一种像素级封装结构、封装方法与流程

本发明属于非制冷红外探测器，特别涉及一种像素级封装结构、封装方法。

背景技术：

1、为了实现高性能，非制冷红外探测器需要进行真空封装。

2、在片级封装中，吸气剂通常用于真空环境系统中抽走或吸收外部渗透和内部放出的气体，从而使系统保持所需的环境。由于片级封装的特点，器件体积进一步缩小，封装内部空间也越来越小，事实上，由于内部体积小得多，真空寿命很难保持，在微系统中对吸气剂的吸附性要求更高。所以需要吸气剂以使非制冷红外探测器或其他mems器件封装达到多年所需的系统寿命。

3、吸气剂根据吸气方式分为两种类型，一种是蒸散型吸气剂，另一种是非蒸散型吸气剂；因为蒸散型吸气剂激活时会将金属颗粒蒸散出来对器件造成污染，所以片级封装要求采用非蒸散型吸气剂。由于片级封装小型化的特点，封装内部只能集成薄膜吸气剂（neg），其吸气速率与沉积的有效面积有关，传统的真空封装方式，一般将吸气剂填充光学增透层以及键合环之间的区域。

4、现有的封装方式在进行封装时其结构容易倾斜扭曲，稳定性有待提高。

5、并且，随着红外热成像设备越做越小、红外探测器 netd 要求越来越高，小像元大面阵发展驱动器件尺寸越来越大，片级封装技术的发展及伴随着计算机辅助工具和mems工艺技术的发展，传统的真空封装技术已经不能够满足高效mems器件对其封装结构小型化、低成本的需求。

技术实现思路

1、为了解决以上问题，本发明提供一种像素级封装结构，在有利于探测器小型化的同时，能有效保障真空环境，结构稳定性能佳。

2、具体技术方案如下：

3、一种像素级封装结构，所述封装结构包括：

4、像素单元，包括读出电路衬底和设置于所述读出电路衬底之上的微桥结构；

5、封装盖帽，支撑于所述读出电路衬底之上，并与所述读出电路衬底形成封装腔体，使得微桥结构置于所述封装腔体之中；所述封装盖帽支撑于所述读出电路衬底的支撑部位为吸气剂结构。

6、进一步地，所述封装盖帽包括吸气剂支撑柱、支撑层、密封层；所述吸气剂支撑柱为吸气剂结构，支撑在读出电路衬底上并环设于微桥结构的外围；所述吸气剂支撑柱的上端与支撑层的下表面连接，所述密封层设置于所述支撑层之上。

7、进一步地，所述支撑层上设有释放孔，所述密封层沉积于所述释放孔。

8、进一步地，所述封装盖帽还包括增透层；所述增透层设置在支撑层的上表面和/或下表面。

9、进一步地，所述增透层的材料为锗、硫化锌的一种或多种。

10、进一步地，所述增透层的下表面设有吸气剂层。

11、进一步地，所述支撑层、密封层、增透层构成的整体为凹凸不平的形貌。

12、本发明的另一目的在于提供一种像素级封装方法，所述方法用于对像素单元进行真空封装，包括步骤：

13、s1.提供读出电路衬底，于所述读出电路衬底上制备微桥结构；

14、s2.制备支撑于所述读出电路衬底上的封装盖帽，使得微桥结构处于封装盖帽与读出电路衬底形成的封装腔体中；其中，所述封装盖帽包括吸气剂支撑柱、支撑层、密封层；所述吸气剂支撑柱为吸气剂结构，支撑在读出电路衬底上并环设于微桥结构的外围；所述吸气剂支撑柱的上端与支撑层的下表面连接，所述密封层设置于支撑层之上。

15、进一步地，所述步骤2具体包括：

16、s21.于读出电路衬底以及微桥结构上方形成牺牲层，在所述牺牲层上形成凹槽，所述凹槽与吸气剂支撑柱对应，环设于微桥结构的外围；

17、s22.于凹槽内制备吸气剂；

18、s23于牺牲层的上表面制备支撑层并在支撑层上开出释放孔；

19、s24.释放牺牲层，获得吸气剂支撑柱，得到像素单元的真空封装环境；

20、s25.在高真空环境下，于释放孔上沉积密封层。

21、进一步地，所述方法还包括步骤s26：在支撑层的上表面和/或下表面制备增透层。

22、与现有技术相比，上述技术方案之一或多个技术方案能达到至少以下有益效果之一：

23、本发明的封装方式设计了吸气剂支撑柱，不仅提高了像素封装结构的稳定性，避免了因封装盖帽倾斜扭曲而影响探测器性能的问题；并且将支撑柱设为吸气剂结构，增加吸气剂的体积和接触面，保障稳定性的同时保障真空环境；同时能够在不增加探测器尺寸的前提下，将吸气剂的作用最大化，有利于探测器的小型化。

技术特征：

1.一种像素级封装结构，其特征在于，所述封装结构包括：

2.根据权利要求1所述的像素级封装结构，其特征在于，所述封装盖帽包括吸气剂支撑柱、支撑层、密封层；所述吸气剂支撑柱为吸气剂结构，支撑在读出电路衬底上并环设于微桥结构的外围；所述吸气剂支撑柱的上端与支撑层的下表面连接，所述密封层设置于所述支撑层之上。

3.根据权利要求1所述的像素级封装结构，其特征在于，所述支撑层上设有释放孔，所述密封层沉积于所述释放孔。

4.根据权利要求1所述的像素级封装结构，其特征在于，所述封装盖帽还包括增透层；所述增透层设置在支撑层的上表面和/或下表面。

5.根据权利要求4所述的像素级封装结构，其特征在于，所述增透层的材料为锗、硫化锌的一种或多种。

6.根据权利要求4或5所述的像素级封装结构，其特征在于，所述增透层的下表面设有吸气剂层。

7.根据权利要求6所述的像素级封装结构，其特征在于，所述支撑层、密封层、增透层构成的整体为凹凸不平的形貌。

8.一种像素级封装方法，其特征在于，所述方法用于对像素单元进行真空封装，包括步骤：

9.根据权利要求8所述的像素级封装方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：

10.根据权利要求9所述的像素级封装方法，其特征在于，所述方法还包括步骤s26：在支撑层的上表面和/或下表面制备增透层。

技术总结
本发明属于非制冷红外探测器技术领域，公开了一种像素级封装结构、封装方法；封装结构包括像素单元，包括读出电路衬底和设置于所述读出电路衬底之上的微桥结构；封装盖帽，支撑于所述读出电路衬底之上，并与所述读出电路衬底形成封装腔体，使得微桥结构置于所述封装腔体之中；所述封装盖帽支撑于所述读出电路衬底的支撑部位为吸气剂结构。本发明的封装方式设计了吸气剂支撑柱，不仅提高了像素封装结构的稳定性，避免了因封装盖帽倾斜扭曲而影响探测器性能的问题；并且将支撑柱设为吸气剂结构，增加吸气剂的体积和接触面，保障稳定性的同时保障真空环境；同时能够在不增加探测器尺寸的前提下，将吸气剂的作用最大化，有利于探测器的小型化。

技术研发人员：黄添萍
受保护的技术使用者：安徽光智科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29