[发明专利]一种IR检测器阵列设备

说明书

我们公开了一种红外(IR)检测器阵列，包括在包含蚀刻部分的半导体基底上形成的至少一个介电膜(2，3)；至少两个IR检测器(4，5)，以及在所述介电膜的一个或所有两个侧面的内部或是其上形成的至少一个图案化层(7)，用于控制所述IR检测器中的至少一个的IR吸收。所述图案化层包括横向间隔结构。

发明领域

本发明涉及用于光谱气体传感应用的红外(IR)等离子体设备。特别地，本发明涉及具有定制的光学属性的IR等离子体检测器阵列，但是并不局限于此。

背景技术

众所周知，在包含薄膜层(用电绝缘层制成)的硅基底上可以制造热IR检测器，所述薄膜层可以通过所述基底的一部分的蚀刻来形成。入射的IR辐射会提升膜的温度-而这可以通过热电堆、电阻器或二极管来测量。

例如，Schneeberger等人发表于Proc IEEE Tencon 1995的“Optimized CMOSInfrared Detector Microsystems”一文报告了基于热电堆来制造CMOS IR检测器的方式。该热电堆包括若干个串联连接的热电偶。KOH被用于蚀刻膜以及提升热绝缘度。每一个热电偶包括两种不同材料的条带，所述条带在其一端上被电连接并且形成了一个热电偶接点(thermal junction)(名为热接点)，而所述材料的另一端则以串联的方式电连接到其他热电偶，由此形成热电偶冷接点。所述热电偶的热接点位于膜上，而冷接点则位于膜的外部。在该论文中给出了关于热电偶的三种不同的设计，这些设计具有不同的材料成分：铝和p掺杂多晶硅，铝和n掺杂多晶硅，或是p掺杂多晶硅和n掺杂多晶硅。入射的IR辐射会导致膜的温度略微升高。塞贝克效应会导致每一个热电偶上产生微小的电压差——由此导致热电堆上的电压差大幅增加，而该电压差则是每一个热电偶上的电压的总和。

先前，Nieveld发表于Sensors and Actuators 3(1982/83)179-183的“Thermopiles Fabricated using Silicon Planar Technology”一文显示了将铝和单晶硅P+作为热电偶中的材料并且据此在微芯片上制造热电堆的处理。应该指出的是，这种热电堆是一种通用的热电堆设备——其并非用于IR检测，并且所述热电堆并不是在膜上。

Allison等人发表于Sensors and Actuators A 104 2003 32-39的“A bulkmicromachined silicon thermopile with high sensitivity”一文描述了一种基于单晶硅P掺杂和N掺杂材料的热电堆。然而，这些热电堆是通过P型晶片和N型晶片的晶片键合形成的，并且不是专门被用作IR检测器的。此外，这种制造方法的成本也很高。

Lahiji等人发表于IEEE Transactions on Electron Devices 1992的“A Batch-fabricated Silicon Thermopile Infrared Detector”一文描述了两种热电堆IR检测器，其中一种以铋-锑热电偶为基础，而另一种则以多晶硅和金元素的热电偶为基础。

美国专利7,785,002描述了一种具有基于P和N掺杂多晶硅的热电堆的IR检测器。Langgenhager等人发表于IEEE EDL 1992的“Thermoelectric Infrared Sensors by CMOSTechnology”一文对包含热电堆的IR检测器进行了描述，其中所述热电堆位于包含了铝和多晶硅的悬浮结构上。

在Graf等人发表于Meas.Sci.Technol.2007的“Review of micromachinedthermopiles for infrared detection”一文中还描述了其他若干种热电堆设备。