[发明专利]一种基于超表面的非制冷红外成像传感器及其制备方法

摘要

本发明涉及一种基于超表面的非制冷红外成像传感器，包括双层非制冷红外探测器，双层非制冷红外探测器包括半导体衬底和探测器本体，探测器本体包括第一层悬空结构和第二层悬空结构，第一层悬空结构包括金属反射层、绝缘介质层、金属电极层、电极保护层、第一支撑层、热敏保护层和热敏层，第二层悬空结构包括超材料支撑层和超材料支撑保护层，在超材料支撑保护层上设有超材料结构，所述超材料结构采用NiCr或/和Al，其厚度在12～30nm之间；还涉及上述传感器的制备方法，提供一未进行牺牲层释放的双层非制冷红外探测器，在其上制备超材料结构后，进行牺牲层释放，制备工艺简单，能与CMOS工艺兼容，且能够实现多色探测、宽波段探测、窄谱探测等功能。

主权项

1.一种基于超表面的非制冷红外成像传感器,其特征在于，包括双层非制冷红外探测器，所述双层非制冷红外探测器包括包含读出电路的半导体衬底和带微桥支撑结构的探测器本体，所述探测器本体包括第一层悬空结构和第二层悬空结构，所述第二层悬空结构设置在所述第一层悬空结构上，所述第一层悬空结构包括金属反射层、绝缘介质层、金属电极层、电极保护层、第一支撑层、热敏保护层和热敏层，所述第二层悬空结构包括超材料支撑层和设置在所述超材料支撑层上的超材料支撑保护层，在超材料支撑保护层上设有超材料结构；所述超材料结构包括矩形框体和设置在所述矩形框体的中间部位的矩形中心板，所述矩形框体和所述矩形中心板之间设有纵横交错的横筋和竖筋，所述矩形框体、横筋和竖筋之间形成多个矩形镂空，所述矩形中心板的面积等于相邻四个矩形镂空及其之间的横筋和竖筋的面积和，所述矩形框体、横筋和竖筋的厚度为12nm，材料为NiCr；所述半导体衬底上设有所述金属反射层和所述绝缘介质层，所述金属反射层包括若干个金属块；所述绝缘介质层上设有所述第一支撑层，所述第一支撑层上设有第一锚点孔和第二锚点孔，所述第一锚点孔和第二锚点孔的底部分别设有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔和第二通孔分别终止于所述金属块，所述第一支撑层上、第一锚点孔和第二锚点孔内设有金属电极层，所述金属电极层包括设置在所述第一支撑层上的金属电极和设置在第一锚点孔和第二锚点孔内的金属连线，所述金属电极层上设有电极保护层，所述电极保护层上设有接触孔，所述接触孔终止于所述金属电极，所述电极保护层上设有热敏层，所述热敏层上设有热敏保护层；所述热敏保护层上设有所述第二层悬空结构，所述超材料支撑层上设有第三锚点孔和第四锚点孔，所述第三锚点孔和第四锚点孔的截面呈梯形，其下端接触所述热敏保护层。