[发明专利]非制冷红外探测器的阵列级真空封装结构及其制备方法

说明书

本发明属于非制冷红外探测器技术领域，具体为非制冷红外探测器的阵列级真空封装结构及其制备方法。本发明采用阵列级真空封装结构，阵列级真空封装能降低非制冷红外探测器的尺寸、成本和重量。阵列级真空封方法采用MEMS工艺制备，不引入额外的物料配件，且制备工艺与非制冷红外结构工艺完全兼容，不需要额外搭建产线，缩减了封装的步骤流程和成本，同时利于芯片微型化。

技术领域

本发明属于非制冷红外探测器技术领域，具体为非制冷红外探测器的阵列级真空封装结构及其制备方法。

背景技术

红外成像技术广泛用于夜视夜战装备、车载、安防监控、医疗检疫、灾害预警和工业等领域。其核心器件是红外焦平面探测器，红外焦平面探测器可探测目标的红外辐射，并将目标的温度分布转换成视频图像，其成像具有作用距离远、抗干扰性好、穿透烟雾能力强、可全天候、全天时工作等优点，是具有战略意义的军民两用技术。非制冷红外探测器吸收物体的红外辐射能量，引起探测单元热敏材料的电阻变化，进而引起电路中电流或电压的变化，最终通过采集电路中电流或电压的变化信息，形成红外图像。

非制冷红外探测器是集微机械元件、微型传感器、执行器、信号处理电路与控制电路于一体的MEMS系统。非制冷红外探测器由于采用悬空微桥结构，易受到环境因素影响，所以必须对其进行真空封装。现有的非制冷红外探测器真空封装方式包括金属封装、陶瓷封装和晶圆级封装。这些封装方式在非制冷红外探测器的小型化和低成本化进程中遇到挑战，所以需要研究一种新的真空封装方式，来进一步降低非制冷红外探测器的尺寸和成本。

因此，目前需要一种方案来解决现有技术中的问题。阵列级真空封装是一种直接通过MEMS工艺将非制冷红外探测器的MEMS结构单元进行真空封装的技术，阵列级真空封装技术不引入额外的独立器件，具有高集成化的特点。

发明内容

本发明提供非制冷红外探测器的阵列级真空封装结构及其制备方法，至少可以解决现有技术中存在的部分问题。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：

非制冷红外探测器的阵列级真空封装结构，封装结构包括：

内置读出电路的基板；

位于基板上方的探测阵列结构，所述探测阵列结构包括多个像元，每个像元包括支撑锚柱和支撑微桥结构，支撑锚柱为空腔结构，空腔内保留有牺牲层材料；

微盖，支撑于探测阵列外侧的基板及支撑锚柱之上，微盖与基板之间形成倒扣微腔，同一探测阵列的多个像元置于同一微腔结构内。

作为本发明所述的封装结构的优选方案，封装结构还包括有位于支撑锚柱和基板之间的连接金属以及设置在基板上表面的吸气剂，所述连接金属和所述吸气剂同层布置且采用相同的金属材料。

作为本发明所述的封装结构的优选方案，所述微盖包括有第一支撑膜层和封孔薄膜，所述第一支撑膜层上开设有释放孔，封孔薄膜设置在第一支撑膜层的表面对释放孔进行封堵。

作为本发明所述的封装结构的优选方案，所述微盖还包括有增透膜层，所述增透膜层设置在封孔薄膜的上表面和/或第一支撑膜层的下表面。

作为本发明所述的封装结构的优选方案，第一支撑膜层选自非晶硅或硅，第一支撑膜层的厚度为0.5-5微米。

作为本发明所述的封装结构的优选方案，连接金属为钛、铝、金、银、铜等常见金属或其混合材料。

作为本发明所述的封装结构的优选方案，所述吸气剂为具有表面活性的金属或非金属材料，如钛、锆、钒等为主要成分的材料，吸气剂厚度在0.2-2微米之间。

作为本发明所述的封装结构的优选方案，所述封孔薄膜选自锗、非晶硅、硫化锌，厚度为0.5-8微米；增透膜层选自单层锗或单层硫化锌或二者的交替组合。