CN110044496B - 一种光学读出红外传感器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于传感器领域，尤其涉及一种光学读出红外传感器及其制备方法。本发明提供的光学读出红外传感器包括：硅基底；固定在硅基底上的微悬臂梁单元阵列；微悬臂梁单元阵列由若干个微悬臂梁单元组成，每个所述微悬臂梁单元均包括支撑腿、隔热梁、双材料变形梁和吸热反光板；所述双材料变形梁和吸热反光板均由复合到一起的碳纳米管膜层和金膜层组成。本发明利用碳纳米管在室温下的轴向热膨胀系数约为‑11×10‑6K‑1，以及碳纳米管对8～14μm波段的红外光有接近黑体的吸收率等特性，与金结合应用于双材料悬臂梁结构时，可以提高辐射热转换效率和热制变形量，从而提高探测灵敏度。而且碳纳米管的密度和比热较小，可以缩短响应时间。
Description
技术领域
本发明属于传感器领域，尤其涉及一种光学读出红外传感器及其制备方法。
背景技术
室温下物体辐射的红外波长在8～14μm范围内，红外传感器可以获取物体的辐射能并转换成可见的图像。在红外成像技术中，起关键作用的部件是焦平面阵列FPA(focus-plane array)，发展高温度灵敏性和空间分辨率的FPA是推动红外成像技术发展的重要因素。
红外成像技术主要分为光量子型(制冷型)和热型(非制冷型)两大类。基于光电效应的致冷型红外成像装置中，探测器靶面温度必须冷却到低温(约77K)，其噪声等效温度差(NETD)能达到0.01K，响应速度可到毫秒或亚毫秒级。然而，体积庞大、成本过高，设备运行维护复杂等因素使它难于普及。非制冷红外成像技术的原理是FPA面上探测单元将红外辐射转变为其自身热能，而温度变化引起FPA探测单元可测物理参量的变化，再通过检测单元阵列上的这些参量变化获得物体红外热像。传统的FPA单元采用高信噪比的微集成阵列电路，检测微梁感热单元的热电信号。但是辐射热转换效率典型值为1％K-1，材料的热致电导率变化的值约为2％K-1，要想获得100mK的温度分辨率，能读出的阻抗变化值将会十分微小，这对电路的放大倍数与噪声控制提出了很高的要求，成本会大大的提高。
加州大学伯克利分校赵旸等人提出一种不同于电学参量读出FPA的方法。这种方法基于双层材料微悬臂梁阵列受热变形，利用光学方法检测出微悬臂梁阵列的热变形分布，从而获得物体的红外成像，也属于非制冷型红外成像技术的范畴。由于该技术中，FPA上的每一个感热单元不需要微集成电路，在无金属引线的情况下，绝热效果得到提高。同时单元阵列的制备工艺得到简化，在缩小单元尺寸、增多像素点的同时，成本也能得到有效的控制。赵旸等人研究的微梁双层材料选用金+氮化硅的方式来实现，应用该项技术制备的探测器的探测灵敏度和响应时间还有待进一步提高。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种光学读出红外传感器及其制备方法，本发明提供的光学读出红外传感器具有较高的探测灵敏度和较快的响应时间。
本发明提供了一种光学读出红外传感器，包括：
硅基底；
固定在所述硅基底上的微悬臂梁单元阵列；
所述微悬臂梁单元阵列由若干个微悬臂梁单元组成，每个所述微悬臂梁单元均包括支撑腿、隔热梁、双材料变形梁和吸热反光板；其中，所述支撑腿的第一端固定在所述硅基底上，所述支撑腿的第二端与所述隔热梁的第一端相连接，所述隔热梁的第二端与所述双材料变形梁的第一端相连，所述双材料变形梁的第二端与所述吸热反光板连接在一起；
所述双材料变形梁和吸热反光板均由复合到一起的碳纳米管膜层和金膜层组成；其中，朝向所述硅基底的一侧为碳纳米管膜层，背向所述硅基底的一侧为金膜层；所述碳纳米管膜层由定向且顺排的碳纳米管构成。
优选的，每个所述微悬臂梁单元均包括两个支撑腿、两个隔热梁、两个双材料变形梁和吸热反光板；其中，两个所述支撑腿的第一端均固定在所述硅基底上，每个所述支撑腿的第二端分别与不同的所述隔热梁的第一端相连接，每个所述隔热梁的第二端分别与不同的所述双材料变形梁的第一端相连，每个所述双材料变形梁的第二端均与所述吸热反光板连接在一起。
优选的，每个所述微悬臂梁单元中，两个所述支撑腿、两个所述隔热梁和两个所述双材料变形梁均对称分布于所述吸热反光板的两侧。
优选的，在所述微悬臂梁单元阵列中，后一个微悬臂梁单元的吸热反光板插入到前一个微悬臂梁单元的两个双材料变形梁之间，后一个微悬臂梁单元的双材料变形梁插入到前一个微悬臂梁单元的两个隔热梁之间，形成单元结构嵌套。
优选的，所述支撑腿和隔热梁为一体式设计。
优选的，所述支撑腿和隔热梁的材料均为氮化硅。
优选的，所述隔热梁的厚度为0.5～1μm。
优选的，所述隔热梁为回折结构。
本发明提供了一种上述技术方案所述光学读出红外传感器的制备方法，包括以下步骤：
A)在硅基底上沉积一层氧化硅，之后刻蚀部分所述氧化硅，形成支撑腿锚点阵列；所述支撑腿锚点阵列由若干个支撑腿锚点组成；
B)在形成有支撑腿锚点阵列的氧化硅层上沉积一层氮化硅，之后刻蚀部分所述氮化硅，得到固定在所述支撑腿锚点处的支撑腿和与所述支撑腿相连接的隔热梁；
C)在所述隔热梁上先后镀缓冲层和生长碳纳米管所需的催化剂；
D)通过气相沉积在镀催化剂位置上生长垂直碳纳米管，之后放倒所述碳纳米管并致密化，得到定向且顺排的碳纳米管膜层；
E)刻蚀部分所述碳纳米管膜层，得到变形梁下层结构和吸热反光板下层结构；
F)在所述变形梁下层结构和吸热反光板下层结构上沉积金膜层，得到变形梁上层结构和吸热反光板上层结构；
G)去除所述硅基底上未刻蚀的氧化硅，得到光学读出红外传感器。
优选的，所述步骤A)具体包括：
A1)在硅基底上沉积一层氧化硅；
A2)在所述氧化硅上旋涂光刻胶；在所述光刻胶上覆盖掩膜版，曝光并显影，得到掩膜图形；
A3)利用光刻形成的掩膜图形刻蚀所述氧化硅，得到规则排列的支撑腿锚点阵列；
所述步骤B)具体包括：
B1)在形成有支撑腿锚点阵列的氧化硅层上沉积一层氮化硅；
B2)在所述氮化硅上旋涂光刻胶；在所述光刻胶上覆盖掩膜版，并与上一次光刻留下的套刻标记对准，曝光并显影，得到掩膜图形；
B3)利用光刻形成的掩膜图形刻蚀所述氮化硅，得到固定在所述支撑腿锚点处的支撑腿和与所述支撑腿相连接的隔热梁；
所述步骤C)具体包括：
C1)在所述隔热梁上旋涂光刻胶；在所述光刻胶上覆盖掩膜版，并与上一次光刻留下的套刻标记对准，曝光并显影，得到掩膜图形；
C2)通过磁控溅射在形成有掩膜图形的所述隔热梁上先后镀缓冲层和生长碳纳米管所需的催化剂；
C3)去除光刻胶，得到生长碳纳米管所需的催化剂图形；
所述步骤D)具体包括：
D1)通过水辅助法化学气相沉积在所述催化剂图形上生长垂直碳纳米管；
D2)将所述垂直碳纳米管浸入有机溶剂中，之后从所述有机溶液中提出并放置在空气中使溶液蒸发，得到放倒在基底上致密化的定向且顺排的碳纳米管膜层；
所述步骤E)具体包括：
E1)在所述碳纳米管膜层上旋涂光刻胶；在所述光刻胶上覆盖掩膜版，并与上一次光刻留下的套刻标记对准，曝光并显影，得到掩膜图形；
E2)利用光刻形成的掩膜图形刻蚀所述碳纳米管膜层，得到变形梁下层结构和吸热反光板下层结构；
所述步骤F)具体包括：
F1)在所述变形梁下层结构和吸热反光板下层结构上旋涂光刻胶；在所述光刻胶上覆盖掩膜版，并与上一次光刻留下的套刻标记对准，曝光并显影，得到掩膜图形；
F2)在形成有掩膜图形的所述变形梁下层结构和吸热反光板下层结构上沉积一层金膜层；
F3)去除光刻胶，得到变形梁上层结构和吸热反光板上层结构；
所述步骤G)具体包括：
将步骤F)得到的样品放入氢氟酸溶液中，去除所述硅基底上未刻蚀的氧化硅，得到光学读出红外传感器。
与现有技术相比，本发明提供了一种光学读出红外传感器及其制备方法。本发明提供的光学读出红外传感器包括：硅基底；固定在所述硅基底上的微悬臂梁单元阵列；所述微悬臂梁单元阵列由若干个微悬臂梁单元组成，每个所述微悬臂梁单元均包括支撑腿、隔热梁、双材料变形梁和吸热反光板；其中，所述支撑腿的第一端固定在所述硅基底上，所述支撑腿的第二端与所述隔热梁的第一端相连接，所述隔热梁的第二端与所述双材料变形梁的第一端相连，所述双材料变形梁的第二端与所述吸热反光板连接在一起；所述双材料变形梁和吸热反光板均由复合到一起的碳纳米管膜层和金膜层组成；其中，朝向所述硅基底的一侧为碳纳米管膜层，背向所述硅基底的一侧为金膜层；所述碳纳米管膜层由定向且顺排的碳纳米管构成。本发明利用碳纳米管在室温下的轴向热膨胀系数约为-11×10-6K-1，以及碳纳米管对8～14μm波段的红外光有接近黑体的吸收率等特性，与金结合应用于双材料悬臂梁结构时，可以大幅度提高辐射热转换效率和热制变形量，从而提高探测灵敏度。而且碳纳米管的密度和比热较小，在提高探测灵敏度的同时可以进一步缩短响应时间。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的微悬臂梁单元的三维示意图；
图2是本发明实施例提供的微悬臂梁单元的俯视示意图；
图3是本发明实施例提供的微悬臂梁单元的A-A剖视图；
图4是本发明实施例提供的多个微悬臂梁单元嵌套结构示意图；
图5是本发明实施例提供的光学读出红外传感器的制备工艺流程示意图；
图6是本发明实施例提供的水辅助化学气相沉积法生长垂直碳纳米管的过程图；
图7是本发明实施例提供的碳纳米管阵列致密化放倒过程图；
图8是本发明实施例3提供的单根碳纳米管悬臂梁的扫描电子显微镜图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种光学读出红外传感器，包括：
硅基底；
固定在所述硅基底上的微悬臂梁单元阵列；
所述微悬臂梁单元阵列由若干个微悬臂梁单元组成，每个所述微悬臂梁单元均包括支撑腿、隔热梁、双材料变形梁和吸热反光板；其中，所述支撑腿的第一端固定在所述硅基底上，所述支撑腿的第二端与所述隔热梁的第一端相连接，所述隔热梁的第二端与所述双材料变形梁的第一端相连，所述双材料变形梁的第二端与所述吸热反光板连接在一起；
所述双材料变形梁和吸热反光板均由复合到一起的碳纳米管膜层和金膜层组成；其中，朝向所述硅基底的一侧为碳纳米管膜层，背向所述硅基底的一侧为金膜层；所述碳纳米管膜层由定向且顺排的碳纳米管构成。
参见图1～3，图1是本发明实施例提供的微悬臂梁单元的三维示意图；图2是本发明实施例提供的微悬臂梁单元的俯视示意图；图3是本发明实施例提供的微悬臂梁单元的A-A剖视图。图中，1表示硅基底，2表示支撑腿，3表示隔热梁，4表示双材料变形梁，5表示吸热反光板。
本发明提供的光学读出红外传感器包括硅基底1和微悬臂梁单元阵列。其中，硅基底1的厚度优选为300～500μm，具体可为300μm、400μm或500μm。
在本发明中，所述微悬臂梁单元阵列固定在硅基底1上，由若干个微悬臂梁单元组成，每个所述微悬臂梁单元均包括支撑腿2、隔热梁3、双材料变形梁4和吸热反光板5。其中，支撑腿2的第一端固定在硅基底1上，支撑腿2的第二端与隔热梁3的第一端相连接，隔热梁3的第二端与双材料变形梁4的第一端相连，双材料变形梁4的第二端与吸热反光板5连接在一起。
在本发明提供的一个实施例中，支撑腿2的材料为氮化硅。在本发明提供的一个实施例中，支撑腿2的高度为2.5～3μm，具体可为2.5μm、2.6μm、2.7μm、2.8μm、2.9μm或3μm。
在本发明提供的一个实施例中，隔热梁3的材料为氮化硅，从而使隔热梁具有较低的热导率。在本发明提供的一个实施例中，隔热梁3为回折结构，从而在有限的空间内尽量增加隔热梁3的长度。在本发明提供的一个实施例中，隔热梁3的厚度为0.5～1μm，具体可为0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm或1μm。在本发明提供的一个实施例中，隔热梁3的回折总长度为200～400μm，具体可为300μm。在本发明提供的一个实施例中，隔热梁3和支撑腿2为一体式设计。
在本发明中，双材料变形梁4和吸热反光板5均由复合到一起的碳纳米管膜层和金膜层组成。其中，朝向所述硅基底的一侧为碳纳米管膜层，背向所述硅基底的一侧为金膜层。在本发明中，所述碳纳米管膜层由定向且顺排的碳纳米管构成，所述碳纳米管膜层的厚度优选为0.5～1μm，具体可为0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm或1μm；所述金膜层的厚度优选为所述碳纳米管膜层厚度的30～50％，具体可为30％、35％、40％、45％或50％。在本发明提供的一个实施例中，双材料变形梁4的长度为100～200μm，具体可为150μm。在本发明提供的一个实施例中，吸热反光板5的面积为2000～4000μm2，具体可为3000μm2。
在本发明提供的一个实施例中，如图1和图2所示，每个所述微悬臂梁单元均包括两个支撑腿2、两个隔热梁3、两个双材料变形梁4和一个吸热反光板5；其中，两个支撑腿2的第一端均固定在硅基底1上，每个支撑腿2的第二端分别与不同的隔热梁3的第一端相连接，每个隔热梁3的第二端分别与不同的双材料变形梁4的第一端相连，每个双材料变形梁4的第二端均与吸热反光板5连接在一起。在本发明提供的一个实施例中，每个所述微悬臂梁单元中，两个支撑腿2、两个隔热梁3和所述双材料变形梁4均对称分布于吸热反光板5的两侧。
在本发明提供的一个实施例中，为了避免大面积空间的空闲和浪费，在所述微悬臂梁单元阵列中，后一个微悬臂梁单元的吸热反光板插入到前一个微悬臂梁单元的两个双材料变形梁之间，后一个微悬臂梁单元的双材料变形梁插入到前一个微悬臂梁单元的两个隔热梁之间，形成单元结构嵌套，如图4所示。
本发明还提供了一种上述技术方案所述光学读出红外传感器的制备方法，包括以下步骤：
A)在硅基底上沉积一层氧化硅，之后刻蚀部分所述氧化硅，形成支撑腿锚点阵列；所述支撑腿锚点阵列由若干个支撑腿锚点组成；
B)在形成有支撑腿锚点阵列的氧化硅层上沉积一层氮化硅，之后刻蚀部分所述氮化硅，得到固定在所述支撑腿锚点处的支撑腿和与所述支撑腿相连接的隔热梁；
C)在所述隔热梁上先后镀缓冲层和生长碳纳米管所需的催化剂；
D)通过气相沉积在镀催化剂位置上生长垂直碳纳米管，之后放倒所述碳纳米管并致密化，得到定向且顺排的碳纳米管膜层；
E)刻蚀部分所述碳纳米管膜层，得到变形梁下层结构和吸热反光板下层结构；
F)在所述变形梁下层结构和吸热反光板下层结构上沉积金膜层，得到变形梁上层结构和吸热反光板上层结构；
G)去除所述硅基底上未刻蚀的氧化硅，得到光学读出红外传感器。
在本发明提供的制备方法中，首先进行步骤A)，该步骤具体包括：
A1)在硅基底上沉积一层氧化硅；
A2)在所述氧化硅上旋涂光刻胶；在所述光刻胶上覆盖掩膜版，曝光并显影，得到掩膜图形；
A3)利用光刻形成的掩膜图形刻蚀所述氧化硅，得到规则排列的支撑腿锚点阵列。
在本发明提供的上述制备步骤中，步骤A1)中，所述硅基底在沉积氧化硅之前优选先进行双面抛光；所述沉积的方式优选为等离子增强化学气相沉积(PECVD)；所述PECVD沉积过程中，所通入的工艺气体优选包括SiH4和N2O，所述SiH4流量具体可为150sccm，所述N2O流量具体可为715sccm；所述PECVD沉积过程中，PECVD沉积设备的腔体压力具体可为850mTorr；所述PECVD沉积过程中，反应温度具体可为300℃；所述PECVD沉积过程中，PECVD沉积设备的功率具体可为200W；沉积形成的氧化硅层的厚度优选为2.5～3μm，具体可为2.5μm、2.6μm、2.7μm、2.8μm、2.9μm或3μm。
在本发明提供的上述制备步骤中，步骤A2)中，在所述氧化硅上旋涂光刻胶之前，优选先在所述氧化硅上旋涂增粘剂；所述增粘剂的型号包括但不限于AR300；旋涂所述增粘剂的转速具体可为4000转/S；旋涂所述增粘剂的时间具体可为30S。在本发明中，优选在旋涂完增粘剂后紧接着在热板上对其进行烘烤，所述烘烤的温度具体可为180℃，所述烘烤的时间具体可为2min。
在本发明提供的上述制备步骤中，步骤A2)中，所述光刻胶为紫外正性光刻胶，所述光刻胶的型号包括但不限于S1813；旋涂所述光刻胶的转速具体可为4000转/S；旋涂所述光刻胶的时间具体可为60S；所述光刻胶的旋涂厚度优选为1.2～1.5μm，具体可为1.2μm、1.3μm、1.4μm或1.5μm。在本发明中，优选在旋涂完光刻胶后紧接着在热板上对其进行烘烤，所述烘烤的温度具体可为115℃，所述烘烤的时间具体可为1min。
在本发明提供的上述制备步骤中，步骤A2)中，所述曝光的汞灯光强具体可为19.5mw/cm2；所述曝光的时间具体可为7.5S；所述显影使用的显影液优选为AZ300MIF显影液；所述显影的时间具体可为60S。
在本发明提供的上述制备步骤中，步骤A3)中，所述刻蚀的方式优选为反应离子刻蚀(RIE，Reactive Ion Etching)；刻蚀过程中，使用的反应气体优选包括CHF3和氩气，所述CHF3的流量具体可为25sccm，所述氩气的流量具体可为25sccm；刻蚀过程中，刻蚀设备的功率具体可为200W；刻蚀过程中，刻蚀设备的反应腔体压力具体可为50mTorr；所述刻蚀的时间具体可为1h；所述刻蚀的深度优选为所述氧化硅的厚度。
在本发明提供的上述制备步骤中，完成步骤A3)后，优选清洗去除材料上刻蚀后的残胶，清洗干净后在对其进行干燥。其中，所述清洗的方式优选为丙酮伴随超声清洗；所述清洗的时间优选为1～5分钟，具体可为2分钟；所述干燥的方式优选为氮气气枪吹干。
在本发明提供的制备方法中，完成步骤A)后，进行步骤B)，该步骤具体包括：
B1)在形成有支撑腿锚点阵列的氧化硅层上沉积一层氮化硅；
B2)在所述氮化硅上旋涂光刻胶；在所述光刻胶上覆盖掩膜版，并与上一次光刻留下的套刻标记对准，曝光并显影，得到掩膜图形；
B3)利用光刻形成的掩膜图形刻蚀所述氮化硅，得到固定在所述支撑腿锚点处的支撑腿和与所述支撑腿相连接的隔热梁。
在本发明提供的上述制备步骤中，步骤B1)中，所述沉积的方式优选为低压化学气相沉积(LPCVD)；沉积过程中，使用的反应气体优选包括硅烷和氨气；沉积过程中，反应的温度具体可为800℃；所述氮化硅的沉积厚度优选为0.5～1μm，具体可为0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm或1μm。
在本发明提供的上述制备步骤中，步骤B2)中，所述旋涂、曝光和显影的具体条件可参照步骤A2)，在此不再赘述。
在本发明提供的上述制备步骤中，步骤B3)中，所述刻蚀的方式优选为反应离子刻蚀(RIE，Reactive Ion Etching)；刻蚀过程中，使用的反应气体优选包括CHF3和氧气，所述CHF3的流量具体可为50sccm，所述氧气的流量具体可为5sccm；刻蚀过程中，刻蚀设备的功率具体可为200W；刻蚀过程中，刻蚀设备的反应腔体压力具体可为50mTorr；所述刻蚀的时间具体可为10min；所述刻蚀的深度优选为所述氮化硅的厚度。
在本发明提供的上述制备步骤中，完成步骤B3)后，优选清洗去除材料上刻蚀后的残胶，清洗干净后在对其进行干燥。其中，所述清洗的方式优选为丙酮伴随超声清洗；所述清洗的时间优选为1～5分钟，具体可为2分钟；所述干燥的方式优选为氮气气枪吹干。
在本发明提供的制备方法中，完成步骤B)后，进行步骤C)，该步骤具体包括：
C1)在所述隔热梁上旋涂光刻胶；在所述光刻胶上覆盖掩膜版，并与上一次光刻留下的套刻标记对准，曝光并显影，得到掩膜图形；
C2)通过磁控溅射在形成有掩膜图形的所述隔热梁上先后镀缓冲层和生长碳纳米管所需的催化剂；
C3)去除光刻胶，得到生长碳纳米管所需的催化剂图形。
在本发明提供的上述制备步骤中，步骤C1)中，所述光刻胶为紫外正性光刻胶，所述光刻胶的型号包括但不限于AZ6112；旋涂所述光刻胶的转速具体可为4000转/S；旋涂所述光刻胶的时间具体可为30S；所述光刻胶的旋涂厚度优选为1～1.5μm，具体可为1μm。在本发明中，优选在旋涂完光刻胶后紧接着在热板上对其进行烘烤，所述烘烤的温度具体可为100℃，所述烘烤的时间具体可为1.5min。
在本发明提供的上述制备步骤中，步骤C1)中，所述曝光的汞灯光强具体可为19.5mw/cm2；所述曝光的时间具体可为2.3S；所述显影使用的显影液优选为AZ300MIF显影液；所述显影的时间具体可为30S。
在本发明提供的上述制备步骤中，步骤C2)中，所述缓冲层优选为氧化铝；所述缓冲层的厚度优选为5～20nm，具体可为10nm；所述催化剂优选为铁；所述催化剂的厚度优选为0.5～5nm，具体可为2nm。
在本发明提供的上述制备步骤中，步骤C3)中，去除光刻胶的工艺优选为lift-off工艺。
在本发明提供的上述制备步骤中，完成步骤C3)后，优选清洗去除材料上的残胶，清洗干净后在对其进行干燥。其中，所述清洗的方式优选为丙酮伴随超声清洗；所述清洗的时间优选为1～5分钟，具体可为2分钟；所述干燥的方式优选为氮气气枪吹干。
在本发明提供的制备方法中，完成步骤C)后，进行步骤D)，该步骤具体包括：
D1)通过水辅助法化学气相沉积在所述催化剂图形上生长垂直碳纳米管；
D2)将所述垂直碳纳米管浸入有机溶剂中，之后从所述有机溶液中提出并放置在空气中使溶液蒸发，得到放倒在基底上致密化的定向且顺排的碳纳米管膜层。
在本发明提供的上述制备步骤中，步骤D1)中，所述生长的温度具体可为760℃；生长所述垂直碳纳米管所使用的工艺气体优选包括氢气、乙烯、氩气和水蒸气，所述氢气的流量具体可为80sccm，所述乙烯的流量具体可为55sccm，所述氩气的流量具体可为125sccm，所述水蒸气的用量具体可为180ppm。
在本发明提供的上述制备步骤中，步骤D2)中，所述有机溶剂包括但不限于异丙醇；所述碳纳米管膜层的厚度优选为0.5～1μm，具体可为0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm或1μm。
在本发明提供的制备方法中，完成步骤D)后，进行步骤E)，该步骤具体包括：
E1)在所述碳纳米管膜层上旋涂光刻胶；在所述光刻胶上覆盖掩膜版，并与上一次光刻留下的套刻标记对准，曝光并显影，得到掩膜图形；
E2)利用光刻形成的掩膜图形刻蚀所述碳纳米管膜层，得到变形梁下层结构和吸热反光板下层结构。
在本发明提供的上述制备步骤中，步骤E1)中，在所述碳纳米管膜层上旋涂光刻胶之前，优选先在所述碳纳米管膜层上旋涂增粘剂；所述增粘剂的型号包括但不限于AR300；旋涂所述增粘剂的转速具体可为4000转/S；旋涂所述增粘剂的时间具体可为30S。在本发明中，优选在旋涂完增粘剂后紧接着在热板上对其进行烘烤，所述烘烤的温度具体可为180℃，所述烘烤的时间具体可为2min。
在本发明提供的上述制备步骤中，步骤E1)中，所述光刻胶为紫外正性光刻胶，所述光刻胶的型号包括但不限于AZ4620；旋涂所述光刻胶的转速具体可为3000转/S；旋涂所述光刻胶的时间具体可为60S；所述光刻胶的旋涂厚度优选为6～10μm，具体可为6μm、7μm、8μm、9μm或10μm。在本发明中，优选在旋涂完光刻胶后紧接着在热板上对其进行烘烤，所述烘烤的温度具体可为100℃，所述烘烤的时间具体可为6min。
在本发明提供的上述制备步骤中，步骤E1)中，所述曝光的汞灯光强具体可为19.5mw/cm2；所述曝光的时间具体可为32S；所述显影使用的显影液优选为AZ300MIF显影液；所述显影的时间具体可为4min。
在本发明提供的上述制备步骤中，步骤E2)中，所述刻蚀的方式优选为反应离子刻蚀(RIE，Reactive Ion Etching)；刻蚀过程中，使用的反应气体优选包括氧气，所述氧气的流量具体可为10sccm；刻蚀过程中，刻蚀设备的功率具体可为200W；蚀过程中，刻蚀设备的反应腔体压力具体可为50mTorr；所述刻蚀的时间具体可为10min；所述刻蚀的深度优选为所述碳纳米管膜层的厚度。
在本发明提供的上述制备步骤中，完成步骤E2)后，优选去除材料上的残胶。其中，使用的去胶剂优选为N-甲基吡咯烷酮(NMP)；去除残胶的方式优选为将材料在所述去胶剂中浸泡，所述浸泡的温度优选为60～100℃，具体可为80℃，所述浸泡的时间优选为12～48h，具体可为24h。
在本发明提供的制备方法中，完成步骤E)后，进行步骤F)，该步骤具体包括：
F1)在所述变形梁下层结构和吸热反光板下层结构上旋涂光刻胶；在所述光刻胶上覆盖掩膜版，并与上一次光刻留下的套刻标记对准，曝光并显影，得到掩膜图形；
F2)在形成有掩膜图形的所述变形梁下层结构和吸热反光板下层结构上沉积一层金膜层；
F3)去除光刻胶，得到变形梁上层结构和吸热反光板上层结构。
在本发明提供的上述制备步骤中，步骤F1)中，所述旋涂、曝光和显影的具体条件可参照步骤C1)，在此不再赘述。
在本发明提供的上述制备步骤中，步骤F2)中，所述沉积的方式优选为磁控溅射(sputter)或者电子束蒸发(Electron Beam Evaporaor)；在沉积所述金膜层之前，优选先在所述变形梁下层结构和吸热反光板下层结构上沉积一层粘附层，所述粘附层优选为钛，所述粘附层的厚度优选为10～50nm，具体可为25nm；所述金膜层的厚度优选为所述碳纳米管膜层厚度的30～50％，具体可为30％、35％、40％、45％或50％。
在本发明提供的上述制备步骤中，步骤F3)中，去除光刻胶的工艺优选为lift-off工艺。
在本发明提供的上述制备步骤中，完成步骤F3)后，优选清洗去除材料上的残胶，清洗干净后在对其进行干燥。其中，所述清洗的方式优选为丙酮伴随超声清洗；所述清洗的时间优选为1～5分钟，具体可为2分钟；所述干燥的方式优选为氮气气枪吹干。
在本发明提供的制备方法中，完成步骤F)后，进行步骤G)，该步骤具体包括：
将步骤F)得到的样品放入氢氟酸溶液中，去除所述硅基底上未刻蚀的氧化硅，得到光学读出红外传感器。
在本发明提供的上述制备步骤中，步骤G)中，为了防止液体表面张力对悬臂梁的破坏，此过程优选在临界点干燥仪中进行。
本发明提供的光学读出红外传感器的双材料变形梁部分和吸热反光板由碳纳米管膜层和金膜层组成，至少具有以下优点：
1)碳纳米管在室温300K附近的轴向热膨胀系数约为-11×10-6K-1，这一特性使得其与金等传统金属材料组合应用于双层悬臂梁结构时，在结构尺寸相同时热致变形量将会比氮化硅梁提升1倍多，从而可提高探测灵敏度；
2)碳纳米管对10μm左右波长的红外光只有1％的反射率，表现出接近黑体的红外吸收性能，可以大幅度提高辐射热转换效率，从而进一步提高探测灵敏度；
3)定向有序排列的碳纳米管薄膜，密度为1.3g/cm3，比氮化硅的密度2.4g/cm3减小了几乎一半，而比热为氮化硅的五分之四左右，可以进一步缩短响应时间。
为更清楚起见，下面通过以下实施例进行详细说明。
实施例1
光学读出红外传感器
一种基于碳纳米管的光学读出红外成像传感器，用于获取并转换红外信号，如图1～2所示，包括：硅基底1和固定在硅基底1上的微悬臂梁单元阵列；所述微悬臂梁单元阵列由多个微悬臂梁单元组成，每个所述微悬臂梁单元均由两个支撑腿2、两个隔热梁3和两个双材料变形梁4对称分布在吸热反光板5两侧，支撑腿2固定在硅基底1上。支撑腿2和隔热梁3是一整体，双材料变形梁4和吸热反光板5是一整体，隔热梁3的末端和双材料变形梁4的末端依靠范德华力粘附在一起，从而实现两个整体的连接。
在本实施例中，隔热梁3为回折结构，以增加热隔离的效果。如图3所示，隔热梁3由热导率低的氮化硅构成，由于支撑腿2和隔热梁是一个整体，所以支撑腿2也由氮化硅构成。
在本实施例中，双材料变形梁4和吸热反光板5是双层材料结构，其下层结构为定向顺排碳纳米管薄膜，上层结构为金薄膜；红外光透过硅基底(硅对红外光是透明的)后被吸热反光板的下层碳纳米管薄膜吸收，转变为双材料变形梁的温升，从而实现梁变形得目的；可见光从另一面入射，被吸热反光板的上层金薄膜反射，从而实现光学检测热变形的目的。
在本实施例中，如图4所示，为了避免大面积空间的空闲和浪费，同时尽量增加双材料变形梁的长度(温度灵敏度与双材料变形梁长度的二次方成正比)，使后一个微悬臂梁单元的吸热反光板5插入前一个微悬臂梁单元两侧双材料变形梁4之间，双材料变形梁4插入两侧隔热梁3之间，形成单元结构嵌套。
在本实施例中，隔热梁3的厚度为0.5μm，隔热梁的回折总长度为300μm，碳纳米管薄膜的厚度为0.5μm，金薄膜的厚度为0.25μm，双材料变形梁4的长度为150μm，吸热反光板5的面积为3000μm2。
实施例2
光学读出红外传感器的制备方法
按照图5所示工艺流程制备实施例1所述结构的光学读出红外传感器，图5是本发明实施例提供的光学读出红外传感器的制备工艺流程示意图，图中，(1)表示在硅基底上沉积氧化硅薄膜；(2)表示刻蚀氧化硅；(3)表示沉积氮化硅薄膜；(4)表示刻蚀氮化硅；(5)表示沉积催化剂，催化剂为氧化铝和铁；(6)表示通过水辅助化学气相沉积法生长碳纳米管；(7)表示用有机溶剂放倒碳纳米管并且致密化，形成定向顺排的碳纳米管薄膜；(8)表示刻蚀碳纳米管薄膜；(9)表示在碳纳米管薄膜上沉积一层金属，并lift-off；(10)表示去除牺牲层氧化硅，形成悬臂结构(6之后的步骤样品上仍存在催化剂层，只是其厚度为10纳米，相对于其他层可忽略，故不再图中表示)。
具体制备步骤和工艺条件如下：
步骤A1：如图5(1)所示，在经过丙酮和异丙醇清洗干净的双面抛光的硅片上，通过等离子增强化学气相沉积(PECVD)沉积一层氧化硅，厚度为2.5μm，所述氧化硅层作为释放悬臂梁的牺牲层。PECVD沉积过程所通入的工艺气体为SiH4流量150sccm，N2O流量715sccm，腔体压力850mTorr，反应温度300℃，功率200W。
步骤A2：在所述氧化硅上旋涂光刻胶,通过紫外光刻并显影得到支撑腿锚点图形。具体步骤为：在所述硅片旋涂增粘剂AR300，旋涂转速为4000转/S，旋涂时间为30S，旋涂厚度为20nm，随后在180℃的热板上烘烤2min；在增粘剂上旋涂紫外正性光刻胶S1813，旋涂转速为4000转/S，旋涂时间为60S，旋涂厚度为1.2μm，随后在115℃的热板上烘烤60S；将所述样品放置于紫外光刻机上，覆盖掩膜版，汞灯光强为19.5mw/cm2，曝光时间7.5S；将曝光后的样品放入AZ300MIF显影液中进行显影，显影时间60S。
步骤A3：如图5(2)所示，采用反应离子刻蚀RIE(Reactive Ion Etching),利用光刻形成的掩膜刻蚀所述氧化硅，刻蚀得到规则排列的小方孔阵列(小孔尺寸4μm×4μm)，方孔阵列作为支撑腿的锚点，刻蚀深度为氧化硅的厚度；反应气体为CHF3和氩气，流量分别为25sccm和25sccm，功率200W，反应腔体压力维持在50mTorr，刻蚀时间1小时。
步骤A4：使用丙酮伴随超声清洗2分钟去除刻蚀后的残胶，清洗干净后利用氮气气枪吹干样品。
步骤B1：如图5(3)所示，利用低压化学气相沉积(LPCVD)在800℃左右的环境中通过硅烷气体(SiH4)与氨气(NH3)反应在所述硅片的氧化硅层上沉积一层氮化硅，厚度为0.5μm；
步骤B2：在经过步骤A1-B1处理的样品上旋涂光刻胶,通过紫外光刻并显影得到支撑腿和隔热梁图形。具体步骤重复步骤A2，唯一区别是覆盖掩膜版时要与上一次光刻留下的套刻标记对准。
步骤B3：如图5(4)所示，采用反应离子刻蚀RIE(Reactive Ion Etching),利用光刻形成的掩膜刻蚀所述氮化硅，刻蚀得到支撑腿和隔热梁，刻蚀深度为氮化硅的厚度；反应气体为CHF3和氧气，流量分别为50sccm和5sccm，功率200W，反应腔体压力维持在50mTorr，刻蚀时间10分钟。
步骤B4：使用丙酮伴随超声清洗2分钟去除刻蚀后的残胶，清洗干净后利用氮气气枪吹干样品。
步骤C1：在经过步骤A1-B4处理的样品上旋涂光刻胶，通过紫外光刻并显影得到生长碳纳米管所需催化剂图形。具体步骤为：在所述样品上旋涂紫外正性光刻胶AZ6112，旋涂转速为4000转/S，旋涂时间为30S，旋涂厚度为1μm，随后在100℃的热板上烘烤90S；将所述样品放置于紫外光刻机上，覆盖掩膜版，并与上一次光刻留下的套刻标记对准，汞灯光强为19.5mw/cm2，曝光时间2.3S；将曝光后的样品放入AZ300MIF显影液中进行显影，显影时间30S。
步骤C2：如图5(5)所示，通过磁控溅射(sputter)在所述光刻胶图形上先后镀10nm的氧化铝和2nm的铁，铁作为生长碳纳米管的催化剂，氧化铝作为阻挡催化剂向基底扩散的缓冲层；
步骤C3：采用lift-off工艺去除步骤C1所述光刻胶，得到生长碳纳米管所需的催化剂图形；采用丙酮伴随超声去除所述光刻胶层。
步骤D1：如图5(6)和图6所示，通过水辅助法化学气相沉积在所述的催化剂图形上生长垂直碳纳米管阵列，图6是本发明实施例提供的水辅助化学气相沉积法生长垂直碳纳米管的过程图。具体步骤为：将镀有催化剂阵列图案的硅基底放入气相沉积炉的石英管中(内径20mm)，密封后通入氩气，流量为125sccm；升温至550℃开始通入氢气，流量为80sccm；温度稳定在760℃时通入乙烯和水，流量分别为55sccm和180ppm；开始计时生长，碳纳米管生长高度由生长时间决定，生长15分钟得到的碳纳米管高度约为400μm，体积密度约为1％。
步骤D2：如图7和图5(7)所示，放倒所述片状垂直碳纳米管阵列，使其致密化，形成定向顺排的碳纳米管薄膜，图7是本发明实施例提供的碳纳米管阵列致密化放倒过程图。具体步骤为：保持片状垂直碳纳米管阵列与溶液上表面持平，将片状碳纳米管阵列样品浸入异丙醇中，保持数秒后沿浸入方向提出，放置在空气中使溶液蒸发，得到放倒在基底上致密化的碳纳米管薄膜，此薄膜为定向且顺排的碳纳米管薄膜。通过控制催化剂的宽度来控制碳纳米管薄膜的厚度，最终得到薄膜厚度为0.5μm。
步骤E1：在所述碳纳米管薄膜上旋涂光刻胶，通过紫外光刻并显影得到双材料变形梁和吸热反光板下层图形。具体步骤为：在所述碳纳米管薄膜上旋涂增粘剂AR300，旋涂转速为4000转/S，旋涂时间为30S，旋涂厚度为20nm，随后在180℃的热板上烘烤2min；在增粘剂上旋涂紫外正性光刻胶AZ4620，旋涂转速为3000转/S，旋涂时间为60S，旋涂厚度为8μm，随后在100℃的热板上烘烤6min；将所述样品放置于紫外光刻机上，覆盖掩膜版，并与上一次光刻留下的套刻标记对准，汞灯光强为19.5mw/cm2，曝光时间32S；将曝光后的样品放入AZ300MIF显影液中进行显影，显影时间4min。
步骤E2：如图5(8)所示，采用反应离子刻蚀RIE(Reactive Ion Etching),利用光刻形成的掩膜刻蚀所述碳纳米管薄膜，刻蚀得到变形梁和吸热反光板的下层结构，刻蚀深度为碳纳米管薄膜的厚度；反应气体为氧气，流量为10sccm，功率200W,反应腔体压力维持在50mTorr,刻蚀时间10分钟。
步骤E3：将上述样品放入去胶剂NMP中，水浴加热至80℃，浸泡24小时左右，可以将刻蚀后的残胶去除干净。
步骤F1：在经过A1-E3的样品上旋涂光刻胶，通过紫外光刻并显影得到双材料变形梁和吸热反光板下层图形。具体步骤重复步骤C1。
步骤F2：如图5(9)所示，通过磁控溅射(sputter)在所述光刻胶图形上沉积25nm的钛作为粘附层，随后沉积一层金薄膜作为双材料变形梁和吸热反光板下层结构，金薄膜的厚度为碳纳米管薄膜厚度的一半，即0.25μm；
步骤F3：将上述样品放入去胶剂NMP中，水浴加热至80℃，浸泡24小时左右，采用lift-off工艺去除所述光刻胶，得到变形梁和吸热反光板的上层结构。
步骤G：如图5(10)所示，将经过步骤A1-步骤F3所得样品放入氢氟酸溶液中，去除步骤A1中所沉积的氧化硅，得到悬臂梁结构；为了防止液体表面张力对悬臂梁的破坏，此释放过程应在临界点干燥仪中进行。
实施例3
衡量红外探测器性能的一个重要指标就是热灵敏度，即单位温升所引起悬臂梁的变形量。双材料悬臂梁的单位温升的热变形与两种材料的杨氏模量比及两种材料的厚度比直接相关。定向碳纳米管薄膜的力学参数只需要测量几组悬臂梁即可得到，不需要复杂的大规模阵列的制作；同时为了省去通过常规的牺牲层工艺来实现悬梁，我们用以下步骤制得了如图8所示的单根悬臂梁，图8是本发明实施例3提供的单根碳纳米管悬臂梁的扫描电子显微镜图：
1)利用光刻在硅表面做出方形掩膜，通过深硅刻蚀工艺在硅基底上刻出深度为20μm、边长为100μm的方孔；
2)将定向碳纳米管薄膜从原本的生长基底上揭下来，铺在刻有方孔的硅基底上；
3)利用聚焦离子束(FIB)在方孔处刻出梁的形状，从而得到长55μm，宽10μm，厚1μm的悬臂梁。
随后我们用原子力显微镜(AFM)来对碳纳米管悬臂梁施力，测得了悬臂梁的力学性能曲线，得到其杨氏模量微40GPa。在测得碳纳米管薄膜的杨氏模量后，我们计算得金属铝与碳纳米管薄膜的最佳厚度比是0.5。通过磁控溅射，在上述通过FIB制作的碳纳米管悬臂梁上镀了0.5um的金属铝，中间有100nm的钛作为粘附层，形成金属铝和碳纳米管薄膜组成的双材料悬臂梁。我们用白光干涉仪分别测得双材料梁在不同温度(21℃、31℃、41℃、51℃、61℃)下的变形，计算得其热灵敏度为0.05μm/℃，是相同几何尺寸氮化硅-铝梁的热灵敏度的2倍。因此，我们在实验上证明了碳纳米管薄膜是优秀的双材料梁候选材料。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种光学读出红外传感器，其特征在于，包括：
硅基底；
固定在所述硅基底上的微悬臂梁单元阵列；
所述微悬臂梁单元阵列由若干个微悬臂梁单元组成，每个所述微悬臂梁单元均包括支撑腿、隔热梁、双材料变形梁和吸热反光板；其中，所述支撑腿的第一端固定在所述硅基底上，所述支撑腿的第二端与所述隔热梁的第一端相连接，所述隔热梁的第二端与所述双材料变形梁的第一端相连，所述双材料变形梁的第二端与所述吸热反光板连接在一起；
所述双材料变形梁和吸热反光板均仅由复合到一起的碳纳米管膜层和金膜层组成；其中，朝向所述硅基底的一侧为碳纳米管膜层，背向所述硅基底的一侧为金膜层；所述碳纳米管膜层由定向且顺排的碳纳米管构成；所述碳纳米管膜层的厚度为0.5～1μm；所述金膜层的厚度为所述碳纳米管膜层厚度的30～50％。
2.根据权利要求1所述的光学读出红外传感器，其特征在于，每个所述微悬臂梁单元均包括两个支撑腿、两个隔热梁、两个双材料变形梁和吸热反光板；其中，两个所述支撑腿的第一端均固定在所述硅基底上，每个所述支撑腿的第二端分别与不同的所述隔热梁的第一端相连接，每个所述隔热梁的第二端分别与不同的所述双材料变形梁的第一端相连，每个所述双材料变形梁的第二端均与所述吸热反光板连接在一起。
3.根据权利要求2所述的光学读出红外传感器，其特征在于，每个所述微悬臂梁单元中，两个所述支撑腿、两个所述隔热梁和两个所述双材料变形梁均对称分布于所述吸热反光板的两侧。
4.根据权利要求3所述的光学读出红外传感器，其特征在于，在所述微悬臂梁单元阵列中，后一个微悬臂梁单元的吸热反光板插入到前一个微悬臂梁单元的两个双材料变形梁之间，后一个微悬臂梁单元的双材料变形梁插入到前一个微悬臂梁单元的两个隔热梁之间，形成单元结构嵌套。
5.根据权利要求1所述的光学读出红外传感器，其特征在于，所述支撑腿和隔热梁为一体式设计。
6.根据权利要求1所述的光学读出红外传感器，其特征在于，所述支撑腿和隔热梁的材料均为氮化硅。
7.根据权利要求1所述的光学读出红外传感器，其特征在于，所述隔热梁的厚度为0.5～1μm。
8.根据权利要求1所述的光学读出红外传感器，其特征在于，所述隔热梁为回折结构。
9.一种权利要求1～8任一项所述光学读出红外传感器的制备方法，包括以下步骤：
A)在硅基底上沉积一层氧化硅，之后刻蚀部分所述氧化硅，形成支撑腿锚点阵列；所述支撑腿锚点阵列由若干个支撑腿锚点组成；
B)在形成有支撑腿锚点阵列的氧化硅层上沉积一层氮化硅，之后刻蚀部分所述氮化硅，得到固定在所述支撑腿锚点处的支撑腿和与所述支撑腿相连接的隔热梁；
C)在所述隔热梁上先后镀缓冲层和生长碳纳米管所需的催化剂；
D)通过气相沉积在镀催化剂位置上生长垂直碳纳米管，之后放倒所述碳纳米管并致密化，得到定向且顺排的碳纳米管膜层；
E)刻蚀部分所述碳纳米管膜层，得到变形梁下层结构和吸热反光板下层结构；
F)在所述变形梁下层结构和吸热反光板下层结构上沉积金膜层，得到变形梁上层结构和吸热反光板上层结构；
G)去除所述硅基底上未刻蚀的氧化硅，得到光学读出红外传感器。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述步骤A)具体包括：
A1)在硅基底上沉积一层氧化硅；
A2)在所述氧化硅上旋涂光刻胶；在所述光刻胶上覆盖掩膜版，曝光并显影，得到掩膜图形；
A3)利用光刻形成的掩膜图形刻蚀所述氧化硅，得到规则排列的支撑腿锚点阵列；
所述步骤B)具体包括：
B1)在形成有支撑腿锚点阵列的氧化硅层上沉积一层氮化硅；
B2)在所述氮化硅上旋涂光刻胶；在所述光刻胶上覆盖掩膜版，并与上一次光刻留下的套刻标记对准，曝光并显影，得到掩膜图形；
B3)利用光刻形成的掩膜图形刻蚀所述氮化硅，得到固定在所述支撑腿锚点处的支撑腿和与所述支撑腿相连接的隔热梁；
所述步骤C)具体包括：
C1)在所述隔热梁上旋涂光刻胶；在所述光刻胶上覆盖掩膜版，并与上一次光刻留下的套刻标记对准，曝光并显影，得到掩膜图形；
C2)通过磁控溅射在形成有掩膜图形的所述隔热梁上先后镀缓冲层和生长碳纳米管所需的催化剂；
C3)去除光刻胶，得到生长碳纳米管所需的催化剂图形；
所述步骤D)具体包括：
D1)通过水辅助法化学气相沉积在所述催化剂图形上生长垂直碳纳米管；
D2)将所述垂直碳纳米管浸入有机溶剂中，之后从所述有机溶液中提出并放置在空气中使溶液蒸发，得到放倒在基底上致密化的定向且顺排的碳纳米管膜层；
所述步骤E)具体包括：
E1)在所述碳纳米管膜层上旋涂光刻胶；在所述光刻胶上覆盖掩膜版，并与上一次光刻留下的套刻标记对准，曝光并显影，得到掩膜图形；
E2)利用光刻形成的掩膜图形刻蚀所述碳纳米管膜层，得到变形梁下层结构和吸热反光板下层结构；
所述步骤F)具体包括：
F1)在所述变形梁下层结构和吸热反光板下层结构上旋涂光刻胶；在所述光刻胶上覆盖掩膜版，并与上一次光刻留下的套刻标记对准，曝光并显影，得到掩膜图形；
F2)在形成有掩膜图形的所述变形梁下层结构和吸热反光板下层结构上沉积一层金膜层；
F3)去除光刻胶，得到变形梁上层结构和吸热反光板上层结构；
所述步骤G)具体包括：
将步骤F)得到的样品放入氢氟酸溶液中，去除所述硅基底上未刻蚀的氧化硅，得到光学读出红外传感器。
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