本發(fā)明涉及非制冷紅外探測(cè)器，更具體涉及一種面陣型像素封裝非制冷紅外探測(cè)器及制備方法。

背景技術(shù)：

1、非制冷紅外焦平面探測(cè)器是在超高真空環(huán)境下通過(guò)吸收外界的紅外能量轉(zhuǎn)化為電學(xué)信號(hào)來(lái)進(jìn)行成像，在非制冷紅外探測(cè)器的制作過(guò)程中必須使用到吸氣劑，并在探測(cè)器真空密封環(huán)境下激活，從而去除殘余氣體以保持更高的真空度。在探測(cè)器后期使用的過(guò)程中如果出現(xiàn)真空度下降的情況，可以進(jìn)行吸氣劑的二次激活吸收殘余氣體，使探測(cè)器再次保持高真空的環(huán)境。目前非制冷紅外探測(cè)器的封裝方式主要包括金屬、陶瓷、晶圓級(jí)和像素級(jí)封裝，其中，金屬和陶瓷封裝使用的是柱狀吸氣劑，通過(guò)焊接方式將吸氣劑焊接到管殼引線上，并在封裝前采用電激活或者熱激活吸氣劑來(lái)保持高真空度。晶圓級(jí)封裝使用薄膜吸氣劑，將吸氣劑集成到蓋帽晶圓上，在鍵合時(shí)利用鍵合的高溫，采用熱激活的方式激活吸氣劑，避免芯片在mems工藝制備過(guò)程中溫度對(duì)吸氣劑的影響。像素級(jí)封裝，是在晶圓級(jí)封裝的基礎(chǔ)上將蓋帽晶圓與mems晶圓集成，采用一種材料直接將mems微結(jié)構(gòu)整面封裝起來(lái)，基于該封裝形式，吸氣劑需要集成在整個(gè)微腔結(jié)構(gòu)中。現(xiàn)有技術(shù)方案中，將吸氣劑放置在紅外微測(cè)輻射熱劑的最底端，在mems前道工藝中就完成吸氣劑的沉積，但在半導(dǎo)體常規(guī)工藝流程中所涉及到的多次高溫烘烤及有機(jī)溶液清洗等過(guò)程均會(huì)影響到吸氣劑的性能，同時(shí)在mems結(jié)構(gòu)完成后，會(huì)通過(guò)02在高溫環(huán)境下釋放去除結(jié)構(gòu)中的犧牲層，該環(huán)境下吸氣劑會(huì)被提前激活，導(dǎo)致吸氣能力喪失，無(wú)法保證腔體中的真空度，表現(xiàn)為探測(cè)器真空壽命差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明通過(guò)為吸氣劑開辟單獨(dú)區(qū)域，同時(shí)在該區(qū)域制作了與第一mems微橋結(jié)構(gòu)相同的第二mems微橋結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)犧牲層釋放后再進(jìn)行吸氣劑的沉積，避免了mems工藝過(guò)程中的高溫及有機(jī)溶液對(duì)吸氣劑性能的影響，且吸氣劑激活方式多樣，既可采用電激活，也可以采用熱激活，激活方式簡(jiǎn)單，易于進(jìn)行批量化生產(chǎn)制造。

2、為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種面陣型像素封裝非制冷紅外探測(cè)器及制備方法，面陣型像素封裝非制冷紅外探測(cè)器包括：

3、讀出電路襯底；

4、所述讀出電路襯底上具有像元區(qū)，所述像元區(qū)設(shè)置有與所述讀出電路襯底電連接的第一mems微橋結(jié)構(gòu)；

5、所述讀出電路襯底上還具有吸氣劑區(qū)，所述吸氣劑區(qū)設(shè)置有支撐于所述讀出電路襯底上的第二mems微橋結(jié)構(gòu)以及位于第二mems微橋結(jié)構(gòu)上的吸氣劑；

6、所述讀出電路襯底上方罩設(shè)有結(jié)構(gòu)腔體，所述結(jié)構(gòu)腔體上設(shè)有釋放孔，所述吸氣劑與位于所述吸氣劑區(qū)上方的釋放孔相對(duì)應(yīng)。

7、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述結(jié)構(gòu)腔體的頂部設(shè)有封堵所述釋放孔的封孔膜，所述讀出電路襯底和所述結(jié)構(gòu)腔體以及所述封孔膜之間形成真空腔體。

8、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述釋放孔包括位于所述像元區(qū)上方的第一釋放孔以及位于所述吸氣劑區(qū)上方的第二釋放孔，所述第二釋放孔大于所述第一釋放孔，所述吸氣劑與所述第二釋放孔的位置和形狀一一對(duì)應(yīng)。

9、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述吸氣劑區(qū)位于所述像元區(qū)一側(cè)，或者所述吸氣劑區(qū)圍繞所述像元區(qū)的四周設(shè)置。

10、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述第二mems微橋結(jié)構(gòu)與所述讀出電路襯底電連接。

11、面陣型像素封裝非制冷紅外探測(cè)器的制備方法，通過(guò)執(zhí)行以下步驟進(jìn)行實(shí)現(xiàn)：

12、步驟s1：在讀出電路襯底上劃分像元區(qū)和吸氣劑區(qū)；

13、步驟s2：在所述讀出電路襯底的像元區(qū)制備與所述讀出電路襯底電連接的第一mems微橋結(jié)構(gòu)，在所述讀出電路襯底的吸氣劑區(qū)制備第二mems微橋結(jié)構(gòu)；

14、步驟s3：在所述讀出電路襯底上通過(guò)犧牲層制備罩設(shè)在所述讀出電路襯底上的結(jié)構(gòu)腔體，在所述結(jié)構(gòu)腔體上制作位于像元區(qū)上方的第一釋放孔以及位于吸氣劑區(qū)上方的第二釋放孔，通過(guò)第一釋放孔和第二釋放孔完成所述犧牲層的釋放；

15、步驟s4：將所述像元區(qū)上方的第一釋放孔遮擋，僅打開位于所述吸氣劑區(qū)上方的第二釋放孔；

16、步驟s5：在所述步驟s4制作完成的結(jié)構(gòu)腔體上進(jìn)行吸氣劑鍍膜工藝，吸氣劑材料將通過(guò)吸氣劑區(qū)上方的第二釋放孔沉積至吸氣劑區(qū)并位于第二mems微橋結(jié)構(gòu)上，形成吸氣劑；

17、步驟s6：所述吸氣劑沉積完成后，打開位于所述像元區(qū)上方的第一釋放孔；

18、步驟s7：在所述結(jié)構(gòu)腔體上鍍封孔膜，完成真空腔體的密封，之后激活所述吸氣劑。

19、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，激活所述吸氣劑包括：

20、在完成所述真空腔體密封后，將封裝好的探測(cè)器置于高溫環(huán)境中，在所述吸氣劑材料達(dá)到所述吸氣劑的激活溫度時(shí)，完成所述吸氣劑的熱激活。

21、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，激活所述吸氣劑還包括：

22、對(duì)所述第二mems微橋結(jié)構(gòu)進(jìn)行通電，產(chǎn)生焦耳熱，所述焦耳熱使所述第二mems微橋結(jié)構(gòu)上的熱敏材料升溫，所述熱敏材料升溫的過(guò)程對(duì)所述吸氣劑進(jìn)行局部加熱，直到達(dá)到所述吸氣劑的激活溫度，完成所述吸氣劑的激活。

23、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，在進(jìn)行吸氣劑鍍膜工藝之前，在所述結(jié)構(gòu)腔體的頂部設(shè)置遮蔽擋板對(duì)位于所述像元區(qū)上方的第一釋放孔進(jìn)行遮擋，當(dāng)所述吸氣劑通過(guò)位于所述吸氣劑區(qū)上方的第二釋放孔沉積置入所述吸氣劑區(qū)后，將所述遮蔽擋板移除。

24、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述第一mems微橋結(jié)構(gòu)和所述第二mems微橋結(jié)構(gòu)二者結(jié)構(gòu)相同且同期制作。

25、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果至少如下所述：

26、本發(fā)明的技術(shù)方案通過(guò)為吸氣劑開辟單獨(dú)區(qū)域，同時(shí)在該區(qū)域制作了與第一mems微橋結(jié)構(gòu)相同的第二mems微橋結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)犧牲層釋放后再進(jìn)行吸氣劑的沉積，避免了mems工藝過(guò)程中的高溫及有機(jī)溶液對(duì)吸氣劑性能的影響，且吸氣劑激活方式多樣，既可采用電激活，也可以采用熱激活，激活方式簡(jiǎn)單，易于進(jìn)行批量化生產(chǎn)制造。

技術(shù)特征：

1.一種面陣型像素封裝非制冷紅外探測(cè)器，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面陣型像素封裝非制冷紅外探測(cè)器，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)腔體(4)的頂部設(shè)有封堵所述釋放孔的封孔膜(5)，所述讀出電路襯底(1)和所述結(jié)構(gòu)腔體(4)以及所述封孔膜(5)之間形成真空腔體(6)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面陣型像素封裝非制冷紅外探測(cè)器，其特征在于，所述釋放孔包括位于所述像元區(qū)上方的第一釋放孔(41)以及位于所述吸氣劑區(qū)(3)上方的第二釋放孔(32)，所述第二釋放孔(32)大于所述第一釋放孔(41)，所述吸氣劑(31)與所述第二釋放孔(32)的位置和形狀一一對(duì)應(yīng)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面陣型像素封裝非制冷紅外探測(cè)器，其特征在于，所述吸氣劑區(qū)(3)位于所述像元區(qū)一側(cè)，或者所述吸氣劑區(qū)(3)圍繞所述像元區(qū)的四周設(shè)置。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面陣型像素封裝非制冷紅外探測(cè)器，其特征在于，所述第二mems微橋結(jié)構(gòu)(33)與所述讀出電路襯底(1)電連接。

6.一種面陣型像素封裝非制冷紅外探測(cè)器的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的面陣型像素封裝非制冷紅外探測(cè)器的制備方法，其特征在于，激活所述吸氣劑(31)包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的面陣型像素封裝非制冷紅外探測(cè)器的制備方法，其特征在于，激活所述吸氣劑(31)還包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的面陣型像素封裝非制冷紅外探測(cè)器的制備方法，其特征在于，在進(jìn)行吸氣劑鍍膜工藝之前，在所述結(jié)構(gòu)腔體(4)的頂部設(shè)置遮蔽擋板(7)對(duì)位于所述像元區(qū)上方的第一釋放孔(41)進(jìn)行遮擋，當(dāng)所述吸氣劑(31)通過(guò)位于所述吸氣劑區(qū)(3)上方的第二釋放孔(32)沉積置入所述吸氣劑區(qū)(3)后，將所述遮蔽擋板(7)移除。

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的面陣型像素封裝非制冷紅外探測(cè)器的制備方法，其特征在于，所述第一mems微橋結(jié)構(gòu)(2)和所述第二mems微橋結(jié)構(gòu)(33)二者結(jié)構(gòu)相同且同期制作。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及非制冷紅外探測(cè)器技術(shù)領(lǐng)域，更具體涉及一種面陣型像素封裝非制冷紅外探測(cè)器及制備方法，其制備方法包括在讀出電路襯底上劃分像元區(qū)和吸氣劑區(qū)，制備結(jié)構(gòu)腔體，在結(jié)構(gòu)腔體上制作第一釋放孔和第二釋放孔，完成結(jié)構(gòu)腔體犧牲層的釋放；將第一釋放孔遮擋，僅打開第二釋放孔；在結(jié)構(gòu)腔體上進(jìn)行吸氣劑鍍膜工藝，在未被遮蔽擋板遮擋的區(qū)域，吸氣劑材料將通過(guò)第二釋放孔沉積至吸氣劑區(qū)；結(jié)構(gòu)腔體吸氣劑沉積完成后，移除結(jié)構(gòu)腔體遮蔽擋板，并打開第一釋放孔；在結(jié)構(gòu)腔體上鍍封孔膜，完成真空腔體的密封，之后激活結(jié)構(gòu)腔體吸氣劑。本發(fā)明即保證了探測(cè)器腔體的真空度，又為后續(xù)的探測(cè)器性能提升提供了有力保障。

技術(shù)研發(fā)人員：黃晟,黃立,江致興,葉帆,王春水,方明,秦曼妮,雷素云,邱芊
受保護(hù)的技術(shù)使用者：武漢高芯科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9