[发明专利]一种红外热电堆传感器及其制造方法

权利要求书

1.一种红外热电堆传感器，其特征在于，包括：

基底，所述基底包括外环体和内支撑体，所述内支撑体位于所述外环体内侧，且所述外环体和所述内支撑体之间形成有空腔；

支撑层，设置于所述基底上方，所述支撑层上设置有贯穿孔；

热电堆层，设置于所述支撑层上方，所述热电堆层包括多个串联设置的热电臂，所述热电臂具有冷端和热端，所述热电臂的冷端和热端之间存在弯折段；

吸收层，设置于所述热电堆层上方，所述吸收层与所述热电臂的热端相连，所述吸收层用于接收外部能量并将能量传递至所述热电臂的热端；

其中，所述热电堆层包括第一排布结构和第二排布结构，当采用第一排布结构时，所述热电臂的冷端穿过所述贯穿孔与所述内支撑体相连；当采用第二排布结构时，所述热电臂的冷端与所述基底相连。

2.根据权利要求1所述的红外热电堆传感器，其特征在于，所述热电臂具有相互弯折的第一段和第二段，所述第一段的第一端为热端，所述第一段的第二端与所述第二段的第一端相连，所述第二段的第二端为冷端；

所述第一段的热端和所述第二段的冷端均位于靠近所述基底中部的一侧，或者均位于远离所述基底中部的一侧。

3.根据权利要求2所述的红外热电堆传感器，其特征在于，当所述第一段的热端和所述第二段的冷端均位于靠近所述基底中部的一侧时，所述第一段的第二端和所述第二段的第一端均位于远离所述基底中部的一侧，且所述热电堆层采用第一排布结构，所述第二段的第二端穿过所述贯穿孔与所述内支撑体相连。

4.根据权利要求1所述的红外热电堆传感器，其特征在于，所述热电臂具有依次相连的第一段、第二段和第三段，所述第一段的第一端为热端，所述第一段的第二端与所述第二段的第一端相连，所述第二段的第二端与所述第三段的第一端相连，所述第三段的第二端为冷端；

所述第一段和所述第三段相互平行，且所述第一段的热端和所述第三段的冷端均沿靠近所述基底中部的一侧延伸，所述热电堆层采用第一排布结构，所述第三段的第二端穿过所述贯穿孔与所述内支撑体相连。

5.根据权利要求1所述的红外热电堆传感器，其特征在于，所述热电臂具有依次相连的第一段、第二段、第三段、第四段和第五段，所述第一段的第一端为热端，所述第一段的第二端与所述第二段相连，所述第五段的第一端与所述第四段相连，所述第五段的第二端为冷端；

所述第一段、第三段和第五段相互平行，且所述第一段的热端与所述第五段的冷端延伸方向相反，所述热电堆层采用第一排布结构，所述第五段的第二端穿过所述贯穿孔与所述内支撑体相连。

6.根据权利要求1-5任一项所述的红外热电堆传感器，其特征在于，所述贯穿孔位于所述支撑层的中心位置，所述内支撑体的纵截面形状为上大下小的梯形，当所述热电堆层采用第一排布结构时，所述热电臂的冷端具有穿过所述贯穿孔与所述内支撑体的上表面相连的延伸段。

7.根据权利要求1-5任一项所述的红外热电堆传感器，其特征在于，所述热电堆层包括四组沿所述支撑层周向方向均匀分布的热电臂组，每组所述热电臂组均包括四个所述热电臂，且四个所述热电臂呈辐状分布。

8.根据权利要求1-5任一项所述的红外热电堆传感器，其特征在于，所述吸收层和所述热电堆层之间设置有绝缘介质层，所述热电堆层内嵌于所述绝缘介质层内，所述绝缘介质层包括贯穿槽，所述热电臂的热端位于所述贯穿槽内，所述吸收层部分穿过所述贯穿槽与所述热电臂的热端相连；

所述绝缘介质层的材料为二氧化硅。

9.根据权利要求1-5任一项所述的红外热电堆传感器，其特征在于，所述热电堆层还包括金属连接件，相邻两个所述热电臂之间通过所述金属连接件相连以实现串联；

所述金属连接件的材料为铜或铝。

10.一种红外热电堆传感器的制造方法，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的红外热电堆传感器，所述制造方法包括：

提供基底；

在所述基底上方生长支撑层，在所述支撑层上刻蚀形成贯穿孔；

建立第一传感器模型和第二传感器模型，所述第一传感器模型中的热电堆层采用第一排布结构，所述第二传感器模型中的热电堆层采用第二排布结构，比较所述第一传感器模型中吸收层和所述第二传感器模型中吸收层的面积大小，选择吸收层面积较大的传感器模型，并将选择的吸收层面积较大的传感器模型中热电堆层的排布结构作为成型排布结构；

根据所述成型排布结构，在所述支撑层上方生长多个具有弯折段的热电臂，将多个所述热电臂串联并排列形成热电堆层，所述热电臂具有热端和冷端，将所述热电臂的冷端与所述基底相连；

在所述热电堆层上沉积绝缘介质层，将所述绝缘介质层进行图形化处理，形成贯穿槽，并使所述热电臂的热端位于所述贯穿槽内；

在所述绝缘介质层上生长吸收层，并使所述吸收层部分穿过所述贯穿槽与所述热电臂的热端相连；

利用刻蚀工艺在所述基底上刻蚀形成外环体、内支撑体和空腔，使所述热电臂的冷端穿过所述贯穿孔与所述内支撑体相连，或者使所述热电臂的冷端与所述外环体相连。