[实用新型]晶圆级封装红外探测器

说明书

本实用新型提供了一种晶圆级封装红外探测器，涉及红外探测器技术领域。其包括：盖帽、红外像元衬底和红外敏感像元；红外像元衬底上设有第二金属密封环，盖帽为对8～14μm红外波段透明的硅窗口，盖帽设有第一金属密封环，第一金属密封环和第二金属密封环通过焊料层真空键合焊接，以使得盖帽和红外像元衬底密封并具有一腔室；红外敏感像元设置在腔室内的红外像元衬底上并与红外像元衬底的读出电路电连接；盖帽相对于红外敏感像元一侧刻蚀有一凹槽以形成盖帽窗口，凹槽内圆周壁设有吸气剂层。本实用新型提供的一种晶圆级封装红外探测器，使用硅窗盖帽、红外像元衬底两片晶圆通过熔融焊料实现整片探测器真空封装，从而实现更低成本的的探测系统。

技术领域

本实用新型涉及红外探测器技术领域，特别是涉及一种晶圆级封装红外探测器。

背景技术

任何物体在绝度零度以上都会向外界发射红外电磁热辐射，这种辐射的光波范围约是0.8～1000μm，并不能为人眼所直接看见。能够探测红外光波的红外辐射探测器，按探测原理分为光子型和热敏电阻型探测器。光子型需要工作在液氮（约77K）制冷的环境中，而热敏电阻型探测器通常工作在室温下，是种“非制冷式”探测器，多个该种探测器单元pixel以二维阵列的形式（例如384×288、640×480）排列在芯片衬底上，则构成了非制冷红外阵列探测器（IRFPA）。

对于非制冷红外探测器，工作典型波段为：8～14μm。在常温下（300K），黑体辐射的发射谱中心波长正好在10μm波段附近；并且人体以及环境中温度相近的其它物体所发射的红外热辐射，38%的能量集中在波长8～14μm范围内，该波段更适合强烈阳光、漆黑夜晚或者恶劣天气下的探测需要。

对于非制冷红外探测器，没有液氮制冷机构，体积上比制冷式探测器小，功耗低，价格优势较明显，使得其在视频监控、消防搜救、电网测温、医疗病理、辅助驾驶、单兵枪瞄头盔等方面的使用具有不可替代的优势。

但，目前非制冷红外探测器还以金属可阀(Kovar)管壳、陶瓷管壳封装为主，单个管壳本身、以及温控装置(TEC)、圆柱状吸气剂(Getter)的使用，使得封装完毕后价格70%以上价格在封装上，探测器优势难以充分体现。而且封装前，首先将红外像元衬底进行切割成单颗芯片，每次封装数量限制在10颗上下，也成为大批量生产的瓶颈。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是要提供一种晶圆级封装红外探测器，以解决上述技术问题，使用硅窗盖帽、红外像元衬底两片晶圆通过熔融焊料实现整片探测器真空封装，从而实现更低成本的的探测系统。

特别地，本实用新型提供了一种晶圆级封装红外探测器，包括：盖帽、红外像元衬底和红外敏感像元；所述红外像元衬底上设有第二金属密封环，所述盖帽为对8～14μm红外波段透明的硅窗口，所述盖帽设有第一金属密封环，所述第一金属密封环和所述第二金属密封环通过焊料层真空键合焊接，以使得所述盖帽和所述红外像元衬底密封并具有一腔室；所述红外敏感像元设置在所述腔室内的所述红外像元衬底上并与所述红外像元衬底的读出电路电连接；所述盖帽相对于所述红外敏感像元一侧刻蚀有一凹槽以形成盖帽窗口，所述凹槽内圆周壁设有吸气剂层。

可选地，所述盖帽为对8～14μm波段吸收较低的磁约束直拉硅或者浮带硅。

可选地，所述盖帽窗口的正面和\或背面镀有红外透射的抗反射膜层。

可选地，所述抗反射膜层为硫化锌、硒化锌和锗材料其中一种或者多种。

可选地，所述凹槽的结构高度为10～500μm。

可选地，所述第一金属密封环和所述第二金属密封环分别包括金属粘附层、阻挡层和抗氧化层。

可选地，所述第一金属密封环和所述第二金属密封环为钛/氮化钛/金、钛/铂金/金、钛/镍/金中的一种。

可选地，所述焊料层为锡、金/锡、锡/铅、锡/银、锡/银/铜、铟/铅中的一种。