CN107342343A - 一种红外偏振焦平面器件结构及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种红外偏振焦平面器件结构及其制备方法，该器件结构包括去除半导体衬底的红外焦平面器件和亚波长金属线栅；红外焦平面器件中，金属微柱分布在读出电路衬底正面的外围，形成了由具有一定中心距的金属微柱组成的矩形圈或方形圈；亚波长金属线栅中，金属线栅可以对中波红外和长波红外波段的光实现偏振，而且，金属线栅衬底正面的外围有一个由具有一定中心距的铟柱组成的矩形圈或方形圈，并和读出电路上的金属微柱组成的矩形圈或方形圈一一对应，铟柱之间的中心距和读出电路上的金属微柱之间的中心距相同；通过将带有铟柱的亚波长金属线栅和去除半导体衬底的红外焦平面器件进行倒装互连，使得读出电路上的金属微柱插入到亚波长金属线栅上的铟柱内，进而形成稳定结构的红外偏振焦平面器件。

Description

一种红外偏振焦平面器件结构及其制备方法
技术领域
本发明属于红外偏振成像技术领域，具体涉及一种红外偏振焦平面器件结构及其制备方法。
背景技术
随着探测技术和传感技术的发展，红外探测器的精度和灵敏度越来越高，可以探测的目标温差越来越小。虽然探测器的灵敏度提高了，但是，由于杂乱背景信号的限制，目标发现和识别的概率却仍不是很高。比如，在目标周围放置温度相同的噪声源，那么现有的红外热像仪就无法进行识别。如何解决这一问题，就是将偏振成像引入红外领域的目的。
红外偏振成像技术最显著的特点就是可以将一些传统热像仪无法识别的目标与背景很轻松地区别开来。因为传统热像仪测量的是物体辐射的强度，而偏振测量的是物体在不同偏振方向上的对比度，所以它能够将辐射强度相同而偏振特性不同的物体区别开来，使用偏振手段可以在复杂背景下检测出有用信号，以成像方式显示出隐蔽军事目标，因此，红外偏振成像在军事上的应用前景相当广阔。
目前大多数红外偏振成像器件，为了实现获得偏振信息，在红外焦平面探测器前设计复杂的光路系统，即在光路中使用光学元件偏振片，从探测器景物中获取偏振信息，进而实现红外偏振成像。但是，其缺点在于，一方面不能实时的获取景物光波的偏振图像，另一方面其光学系统复杂，需要复杂的光学元件，导致其整个设备比较笨重和昂贵。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种红外偏振焦平面器件结构及其制备方法，即把红外偏振片(亚波长金属线栅)直接集成在红外焦平面上，这样就不需要复杂的光学偏振系统，同时能实时的获取景物光波的偏振图像。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种红外偏振焦平面器件结构，其特征在于，包括去除半导体衬底的红外焦平面器件和亚波长金属线栅；
所述去除半导体衬底的红外焦平面器件中，金属微柱分布在读出电路衬底正面的外围，形成了由金属微柱组成的矩形圈或方形圈，且金属微柱为金属Al，金属微柱之间有一定的中心距。
所述的亚波长金属线栅中，亚波长金属线栅可以对中波红外和长波红外波段的光实现偏振，而且，金属线栅衬底正面的外围有一个具有一定中心距的铟柱围成的矩形圈或方形圈，并和金属微柱组成的矩形圈或方形圈一一对应，铟柱之间的中心距和读出电路上的金属微柱之间的中心距相同。
读出电路上的金属微柱插入到亚波长金属线栅上的铟柱内，且亚波长金属线栅位于去除半导体的红外焦平面的上方，亚波长金属线栅正面向下。
一种红外偏振焦平面器件结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤(1)，在读出电路衬底外围，形成一个由金属微柱组成的矩形圈或方形圈。金属微柱矩形圈或方形圈可以通过在读出电路衬底上涂覆光刻胶、光刻、显影、金属沉积和剥离等一系列过程实现；
步骤(2)，在带有金属微柱的读出电路衬底上制备铟柱，并通过回流使铟柱形成铟球；
步骤(3)，将带有半导体衬底的芯片和带有金属微柱的铟球读出电路进行倒装互连，之后进行下填充、背减、腐蚀等一系列工艺形成去除半导体衬底的红外焦平面器件；
步骤(4)，制备带有铟柱矩形圈或方形圈的亚波长金属线栅；
步骤(5)，通过将带有铟柱矩形圈或方形圈的亚波长金属线栅和去除半导体衬底的红外焦平面器件进行倒装互连，使得读出电路上的金属微柱插入到亚波长金属线栅上的铟柱内，进而形成稳定结构的红外偏振焦平面器件。
本发明器件结构包括去除半导体衬底的红外焦平面器件和亚波长金属线栅；红外焦平面器件中，金属微柱分布在读出电路衬底正面的外围，形成了由具有一定中心距的金属微柱组成的矩形圈或方形圈；亚波长金属线栅中，金属线栅可以对中波红外和长波红外波段的光实现偏振，而且，金属线栅衬底正面的外围有一个由具有一定中心距的铟柱组成的矩形圈或方形圈，并和读出电路上的金属微柱组成的矩形圈或方形圈一一对应，铟柱之间的中心距和读出电路上的金属微柱之间的中心距相同；通过将带有铟柱的亚波长金属线栅和去除半导体衬底的红外焦平面器件进行倒装互连，使得读出电路上的金属微柱插入到亚波长金属线栅上的铟柱内，进而形成稳定结构的红外偏振焦平面器件。
本发明采用上述的结构和方法，可以得到稳定结构的红外偏振焦平面器件，这样就不需要复杂的光学偏振系统，克服传统设备的笨重和昂贵，同时能实时的获取景物光波的偏振图像。
附图说明
图1所示的是本发明的红外偏振焦平面器件的横截面结构图。
图2-9所示的是本发明的红外偏振焦平面器件结构形成的流程图。
图10所示的是亚波长金属线栅上外围的铟柱和铟球读出电路上外围的金属微柱互连后的示意图。
图中，1、读出电路衬底；2、金属微柱；3、铟柱；4、铟球；5、外延层；6、半导体衬底；7、金属电极；8、环氧树脂；9、亚波长金属线栅衬底；10、金属栅条；11、亚波长金属线栅上的铟柱；12、铟柱读出电路；13、铟球读出电路；14、芯片；15、带有半导体衬底的红外焦平面器件；16、去除半导体衬底的芯片；17、去除半导体衬底的红外焦平面器件；18、亚波长金属线栅；19、带有铟柱的亚波长金属线栅；20、红外偏振焦平面器件。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
本发明红外偏振焦平面器件结构包括去除半导体衬底的红外焦平面器件和亚波长金属线栅；
进一步，优选的是所述的红外偏振焦平面器件结构，其特征在于，所述红外焦平面器件中，金属微柱分布在读出电路衬底正面的外围，形成一个由金属微柱组成的矩形圈或方形圈，且金属微柱为金属Al。
进一步，优选的是所述的红外偏振焦平面器件结构，其特征在于，所述的亚波长金属线栅中，亚波长金属线栅可以对中波红外和长波红外波段的红外光实现偏振，而且，金属线栅衬底正面的外围有一个由铟柱组成的矩形圈或方形圈，并和金属微柱组成的矩形圈或方形圈一一对应，铟柱之间的中心距和读出电路上的金属微柱之间的中心距相同。
进一步，优选的是所述的红外偏振焦平面器件结构，其特征在于，读出电路上的金属微柱插入到亚波长金属线栅上的铟柱内，且亚波长金属线栅位于去除半导体的红外焦平面的上方，亚波长金属线栅正面向下。
上述红外偏振焦平面器件结构的制备方法，包括如下步骤：
步骤(1)，在读出电路衬底外围，形成一个由金属微柱组成的矩形圈或方形圈。金属微柱矩形圈或方形圈可以通过在读出电路衬底上涂覆光刻胶、光刻、显影、金属沉积和剥离一系列过程实现；
步骤(2)，在带有金属微柱的读出电路衬底上制备铟柱，并通过回流使得铟柱形成铟球；
步骤(3)，将带有半导体衬底的芯片和带有金属微柱的铟球读出电路进行倒装互连，之后进行下填充、背减、腐蚀等一系列工艺形成去除衬底的焦平面器件；
步骤(4)，制备带有铟柱矩形圈或方形圈的亚波长金属线栅；
步骤(5)，通过将带有铟柱的亚波长金属线栅和去除半导体衬底的红外焦平面器件进行倒装互连，使得读出电路上的金属微柱插入到亚波长金属线栅上的铟柱内，进而形成稳定结构的红外偏振焦平面器件。
图1所示的是本发明的红外偏振焦平面器件的横截面结构图。该结构包含读出电路衬底1；金属微柱2；铟球4；外延层5；金属电极7；环氧树脂8；亚波长金属线栅衬底9；金属栅条10；亚波长金属线栅上的铟柱11；铟球读出电路13；去除半导体衬底的芯片16；带有铟柱的亚波长金属线栅19；其中，金属铟柱2位于读出电路衬底1正面的外围，亚波长金属线栅上的铟柱11位于亚波长金属线栅衬底9的外围，去除半导体衬底的芯片16倒扣在读出电路衬底1上的铟球上，环氧树脂8位于去除半导体衬底的芯片16和铟球读出电路13之间的间隙内，读出电路衬底1上的金属微柱插入到亚波长金属线栅上的铟柱11内，带有铟柱的且亚波长金属线栅19位于去除半导体的红外焦平面17的上方，亚带有铟柱的且亚波长金属线栅19正面向下。
图2所示的是带有金属微柱2的读出电路衬底1，金属微柱2分布在读出电路衬底1的外围，且金属微柱之间有一定的中心距，形成一个由金属微柱2组成的矩形圈。金属微柱矩形圈可以通过在读出电路衬底上涂覆光刻胶、光刻、显影、金属沉积和剥离等一系列过程实现。读出电路衬底1材料为Si，金属微柱2的材料为Al。
图3所示的是由读出电路衬底1，金属微柱2和铟柱3组成的铟柱读出电路12，铟柱3的形成可以通过在读出电路衬底1上涂覆光刻胶、光刻、显影、金属沉积和剥离等一系列过程实现。
图4所示的是由读出电路衬底1，金属微柱2和铟球4组成的铟球读出电路13，铟球4可以通过回流铟柱3得到。
图5所示的是由铟球读出电路13和芯片14组成的带有半导体衬底的红外焦平面器件15，芯片14由外延层5，半导体衬底6，金属电极7组成。带有半导体衬底的红外焦平面器件15可以由铟球读出电路13和芯片14通过倒装互连实现。
图6中去除半导体衬底的红外焦平面器件17，可以通过下填充、背减、腐蚀等一系列过程去除掉半导体衬底6而形成，环氧树脂8填充在铟球读出电路13和外延层5的缝隙中。
图7所示的是亚波长金属线栅18，亚波长金属线栅18由金属线栅衬底9和金属栅条10组成。亚波长金属线栅19可以在金属线栅衬底9上通过蒸镀金属层，涂布光刻胶，电子束曝光，显影，反应离子束刻蚀和去胶等过程实现。
图8是带有铟柱的亚波长金属线栅19。金属线栅上的铟柱11分布在亚波长金属线栅19的外围，形成一个由金属线栅上的铟柱11组成的矩形圈，并和金属微柱2组成的矩形圈一一对应。铟柱可以通过在金属线栅衬底上涂覆光刻胶、光刻、显影、金属沉积和剥离等一系列过程实现。
图9所示的是红外偏振焦平面器件20，红外偏振焦平面器件20可以通过带有铟柱的亚波长金属线栅19和去除半导体衬底的红外焦平面器件17倒装互连实现，使得读出电路上的金属微柱2插入到金属光栅上的铟柱11内，进而形成稳定结构的红外偏振焦平面器件。

Claims (5)

1.一种红外偏振焦平面器件结构，其特征在于，包括去除半导体衬底的红外焦平面器件和亚波长金属线栅。
2.根据权利要求1所述的红外偏振焦平面器件结构，其特征在于，所述去除半导体衬底的红外焦平面器件中，金属微柱分布在读出电路衬底正面的外围，形成了由金属微柱组成的矩形圈或方形圈，且金属微柱为金属Al，金属微柱之间有一定的中心距。
3.根据权利要求1所述的红外偏振焦平面器件结构，其特征在于，所述的亚波长金属线栅中，亚波长金属线栅可以对中波红外和长波红外波段的光实现偏振，而且，金属线栅衬底正面的外围有一个具有一定中心距的铟柱围成的矩形圈或方形圈，并和金属微柱组成的矩形圈或方形圈一一对应，铟柱之间的中心距和读出电路上的金属微柱之间的中心距相同。
4.根据权利要求1所述的红外偏振焦平面器件结构，其特征在于，读出电路上的金属微柱插入到亚波长金属线栅上的铟柱内，且亚波长金属线栅位于去除半导体的红外焦平面的上方，亚波长金属线栅正面向下。
5.一种红外偏振焦平面器件结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤(1)，在读出电路衬底外围，形成一个由金属微柱组成的矩形圈或方形圈。金属微柱矩形圈或方形圈可以通过在读出电路衬底上涂覆光刻胶、光刻、显影、金属沉积和剥离等一系列过程实现；
步骤(2)，在带有金属微柱的读出电路衬底上制备铟柱，并通过回流使铟柱形成铟球；
步骤(3)，将带有半导体衬底的芯片和带有金属微柱的铟球读出电路进行倒装互连，之后进行下填充、背减、腐蚀等一系列工艺形成去除半导体衬底的红外焦平面器件；
步骤(4)，制备带有铟柱矩形圈或方形圈的亚波长金属线栅；步骤(5)，通过将带有铟柱矩形圈或方形圈的亚波长金属线栅和去除半导体衬底的红外焦平面器件进行倒装互连，使得读出电路上的金属微柱插入到亚波长金属线栅上的铟柱内，进而形成稳定结构的红外偏振焦平面器件。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000055924A1 (en) * 1999-03-12 2000-09-21 Sagi-Nahor Ltd. Dual-band infrared sensing material array and focal plane array
CN1787234A (zh) * 2005-06-24 2006-06-14 华东师范大学 一种量子阱红外探测器焦平面的制备方法
JP2013142578A (ja) * 2012-01-10 2013-07-22 Shimadzu Corp 放射線検出器
CN105181130A (zh) * 2015-07-03 2015-12-23 中国电子科技集团公司信息科学研究院 探测器及其制造方法
CN107403812A (zh) * 2017-06-29 2017-11-28 华中光电技术研究所（中国船舶重工集团公司第七七研究所） 一种InGaAs阵列探测器及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000055924A1 (en) * 1999-03-12 2000-09-21 Sagi-Nahor Ltd. Dual-band infrared sensing material array and focal plane array
CN1787234A (zh) * 2005-06-24 2006-06-14 华东师范大学 一种量子阱红外探测器焦平面的制备方法
JP2013142578A (ja) * 2012-01-10 2013-07-22 Shimadzu Corp 放射線検出器
CN105181130A (zh) * 2015-07-03 2015-12-23 中国电子科技集团公司信息科学研究院 探测器及其制造方法
CN107403812A (zh) * 2017-06-29 2017-11-28 华中光电技术研究所（中国船舶重工集团公司第七七研究所） 一种InGaAs阵列探测器及其制备方法

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