CN103569946A - 非制冷光读出红外成像焦平面陈列探测器制作方法 - Google Patents
非制冷光读出红外成像焦平面陈列探测器制作方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103569946A CN103569946A CN201210270383.5A CN201210270383A CN103569946A CN 103569946 A CN103569946 A CN 103569946A CN 201210270383 A CN201210270383 A CN 201210270383A CN 103569946 A CN103569946 A CN 103569946A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sacrifice layer
- upper side
- mentioned
- encapsulating material
- infrared imaging
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 238000003331 infrared imaging Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 7
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title abstract description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 38
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 21
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 claims description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 9
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 9
- 239000010703 silicon Substances 0.000 abstract description 9
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Abstract
本发明公开了一种非制冷光读出红外成像焦平面阵列探测器制作方法,该制作方法以多牺牲层技术为基础,在透明衬底上制作可动微悬臂梁阵列,利用微悬臂梁阵列的热——机械特性检出目标物体的红外辐射场分布。该制作方法可解决传统硅衬底上制作的非制冷红外焦平面阵列器件制作工艺复杂、封装困难等问题,同时该制作方法制作的焦平面阵列探测器既避免了硅衬底对于目标物体红外辐射能量影响,提高***红外辐射利用率,避免复杂的体硅去除工艺,更加易于圆片级封装。
Description
技术领域
本发明涉及红外线成像***中非制冷红外焦平面陈列探测器技术领域,尤其涉及一种非制冷光读出红外成像焦平面陈列探测器制作方法。
背景技术
应用光-机械原理的光读出非制冷红外焦平面阵列,大多以双材料悬臂梁单元为关键力学结构:悬臂梁单元吸收入射红外光后温度升高,并发生热致形变,再由光学读出***非接触检测形变,便得到了目标的红外信息。上述双材料悬臂梁单元通常在硅衬底上制作,包括带有牺牲层的微悬臂梁单元和全镂空微悬臂梁单元。前者因硅衬底对红外辐射的衰减,只能利用有限的红外能量成像;后者无硅衬底,对红外辐射的利用率很高,却需要长时间的体硅去除步骤和可靠的应力控制技术来制作平整薄膜上的全镂空结构阵列,对制作工艺有很高的要求,且增大了圆片级封装难度。
发明内容
为了克服上述缺陷,本发明提供了一种非制冷光读出红外成像焦平面陈列探测器制作方法,该制作方法以多牺牲层技术为基础,在透明衬底上制作可动微悬臂梁陈列,利用微悬臂梁陈列的热——机械特性检出目标物体的红外辐射场分布,其不 仅工艺制作简单,而且便于封装。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是:一种非制冷光读出红外成像焦平面陈列探测器制作方法,包括以下步骤:
①在一透明衬底的上侧面上淀积一层第一牺牲层,且所述透明衬底对读出光路中的可见光透明;
②在上述第一牺牲层的上侧面上进行选择性刻蚀以获得锚点的图形;
③在上述第一牺牲层的上侧面上制作微悬臂梁单元,该微悬臂梁单元的一端通过所述锚点的图形与所述透明衬底连接;
④在上述微悬臂梁单元和第一牺牲层的上侧面上共同覆盖第二牺牲层;
⑤在上述非对应所述悬臂梁单元的第二牺牲层的上侧面上选择性蚀刻出若干个盲槽,且该盲槽贯穿所述第二牺牲层及第一牺牲层至所述透明衬底;
⑥在上述第一牺牲层的上侧面上及若干个盲槽内淀积第一封装材料,该第一封装材料完全填充所述若干个盲槽及完全覆盖所述第二牺牲层的上侧面;
⑦在上述第一封装材料的上侧面上制作若干个释放盲孔,该释放盲孔贯穿第一封装材料至第二牺牲层,至此形成带释放盲孔的封装壳;
⑧将上述第二牺牲层和第一牺牲层从所述释放盲孔释放去除;
⑨将上述封装壳在真空环境下抽去残气后,在上述第一封装材料上侧面上淀积第二封装材料以封闭封装壳,从而完成晶 圆级封装。
作为本发明的进一步改进,所述第二封装材料与第一封装材料为同种材料,且该材料对红外光透明。
作为本发明的进一步改进,所述第二牺牲层与所述第一牺牲层为同种材料。
作为本发明的进一步改进,所述释放盲孔至少为两个。
作为本发明的进一步改进,在所述步骤⑧采用干法释放将所述第二牺牲层和第一牺牲层去除。
本发明的有益效果是:该制作方法制作的焦平面阵列探测器既避免了硅衬底对于目标物体红外辐射能量影响,提高***红外辐射利用率,同时避免复杂的体硅去除工艺,更加易于圆片级封装。
附图说明
图1为本发明所述制作方法的步骤之一结构示意图;
图2为本发明所述制作方法的步骤之二结构示意图;
图3为本发明所述制作方法的步骤之三结构示意图;
图4为本发明所述制作方法的步骤之四结构示意图;
图5为本发明所述制作方法的步骤之五结构示意图;
图6为本发明所述制作方法的步骤之六结构示意图;
图7为本发明所述制作方法的步骤之七结构示意图;
图8为本发明所述制作方法的步骤之八结构示意图;
图9为本发明所述制作方法的步骤之九结构示意图。
结合附图,作以下说明:
1——透明衬底 2——第一牺牲层
3——微悬臂梁单元 4——第二牺牲层
5——第一封装材料 6——第二封装材料
21——锚点的图形 41——盲槽
51——释放盲孔
具体实施方式
结合附图,对本发明作详细说明,但本发明的保护范围不限于下述实施例,即但凡以本发明申请专利范围及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰,皆仍属本发明专利涵盖范围之内。
一种非制冷光读出红外成像焦平面陈列探测器制作方法,其特征在于包括以下步骤:
①在一透明衬底1的上侧面上淀积一层第一牺牲层2,且所述透明衬底对读出光路中的可见光透明,如附图1所示;
②在上述第一牺牲层2的上侧面上进行选择性刻蚀以获得锚点的图形21,如附图2所示;
③在上述第一牺牲层的上侧面上制作微悬臂梁单元3,该微悬臂梁单元的一端通过所述锚点的图形与所述透明衬底连接,如附图3所示;
④在上述微悬臂梁单元和第一牺牲层的上侧面上共同覆盖第二牺牲层4,如附图4所示;
⑤在上述非对应所述悬臂梁单元的第二牺牲层的上侧面上选择性蚀刻出若干个盲槽41,且该盲槽贯穿所述第二牺牲层及第一牺牲层至所述透明衬底,如附图5所示;
⑥在上述第一牺牲层的上侧面上及若干个盲槽内淀积第 一封装材料5,该第一封装材料完全填充所述若干个盲槽及完全覆盖所述第二牺牲层的上侧面,如附图6所示;
⑦在上述第一封装材料的上侧面上制作若干个释放盲孔51,该释放盲孔贯穿第一封装材料至第二牺牲层,如附图7所示,至此形成带释放盲孔的封装壳;
⑧将上述第二牺牲层和第一牺牲层从所述释放盲孔释放去除,如附图8所示;
⑨将上述封装壳在真空环境下抽去残气后,在上述第一封装材料上侧面上淀积第二封装材料6以封闭封装壳,从而完成晶圆级封装,如附图9所示。
优选的,所述第二封装材料与第一封装材料为同种材料,且该材料对红外光透明。
优选的,所述第二牺牲层与所述第一牺牲层为同种材料。
优选的,所述释放盲孔至少为两个。
优选的,在所述步骤⑧采用干法释放将所述第二牺牲层和第一牺牲层去除。
利用上述方法制作的光读出非制冷红外焦平面阵列器件,在工作时透明衬底朝向读出光路中的可见光一侧,而封装材料所覆盖的一侧则朝向目标物体。
目标物体发出的红外光经封装壳透射后到达微悬臂梁单元,所述微悬臂梁吸收红外能量后温度升高,并发生形变;读出光路中的出射光透过器件的透明衬底,与微悬臂梁单元相互作用后携带了微悬臂梁单元的形变信息,因此分析所述形变信息便可获得目标物体的红外信息,亦即实现红外检测。
Claims (5)
1.一种非制冷光读出红外成像焦平面陈列探测器制作方法,其特征在于包括以下步骤:
①在一透明衬底(1)的上侧面上淀积一层第一牺牲层(2),且所述透明衬底对读出光路中的可见光透明;
②在上述第一牺牲层(2)的上侧面上进行选择性刻蚀以获得锚点的图形(21);
③在上述第一牺牲层的上侧面上制作微悬臂梁单元(3),该微悬臂梁单元的一端通过所述锚点的图形与所述透明衬底连接;
④在上述微悬臂梁单元和第一牺牲层的上侧面上共同覆盖第二牺牲层(4);
⑤在上述非对应所述悬臂梁单元的第二牺牲层的上侧面上选择性蚀刻出若干个盲槽(41),且该盲槽贯穿所述第二牺牲层及第一牺牲层至所述透明衬底;
⑥在上述第一牺牲层的上侧面上及若干个盲槽内淀积第一封装材料(5),该第一封装材料完全填充所述若干个盲槽及完全覆盖所述第二牺牲层的上侧面;
⑦在上述第一封装材料的上侧面上制作若干个释放盲孔(51),该释放盲孔贯穿第一封装材料至第二牺牲层,至此形成带释放盲孔的封装壳;
⑧将上述第二牺牲层和第一牺牲层从所述释放盲孔释放去除;
⑨将上述封装壳在真空环境下抽去残气后,在上述第一封装材料上侧面上淀积第二封装材料(6)以封闭封装壳,从而完成晶圆级封装。
2.根据权利要求1所述的非制冷光读出红外成像焦平面陈列探测器制作方法,其特征在于:所述第二封装材料与第一封装材料为同种材料,且该材料对红外光透明。
3.根据权利要求1或2所述的非制冷光读出红外成像焦平面陈列探测器制作方法,其特征在于:所述第二牺牲层与所述第一牺牲层为同种材料。
4.根据权利要求3所述的非制冷光读出红外成像焦平面陈列探测器制作方法,其特征在于:所述释放盲孔至少为两个。
5.根据权利要求3所述的非制冷光读出红外成像焦平面陈列探测器制作方法,其特征在于:在所述步骤⑧采用干法释放将所述第二牺牲层和第一牺牲层去除。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201210270383.5A CN103569946B (zh) | 2012-07-31 | 2012-07-31 | 非制冷光读出红外成像焦平面阵列探测器制作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201210270383.5A CN103569946B (zh) | 2012-07-31 | 2012-07-31 | 非制冷光读出红外成像焦平面阵列探测器制作方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103569946A true CN103569946A (zh) | 2014-02-12 |
CN103569946B CN103569946B (zh) | 2015-10-07 |
Family
ID=50042764
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201210270383.5A Active CN103569946B (zh) | 2012-07-31 | 2012-07-31 | 非制冷光读出红外成像焦平面阵列探测器制作方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN103569946B (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016086690A1 (zh) * | 2014-12-02 | 2016-06-09 | 无锡华润上华半导体有限公司 | Mems双层悬浮微结构的制作方法和mems红外探测器 |
WO2023082623A1 (zh) * | 2021-11-10 | 2023-05-19 | 浙江珏芯微电子有限公司 | 制冷红外探测器的制备方法 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1864274A (zh) * | 2003-10-09 | 2006-11-15 | Ocas株式会社 | 具有两层结构的测辐射热红外传感器及其制造方法 |
US7265429B2 (en) * | 2002-08-07 | 2007-09-04 | Chang-Feng Wan | System and method of fabricating micro cavities |
KR20070116703A (ko) * | 2006-06-06 | 2007-12-11 | 임용근 | 비냉각형 적외선 센서 |
CN101140185A (zh) * | 2006-09-06 | 2008-03-12 | 中国科学院微电子研究所 | 一种非制冷红外焦平面阵列探测器及其制作方法 |
CN101249935A (zh) * | 2007-03-31 | 2008-08-27 | 浙江大立科技股份有限公司 | 一种热绝缘微桥结构及其加工方法 |
CN101357747A (zh) * | 2008-09-17 | 2009-02-04 | 电子科技大学 | 一种非致冷红外焦平面微桥结构的制备方法 |
CN101439841A (zh) * | 2008-12-25 | 2009-05-27 | 中国传媒大学 | 一种非制冷红外图像传感器芯片及其制备方法 |
CN101713688A (zh) * | 2009-12-11 | 2010-05-26 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 一种mems非制冷双波段红外探测器及其制备方法 |
-
2012
- 2012-07-31 CN CN201210270383.5A patent/CN103569946B/zh active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7265429B2 (en) * | 2002-08-07 | 2007-09-04 | Chang-Feng Wan | System and method of fabricating micro cavities |
CN1864274A (zh) * | 2003-10-09 | 2006-11-15 | Ocas株式会社 | 具有两层结构的测辐射热红外传感器及其制造方法 |
KR20070116703A (ko) * | 2006-06-06 | 2007-12-11 | 임용근 | 비냉각형 적외선 센서 |
CN101140185A (zh) * | 2006-09-06 | 2008-03-12 | 中国科学院微电子研究所 | 一种非制冷红外焦平面阵列探测器及其制作方法 |
CN101249935A (zh) * | 2007-03-31 | 2008-08-27 | 浙江大立科技股份有限公司 | 一种热绝缘微桥结构及其加工方法 |
CN101357747A (zh) * | 2008-09-17 | 2009-02-04 | 电子科技大学 | 一种非致冷红外焦平面微桥结构的制备方法 |
CN101439841A (zh) * | 2008-12-25 | 2009-05-27 | 中国传媒大学 | 一种非制冷红外图像传感器芯片及其制备方法 |
CN101713688A (zh) * | 2009-12-11 | 2010-05-26 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 一种mems非制冷双波段红外探测器及其制备方法 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016086690A1 (zh) * | 2014-12-02 | 2016-06-09 | 无锡华润上华半导体有限公司 | Mems双层悬浮微结构的制作方法和mems红外探测器 |
US10301175B2 (en) | 2014-12-02 | 2019-05-28 | Csmc Technologies Fab1 Co., Ltd | Method for manufacturing MEMS double-layer suspension microstructure, and MEMS infrared detector |
WO2023082623A1 (zh) * | 2021-11-10 | 2023-05-19 | 浙江珏芯微电子有限公司 | 制冷红外探测器的制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN103569946B (zh) | 2015-10-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5751544B2 (ja) | 非冷却マイクロボロメータを製造する際に使用するシリコン・オン・インシュレーター(soi)相補型金属酸化物半導体(cmos)ウェーハ | |
CN102435319A (zh) | 一种非致冷红外探测器 | |
CN101566502B (zh) | 热光型红外探测器及其制作方法 | |
CN108417644B (zh) | 一种红外探测器的封装结构以及封装方法 | |
KR20150105245A (ko) | 적외선 센서 모듈 | |
CN104310300A (zh) | 集成像元级聚光透镜的红外探测器及其制备方法 | |
US9227839B2 (en) | Wafer level packaged infrared (IR) focal plane array (FPA) with evanescent wave coupling | |
CN106441595B (zh) | 红外探测器阵列级封装结构及其制造方法 | |
CN104157719A (zh) | 晶圆级封装红外探测器及其制备方法 | |
CN102620840B (zh) | 一种晶圆级封装的红外焦平面阵列器件及其制造方法 | |
CN103698020A (zh) | 复合薄膜作为红外吸收层的热电堆红外气体探测器及其加工方法 | |
CN104301634A (zh) | 基于随机采样的短波红外单像素相机 | |
CN103569946B (zh) | 非制冷光读出红外成像焦平面阵列探测器制作方法 | |
US10310144B2 (en) | Image sensor having photodetectors with reduced reflections | |
CN102147421B (zh) | 基于各向异性导热衬底的热式风传感器及其制备方法 | |
CN102998002B (zh) | 一种红外焦平面阵列及其制作方法 | |
CN202924718U (zh) | 双材料微悬臂梁、电磁辐射探测器 | |
EP3715933B1 (en) | Wafer inspection method and wafer | |
WO2019041257A1 (zh) | 信号处理芯片、图像处理***和距离测量*** | |
CN101894847B (zh) | 一种原位集成浸没式微凸镜列阵的红外焦平面探测器 | |
CN109713001B (zh) | 一种x射线平板探测器及其制备方法 | |
CN102288297A (zh) | 一种非制冷远红外热成像*** | |
CN202734967U (zh) | 一种非制冷红外成像焦平面阵列探测器 | |
US8608894B2 (en) | Wafer level packaged focal plane array | |
CN102931201A (zh) | 基于红外焦平面阵列的聚能微镜阵列及其制作方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20220804 Address after: 100029 Beijing city Chaoyang District Beitucheng West Road No. 3 Patentee after: Institute of Microelectronics of the Chinese Academy of Sciences Address before: 215325 No. 145, Daqiao Road, Zhouzhuang Town, Kunshan City, Suzhou City, Jiangsu Province Patentee before: KUNSHAN MICROOPTIC ELECTRONIC CO.,LTD. |
|
TR01 | Transfer of patent right |