非制冷光读出红外焦平面阵列结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种非制冷光读出红外焦平面阵列结构，该红外焦平面阵列结构包括透明衬底和悬空设置其上的金属反光板，该金属反光板上方依次设置有红外吸收介质层和黑硅红外吸收增强层；在金属反光板的左右两侧间隔对称设置有若对干悬臂梁和隔离梁，位于最内侧的悬臂梁一端与红外吸收介质层连接形成一体，位于两悬臂梁之间的隔离梁的两端分别与两悬臂梁之间连接形成一体，位于最外侧的悬臂梁一端向下弯折连接至透明衬底上形成锚爪支撑结构。其不仅工艺简单，能够后期工艺兼容，而且通过在阵列探测器的原始红外吸收层上制作黑硅介质层，能够大幅度增强红外吸收效率，从而大幅度提高器件的响应度和灵敏度。
【专利说明】非制冷光读出红外焦平面阵列结构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种非制冷光读出红外焦平面阵列结构。
【背景技术】
[0002]基于光读出的非制冷红外焦平面阵列，其红外吸收效率直接关系到信号响应高低，因此，在目前其红外响应较低的现状下，为了提高其响应信号，在其红外吸收上采取了诸多方法，例如:增大吸收层面积、加入谐振腔方式提高吸收等方法，但是这些方法存在诸如与器件大小相矛盾或者是牺牲层释放工艺难度较大等，使得其效果不明显，且增大了器件制作难度。
【发明内容】
[0003]为了克服上述缺陷，本实用新型提供了一种非制冷光读出红外焦平面阵列结构，能够大幅度提成红外吸收效率，且制作工艺简单。
[0004]本实用新型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焦平面阵列结构，包括透明衬底，在所述透明衬底上悬空设置一金属反光板，该金属反光板上方依次设置有红外吸收介质层和黑硅红外吸收增强层；在所述金属反光板的左右两侧间隔对称设置有若干悬臂梁和隔离梁，所述金属反光板每一侧的悬臂梁和隔离梁交错分布且成对出现，位于最内侧的悬臂梁一端与所述红外吸收介质层连接形成一体，位于两悬臂梁之间的隔离梁的另一端向内弯折与内侧的悬臂梁的另一端连接形成一体且该悬臂梁的一端向外弯折与外侧的悬臂梁一端连接形成一体，位于最外侧的悬臂梁一端向下弯折连接至所述透明衬底上形成锚爪支撑结构。
[0005]作为本实用新型的进一步改进，所述悬臂梁为双材料悬臂梁，该悬臂梁由位于下方的第一层介质层和位于上方的第二层金属层构成。
[0006]作为本实用新型的进一步改进，所述隔离梁与所述悬臂梁的第一层介质层连接形成一体。
[0007]作为本实用新型的进一步改进，所述第一层介质层为氮化硅和氧化硅其中之一种材质制成，所述第二层金属层为金和铝其中之一种材质制成。
[0008]作为本实用新型的进一步改进，所述透明衬底为硼硅酸玻璃和石英其中之一种材质制成。
[0009]作为本实用新型的进一步改进，所述金属反光板为金和铝其中之一种材质制成。
[0010]作为本实用新型的进一步改进，所述红外吸收介质层由氮化硅和氧化硅其中之一种材质制成。
[0011]作为本实用新型的进一步改进，所述黑硅红外吸收增强层是由淀积的硅层经SF6气体蚀刻形成。
[0012]本实用新型的有益效果是:该非制冷光读出红外焦平面阵列结构，采用透明衬底作为器件的衬底，然后在此基础上实现双材料悬臂梁结构的制成，并最后在原始红外吸收层上方淀积多晶硅，然后采用蚀刻的方法实现黑硅结构红外吸收增强层，最终实现整个器件的制作，不仅工艺简单，能够后期工艺兼容，而且通过在阵列探测器的原始红外吸收层上制作黑硅介质层，能够大幅度增强红外吸收效率，从而大幅度提高器件的响应度和灵敏度。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型制作过程示意图之一；
[0014]图2为本实用新型制作过程示意图之二 ；
[0015]图3为本实用新型制作过程示意图之三；
[0016]图4为本实用新型制作过程示意图之四；
[0017]图5为本实用新型制作过程示意图之五；
[0018]图6为本实用新型制作过程示意图之六；
[0019]图7为本实用新型制作过程示意图之七；
[0020]图8为本实用新型制作过程示意图之八；
[0021]图9为本实用新型制作过程示意图之九； [0022]图10为本实用新型制作的红外焦平面阵列结构剖面结构示意图；
[0023]图11为本实用新型所述红外焦平面阵列结构立体示意图。
[0024]结合附图，作以下说明:
[0025]I——透明衬底11——金属反光板
[0026]12——红外吸收介质层13——黑硅红外吸收增强层
[0027]14——悬臂梁15——隔离梁
[0028]141-第一层介质层 142-第二层金属层
[0029]2—牺牲层3—金属薄膜层
[0030]4-通孔5-介质薄膜层
[0031]6—第二层金属薄膜层7—多晶硅层
【具体实施方式】
[0032]结合附图，对本实用新型作详细说明，但本实用新型的保护范围不限于下述实施例，即但凡以本实用新型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，皆仍属本实用新型专利涵盖范围之内。
[0033]如图10、11所示，一种非制冷光读出红外焦平面阵列结构，包括透明衬底1，该透明衬底上悬空设置一金属反光板11，该金属反光板上方依次设置有红外吸收介质层12和黑硅红外吸收增强层13 ;在金属反光板的左右两侧间隔对称设置有若干悬臂梁14和隔离梁15，金属反光板每一侧的悬臂梁和隔离梁交错分布且成对出现，位于最内侧的悬臂梁一端与红外吸收介质层连接形成一体，位于两悬臂梁之间的隔离梁的另一端向内弯折与内侧的悬臂梁的另一端连接形成一体且该悬臂梁的一端向外弯折与外侧的悬臂梁一端连接形成一体，位于最外侧的悬臂梁一端向下弯折连接至透明衬底上形成锚爪支撑结构。
[0034]优选的，所述悬臂梁为双材料悬臂梁，该悬臂梁由位于下方的第一层介质层141和位于上方的第二层金属层142构成。
[0035]优选的，所述隔离梁与所述悬臂梁的第一层介质层连接形成一体。[0036]优选的,所述第一层介质层为氮化娃和氧化娃其中之一种材质制成或其他对红外波段有较高吸收率的介质材料，所述第二层金属层为金和铝其中之一种材质制成或者其他对可见光反射率较高的材料，该第二层金属层的材料和第一层介质层的材料的热膨胀系数相差较大，从而在温度改变时，其由于热膨胀应力不同而引入悬臂梁较大位移，实现反光板的较大角度的偏转。
[0037]优选的，所述透明衬底为硼硅酸玻璃和石英其中之一种材质制成。
[0038]优选的，所述金属反光板为金和铝其中之一种材质制成，或者其他对可见光反射率较高的材料。
[0039]优选的，所述红外吸收介质层由氮化硅和氧化硅其中之一种材质制成，或其他对红外波段有较高吸收率的介质材料。
[0040]优选的，所述黑硅红外吸收增强层是由淀积的硅层经SF6气体蚀刻形成。
[0041]一种如上所述的非制冷光读出红外焦平面阵列结构的制作方法，包括以下步骤:
[0042]①在一透明衬底I上淀积一层牺牲层2，如图1 ;
[0043]②在所述牺牲层上淀积一层金属薄膜层3，来作为器件的结构反射层，如图2 ；
[0044]③将需要的图形转移到所述金属薄膜层上，位于牺牲层中心部分上的金属薄膜层保留形成金属反光板11，位于牺牲层边缘部分的金属薄膜层被刻蚀掉使对应的牺牲层外露，如图3 ；
[0045]④在所述外露的牺牲层上蚀刻出通孔4，如图4 ;
[0046]⑤在所述金属反光板和外露的牺牲层上方以及所述通孔内分别淀积一层介质薄膜层5，如图5 ；
[0047]⑥将需要的图形转移到所述介质薄膜层上，所述通孔内的介质薄膜层和其连接的部分介质薄膜层形成带锚爪支撑结构的隔离梁15，位于所述牺牲层上方的部分介质薄膜层分别形成若干悬臂梁14的第一层介质层141和若干位于两悬臂梁之间的隔离梁15，位于所述金属反光板上方的介质薄膜层形成红外吸收介质层12，如图6 ；
[0048]⑦在所述悬臂梁的第一层介质层上方淀积第二层金属薄膜层6，并通过掩膜蚀刻得到悬臂梁的第二层金属层142，如图7 ；
[0049]⑧在所述金属反光板的红外吸收介质层上方淀积多晶硅层7，如图8 ;
[0050]⑨将所述多晶硅层转换成具有纳米森林结构的黑硅红外吸收增强层13，如图9 ；
[0051]⑩将所述牺牲层全部释放，得到非制冷光读出红外焦平面阵列结构，如图10，图11为其立体结构示意图。
[0052]优选的，在所述步骤③，通过掩模板蚀刻将需要的图形转移到所述金属薄膜层上；在所述步骤⑥，通过掩模板蚀刻将需要的图形转移到所述介质薄膜层上；在所述步骤⑨，通过掩膜蚀刻将所述多晶硅层转换成具有纳米森林结构的黑硅红外吸收增强层13。
【权利要求】
1.一种非制冷光读出红外焦平面阵列结构，包括透明衬底(1)，其特征在于:在所述透明衬底上悬空设置一金属反光板(11)，该金属反光板上方依次设置有红外吸收介质层(12)和黑硅红外吸收增强层(13);在所述金属反光板的左右两侧间隔对称设置有若干悬臂梁(14)和隔离梁(15)，所述金属反光板每一侧的悬臂梁和隔离梁交错分布且成对出现，位于最内侧的悬臂梁一端与所述红外吸收介质层连接形成一体，位于两悬臂梁之间的隔离梁的另一端向内弯折与内侧的悬臂梁的另一端连接形成一体且该悬臂梁的一端向外弯折与外侧的悬臂梁一端连接形成一体，位于最外侧的悬臂梁一端向下弯折连接至所述透明衬底上形成锚爪支撑结构。
2.根据权利要求1所述的非制冷光读出红外焦平面阵列结构，其特征在于:所述悬臂梁为双材料悬臂梁，该悬臂梁由位于下方的第一层介质层(141)和位于上方的第二层金属层(142)构成。
3.根据权利要求2所述的非制冷光读出红外焦平面阵列结构，其特征在于:所述隔离梁与所述悬臂梁的第一层介质层连接形成一体。
4.根据权利要求2所述的非制冷光读出红外焦平面阵列结构，其特征在于:所述第一层介质层为氮化娃和氧化娃其中之一种材质制成，所述第二层金属层为金和招其中之一种材质制成。
5.根据权利要求1所述的非制冷光读出红外焦平面阵列结构，其特征在于:所述透明衬底为硼硅酸玻璃和石英其中之一种材质制成。
6.根据权利要求1所述的非制冷光读出红外焦平面阵列结构，其特征在于:所述金属反光板为金和招其中之一种材质制成。
7.根据权利要求1所述的非制冷光读出红外焦平面阵列结构，其特征在于:所述红外吸收介质层由氮化娃和氧化娃其中之一种材质制成。
8.根据权利要求1所述的非制冷光读出红外焦平面阵列结构，其特征在于:所述黑硅红外吸收增强层是由淀积的硅层经SF6气体蚀刻形成。
【文档编号】B81C1/00GK203807146SQ201420208787
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年4月25日 优先权日:2014年4月25日
【发明者】孔延梅, 焦斌斌, 刘瑞文 申请人:昆山光微电子有限公司