一种集成超透镜的红外探测器及其制作方法与流程

本发明涉及红外探测器，具体涉及一种集成超透镜的红外探测器及其制作方法。

背景技术：

1、红外探测器广泛应用于感知、测温、成像等领域中。目前，红外探测器一般仅靠像元结构上的桥面膜层对红外进行吸收，吸收率有限，且传统的封装形式是将芯片与单独的窗口一起进行陶瓷或者金属封装，集成度低，器件成本高尺寸大，不利于低成本与小型化，而采用非晶硅、锗和硫化锌等材料将窗口与像元集成进行像素级封装，虽然能将窗口与芯片集成，但采用非晶硅形成深腔，存在封孔难，真空度可靠性低的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种集成超透镜的红外探测器及其制作方法，能够极大提高探测器红外吸收率和真空度可靠性，同时使器件成本降低且尺寸减小。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案为一种集成超透镜的红外探测器，包括基底以及盖板，所述基底上设置有多个mems像元结构，所述盖板上设置有多个深腔，所述盖板与所述基底键合并且各所述mems像元结构被一一对应地封装在各所述深腔中；所述盖板上正对各所述mems像元结构的部分均为超透镜结构。

3、作为实施方式之一，所述mems像元结构上设置有红外吸收增强结构。

4、作为实施方式之一，所述红外吸收增强结构为伞状结构。

5、作为实施方式之一，所述红外吸收增强结构的顶面上设置有用于增强红外吸收的金属层。

6、作为实施方式之一，所述超透镜结构的表面设置有红外增透膜。

7、作为实施方式之一，所述超透镜结构为平凸透镜结构。

8、本发明还提供一种以上任一项所述的集成超透镜的红外探测器的制作方法，包括如下步骤：

9、s1、在基底上制作多个mems像元结构；

10、s2、在盖板上刻蚀出多个深腔；

11、s3、将所述基底与所述盖板键合，再将所述盖板上正对各所述mems像元结构的部分制成超透镜结构；或者先将所述盖板上正对各所述mems像元结构的部分制成超透镜结构，再将所述基底与所述盖板键合。

12、作为实施方式之一，步骤s1具体包括以下步骤：

13、s11、在基底上沉积第一牺牲层，再在所述第一牺牲层上制作多个mems像元结构；

14、s12、释放所述第一牺牲层。

15、作为实施方式之一，步骤s11和步骤s12之间还包括如下步骤：在所述mems像元结构上沉积第二牺牲层，在所述第二牺牲层上刻蚀出凹槽，在所述凹槽中以及所述第二牺牲层上沉积红外吸收增强结构材料并图形化，制作红外吸收增强结构；并在步骤s12中释放所述第二牺牲层。

16、作为实施方式之一，步骤s3中采用灰度光刻或者热回流法对所述盖板上背向所述基底的一面进行处理，在所述盖板上正对各所述mems像元结构的位置处分别形成超透镜结构。

17、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

18、(1)本发明通过将盖板上正对各mems像元结构的部分制成超透镜结构，可极大提高像元红外吸收率；

19、(2)本发明将透镜结构充当窗口，并与像元结构集成，可以使器件集成度高、尺寸减小，成本降低；

20、(3)与现有像素级封装相比，本发明采用键合工艺无需封孔，可避免像素级封装时封孔困难导致真空度难以保持的问题；

21、(4)本发明通过盖帽与基底进行晶圆级键合来实现单个像素的封装，可实现大批量生产。

1.一种集成超透镜的红外探测器，包括基底以及盖板，所述基底上设置有多个mems像元结构，其特征在于：所述盖板上设置有多个深腔，所述盖板与所述基底键合并且各所述mems像元结构被一一对应地封装在各所述深腔中；所述盖板上正对各所述mems像元结构的部分均为超透镜结构。

2.如权利要求1所述的集成超透镜的红外探测器，其特征在于：所述mems像元结构上设置有红外吸收增强结构。

3.如权利要求2所述的集成超透镜的红外探测器，其特征在于：所述红外吸收增强结构为伞状结构。

4.如权利要求3所述的集成超透镜的红外探测器，其特征在于：所述红外吸收增强结构的顶面上设置有用于增强红外吸收的金属层。

5.如权利要求1所述的集成超透镜的红外探测器，其特征在于：所述超透镜结构的表面设置有红外增透膜。

6.如权利要求1所述的集成超透镜的红外探测器，其特征在于：所述超透镜结构为平凸透镜结构。

7.一种权利要求1-6任一项所述的集成超透镜的红外探测器的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

8.如权利要求7所述的制作方法，其特征在于：步骤s1具体包括以下步骤：

9.如权利要求8所述的制作方法，其特征在于：步骤s11和步骤s12之间还包括如下步骤：在所述mems像元结构上沉积第二牺牲层，在所述第二牺牲层上刻蚀出凹槽，在所述凹槽中以及所述第二牺牲层上沉积红外吸收增强结构材料并图形化，制作红外吸收增强结构；并在步骤s12中释放所述第二牺牲层。

10.如权利要求7所述的制作方法，其特征在于：步骤s3中采用灰度光刻或者热回流法对所述盖板上背向所述基底的一面进行处理，在所述盖板上正对各所述mems像元结构的位置处分别形成超透镜结构。