一种热电堆传感器及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种短波红外探测器及其制备方法，包括：热电堆结构板，所述热电堆结构板具有支撑结构和热辐射感应区；顶盖结构，所述顶盖结构包括第二半导体基板，所述第二半导体基板具有深凹槽；底盖结构，所述底盖结构包括第二半导体基板，所述第三半导体基板具有深凹槽，在所述深凹槽底部的第三表半导体基板表面具有吸气剂图形层；所述顶盖结构的深凹槽和热电堆结构板构成第一空腔，热电堆结构板和底盖结构的深凹槽构成第二空腔，所述热辐射感应区被第一空腔和第二空腔包围，提高了器件的集成度和性能。度和性能。度和性能。

【技术实现步骤摘要】
一种热电堆传感器及制备方法


[0001]本专利技术涉及光电
，特别涉及一种热电堆传感器及制备方法。

技术介绍

[0002]21世纪以来，随着半导体技术的不断进步，图像传感技术得到了飞速发展，经过近十年的研发，据统计，室温下大部分物体辐射波处在红外波段。热电堆是一种热释红外线传感器，它是由热电偶构成的一种器件。它在耳式体温计、放射温度计、电烤炉、食品温度检测等领域中，作为温度检测器件获得了广泛的应用。传统传感器模组一般都包括感应芯片，信号放大/读出电路等各自分离的元器件现有传感器封装大多数是传统的惰性气体的TO封装，一般的惰性气体导热系数比较大，进而影响器件性能；导热系数比较小的惰性气体，价格又比较贵。

技术实现思路

[0003]为了解决上述器件性能的问题，本专利技术提出了一种热电堆传感器制备方法，包括步骤提供热电堆结构板，所述热电堆结构板具有支撑结构和位于支撑结构之间的热辐射感应区；
[0004]提供顶盖结构，所述顶盖结构包括第二半导体基板，所述第二半导体基板具有深凹槽，所述深凹槽边缘的第二半导体基板上具有键合图形层；
[0005]提供底盖结构，所述底盖结构包括第二半导体基板，所述第三半导体基板具有深凹槽，所述深凹槽边缘的第三半导体基板上具有键合图形层，在所述深凹槽底部的第三表半导体基板表面具有吸气剂图形层；
[0006]键合顶盖结构、热电堆结构板及底盖结构，键合后顶盖结构的深凹槽和热电堆结构板构成第一空腔，热电堆结构板和底盖结构的深凹槽构成第二空腔，顶盖结构的深凹槽和热电堆结构板构成第一空腔，热电堆结构板和底盖结构的深凹槽构成第二空腔，所述热辐射感应区被第一空腔和第二空腔包围。
[0007]本申请的热电堆传感器，包括：
[0008]热电堆结构板，所述热电堆结构板具有支撑结构和位于支撑结构之间的热辐射感应区；
[0009]顶盖结构，所述顶盖结构包括第二半导体基板，所述第二半导体基板具有深凹槽，所述深凹槽边缘的第二半导体基板上具有键合图形层；
[0010]底盖结构，所述底盖结构包括第二半导体基板，所述第三半导体基板具有深凹槽，所述深凹槽边缘的第三半导体基板上具有键合图形层，在所述深凹槽底部的第三表半导体基板表面具有吸气剂图形层；
[0011]所述顶盖结构的深凹槽和热电堆结构板构成第一空腔，热电堆结构板和底盖结构的深凹槽构成第二空腔，顶盖结构的深凹槽和热电堆结构板构成第一空腔，热电堆结构板和底盖结构的深凹槽构成第二空腔，所述热辐射感应区被第一空腔和第二空腔包围。
[0012]本专利技术的热电堆传感器在一个芯片集成了感应功能，信号放大/读出电路和匹配电阻等功能，集成度高，成本低，性能好；并且硅晶圆级真空封装制造，硅晶圆不仅能透红外又降低了制造成本，另外是封装体是真空环境，性能相比传统封装性能有极大提高，用铝锗，金锡等键合材料比其他晶圆级键合材料的效果好。
附图说明
[0013]图1
‑
图4为本专利技术实施例所提供的热电堆传感器的制备方法中各步骤对应的结构示意图。
具体实施方式
[0014]现在将参考附图描述本专利技术，其中，相同的参考标号始终用于表示相同的元件，并且其中所示结构不必按比例绘制。应当理解，该详细描述和相应的附图不以任何方式限制本专利技术的范围，并且详细描述和附图仅提供一些实例来说明本专利技术构思可以表现出来的一些方式。
[0015]本专利技术提供了许多用于实现本专利技术的不同特征的不同实施例或实例。下面描述了组件和布置的具体实例以简化本专利技术。当然，这些仅仅是实例，而不旨在限制本专利技术。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件以直接接触的方式形成的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本专利技术可在各个实例中重复参考标号和/或字符。该重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。
[0016]而且，为了便于描述，在此可以使用诸如“在
…
下方”、“在
…
下面”、“下部”、“之上”、“上部”等空间相对术语以描述如图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)元件或部件的关系。除了图中所示的方位外，空间相对术语旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。装置可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方位上)，并且在此使用的空间相对描述符可以同样地作出相应的解释。
[0017]请参考图1
‑
图4，图1
‑
图4是本专利技术实施例所提供的热电堆传感器的制备方法中各步骤对应的结构示意图。
[0018]如图1所示，提供热电堆结构板10，所述热电堆结构板10具有支撑结构110和位于支撑结构110之间的热辐射感应区120。
[0019]所述支撑结构110包括第一半导体基板111和形成在其上的支撑介质层112。所述热辐射感应区120包括绝缘介质层121及形成在绝缘介质层121上的半导体外延层122，所述第一半导体基板111的材料可以是本领域技术人员熟知的任意合适的半导体衬底材料，例如硅、锗、硅锗、砷化镓、磷化铟等体半导体衬底材料，还可以为半导体衬底和其它半导体层的叠层结构，半导体外延层是N型掺杂或P型掺杂，半导体外延层122可以通过外延工艺或者离子注入工艺形成。绝缘介质层122用于绝缘隔离及支撑，绝缘介质层122的材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅中的至少一种。
[0020]本实施例中，提供所述热电堆结构板的步骤包括：
[0021]提供第一半导体基板111，在本实施例中，第一半导体基板111为半导体衬底。在第
一半导体基板111上形成有堆叠的支撑介质层112，支撑介质层112和其下方的第一半导体基板111构成支撑结构110。在支撑结构110之间的第一半导体基板111表面上依次形成有绝缘介质层121以及电子传输层、光电转化层、光吸收层构成的半导体外延层122，从而构成热辐射感应区。
[0022]在本实施中，具体的，先在半导体衬底上形成绝缘介质材料层，例如SiO2层，然后利用沉积、光刻、刻蚀等方法，例如在本实施例中，采用干法刻蚀，RF功率在50
‑
100W，气体压强3
‑
10mbar，气体可以选择CF4或者CHF3等气体，进行刻蚀，形成支撑介质层112。然后通过磁控溅射、蒸镀等物理气相沉积或者化学气相沉积的方法形成电子传输层阵列，例如将带有底电极的基板送入MBE真空镀膜腔体中，控制真空度为2x10
‑5‑
5x10
‑
5Pa，采用五源同时蒸镀的方法，用Cu，Zn，Cd，Sn，Se作为靶材，使用一步法生长前驱体。具体地，先对基板进行升温，升温至120
‑
130摄氏度并稳定后，对上述五个源靶材分别预热20min后打开挡板，同时蒸镀20
‑
30min，关闭挡板后取出，得到约1
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热电堆传感器的制备方法，其特征在于，包括步骤：提供热电堆结构板，所述热电堆结构板具有支撑结构和位于支撑结构之间的热辐射感应区；提供顶盖结构，所述顶盖结构包括第二半导体基板，所述第二半导体基板具有深凹槽，所述深凹槽边缘的第二半导体基板上具有键合图形层；提供底盖结构，所述底盖结构包括第二半导体基板，所述第三半导体基板具有深凹槽，所述深凹槽边缘的第三半导体基板上具有键合图形层，在所述深凹槽底部的第三表半导体基板表面具有吸气剂图形层；键合顶盖结构、热电堆结构板及底盖结构，键合后顶盖结构的深凹槽和热电堆结构板构成第一空腔，热电堆结构板和底盖结构的深凹槽构成第二空腔，所述热辐射感应区被第一空腔和第二空腔包围。2.根据权利要求1所述的热电堆传感器的制备方法，其特征在于，所述支撑结构包括第一半导体基板和形成在其上的支撑介质层，所述热辐射感应区包括绝缘介质层及形成在绝缘介质层上的半导体外延层。3.根据权利要求2所述的热电堆传感器的制备方法，其特征在于，所述顶盖结构的制备方法包括步骤：提供第二半导体基板；在第二半导体基板表面形成键合图形层；在第二半导体基板表面形成深凹槽，所述键合图形层位于所述深凹槽的边缘。4.根据权利要求3所述的热电堆传感器的制备方法，其特征在于，所述键合图形层的材料为锗、铝、金、锡、铜其中的任意一种或者其合金。5.根据权利要求4所述的热电堆传感器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：镭友芯科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：