[发明专利]包括集成至少一个衍射光栅的封装的红外检测器

说明书

技术领域

本公开涉及红外检测或成像，尤其涉及微测辐射热检测。更具体地，本发明涉及能够调整包含敏感检测元件的封装的频谱特性的技术。

背景技术

本领域中公知的旨在用于红外成像或热成像的检测器包括敏感网膜，该敏感网膜设置在光学装置的焦平面中并且集成在通常紧密的封装中，该封装保护网膜，并且将其维持在其适当操作通常所需的压力极低的环境中。网膜由在称为“读取电路”（ROIC）的电子芯片的表面处形成的敏感单元元件或“像素”的二维组件形成，该电子芯片包括用于寻址并且形成每个像素的信号的电路。因此这些信号一起形成与热场景相关的电图像，借助于将热图像聚焦到敏感网膜上的适合的光学系统观察该电图像。

通常称为“窗口”的设置在光学装置和网膜之间的光学路径上的封装壁由对于所关注的辐射基本上透明的平面基板形成，所关注的辐射即用于红外检测的8μm和14μm之间的辐射，其适于300K附近的场景的当前大部分的观测情况。

在一个方面，为了优化该频带中的透射，并且另一方面为了限制该频带之外的透射，并且更具体地限制短于8μm的波长，通常将光学滤波器应用于窗口的两个表面。

实际上期望2μm和8μm之间的尽可能低的透射，以避免检测器在灵敏度取决于发射物体和焦平面之间的观测距离的频谱中响应，并且因此避免检测到的红外强度依赖于频谱的该部分上的有限的大气透明度。此外，限制2μm和8μm之间的透射能够使网膜的敏感元件不会暴露于来自观测场中可能出现的极热源的高能辐射，并且引起对敏感元件的暂时的甚或永久的损坏。

通常，并且实际上，在窗口表面上形成的光纤由包括许多预定厚度的薄层的干涉叠层形成，每个薄层在2和20μm之间是基本上透明的，具有通常由硫化锌制成的低折射率的层和通常由锗制成的高折射率的层的交替。因此可以并且已知在某种程度上控制并优化第一表面上的窗口的空气基板界面的透射频谱，并且优化相对表面上的基板-空气（或真空）透射。

滤波器的质量进一步由缺陷的特性确定，特别是所述滤波器包含的碎片、刮痕、异物和其他结构缺陷。实际上，这些缺陷和瑕疵能够干扰由检测器形成的图像，并且随着滤波器接近焦平面，并且因此接近敏感检测元件，这变得更加严重。应注意，同样地，在距焦平面最近的窗口表面上形成的滤波器的缺陷较之在另一窗口表面上形成的滤波器的缺陷，更强地干扰由检测器形成的图像。

现今，现代检测器正趋向于具有越来越小的尺寸，特别是在厚度方面，即沿光轴的尺寸，特别用于充分利用具有极短焦距的光学系统。随着检测器的微型化，因此应提供具有越来越小的尺寸的缺陷并且具有也越来越小的缺陷表面密度的滤波器。

然而，由于这些光学滤波器的成本由于所采取的特定方法预防措施和/或相关联的效率损失而迅速增加，因此这些日益苛刻的规格变为经济问题。由该方法导致的所获得的性能或成本仍不适于与当前红外检测部件的领域相关的需要。

降低光学滤波器的厚度是当前利用的用于提高它们的质量的方法。实际上，结构缺陷的数目和尺寸连同滤波器厚度一起增加。因此，它们的厚度的减少导致了缺陷的尺寸和数目以及多层光学加工的成本的显著减少。然而，总厚度的减少典型地伴随所使用的层数目的减少，这必然导致光谱透射规格的放松。该方法因此导致了接受滤波器性能方面的劣化以及检测器对极热源的易感性，作为较低成本以及尺寸和数目减少的缺陷（即较好的缺陷率）代价。

用于改进缺陷率的现有技术的另一方法包括通过窗口的直接刻蚀实现微结构的二维网络。该技术例如在文献WO02/054499和US2009/080075中描述。然而该技术极少被实现，特别是因为相关联的必要技术和仪器的成本。此外，该结构的简单性使得不能限定诸如红外测辐射热检测所期望的透射光谱。实际上，以该方式获得一个或者最好两个干涉层的等同物，并且因此仅获得抗反射功能，这极大地限制了所获得的滤波器的总体优化潜力。

因此对于前面提及的缺点，需要通过在窗口的其他表面上的多层加工来形成通常的结构以获得2和8μm之间的低透射。

发明内容

本发明致力于通过提供一种红外测辐射热检测器来解决以上讨论的问题，该红外测辐射热检测器具有提供适于红外测辐射热检测的滤光频谱的窗口，该红外测辐射热检测器具有极低的缺陷率并且可以借助于通常的大规模共同制造技术以低成本形成。

出于该目的，本发明涉及一种红外检测器，其包括：

●敏感网膜，能够检测8和14微米之间的波长范围中的辐射；以及

●封装，包含敏感网膜并且包括与网膜相对的窗口，该窗口包括在2和14微米之间的波长范围中至少部分透明的基板；