[发明专利]一种基于微桥谐振器的红外探测器结构及制作方法

权利要求书

1、一种基于微桥谐振器的红外探测器，其特征在于：红外探测器由桥(双端固支梁)谐振器芯片(1)和盖板(2)组成。

2、根据权利要求1所述的基于微桥谐振器的红外探测器的特征在于：在桥谐振器芯片(1)上通过半导体光刻技术结合腐蚀或刻蚀技术制作有微机械桥(3)。在微机械桥(3)上制作有电阻、电极或线圈等形成激振器(4)，激励微机械桥(3)振动。在微机械桥(3)上还制作有压敏电阻、电容极板或压电薄膜等形成拾振器(5)，检测微机械桥(3)的振动状态(如谐振频率)。在某些情况下，激振器(4)和拾振器(5)也可能是外部元件。如光学激励和拾振模式下，激振器(4)为激光二极管、激光器等；拾振器(5)为光电二极管等光电检测元件。桥谐振器芯片(1)和盖板(2)通过气密封装或真空密封技术封装。在桥谐振器芯片(1)或盖板(2)上制作有红外线透射窗口(7)。如果红外线透射窗口(7)在盖板(2)上，则入射红外线照射在微机械桥(3)正面(制作激励电阻或电极等激振器(4)的一面)。反之，如果红外线透射窗口(7)在桥谐振器芯片(1)上，则入射红外线照射在微机械桥(3)背面。微机械桥(3)与红外线透射窗口(7)相对的一面应制作对红外线吸收性能较好的薄膜以吸收红外线，以便于将其转化为热能。该红外吸收膜也可以就是组成微机械桥(3)的材料，如氮化硅薄膜。

3根据权利要求1所述的基于微桥谐振器的红外探测器的特征在于：入射红外线通过红外线透射窗口(7)入射在微机械桥(3)表面，引起微机械桥(3)温度升高，轴向应力增加，谐振频率下降，通过测量谐振频率的变化可反映出入射红外线的强弱。

4、根据权利要求1所述的基于微桥谐振器的红外探测器，其特征在于：微机械桥(3)可采用以下激振方式：电磁激励、静电激励、压电激励、电热激励、光热激励等。其谐振频率可采用以下方式检测：压电拾振、电容拾振、电磁拾振、光信号拾振以及压敏电阻拾振等。

5、根据权利要求1所述的基于微桥谐振器的红外探测器，其特征在于：微机械桥(3)既可采用的双端固支梁(桥)，也可采用三梁结构桥谐振器。三梁结构谐振器的两边梁的宽度是中间梁宽度的二分之一，两边的梁与中间梁振动相位相反。

6.根据权利要求1所述的基于微桥谐振器的红外探测器，其特征在于：采用以下工艺步骤制作：

1)原始材料为硅片(普通硅片或SOI硅片)，热氧化；

2)正面利用各种薄膜工艺制作双层或多层薄膜，在硅片正面光刻微机械桥(3)的形状，腐蚀上述双层或多层薄膜的复合膜系；

3)在微机械桥(3)上制作激振器(4)和拾振器(5)，制作内引线(6)，形成微机械桥谐振器；

4)正面光刻腐蚀窗口，各向异性干法或湿法腐蚀释放微机械桥(3)；

5)根据需要在微机械桥(3)上制作红外吸收薄膜；

6)制作密封环，将桥谐振器芯片(1)与盖板(2)(如果是静电激励/电容拾振，则在键合前应在盖板的对应位置制作上电极)通过各种键合技术(如静电键合)或密封技术(如玻璃焊料密封技术)进行气密封装或真空封装；

7)划片、焊接外引线(9)。