谐振型红外传感器、谐振型红外传感器的制备方法及装置制造方法及图纸

本文公开一种谐振型红外传感器、谐振型红外传感器的制备方法及装置，谐振型红外传感器包括：谐振振子、红外线吸收膜和位于谐振振子下方的衬底；其中，谐振振子设置有一个以上第一通孔；红外线吸收膜设置有一个以上第二通孔；其中，第一通孔和第二通孔用于通过腐蚀性流体，以在衬底上刻蚀空腔。本发明专利技术实施例通过设计可刻蚀空腔的衬底，通过空腔调整实现了对谐振型红外传感器的支撑锚的热阻的调整，进而实现了对灵敏度和响应时间的调整；空腔调整无需重新设计版图，减小了谐振型红外传感器的设计周期和成本，使谐振型红外传感器可以适用于更多的灵敏度和响应时间不同的场景。更多的灵敏度和响应时间不同的场景。更多的灵敏度和响应时间不同的场景。

【技术实现步骤摘要】
谐振型红外传感器、谐振型红外传感器的制备方法及装置


[0001]本文涉及但不限于传感器技术，尤指一种谐振型红外传感器、谐振型红外传感器的制备方法及装置。

技术介绍

[0002]在新冠疫情全球扩散的背景下，基于红外传感器的非接触式体温测量设备需求量激增，具有低成本、微型化等特点的红外传感器成为研究的热点。根据工作原理的差异，红外传感器主要分为：光子探测型红外传感器和热探测型红外传感器；光子探测型红外传感器主要利用具有光电效应的光敏材料，在受到红外光子照射后光敏材料中的束缚态电子可被激发为传导电子，进而改变光敏材料的电学特性；光子探测型红外传感器具有响应速度快和灵敏度高的优势，但通常需要在低温下工作，且存在光敏材料的批量生产工艺的实现难度较大的问题。热探测型红外传感器主要利用材料吸收红外线后温度会发生变化的现象，温度变化引起材料参数发生变化；相较于光子探测型红外传感器，热探测型红外传感器具有工作时无需制冷、体积小、利于批量化生产等优势，但存在灵敏度较低的问题，无法满足部分应用场景的灵敏度要求。
[0003]随着压电材料制备技术的进步，一种基于谐振器结构的谐振型红外传感器得到发展，作为一种新式的热探测型红外传感器，其基于红外线热效应会引起谐振器的谐振频率发生变化的原理实现，相较于传统的热探测型红外传感器具有准数字输出、功耗低、抗干扰能力强等优势。
[0004]谐振型红外传感器的指标如灵敏度、响应时间的调节通常是通过调整光刻版图或材料来实现的，这些调节方法研发周期长且成本高；当客户需要定制具有特殊指标的谐振型红外传感器且需求量较低时，光刻版图的设计与制造会使单颗红外传感器的成本变为批量制备红外传感器的成本的数倍；因此，降低谐振型红外传感器的设计周期和成本，使谐振型红外传感器可以适用于更多的使用场景，成为一个有待解决的问题。

技术实现思路

[0005]以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
[0006]本专利技术实施例提供一种谐振型红外传感器、谐振型红外传感器的制备方法及装置，能够降低谐振型红外传感器的设计周期和成本，使谐振型红外传感器可以适用更多的灵敏度和响应时间不同的场景。
[0007]本专利技术实施例提供了一种谐振型红外传感器，包括：谐振振子(1)、红外线吸收膜(2)、位于谐振振子(1)下方的衬底(3)；其中，
[0008]所述谐振振子(1)设置有一个以上第一通孔(1
‑
1)；
[0009]所述红外线吸收膜(2)设置有一个以上第二通孔(2
‑
1)；
[0010]其中，所述第一通孔(1
‑
1)和所述第二通孔(2
‑
1)用于通过腐蚀性流体，以在衬底
(3)上刻蚀空腔。
[0011]另一方面，本专利技术实施例还提供一种谐振型红外传感器的制备方法，包括：
[0012]在衬底上制备包含第一通孔的谐振振子；
[0013]在制备的谐振振子上制备用于制备红外线吸收膜的第一材料层；
[0014]图形化处理第一材料层，获得包含第二通孔的红外线吸收膜；
[0015]在红外线吸收膜上制备用于制备阻断掩模的第二材料层；
[0016]图形化处理第二材料层，获得阻断掩模；
[0017]腐蚀性流体通过第一通孔和第二通孔流向衬底以在衬底上刻蚀空腔；
[0018]去除阻断掩模，获得谐振型红外传感器；
[0019]其中，所述阻断掩模用于阻断除第一通孔、第二通孔外所有腐蚀性流体的通路。
[0020]再一方面，本专利技术实施例还提供一种谐振型红外传感器的制备方法，包括：
[0021]在衬底上制备包含第一通孔的谐振振子；
[0022]在制备的谐振振子上制备用于制备红外线吸收膜的第一材料层；
[0023]图形化处理第一材料层，获得包含第二通孔的红外线吸收膜；在红外线吸收膜上制备用于制备阻断掩模的第二材料层；
[0024]图形化处理第二材料层，获得阻断掩模；
[0025]在阻断掩模上制备用于制备图形化掩模的第三材料层；
[0026]图形化处理第三材料层，获得图形化掩模；
[0027]腐蚀性流体通过第一通孔和第二通孔流向衬底以在衬底上刻蚀空腔；
[0028]利用图形化掩模刻蚀阻断掩模；
[0029]去除图形化掩模，获得谐振型红外传感器；
[0030]其中，所述阻断掩模用于阻断除第一通孔、第二通孔外所有腐蚀性流体的通路。
[0031]还一方面，本专利技术实施例还提供一种谐振型红外传感器的制备装置，包括：制备谐振振子单元、第一制备红外线吸收膜单元、第二制备红外线吸收膜单元、第一制备阻断掩模单元、第二制备阻断掩模单元、刻蚀空腔单元和第一去除单元；其中，
[0032]制备谐振振子单元设置为：在衬底上制备包含第一通孔的谐振振子；
[0033]第一制备红外线吸收膜单元设置为：在制备的谐振振子上制备用于制备红外线吸收膜的第一材料层；
[0034]第二制备红外线吸收膜单元设置为：图形化处理第一材料层，获得包含第二通孔的红外线吸收膜；
[0035]第一制备阻断掩模单元设置为：在红外线吸收膜上制备用于制备阻断掩模的第二材料层；
[0036]第二制备阻断掩模单元设置为：图形化处理第二材料层，获得阻断掩模；
[0037]刻蚀空腔单元设置为：腐蚀性流体通过第一通孔和第二通孔流向衬底以在衬底上刻蚀空腔；
[0038]第一去除单元设置为：去除阻断掩模，获得谐振型红外传感器；
[0039]其中，所述阻断掩模用于阻断除第一通孔、第二通孔外所有腐蚀性流体的通路。
[0040]还一方面，本专利技术实施例还提供一种谐振型红外传感器的制备装置，包括：制备谐振振子单元、第一制备红外线吸收膜单元、第二制备红外线吸收膜单元、第一制备阻断掩模
单元、第二制备阻断掩模单元、第一制备图形化掩模单元、第二制备图形化掩模单元、刻蚀空腔单元、刻蚀掩模单元、和第二去除单元；其中，
[0041]制备谐振振子单元设置为：在衬底上制备包含第一通孔的谐振振子；
[0042]第一制备红外线吸收膜单元设置为：在制备的谐振振子上制备用于制备红外线吸收膜的第一材料层；
[0043]第二制备红外线吸收膜单元设置为：图形化处理第一材料层，获得包含第二通孔的红外线吸收膜；
[0044]第一制备阻断掩模单元设置为：在红外线吸收膜上制备用于制备阻断掩模的第二材料层；
[0045]第二制备阻断掩模单元设置为：图形化处理第二材料层，获得阻断掩模；
[0046]第一制备图形化掩模单元设置为：在阻断掩模上制备用于制备第一图形化掩模的第三材料层；
[0047]第二制备图形化掩模单元设置为：图形化处理第三材料层，获得图形化掩模；
[0048]刻蚀空腔单元设置为：腐蚀性流体通过第一通孔和第二通孔流向衬底以在衬底上刻蚀空腔；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种谐振型红外传感器，包括：谐振振子(1)、红外线吸收膜(2)、位于谐振振子(1)下方的衬底(3)；其中，所述谐振振子(1)设置有一个以上第一通孔(1
‑
1)；所述红外线吸收膜(2)设置有一个以上第二通孔(2
‑
1)；其中，所述第一通孔(1
‑
1)和所述第二通孔(2
‑
1)用于通过腐蚀性流体，以在衬底(3)上刻蚀空腔。2.根据权利要求1所述的谐振型红外传感器，其特征在于，所述第一通孔(1
‑
1)的总面积与所述谐振振子(1)最小外接矩形圈定区域的面积的比值为第一预设比值；其中，所述第一预设比值的取值范围为0.0005～0.7。3.根据权利要求1所述的谐振型红外传感器，其特征在于，所述第二通孔(2
‑
1)的总面积与所述谐振振子(1)最小外接矩形圈定区域的面积的比值为第二预设比值；其中，所述第二预设比值的取值范围为0.0005～0.7。4.根据权利要求1所述的谐振型红外传感器，其特征在于，所述衬底(3)上刻蚀的所述空腔的上表面的面积与所述谐振振子(1)的最小外接矩形圈定的区域的面积的比值为第三预设比值；其中，所述第三预设比值大于或等于0.3但小于或等于9。5.一种谐振型红外传感器的制备方法，包括：在衬底上制备包含第一通孔的谐振振子；在制备的谐振振子上制备用于制备红外线吸收膜的第一材料层；图形化处理第一材料层，获得包含第二通孔的红外线吸收膜；在红外线吸收膜上制备用于制备阻断掩模的第二材料层；图形化处理第二材料层，获得阻断掩模；腐蚀性流体通过第一通孔和第二通孔流向衬底以在衬底上刻蚀空腔；去除阻断掩模，获得谐振型红外传感器；其中，所述阻断掩模用于阻断除第一通孔、第二通孔外所有腐蚀性流体的通路。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述去除阻断掩模，包括：通过溶解和/或等离子体轰击去除所述阻断掩模。7.一种谐振型红外传感器的制备方法，包括：在衬底上制备包含第一通孔的谐振振子；在制备的谐振振子上制备用于制备红外线吸收膜的第一材料层；图形化处理第一材料层，获得包含第二通孔的红外线吸收膜；在红外线吸收膜上制备用于制备阻断掩模的第二材料层；图形化处理第二材料层，获得阻断掩模；在阻断掩模上制备用于制备图形化掩模的第三材料层；图形化处理第三材料层，获得图形化掩模；腐蚀性流体通过第一通孔和第二通孔流向衬底以在衬底上刻...

【专利技术属性】
技术研发人员：南天翔，曹昌铭，马宇轩，田世伟，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：