一種熱電堆紅外探測器及其制作方法技術

本發明專利技術公開了一種熱電堆紅外探測器及其制作方法，涉及探測器技術領域，用于解決熱電堆探測器隨器件尺寸減小而造成探測器響應率降低的問題。本發明專利技術提供一種熱電堆紅外探測器。該熱電堆紅外探測器包括熱電堆結構，以及位于熱電堆結構第一側的基底和背腔，其中，基底位于熱電堆紅外探測器的冷端，背腔位于熱電堆紅外探測器的熱端。熱電堆結構包括支撐層，以及形成在支撐層上的多層熱電偶結構；其中，每層熱電偶結構均包括熱電偶層以及覆蓋熱電偶層和支撐層的介質層。熱電堆結構還包括互連金屬結構，互連金屬結構用于將多層熱電偶結構進行互連，并形成焊盤。并形成焊盤。并形成焊盤。

【技術實現步驟摘要】
一種熱電堆紅外探測器及其制作方法


[0001]本專利技術涉及探測器
，特別是涉及一種熱電堆紅外探測器及其制作方法。

技術介紹

[0002]紅外探測器廣泛應用于軍事，工業，醫療，科研等領域。熱電堆紅外探測器因其結構簡單，且具有無源特征，被廣泛應用于非接觸測溫，智能家居等領域。
[0003]目前，為了降低成本，提高空間分辨率，熱電堆探測器向著尺寸縮小的方向發展，隨著熱電堆探測器尺寸縮小，其結構中的熱電偶對數也相應減小，同時冷熱端溫差也降低，造成熱電堆探測器響應率降低，極大的限制了熱電堆探測器的應用。

技術實現思路

[0004]本專利技術的目的在于提供一種熱電堆紅外探測器及其制作方法，用于解決熱電堆探測器隨器件尺寸減小而造成探測器響應率降低的問題。
[0005]為了實現上述目的，本專利技術提供一種熱電堆紅外探測器。該熱電堆紅外探測器包括熱電堆結構，以及位于熱電堆結構第一側的基底和背腔，其中，基底位于熱電堆紅外探測器的冷端，背腔位于熱電堆紅外探測器的熱端。熱電堆結構包括支撐層，以及形成在支撐層上的多層熱電偶結構；其中，每層熱電偶結構均包括熱電偶層以及覆蓋熱電偶層和支撐層的介質層。熱電堆結構還包括互連金屬結構，互連金屬結構用于將多層熱電偶結構進行互連，并形成焊盤。
[0006]與現有技術相比，本專利技術提供的熱電堆紅外探測器包括：熱電堆結構，以及位于熱電堆結構第一側的基底和背腔。熱電堆結構包括支撐層，以及形成在支撐層上的多層熱電偶結構；其中，每層熱電偶結構均包括熱電偶層以及覆蓋熱電偶層和支撐層的介質層。可見，本專利技術提供的多層熱電偶結構中的多層熱電偶堆疊設置，實現了具有疊層設置的兩層或兩層以上熱電偶層的熱電堆結構，從而較傳統的平面型熱電堆結構，大大提高了熱電偶層的數量，從而有效提高了探測器響應率，解決了由于探測器尺寸減小而造成響應率降低的問題。
[0007]本專利技術還提供了一種熱電堆紅外探測器的制作方法，包括：提供一基底材料層。在所述基底材料層上形成自下而上層疊設置的支撐層和多層熱電偶結構，其中，每層熱電偶結構均包括熱電偶層以及至少覆蓋所述熱電偶層的介質層。在所述多層熱電偶結構上形成互連金屬結構，所述互連金屬結構用于將所述多層熱電偶結構進行互連后，形成焊盤。去除位于所述基底材料層第一端的部分基底材料層，形成基底和背腔，得到熱電堆紅外探測器；其中，所述基底位于所述熱電堆紅外探測器的冷端，所述背腔位于熱電堆紅外探測器的熱端。
[0008]與現有技術相比，本專利技術提供的熱電堆紅外探測器的制作方法的有益效果與上述技術方案提供的熱電堆紅外探測器的有益效果相同，此處不再贅述。
附圖說明
[0009]此處所說明的附圖用來提供對本專利技術的進一步理解，構成本專利技術的一部分，本專利技術的示意性實施例及其說明用于解釋本專利技術，并不構成對本專利技術的不當限定。在附圖中：
[0010]圖1是本專利技術實施例提供的一種熱電堆紅外探測器的結構示意圖；
[0011]圖2是本專利技術實施例提供的一種熱電堆紅外探測器制作方法的步驟流程圖；
[0012]圖3
?
圖12是本專利技術實施例提供的一種熱電堆紅外探測器制作方法的各個階段的結構示意圖。
具體實施方式
[0013]下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。
[0014]在附圖中示出本專利技術實施例的各種示意圖，這些圖并非按比例繪制。其中，為了清楚明白的目的，放大了某些細節，并且可能省略了某些細節。圖中所示出的各種區域、層的形狀以及它們之間的相對大小、位置關系僅是示例性的，實際中可能由于制造公差或技術限制而有所偏差，并且本領域技術人員根據實際所需可以另外設計具有不同形狀、大小、相對位置的區域/層。
[0015]以下，術語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隱含地包括一個或更多個該特征。在本申請的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。
[0016]此外，本專利技術中，“上”、“下”等方位術語是相對于附圖中的部件示意置放的方位來定義，應當能理解到，這些方向性術語是相對概念，它們用于相對的描述和澄清，其可以根據附圖中部件所放置的方位變化而相應地發生變化。
[0017]在本專利技術中，除非另有明確的規定和限定，術語“連接”應做廣義理解，例如，“連接”可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是直接相連，也可以是通過中間媒介間接相連。
[0018]紅外探測器廣泛應用于軍事，工業，醫療，科研等領域。熱電堆紅外探測器因其結構簡單，制造工藝與CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補金屬氧化物半導體)兼容，且具有無源特征被廣泛應用于非接觸測溫，智能家居等領域。熱電堆紅外探測器基于賽貝克(Seebeck)效應工作，賽貝克效應是指兩種不同的導體或半導體一端連接并處于高溫狀態T2(熱端)，另一端開路且處于低溫狀態T1(冷端)，則在冷端存在開路電壓ΔV，此電壓叫賽貝克電壓，其大小與熱冷兩端的溫度差ΔT成正比，即：ΔV＝(α1?
α2)(T2?
T1)，α1、α2為組成熱電偶的兩種材料的賽貝克系數，這種結構稱為熱電偶，一系列的熱電偶串聯即為熱電堆。因而，熱電堆探測器的響應電壓為n*ΔV，其中n為熱電偶對數。從響應電壓表達式可看出，當熱電堆探測器中熱電偶材料確定后，其響應電壓與探測器冷熱端溫差，以及熱電偶對數成正比，因此為了提高探測器響應率，需盡量提高探測器冷熱端溫差，以及增加熱電偶對數。然而，為了降低成本，提高空間分辨率，熱電堆探測器向著尺寸縮小的方向發展，隨著探測器尺寸縮小，其結構中的熱電偶對數也相應減小，同時冷熱端溫差也降低，造成熱電堆探測器響應急劇降低，極大的限制了熱電堆探測器的應用。
[0019]為了解決上述技術問題，本專利技術實施例提供了一種熱電堆紅外探測器。參照圖1，該熱電堆紅外探測器包括熱電堆結構，以及位于熱電堆結構第一側的基底101和背腔102。其中，基底101位于熱電堆紅外探測器的冷端，背腔102位于熱電堆紅外探測器的熱端。熱電堆結構包括支撐層201，以及形成在支撐層201上的多層熱電偶結構202；其中，每層熱電偶結構均包括熱電偶層2021以及覆蓋熱電偶層2021和支撐層201的介質層2022。熱電堆結構還包括互連金屬結構203，互連金屬結構203用于將多層熱電偶結構202進行互連，并形成焊盤30。其中，焊盤30用于引出信號。
[0020]上述堆成熱電堆結構可以包括兩層熱電偶結構，也可以包括兩層以上多層熱電偶結構。可以理解，隨著熱電偶結構的層數的增多，熱電堆紅外探測器所具有的熱電偶對數相應的增加。在電堆紅外探測器所具有的熱電偶對數增加的情況下，可以有效提高熱電堆紅外探測器的響應率。
[0021]示例性的，多層熱本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種熱電堆紅外探測器，其特征在于，所述熱電堆紅外探測器包括熱電堆結構，以及位于所述熱電堆結構第一側的基底和背腔；其中，所述基底位于所述熱電堆紅外探測器的冷端，所述背腔位于熱電堆紅外探測器的熱端；所述熱電堆結構包括支撐層，以及形成在支撐層上的多層熱電偶結構；其中，每層熱電偶結構均包括熱電偶層以及至少覆蓋所述熱電偶層的介質層；所述熱電堆結構還包括互連金屬結構，所述互連金屬結構用于將所述多層熱電偶結構進行互連，并形成焊盤。2.根據權利要求1所述的熱電堆紅外探測器，其特征在于，沿所述熱電堆結構的第一側至第二側的方向，各層所述熱電偶結構中的熱電偶層的中心線位于同一直線上，且各層所述熱電偶結構中的熱電偶層的寬度逐漸降低。3.根據權利要求2所述的熱電堆紅外探測器，其特征在于，所述多層熱電偶結構還包括，貫穿所述多層熱電偶結構中至少一層介質層的多個接觸孔；所述互連金屬結構包括形成在所述多個接觸孔內，以及形成在所述多層熱電偶結構中頂層熱電偶結構介質層上的互連金屬線；每層所述熱電偶結構中的所述熱電偶層，均通過所述互連金屬線與相鄰熱電偶結構中的熱電偶層相連接；和/或，所述互連金屬線的材質為鋁、銅化鋁、鋁硅銅、金或鉑；和/或，所述互連金屬線的厚度為0.3μm
?
2μm。4.根據權利要求3所述的熱電堆紅外探測器，其特征在于，所述互連金屬結構還包括：覆蓋所述互連金屬線，和頂層熱電堆結構中介質層的鈍化層；在所述熱電堆紅外探測器的冷端，與所述多層熱電偶結構中的底層熱電堆結構中熱電偶層，和頂層熱電堆結構中熱電偶層電連接的所述互連金屬線位于所述介質層的部分裸露于鈍化層，以形成所述焊盤；和/或，所述鈍化層為氧化硅層、氮化硅層或氮氧化硅層中的一層或多層。5.根據權利要求1
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4任一項所述的熱電堆紅外探測器，其特征在于，所述支撐層為氧化硅層、氮化硅層或氮氧化硅層中的一層或多層；和/或，所述支撐層的厚度為0.3μm
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3μm。6.根據權利要求1
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4任一項所述的熱電堆紅外探測器，其特征在于，所述多層熱電偶結構中的介質層均為氧化...

【專利技術屬性】
技術研發人員：?七四專利代理機構，
申請(專利權)人：江蘇物聯網研究發展中心，
類型：發明
國別省市：