[发明专利]上入光式红外传感器元件及其制造方法

说明书

本发明的实施例公开了一种上入光式红外传感器元件及其制造方法，所述上入光式红外传感器元件包括至少一个化合物半导体叠层，所述至少一个化合物半导体叠层能够检测波长大于等于1微米的红外线并输出表示该检测的电信号；含有IC电路的基板，所述IC电路对从所述至少一个化合物半导体叠层输出的电信号进行处理并进行运算以获得检测结果；粘结层，所述粘结层将至少一个化合物半导体叠层键合到含有IC电路的基板上。所述至少一个化合物半导体叠层的电极与IC电路的引线端电连接。本发明属于半导体技术领域。该上入光式红外传感器元件可在室温下工作，不易受暗电流、电磁噪声以及热波动的影响，结构紧凑。

技术领域

本申请公开内容涉及半导体技术领域，尤其涉及一种上入光式红外传感器元件以及相应的制造方法。

背景技术

红外传感器已经广泛应用于各个领域，例如通过检测人而使得照明、空调以及电视等家用电器自动开关的人体传感器以及防范用的监视传感器等等。另外，红外传感器还可以用于检测甲烷等可燃易爆气体的泄漏。

现有的一种类型的红外传感器是利用热电效应的热电型红外传感器。由于其中的热电元件阻抗极高，容易受到电磁噪声及热波动的影响。因此，需要使用金属外壳封装等进行屏蔽。此外，I-V变换电路中必须要有大的电阻和电容，因此难以小型化。

另一种类型的红外传感器是量子型的，HgCdTe(MCT)及InSb系列是通常使用的材料。其必须使用液氮、液氦或利用帕尔贴效应的电子冷却等将传感器冷却。一般，量子型红外传感器可以达到热电传感器的100倍或更高的灵敏度。另外，元件电阻可以小到数十～数百欧姆，很少受电子噪声及热波动的影响。但是，对于封装而言，由于必须冷却到低温，所以需使用牢固的金属封装。

对于InSb系列，根据要检测的波长研究InAs_xSb_1-x的混晶层。例如，尝试使用InSb基板在其上将InSb的一部分置换为As的外延生长法等。

此外，提出了在集成了读出及信号处理电路的基板之上使用红外传感器部分生长的单片结构。然而，在信号处理电路上生长作为红外传感器核心的化合物半导体薄膜的技术极为困难，不容易得到可用作实用器件的膜。在信号处理电路运行时产生的热成为对在其上以单片方式形成的红外传感器部分的热波动的噪声而出现产生错误信号的问题。所以，为了抑制这一热波动的影响，必须利用液氮等使整个传感器冷却。这样的冷却限制了红外传感器的使用。

发明内容

鉴于上述，本发明的目的在于提供一种可在室温下工作，不易受暗电流、电磁噪声以及热波动的影响的紧凑型上入光式红外传感器元件以及其制造方法。

本发明的发明人发现通过将化合物半导体叠层的电阻变小、将红外光子吸收叠层的面缺陷密度减小至100/cm²以下、以及使得该化合物半导体叠层和处理从该化合物半导体叠层输出的电信号的集成电路集成在同一基板上，并且封装在同一封装体内，可以在室温下进行检测。另外，通过这样的方式，可以使得本发明的红外传感器不易受暗电流、电磁噪声和热波动的影响。在本发明中，可以使得红外传感器电路中的化合物半导体叠层电阻小，信号输出电路中的电阻和电容可以很小，从而允许上入光式红外传感器元件小型化。

根据本发明的一个方面，提供了一种上入光式红外传感器元件，所述上入光式红外传感器元件包括：

至少一个化合物半导体叠层，所述至少一个化合物半导体叠层能够检测波长大于等于1微米的红外线并输出表示该检测的电信号；

含有IC电路的基板，所述IC电路对从所述至少一个化合物半导体叠层输出的电信号进行处理并进行运算以获得检测结果；

粘结层，所述粘结层将至少一个化合物半导体叠层键合到含有IC电路的基板上；

其中，所述至少一个化合物半导体叠层的电极与IC电路的引线端电连接。