一种热释电敏感元及热释电传感器的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种热释电敏感元及热释电传感器的制备方法，其中，热释电敏感元的制备方法，具体包括以下步骤：S1、对热释电晶圆进行单面抛光；S2、在所述热释电晶圆的抛光面上进行金属下电极的沉积；S3、并对所述热释电晶圆的另一侧面进行减薄抛光处理；S4、在所述热释电晶圆的另一侧面上进行金属上电极的沉积；S5、在所述金属上电极上沉积红外吸收层，获得热释电敏感元。通过采用本发明专利技术制备方法来制备热释电敏感元，有效的提高了热释电敏感元的吸收率，从而提升了使用该热释电敏感元的传感器的响应性能，同时也提升了传感器的一致性。同时也提升了传感器的一致性。同时也提升了传感器的一致性。

【技术实现步骤摘要】
一种热释电敏感元及热释电传感器的制备方法


[0001]本专利技术属于热释电探测器
，具体涉及一种热释电敏感元及热释电传感器的制备方法。

技术介绍

[0002]某些材料为了保持其表面电中性状态，会在材料表面吸附一定量电荷，当受到热辐射而导致其温度变化时，这些材料的电偶极矩也会随之发生相应的变化，为了保持其电中性状态，材料的表面会释放出电荷，这种现象被称为热释电效应。利用热释电效应制备的热释电红外传感器，广泛地用于火灾预警及报警、气体检测及分析、入侵报警、污染监测及探测、温差探测、微波探测、激光检测、光谱分析等。红外热释电敏感元组成包括：红外吸收层，用于提高对红外辐射的吸收；具有热释电效应的单晶体、聚合物或陶瓷；上下电极，用于形成热释电电流。
[0003]目前，一般采用聚合物黑色涂层，金属黑色涂层等作为制备吸收层的材料，通常采用喷涂、蒸镀或磁控溅射等方法。其中聚合物黑色涂层通常不具有宽光谱(2
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14μm)吸收能力，金属黑色图层存在粘附性不佳，成本高等问题。喷涂方法制备的吸收层通常厚度难以控制，附着力一般，且较难进行图案化处理；蒸镀或磁控溅射方法可用的材料有限，容易污染腔室，工艺较为复杂，且成本高，同样也存在图案化处理困难的问题。这些缺点影响传感器响应性能的同时，也存在可靠性和稳定性方面的问题；同时，由于吸收层难以进行图案化处理，增加了后续加工工艺的难度。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种热释电敏感元的制备方法，解决了现有热释电敏感元的吸收率较低、粘附性较差以及图案化处理困难的问题。
[0005]本专利技术一种热释电传感器的制备方法。
[0006]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种热释电敏感元的制备方法，该方法具体包括以下步骤：
[0007]S1、对热释电晶圆进行单面抛光；
[0008]S2、在所述热释电晶圆的抛光面上进行金属下电极的沉积；
[0009]S3、并对所述热释电晶圆的另一侧面进行减薄抛光处理；
[0010]S4、在所述热释电晶圆的另一侧面上进行金属上电极的沉积；
[0011]S5、采用喷墨打印的方式在所述金属上电极上沉积红外吸收层，获得热释电敏感元。
[0012]优选地，所述S5中，所述红外吸收层为黑色墨水层。
[0013]优选地，所述S1中，所述热释电晶圆的厚度为200～500μm。
[0014]优选地，所述S2中，所述金属下电极采用的材料为Pt、Au、Al、Ni中的至少一种。
[0015]优选地，所述S2中，在进行金属下电极的沉积之前，在热释电晶圆抛光面上优先沉
积第一粘附层。
[0016]优选地，所述第一粘附层采用的材料为Ti、Cr；所述第一粘附层的厚度为10～20nm。
[0017]优选地，所述S2中，采用磁控溅射或者蒸镀的方式进行金属下电极的沉积。
[0018]优选地，所述S3中，在对所述热释电晶圆的另一侧面进行减薄处理之前，还包括：先将所述热释电晶圆上沉积有所述金属下电极的一面与紫外胶膜衬底进行贴合的工艺步骤。
[0019]优选地，所述S3中，减薄处理后的热释电晶圆的厚度比实际应用需要的厚度厚5
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10μm，后通过抛光至实际应用所需厚度，且此时抛光表面粗糙度为纳米级(Ra<1nm)。。
[0020]优选地，所述S4中，所述金属上电极采用的材料为Pt、Au、Al、Ni中的至少一种。
[0021]优选地，所述S4中，在进行金属上电极的沉积之前，在所述上表面沉积第二粘附层。
[0022]优选地，所述第二粘附层采用的材料为Ti、Cr；所述第二粘附层的厚度为10～20nm。
[0023]优选地，所述S4中，采用磁控溅射或者蒸镀的方式进行金属下电极的沉积。
[0024]本专利技术的另一个技术方案是这样实现的：一种热释电传感器的制备方法，该方法具体包括以下步骤：
[0025]S6、将上述制备方法获得的热释电敏感元通过支撑结构粘接到基板上，并且将所述热释电敏感元金属上电极的引线键合区域与元件通过基板走线进行引线键合连接；
[0026]S7、将特定波段滤光片集成到金属管帽上，再将管帽和金属底座通过真空封焊组装到一起，得到热释电传感器。
[0027]与现有技术相比，通过采用本专利技术制备方法来制备热释电敏感元，有效的提高了热释电敏感元的吸收率，从而提升了使用该热释电敏感元的传感器的响应性能，同时也提升了传感器的一致性。
附图说明
[0028]图1为镀有电极的热释电敏感元结构示意图；
[0029]图2为喷墨打印工艺制备红外吸收层的热释电敏感元结构示意图；
[0030]图3为喷墨打印示意图；
[0031]图4为喷墨打印热释电晶圆图案化吸收层(以4寸晶圆为例)；
[0032]图5为图案化吸收层局部放大图(单个芯片尺寸2*2mm，吸收层1.8*1.8mm，引线键合区域φ0.5mm为例)；
[0033]图6为双元结构红外热释电传感器工作原理图；
[0034]图7为热释电传感器装置结构示意图。
[0035]图中，1
‑
1.敏感元下电极；1
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2.减薄后的热释电晶片；1
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3.敏感元上电极；1
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4.吸收层；2
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1.喷墨打印头；2
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2.压电转化器；2
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3.喷墨打印油墨；2
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4.喷墨打印基板；3
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1.晶圆基底；3
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2.喷墨打印吸收层；4
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1.晶圆衬底划片槽及相邻敏感元喷墨打印留空区域；4
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2.引线键合区域；5
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1.滤光片；5
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2.JFET等元件；5
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3.热释电敏感元；5
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4.敏感元支撑结构；5
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5.PCB或陶瓷基板；5
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6.金属管帽；5
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7.底座；5
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8.引脚。
具体实施方式
[0036]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0037]实施例1
[0038]本专利技术实施例1提供的一种热释电敏感元的制备方法，该方法具体包括以下步骤：
[0039]S1、对厚度为200～500μm的热释电晶圆进行单面抛光；
[0040]S2、在所述热释电晶圆的抛光面上采用磁控溅射或者蒸镀等方式进行金属下电极的沉积，所述金属下电极的金属材料为Pt、Au、Al、Ni中的至少一种；为提高电极的稳定性，在进行金属下电极的沉积之前，在所述金属下电极上表面再采用磁控溅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热释电敏感元的制备方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：S1、对热释电晶圆进行单面抛光；S2、在所述热释电晶圆的抛光面上进行金属下电极的沉积；S3、并对所述热释电晶圆的另一侧面进行减薄抛光处理；S4、在所述热释电晶圆的另一侧面上进行金属上电极的沉积；S5、采用喷墨打印的方式在所述金属上电极上沉积红外吸收层，获得热释电敏感元。2.根据权利要求1所述一种热释电敏感元的制备方法，其特征在于，所述S5中，所述红外吸收层为黑色墨水层。3.根据权利要求1所述一种热释电敏感元的制备方法，其特征在于，所述S2中，在进行金属下电极的沉积之前，在所述下电极上表面沉积第一粘附层。4.根据权利要求1所述一种热释电敏感元的制备方法，其特征在于，所述第一粘附层采用的材料为Ti、Cr；所述第一粘附层的厚度为10～20nm。5.根据权利要求1所述一种热释电敏感元的制备方法，其特征在于，所述S2中，所述金属下电极采用的材料为Pt、Au、Al、Ni中的至少一种。6.根据权利要求1
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5任意一项所述的所述一种热释电敏感元的制备方法，其特征在于，所述S2中，采用磁控溅射或者蒸镀的方式进行金属下电极的沉积。7.根据权利要求1所述一种热释电敏感元的制备方法，其特征在于，所述S1中，所述热释电晶圆的厚度为200～500μm。8.根据权利要求1所述一种热释电敏感元的制备方法，其特征在于，所述S3中，在对所述热释电晶圆的另一侧面进行减薄处理之前，还包括：先将所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：马龙全，武斌，
申请(专利权)人：深圳市美思先端电子有限公司，
类型：发明
国别省市：