微桥结构以及微测辐射热计的制作方法

本实用新型涉及辐射热计，尤其涉及一种微桥结构以及微测辐射热计。

背景技术：

微测辐射热计通常是电阻性光敏元，当红外辐射入射到光敏元后，光敏材料的温度升高，引起光敏材料电阻发生变化从而使得外部处理电路能够探测到相应电阻变化引起的微弱电流变化，从而达到红外探测的目的。而采用非致冷探测器技术实现的红外成像系统则具有更小的尺寸、更低功耗和更长的持续时间。其主要是通过红外辐射使得热绝缘和悬浮桥敏感传感材料的温度变化增加，且由于敏感材料本身的电阻温度系数即电阻随温度的相对变化量，进而导致敏感材料的电阻发生变化。这种结构的探测器的灵敏度取决于微桥结构的热隔离效果、读出电路以热敏材料的性能，而目前探测器的微测辐射热计的微桥结构采用单层结构形式，其热响应时间长，影响使用性能。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种微桥结构，旨在用于解决现有的探测器采用单层结构的热响应时间较长的问题。

本实用新型是这样实现的：

本实用新型实施例提供一种微桥结构，包括衬底以及位于所述衬底上的桥腿层，所述桥腿层通过两根第一锚柱支撑于所述衬底上，还包括位于所述桥腿层正上方的桥面吸热层，所述桥面吸热层通过至少一根第二锚柱支撑于所述桥腿层上，所述桥面吸热层上开设有贯穿所述桥面吸热层的若干衍射窗口，各所述衍射窗口的尺寸小于光波的波长。

进一步地，每一所述第二锚柱沿其长度方向为中空结构，且各所述第二锚柱均贯穿所述桥面吸热层。

进一步地，每一所述第二锚柱的周围均环设有若干所述衍射窗口。

进一步地，每一所述衍射窗口的口径为1um-1.5um，且相邻两个所述衍射窗口之间的距离为0.5um-1um。

进一步地，所述第二锚柱为两根，两根所述第二锚柱对角支撑所述桥面吸热层；或者所述第二锚柱为四根，各所述第二锚柱围合形成方形支撑所述桥面吸热层。

进一步地，所述衬底与所述桥腿层之间形成谐振腔，所述谐振腔内设置有位于所述衬底上的反射层，所述反射层正对所述桥腿层的下表面。

进一步地，所述谐振腔的高度为1um-2.5um之间。

进一步地，所述桥腿层包括分别与两根所述第一锚柱连接的两个桥腿以及位于两个所述桥腿之间且与两者均连接的热敏感材料层，两个所述桥腿均为多次折叠形成，所述第二锚柱支撑于所述热敏感材料层上。

本实用新型实施例还提供一种微测辐射热计，包括控制芯片，还包括上述微桥结构，所述衬底贴合于所述控制芯片上。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型的微桥结构中，在桥腿层上还设置有桥面吸热层，且采用第二锚柱支撑，对此微桥结构形成双层的结构形式，桥面吸热层能够高效吸收红外辐射，吸收的热量经第二锚柱传递至桥腿层，再经桥腿层传递至衬底上，红外吸收率非常高，另外在桥面吸热层上还开设有若干的衍射窗口，衍射窗口的尺寸小于光波的波长，在桥面吸收层吸收红外辐射时，红外辐射在各衍射窗口处可以起到衍射效果，不但可以增强红外吸收率，而且能够缩短微桥结构对应探测器的热响应时间。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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它的附图。

图1为本实用新型实施例提供的微桥结构的结构示意图；

图2为图1的微桥结构的主视图；

图3为图1的微桥结构的俯视图；

图4为图1的微桥结构的桥面吸热层的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1-图3，本实用新型实施例提供一种微桥结构，用于吸收红外辐射，包括衬底1以及桥腿层2，衬底1为底层结构，桥腿层2通过两根第一锚柱3支撑于衬底1上，衬底1、桥腿层2以及第一锚柱3均为电气元件，第一锚柱3不但可以起到支撑桥腿层2的作用，而且还电性导通桥腿层2与衬底1，桥腿层2相当于电阻元件，两根第一锚柱3分别对应电阻元件的两个端部，微桥结构还包括有桥面吸热层4，该桥面吸热层4位于桥腿层2的正上方，且其通过至少一根第二锚柱5支撑于桥腿层2上，桥面吸热层4为微桥结构主要的吸收红外辐射元件，且将吸收的热量通过第二锚柱5传递至桥腿层2，在桥面吸热层4上开设有若干衍射窗口41，各衍射窗口41均馆处桥面吸热层4且其尺寸要小于红外线光波的波长。本实施例中，在传统桥腿层2的基础上增设有桥面吸热层4，使得微桥结构为双层结构，可以有效增大微桥结构的吸热面积，进而可以提高微桥结构的红外吸收率，而在另一方面，桥面吸热层4上开设有若干衍射窗口41，且每一衍射窗口41的尺寸小于红外光波的波长，其可以使得每一衍射窗口41处可以产生衍射现象，衍射窗口41不但不会降低桥面吸热层4的红外吸收率，而且使得红外辐射产生的热量在经过衍射窗口41时向该衍射窗口41的四周传递，可以加速热量向第二锚柱5汇集传递，进而可以大大减小微桥结构对应探测器的热响应时间。

参见图1以及图4，优化上述实施例，每一第二锚柱5沿其长度方向为中空结构，且各第二锚柱5均贯穿桥面吸热层4。本实施例中，桥面吸热层4对应每一第二锚柱5处均具有开孔42，第二锚柱5伸入对应的开孔42内，第二锚柱5的中空结构与桥面吸热层4的上表面连通，对此红外辐射可以直接穿过第二锚柱5至桥腿层2上，其可以加强微桥结构的红外吸收率，在另外一方面，由于第二锚柱5采用中空结构，热传导的体积较小，进而可以减小对应传感器的热响应时间。对于第二锚柱5与衍射窗口41的位置关系，通常是在每一第二锚柱5对应的开孔42的周围还设有若干衍射窗口41，即每一第二锚柱5应位于多个衍射窗口41之间，对此当每一衍射窗口41在发生衍射时，红外辐射向该衍射窗口41的四周绕行，进而可以使得多个衍射窗口41的红外辐射均可汇聚至对应的第二锚柱5处，加速热传递效果，可以进一步降低对应探测器的热响应时间。

参见图3以及图4，进一步地，每一衍射窗口41的口径为1um-1.5um，而相邻两个衍射窗口41之间的距离为0.5um-1um。本实施例中，吸收的红外线波长一般为8-14um，将衍射窗口41的口径设计为1um-1.5um，使得衍射窗口41相对于红外线波长非常小，红外线在靠近衍射窗口41时则可以产生衍射效应，红外辐射不会透过各衍射窗口41，从而既产生衍射现象，缩短热响应时间，且可以保证桥面吸热层4的红外吸收率。对于相邻两个衍射窗口41之间的距离，设定于0.5um-1um之间，可以使得各衍射窗口41在桥面吸热层4形成较好的分布，热响应时间缩小到最大化，否则间距过小，使得各衍射窗口41难以形成有效的衍射现象，而间距过大则限制了衍射窗口41的分布个数，难以起到有效的作用。

参见图3，进一步地，当第二锚柱5为一根时，则将第二锚柱5设置于桥面吸热层4的中间位置，以保证支撑结构的稳定性，而当第二锚柱5为两根时，则两根第二锚柱5沿桥面吸热层4的对角设置，通过对角支撑桥面吸热层4，而在优化方案中，第二锚柱5应为四根，各第二锚柱5围合形成方形支撑桥面吸热层4，不但能够保证结构的稳定性，同时还能够使得每一第二锚柱5与多个衍射窗口41对应，降低探测器的热响应时间。

参见图1，进一步地，衬底1与桥腿层2之间形成有谐振腔6，该谐振腔6内设置有反射层61，反射层61位于衬底1上且正对桥腿层2的下表面。本实用新型中，桥面吸热层4通过第二锚柱5将热量传递至桥腿层2上，而桥腿层2则通过第一锚柱3将热量传递至衬底1上，而本实施例中在谐振腔6内设置有反射层61，其能够反射桥腿层2下表面的热量，进而加速桥腿层2下表面的热量向第一锚柱3传递，可以起到优化探测器的热响应时间，通常谐振腔6的高度在1um-2.5um之间，其可以保证桥腿层2对反射层61反射热量的吸收率。而桥腿层2与桥面吸热层4之间的距离，可以根据微桥结构应用场合的不同进行有效选择，当所需的热响应时间短时，则可控制该距离尺寸较小，反之可以选择较大的距离尺寸。

参见图1以及图2，细化桥腿层2的结构，桥腿层2包括有两个桥腿21以及一个热敏感材料层22，两个桥腿21与两根第一锚柱3一一对应，均采用水平弯折的结构形式，其一端与对应的第一锚柱3连接，另一端则均连接至热敏感材料层22，热敏感材料层22对应桥腿层2的中间位置，且与桥面吸热层4以及反射层61均正对，第二锚柱5均安设于热敏感材料层22上，桥面吸热层4吸收的热量经第二锚柱5传递至热敏感材料层22上，热敏感材料层22温度升高，进而可以引起桥腿层2的电阻变化，达到红外探测的目的。热敏感材料层22采用氧化钒，非晶硅，多晶硅锗(聚硅锗)，钇钡铜氧化物以及金属薄膜等制备。

再次参见图1，本实用新型实施例还提供一种微测辐射热计，包括控制芯片(图中未示出)以及上述的微桥结构，将微桥结构的衬底1贴合于控制芯片上。本实用新型实施例中，将上述的微桥结构应用于微测辐射热计上，衬底1与控制芯片之间还应电连接，进而使得微测辐射热计具有红外探测功能，另外由于采用这种结构的微桥结构，不但微测辐射热计的红外吸收率高，而且热响应时间非常短，有效保证微测辐射热计的性能。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。