本申請(qǐng)涉及紅外探測(cè)器，更具體地說，涉及一種紅外像素級(jí)封裝探測(cè)器及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、近年來，得益于夜視、安檢的需求，以非制冷紅外探測(cè)器和太赫茲探測(cè)器為代表的熱成像技術(shù)發(fā)展迅速，熱成像技術(shù)在醫(yī)療、測(cè)溫等領(lǐng)域有廣泛的需求和應(yīng)用。非制冷紅外探測(cè)器和太赫茲探測(cè)器都是基于微測(cè)輻射熱計(jì)的基本原理，利用光熱效應(yīng)，吸收入射電磁輻射，引起內(nèi)部熱敏材料的溫度變化，將電磁輻射轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行成像的探測(cè)器。

2、像素級(jí)封裝作為第四代非制冷紅外焦平面探測(cè)器的封裝技術(shù)，是對(duì)單個(gè)像素或一系列像素的封裝，像素級(jí)封裝在讀出電路的半導(dǎo)體基板晶圓上進(jìn)行mems(micro-electro-mechanical?system，微機(jī)電系統(tǒng))工藝，相比晶圓級(jí)封裝，像素級(jí)封裝可以節(jié)省一片晶圓的設(shè)計(jì)和加工，同時(shí)不需要鍵合工藝，簡(jiǎn)化了非制冷紅外焦平面探測(cè)器的制造過程，節(jié)省了時(shí)間和成本，像素級(jí)封裝在產(chǎn)能擴(kuò)大時(shí)有非常大的優(yōu)勢(shì)。

3、現(xiàn)有的紅外像素級(jí)封裝探測(cè)器，是在整個(gè)支撐層上全部設(shè)置增透密封薄膜，支撐層一般為si，增透密封薄膜一般為ge、zns，這兩種膜層熱膨脹系數(shù)相差比較大，使得增透密封薄膜的應(yīng)力比較大，從而會(huì)影響產(chǎn)品的可靠性和良率，尤其是對(duì)于陣列型像素級(jí)封裝探測(cè)器而言，其膜層面積非常大，因此，薄膜應(yīng)力問題更為嚴(yán)重。

4、綜上所述，如何提高紅外像素級(jí)封裝探測(cè)器的可靠性和良率，是目前本領(lǐng)域技術(shù)人員人員亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本申請(qǐng)的目的是提供一種紅外像素級(jí)封裝探測(cè)器及其制備方法，用于提高紅外像素級(jí)封裝探測(cè)器的可靠性和良率。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)?zhí)峁┤缦录夹g(shù)方案：

3、一種紅外像素級(jí)封裝探測(cè)器，包括半導(dǎo)體基板、與所述半導(dǎo)體基板相連的微測(cè)輻射熱計(jì)、設(shè)置在所述半導(dǎo)體基板上方且?guī)в嗅尫磐椎闹螌?、設(shè)置在所述支撐層上表面的密封層、設(shè)置在所述密封層上表面的抗反射層，所述密封層用于對(duì)所述釋放通孔進(jìn)行密封，以與所述支撐層及所述半導(dǎo)體基板形成封裝空腔，所述微測(cè)輻射熱計(jì)位于所述封裝空腔內(nèi)；

4、所述密封層的熱膨脹系數(shù)與所述支撐層的熱膨脹系數(shù)的差值小于閾值；

5、所述抗反射層包括多個(gè)分隔開的抗反射區(qū)域。

6、優(yōu)選的，所述抗反射層采用lift?off工藝制備得到。

7、優(yōu)選的，所述密封層的材料與所述支撐層的材料相同。

8、優(yōu)選的，所述紅外像素級(jí)封裝探測(cè)器包括多層所述抗反射層。

9、優(yōu)選的，所述釋放通孔位于所述微測(cè)輻射熱計(jì)正上方之外的區(qū)域處。

10、優(yōu)選的，所述半導(dǎo)體基板的上表面設(shè)置有與所述微測(cè)輻射熱計(jì)正對(duì)應(yīng)的吸氣劑層。

11、優(yōu)選的，所述半導(dǎo)體基板上設(shè)置有支撐橋墩；

12、所述支撐層包括位于所述半導(dǎo)體基板上表面邊緣處的面陣邊緣支撐結(jié)構(gòu)、位于所述支撐橋墩上的面陣內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)、與所述面陣邊緣支撐結(jié)構(gòu)及所述面陣內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)相連的面支撐結(jié)構(gòu)；

13、所述支撐橋墩在所述半導(dǎo)體基板上的高度小于所述面陣邊緣支撐結(jié)構(gòu)在所述半導(dǎo)體基板上的高度；所述面陣內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)的厚度與所述面支撐結(jié)構(gòu)的厚度相同，或者，所述面陣內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)的上表面與所述面支撐結(jié)構(gòu)的上表面平齊。

14、優(yōu)選的，所述支撐橋墩包括位于半導(dǎo)體基板上的支撐柱、位于所述支撐柱與所述面陣內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)之間的支撐臺(tái)面；

15、所述微測(cè)輻射熱計(jì)通過所述支撐柱與所述半導(dǎo)體基板電連接。

16、一種紅外像素級(jí)封裝探測(cè)器的制備方法，用于制備如上述任一項(xiàng)所述的紅外像素級(jí)封裝探測(cè)器，包括：

17、在半導(dǎo)體基板上制備第一犧牲層，在所述第一犧牲層上制備與所述半導(dǎo)體基板相連的微測(cè)輻射熱計(jì)；

18、在所述微測(cè)輻射熱計(jì)及所述第一犧牲層上制備第二犧牲層；

19、在所述第二犧牲層上制備支撐層，并在所述支撐層上設(shè)置釋放通孔，通過所述釋放通孔去除所述第一犧牲層和所述第二犧牲層；

20、在所述支撐層上制備密封層；所述密封層用于對(duì)所述釋放通孔進(jìn)行密封，以與所述支撐層及所述半導(dǎo)體基板形成容納所述微測(cè)輻射熱計(jì)的封裝空腔，且所述密封層的熱膨脹系數(shù)與所述支撐層的熱膨脹系數(shù)的差值小于閾值；

21、在所述密封層上表面制備包括多個(gè)分隔開的抗反射區(qū)域的抗反射層。

22、優(yōu)選的，在所述密封層上表面制備包括多個(gè)分隔開的抗反射區(qū)域的抗反射層，包括：

23、采用lift?off工藝在所述密封層上表面制備包括多個(gè)分隔開的所述抗反射區(qū)域的抗反射層；

24、其中，所述lift?off工藝采用的光刻膠為雙層光刻膠。

25、本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N紅外像素級(jí)封裝探測(cè)器及其制備方法，其中，紅外像素級(jí)封裝探測(cè)器包括半導(dǎo)體基板、與半導(dǎo)體基板相連的微測(cè)輻射熱計(jì)、設(shè)置在半導(dǎo)體基板上方且?guī)в嗅尫磐椎闹螌?、設(shè)置在支撐層上表面的密封層、設(shè)置在密封層上表面的抗反射層，密封層用于對(duì)釋放通孔進(jìn)行密封，以與支撐層及半導(dǎo)體基板形成封裝空腔，微測(cè)輻射熱計(jì)位于封裝空腔內(nèi)；密封層的熱膨脹系數(shù)與支撐層的熱膨脹系數(shù)的差值小于閾值；抗反射層包括多個(gè)分隔開的抗反射區(qū)域。

26、本申請(qǐng)公開的上述技術(shù)方案，在帶有釋放通孔的支撐層的上表面設(shè)置密封層，利用該密封層對(duì)支撐層上的釋放通孔進(jìn)行密封，以與支撐層、半導(dǎo)體基板形成容納微測(cè)輻射熱計(jì)的封裝空腔，實(shí)現(xiàn)對(duì)微測(cè)輻射熱計(jì)的封裝。而且密封層的熱膨脹系數(shù)與支撐層的熱膨脹系數(shù)的差值小于閾值，以減小因熱膨脹系數(shù)失配帶來的應(yīng)力，并且密封層上表面上設(shè)置的抗反射層包括多個(gè)分隔開來的抗反射區(qū)域，以通過將抗反射層分割成小區(qū)域來打斷膜層應(yīng)力。即，本申請(qǐng)通過使密封層的熱膨脹系數(shù)與支撐層的熱膨脹系數(shù)的差值小于閾值、抗反射層分成多個(gè)獨(dú)立的抗反射區(qū)域來有效降低相應(yīng)膜層的應(yīng)力，從而提高紅外像素級(jí)封裝探測(cè)器的可靠性和良率。

技術(shù)特征：

1.一種紅外像素級(jí)封裝探測(cè)器，其特征在于，包括半導(dǎo)體基板、與所述半導(dǎo)體基板相連的微測(cè)輻射熱計(jì)、設(shè)置在所述半導(dǎo)體基板上方且?guī)в嗅尫磐椎闹螌印⒃O(shè)置在所述支撐層上表面的密封層、設(shè)置在所述密封層上表面的抗反射層，所述密封層用于對(duì)所述釋放通孔進(jìn)行密封，以與所述支撐層及所述半導(dǎo)體基板形成封裝空腔，所述微測(cè)輻射熱計(jì)位于所述封裝空腔內(nèi)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外像素級(jí)封裝探測(cè)器，其特征在于，所述抗反射層采用liftoff工藝制備得到。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外像素級(jí)封裝探測(cè)器，其特征在于，所述密封層的材料與所述支撐層的材料相同。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外像素級(jí)封裝探測(cè)器，其特征在于，所述紅外像素級(jí)封裝探測(cè)器包括多層所述抗反射層。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外像素級(jí)封裝探測(cè)器，其特征在于，所述釋放通孔位于所述微測(cè)輻射熱計(jì)正上方之外的區(qū)域處。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外像素級(jí)封裝探測(cè)器，其特征在于，所述半導(dǎo)體基板的上表面設(shè)置有與所述微測(cè)輻射熱計(jì)正對(duì)應(yīng)的吸氣劑層。

7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的紅外像素級(jí)封裝探測(cè)器，其特征在于，所述半導(dǎo)體基板上設(shè)置有支撐橋墩；

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的紅外像素級(jí)封裝探測(cè)器，其特征在于，所述支撐橋墩包括位于半導(dǎo)體基板上的支撐柱、位于所述支撐柱與所述面陣內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)之間的支撐臺(tái)面；

9.一種紅外像素級(jí)封裝探測(cè)器的制備方法，其特征在于，用于制備如權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的紅外像素級(jí)封裝探測(cè)器，包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的紅外像素級(jí)封裝探測(cè)器的制備方法，其特征在于，在所述密封層上表面制備包括多個(gè)分隔開的抗反射區(qū)域的抗反射層，包括：

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)公開了一種紅外像素級(jí)封裝探測(cè)器及其制備方法，探測(cè)器包括半導(dǎo)體基板、微測(cè)輻射熱計(jì)、支撐層、設(shè)置在支撐層上表面的密封層、設(shè)置在密封層上表面的抗反射層，密封層與支撐層及半導(dǎo)體基板形成封裝空腔，微測(cè)輻射熱計(jì)位于封裝空腔內(nèi)；密封層的熱膨脹系數(shù)與支撐層的熱膨脹系數(shù)的差值小于閾值；抗反射層包括多個(gè)分隔開的抗反射區(qū)域。本申請(qǐng)公開的技術(shù)方案，密封層的熱膨脹系數(shù)與支撐層的熱膨脹系數(shù)的差值小于閾值，以減小因熱膨脹系數(shù)失配帶來的應(yīng)力，并且密封層上表面上設(shè)置的抗反射層包括多個(gè)分隔開來的抗反射區(qū)域，以通過將抗反射層分割成小區(qū)域來打斷膜層應(yīng)力，從而有效降低相應(yīng)膜層的應(yīng)力，進(jìn)而提高紅外像素級(jí)封裝探測(cè)器的可靠性和良率。

技術(shù)研發(fā)人員：史杰,董珊,殷瑞
受保護(hù)的技術(shù)使用者：煙臺(tái)睿創(chuàng)微納技術(shù)股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/31