[发明专利]热电堆红外探测器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及热电堆红外探测器技术领域，具体而言，涉及一种热电堆红外探测器及其制备方法。

背景技术

非接触红外测温技术可快速方便地测量物体的表面温度，不需要机械地接触被测物体而快速测得温度读数，能可靠地测量热的、危险的或难以接触的物体，而不会污染或损坏被测物体。红外测温有着响应时间快、非接触、使用安全及使用寿命长等优点，在产品质量控制和监测、设备在线故障诊断、安全保护以及节约能源等方面发挥了正在发挥着重要作用。

一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物体的红外辐射特性如辐射能量的大小及其按波长的分布与它的表面温度有着十分密切的关系。因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础。红外位于可见光和无线电波之间，红外波长常用微米表示，波长范围为0.7微米～1000微米，实际上，0.7微米～14微米波带用于红外测温。

实现非接触红外测温的技术包括长波红外焦平面探测器、热释电红外探测器以及基于赛贝克效应的热电堆红外探测器。其中长波红外焦平面探测器因其较高的成本不适用于智能家居、智能楼宇等非常低成本应用。热释电红外探测器尽管成本低廉，但是因其需要机械斩波器，而使系统的可靠性降低也限制了其应用。而热电堆红外探测器因为其低廉的价格、合适的性能非常适合智能家居、智能楼宇以及低成本非接触测温成为可能。

非接触红外测温由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量，视场的大小由测温仪的光学零件及其位置确定。红外能量聚焦在光电探测器上并转变为相应的电信号。该信号经过放大器和信号处理电路，并按照其内部的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值。

传统的热电堆器件的热端的红外吸收率较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热电堆红外探测器及其制备方法，以改善上述问题。为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

本发明实施例提供了一种热电堆红外探测器，包括经加工硅衬底，在所述经加工硅衬底上设置的红外吸收层，对所述经加工硅衬底的中部进行图形化及腐蚀化后形成的开口向下的背腔，所述背腔内设置有金属反射层。通过所述经加工硅衬底、所述金属反射层、所述红外吸收层围合形成一腔体，所述腔体即为光学谐振腔。

进一步地，上述光学谐振腔的厚度不小于1μm。

进一步地，上述背腔内沿着所述金属反射层背面设置有支撑层，以支撑所述金属反射层。

进一步地，上述支撑层的材料为氧化硅和/或氮化硅。

进一步地，上述红外吸收层上设置有图形化后的两个热电偶第一种材料，所述两个热电偶第一种材料中的每相邻两个热电偶第一种材料之间的间隔距离为预设距离。

进一步地，上述两个热电偶第一种材料上和所述红外吸收层上覆盖有隔离膜。

进一步地，上述隔离膜与每个热电偶第一种材料的顶部接触面上均设置有两个接触孔，在所述两个接触孔中每相邻两个接触孔及每相邻两个接触孔之间的所述隔离膜的部分隔离膜上均设置有热电堆第二种材料，以形成金属热电堆互联图形。

进一步地，上述热电堆第二种材料表面上设置有钝化层。

进一步地，上述经加工硅衬底包括：原硅衬底、在所述原硅衬底上设置的第一复合膜的第一复合边缘部和第二复合边缘部、在所述第一复合边缘部上设置的牺牲层的第一牺牲边缘部和在所述第二复合边缘部上设置的所述牺牲层的第二牺牲边缘部。

第二方面，本发明实施例提供了一种热电堆红外探测器的制备方法，所述方法包括：在经加工硅衬底上设置红外吸收层；对经加工硅衬底的中部进行图形化及腐蚀化，形成开口向下的背腔；在所述背腔内设置金属反射层，进而通过所述经加工硅衬底、所述金属反射层、所述红外吸收层围合形成一腔体，所述腔体即为光学谐振腔。