[实用新型]一种微桥结构阵列以及微测辐射热计

说明书

本实用新型公开了一种微桥结构阵列以及微测辐射热计，所述微桥结构包括桥腿层、热敏层，上锚柱、下锚柱，所述桥腿层通过下锚柱支撑于衬底的上方，所述热敏层通过上锚柱支撑于所述桥腿层的上方，所述上锚柱、下锚柱均位于桥腿层的边缘，以增加热敏层对红外辐射的吸收面积，同时将桥腿的布置空间最大化，增加桥腿的长度，减少热导，由该结构的微桥结构组成的阵列的上锚柱、下锚柱均匀布置在一排，可提高工艺的平整性以及探测器的性能。

技术领域

本实用新型属于红外探测器领域，更具体地，涉及一种微桥结构阵列以及微测辐射热计。

背景技术

微测辐射热计是在硅衬底上通过MEMS技术生长出与桥面层结构非常相似的像元。桥面层通常由多层材料组成，包括用于吸收红外辐射能量的吸收层，和将温度变化转换成电压(或电流)变化的热敏层，锚柱和桥腿层起到支撑桥面层，并实现电连接的作用。微测辐射热计的工作原理是：来自目标的热辐射通过红外光学系统聚焦到探测器焦平面阵列上，各个微桥的红外吸收层吸收红外能量后温度发生变化，不同微桥接收到不同能量的热辐射，其自身的温度变化就不同，从而引起各微桥的热敏层电阻值发生相应的改变，这种变化经由探测器内部的读出电路转换成电信号输出，经过探测器外部的信号采集和数据处理电路最终得到反映目标温度分布情况的可视化电子图像。

现有技术的锚柱和桥腿层虽然能实现热敏层与读出电路衬底的电连接，但同时会产生热导，不可避免的将红外吸收能量产生的温度变化传递给读出电路衬底，影响基准信号，造成信号背景噪声增大，降低了探测器输出图像的准确性，所以需要半导体制冷器降低热导，但这样一来增加了探测器成本和封装面积。

现有专利CN 106595876 A通过在热敏层两边延伸设置弯折的桥腿层来降低热导，但此方案在同等芯片封装面积的情况下，减小了热敏层的面积，即减小了红外辐射的吸收率，同时桥腿的长度也无法充分消除热导。

专利CN106564854A将热敏层、桥腿布置为上下两层，使热敏层与桥腿层的面积相当，旨在提高热敏层对红外辐射的吸收率，消除桥腿层的热导，但该专利微桥结构的桥腿层为盘香状，两根下锚柱位于桥腿层中间，不能与别的微桥结构共用下锚柱，且由于锚柱工艺(释放牺牲层)会使锚柱的上表面向下凹陷，因而该结构的桥腿层会由于中间凹陷而不平整，影响上锚柱的布置进而影响整个微测辐射热计的敏感度，增加噪声。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种微桥结构阵列以及微测辐射热计，其目的在于降低微测辐射热计的热导，扩大红外辐射的有效吸收面积，同时提高微桥结构阵列的平整性以及均匀性，由此提高微测辐射热计的性能。

为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种读出电路衬底上的微桥结构，由下至上包括矩形的桥腿层、热敏层，其特征在于，还包括两根垂直设置的上锚柱以及两根垂直设置的下锚柱，所述下锚柱支撑于桥腿层的下方，所述上锚柱支撑于所述热敏层以及所述桥腿层之间，所述两根下锚柱布置于桥腿层的边缘，两根上锚柱分别布置于桥腿层的两条对边上，所述桥腿层、热敏层、上锚柱、下锚柱电学连接。

优选的，所述两根下锚柱分布在桥腿层的两个对角处。

优选的，所述两根上锚柱分布在所述桥腿层的两条对边的平分线的两侧。

优选的，所述桥腿层包括互不接触的两个桥腿，所述桥腿在水平方向为多重盘曲结构，所述两个桥腿的第一端分别连接一根下锚柱，第二端分别连接一根上锚柱；

其中一个桥腿的第一端作为桥腿层的第一电学输入端，第二端作为桥腿层的第一电学输出端；另一个桥腿的第二端作为桥腿层的第二电学输入端，第一端作为桥腿层的第二电学输出端。

优选的，所述多重盘曲结构为“弓”字形。