[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

说明书

技术领域

本发明涉及一种热电堆红外传感器及其制作方法，具体是一种晶圆级真空封装的红外探测器及其制作方法。

背景技术

在目前的热电堆红外传感器中，主要是利用温差电效应来检测物体温度的变化，常规的做法是制作热电偶对，一对或多对热电偶，并且采用MEMS的悬空结构。对于多对热电偶的方式，由于其串联电阻大，从而噪声比较大，因而出现了采用一对热电偶的热电堆制作方式，可有效地降低噪声等效温差，见图1(来自：美国专利US 6335478B1，Bruce C.S.Chou，Jan.2002)，包括衬底200、(悬浮)吸收膜221、热电偶悬臂梁222、热端223、冷端224、(下凹)空腔225、集成电路226。该发明仍然是常规的红外线吸收方式，即采用金黑涂层等吸收剂材料来提高红外吸收效率，而该种材料的制作与常规的IC工艺不兼容，同时它所采用的释放工艺是湿法释放工艺，成品率低。

对于通常的热电堆红外传感器，表征其特性的一个重要的参数是其电压灵敏度，为探测器电压Vth与入射功率之比，如下式所示：

S=η·tG·N(αs,a-αs,b)1+ω2τth2]]>

其中：

η：热电堆的吸收率；

t：辐射路径的透射率；

N：热元件的数量；

ΔT：热电堆的热端与冷端的温度差；

(αs，a-αs，b)：材料对a和b的组合seebeck系数；

G：热导，G＝NGsingle，Gsingle为一个热电偶对的热导；

ω：调制频率；

τth：热时间常数。

从式中可见，红外吸收效率a，热导G，热电偶对数N，还有热容是影响电压灵敏度的重要因素，因此常规的做法都是采用金黑涂层、银黑涂层以及其他的材料来提高器件的红外吸收率。主要的问题是这些材料的制作与常规IC工艺不兼容。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种晶圆级真空封装的红外探测器及其制作方法。采用2片晶圆键合的方式来实现红外探测器的制作及实现其晶圆级封装，把CMOS IC与MEMS器件分开制作，既实现与CMOS IC的集成，又增加MEMS红外探测器器件制作的灵活性，又能同时实现晶圆级封装，降低封装成本。