[发明专利]红外传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种带有安装在基板上的热红外感测(thermal infraredsensing)元件的红外传感器。

背景技术

美国专利No.6,359,276披露了一种红外传感器，该红外传感器包括以并行(side-by-side)方式排布在半导体基板顶部上的热红外感测元件和半导体器件。该热红外感测元件保持在形成于基板顶面中的传感器支座(mount)上，同时由从传感器支座延伸到基板其余部分的梁所支撑。传感器支座和梁是由基板的一部分顶面限定的，该部分顶面转变为多孔结构，用以使红外感测元件与基板其余部分热绝缘。亦即，传感器支座和梁是通过将形成在半导体基板表面中的掺杂区的顶部阳极化为多孔体而形成的。由此，现有技术尽可能地利用半导体基板以便在基板的顶面内形成传感器支座。然而，由于传感器支座局限于基板的顶面内，所以实际上不可能在直接位于传感器支座或传感器元件下方的半导体基板中形成半导体器件。更具体地，由于多孔梁只在基板的顶面内延伸，所以传感器支座不可能升高到基板的总体顶部平面的上方。

日本专利公开No.2000-97765披露了另一种现有技术，其中，为使感测元件与基板充分热绝缘，传感器支座以与用以安装红外感测元件的基板隔开的方式被支撑。在此情况下，传感器支座通过从传感器支座向下及向外倾斜并终结于基板上的梁来支撑。所述梁及传感器支座是由氧化硅或氮化硅制成，这些材料被认为具有足够的机械强度，用于以与基板顶面隔开的方式支撑传感器支座和红外感测元件。然而，人们发现这种使用倾斜梁的支撑结构并不适合于使红外感测元件精确地保持在期望的高度。当多个感测元件排布成二维阵列时，关于高度的精确定位尤其重要。然而，如上文的美国专利中所述，当为增强热绝缘而要求使用多孔材料制成的梁和传感器支座时，传感 器支座的支撑结构使用倾斜梁并不足以稳定地支撑红外传感器，因此需要一种不能够从上述的任一公开内容获得的特定的设计。

发明内容

鉴于以上问题，本发明旨在实现一种具有有利结构的红外传感器，该红外传感器能够使用多孔材料以与基板顶面隔开的方式支撑红外传感器元件，并确保稳固地使红外感测元件精确地保持在期望的高度。

根据本发明的红外传感器包括：基板；传感器单元，其承载在该基板上；以及密封罩，其固定到该基板上，以在两者之间提供用于容纳传感器单元的气密性密封空间(hermetically sealed space)。该传感器单元包括：热红外感测元件；传感器支座，其上承载该红外传感器；一对梁，其从该传感器支座整体地延伸到该基板，用于以从基板顶面向上隔开的方式来支撑该传感器支座；以及一对端子焊盘(terminal land)，其形成在该基板的顶面上。传感器支座和梁由多孔材料制成，用以使红外感测元件与基板充分地热绝缘。密封罩具有窗口，入射的红外线经过该窗口投射到该热红外感测元件上；红外感测元件具有一对引线，各引线支撑在各梁的顶面上，以沿着所述梁延伸，用于与各对应的端子焊盘电连接。

根据本发明的一个方案，提供了一种红外传感器，包括：基板；传感器单元，以及密封罩，其固定到所述基板，以在所述密封罩与所述基板之间提供用于容置所述传感器单元的气密性密封空间，所述密封罩具有窗口，入射的红外线经过该窗口投射到所述传感器单元的所述热红外感测元件上。该传感器单元包括：热红外感测元件；传感器支座，其由多孔材料制成，并且在该传感器支座上承载所述热红外感测元件；一对梁，其由多孔材料制成，用以将所述传感器支座支撑为向上离开所述基板的顶面；和一对端子焊盘，其形成在所述基板的顶面上；所述热红外感测元件具有一对引线，各所述引线支撑在各所述梁的顶部上以沿着所述梁延伸，从而与各对应的所述端子焊盘电连接。其中，所述梁在与所述传感器支座相同的平面上延伸，并离开所述基板的顶面，以在所述梁上承载各自的引线；传感器单元还包括一对锚固柱，各锚固柱从各端子焊盘上竖立，并且各锚固柱的上端固定到各对应的引线的末端，以使感测元件与传感器支座一起以离开基板的顶面的方式支撑在基板 上，并使感测元件经由锚固柱电连接到端子焊盘；各锚固柱的上端嵌入各对应的梁中，以使各锚固柱的周边被各对应的梁完全包围，其中各锚固柱均为由金属制成的中空圆柱体，并且均由多孔材料制成的衬套沿着各锚固柱的竖直长度包围。