[发明专利]一种三维MEMS热电堆红外探测器结构

权利要求书

1.一种三维MEMS热电堆红外探测器结构，其特征在于，自下而上包括半导体衬底、第一导热层、第二导热层、绝缘保护层，并围成有隔热空腔，所述绝缘保护层包覆有吸热层，并具有中部连通所述隔热空腔的开口；若干热偶环绕所述隔热空腔的竖直中心呈辐射状分布并串联为一体构成热电堆，每个所述热偶包括上下设置的由第一热偶材料形成的第一热偶单元和由第二热偶材料形成的第二热偶单元，所述第二热偶单元通过其延伸部向上连接所述第一热偶单元，并在连接处形成所述热偶的热结，所述第一热偶单元通过其延伸部向下连接相邻所述热偶的所述第二热偶单元，并在连接处形成所述热偶的冷结；其中，各所述热偶包括所述第一热偶单元的所述延伸部在内的外侧部分位于所述第二导热层中，构成所述热电堆的冷端，包括所述第二热偶单元的所述延伸部在内的内侧部分悬设于所述隔热空腔内的所述衬底上方，构成所述热电堆的热端，所述吸热层位于所述热电堆的所述热端上方，并通过所述绝缘保护层与所述热电堆的所述热端相接触。

2.根据权利要求1所述的MEMS热电堆红外探测器结构，其特征在于，所述红外探测器为直径0.1～10毫米、高度0.5～2毫米的圆柱体，所述隔热空腔为圆形腔体，所述绝缘保护层的所述开口为直径5～100微米的圆孔。

3.根据权利要求1所述的MEMS热电堆红外探测器结构，其特征在于，每个所述热偶的所述第一热偶单元和所述第二热偶单元的形状为直条形，并上下水平交错设置，形成5～60度的夹角。

4.根据权利要求3所述的MEMS热电堆红外探测器结构，其特征在于，各所述热偶的所述第二热偶单元朝向所述隔热空腔的竖直中心设置，各所述第一热偶单元朝向所述第二热偶单元的同侧方向与所述第二热偶单元交错设置。

5.根据权利要求1所述的MEMS热电堆红外探测器结构，其特征在于，每个所述热偶的所述第一热偶单元和所述第二热偶单元的形状分别为弯折的Z形，每个所述热偶的所述第二热偶单元的Z形下段部分朝向所述隔热空腔的竖直中心设置，并通过所述第二热偶单元的所述延伸部连接所述第一热偶单元的Z形上段部分，所述第一热偶单元的Z形下段部分通过所述第一热偶单元的所述延伸部连接相邻所述热偶的所述第二热偶单元的Z形上段部分。

6.根据权利要求5所述的MEMS热电堆红外探测器结构，其特征在于，所述第二热偶单元的Z形下段部分与中段部分相垂直、上段部分与中段部分成100～150度夹角设置；所述第一热偶单元的Z形上段、中段、下段部分分别相互垂直设置。

7.根据权利要求5所述的MEMS热电堆红外探测器结构，其特征在于，所述第二热偶单元的Z形下段部分与所述第一热偶单元的Z形中段部分相平行。

8.根据权利要求5～7任意一项所述的MEMS热电堆红外探测器结构，其特征在于，所述第二热偶单元的Z形下段部分的长度为10～100微米，所述第一热偶单元的Z形上段和下段部分的长度为5～50微米。

9.根据权利要求1、3或5所述的MEMS热电堆红外探测器结构，其特征在于，所述热电堆由5～30个所述热偶环绕所述隔热空腔的竖直中心呈辐射状均匀水平分布并串联为一体构成。