[发明专利]一种新型偏振非制冷红外焦平面探测器及其制备方法

说明书

本发明涉及一种新型偏振非制冷红外焦平面探测器，包括半导体基座、金属反射层、绝缘介质层、支撑层、保护层、金属电极层、热敏层，所述保护层包括第一保护层和第二保护层，所述第二保护层设置所述热敏层上，所述第二保护层上设有偏振结构，所述偏振结构包括光栅支撑层和设置在所述光栅支撑层上金属光栅结构，采用微桥倒置，微桥下面没有支撑桥墩，结构不容易产生变形；采用了三层微桥结构，第一层为红外辐射吸收结构，第二层为热绝缘微桥结构，第三层为偏振结构，有效提升像素的填充系数及提高入射红外辐射的吸收效率；还涉及一种新型偏振非制冷红外焦平面探测器的制备方法，两层牺牲层可以连续进行蚀刻，晶圆表面非常平整。

技术领域

本发明属于半导体技术中的微机电系统工艺制造领域，具体涉及一种新型偏振非制冷红外焦平面探测器及其制备方法。

背景技术

非制冷红外焦平面阵列探测器的单元通常采用悬臂梁微桥结构，利用牺牲层释放工艺形成微桥支撑结构，支撑平台上的热敏材料通过微桥与基底读出电路相连。现在对探测器的分辨率要求越来越高，阵列要求越来越大，如果芯片的尺寸不变，则像元越来越小，对像元的平坦度要求会越来越高；两侧微桥结构需要两层牺牲层，两层牺牲层吸收的能量较多，但是两层牺牲层对平坦度的要求更高；但是传统双层工艺牺牲层需要蚀刻两次，由于蚀刻过第一层牺牲层的原因，蚀刻完后晶圆表面不平整，影响第二层牺牲层涂覆。

随着像元尺寸的逐步缩小，入射到红外像元中的红外辐射能量以平方率的方式缩小。当像元尺寸由25微米下降到17微米时，入射能量降低一倍；当像素降低至12微米时，入射能量仅为25微米的25％。

另外，在现有的偏振探测系统中，偏振元件独立于探测器之外，需要在整机的镜头上增加偏振片，或者进行偏振镜头的设计，这种方法的成本比较高，设计难度也比较大；通过旋转偏振元件获取偏振信息，这种现有的偏振探测系统的缺点是：光学元件复杂，而且光路系统复杂。通过偏振片与探测器组合采集的偏振图像需要通过图像融合算法进行处理，不仅复杂而且也相对不准确。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的不足，提供一种结构不容易产生形变、且具备偏振性能的双层新型偏振非制冷红外焦平面探测器，技术方案如下：一种新型非制冷红外焦平面探测器，包括一包含读出电路的半导体基座和一具有微桥支撑结构的探测器本体，所述探测器本体与所述半导体基座的读出电路形成电连接；所述探测器本体包括金属反射层、绝缘介质层、支撑层、保护层、金属电极层和热敏层，所述金属反射层包括若干金属块，所述支撑层包括第一支撑层和第二支撑层，所述保护层包括第一保护层和第二保护层；

所述半导体基座的读出电路上依次设置有金属反射层和绝缘介质层；

所述第一支撑层设置在所述绝缘介质层的上方，所述第一支撑层上方依次设置热敏层、第一保护层和第二支撑层；

所述第一保护层和第二支撑层上设有接触孔，所述接触孔的下端终止于所述热敏层，所述接触孔内充满所述金属电极；

所述第二支撑层上还设有通孔，所述通孔的下端终止于所述金属块，所述通孔内充满所述金属电极；所述金属电极层上设有第二保护层；

所述第二保护层上设有偏振结构，所述偏振结构包括光栅支撑层和设置在所述光栅支撑层上金属光栅结构。

本发明中一种新型偏振非制冷红外焦平面探测器的有益效果是：

(1)采用微桥倒置，微桥下面没有支撑桥墩，结构不容易产生变形，对应力控制容忍度更高，工艺更容易控制；采用了三层微桥结构，第一层为红外辐射吸收结构，第二层为热绝缘微桥结构，第三层为偏振结构，有效提升像素的填充系数及提高入射红外辐射的吸收效率；

(2)通过将偏振结构与非制冷红外焦平面探测器进行单片集成，不仅可以实现偏振红外探测器的单片集成，而且极大的降低了光学设计的难度，简化了光学系统，减少了光学元件，降低了光学系统的成本；