CN218271077U - 一种红外窗口及非制冷红外探测器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及红外探测器技术领域，公开了一种红外窗口及非制冷红外探测器，红外窗口包括窗口晶圆、设置在窗口晶圆出射面第一设定位置处的第一微结构阵列、设置在第一微结构阵列表面的吸气剂层；还包括设置在窗口晶圆出射面第二设定位置处的金属化层、设置在金属化层表面的支撑层、设置在支撑层表面的阻挡层、设置在阻挡层表面的焊料层；窗口晶圆、金属化层、支撑层、阻挡层及焊料层构成腔体结构。本申请公开的技术方案，通过第一微结构阵列扩大吸气剂层的面积，以提高窗口晶圆单位面积内吸气剂量，从而提高红外窗口单位面积上吸气剂的吸气性能，且利用金属化层和焊料层间设置的支撑层保证腔体结构最小高度，从而提高红外窗口封装的性能。

Description

一种红外窗口及非制冷红外探测器

技术领域

本申请涉及红外探测器技术领域，更具体地说，涉及一种红外窗口及非制冷红外探测器。

背景技术

非制冷红外探测器是指可在没有制冷设备的条件下工作的、能对外界红外光辐射产生相应的光传感器。目前，非制冷红外探测器逐渐向着低成本、小型化、高可靠性方面发展，封装的成本在整个探测器的研发成本中占比超过50％，封装技术是制约非制冷红外探测器发展的关键因素。

红外窗口是非制冷红外探测器封装最重要的组成部分。红外窗口除了起到密封作用外，还起到透射红外辐射的作用。目前，在红外窗口中，均是直接在基底平面上沉积吸气剂层，以利用吸气剂层进行气体吸附。但是，这种方式会使得吸气剂在基底平面上占据比较大的面积，以确保吸气性能。随着非制冷红外探测器的体积越来越小，吸气剂在基底平面上所占据的面积逐渐缩小，而这就导致吸气性能降低，从而导致红外窗口的性能比较差。另外，目前的红外窗口均是直接在设置在基底表面的金属化层上设置焊料层，但是，这种方式会在键合过程中因焊料层的融化而导致红外窗口的腔体高度出现下降，无法保证腔体深度的最小高度，从而会对红外窗口的性能造成影响。

综上所述，如何提高红外窗口单位面积上吸气剂的吸气性能，并有效保证红外窗口腔体最小高度，从而提高红外窗口的性能，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本申请的目的是提供一种红外窗口及非制冷红外探测器，用于提高红外窗口单位面积上吸气剂的吸气性能，并有效保证红外窗口腔体最小高度，从而提高红外窗口的性能。

为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

一种红外窗口，包括窗口晶圆、设置在所述窗口晶圆出射面第一设定位置处的第一微结构阵列、设置在所述第一微结构阵列表面的吸气剂层；

还包括设置在所述窗口晶圆出射面第二设定位置处的金属化层、设置在所述金属化层表面的支撑层、设置在所述支撑层表面的阻挡层、设置在所述阻挡层表面的焊料层；其中，所述窗口晶圆、所述金属化层、所述支撑层、所述阻挡层及所述焊料层共同在所述窗口晶圆的出射面上构成所述红外窗口的腔体结构。

优选的，还包括设置在所述窗口晶圆出射面除所述第一设定位置及所述第二设定位置之外位置处的第二微结构阵列，和/或，设置在所述窗口晶圆入射面的第三微结构阵列。

优选的，还包括设置在所述焊料层表面的焊料保护层。

优选的，所述焊料保护层为金层或铂层。

优选的，所述支撑层为铜层。

优选的，所述铜层的高度为10um-100um。

优选的，所述阻挡层为热膨胀系数介于所述支撑层的热膨胀系数与所述焊料层的热膨胀系数之间的金属层。

优选的，所述焊料层的宽度小于所述金属化层的宽度。

优选的，所述金属化层包括设置在所述窗口晶圆出射面第二设定位置处的粘附层、设置在所述粘附层表面的种子层。

一种非制冷红外探测器，包括如上述任一项所述的红外窗口。

本申请提供了一种红外窗口及非制冷红外探测器，其中，红外窗口包括窗口晶圆、设置在窗口晶圆出射面第一设定位置处的第一微结构阵列、设置在第一微结构阵列表面的吸气剂层；还包括设置在窗口晶圆出射面第二设定位置处的金属化层、设置在金属化层表面的支撑层、设置在支撑层表面的阻挡层、设置在阻挡层表面的焊料层；其中，窗口晶圆、金属化层、支撑层、阻挡层及焊料层共同在窗口晶圆的出射面上构成红外窗口的腔体结构。

本申请公开的上述技术方案，在窗口晶圆出射面第一设定位置处设置第一微结构阵列，并在第一微结构阵列表面设置吸气剂层，以通过第一微结构阵列的设置而扩大吸气剂层的面积，即提高窗口晶圆单位面积内吸气剂层的面积，提高窗口晶圆单位面积内吸气剂量，从而提高红外窗口单位面积上吸气剂的吸气性能，进而提高红外窗口的性能。并且，在窗口晶圆出射面第二设定位置处设置金属层，在金属化层和焊料层之间设置支撑层和阻挡层，其中，窗口晶圆、金属化层、支撑层、阻挡层及焊料层共同在窗口晶圆的出射面上构成红外窗口的腔体结构，由于所设置的支撑层并不会在键合过程中发生融化，因此，支撑层的存在可以保证红外窗口的腔体结构的最小高度，从而提高红外窗口在封装时的性能，而所设置的阻挡层可以防止焊料层和支撑层之间相互融合，以避免对焊料层键合产生影响，从而提高红外窗口及非制冷红外探测器的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的实施例，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为本申请实施例提供的一种红外窗口的结构示意图；

图2为图1中A的局部放大图；

图3为本申请实施例提供的窗口晶圆出射面第一设定位置处所设置的第一微结构阵列的截面示意图；

图4为本申请实施例提供的单独一个的红外窗口的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的第一微结构阵列的示意图；

图6为本申请实施例提供的第二微结构阵列及第三微结构阵列的截面示意图；

图7为本申请实施例提供的第二微结构阵列及第三微结构阵列的俯视图；

图8为本申请实施例提供的其中一种结构的红外窗口的制备流程图。

图1至图8中的附图标记如下：

1-窗口晶圆、2-第一微结构阵列、3-吸气剂层、4-金属化层、41-粘附层、42-种子层、5-支撑层、6-阻挡层、7-焊料层、8-焊料保护层、9-第二微结构阵列、10-第三微结构阵列。

具体实施方式

本申请的核心是提供一种红外窗口及非制冷红外探测器，用于提高红外窗口单位面积上吸气剂的吸气性能，并有效保证红外窗口腔体最小高度，从而提高红外窗口的性能。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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。

参见图1至图3，其中，图1示出了本申请实施例提供的一种红外窗口的结构示意图，图2为图1中A的局部放大图，图3示出了本申请实施例提供的窗口晶圆出射面第一设定位置处所设置的第一微结构阵列的截面示意图。本申请实施例提供的一种红外窗口，可以包括窗口晶圆1、设置在窗口晶圆1出射面第一设定位置处的第一微结构阵列2、设置在第一微结构阵列2表面的吸气剂层3；

还可以包括设置在窗口晶圆1出射面第二设定位置处的金属化层4、设置在金属化层4表面的支撑层5、设置在支撑层5表面的阻挡层6、设置在阻挡层6表面的焊料层7；其中，窗口晶圆1、金属化层4、支撑层5、阻挡层6及焊料层7共同在窗口晶圆1的出射面上构成红外窗口的腔体结构。

对于红外波段，窗口晶圆1具体可以为硅、锗、蓝宝石、硫化锌、硒化锌等。

参考图3，窗口晶圆1出射面(即内表面)第一设定位置处设置有第一微结构阵列2，这里提及的第一设定位置处具体为用于设置吸气剂层3的位置处，也即预先根据吸气剂层3所设置的位置确定第一设定位置。对于在一个面积比较大的窗口晶圆1上形成高度集成化的红外窗口(也即形成多个红外窗口)而言，则可以预先根据要在该窗口晶圆1上所形成的红外窗口的数量、每个红外窗口的位置及吸气剂层3的设置而确定窗口晶圆1出射面上的第一设定位置，并预先根据要在窗口晶圆1上所形成的红外窗口的数量、每个红外窗口的位置及金属化层4、焊料层7的设置而确定窗口晶圆1出射面上的第二设定位置，此种情况下最终所得到的红外窗口(也即在面积比较大的窗口晶圆上形成多个红外窗口)可以同时满足非制冷红外探测器的金属封装、陶瓷封装和晶圆级封装。对于一个单独的红外窗口而言，上述提及的第二设定位置位于窗口晶圆1出射面的边缘位置，第一设定位置位于第二设定位置的内侧且与第一设定位置相邻，具体可以参见图4，其示出了本申请实施例提供的单独一个的红外窗口的结构示意图。

在窗口晶圆1出射面上确定第一设定位置之后，可以经过光刻和刻蚀工艺在第一设定位置上形成第一微结构阵列2。其中，第一微结构阵列2可以包括多个微结构，这些微结构具体可以为圆柱、圆锥、圆台、棱锥、棱台等结构，阵列周期可以为单周期结构和复合周期结构，且多个微结构具体可以按照规则或者不规则的方式进行排列而形成第一微结构阵列2。需要说明的是，图1至图3均以第一微结构阵列2中的微结构为圆柱结构为例进行说明(图1至图3示出的是截面示意图)。另外，第一微结构阵列2具体可以是对窗口晶圆1出射面第一设定位置处进行光刻和刻蚀处理得到的，也即第一微结构阵列2中的各微结构的基底具体可以为窗口晶圆1。

窗口晶圆1出射面第一设定位置处所设置的第一微结构阵列2表面设置有吸气剂层3。具体地，可以通过PVD(Physical Vapor Deposition，物理气相沉积)工艺、磁控溅射或者蒸镀方法完成第一微结构阵列2上表面沉积吸气剂层3。吸气剂层3的主要成分可以为钛、锆、钒、铬、钴、铁、锰、钯、钡、铝中的至少一种，且吸气剂层3的厚度可以在1um-4um之间(可包含端点值)。需要说明的是，设置在第一微结构阵列2表面的吸气剂层3同样呈微结构阵列结构，以扩大吸气剂层3的面积，增大吸气剂量。具体而言，在第一微结构阵列2中，相邻两个微结构上表面所覆盖的吸气剂层3在水平方面上存在间隙，以使得吸气剂层3呈微结构阵列结构。以第一微结构阵列2中包含的微结构为圆柱结构(长方体结构、正方体结构均与此类似)为例，具体可以参见图5，其示出了本申请实施例提供的第一微结构阵列的示意图，在图5中，第一微结构阵列2中微结构宽度D(这里的第一微结构阵列2中微结构宽度指的是第一微结构阵列2中相邻两个微结构之间的间距)为吸气剂层3厚度d的2倍以上，第一微结构阵列2中微结构高度H为吸气剂层3厚度d的2倍以上，以保证吸气剂层3呈微结构阵列结构。

相比现有直接在窗口晶圆平面上设置吸气剂层3，本申请通过在窗口晶圆1出射面第一设定位置处设置第一微结构阵列2来增大第一设定位置处的实际面积，从而增大该位置处所设置的吸气剂层3的面积和吸气剂量，即提高红外窗口单位面积吸气剂面积，增强吸气剂层3的吸气能力，从而提高封装结构的使用寿命，提高红外窗口的性能。

另外，本申请所提供的红外窗口还可以包括设置在窗口晶圆1出射面第二设定位置处的金属化层4、设置在金属化层4表面的支撑层5、设置在支撑层5表面的阻挡层6以及设置在阻挡层6表面的焊料层7。其中，窗口晶圆1、金属化层4、支撑层5、阻挡层6及焊料层7共同在窗口晶圆1的出射面上构成红外窗口的腔体结构(该腔体结构经过后续封装会形成密封腔结构)，也即在红外窗口中，窗口晶圆1出射面第二设定位置处所设置的金属化层4、支撑层5、阻挡层6及焊料层7会使得窗口晶圆1出射面第二设定位置处的高度比窗口晶圆1出射面其他位置处的高度高，从而形成红外窗口的腔体结构。

其中，金属化层4用于粘附在窗口晶圆1上，并形成完整的电连接。这里提及的第二设定位置处与上述提及的第一设定位置处相邻且位于第一设定位置处的外侧，而且二者并不存在重合，第二设定位置处为用于进行金属化层4、焊料层7设置的位置。

支撑层5的厚度可以根据红外窗口中腔体结构的最小高度需求进行设置，且支撑层5具体为环形结构。支撑层5可以匹配高温度区间吸气剂激活与键合工艺(即支撑层5并不会在高温度区间吸气剂激活与键合工艺中发生融化)，高温度区间吸气剂激活过程中焊料过融化状态，键合过程中的压力会导致密封腔结构高度下降，但支撑层5的存在可以有效保证腔体结构深度的最小高度，以提高红外窗口在高温度区间进行封装时的性能，也即此种结构的红外窗口可以更好地适用于高温度区间吸气剂激活与键合工艺。当然，在低温度区间吸气剂激活键合工艺中，焊料层7并不会出现过融化状态，因此，密封腔结构高度也不会明显下降，所以，此种结构的红外窗口可以适用于低温度区间吸气剂激活键合工艺中。

阻挡层6的主要作用是防止焊料层7与支撑层5之间相互融合，从而避免对焊料层7键合的影响，且阻挡层6的厚度可以设置在50nm-10um(具体可包括端点值)。其中，阻挡层6需要与支撑层5以及焊料层7均具有较好的浸润性，以便于提高阻挡性能，从而提高红外窗口及非制冷红外探测器的性能。

焊料层7主要是为了在后续进行非制冷红外探测器封装时起到焊接、封装的作用。其中，焊料层7的主要成分由Sn、Au、Ag、In、Cu、Sb一种或者多种材料按照一定比例组成而成，且焊料层7的高度可以在3um-200um之间，具体高度依据封装类型和封装需求进行设定。

本申请公开的上述技术方案，在窗口晶圆出射面第一设定位置处设置第一微结构阵列，并在第一微结构阵列表面设置吸气剂层，以通过第一微结构阵列的设置而扩大吸气剂层的面积，即提高窗口晶圆单位面积内吸气剂层的面积，提高窗口晶圆单位面积内吸气剂量，从而提高红外窗口单位面积上吸气剂的吸气性能，进而提高红外窗口的性能。并且，在窗口晶圆出射面第二设定位置处设置金属层，在金属化层和焊料层之间设置支撑层和阻挡层，其中，窗口晶圆、金属化层、支撑层、阻挡层及焊料层共同在窗口晶圆的出射面上构成红外窗口的腔体结构，由于所设置的支撑层并不会在键合过程中发生融化，因此，支撑层的存在可以保证红外窗口的腔体结构的最小高度，从而提高红外窗口在封装时的性能，而所设置的阻挡层可以防止焊料层和支撑层之间相互融合，以避免对焊料层键合产生影响，从而提高红外窗口及非制冷红外探测器的性能。

本申请实施例提供的一种红外窗口，还可以包括设置在窗口晶圆1出射面除第一设定位置及第二设定位置之外位置处的第二微结构阵列9，和/或，设置在窗口晶圆1入射面的第三微结构阵列10。

本申请所提供的红外窗口还可以包括在设置在窗口晶圆1出射面除第一设定位置及第二设定位置之外位置处的第二微结构阵列9，和/或，设置在窗口晶圆入射面的第三微结构阵列10，即窗口晶圆1上可以同时设置有第二微结构阵列9和第三微结构阵列10，或者窗口晶圆1上可以只设置有第二微结构阵列9、第三微结构阵列10中的其中一种。

通过在窗口晶圆1出射面中除第一设定位置及第二设定位置之外的剩余位置处设置第二微结构阵列9，以利用第二微结构阵列9提高使用波段红外辐射的透过率，并在非使用红外辐射波段截止。

通过在窗口晶圆1入射面(即外表面)处设置第三微结构阵列10，以利用第三微结构阵列10提高使用波段红外辐射的透射率，并在非使用红外辐射波段截止。其中，若窗口晶圆1出射面设置有第二微结构阵列9、窗口晶圆1入射面上设置有第三微结构阵列10，则第三微结构阵列10的位置可以与第二微结构阵列9的位置相对设置，也即第三微结构阵列10在窗口晶圆1入射面中的位置与第二微结构阵列9在窗口晶圆1出射面中的位置相同且相对；若窗口晶圆1出射面未设置有第二微结构阵列9，但窗口晶圆1入射面上设置有第三微结构阵列10，则第三微结构阵列10可以位于窗口晶圆1的整个入射面，当然，也可以根据实际需要而对第三微结构阵列10的位置进行调整。另外，第二微结构阵列9与第三微结构阵列10均采用光刻和刻蚀工艺进行制备，且第二微结构阵列9和第三微结构阵列10的尺寸、类型均可以相同。

具体地，第二微结构阵列9以及第三微结构阵列10所包含的微结构均可以为圆柱、圆锥、圆台、棱锥、棱台等，且阵列周期均可以为单周期结构和复合周期结构，另外，第二微结构阵列9以及第三微结构阵列10中所包含的微结构具体可以按照规则或者不规则的方式进行排列。以微结构为微型柱体为例，具体可以参见图6，其示出了本申请实施例提供的第二微结构阵列及第三微结构阵列的截面示意图，其中，第二微结构阵列9及第三微结构阵列10的基底均可以为窗口晶圆1，也即通过对窗口晶圆1的出射面和入射面经过光刻和刻蚀工艺而对应得到第二微结构阵列9和第三微结构阵列10，微结构阵列的高度H可以为0.3um-30um，具体数值需要根据工作波段与基底材料进行确定。另外，可以参见图7，其示出了本申请实施例提供的第二微结构阵列及第三微结构阵列的俯视图，其中，图7以第二微结构阵列9及第三微结构阵列10所包含的微结构为圆柱体结构为例进行说明，需要说明的是，图7中所示出的微结构的排列方式仅是本申请提供的微结构阵列的排列方式之一，并不对微结构阵列中微结构的排列方式起到限定的作用，微结构间距P(即周期P)选择范围是0.5um-50um；微结构尺寸D(这里的微结构尺寸指的是单个微结构的直径)的选择范围是0.1um-49.9um；占空比f＝D/P，f的选择范围是0.01-0.99。另外，第二微结构阵列9及第三微结构阵列10均具体可以是对窗口晶圆1相应面的相应位置处进行光刻和刻蚀处理得到的，也即第二微结构阵列9及第三微结构阵列10中的各微结构的基底具体可以为窗口晶圆1。

本申请实施例提供的一种红外窗口，还可以包括设置在焊料层7表面的焊料保护层8。

参考图1至图3，在本申请所提供的红外窗口中，还可以包括设置在焊料层7表面的焊料保护层8，以利用焊料保护层8对焊料层7起到保护的作用，从而防止焊料层7被氧化等，以便于提高封装性能。其中，焊料保护层8的厚度具体可以设置为10nm-1um(可包括端点值)，当然，也可以根据实际需要而对焊料保护层8的厚度进行调整。

本申请实施例提供的一种红外窗口，焊料保护层8可以为金层或铂层。

在本申请中，具体可以利用Au、Pt等作为焊料保护层8，也即可以利用金层或铂层作为焊料保护层8，以很好地防止焊料层7被氧化。当然，也可以根据实际需要而采用其他防氧化性能比较好的材料层作为焊料保护层8。

本申请实施例提供的一种红外窗口，支撑层5为铜层。

在本申请中，所设置的支撑层5具体可以为铜层，其具体为铜环结构。

利用铜层作为支撑层5可以降低非制冷红外探测器的封装成本，且铜层的电镀效率更高，导热性更佳。当然，也可以根据实际需要而选用其他材料作为支撑层5。

本申请实施例提供的一种红外窗口，铜层的高度可以为10um-100um。

在本申请中，作为支撑层5的铜层的高度可以在10um-100um(可包括端点值)，以便于满足红外窗口腔体结构的最小高度。当然，也可以根据腔体结构最小高度需求的变化而对铜层的高度进行相适应地调整。

本申请实施例提供的一种红外窗口，阻挡层6为热膨胀系数介于支撑层5的热膨胀系数与焊料层7的热膨胀系数之间的金属层。

在本申请中，阻挡层6具体可以为热膨胀系数介于支撑层5的热膨胀系数与焊料层7的热膨胀系数之间的金属层，以避免经过高温时因热膨胀系数与支撑层5和金属层相差较大而出现裂开等情况，即提高红外窗口及非制冷红外探测器的性能。具体地，当选用铜层作为支撑层5时，则可选用Pt、Ni等金属作为阻挡层6。

本申请实施例提供的一种红外窗口，焊料层7的宽度小于金属化层4的宽度。

在本申请所提供的红外窗口中，焊料层7的宽度小于金属化层4的宽度，当然，为了保证后续封装的效果，焊料层7的宽度均可以略小于金属化层4的宽度即可。

通过设置焊料层7的宽度小于金属化层4的宽度可以避免焊料层7加热融化时流动到金属化层4外面，以便于提高封装性能。

本申请实施例提供的一种红外窗口，金属化层4可以包括设置在窗口晶圆1出射面第二设定位置处的粘附层41、设置在粘附层41表面的种子层42。

在本申请所提供的红外窗口中，金属化层4具体包括设置在窗口晶圆1出射面第二设定位置处的粘附层41以及设置在粘附层41表面的种子层42。其中，粘附层41需要与窗口晶圆1有极好的润湿性，且热膨胀系数与窗口晶圆1相近，具体可选用Cr、Ti、V等金属，且粘附层41的厚度可以设置为50nm-3um。种子层42具体可以选用Cu，其厚度可以设置为40nm-1um，当然，也可以选用其他材料作为种子层42。

为了对上述提及的红外窗口有更加全面的说明，下面对上述提及的多种结构的红外窗口中的其中一种结构的制备流程进行介绍：

具体可以参见图8，其示出了本申请实施例提供的其中一种结构的红外窗口的制备流程图，该种红外窗口的制备流程如下所示：

步骤1)先在窗口晶圆外表面(即窗口晶圆1入射面)区域经过光刻和刻蚀工艺形成第三微结构阵列10。微结构的图形可以为圆柱、圆锥、圆台、棱锥、棱台等，且阵列周期均可以为单周期结构和复合周期结构。微结构以微型柱体为例，微结构由基底部分和周期性排列的微型柱体，如图5所示，基底和微结构阵列的材料相同(也即基底为窗口晶圆1)，对于红外波段，可以选取的材料有硅、锗、蓝宝石、硫化锌、硒化锌等。微结构阵列2的高度H为0.3um-30um，具体数值需要根据工作波段与基底材料确定。

第三微结构阵列10的俯视图如图7所示，图7中的排列方式只是本申请微结构阵列的排列方式的一种。微结构间距P(即周期P)选择范围是0.5um-50um；微结构尺寸D的选择范围是0.1um-49.9um；占空比f＝D/P，f的选择范围是0.01-0.99。第三微结构阵列10的主要作用是提高使用波段红外辐射的透过率，并在非使用红外辐射波段截止。

步骤2)在窗口晶圆1的内表面(即窗口晶圆1出射面)设定区域(即除第一设定位置及第二设定位置之外的位置)经过光刻和刻蚀工艺形成第二微结构阵列9。微结构的图形可以为圆柱、圆锥、圆台、棱锥、棱台等，且阵列周期均可以为单周期结构和复合周期结构。微结构以微型柱体为例，微结构由基底部分和周期性排列的微型柱体，如图6所示，基底和微结构阵列的材料相同(也即基底为窗口晶圆1)，对于红外波段，可以选取的材料有硅、锗、蓝宝石、硫化锌、硒化锌等。微结构阵列2的高度H为0.3um-30um，具体数值需要根据工作波段与基底材料确定。

第二微结构阵列9的俯视图如图7所示，图7中的排列方式只是本申请微结构阵列的排列方式的一种。微结构间距P(即周期P)选择范围是0.5um-50um；微结构尺寸D的选择范围是0.1um-49.9um；占空比f＝D/P，f的选择范围是0.01-0.99。第三微结构阵列10的主要作用是提高使用波段红外辐射的透过率，并在非使用红外辐射波段截止。

步骤3)在窗口晶圆1内表面(即窗口晶圆1出射面)第一设定位置处经过光刻和刻蚀工艺形成第一微结构阵列2。微结构的图形可以为圆柱、圆锥、圆台、棱锥、棱台等，且阵列周期均可以为单周期结构和复合周期结构。第一微结构阵列2可提高红外窗口单位面积吸气剂面积，增强薄膜吸气剂的吸气能力，从而提高封装结构的使用寿命。

步骤4)在窗口晶圆1内表面(即窗口晶圆1出射面)第二设定位置处经过磁控溅射或者蒸镀工艺制备粘附层41和种子层42，粘附层41需与窗口晶圆1有极好的润湿性，且热膨胀系数与基底相近，可选用Cr、Ti、V等金属；沉积完粘附层41后，再同样以磁控溅射或热蒸镀等PVD方式在窗口晶圆1的整个出射面沉积种子层42(Cu)；粘附层41的厚度可设置为50nm-3um，种子层42(Cu)的厚度可设置为40nm-1um。

步骤5)通过光刻工艺完成焊料环区域的厚光刻胶开口，整个出射面的种子层42(Cu)形成了完整的电连接，再以电镀的方式在开口区域沉积支撑层5(铜环)，铜环的厚度可设置为10um-100um，铜环厚度应小于光刻胶厚度，避免铜环侧面一致性较差。

步骤6)通过热蒸镀、磁控溅射或电镀工艺，在铜环上方沉积阻挡层6，阻挡层6的主要作用是用于防止焊料与铜环之间相互融合，从而避免对焊料键合的影响。阻挡层6材料要与Cu和焊料都有较好的浸润性，同时热膨胀系数要介于上下两层金属之间，可选用Pt、Ni等金属，阻挡层6厚度可设置为50nm-10um。

步骤7)在窗口晶圆1内表面，通过热蒸镀、磁控溅射或电镀工艺制备焊料层7，焊料层7的宽度略小于金属化层4宽度，焊料的主要成分由Sn、Au、Ag、In、Cu、Sb一种或者多种材料按照一定比例组成而成。焊料的高度在3um-100um之间，具体高度依据封装类型和封装需求而定。

步骤8)在焊料层7上通过热蒸镀、磁控溅射或电镀工艺镀制一层与焊料层7浸润性较好的焊料保护层8，如Au、Pt等，焊料保护层8厚度可设置为10nm-1um。

步骤9)用去胶液将光刻胶去除，再用湿法腐蚀的方式将键合区域外的粘附层41和种子层42去除，仅留下第二设定位置处的粘附层41和种子层42。

步骤10)通过光刻工艺完成第一微结构阵列2的光刻胶开口，窗口晶圆1内表面，采用PVD工艺、磁控溅射或者蒸镀方法在第一微结构阵列2上表面沉积吸气剂层3，吸气剂的主要成分为钛、锆、钒、铬、钴、铁、锰、钯、钡、铝中的至少一种；吸气剂厚度在1um-4um之间。特别的，在图5中，微结构宽度D为吸气剂薄膜厚度d的2倍以上。微结构高度H为吸气剂薄膜厚度d的2倍以上。

上述结构具有如下优势：1.铜环可以降低封装成本；2.匹配高温度区间吸气剂激活与键合工艺，高温度区间吸气剂激活过程中焊料过融化状态，键合过程中的压力会导致密封腔高度下降，铜环可以有效保证腔体深度的最小高度；3.铜环的电镀效率更高，导热性更佳。当然，上述结构也可以匹配低温度区间吸气剂激活与键合工艺。

本申请实施例还提供了一种非制冷红外探测器，可以包括上述任一种红外窗口。

本申请实施例还提供了一种包含上述任一种红外窗口的非制冷红外探测器，以提高非制冷红外探测器的吸气性能，从而提高非制冷红外探测器的整体性能和使用寿命。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。另外，本申请实施例提供的上述技术方案中与现有技术中对应技术方案实现原理一致的部分并未详细说明，以免过多赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种红外窗口，其特征在于，包括窗口晶圆(1)、设置在所述窗口晶圆(1)出射面第一设定位置处的第一微结构阵列(2)、设置在所述第一微结构阵列(2)表面的吸气剂层(3)；

还包括设置在所述窗口晶圆(1)出射面第二设定位置处的金属化层(4)、设置在所述金属化层(4)表面的支撑层(5)、设置在所述支撑层(5)表面的阻挡层(6)、设置在所述阻挡层(6)表面的焊料层(7)；其中，所述窗口晶圆(1)、所述金属化层(4)、所述支撑层(5)、所述阻挡层(6)及所述焊料层(7)共同在所述窗口晶圆(1)的出射面上构成所述红外窗口的腔体结构。

2.根据权利要求1所述的红外窗口，其特征在于，还包括设置在所述窗口晶圆(1)出射面除所述第一设定位置及所述第二设定位置之外位置处的第二微结构阵列(9)，和/或，设置在所述窗口晶圆(1)入射面的第三微结构阵列(10)。

3.根据权利要求1所述的红外窗口，其特征在于，还包括设置在所述焊料层(7)表面的焊料保护层(8)。

4.根据权利要求3所述的红外窗口，其特征在于，所述焊料保护层(8)为金层或铂层。

5.根据权利要求1所述的红外窗口，其特征在于，所述支撑层(5)为铜层。

6.根据权利要求5所述的红外窗口，其特征在于，所述铜层的高度为10um-100um。

7.根据权利要求1所述的红外窗口，其特征在于，所述阻挡层(6)为热膨胀系数介于所述支撑层(5)的热膨胀系数与所述焊料层(7)的热膨胀系数之间的金属层。

8.根据权利要求1所述的红外窗口，其特征在于，所述焊料层(7)的宽度小于所述金属化层(4)的宽度。

9.根据权利要求1所述的红外窗口，其特征在于，所述金属化层(4)包括设置在所述窗口晶圆(1)出射面第二设定位置处的粘附层(41)、设置在所述粘附层(41)表面的种子层(42)。

10.一种非制冷红外探测器，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的红外窗口。

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