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感知“利”器：改進(jìn)型光學(xué)讀出紅外探測器
2017年10月09日 09:39:28來源：麥姆斯咨詢點(diǎn)擊量：37352
導(dǎo)讀光學(xué)讀出紅外探測器的像素結(jié)構(gòu)一般包括：錨、支撐梁(包括雙材料梁和隔熱梁)和可動微鏡。錨站立于襯底之上，可動微鏡通過支撐梁與錨相聯(lián)接，并懸浮于襯底之上。
　　【中國安防展覽網(wǎng) 企業(yè)關(guān)注】 在目前的方案中，可見光反射層通常直接沉積在紅外吸收層之上，一方面由于雙材料效應(yīng)會導(dǎo)致可動微鏡形變，導(dǎo)致器件靈敏度下降；另一方面，可見光反射層面積占整個像素面積的比例較小，像素間無讀出信號的空間較大，像素可見光利用率低。
 
　　光學(xué)讀出紅外探測器的像素結(jié)構(gòu)一般包括：錨、支撐梁(包括雙材料梁和隔熱梁)和可動微鏡。錨站立于襯底之上，可動微鏡通過支撐梁與錨相聯(lián)接，并懸浮于襯底之上。雙材料梁一般由兩種熱膨脹系數(shù)相差較大的材料構(gòu)成，如由金屬材料和介質(zhì)材料構(gòu)成；隔熱梁由熱導(dǎo)系數(shù)較小的材料構(gòu)成；可動微鏡部分一般包括可見光反射層和紅外吸收層。
 
　　目前的光學(xué)讀出紅外探測器，一般基于硅襯底進(jìn)行器件結(jié)構(gòu)和工藝設(shè)計(jì)，其制作方法可以分為兩類：
 
圖1 基于表面微機(jī)械加工技術(shù)制作的光學(xué)讀出紅外探測器
 
　　一類是采用表面微機(jī)械加工技術(shù)制作(如圖1所示)，以硅為襯底，以氧化硅、磷硅玻璃、多晶硅為犧牲層，一般采用濕法腐蝕釋放像素結(jié)構(gòu)。由于不需要去除襯底硅，器件的機(jī)械強(qiáng)度好，像素之間沒有熱串?dāng)_；由于犧牲層厚度只有幾微米，采用這種方法制作的光學(xué)讀出紅外探測器陣列釋放后的像素很容易和硅襯底發(fā)生粘連，另外紅外輻射需要透過硅襯底才能入射到像素結(jié)構(gòu)中的紅外吸收層上，而硅在8-14μm波長范圍內(nèi)的紅外透過率大約為50%左右，也就是說這類器件的紅外輻射利用率一般在50%左右。
 
圖2 基于體硅微機(jī)械工藝制作的光學(xué)讀出紅外探測器
 
　　另一類是采用體硅微機(jī)械工藝制作(如圖2所示)，一般采用深反應(yīng)離子刻蝕(DRIE)方法去除像素下方的硅襯底釋放像素陣列，紅外輻射能無遮擋地入射到像素結(jié)構(gòu)中的紅外吸收層上，大幅提高了紅外輻射的利用率；由于像素結(jié)構(gòu)下的硅襯底被去除，避免了像素和襯底的粘連；但是深反應(yīng)離子刻蝕過程中高能粒子的轟擊會對像素結(jié)構(gòu)帶來一定程度的損傷，去除像素下方的硅襯底會造成器件的機(jī)械強(qiáng)度下降；另外如果像素下方的硅襯底被全部去除時，像素之間會有嚴(yán)重的熱串?dāng)_。
 
　　在目前的方案中，可見光反射層通常直接沉積在紅外吸收層之上，一方面由于雙材料效應(yīng)會導(dǎo)致可動微鏡形變，導(dǎo)致器件靈敏度下降；另一方面，可見光反射層面積占整個像素面積的比例較小，像素間無讀出信號的空間較大，像素可見光利用率低。
 
　　因此，目前的制作方法，還不能同時滿足光學(xué)讀出紅外探測器對器件機(jī)械強(qiáng)度、熱串?dāng)_、像素的無損釋放、紅外輻射利用率、可動微鏡平整度和可見光利用率等方面的要求。
關(guān)鍵詞 紅外探測器傳感器光學(xué)
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