[发明专利]一种晶圆级真空封装的红外探测器及其制作方法

权利要求书

1. 晶圆级真空封装的红外探测器，包括第一片晶圆（101）和第二片晶圆（201），其特征是：所述第一片晶圆（101）为常规的硅片，采用标准的CMOS IC制作工艺制作出红外探测器的读出电路，同时利用CMOS IC的最后一层金属制作出红外探测器共振吸收结构的反光板（104）；所述第二片晶圆（201）为Si片或Ge片或GaAs或GeSi片，第二片晶圆（201）上制作有MEMS探测器器件，其中的红外吸收层（206）与第一片晶圆的反光板（104）构成共振吸收结构，增强红外吸收效率；在第一片晶圆（101）有反光板（104）的一面淀积有钝化层介质（103），贯穿所述第一片晶圆（101）和钝化层介质（103）制有TSV结构（102）用于电连接及实现贴片式封装，在TSV结构（102）和钝化层介质（103）的电连接点制作第一低温焊接材料（105）；所述第二片晶圆（201）有凹槽的一面制作有第一抗反射层（203），没有凹槽的一面制作有第二抗反射层（212），在第一抗反射层（203）对应凹槽以外的部分制有电连接金属（207）和吸气剂（208），在电连接金属（207）表面制作第二低温焊接材料（209）；绝热悬臂梁（204）中的导电材料一端与电连接金属（207）相连，另一端位于红外吸收区（205），并且位于红外吸收区（205）两侧的绝热悬臂梁（204）通过金属实现电连接，红外吸收层（206）位于红外吸收区（205）的下表面或上表面，红外吸收层（206）与绝热悬臂梁（204）的导电材料之间有介质层进行电隔离；所述绝热悬臂梁（204）、红外吸收区（205）、红外吸收层（206）与第一抗反射层（203）对应凹槽的部分之间为空腔（211），由所述第一片晶圆（101）与第二片晶圆（201）的焊接实现封装。

2.如权利要求1所述晶圆级真空封装的红外探测器，其特征是，在所述第二片晶圆（201）背面与凹槽相对的区域制作有聚光集成微透镜（213）。

3.如权利要求1所述晶圆级真空封装的红外探测器，其特征是，所述红外吸收层（206）的区域超出所述红外吸收区（205）的下表面或上表面。

4.晶圆级真空封装的红外探测器的真空封装制作方法，其特征是，步骤如下：

第一步、在第一片晶圆（101）上通过标准的CMOS IC工艺制作出红外探测器所需的读出电路，利用CMOS IC的最后一层金属制作出红外探测器共振吸收结构所需要的反光板（104），然后在第一片晶圆（101）有反光板（104）的一面完成钝化层介质（103）的淀积；

第二步、通过光刻、刻蚀方法在读出电路的外围制作出深孔，然后通过PECVD方法在深孔内壁淀积介质层，用于电隔离，然后通过蒸发或溅射方法在深孔内壁溅射金属阻挡层或电镀的种子层，然后通过溅射、CVD或电镀方法完成深孔中金属材料的填充，最后通过CMP方法去除多余的金属材料，实现平坦化和完成TSV结构（102）的制作；并通过光刻、刻蚀的方法刻掉反光板（104）上多余的介质层；

第三步、在保护正面的情况下，利用减薄工艺把硅衬底（101）减薄到从背面露出TSV（102）中的金属材料；

第四步、在第二片晶圆（201）上制作出红外探测器器件：采用氧化、LPCVD、PECVD、光刻、刻蚀工艺，先制作出一个凹槽，然后通过CVD或蒸发或溅射的方法在第二片晶圆（201）具有凹槽的一面制作第一抗反射层（203），然后通过LPCVD或PECVD方法在凹槽内淀积牺牲层材料，所述牺牲层材料为多晶硅或非晶硅或非晶GeSi，再通过CMP的方法实现平坦化，制作出埋层（202）；

第五步、采用氧化、LPCD、PECVD、光刻、刻蚀、蒸发或溅射工艺制作出绝热悬臂梁（204）、红外吸收区（205）、共振吸收结构吸收层（206），以及电连接金属（207）；

第六步、采用光刻、蒸发或溅射、刻蚀工艺制作出吸气剂（208）和第二低温焊接材料（209）后，采用XeF₂气相腐蚀技术释放掉埋层（202），释放出空腔（211）；

第七步、在第一片晶圆（101）的TSV结构（102）和钝化层介质（103）的电连接点上采用光刻、蒸发或溅射或电镀、刻蚀工艺制作出第一低温焊接材料（105）；

第八步、通过晶圆键合工艺实现第一片晶圆（101）和第二片晶圆（201）的对准及键合，实现红外探测器MEMS结构部分和读出电路的电连接及整个红外探测器器件的真空封装；在清洗完成后通过蒸发或溅射工艺在第二片晶圆（201）背面制作红外光窗的第二抗反射层（212）；完成整个红外探测器器件的制作，以及根据需要完成对焊脚的重布，最后完成对红外探测器器件的切割。