[发明专利]一种双层偏振非制冷红外探测器结构及其制备方法

说明书

本发明涉及一种双层偏振非制冷红外探测器结构，包括半导体基座和探测器本体，所述探测器本体包括绝缘介质层、金属反射层、第一支撑层、金属电极层、第一保护层、第二支撑层、电极金属层、热敏层和第二保护层，所述第一支撑层和绝缘介质层之间形成第一谐振腔，所述第一保护层和第二支撑层之间形成第二谐振腔，所述电极金属层上设有热敏层，双层结构提高了像元的红外吸收效率，在第二保护层上设有偏振结构，可以实现偏振敏感型红外探测器的单片集成，而且极大的降低了光学设计的难度；还涉及上述探测器结构的制备方法，包括制备双层非制冷红外探测器的步骤，还包括在双层非制冷红外探测器上制备偏振结构的步骤。

技术领域

本发明属于半导体技术中的微机电系统工艺制造领域，具体涉及一种双层偏振非制冷红外探测器结构及其制备方法。

背景技术

非制冷红外焦平面阵列探测器的单元通常采用悬臂梁微桥结构，利用牺牲层释放工艺形成微桥支撑结构，支撑平台上的热敏材料通过微桥与基底读出电路相连。现在对探测器的分辨率要求越来越高，阵列要求越来越大，如果芯片的尺寸不变，则像元越来越小，对像元的平坦度要求会越来越高；两侧微桥结构需要两层牺牲层，两层牺牲层吸收的能量较多。

随着像元尺寸的逐步缩小，入射到红外像元中的红外辐射能量以平方率的方式缩小。当像元尺寸由25微米下降到17微米时，入射能量降低一倍；当像素降低至12微米时，入射能量仅为25微米的25％，单层工艺无法满足红外探测器性能要求。

偏振是光的一个重要信息，偏振探测可以把信息量从三维(光强、光谱、空间)扩充到七维(光强、光谱、空间、偏振度、偏振方位角、偏振椭率、旋转的方向)。由于地物背景的偏振度远小于人造目标的偏振度，因此红外偏振探测技术在空间遥感领域有非常重要的应用。

在现有的偏振探测系统中，偏振元件独立于探测器之外，需要在整机的镜头上增加偏振片，或者进行偏振镜头的设计，这种方法的成本比较高，设计难度也比较大；通过旋转偏振元件获取偏振信息，这种现有的偏振探测系统的缺点是：光学元件复杂，而且光路系统复杂。另外，通过偏振片与探测器组合采集的偏振图像需要通过图像融合算法进行处理，不仅复杂而且也相对不准确。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的不足，提供一种能够提高像元结构的有效填充因子及红外吸收效率、具备偏振效果的双层偏振非制冷红外探测器结构。

本发明中一种双层偏振非制冷红外探测器的技术方案如下：一种双层偏振非制冷红外探测器结构，包括一包含读出电路的半导体基座和一带微桥支撑结构的探测器本体，所述半导体基座的读出电路与所述探测器本体电连接，所述探测器本体包括绝缘介质层、金属反射层、第一支撑层、金属电极层，所述半导体基座上设有金属反射层和绝缘介质层，所述金属反射层包括若干个金属块；

所述金属块上设有第一支撑层，所述绝缘介质层与所述第一支撑层之间形成第一谐振腔，所述第一支撑层上设有第一通孔，所述第一通孔终止于所述金属块，所述第一支撑层上和第一通孔内设有金属电极层，所述金属电极层包括设置在所述第一支撑层上的金属电极和设置在所述第一通孔内的金属连线；

所述金属电极层上设有第一保护层，所述第一保护层上设有第二支撑层，所述第二支撑层与所述第一保护层之间形成第二谐振腔，所述第二支撑层上设有第二通孔，所述第二通孔终止于所述金属电极，所述第二支撑层上和第二通孔内设有电极金属层，所述电极金属层包括设置在所述第二通孔内的电极金属连线和设置在所述第二支撑层上电极金属；

所述电极金属上设有热敏层，所述热敏层通过所述电极金属层与所述金属电极层电连接；所述热敏层上和电极金属层上设有第二保护层；

所述第二保护层上设有金属光栅结构，所述金属光栅结构包括若干个依次排列的金属光栅，相邻所述金属光栅之间的间隔为10～500nm。

本发明中一种双层偏振非制冷红外探测器结构的有益效果是：