一种红外探测芯片的制作方法

本实用新型涉及红外探测领域，特别涉及一种红外探测芯片。

背景技术：

红外辐射在我们身边无处不在。而对于红外辐射的检测及利用，更是渗透到现代军事、工业、生活的各个方面。波长在3μm-5μm范围内的红外波段称为中红外波。这个波段的红外波对导弹尾焰、爆炸、火灾、火山等高温目标识别具有高效的探测和分辨能力；而且，由于3μm-5μm波段的激光具有很强的大气穿透能力，因此具有应用于激光制导、遥感等军事领域的巨大潜能；在大气探测方面，二氧化碳和甲烷等常见的温室气体，吸收的红外辐射正好为中红外波段。

红外探测芯片是基于探测目标辐射的红外线被热敏材料吸收后发生的阻值变化而产生信号变化制作而成的一种探测芯片。常见的中红外探测芯片材料一般采用hgcdte、insb、gaas和钛酸锶等材料，这些材料制备过程有剧毒，制备温度高，需特定制冷设备，淀积气体或材料成本也高，不易于集成大规模阵列。

非制冷红外探测器因其省略了体积庞大、价格昂贵的制冷机构，在体积、重量、寿命、成本、功耗、启动速度及稳定性等方面相比于制冷型红外探测器具有优势。但现有的非制冷红外探测器存在均对红外辐射的吸收率较低，响应时间长、探测灵敏度差等问题。为提高中红外探测能力，如红外吸收波段整体吸收率、探测率、大阵列集成等探测性能，必须研发新型敏感材料集成的探测芯片，以达到制备工艺简化、非制冷、低成本、快速响应的需求。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型公开了一种红外探测芯片，所述芯片包括基层和设置在所述基层上红外线探测层，所述红外线探测层包括用于吸收红外线的热敏材料层，其中，所述热敏材料层为氧化镍铬热敏层。

进一步的，所述红外线探测层还包括绝缘支撑层和导电电极，所述导电电极贯穿所述绝缘支撑层设置，所述氧化镍铬热敏层覆盖所述绝缘支撑层和所述导电电极设置。

进一步的，所述氧化镍铬热敏层厚度为20nm-300nm。

进一步的，所述氧化镍铬热敏层表面设有钝化层，所述钝化层设置在所述氧化镍铬热敏层远离所述绝缘支撑层的一侧。

进一步的，所述钝化层包括氮化硅层和二氧化硅层，所述氮化硅层设置在所述氧化镍铬热敏层的表面，所述二氧化硅层设置在所述所述氮化硅层表面。

进一步的，所述氮化硅层厚度为50nm-500nm，所述二氧化硅层厚度为50nm-500nm。

进一步的，所述基层包括读出电路和金属反射层，所述读出电路上设有接触电极，所述导电电极与所述接触电极连通；所述金属反射层设置在所述读出电路层的表面，所述金属反射层与所述接触电极不相接。

进一步的，所述金属反射层材料为金或铝，所述金属反射层厚度为50nm-300nm。

进一步的，所述绝缘支撑层远离所述氧化镍铬热敏层的一侧设有凸起，所述凸起与所述接触电极相接；和/或，

所述导电电极贯穿所述凸起设置。

进一步的，所述凸起的高度为0.5μm-2μm。

采用上述技术方案，本实用新型所述的xx具有如下有益效果：

1)本实用新型涉所述的红外探测芯片，采用的氧化镍铬热敏层具有正电阻温度系数和高电阻温度系数，氧化镍铬薄膜热敏层在中红外3～5μm波段具有高吸收率，集成该热敏层的红外探测芯片能大大提升中红外吸收率和响应度，从而提高探测性能。

2)本实用新型涉所述的红外探测芯片，是基于氧化镍铬热敏薄膜作为热敏层，无需制冷设备，具有体积小、重量轻、功耗低等优点，而且使用寿命长。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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他的附图。

图1为基于氧化镍铬热敏薄膜的中红外半导体芯片结构示意图；

图2为氧化镍铬薄膜的tcr曲线；

图3为氧化镍铬薄膜的中红外波段吸收率曲线；

以下对附图作补充说明：

1-读出电路；2-接触电极；3-金属反射层；5-绝缘支撑层；6-导电电极；7-氧化镍铬热敏层；8-钝化层。

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作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本实用新型至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

实施例：

氧化镍铬作为一种前沿的薄膜材料，对于其性能的探索及应用是材料科学界热门的科研课题。如图2所示，氧化镍铬薄膜材料具有正tcr和高tcr的性能，同时氧化镍铬薄膜材料对3μm-5μm的中红外波段具有高吸收率。目前并没有见到利用氧化镍铬热敏薄膜制备成中红外波段非制冷且大规模阵列集成的红外探测芯片或器件。

如图1所示，本实用新型提供了一种红外探测芯片，所述芯片包括基层和设置在所述基层上红外线探测层，所述红外线探测层包括用于吸收红外线的热敏材料层，其中，所述热敏材料层为氧化镍铬热敏层7。

本实施例中，所述的红外探测芯片，采用的氧化镍铬热敏层7具有正电阻温度系数和高电阻温度系数，如图3所示，氧化镍铬薄膜热敏层在中红外3μm-5μm波段具有高吸收率，吸收范围从40％-96％。集成该热敏层的红外探测芯片能大大提升中红外吸收率和响应度，从而提高探测性能。

所述红外线探测层还包括绝缘支撑层5和导电电极6，所述导电电极6贯穿所述绝缘支撑层5设置，所述氧化镍铬热敏层7覆盖所述绝缘支撑层5和所述导电电极6设置。所述氧化镍铬热敏层7厚度为300nm。所述氧化镍铬热敏层7表面设有钝化层8，所述钝化层8设置在所述氧化镍铬热敏层7远离所述绝缘支撑层5的一侧。所述钝化层8包括氮化硅层和二氧化硅层，所述氮化硅层设置在所述氧化镍铬热敏层7的表面，所述二氧化硅层设置在所述所述氮化硅层表面。所述氮化硅层厚度为50nm，所述二氧化硅层厚度为50nm。

本实施例中，绝缘支撑层5的设置是为了支撑氧化镍铬热敏层7，并为导电电极6提供支撑通道，使导电电极6连通热敏层与读出电路1。氧化镍铬热敏层7采用磁控溅射的方式淀积在支撑层上，其厚度为300nm，在可能的实施方式中，氧化镍铬热敏层7的厚度还可以为20nm。钝化层8的设置是为了保护氧化镍铬热敏层7，确保芯片功能层的使用寿命；氮化硅层及二氧化硅层的厚度还可以为500nm，具体可根据芯片的使用情况来调整。

所述基层包括读出电路1和金属反射层3，所述读出电路1上设有接触电极2，所述导电电极6与所述接触电极2连通；所述金属反射层3设置在所述读出电路1层的表面，所述金属反射层3与所述接触电极2不相接。所述金属反射层3材料为金，所述金属反射层3厚度为300nm。所述绝缘支撑层5远离所述氧化镍铬热敏层7的一侧设有凸起，所述凸起与所述接触电极2相接；所述导电电极6贯穿所述凸起设置。所述凸起的高度为2μm。

本实施例中，金属反射层3材料还可以为铝层，金属反射层3厚度也可以为50nm。绝缘支撑层5为设置在接触电极2上的t形支撑结构，绝缘支撑层5与读出电路1及金属反射层3之间设有空腔，t形的支撑面的下表面与读出电路1的上表面距离为0.5μm-2μm。

本实施例的红外探测芯片是基于氧化镍铬热敏薄膜作为热敏层，无需制冷设备，具有体积小、重量轻、功耗低等优点，而且使用寿命长。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，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。