CN219347976U - 一种非制冷红外探测器及其微桥结构 - Google Patents

Abstract

本申请涉及非制冷红外探测器领域，公开了一种非制冷红外探测器的微桥结构，包括：衬底；设于所述衬底上表面、相对设置的桥柱；设于所述桥柱之间且由所述桥柱支撑悬在所述衬底上方的膜系谐振腔，所述膜系谐振腔由多层层叠的薄膜组成；设于所述膜系谐振腔上表面的吸收层。本申请中微桥结构包括衬底、桥柱、膜系谐振腔和吸收层，膜系谐振腔是由多层薄膜组成的，并不是真空型腔体，在制作过程中可以调节膜系谐振腔中薄膜的厚度，进而调整膜系谐振腔的高度，使得谐振腔高度调节更加灵活、方便，并且，在膜系谐振腔之前已经制作完成的结构部分可以继续使用，避免浪费，降低微桥结构的制作成本。本申请还提供一种具有上述优点的非制冷红外探测器。

Description

一种非制冷红外探测器及其微桥结构

技术领域

本申请涉及非制冷红外探测器领域，特别是涉及一种非制冷红外探测器及其微桥结构。

背景技术

非制冷红外探测器像元中的红外吸收层吸收红外辐射后引起温度变化，进而引起热敏元件温度升高，从而引起热敏元件阻值变化；热敏元件通过微桥结构与衬底的读出电路连接，读出电路将热敏元件阻值变化转变为差分电流并进行积分放大，经采样后得到红外热图像中单个像元的灰度值。

目前的微桥结构如图1所示，谐振腔是真空腔体，位于反射层与叠层膜结构之间。谐振腔的高度是提前确定的，在制作过程中不可以随意调节谐振腔的高度，一旦需要调整，则需重新开始制作流程，当前制作的部分结构就浪费掉了，导致制作成本高。

因此，如何解决上述技术问题应是本领域技术人员重点关注的。

实用新型内容

本申请的目的是提供一种非制冷红外探测器及其微桥结构，以实现在制作过程中灵活调节谐振腔的高度，降低制作成本。

为解决上述技术问题，本申请提供一种非制冷红外探测器的微桥结构，包括：

衬底；

设于所述衬底上表面、相对设置的桥柱；

设于所述桥柱之间且由所述桥柱支撑悬在所述衬底上方的膜系谐振腔，所述膜系谐振腔由多层层叠的薄膜组成；

设于所述膜系谐振腔上表面的吸收层。

可选的，所述非制冷红外探测器的微桥结构中，所述膜系谐振腔包括在远离所述衬底方向上依次层叠的支撑层、热敏层、电极层、绝缘层和钝化层。

可选的，所述非制冷红外探测器的微桥结构中，还包括：

设于所述膜系谐振腔下表面的反射层。

可选的，所述非制冷红外探测器的微桥结构中，所述反射层与所述衬底之间相互接触。

可选的，所述非制冷红外探测器的微桥结构中，所述反射层与所述衬底之间具有空隙。

可选的，所述非制冷红外探测器的微桥结构中，还包括：

设于所述空隙中的支撑体。

可选的，所述非制冷红外探测器的微桥结构中，所述支撑体的形状包括圆柱、棱柱、圆台。

可选的，所述非制冷红外探测器的微桥结构中，所述支撑体包括氮化硅支撑体、硅支撑体、碳化硅支撑体、氧化铝支撑体、碳氧化硅支撑体。

可选的，所述非制冷红外探测器的微桥结构中，所述膜系谐振腔的厚度等于入射波长的四分之一。

本申请还提供一种非制冷红外探测器，包括上述任一种所述的微桥结构。

本申请所提供的一种非制冷红外探测器的微桥结构，包括：衬底；设于所述衬底上表面、相对设置的桥柱；设于所述桥柱之间且由所述桥柱支撑悬在所述衬底上方的膜系谐振腔，所述膜系谐振腔由多层层叠的薄膜组成；设于所述膜系谐振腔上表面的吸收层。

可见，本申请中微桥结构包括衬底、桥柱、膜系谐振腔和吸收层，膜系谐振腔是由多层薄膜组成的，并不是真空型腔体，在制作过程中可以调节膜系谐振腔中薄膜的厚度，进而调整膜系谐振腔的高度，使得谐振腔高度调节更加灵活、方便，并且，在膜系谐振腔之前已经制作完成的结构部分可以继续使用，避免浪费，降低微桥结构的制作成本。

此外，本申请还提供一种具有上述优点的非制冷红外探测器。

附图说明

为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为相关技术中微桥结构的结构示意图；

图2为本申请实施例所提供的一种非制冷红外探测器的微桥结构的截面示意图；

图3为本申请实施例所提供的一种非制冷红外探测器的微桥结构的结构示意图；

图4为本申请实施例所提供的一种非制冷红外探测器的微桥结构的俯视图；

图5为本申请实施例所提供的另一种非制冷红外探测器的微桥结构的结构示意图；

图6为本申请实施例所提供的另一种非制冷红外探测器的微桥结构的结构示意图；

图中，1、衬底，2、桥柱，3、吸收层，4、反射层，5、叠层膜结构，6、谐振腔，7、膜系谐振腔，8、支撑体。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1所示，目前的微桥结构包括衬底1、反射层4、谐振腔6、叠层膜结构5、吸收层3以及桥柱2，谐振腔6是真空腔体，谐振腔6的高度是提前确定的，不可以随意调节，一旦需要调整，则需重新开始制作流程，当前制作的部分结构就浪费掉了，导致制作成本高。

有鉴于此，本申请提供了一种非制冷红外探测器的微桥结构，请参考图2至图4，包括：

衬底1；

设于所述衬底1上表面、相对设置的桥柱2；

设于所述桥柱2之间且由所述桥柱2支撑悬在所述衬底1上方的膜系谐振腔7，所述膜系谐振腔7由多层层叠的薄膜组成；

设于所述膜系谐振腔7上表面的吸收层3。

衬底1包括读出电路，读出电路可以为ASIC电路(application specificintegrated circuit，专用集成电路)，用于实现电信号模拟量的输出。

桥柱2固定设置在衬底1上，桥柱2通过膜系谐振腔7中的电极层与衬底1电连接。桥柱2内部设置有桥柱孔。

吸收层3用于将热辐射信号传递到微桥结构的桥面，并由桥面通过桥柱孔传递给衬底1的读出电路。

桥面包括膜系谐振腔7和吸收层3，桥柱2通过膜系谐振腔7中的电极层将桥面和衬底1联通，桥柱2的高度可以根据需要设置，一般的，桥柱2高度在2-3um。

作为一种可实施方式，所述膜系谐振腔7包括在远离所述衬底1方向上依次层叠的支撑层、热敏层、电极层、绝缘层和钝化层。

当中制作过程中需要调整膜系谐振腔7的厚度时，可以调整对微桥结构影响很小的膜层的厚度，例如绝缘层、钝化层的厚度，进而实现灵活调节膜系谐振腔7的厚度。

当红外辐射照射到微桥结构，热敏层的某个物理参数发生变化，利用热敏层发生变化的物理参数随温度变化来探测辐射的强弱。热敏层的变化值可通过桥面将电信号传递给读出电路。其中，热敏层可以为热电或热敏电阻薄膜。当为热敏电阻薄膜时，热敏层的材料可以为氧化钒(VOx)或非晶硅(α-Si)。

电极层包括但不限于钛层、氮化钛层、镍铬合金层、镍层、铂层、钨层、铝层。

绝缘层包括但不限于氮化硅层、硅层、碳化硅层、氧化铝层、碳氧化硅层。绝缘层用于为膜系谐振腔提供绝缘保护作用。

支撑层起支撑微桥结构的作用。

钝化层用于保护电极层和热敏层不被氧化或者腐蚀。

为了使得微桥结构的辐射吸收效果达到最好，所述膜系谐振腔7的厚度等于入射波长的四分之一。例如，当入射光波长为10um时，膜系谐振腔7的厚度可以为2-2.5um。

本申请中微桥结构包括衬底1、桥柱2、膜系谐振腔7和吸收层3，膜系谐振腔7是由多层薄膜组成的，并不是真空型腔体，在制作过程中可以调节膜系谐振腔7中薄膜的厚度，进而调整膜系谐振腔7的高度，使得谐振腔高度调节更加灵活、方便，并且，在膜系谐振腔7之前已经制作完成的结构部分可以继续使用，避免浪费，降低微桥结构的制作成本。

请参考图5和图6，在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，非制冷红外探测器的微桥结构还包括：

设于所述膜系谐振腔7下表面的反射层4。

反射层4可以将将透过的入射红外辐射重新反射回桥面吸收，提升微桥结构的辐射吸收效果。

反射层4可以为金属反射层，例如铝反射层。

反射层4设于膜系谐振腔7的下表面，也即直接贴附着桥面，还可以避免因为光刻等工艺中，反射层4产生的干扰和各种不良影响。

作为一种可实施方式，如图3所示，所述反射层4与所述衬底1之间相互接触，即反射层4与衬底1之间没有空隙。

作为另一种可实施方式，如图4所示，所述反射层4与所述衬底1之间具有空隙。空隙的高度可以在1-1.5um之间。

进一步地，在本申请的一个实施例中，非制冷红外探测器的微桥结构还包括：

设于所述空隙中的支撑体8。

所述支撑体8包括但不限于氮化硅支撑体、硅支撑体、碳化硅支撑体、氧化铝支撑体、碳氧化硅支撑体。

支撑体8可以增加结构的支撑点和改善应力分布情况，使膜系谐振腔7与桥面形成整体且可调，防止桥面倾斜或者坍塌，使得桥面更加平坦和稳定，保证了膜系谐振腔7的高度以及稳定性，有效避免了微桥结构的倾斜等问题，提高微桥结构的稳定性和可靠性，同时提高响应速率，将此微桥结构阵列成焦平面阵列的传感器产品，可提高灵敏度、信噪比等性能。

需要指出的是，本申请中对支撑体8的形状不做限定，可自行设置。例如，所述支撑体8的形状可以为圆柱、棱柱、圆台或者其他不规则形状。

本申请还提供一种非制冷红外探测器，包括上述任一实施例所述的微桥结构。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。

以上对本申请所提供的非制冷红外探测器及其微桥结构进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种非制冷红外探测器的微桥结构，其特征在于，包括：

衬底；

设于所述衬底上表面、相对设置的桥柱；

设于所述桥柱之间且由所述桥柱支撑悬在所述衬底上方的膜系谐振腔，所述膜系谐振腔由多层层叠的薄膜组成；

设于所述膜系谐振腔上表面的吸收层。

2.如权利要求1所述的非制冷红外探测器的微桥结构，其特征在于，所述膜系谐振腔包括在远离所述衬底方向上依次层叠的支撑层、热敏层、电极层、绝缘层和钝化层。

3.如权利要求1所述的非制冷红外探测器的微桥结构，其特征在于，还包括：

设于所述膜系谐振腔下表面的反射层。

4.如权利要求3所述的非制冷红外探测器的微桥结构，其特征在于，所述反射层与所述衬底之间相互接触。

5.如权利要求3所述的非制冷红外探测器的微桥结构，其特征在于，所述反射层与所述衬底之间具有空隙。

6.如权利要求5所述的非制冷红外探测器的微桥结构，其特征在于，还包括：

设于所述空隙中的支撑体。

7.如权利要求6所述的非制冷红外探测器的微桥结构，其特征在于，所述支撑体的形状包括圆柱、棱柱、圆台。

8.如权利要求6所述的非制冷红外探测器的微桥结构，其特征在于，所述支撑体包括氮化硅支撑体、硅支撑体、碳化硅支撑体、氧化铝支撑体、碳氧化硅支撑体。

9.如权利要求1至8任一项所述的非制冷红外探测器的微桥结构，其特征在于，所述膜系谐振腔的厚度等于入射波长的四分之一。

10.一种非制冷红外探测器，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的微桥结构。

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