[发明专利]光子传感器以及制造该传感器的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光子传感器，例如红外传感器，而且涉及一种制造该传感器的方法。

背景技术

基于热电偶的传感器是已知的，其中将热电偶结形成为非常靠近红外接收区域。从红外(IR)辐射传递的到达热电偶处和/或与热电偶相关的IR采集器处的每单位面积的热能可能非常小，而且期望能够很好地对其进行利用。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种光子传感器，包括：

由至少一个修长元件支撑的平台；

平台上的温度传感器；以及

形成在平台上或者作为平台一部分的结构。

由此，可以提供一种传感器（例如，红外传感器），其中平台的适当压型可减小质量，并因此减小平台的热容量。可以通过平台的微加工来完成压型。该微加工可以在形成平台期间执行，并使得能够形成改进的平台，而且与形成具有平坦表面的平台相比基本上不增加成本。

通过使用可将平台悬于衬底上方的修长支撑件，可以减少作为红外辐射捕获元件的平台以及支撑衬底之间的热传递。

根据本发明另一方面，提供了一种形成光子传感器的方法，包括处理半导体衬底的一部分从而形成被至少一个支脚保持至支撑结构的平台，而且进一步包括在平台的上表面形成子波长结构，所述结构包括多个隔离的或互连的直立区域。

温度传感器可以是热电偶、热电堆、测辐射热仪或任意其他适当的感测技术。

附图说明

将仅仅通过非限制性示例的方式并参考附图来描述本发明的实施例，其中：

图1是红外传感器的第一实施例的透视图；

图2是红外检测器平台中具有开孔阵列的实施例的透视图；

图3是在红外检测平台中形成开孔阵列的实施例的平面图；

图4是图3所示的平台与图1所示的不具有开孔的平台的综合损耗比较示图；

图5是具有从红外检测平台的基层向上延伸的吸收组件的阵列的实施例的平面图；

图6是图5所示的平台与类似于图1所示的具有平坦表面的平台的综合损耗比较示图；

图7是示出了作为入射在图5所示类型的红外检测平台上的光的波长的函数的损耗的示图；

图8是构成本发明的另一实施例的红外检测器中的金属层的平面图；

图9是图7的具有金属层的实施例与直立支柱相关的性能与图1所示类型的平台的比较示图；

图10a和10b示出了红外光子检测器的实施例中的金属层上的支柱和其它红外采集结构的轮廓；以及

图11示出了平台的一个角落处的热电偶的定位。

具体实施方式

图1中以透视图示意性地示出了第一实施例。通过半导体制造工艺中常用的掩模和刻蚀步骤形成的平台2被保持为附接至支撑结构，例如从衬底8崛起的壁4和6。平台2通过修长支撑支脚10和12被保持为附接至壁4和6，修长支撑支脚10和12提供了平台2与壁4和6之间的长条形的薄的连接，从而将其保持在衬底8上方。这个长条形的薄的路径在平台2和衬底8之间提供了高的热阻抗。由于入射在平台2上的红外(IR)辐射将平台温度提升至衬底温度之上，以便辐射强度被传感器测量，因此是这有利的。

图1所示的实施例中的支脚被附接在与平台2的相对的角落。这就给出了良好的结构可靠性，同时形成了长条形热路径。可按照其它方式连接平台。（多个）连接可中途沿着桌面，而且连接或每个连接可变成单个壁。但是，修长连接变成使得与平台结合处的每个连接的宽度之和小于平台周长的四分之一。在平台是矩形的情况下，支脚的与平台2的边缘相邻的界面区域的宽度之和小于矩形平台的最短边的长度。优选地，支脚的宽度之和远小于最短边的长度，利用小10%。

平台无需是正方形或矩形，可以采用诸如三角形、多边形（例如六边形或八边形）或圆形平台形状之类的其他形状。支脚10可被布置成曲折形并且其中可具有多个转折，和/或可盘旋或围绕平台的一部分，但是出于与平台2的表面平行的平面中。

修长或长条形的支脚表现出是其宽度几倍（例如>3倍）的长度，从而在平台2和壁4和6和衬底之间提供良好的热传导的隔离。

通过将衬底或衬底的一部分布置成负载平台2或每个平台2以处于真空区域内，使得对流最小化。这种真空区域可以这样形成，即，将整个衬底放置在具有红外窗口的真空腔体以允许光入射至平台2上，和/或可利用适当的隔离组件将盖直接接合至衬底。