微米～10.3微米的红外辐射，所述含铒感应材料的长波红外传感器的相对灵敏度大于4。
[0015]可选地，所述桥墩的材料包括导电金属。
[0016]可选地，所述含铒材料电阻表面还覆盖有氮化硅包层，所述碳纳米管覆盖于所述氮化硅包层上，所述氮化硅包层用以保护所述含铒材料电阻并提高含铒材料电阻的灵敏度。
[0017]可选地，所述桥面的材料包括多层氮化硅，且所述多层氮化硅中形成有所述电极通孔及所述布线层，所述含铒材料电阻的两端通过所述电极通孔与所述布线层连接所述导电桥墩。
[0018]本专利技术还提供一种含铒感应材料的长波红外传感器的制备方法，包括步骤：1)提供衬底，在所述衬底上形成测试焊盘以及互连线；2)于所述衬底上制作导电桥墩，所述导电桥墩通过所述互连线连接所述测试焊盘；3)于所述衬底上形成牺牲层，用于临时支撑桥面；4)于所述牺牲层上形成桥面，所述桥面的两端连接所述导电桥墩支撑；5)于所述桥面上形成含铒材料电阻，所述含铒材料电阻呈蜿蜒状延伸，所述含铒材料电阻的两端通过电极通孔及布线层连接所述导电桥墩，所述含铒材料电阻在长波红外传辐射下具有电阻值变化；6)于所述含铒材料电阻及所述桥面上形成碳纳米管，用于吸收及增强经由被测物体发射的红外辐射；7)去除所述牺牲层，以释放所述桥面，使所述桥面悬浮于所述衬底之上，所述桥面的两端由所述导电桥墩支撑。
[0019]可选地，步骤5)包括：5-1)于所述桥面上形成含铒材料层；5-2)通过光刻工艺及刻蚀工艺刻蚀所述含铒材料层，以形成蜿蜒状延伸的含铒材料电阻；5-3)于所述桥面上制作
电极通孔及布线层，以将所述含铒材料电阻的两端连接至所述导电桥墩；5-4)于所述桥面及所述含铒材料电阻上覆盖氮化硅包层，所述碳纳米管覆盖于所述氮化硅包层上，所述氮化硅包层用以保护所述含铒材料电阻并提高含铒材料电阻的灵敏度。
[0020]可选地，所述含铒材料电阻的材料为铒铝合金，其中，所述铒铝合金中铒的质量百分比为0.1％-10％。
[0021]可选地，所述含铒材料电阻的宽度介于3微米～8微米之间。
[0022]可选地，对于波长介于8微米～11微米的红外辐射，所述含铒感应材料的长波红外传感器的相对灵敏度大于3。
[0023]本专利技术还提供一种含铒感应材料的长波红外传感器的应用方法，包括：1)被测物体发射的红外辐射进入长波红外传感器中，通过碳纳米管吸收及增强后，使桥面在真空腔内温度发生变化，随后所述含铒材料电阻温度发生变化，引起所述含铒材料电阻的电阻值发生变化，导致含铒材料电阻两端电压发生变化；2)读出电路通过测试焊盘读取所述含铒材料电阻两端的电压值的模拟量，将所述电压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含铒感应材料的长波红外传感器，其特征在于，所述长波红外传感器包括：衬底，所述衬底上形成有测试焊盘；导电桥墩，连接于所述衬底，所述导电桥墩通过位于所述衬底上的互连线连接所述测试焊盘；桥面，悬浮于所述衬底之上，所述桥面的两端由所述导电桥墩支撑；含铒材料电阻，位于所述桥面上，所述含铒材料电阻呈蜿蜒状延伸，所述含铒材料电阻的两端通过电极通孔及布线层连接所述导电桥墩，所述含铒材料电阻在长波红外传辐射下具有电阻值变化；碳纳米管，覆盖于所述含铒材料电阻及所述桥面上，用于吸收及增强经由被测物体发射的红外辐射。2.根据权利要求1所述的含铒感应材料的长波红外传感器，其特征在于：所述含铒材料电阻的材料为铒铝合金，其中，所述铒铝合金中铒的质量百分比为0.1％-10％。3.根据权利要求1所述的含铒感应材料的长波红外传感器，其特征在于：所述含铒材料电阻的宽度介于3微米～8微米之间。4.根据权利要求1所述的含铒感应材料的长波红外传感器，其特征在于：对于波长介于8微米～11微米的红外辐射，所述含铒感应材料的长波红外传感器的相对灵敏度大于3。5.根据权利要求4所述的含铒感应材料的长波红外传感器，其特征在于：对于波长介于8微米～10.3微米的红外辐射，所述含铒感应材料的长波红外传感器的相对灵敏度大于4。6.根据权利要求1所述的含铒感应材料的长波红外传感器，其特征在于：所述含铒材料电阻表面还覆盖有氮化硅包层，所述碳纳米管覆盖于所述氮化硅包层上，所述氮化硅包层用以保护所述含铒材料电阻并提高含铒材料电阻的灵敏度。7.根据权利要求1所述的含铒感应材料的长波红外传感器，其特征在于：所述桥面的材料包括多层氮化硅，且所述多层氮化硅中形成有所述电极通孔及所述布线层，所述含铒材料电阻的两端通过所述电极通孔与所述布线层连接所述导电桥墩。8.一种含铒感应材料的长波红外传感器的制备方法，其特征在于，包括步骤：1)提供衬底，在所述衬底上形成测试焊盘以及互连线；2)于所述衬底上制作导电桥墩，所述导电桥墩通过所述互连线连接所述测试焊盘；3)于所述衬底上形成牺牲层，用于临时支撑桥面；4)于所述牺牲层上形成桥面，所述桥面的两端连接所述导电桥墩支撑；5)于所述桥面上形成含铒材料电阻，所述含铒材料电阻呈蜿蜒...

【专利技术属性】
技术研发人员：王华，李宏，李嘉彦，
申请(专利权)人：上海桐钻光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：