[发明专利]高性能MEMS红外传感器及其制备方法

说明书

本发明涉及一种红外传感器及其制备方法，尤其是一种高性能MEMS红外传感器及其制备方法。按照本发明提供的技术方案，所述高性能MEMS红外传感器，包括衬底，在所述衬底的正面设置正面感应吸收结构体，在所述衬底的背面设置与正面感应吸收结构体正对应的背腔；所述正面感应吸收结构体包括红外吸收层，在所述红外吸收层上设置红外吸收纳米森林，所述红外吸收纳米森林支撑在红外吸收层上。本发明具有宽谱高吸收特性，提高探测精度，与现有工艺兼容，安全可靠。

技术领域

本发明涉及一种红外传感器及其制备方法，尤其是一种高性能MEMS红外传感器及其制备方法。

背景技术

随着半导体工业与MEMS(微电子机械系统)技术的不断发展，红外传感器的制造技术也日益进步。使用先进的MEMS微加工技术可以制造出性能优越的红外传感器。当今，红外传感器的应用越来越广泛，例如在医学上进行非接触式快速测量体温方面，这在需要对大范围人群测温方面有着重要意义；此外它还应用于科学研究和军事上，比如红外线光谱仪、导弹导向、热成像、激光侦测等用途。在民用商业方面，红外传感器也被广泛应用于遥控器、防盗器等常见民用设备上。

目前，MEMS红外传感器现有的红外吸收层大多采用氮化硅等吸收材料，其对光的吸收率不高，从而导致器件的响应率、探测率、检测精度等不够理想，难以满足实际应用的需要。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种高性能MEMS红外传感器及其制备方法，其具有宽谱高吸收特性，提高探测精度，与现有工艺兼容，安全可靠。

按照本发明提供的技术方案，所述高性能MEMS红外传感器，包括衬底，在所述衬底的正面设置正面感应吸收结构体，在所述衬底的背面设置与正面感应吸收结构体正对应的背腔；所述正面感应吸收结构体包括红外吸收层，在所述红外吸收层上设置红外吸收纳米森林，所述红外吸收纳米森林支撑在红外吸收层上。

在所述红外吸收纳米森林上设置红外吸收纳米森林金属颗粒，以通过红外吸收纳米森林以及设置于所述红外吸收纳米森林上的红外吸收纳米森林金属颗粒能形成具有表面等离激元效应的光吸收层。

一种类似的技术方案，一种高性能MEMS红外传感器，包括衬底，在所述衬底的正面设置正面感应结构体，在所述衬底的背面设置与正面感应结构体正对应的背腔；在所述正面感应结构体上设置位于，通过硅基纳米森林与正面感应结构体配合能形成所需的正面感应吸收结构体。

在所述硅基纳米森林上设置硅基纳米森林金属颗粒，通过硅基纳米森林以及设置于所述硅基纳米森林金属颗粒能形成具有表面等离激元效应的光吸收层。

还包括与所述硅基纳米森林适配的硅基上纳米森林，硅基上纳米森林位于硅基纳米森林上，且所述硅基上纳米森林内的纳米结构与硅基纳米森林内的纳米结构呈一一对应。

还包括双纳米森林金属颗粒，所述双纳米森林金属颗粒同时分布于硅基纳米森林以及硅基上纳米森林上，通过硅基纳米森林、硅基上纳米森林以及对应分布的双纳米森林金属颗粒能形成具有表面等离激元效应的光吸收层。

所述正面感应结构体包括设置于衬底正面上的器件支撑层、位于器件支撑层上的下热偶条层以及位于所述下热偶条层上方的上热偶条层，所述上热偶条层通过热偶条电热绝缘层与下热偶条层绝缘隔离；在所述上热偶条层上覆盖有热隔离层；

在所述热隔离层上设置第一电极体与第二电极体，第一电极体、第二电极体能与上热偶条层、下热偶条层适配电连接，以能形成所需的热偶；

硅基纳米森林内的纳米结构支撑在热隔离层、第一电极体以及第二电极体上。

一种高性能MEMS红外传感器的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

步骤A1、提供衬底，并在所述衬底的正面制备得到正面感应吸收结构体，所述正面感应吸收结构体包括位于衬底上方的红外吸收层；