像元结构、红外焦平面阵列及红外传感器制造技术

本发明专利技术提供一种像元结构、红外焦平面阵列及红外传感器，像元结构包括衬底、框架、悬臂梁、传感元件、支撑锚和敏感元件，框架连接于衬底并与衬底形成有隔离槽，传感元件包括包覆层和设置于包覆层内的二极管，悬臂梁连接包覆层和框架以悬空支撑包覆层，悬臂梁内设置有引线，框架内设置有导线，引线电连接二极管和导线，敏感元件通过支撑锚连接于传感元件背离衬底的一侧，敏感元件高出隔离槽设置。相比于现有技术而言，该像元结构通过双悬空结构的设置，提高了填充比，提升了红外吸收面积，进而提高了测量的灵敏度。高了测量的灵敏度。高了测量的灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
像元结构、红外焦平面阵列及红外传感器


[0001]本专利技术涉及像元结构
，尤其涉及一种像元结构、红外焦平面阵列及红外传感器。

技术介绍

[0002]红外成像系统的核心部件是红外焦平面阵列，根据探测机理可分为光子型和热型两大类。光子型红外焦平面阵列在工作时必须进行制冷，将环境中的热电子滤除掉，以区别出激发的光电子。同时由于制冷设备的存在，光子型红外焦平面阵列一般体积大、功耗高，使用成本也高，因此实际应用受限。热型红外探测器一般是非制冷型探测器，可以直接在常温下工作，具有成本低、体积小、功耗低、寿命长和响应频谱宽等优点。但目前市场上热型红外探测器结构的填充比低，一般为40％，红外吸收面积小，探测灵敏度有限。
[0003]鉴于此，有必要提供一种新的像元结构、红外焦平面阵列及红外传感器，以解决或至少缓解上述技术缺陷。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的是提供一种像元结构、红外焦平面阵列及红外传感器，旨在解决现有技术中像元结构填充比低，红外吸收面积小的技术问题。
[0005]为实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供一种像元结构，包括衬底、框架、悬臂梁、传感元件、支撑锚和敏感元件，所述框架连接于所述衬底并与所述衬底形成有隔离槽，所述传感元件包括包覆层和设置于所述包覆层内的二极管，所述悬臂梁连接所述包覆层和所述框架以悬空支撑所述包覆层，所述悬臂梁内设置有引线，所述框架内设置有导线，所述引线电连接所述二极管和导线，所述敏感元件通过所述支撑锚连接于所述传感元件背离所述衬底的一侧，所述敏感元件高出所述隔离槽设置。
[0006]在一实施例中，所述支撑锚为导热材料制件，以通过所述支撑锚将所述敏感元件吸收的热量传递至所述传感元件。
[0007]在一实施例中，所述敏感元件包括依次层叠设置的吸收层、介质层和支撑层，所述支撑层与所述支撑锚连接。
[0008]在一实施例中，所述吸收层为金属层，所述金属层设置有图案。
[0009]在一实施例中，所述吸收层为金制件层或铝制件层，所述介质层为半导体层，所述支撑层为金属层。
[0010]在一实施例中，所述半导体层为氧化硅层或氮化硅层。
[0011]在一实施例中，所述二极管包括多个串联连接的PN结子二极管。
[0012]在一实施例中，所述包覆层为绝缘材料层。
[0013]根据本专利技术的另一方面，本专利技术还提供一种红外焦平面阵列，所述红外焦平面阵列包括基体和多个上述所述的呈阵列排布的像元结构，任意相邻的两个所述像元结构间隔排列。
[0014]根据本专利技术的又一方面，本专利技术还提供一种红外传感器，所述红外传感器包括外壳和上述所述的红外焦平面阵列，所述红外焦平面阵列安装于所述外壳。
[0015]上述方案中，敏感元件用于吸收红外辐射并传递至传感元件，框架内设置有导线，悬臂梁内设置有引线，引线电连接二极管和导线，可以通过导线实现外部信号与像元结构的连通。框架的一侧连接于衬底，悬臂梁连接传感元件的包覆层和框架远离衬底的一侧，以将传感元件相对于衬底悬空设置，降低敏感元件与衬底的热导，这是第一层悬空结构。支撑锚可以竖直设置，支撑锚的底端与包覆层背离衬底的一侧连接，支撑锚的顶端与敏感元件连接用于支撑敏感元件，即敏感元件设置于传感元件背离衬底的一侧，使得敏感元件可以高出隔离槽设置，敏感元件依靠支撑锚支撑起第二层悬空结构，由于不再受隔离槽的开口宽度和悬臂梁干涉的限制，敏感元件的表层的面积可以设置的较大，几乎可以覆盖整个像元结构的表面，填充比可达到80％。相比于现有技术而言，该专利技术大大提高了填充比，极大提升了红外吸收面积，提高了测量的灵敏度和精确度。这里的填充比是敏感元件的表面积占整个像元结构表面的比例，填充比越大，红外吸收面积越大。该专利技术通过双悬空结构的设置，提高了填充比，提升了红外吸收面积，也就提高了测量的灵敏度和精确度。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施方式，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示出的结构获得其他的附图。
[0017]图1为本专利技术一实施例像元结构的剖面结构示意图；
[0018]图2为本专利技术一实施例像元结构中敏感元件、传感元件和支撑锚的剖面结构示意图；
[0019]图3为本专利技术一实施例像元结构的立体结构示意图；
[0020]图4为本专利技术一实施例红外焦平面阵列的立体结构示意图；
[0021]图5为本专利技术一实施例红外焦平面阵列的部分剖面结构示意图。
[0022]标号说明：
[0023]100、像元结构；200、红外焦平面阵列；1、衬底；2、框架；3、悬臂梁； 31、起始端；4、传感元件；41、包覆层；42、二极管；421、PN结子二极管； 5、敏感元件；51、吸收层；52、介质层；53、支撑层；6、支撑锚；7、隔离槽；8、引线；9、导线；10、基体。
[0024]本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施方式，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0025]下面将结合本专利技术实施方式中的附图，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本专利技术的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]需要说明，本专利技术实施方式中所有方向性指示(诸如上、下
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发
生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0027]另外，在本专利技术中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
[0028]并且，本专利技术各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本专利技术要求的保护范围之内。
[0029]参见图1～图3，根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供一种像元结构100，包括衬底1、框架2、悬臂梁3、传感元件4、支撑锚6和敏感元件5，框架2 连接于衬底1并与衬底1形成有隔离槽7，传感元件4包括包覆层41和设置于包覆层41内的PN结子二极管421，悬臂梁3连接包覆层41和框架2以悬空支撑包覆层41，悬臂梁3内设置有引线8，框架2内设置有导线9，引线8 电连接PN结子二极管421和导线9，敏感元件5通过支撑锚6连接于传感元件4背离衬底1的一侧，敏感元件5高出隔离槽7设置。
[0030]参照图1和图3，具体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种像元结构，其特征在于，包括衬底、框架、悬臂梁、传感元件、支撑锚和敏感元件，所述框架连接于所述衬底并与所述衬底形成有隔离槽，所述传感元件包括包覆层和设置于所述包覆层内的二极管，所述悬臂梁连接所述包覆层和所述框架以悬空支撑所述包覆层，所述悬臂梁内设置有引线，所述框架内设置有导线，所述引线电连接所述二极管和导线，所述敏感元件通过所述支撑锚连接于所述传感元件背离所述衬底的一侧，所述敏感元件高出所述隔离槽设置。2.根据权利要求1所述的像元结构，其特征在于，所述支撑锚为导热材料制件，以通过所述支撑锚将所述敏感元件吸收的热量传递至所述传感元件。3.根据权利要求1所述的像元结构，其特征在于，所述敏感元件包括依次层叠设置的吸收层、介质层和支撑层，所述支撑层与所述支撑锚连接。4.根据权利要求3所述的像元结构，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张强，陈磊，朱恩成，王栋杰，周汪洋，
申请(专利权)人：青岛歌尔智能传感器有限公司，
类型：发明
国别省市：