CN112499580B - 非制冷红外探测器、芯片以及芯片的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种非制冷红外探测器芯片的制作方法，包括如下步骤：S1，在读出电路上进行MEMS阵列的制作；S2，待完成后，在读出电路非MEMS阵列的部位上沉积吸气剂材料；S3，通过剥离工艺，去掉非制冷红外像元部分的吸气剂，留下非制冷红外非像元部分的吸气剂。还提供一种非制冷红外探测器，包括半导体制冷器以及非制冷红外探测器芯片，芯片设于半导体制冷器上。还提供一种非制冷红外探测器芯片，包括读出电路以及设于读出电路上的MEMS阵列，读出电路上还沉积有吸气剂，吸气剂环绕MEMS阵列设置。本发明通过在芯片上沉积吸气剂材料，去掉两个吸气剂管脚，设计更简单，成本更低；不用再焊接吸气剂，可以简化封装部分的工艺，提高生产效率，降低焊接成本和人力。
Description
技术领域
本发明涉及非制冷红外探测器技术领域，具体为一种非制冷红外探测器、芯片以及芯片的制作方法。
背景技术
非制冷红外探测器的成像是通过吸收外界的红外能量转化为电学信号，所以在探测器内部必须形成一个超真空的环境，防止红外能量在吸收过程中被内部环境吸收，同时防止吸收后的红外能量扩散到环境中从而影响探测器的探测能力。
所以在非制冷红外探测器的制作过程中必须使用到吸气剂，并在探测器真空密封前激活从而起到去除残余气体保持更高的真空度。同时，在探测器后期使用过程中如果出现真空度下降的情况，可以进行吸气剂的二次激活吸收残余气体，使探测器再次保持高真空的环境。
传统的非制冷红外探测器的封装都需要在管壳内部外加焊接一个吸气剂，并在封装前激活吸气剂来保持高真空度。这种形式需要焊接吸气剂，工艺复杂，成本高，吸气效果不佳，而且焊接由于质量问题会出现多余物等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种非制冷红外探测器、芯片以及芯片的制作方法，通过在芯片上沉积吸气剂材料，改变了传统焊接吸气剂的方式，解决了传统工艺带来的一系列问题。
为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种非制冷红外探测器芯片的制作方法，包括如下步骤：
S1，在读出电路上进行MEMS阵列的制作；
S2，待完成后，在所述读出电路非所述MEMS阵列的部位上沉积吸气剂材料；
S3，通过剥离工艺，去掉非制冷红外像元部分的吸气剂，留下非制冷红外非像元部分的吸气剂。
进一步，在所述S2步骤中，在沉积所述吸气剂材料前，通过涂胶光刻显影使芯片空余部分余留出来，然后在该余留出来的部分上沉积吸气剂材料。
进一步，在所述S2步骤中，沉积的所述吸气剂包括锆、钴、铼以及钛中的一种或多种。
进一步，S4，在进行封装前，激活所述读出电路上的吸气剂。
进一步，封装的方式采用金属封装、陶瓷封装或晶圆级封装。
进一步，在所述S3步骤中，还去掉非制冷红外像元部分的光阻。
进一步，在所述S3步骤中，留下的吸气剂与所述MEMS阵列之间具有间隔。
进一步，所述间隔的距离大于100μm。
本发明实施例提供另一种技术方案：一种非制冷红外探测器，包括半导体制冷器，还包括上述的非制冷红外探测器芯片，所述芯片设于所述半导体制冷器上。
本发明实施例提供另一种技术方案：一种非制冷红外探测器芯片，包括读出电路以及设于所述读出电路上的MEMS阵列，所述读出电路上还沉积有吸气剂，所述吸气剂环绕所述MEMS阵列设置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、通过在芯片上沉积吸气剂材料，去掉了两个吸气剂管脚，设计上更简单，成本更低；不用再焊接吸气剂，可以简化封装部分的工艺，提高生产效率，降低焊接成本和人力。
2、把吸气剂集成到芯片上，可以省去管壳上所用的吸气剂材料，相对成本就吸气剂而言可以降低30～50倍。
3、把吸气剂集成到芯片上，可以扩大吸收面积，提高吸气能力，提高真空度，提高产品的性能。
4、通过半导体工艺把吸气剂集成到芯片端，相对焊接在管壳上的吸气剂稳定性更好，避免额外焊接的吸气剂由于质量问题出现多余物等问题。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种非制冷红外探测器芯片的制作方法的流程步骤图；
图2为本发明实施例提供的一种非制冷红外探测器的第一视角结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种非制冷红外探测器的第二视角结构示意图；
附图标记中：1-读出电路；2-MEMS阵列；3-吸气剂。
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它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
请参阅图1，本发明实施例提供一种非制冷红外探测器芯片的制作方法，包括如下步骤：S1，在读出电路1上进行MEMS阵列2的制作；S2，待完成后，在所述读出电路1非所述MEMS阵列2的部位上沉积吸气剂材料；S3，通过剥离工艺，去掉非制冷红外像元部分的吸气剂3，留下非制冷红外非像元部分的吸气剂3。在本实施例中，通过在芯片上沉积吸气剂材料，去掉了两个吸气剂3管脚，设计上更简单，成本更低；不用再焊接吸气剂3，可以简化封装部分的工艺，提高生产效率，降低焊接成本和人力，把吸气剂3集成到芯片上，可以省去管壳上所用的吸气剂材料，相对成本就吸气剂3而言可以降低30～50倍，且可以扩大吸收面积，提高吸气能力，提高真空度，提高产品的性能，通过半导体工艺把吸气剂3集成到芯片端，相对焊接在管壳上的吸气剂3稳定性更好，避免额外焊接的吸气剂3由于质量问题出现多余物等问题。具体地，在读出电路1上完成MEMS部分后，在读出电路1除MEMS阵列2的部位上沉积吸气剂材料，然后通过剥离工艺，去掉非制冷红外像元部分的吸气剂3，留下非制冷红外非像元部分的吸气剂3，即完成吸气剂3的沉积。优选的，沉积的方式可以采用物理气相沉积技术。
作为本发明实施例的优化方案，在所述S2步骤中，在沉积所述吸气剂材料前，通过涂胶光刻显影使芯片空余部分余留出来，然后在该余留出来的部分上沉积吸气剂材料。在本实施例中，通过涂胶光刻显影技术便于后续的剥离工艺去除掉非制冷红外像元部分的吸气剂3。
作为本发明实施例的优化方案，在所述S2步骤中，沉积的所述吸气剂3包括锆、钴、铼以及钛中的一种或多种。在本实施例中，吸气剂3包含但不限于锆、钴、铼以及钛等稀有材料。
作为本发明实施例的优化方案，S4，在进行封装前，激活所述读出电路1上的吸气剂3。在本实施例中，封装前通过热激活使吸气剂3吸收残余气体保持真空度。优选的，封装的形式可以是金属封装、陶瓷封装或晶圆级封装。
作为本发明实施例的优化方案，在所述S3步骤中，还去掉非制冷红外像元部分的光阻。在本实施例中，非制冷红外像元部分的光阻和吸气剂3都去掉。
作为本发明实施例的优化方案，请参阅图2和图3，在所述S3步骤中，留下的吸气剂3与所述MEMS阵列2之间具有间隔。优选的，所述间隔的距离大于100μm。在本实施例中，吸气剂材料和MEMS阵列2之间需要有间隔，该间隔要大于100μm，可以根据实际的情况来平衡该取值。
实施例二
请参阅图2和图3，本发明实施例提供一种非制冷红外探测器，包括半导体制冷器以及上述的非制冷红外探测器芯片，所述芯片设于所述半导体制冷器上。在本实施例中，采用上述制作方法制出的芯片，将其设于半导体制冷器上，然后通过焊料封装，在该探测器上还具有排气管。采用上述方法制得的芯片，通过在芯片上沉积吸气剂材料，去掉了两个吸气剂3管脚，设计上更简单，成本更低；不用再焊接吸气剂3，可以简化封装部分的工艺，提高生产效率，降低焊接成本和人力，把吸气剂3集成到芯片上，可以省去管壳上所用的吸气剂材料，相对成本就吸气剂3而言可以降低30～50倍，且可以扩大吸收面积，提高吸气能力，提高真空度，提高产品的性能，通过半导体工艺把吸气剂3集成到芯片端，相对焊接在管壳上的吸气剂3稳定性更好，避免额外焊接的吸气剂3由于质量问题出现多余物等问题。具体地，在读出电路1上完成MEMS部分后，在读出电路1除MEMS阵列2的部位上沉积吸气剂材料，然后通过剥离工艺，去掉非制冷红外像元部分的吸气剂3，留下非制冷红外非像元部分的吸气剂3，即完成吸气剂3的沉积。优选的，沉积的方式可以采用物理气相沉积技术。
实施例三
请参阅图2和图3，本发明实施例提供一种非制冷红外探测器芯片，包括读出电路1以及设于所述读出电路1上的MEMS阵列2，所述读出电路1上还沉积有吸气剂3，所述吸气剂3环绕所述MEMS阵列2设置。在本实施例中，通过在芯片上沉积吸气剂材料，去掉了两个吸气剂3管脚，设计上更简单，成本更低；不用再焊接吸气剂3，可以简化封装部分的工艺，提高生产效率，降低焊接成本和人力，把吸气剂3集成到芯片上，可以省去管壳上所用的吸气剂材料，相对成本就吸气剂3而言可以降低30～50倍，且可以扩大吸收面积，提高吸气能力，提高真空度，提高产品的性能，通过半导体工艺把吸气剂3集成到芯片端，相对焊接在管壳上的吸气剂3稳定性更好，避免额外焊接的吸气剂3由于质量问题出现多余物等问题。具体地，在读出电路1上完成MEMS部分后，在读出电路1除MEMS阵列2的部位上沉积吸气剂材料，然后通过剥离工艺，去掉非制冷红外像元部分的吸气剂3，留下非制冷红外非像元部分的吸气剂3，即完成吸气剂3的沉积。优选的，沉积的方式可以采用物理气相沉积技术。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种非制冷红外探测器芯片的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，在读出电路上进行MEMS阵列的制作；
S2，待完成后，在所述读出电路非所述MEMS阵列的部位上沉积吸气剂材料；
S3，通过剥离工艺，去掉非制冷红外像元部分的吸气剂，留下非制冷红外非像元部分的吸气剂，留下的吸气剂与所述MEMS阵列之间具有间隔，
在所述S2步骤中，在沉积所述吸气剂材料前，通过涂胶光刻显影使芯片空余部分余留出来，然后在该余留出来的部分上沉积吸气剂材料，
在所述S2步骤中，沉积的所述吸气剂包括锆、钴、铼以及钛中的一种或多种。
2.如权利要求1所述的非制冷红外探测器芯片的制作方法，其特征在于：S4，在进行封装前，激活所述读出电路上的吸气剂。
3.如权利要求1所述的非制冷红外探测器芯片的制作方法，其特征在于：封装的方式采用金属封装、陶瓷封装或晶圆级封装。
4.如权利要求1所述的非制冷红外探测器芯片的制作方法，其特征在于：在所述S3步骤中，还去掉非制冷红外像元部分的光阻。
5.如权利要求1所述的非制冷红外探测器芯片的制作方法，其特征在于：所述间隔的距离大于100μm。
6.一种非制冷红外探测器，包括半导体制冷器，其特征在于：还包括如权利要求1-5任一所述的非制冷红外探测器芯片，所述芯片设于所述半导体制冷器上。
7.一种非制冷红外探测器芯片，其特征在于：采用如权利要求1-5任一所述的制作方法制作，包括读出电路以及设于所述读出电路上的MEMS阵列，所述读出电路上还沉积有吸气剂，所述吸气剂环绕所述MEMS阵列设置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Huang Li Inventor after: Ma Zhanfeng Inventor after: Chen Dan Inventor after: Wang Chao Inventor after: Wang Chunshui Inventor after: Gao Jianfei Inventor before: Ma Zhanfeng Inventor before: Huang Li Inventor before: Chen Dan Inventor before: Wang Chao Inventor before: Wang Chunshui Inventor before: Gao Jianfei |
|
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |