[发明专利]一种红外和可见光双波段传感器像元及阵列

说明书

本发明公开了一种红外和可见光双波段传感器像元及阵列，包括硅衬底(8)和位于硅衬底(8)上层的金属反射层(5)组成的基础块、从硅衬底(8)上生长的可见光传感部(6)、悬空设置于基础块上方的红外传感部(1)；每一个双波段传感器像元包括2个可见光传感部(6)，且2个可见光传感部(6)在俯视方向上关于红外传感部(1)呈左右对称布置，红外传感部(1)在俯视方向的投影介于2个可见光传感部(6)之间，且2个可见光传感部(6)远离红外传感部(1)的一侧边均与基础块对应侧边齐平。

技术领域

本发明涉及焦平面技术领域，一种红外和可见光双波段传感器像元及阵列。

背景技术

红外探测技术作为对人类感官的补充和扩展，得到了广泛的应用。目前比较成熟的光子探测器已经应用到了通信、医学等领域。而非制冷红外焦平面阵列技术已经成为红外探测技术最主流的方向，这种技术使我们在常温下就能获得具有很高敏感性能的红外探测器。另外，其成本低、体积小、重量轻、功耗小和响应波段宽等很多优点，使其大规模的市场化成为可能。

随着红外技术的不断发展，为提高目标的识别和分辨能力，红外系统对于双波段甚至单波段的探测需求越来越大。

在现有技术中，可见光探测常采用硅基光电二极管实现，红外探测利用微测辐射热计实现，两种波段分别用两种结构完成，这种设计的双波段传感器、受单波段器件发展水平及集成的限制，因此总体发展水平远低于单波段同类型的传感器。

发明内容

本发明目的提供一种红外和可见光双波段传感器像元及阵列，本发明采用非重叠布局设计，利用像元边缘，即2个相邻像元的相邻红外传感部间的空隙部分设置其为可见光传感部，从而增大了整个阵列化结构的有效面积，实现了双波段的同时探测。

本发明通过下述技术方案实现：

一种红外和可见光双波段传感器像元，

包括硅衬底和位于硅衬底上层的金属反射层组成的基础块、从硅衬底上生长的可见光传感部、悬空设置于基础块上方的红外传感部；

每一个双波段传感器像元包括2个可见光传感部，且2个可见光传感部在俯视方向上关于红外传感部呈左右对称布置，红外传感部在俯视方向的投影介于2个可见光传感部之间，且2个可见光传感部远离红外传感部的一侧边均与基础块对应侧边齐平。

本发明的设计原理为：

在现有设计中，由于可见光探测常采用硅基光电二极管实现，红外探测利用微测辐射热计实现，两种波段分别用两种结构完成，因此，现有同时具有红外和可见光的传感器像元结构布局是，设置红外探测部在上，可见光探测在下，由于红外探测部虽然采用可见光透过型的红外探测部，但依然会使得可见光传感探测受到影响。这种结构使得其可见光探测精度受到发展制约。而本发明采用的思想是全面向光的设计指导思想，通过红外传感器像元和制作于可见光透过区的可见光探测结构来实现双波段探测，其中虽然位于可见光透过区，但这里所指的可见光透过区是指与红外传感器齐平的可见光透过区，在该结构中，一个双波段传感器像元包括2个可见光传感部，红外传感部在俯视方向的投影介于2个可见光传感部之间，也就是说，若可见光传感部向上延展则其可以与红外传感部处于同一平面，因此，其采用的是同平面布局设计，并非一种重合布局。其中，红外传感部设置在2个可见光传感部之间，使得可见光传感部可以充分利用了相邻像元之间的间隙面积，增大了整个阵列化结构的有效面积，实现了双波段的同时探测。一般来讲，在现有技术中，采用重合布置可见光传感部和红外传感部，其边缘部分一般还留有一定的余量的，因此，这些余量部分并未转换为有效的受光面，而本申请从左到右的布局来看，其从左边到右边都是受光面积，因此其能有效的在单位像元面积的基础上，有效的最大受光面积，且使得可见光传感部外置，使得其能一次受光，因此能有效的提高其传感精度。

优选的另一技术方案：

在上述技术方案的基础上：