一种红外热辐射探测器及制作方法技术

本发明专利技术公开一种红外热辐射探测器及制作方法，涉及红外探测技术领域，以解决现有微桥结构的热敏感层有效探测面积比较小，且桥腿力学结构不稳定的问题。所述红外热辐射探测器及制作方法包括：衬底、热敏探测层以及支撑桥腿，所述支撑桥腿形成在所述衬底与所述热敏探测层之间，所述衬底与所述热敏探测层之间形成谐振腔；所述红外热辐射探测器还包括与所述热敏探测层连接的两个导电电极，每个所述导电电极分别与所述衬底的上表面、所述支撑桥腿的外表面和所述热敏探测层的背光面以及侧表面接触。所述制作方法用于制作红外热辐射探测器。所述制作方法用于制作红外热辐射探测器。所述制作方法用于制作红外热辐射探测器。

【技术实现步骤摘要】
一种红外热辐射探测器及制作方法


[0001]本专利技术涉及一种红外热辐射探测器，尤其涉及一种红外热辐射探测器及制作方法。

技术介绍

[0002]红外热辐射探测器型非制冷红外探测器数十年来都是大力研究和发展的主题，红外热辐射探测器型非制冷红外探测器以其易携带、性能卓越、成本低廉等优点，具有广泛的军事和民用前景。
[0003]目前，红外热辐射探测器大多采用传统单牺牲层微桥结构，而在单牺牲层微桥结构的热敏感有效探测面积比较小，且桥腿力学结构不稳定。近年来有提出多层结构的红外热辐射探测器，使得这些问题得到缓解，但是多层结构的制作工艺复杂，力学性能并不能得到有效的改善。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种红外热辐射探测器及制作方法，不仅可以高效的吸收红外能量，还可以改善桥腿的力学性能，从而保证红外热辐射探测器具有良好的结构稳定性和红外吸收性能。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种红外热辐射探测器，包括：衬底、热敏探测层以及支撑桥腿，所述支撑桥腿形成在所述衬底与所述热敏探测层之间，所述衬底与所述热敏探测层之间形成谐振腔；所述红外热辐射探测器还包括衬底与所述热敏探测层连接的两个导电电极，每个所述导电电极分别与所述衬底的上表面、所述支撑桥腿的外表面和所述热敏探测层的背光面以及侧表面接触。
[0006]与现有技术相比，本专利技术提供的红外热辐射探测器中，支撑桥腿形成在衬底与热敏探测层之间，使得支撑桥腿不占据热敏探测层吸收面，从而增大微测辐射热的红外吸收面积，并且支撑桥腿可以对热敏探测层起到良好的支撑效果，从而使得红外热辐射探测器更加稳定。在此基础上，本专利技术提供的红外热辐射探测器还包括与热敏探测层连接的两个导电电极，每个导电电极分别与衬底的上表面、支撑桥腿的外表面和热敏探测层的背光面以及侧表面接触，因此，当利用红外热辐射探测器进行红外光探测时，可以利用导电电极直接进行电信号的传输。
[0007]本专利技术还提供了一种本专利技术技术方案的红外热辐射探测器的制作方法，包括：提供一衬底；在所述衬底的上方形成支撑桥腿；在所述衬底的上方形成两个第一导电段；在所述支撑桥腿的外表面形成两个第二导电段，两个所述第一导电段分别与相应的两个所述第二导电段连接；
在所述衬底上方形成牺牲层，所述牺牲层的厚度与所述支撑桥腿的厚度相同；在所述牺牲层背离所述衬底的表面形成两个第三导电段，两个所述第三导电段分别与相应的两个所述第二导电段连接；在所述牺牲层以及两个所述第三导电段的上方形成热敏探测层以及两个第四导电段，两个所述第四导电段分别与相应的两个所述第三导电段连接；去除所述牺牲层，使得所述衬底与所述热敏探测层之间形成谐振腔。
[0008]与现有技术相比，本专利技术提供的红外热辐射探测器的制作方法具有的有益效果与上述技术方案提供的红外热辐射探测器的有益效果相同，在此不做赘述。
附图说明
[0009]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1示出了现有技术中单层微桥结构红外热辐射探测器的结构示意图；图2示出了现有技术中红外热辐射探测器的双层结构示意图；图3A示出了本专利技术实施例提供的红外热辐射探测器的剖视结构示意图；图3B~3D示出了本专利技术实施例提供的单层微桥红外热辐射探测器的结构示意图；图4A~图4N示出了本专利技术示例性实施例的红外热辐射探测器在不同制作阶段的结构状态示意图；
具体实施方式
为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0010]需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
[0011]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
[0012]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0013]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0014]红外热辐射探测器是一种电阻型热传感器，其工作原理是吸收目标物体发出的红外辐射，在引起热敏材料发生温度变化时，热敏材料的电阻也将发生变化，在外加偏置的作用下产生相应的电学信号输出，然后还原成图像信息。
[0015]图1示出了现有技术中单层微桥结构红外热辐射探测器的结构示意图。如图1所示，单层结构的红外热辐射探测器100包括衬底101以及设在衬底101上方的微桥结构。
[0016]如图1所示，微桥结构的桥面具有热敏探测层102和两个延伸至衬底101上的桥腿103。热敏探测层102为红外热辐射探测器100的像元。
[0017]如图1所示，当红外热辐射探测器100工作时，被测物体释放红外光，热敏探测层102吸收红外光，进而改变热敏探测层的102阻值，热敏探测层102其为三明治结构，包括两个红外吸收层以及位于两个红外吸收层之间的热敏层。该红外热辐射探测器100有两个桥腿103形成于衬底之上，该桥腿103由被SiO2所包裹的铝柱支撑。若通过引线给该红外热辐射探测器100施加偏置电压，在该偏置电压的作用下会产生相应的电学信号输出，从而使得外部处理电路能够探测到相应电阻变化引起的微弱电流变化，从而达到红外探测的目的。
[0018]当热敏探测层的红外吸收层吸收红外辐射时，吸收的红外能量使得微桥结构的桥面温度升高，使得热敏层的电阻发生变化。此时在该辐射热计上加上偏置电压，就可以产生相应的电压信号输出。在传统的单层微桥结构中，其中单层结构中桥腿的存在占用了像元中心的有效热敏感探测面积，而桥腿长度和宽度与热敏感有效探测面积的不匹配将影响器件的性能，从而使探测效率下降。
[0019]图2示出了现有技术中红外热辐射探测器的双层结构示意图。如图2所示，双层结构包括衬底以及本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种红外热辐射探测器，其特征在于，包括：衬底、热敏探测层以及支撑桥腿，所述支撑桥腿形成在所述衬底与所述热敏探测层之间，所述衬底与所述热敏探测层之间形成谐振腔；所述红外热辐射探测器还包括衬底与所述热敏探测层连接的两个导电电极，每个所述导电电极分别与所述衬底的上表面、所述支撑桥腿的外表面和所述热敏探测层的背光面以及侧表面接触。2.根据权利要求1所述的红外热辐射探测器，其特征在于，沿着所述支撑桥腿的高度增加方向，所述支撑桥腿的横截面逐渐减小。3.根据权利要求1所述的红外热辐射探测器，其特征在于，所述支撑桥腿底面积为衬底上表面表面积的4/5。4.根据权利要求1所述的红外热辐射探测器，其特征在于，所述支撑桥腿包括支撑层和绝热层；所述支撑层形成在所述衬底上，所述绝热层形成在所述支撑层上，所述热敏探测层形成在所述绝热层上。5.根据权利要求1所述的红外热辐射探测器，其特征在于，每个所述导电电极包括第一导电段、第二导电段、第三导电段和第四导电段，所述第一导电段形成在所述衬底的上表面，所述第二导电段形成在所述支撑桥腿的外表面，所述第三导电段形成在所述热敏探测层的背光面，所述第四导电段形成在所述热敏探测层的侧表面；所述第一导电段与所述第二导电段为一体式结构，所述第二导电段与所述第三导电段连接，所述第三导电段与所述第四导电段连接，所述第一导电段与所述第二导电段的夹角大于90
°
且小于180
°
。6.根据权利要求5所述的红外热辐射探测器，其特征在于，所述红外热辐射探测器还包括第一保护层，所述第一保护层位于两个所述第三导电段之间，所述第一保护层还位于所述支撑桥腿和所述热敏探测层之间。7.根据权利要求1~6任一项所述的红外热辐射探测器，其特征在于，所述热敏探测层包括层叠设置的第二保护层、热敏感层和第三保护层；所述红外热辐射探测器还包括两个接触电极，所述热敏感层位于两个所述接触电极之间，所述第二保护层位于两个所述第四导电段之间，每个所述导电电极通过相应所述接触电极与所述热敏探测层连接；两个所述接触电极与所述热敏感层接触，两个所述第四导电段与所述第二保护层接触，两...

【专利技术属性】
技术研发人员：王子栋，孔庆凯，王清坤，辛宏伟，
申请(专利权)人：北京中科海芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：