一种双色探测器及其制备方法与流程

本发明涉及图像传感器领域，尤其涉及一种双色探测器及其制备方法。

背景技术：

1、现有技术中，紫外/红外双色探测器可以同时获取两个波段的目标信息，可对复杂的背景进行抑制，以有效排除干扰源的影响，提供更为全面的光谱信息多维度对比，进一步提高探测的准确性，增强了在人工及复杂背景干扰下的目标识别能力，弥补了现有红外单色探测器面对复杂场景时，以产生目标识别失灵、导致虚警的问题。

2、在此基础上，现已开发出两种双色探测器：

3、如图1所示，第1种为垂直架构制冷光电导型红外/紫外双色探测器，其cds紫外吸收层、insb红外吸收层在高度方向上堆叠设置，但由于紫外线与红外线传播能力不同步，因此上述结构设计难以实现作用距离内双色信息的对比融合，同时，上述双色探测器需配置制冷系统，以保证红外信号的高响应率，由此导致双色探测系统整体成本高、体积大、准备时间长；

4、如图2所示，第1种为平面架构非制冷热敏型红外/紫外双色探测器，其红外信号感应区和紫外信号感应区在同一平面上错开排列或拼接而成(即平面型设计)，因此可保证探测距离一致，但上述感应区平面型设计的方案会导致像元尺寸无法进一步缩小，而探测器芯片体积、面积受限，因此难以得到小体积、大面阵、高分辨率的双色探测器。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种双色探测器及其制备方法，其将红外热敏层、紫外光敏层垂直集成于同一像素内，且通过隔热腔的设置避免紫外光敏层发热导致的信号串扰，可大幅降低探测器像元中心距和双色探测器系统体积。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一方面，提供了一种双色探测器，其包括：

4、衬底；

5、红外像元微桥结构，设置于所述衬底上方，且所述红外像元微桥结构包括：桥面以及支撑所述桥面的桥柱，所述桥面包括层叠设置的红外吸收层和红外热敏层；

6、紫外光敏层，设置于所述红外像元微桥结构的上方。

7、优选的，所述衬底的上方还设置有支撑层，所述红外像元微桥结构支撑于所述支撑层上。

8、优选的，所述红外吸收层由金属氧化物、碳基材料、氮氧化硅薄膜、氧化硅薄膜、氮化硅薄膜中的一种或几种制成。

9、优选的，所述紫外光敏层由紫外光敏宽禁带半导体材料制成。

10、优选的，所述双色探测器还包括：

11、红外电极，其与所述红外热敏层接触，且与衬底中的信号处理电路电连接；

12、以及紫外电极，其连接所述紫外光敏层，且同时与所述衬底中的信号处理电路电连接。

13、优选的，所述双色探测器还包括：缓冲层，其设置在所述桥面的上方。

14、优选的，所述双色探测器还包括：隔热层，其设置于所述桥面以及紫外光敏层之间，且内部具有隔热腔。

15、优选的，所述双色探测器还包括：反射层，其设置于所述衬底上方，所述反射层与所述桥面之间形成有谐振腔。

16、还提供一种双色探测器的制备方法，其包括如下步骤：

17、提供衬底；

18、在所述衬底上制作红外像元微桥结构，所述红外像元微桥结构包括桥面以及支撑所述桥面的桥柱，所述桥面包括层叠设置的红外吸收层和红外热敏层；

19、在所述红外像元微桥结构的上方制作紫外光敏层；

20、以及制作红外电极、紫外电极。

21、优选的，所述双色探测器的制备方法包括如下步骤：

22、a、在衬底上生长出支撑层；

23、b、在所述支撑层上沉积反射层；

24、c、在所述支撑层上旋涂聚酰亚胺膜层，以形成第一牺牲层；

25、d、在所述第一牺牲层上沉积红外吸收层；

26、e、在所述红外吸收层上沉积红外热敏层；

27、f、在所述红外热敏层上沉积缓冲层；

28、g、沉积形成红外电极；

29、h、在所述缓冲层上方旋涂聚酰亚胺膜层，以形成第二牺牲层；

30、i、在所述第二牺牲层上沉积紫外光敏层；

31、j、在所述红外电极上沉积钝化膜；

32、k、在所述紫外光敏层上形成紫外电极；

33、l、去除全部第一牺牲层，以形成谐振腔，以及去除部分第二牺牲层，以在其内部形成隔热腔。

34、综上所述，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

35、本发明中的双色探测器整体为一种垂直架构非制冷热敏型红外/光敏紫外双色探测器，其将红外热敏层、紫外光敏层垂直集成于同一像素内，且通过隔热腔的设置避免紫外光敏层、红外热敏层发热导致的信号串扰，因此无需额外设置制冷装置，且无需平行分区分别处理不同波段的信号，可大幅降低探测器像元中心距和双色探测器系统体积。

技术特征：

1.一种双色探测器，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的双色探测器，其特征在于，所述衬底的上方还设置有支撑层，所述红外像元微桥结构支撑于所述支撑层上。

3.如权利要求1所述的双色探测器，其特征在于，所述红外吸收层由金属氧化物、碳基材料、氮氧化硅薄膜、氧化硅薄膜、氮化硅薄膜中的一种或几种制成。

4.如权利要求1所述的双色探测器，其特征在于，所述紫外光敏层由紫外光敏宽禁带半导体材料制成。

5.如权利要求1所述的双色探测器，其特征在于，所述双色探测器还包括：

6.如权利要求1所述的双色探测器，其特征在于，所述双色探测器还包括：缓冲层，其设置在所述桥面的上方。

7.如权利要求1所述的双色探测器，其特征在于，所述双色探测器还包括：隔热层，其设置于所述桥面以及紫外光敏层之间，且内部具有隔热腔。

8.如权利要求1所述的双色探测器，其特征在于，所述双色探测器还包括：反射层，其设置于所述衬底上方，所述反射层与所述桥面之间形成有谐振腔。

9.一种双色探测器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

10.如权利要求9所述的双色探测器的制备方法，其特征在于，所述双色探测器的制备方法包括如下步骤：

技术总结
本发明涉及一种双色探测器及其制备方法，其包括：衬底，其含有用于对光信号进行处理的信号处理电路；支撑层，其设置于所述信号处理电路的上表面；红外吸收层，其与所述支撑层之间形成有谐振腔；红外热敏层，其设置在所述红外吸收层的上表面；红外电极，其与所述红外热敏层接触，且与衬底中的信号处理电路电连接；紫外光敏层，其设置于所述红外电极上方；以及紫外电极，其连接所述紫外光敏层，且同时与所述衬底中的信号处理电路电连接将红外热敏层、紫外光敏层垂直集成于同一像素内，且通过隔热腔的设置避免紫外光敏层、红外热敏层因发热导致的信号串扰，可大幅降低探测器像元中心距和双色探测器系统体积。

技术研发人员：黄立,黄晟,尹魏玲,汪超,王春水,高健飞,蒋文杰,赵祺
受保护的技术使用者：武汉鲲鹏微纳光电有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16