CN111896120A - 一种双色偏振非制冷红外探测器及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种双色偏振非制冷红外探测器及其制作方法，包括由下向上设置的基底层、第一悬空层、第二悬空层，第二悬空层包括第二支撑层和线栅层；线栅层包括多个超像元区域，每个超像元区域包括呈矩阵排列的第一子超像元区域、第二子超像元区域、第三子超像元区域、第四子超像元区域，第一子超像元区域、第二子超像元区域、第三子超像元区域、第四子超像元区域中均包括四个线栅像元区域，每个线栅像元区域中线栅朝向角度均不同，且第一子超像元区域和第四子超像元区域对应的绝缘介质层的厚度大于第二子超像元区域和第三子超像元区域对应的绝缘介质层的厚度。本申请的红外探测器在实现偏振双色成像的条件下，保证工作视场不受影响。

Description

一种双色偏振非制冷红外探测器及其制作方法

技术领域

本申请涉及探测器技术领域，特别是涉及一种双色偏振非制冷红外探测器及其制作方法。

背景技术

非制冷红外探测器，主要利用红外辐射的两个波段窗口，一个是8～14微米的远红外波段，也称作红外第一大气窗口；另一个是3～5微米的波段，称为红外第二大气窗口，也即中红外波段。3～5微米波段更适合测量高温物体，如500摄氏度以上的物体；而8～14微米长波红外在大气中基本没有明显衰减，测量精度受距离影响很小，远近距离测量都很适合，测温范围也比较宽，能够同时探测两个大气窗口的红外探测器被称为双色红外探测器。

请参考图1和图2，目前的双色红偏振外探测器采用上下两层悬空结构，将整个探测器划分成A、B、C、D四个区域，并且，四个区域的偏振结构相同，偏振结构包括光栅支撑层和金属光栅结构，金属光栅结构均为直线型光栅或者曲线型光栅，每个区域探测到的图像视场将会下降为原先的四分之一，每个波段的视场至多为原先的二分之一，且难以通过图像处理的办法进行补偿。

因此，如何解决上述技术问题应是本领域技术人员重点关注的。

发明内容

本申请的目的是提供一种双色偏振非制冷红外探测器及其制作方法，以使红外探测器在实现偏振双色成像的条件下，保证工作视场不减小。

为解决上述技术问题，本申请提供一种双色偏振红外探测器，包括由下向上设置的基底层、第一悬空层、第二悬空层，所述第二悬空层包括第二支撑层和线栅层；

所述线栅层包括多个超像元区域，每个所述超像元区域包括呈矩阵排列的第一子超像元区域、第二子超像元区域、第三子超像元区域、第四子超像元区域，所述第一子超像元区域、所述第二子超像元区域、所述第三子超像元区域、所述第四子超像元区域中均包括四个线栅像元区域，每个所述线栅像元区域中线栅朝向角度均不同，且所述第一子超像元区域和所述第四子超像元区域对应的绝缘介质层的厚度大于所述第二子超像元区域和所述第三子超像元区域对应的所述绝缘介质层的厚度。

可选的，所述第一悬空层具有支撑与电连接孔，所述第二悬空层具有支撑连接孔，位于所述支撑连接孔底部的所述第二支撑层与所述第一悬空层中的第一保护层连接，且所述支撑连接孔位于所述支撑与电连接孔的外侧。

可选的，相邻所述线栅像元区域对应的所述第二悬空层之间彼此相连。

可选的，所述基底层包括衬底、金属反射层、所述绝缘介质层、连接金属、金属电极层；

所述金属电极层位于与所述第一子超像元区域和所述第四子超像元区域对应的所述绝缘介质层的上表面，所述连接金属贯穿与所述第一子超像元区域和所述第四子超像元区域对应的所述绝缘介质层，所述金属电极层通过所述连接金属与所述金属反射层相连。

可选的，所述第一悬空层包括第一支撑层、热敏层、第二保护层、电极金属、所述第一保护层；

所述热敏层的面积小于所述第一支撑层的面积，所述第二保护层具有接触孔，所述接触孔的下端终止于所述热敏层，且所述电极金属通过所述接触孔与所述热敏层电连接；

所述第一支撑层和所述第二保护层对应所述支撑与电连接孔的区域具有第一通孔，所述电极金属通过所述第一通孔与所述金属电极层、与第二子超像元区域和第三子超像元区域对应的所述金属反射层电连接。

可选的，所述线栅层对应每个所述线栅像元区域中包括多个线栅结构，所述第二支撑层对应相邻所述线栅结构之间的区域为贯穿厚度的第二通孔。

本申请还提供一种双色偏振非制冷红外探测器制作方法，包括：

获得未进行牺牲层释放的探测器前驱体，所述探测器前驱体包括基底层、第一悬空层、位于所述基底层和所述第一悬空层之间的第一牺牲层和第二牺牲层、位于所述第一悬空层上表面的第三牺牲层，第一子超像元区域和第四子超像元区域对应的绝缘介质层的厚度大于第二子超像元区域和第三子超像元区域对应的所述绝缘介质层的厚度；

在所述探测器前驱体的上表面形成第二支撑层；

在所述第二支撑层的上表面形成线栅层，并对所述线栅层进行刻蚀，形成多个包括所述第一子超像元区域、所述第二子超像元区域、所述第三子超像元区域、所述第四子超像元区域的超像元区域，且所述第一子超像元区域、所述第二子超像元区域、所述第三子超像元区域、所述第四子超像元区域均包括四个线栅像元区域，每个所述线栅像元区域中线栅朝向角度均不同；

释放所述第一牺牲层、所述第二牺牲层、所述第三牺牲层，得到双色偏振红外探测器。

可选的，所述获得未进行牺牲层释放的探测器前驱体包括：

获得基底层；

在所述基底层的上表面形成第一牺牲层，并对所述第一牺牲层进行CMP处理，使第二子超像元区域和第三子超像元区域对应的所述第一牺牲层的上表面与第一子超像元区域和第四子超像元区域对应的绝缘介质层的上表面平齐，得到待处理探测器前驱体；

在所述待处理探测器前驱体的上表面形成第二牺牲层，并对所述第二牺牲层和所述第一牺牲层进行图形化处理，以在与所述第一子超像元区域和所述第四子超像元区域对应的所述第二牺牲层、与所述第二子超像元区域和所述第三子超像元区域对应的所述第二牺牲层和所述第一牺牲层中形成与支撑与电连接孔对应的第一孔，得到处理后探测器前驱体；

在所述处理后探测器前驱体的上表面形成第一悬空层；

在所述第一悬空层的上表面第三牺牲层，并对所述第三牺牲层进行图形化处理以形成与支撑连接孔对应的第二孔，得到所述探测器前驱体。

可选的，所述获得基底层包括：

获得含有读出电路的衬底；

在所述衬底的上表面形成金属反射层，并对所述金属反射层进行图形化处理；

在所述金属反射层的上表面和所述上表面未被所述金属反射层覆盖的区域形成所述绝缘介质层，并对所述绝缘介质层进行CMP处理；

对与第一子超像元区域和第四子超像元区域对应所述绝缘介质层进行刻蚀形成连接孔，且所述连接孔对应所述金属反射层，并在所述连接孔中形成连接金属；

在与第一子超像元区域和第四子超像元区域对应所述绝缘介质层的上表面形成金属电极层，并对所述金属电极层进行图形化处理，使所述金属电极层对应所述连接金属；

刻蚀与第二子超像元区域和第三子超像元区域对应的所述绝缘介质层，刻蚀终止于所述金属反射层的上表面。

可选的，所述对所述第三牺牲层进行图形化处理以形成第二孔包括：

对所述第三牺牲层中位于所述第一孔的外侧的区域进行图形化处理以形成所述第二孔。

本申请所提供的一种双色偏振非制冷红外探测器，包括由下向上设置的基底层、第一悬空层、第二悬空层，所述第二悬空层包括第二支撑层和线栅层；所述线栅层包括多个超像元区域，每个所述超像元区域包括呈矩阵排列的第一子超像元区域、第二子超像元区域、第三子超像元区域、第四子超像元区域，所述第一子超像元区域、所述第二子超像元区域、所述第三子超像元区域、所述第四子超像元区域中均包括四个线栅像元区域，每个所述线栅像元区域中线栅朝向角度均不同，且所述第一子超像元区域和所述第四子超像元区域对应的绝缘介质层的厚度大于所述第二子超像元区域和所述第三子超像元区域对应的所述绝缘介质层的厚度。

可见，本申请中位于同一个超像元区域中包括第一子超像元区域、第二子超像元区域、第三子超像元区域、第四子超像元区域四个子超像元区域，第一子超像元区域和第四子超像元区域对应的绝缘介质层的厚度大于第二子超像元区域和第三子超像元区域对应的绝缘介质层的厚度，且每个子超像元区域包括四个线栅像元区域，且每个线栅像元区域中线栅朝向角度均不同，使得第一子超像元区域和第四子超像元区域所在的探测器结构、第二子超像元区域和第三子超像元区域对应的探测器结构分别响应中波、长波两种不同的波长的红外信号，进而根据斯托克斯公式可以得到对应波长的偏振信号，则对于整个红外探测器而言，得到中波偏振信号的第一子超像元区域和第四子超像元区域的四周分别为得到长波偏振信号的第二子超像元区域和第三子超像元区域，经过插值的方式即可得到第一子超像元区域和第四子超像元区域处的长波偏振信号，同理，也可得到第二子超像元区域和第三子超像元区域处的中波偏振信号，实现红外双色偏振成像，且两个波段的视场均与原焦平面视场一致，并未减小。

此外，本申请还提供一种具有上述优点的双色偏振非制冷红外探测器制作方法。

附图说明

为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术的技术方案，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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中双色红偏振外探测器的区域划分示意图；

图2为现有技术中双色红偏振非制冷外探测器的结构示意图；

图3为本申请实施例所提供的一种双色偏振非制冷红外探测器中相邻两个子超像元区域中相邻两个线栅像元区域的结构示意图；

图4-1为本申请实施例所提供的四个超像元区域的俯视图；

图4-2为本申请实施例所提供的一个超像元区域的俯视图；

图5为本申请实施例所提供的一种双色偏振非制冷红外探测器制作方法的流程图；

图6至图19为本申请实施例中双色偏振非制冷红外探测器制作工艺流程图；

图20为本申请实施例所提供的另一种双色偏振非制冷红外探测器中相邻两个子超像元区域中相邻两个线栅像元区域的结构示意图；

图中，1.衬底，2.金属反射层，3.绝缘介质层，4.连接金属，5.金属电极层，6.第一支撑层，7.热敏层，8.第二保护层，9.电极金属、10.第一保护层，11.第二支撑层，12.线栅层，13.超像元区域，14.第一牺牲层，15.第二牺牲层，16.第一孔，17.第一通孔，18.接触孔，19.第三牺牲层，20.第二孔，21.第二通孔，22.线栅结构，131.第一子超像元区域，132.第二子超像元区域，133.第三子超像元区域，134.第四子超像元区域。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

正如背景技术部分所述，目前的双色红偏振外探测器采用上下两层悬空结构，将整个探测器被划分成四个区域，并且，四个区域的偏振结构相同，偏振结构包括光栅支撑层和金属光栅结构，金属光栅结构均为直线型光或者曲线型光栅，每个区域探测到的图像视场将会下降为原先的四分之一，每个波段的视场至多为原先的二分之一。

有鉴于此，本申请提供了一种双色偏振非制冷红外探测器，请参考图3、图4-1和图4-2，图3为本申请实施例所提供的一种双色偏振红外探测器中相邻两个子超像元区域中相邻两个线栅像元区域的结构示意图；图4-1为本申请实施例所提供的四个超像元区域的俯视图，图4-2为本申请实施例所提供的一个超像元区域的俯视图，该红外探测器包括：

由下向上设置的基底层、第一悬空层、第二悬空层，所述第二悬空层包括第二支撑层11和线栅层12；

所述线栅层12包括多个超像元区域13，每个所述超像元区域13包括呈矩阵排列的第一子超像元区域131、第二子超像元区域132、第三子超像元区域133、第四子超像元区域134，所述第一子超像元区域131、所述第二子超像元区域132、所述第三子超像元区域133、所述第四子超像元区域134中均包括四个线栅像元区域，每个所述线栅像元区域中线栅朝向角度均不同，且所述第一子超像元区域131和所述第四子超像元区域134对应的绝缘介质层的厚度大于所述第二子超像元区域132和所述第三子超像元区域133对应的所述绝缘介质层的厚度。

线栅层12的线栅像元区域包括多个金属线栅，本申请中对金属线栅的材料不做具体限定，视情况而定。例如，金属线栅的材料可以为铝、金、钛、银、铜、铬等或者它们的任意组合。相邻金属线栅的宽度为10～1000nm，间隔为10～1000nm。

可选的，第二支撑层11为氮化硅层、二氧化硅层、氮氧化硅层中的任一种或者任意组合形成的复合层，其厚度范围为0.10～0.30μm。

线栅像元区域中的金属线栅仅能够允许目标信号中电场垂直于线栅方向的偏振分量通过，而目标信号中电场平行于线栅方向的偏振分量将被反射，结合超像元区域中的各子超像元区域的排列方式并通过计算斯托克斯矢量的方式，实现对目标信号的偏振探测。

第一子超像元区域131和第四子超像元区域134对应的绝缘介质层的厚度大于第二子超像元区域132和第三子超像元区域133对应的绝缘介质层的厚度，第一子超像元区域131和第四子超像元区域134可以响应中波红外信号，第二子超像元区域132和第三子超像元区域133响应长波红外信号，可对中波、长波红外信号进行同步读取，保证两个红外波段窗口的信号没有时间差，做到同步输出，真正做到同步探测目标信号，得到较好的红外图像，能探测到较真实的物体，避免了红外伪装或红外干扰。

第一子超像元区域131、第二子超像元区域132、第三子超像元区域133、第四子超像元区域134按照2×2阵列形式排列，按照由左到右的顺序，上面一列为第一子超像元区域131、第二子超像元区域132，下面一列为第三子超像元区域133、第四子超像元区域134，具体可参见图4。

第一子超像元区域131、第二子超像元区域132、第三子超像元区域133、第四子超像元区域134中的四个线栅像元区域同样按照2×2阵列形式排列，进一步的，四个线栅像元区域的线栅朝向角度按照由左到右的顺序，上面一列两个线栅像元区域的线栅朝向角度为0°、45°，下面一列两个线栅像元区域的线栅朝向角度为135°、90°，具体可参见图4。

需要指出的是，图3中结构示意图中的相邻两个线栅像元区域分别属于不同的子超像元区域，例如，图3中的相邻两个线栅像元区域可以为图4-2中虚线框E中的两个线栅像元区域。

具体的，所述基底层包括衬底1、金属反射层2、所述绝缘介质层3、连接金属4、金属电极层5；

所述金属电极层5位于与所述第一子超像元区域131和所述第四子超像元区域134对应的所述绝缘介质层3的上表面，所述连接金属贯穿与所述第一子超像元区域131和所述第四子超像元区域134对应的所述绝缘介质层3，所述金属电极层5通过所述连接金属与所述金属反射层2相连。

其中，衬底1包含有读出电路。

需要说明的是，绝缘介质层3的材料包括但不限于二氧化硅或氮化硅，厚度为1000nm±500nm。同理，连接金属的材料包括但不限于钛、氮化钛、钒、铬化镍中的任一种或者任意组合。

具体的，所述第一悬空层包括第一支撑层6、热敏层7、第二保护层8、电极金属9、所述第一保护层10；

所述热敏层7的面积小于所述第一支撑层6的面积，所述第二保护层8具有接触孔，所述接触孔的下端终止于所述热敏层7，且所述电极金属9通过所述接触孔与所述热敏层7电连接；

所述第一支撑层6和所述第二保护层8对应所述支撑与电连接孔的区域具有第一通孔，所述电极金属9通过所述第一通孔与所述金属电极层5、与第二子超像元区域132和第三子超像元区域133对应的所述金属反射层2电连接。

可选的，第一支撑层6为氮化硅层、二氧化硅层、氮氧化硅层中的任一种或者任意组合形成的复合层；第一保护层10和第二保护层8可以均为氮化硅层或者二氧化硅，或者为二氧化硅层和氮化硅层的复合叠层，第一保护层10和所述第二保护层8的厚度范围均为50nm～100nm。

需要指出的是，本申请中热敏层7的材料包括但不限于氧化钒、氧化锰、氧化铜、氧化钼、氧化钛或多晶硅。热敏层7的厚度在50nm～100nm之间。

第一悬空层具有支撑与电连接孔，第二悬空层具有支撑连接孔，位于支撑连接孔底部的第二支撑层11与第一悬空层中的第一保护层10连接，热敏层7位于相邻两个支撑与电连接孔之间的第一支撑层6上。

本申请中位于同一个超像元区域中包括第一子超像元区域131、第二子超像元区域132、第三子超像元区域133、第四子超像元区域134四个子超像元区域，第一子超像元区域131和第四子超像元区域134对应的绝缘介质层3的厚度大于第二子超像元区域132和第三子超像元区域133对应的绝缘介质层3的厚度，且每个子超像元区域包括四个线栅像元区域，且每个线栅像元区域中线栅朝向角度均不同，使得第一子超像元区域131和第四子超像元区域134所在的探测器结构、第二子超像元区域132和第三子超像元区域133对应的探测器结构响应中波、长波两种不同的波长的红外信号，进而根据斯托克斯公式可以得到对应波长的偏振信号，则对于整个红外探测器而言，得到中波偏振信号的第一子超像元区域131和第四子超像元区域134的四周分别为得到长波偏振信号的第二子超像元区域132和第三子超像元区域133，经过插值方式即可得到第一子超像元区域131和第四子超像元区域134处的长波偏振信号，同理，也可得到第二子超像元区域132和第三子超像元区域133处的中波偏振信号，实现红外双色偏振成像，且两个波段的视场均与原焦平面视场一致，并未减小。

此外，本申请还实现金属线栅与非制冷红外探测器的单片集成，一方面使得金属线栅与热敏层7的距离被显著缩小(远小于一个像元尺寸)，整个器件体积得到大幅减小，成本降低；另一方面金属线栅与像元的对准精度显著提升，对准精度能够控制在百纳米范围，此时通过像元上方的金属线栅的入射能量几乎不会被相邻像元所吸收，这两个因素共同使得光学串扰被抑制甚至消除。

优选地，在上述实施例基础上，在本申请的一个实施例中，所述第一悬空层具有支撑与电连接孔，所述第二悬空层具有支撑连接孔，位于所述支撑连接孔底部的所述第二支撑层11与所述第一悬空层中的第一保护层10连接，且所述支撑连接孔位于所述支撑与电连接孔的外侧。

在本实施例中，支撑连接孔位于支撑与电连接孔的外侧，即第二悬空层与第一悬空层的连接处远离热敏层7，与热敏层7实现了热绝缘，避免了偏振噪声的引入，提升了偏振探测选择比；第二层悬空层与热敏层7热绝缘，使得第二层悬空层几乎不影响热敏层7的热容，附加热容低，热响应迅速，能够提升探测器对运动目标的偏振探测能力。

在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，双色偏振红外探测器中相邻所述线栅像元区域对应的所述第二悬空层之间彼此相连，如图3中虚线框F所示，以避免非偏振信号从间隙中透过，从而有效提升偏振探测选择比。

请参考图20，在本申请的一个实施例中，所述线栅层12对应每个所述线栅像元区域中包括多个线栅结构22，所述第二支撑层11对应相邻所述线栅结构22之间的区域为贯穿厚度的第二通孔21。

第二支撑层11在相邻线栅结构22之间的部分具有贯穿厚度的第二通孔21，即第二支撑层11在相邻线栅结构22之间的部分被穿透，在释放第三牺牲层时，氧等离子体可以通过第二通孔21进入，加速氧等离子体与第三牺牲层的相互作用，有利于第三牺牲层的释放。此外，第二通孔还会增加TM(横磁)偏振的透过率，有利于提升偏振探测的性能。

请参考图5，本申请还提供一种双色偏振非制冷红外探测器制作方法，该方法包括：

步骤S101：获得未进行牺牲层释放的探测器前驱体，所述探测器前驱体包括基底层、第一悬空层、位于所述基底层和所述第一悬空层之间的第一牺牲层和第二牺牲层、位于所述第一悬空层上表面的第三牺牲层，第一子超像元区域和第四子超像元区域对应的绝缘介质层的厚度大于第二子超像元区域和第三子超像元区域对应的所述绝缘介质层的厚度。

作为一种具体实施方式，所述获得未进行牺牲层释放的探测器前驱体包括：

步骤S1011：获得基底层。

步骤S1012：在所述基底层的上表面形成第一牺牲层，并对所述第一牺牲层进行CMP处理，使第二子超像元区域和第三子超像元区域对应的所述第一牺牲层的上表面与第一子超像元区域和第四子超像元区域对应的绝缘介质层的上表面平齐。第一牺牲层为聚酰亚胺，厚度在500nm～1500nm之间。

在基底层的上表面旋涂第一牺牲层14，如图6所示，并进行CMP处理，将第一子超像元区域和第四子超像元区域对应的第一牺牲层14去除，如图7所示。

步骤S1013：在所述待处理探测器前驱体的上表面形成第二牺牲层，并对所述第二牺牲层和所述第一牺牲层进行图形化处理，以在与所述第一子超像元区域和所述第四子超像元区域对应的所述第二牺牲层、与所述第二子超像元区域和所述第三子超像元区域对应的所述第二牺牲层和所述第一牺牲层中形成与支撑与电连接孔对应的第一孔，得到处理后探测器前驱体。

请参考图8，在待处理探测器前驱体的上表面旋涂第二牺牲层15，并进行图形化处理以形成第一孔16。

步骤S1015：在所述处理后探测器前驱体的上表面形成第一悬空层。

具体的，在处理后探测器前驱体的上表面形成第一悬空层包括：

步骤S10151：在处理后探测器前驱体的上表面沉积第一支撑层6，请参见图9。

步骤S10152：采用剥离工艺、反应溅射、光刻和蚀刻图形化方法中的任一种，在第一支撑层6上表面制作热敏层7；请参见图10。

步骤S10153：在热敏层7和第一支撑层6的上表面沉积第二保护层8，并采用光刻和刻蚀的方法，对位于第一孔16底部的第一支撑层6和第二保护层8进行刻蚀以形成第一通孔17；采用光刻和刻蚀的方法，对第二保护层与热敏层对应的区域进行刻蚀，刻蚀终止于热敏层，以形成接触孔18，请参见图11和图12。

步骤S10155：在第二保护层的上表面沉积电极金属9，电极金属9通过接触孔18与热敏层7电连接，并在电极金属的上表面沉积第一保护层10，请参见图13。

步骤S1016：在所述第一悬空层的上表面第三牺牲层，并对所述第三牺牲层进行图形化处理以形成与支撑连接孔对应的第二孔，得到所述探测器前驱体。

优选地，对所述第三牺牲层进行图形化处理以形成第二孔包括：

对所述第三牺牲层19中位于所述第一孔的外侧的区域进行图形化处理以形成所述第二孔20。请参见图14，第三牺牲层19中的第二孔20位于第一孔16的外侧，远离热敏层7。

步骤S102：在所述探测器前驱体的上表面形成第二支撑层。

步骤S103：在所述第二支撑层的上表面形成线栅层，并对所述线栅层进行刻蚀，形成多个包括所述第一子超像元区域、所述第二子超像元区域、所述第三子超像元区域、所述第四子超像元区域的超像元区域，且所述第一子超像元区域、所述第二子超像元区域、所述第三子超像元区域、所述第四子超像元区域均包括四个线栅像元区域，每个所述线栅像元区域中线栅朝向角度均不同。

请参见图15，第二支撑层通过第二孔的底部与第一保护层连接，在第二支撑层11的上表面沉积线栅层12，并对线栅层12进行刻蚀。

对线栅层进行刻蚀，可以得到多个线栅结构22。

可选的，在本申请的一个实施例中，对线栅层进行刻蚀包括：

对线栅层和第二支撑层进行刻蚀，得到线栅结构22，同时在第二支撑层11中形成第二通孔21，如图19所示。

步骤S104：释放所述第一牺牲层、所述第二牺牲层、所述第三牺牲层，得到双色偏振红外探测器。

作为一种具体实施方式，所述获得基底层包括：

步骤S1011：获得含有读出电路的衬底；

步骤S1012：在所述衬底的上表面形成金属反射层，并对所述金属反射层进行图形化处理；

请参见图16，衬底1上表面的金属反射层2包括矩阵排列的金属块。

步骤S1013：在所述金属反射层的上表面和所述上表面未被所述金属反射层覆盖的区域形成所述绝缘介质层，并对所述绝缘介质层进行CMP处理；

请参见图17，经过CMP(Chemical-Mechanical Polishing，化学机械抛光)处理后的绝缘介质层3上表面为平整的表面。

步骤S1014：对与第一子超像元区域和第四子超像元区域对应所述绝缘介质层进行刻蚀形成连接孔，且所述连接孔对应所述金属反射层，并在所述连接孔中形成连接金属；

步骤S1015：在与第一子超像元区域和第四子超像元区域对应所述绝缘介质层的上表面形成金属电极层，并对所述金属电极层进行图形化处理，使所述金属电极层对应所述连接金属；

步骤S1016：刻蚀与第二子超像元区域和第三子超像元区域对应的所述绝缘介质层，刻蚀终止于所述金属反射层的上表面。

请参见图18，基底层中金属反射层2通过连接金属4与金属电极层5电连接。

本申请双色偏振红外探测器制作方法制得双色偏振红外探测器中，位于同一个超像元区域中包括第一子超像元区域、第二子超像元区域、第三子超像元区域、第四子超像元区域四个子超像元区域，第一子超像元区域和第四子超像元区域对应的绝缘介质层的厚度大于第二子超像元区域和第三子超像元区域对应的绝缘介质层的厚度，且每个子超像元区域包括四个线栅像元区域，且每个线栅像元区域中线栅朝向角度均不同，使得第一子超像元区域和第四子超像元区域所在的探测器结构、第二子超像元区域和第三子超像元区域对应的探测器结构响应中波、长波两种不同的波长的红外信号，进而根据斯托克斯公式可以得到对应波长的偏振信号，则对于整个红外探测器而言，得到中波偏振信号的第一子超像元区域和第四子超像元区域的四周分别为得到长波偏振信号的第二子超像元区域和第三子超像元区域，经过差值方式即可得到第一子超像元区域和第四子超像元区域处的长波偏振信号，同理，也可得到第二子超像元区域和第三子超像元区域处的中波偏振信号，实现红外双色偏振成像，且两个波段的视场均与原焦平面视场一致，并未减小。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

以上对本申请所提供的双色偏振红外探测器及其制作方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种双色偏振非制冷红外探测器，其特征在于，包括由下向上设置的基底层、第一悬空层、第二悬空层，所述第二悬空层包括第二支撑层和线栅层；

所述线栅层包括多个超像元区域，每个所述超像元区域包括呈矩阵排列的第一子超像元区域、第二子超像元区域、第三子超像元区域、第四子超像元区域，所述第一子超像元区域、所述第二子超像元区域、所述第三子超像元区域、所述第四子超像元区域中均包括四个线栅像元区域，每个所述线栅像元区域中线栅朝向角度均不同，且所述第一子超像元区域和所述第四子超像元区域对应的绝缘介质层的厚度大于所述第二子超像元区域和所述第三子超像元区域对应的所述绝缘介质层的厚度。

2.如权利要求1所述的双色偏振非制冷红外探测器，其特征在于，所述第一悬空层具有支撑与电连接孔，所述第二悬空层具有支撑连接孔，位于所述支撑连接孔底部的所述第二支撑层与所述第一悬空层中的第一保护层连接，且所述支撑连接孔位于所述支撑与电连接孔的外侧。

3.如权利要求1或2所述的双色偏振非制冷红外探测器，其特征在于，相邻所述线栅像元区域对应的所述第二悬空层之间彼此相连。

4.如权利要求3所述的双色偏振非制冷红外探测器，其特征在于，所述基底层包括衬底、金属反射层、所述绝缘介质层、连接金属、金属电极层；

所述金属电极层位于与所述第一子超像元区域和所述第四子超像元区域对应的所述绝缘介质层的上表面，所述连接金属贯穿与所述第一子超像元区域和所述第四子超像元区域对应的所述绝缘介质层，所述金属电极层通过所述连接金属与所述金属反射层相连。

5.如权利要求4所述的双色偏振非制冷红外探测器，其特征在于，所述第一悬空层包括第一支撑层、热敏层、第二保护层、电极金属、所述第一保护层；

所述热敏层的面积小于所述第一支撑层的面积，所述第二保护层具有接触孔，所述接触孔的下端终止于所述热敏层，且所述电极金属通过所述接触孔与所述热敏层电连接；

所述第一支撑层和所述第二保护层对应所述支撑与电连接孔的区域具有第一通孔，所述电极金属通过所述第一通孔与所述金属电极层、与第二子超像元区域和第三子超像元区域对应的所述金属反射层电连接。

6.如权利要求5所述的双色偏振非制冷红外探测器，其特征在于，所述线栅层对应每个所述线栅像元区域中包括多个线栅结构，所述第二支撑层对应相邻所述线栅结构之间的区域为贯穿厚度的第二通孔。

7.一种双色偏振非制冷红外探测器制作方法，其特征在于，包括：

获得未进行牺牲层释放的探测器前驱体，所述探测器前驱体包括基底层、第一悬空层、位于所述基底层和所述第一悬空层之间的第一牺牲层和第二牺牲层、位于所述第一悬空层上表面的第三牺牲层，第一子超像元区域和第四子超像元区域对应的绝缘介质层的厚度大于第二子超像元区域和第三子超像元区域对应的所述绝缘介质层的厚度；

在所述探测器前驱体的上表面形成第二支撑层；

在所述第二支撑层的上表面形成线栅层，并对所述线栅层进行刻蚀，形成多个包括所述第一子超像元区域、所述第二子超像元区域、所述第三子超像元区域、所述第四子超像元区域的超像元区域，且所述第一子超像元区域、所述第二子超像元区域、所述第三子超像元区域、所述第四子超像元区域均包括四个线栅像元区域，每个所述线栅像元区域中线栅朝向角度均不同；

释放所述第一牺牲层、所述第二牺牲层、所述第三牺牲层，得到双色偏振红外探测器。

8.如权利要求7所述的双色偏振非制冷红外探测器制作方法，其特征在于，所述获得未进行牺牲层释放的探测器前驱体包括：

获得基底层；

在所述基底层的上表面形成第一牺牲层，并对所述第一牺牲层进行CMP处理，使第二子超像元区域和第三子超像元区域对应的所述第一牺牲层的上表面与第一子超像元区域和第四子超像元区域对应的绝缘介质层的上表面平齐，得到待处理探测器前驱体；

在所述待处理探测器前驱体的上表面形成第二牺牲层，并对所述第二牺牲层和所述第一牺牲层进行图形化处理，以在与所述第一子超像元区域和所述第四子超像元区域对应的所述第二牺牲层、与所述第二子超像元区域和所述第三子超像元区域对应的所述第二牺牲层和所述第一牺牲层中形成与支撑与电连接孔对应的第一孔，得到处理后探测器前驱体；

在所述处理后探测器前驱体的上表面形成第一悬空层；

在所述第一悬空层的上表面第三牺牲层，并对所述第三牺牲层进行图形化处理以形成与支撑连接孔对应的第二孔，得到所述探测器前驱体。

9.如权利要求8所述的双色偏振非制冷红外探测器制作方法，其特征在于，所述获得基底层包括：

获得含有读出电路的衬底；

在所述衬底的上表面形成金属反射层，并对所述金属反射层进行图形化处理；

在所述金属反射层的上表面和所述上表面未被所述金属反射层覆盖的区域形成所述绝缘介质层，并对所述绝缘介质层进行CMP处理；

对与第一子超像元区域和第四子超像元区域对应所述绝缘介质层进行刻蚀形成连接孔，且所述连接孔对应所述金属反射层，并在所述连接孔中形成连接金属；

在与第一子超像元区域和第四子超像元区域对应所述绝缘介质层的上表面形成金属电极层，并对所述金属电极层进行图形化处理，使所述金属电极层对应所述连接金属；

刻蚀与第二子超像元区域和第三子超像元区域对应的所述绝缘介质层，刻蚀终止于所述金属反射层的上表面。

10.如权利要求9所述的双色偏振非制冷红外探测器制作方法，其特征在于，所述对所述第三牺牲层进行图形化处理以形成第二孔包括：

对所述第三牺牲层中位于所述第一孔的外侧的区域进行图形化处理以形成所述第二孔。

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