红外传感器制造技术

本申请提供一种红外传感器，所述红外传感器包括：像元微桥结构，包括微桥桥面及第一驱动电路组，所述微桥桥面用于吸收红外辐射，所述第一驱动电路组根据所述红外辐射输出电信号以反映目标的温度；至少一双材料热驱动结构，能够发生形变并与所述微桥桥面的下表面接触，以对所述微桥桥面进行散热及支撑。上述技术方案，通过设置至少一能够发生形变的双材料热驱动结构，在高温或高能目标红外辐射入射时，使双材料热驱动结构接触所述微桥桥面靠近所述第一驱动电路组的表面，从而增加像元微桥结构的散热路径，避免在强辐射时传导热量导致的像元微桥结构灼伤。的像元微桥结构灼伤。的像元微桥结构灼伤。

【技术实现步骤摘要】
红外传感器


[0001]本实用涉及传感器领域，尤其涉及一种红外传感器。

技术介绍

[0002]红外焦平面阵列传感器是工业、物联网、安防、家居生活等应用中的重要传感器之一，可以广泛地应用于工业检测、家庭安防、智能家居、节能控制、医疗看护、流量计数、气体检测、火灾监控、消费电子等具有巨大市场需求和发展潜力的诸多领域。
[0003]工业及民用领域常用的红外焦平面阵列传感器一般为非制冷型，也称为室温红外传感器。非制冷型红外传感器可在室温条件下工作而无需制冷，而且具有体积小、功耗低、价格便宜、更易于便携等优点。非制冷红外传感器一般是热传感器，即通过探测红外辐射的热效应来工作。常用的红外热传感器包括热电堆传感器、热释电传感器、以及微测辐射热计焦平面传感器等。
[0004]其中，采用像元微桥结构的微测辐射热计(Microbolometer)日渐成为绝对主流的非制冷红外焦平面技术。微测辐射热计焦平面传感器通过检测红外辐射热效应引起的热敏电阻的阻值变化而探测相应的辐射强度。为了提高灵敏度，对于非制冷微测辐射热计焦平面传感器的像元微桥结构的性能要求如下：第一，要具有良好的热绝缘性能，以利于把吸收的红外辐射最大化地转化为温度变化；第二，要求具有较低的热质量，以保证在高绝热下仍能维持足够小的热时间常数，从而满足一定的成像频率要求；第三，要求具有较高的红外吸收率。因此，微测辐射热计焦平面传感器的像元微桥结构普遍采用以细长悬臂梁支撑的类似于桥的微结构，并通过表面微加工工艺制作，悬空于CMOS读出电路(ROIC)衬底之上，业界俗称的微桥结构。每个微桥结构形成一个像元微桥结构。
[0005]虽然，上述绝热的微桥结构设计极大地提高了入射辐射与像元微桥结构温度变化之间的转化效率，显著改善了传感器的灵敏度。但是，上述绝热的微桥结构设计也降低了像元微桥结构对较高能量的入射辐射的承受能力。例如，在受到太阳、钢水、激光等高温或高能物体辐射后，被辐射到的传感器像元微桥结构的温度会显著升高，像元微桥结构会被这些高温辐射“灼伤”，表现为在图像上产生残存的亮线或亮斑，这些亮线或亮斑无法通过图像处理的方法完全校正消除，严重的情况下会在图像上残存几个月，甚至导致传感器的永久性损伤失效。
[0006]另一方面，通过细长悬臂梁支撑的像元微桥结构的耐机械冲击能力也较差，当使用过程受到外界较强的振动、冲击时，容易产生形变、扭曲、断裂等失效，从而产生盲元，导致红外图像产生死点。限制了非制冷微测辐射热计焦平面传感器在枪瞄、智能制导炮弹等强冲击场景的应用。
[0007]因此，提供一种能够避免被高温辐射“灼伤”且耐机械冲击的红外传感器是需要解决的技术问题。

技术实现思路

[0008]本申请所要解决的技术问题是提供一种红外传感器，能够避免被高温辐射“灼伤”且耐机械冲击。
[0009]为了解决上述问题，本申请提供了一种红外传感器，包括：像元微桥结构，包括微桥桥面及第一驱动电路组，所述微桥桥面用于吸收红外辐射，所述第一驱动电路组根据所述红外辐射输出电信号以反映目标的温度；至少一双材料热驱动结构，能够发生形变，并在发生形变时与所述微桥桥面的下表面接触，以对所述微桥桥面进行散热及支撑。
[0010]在一些实施例中，所述双材料热驱动结构包括形状相同且重叠放置的第一形变结构及第二形变结构，所述第二形变结构的热膨胀系数小于所述第一形变结构的热膨胀系数，发生形变时，所述第二形变结构的上表面接触所述微桥桥面的下表面。
[0011]在一些实施例中，所述红外传感器还包括：第二驱动电路，与所述双材料热驱动结构电连接，所述第二驱动电路对所述双材料热驱动结构施加电流，以驱动所述双材料热驱动结构产生形变。
[0012]在一些实施例中，所述第一形变结构的形状为条形、十字形、圆形、菱形、或椭圆形。
[0013]在一些实施例中，所述像元微桥结构还包括：衬底、多个桥墩、多个微悬臂梁、及共振吸收腔；所述微桥桥面的相对两侧分别设置有桥墩以及微悬臂梁。所述第一驱动电路组包括分别位于所述衬底的相对两端部的两个第一驱动电路；所述桥墩的第一端连接至一所述第一驱动电路，第二端通过相应的所述微悬臂梁连接至所述微桥桥面，并在所述微桥桥面及所述衬底之间形成所述共振吸收腔，所述共振吸收腔为1/4波长谐振腔。
[0014]在一些实施例中，所述微桥桥面包括：红外热敏感层、第一电极层、及第一支撑层，所述第一支撑层通过所述微悬臂梁耦接至相应的所述桥墩；所述红外热敏感层置于所述第一支撑层远离所述第一驱动电路组一侧的表面，用于吸收红外辐射并转化为电信号；所述第一电极层耦接至所有所述第一驱动电路，以传递所述电信号。
[0015]在一些实施例中，所述微悬臂梁包括：第二电极层及第二支撑层，所述第一电极层通过所述第二电极层连接至所述第一驱动电路，所述第一支撑层通过所述第二支撑层连接至所述桥墩。
[0016]在一些实施例中，所述红外传感器包括至少一组对称分布的所述双材料热驱动结构。
[0017]上述技术方案，通过设置至少一能够发生形变的双材料热驱动结构，在高温或高能目标红外辐射入射时，使双材料热驱动结构接触所述微桥桥面靠近所述第一驱动电路组一侧的表面，从而增加像元微桥结构的散热路径，避免在强辐射时传导热量导致的像元微桥结构灼伤。
[0018]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请的具体实施方式中
所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1是本申请一实施例中红外传感器的剖面图；
[0021]图2是本申请一实施例中双材料热驱动结构的俯视图；
[0022]图3是本申请另一实施例中双材料热驱动结构的俯视图。
具体实施方式
[0023]下面将结合本申请具体实施方式中的附图，对本申请具体实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的具体实施方式仅仅是本申请一部分具体实施方式，而不是全部的具体实施方式。基于本申请中的具体实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他具体实施方式，都属于本申请保护的范围。
[0024]图1是本申请一实施例中红外传感器的剖面图。下面请参阅图1，所述红外传感器包括：像元微桥结构1以及至少一双材料热驱动结构4。所述像元微桥结构1包括微桥桥面2及第一驱动电路组3，所述微桥桥面2用于吸收红外辐射，所述第一驱动电路组3根据所述红外辐射输出电信号以反映目标的温度。所述双材料热驱动结构4，能够发生形变，并在发生形变时与所述微桥桥面2的下表面接触，以对所述微桥桥面2进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种红外传感器，其特征在于，包括：像元微桥结构，包括微桥桥面及第一驱动电路组，所述微桥桥面用于吸收红外辐射，所述第一驱动电路组根据所述红外辐射输出电信号以反映目标的温度；至少一双材料热驱动结构，能够发生形变，并在发生形变时与所述微桥桥面的下表面接触，以对所述微桥桥面进行散热及支撑。2.根据权利要求1所述的红外传感器，其特征在于，所述双材料热驱动结构包括形状相同且重叠放置的第一形变结构及第二形变结构，所述第二形变结构的热膨胀系数小于所述第一形变结构的热膨胀系数，发生形变时，所述第二形变结构的上表面接触所述微桥桥面的下表面。3.根据权利要求1所述的红外传感器，其特征在于，还包括：第二驱动电路，与所述双材料热驱动结构电连接，所述第二驱动电路对所述双材料热驱动结构施加电流，以驱动所述双材料热驱动结构产生形变。4.根据权利要求2所述的红外传感器，其特征在于，所述第一形变结构的形状为条形、十字形、圆形、菱形、或椭圆形。5.根据权利要求1所述的红外传感器，其特征在于，所述像元微桥结构还包括：衬底、多个桥墩、多个微悬臂梁、...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗雯雯，范延军，钱良山，朱晓荣，池积光，马志刚，姜利军，
申请(专利权)人：杭州大立微电子有限公司，
类型：新型
国别省市：