[发明专利]红外传感器结构及其制备方法、探测系统

说明书

本发明提供了一种多频段输出的红外传感器结构，具有多个探测单元，每个探测单元具有传感结构，每个所述传感结构的顶部设置有频谱过滤结构，用于入射光的选择性透过，从而实现每个探测单元对入射光的选择性吸收；多个探测单元中至少一部分探测单元的频谱过滤结构所选择性透过的入射光波长不相同。本发明针对每一个探测单元利用不同的频谱过滤结构过滤掉不需要的入射光，从而选择性透过所需入射光，由于不同的频谱过滤结构，使得探测单元所探测的入射光波长不相同，从而实现了对不同波段的红外入射光进行有效有针对性的探测，提高探测的灵敏度。

技术领域

本发明涉及图像传感器技术领域，具体涉及一种红外传感器结构及其制备方法、探测系统。

背景技术

常规红外传感器输出信号是灰度信号，仅能显示一定波段内红外吸收信号的强和弱，不能显示某个波段频率信号的强弱，同时输出信号是灰度信号，其直观性较差，不容易被实用者直观地进行观测和判断。

发明内容

为了克服以上问题，本发明旨在提供一种红外传感器结构及红外探测系统，利用频谱过滤结构能够对红外光的各个波段进行细分并且有针对性的探测，提高对不同波段红外光的探测灵敏度，以及可以直观地观测探测结果。

为了达到上述目的，本发明提供了一种多频段输出的红外传感器结构，具有多个探测单元，每个探测单元具有传感结构，其中，每个所述传感结构的顶部设置有频谱过滤结构，用于入射光的选择性透过，从而实现每个探测单元对入射光的选择性吸收；多个探测单元中至少一部分探测单元的频谱过滤结构所选择性透过的入射光波长不相同。

优选地，所述至少一部分探测单元构成一组探测单元组合，红外传感器结构中多组所述探测单元组合呈矩阵排列，每一组探测单元组合中，探测单元按照频谱过滤结构所选择性透过的入射光波长的大小依序排列。

优选地，每个探测单元具有谐振腔，传感结构设置于谐振腔上方；在传感结构底部还设置有第一底部介质层；第一底部介质层作为谐振腔的顶部；第一底部介质层的厚度表示为d1＝(λ/4-d)/n1，其中，d1第一底部介质层的厚度，n1为第一底部介质层的折射率，d为顶部介质层的厚度。

优选地，每个探测单元具有谐振腔，传感结构设置于谐振腔上方；在谐振腔底部设置有第二底部介质层；第二底部介质层作为谐振腔的底部；第二底部介质层的厚度表示为d2＝(λ/4-d)/(n2-1)，d2为第二底部介质层的厚度，n2为第二底部介质层的折射率，d为顶部介质层的厚度。

优选地，每个探测单元具有谐振腔，传感结构设置于谐振腔上方；在传感结构底部还设置有第一底部介质层，并且在谐振腔底部设置有第二底部介质层；第一底部介质层作为谐振腔的顶部，并且第二底部介质层作为谐振腔的底部；第一底部介质层作为谐振腔的顶部；第一底部介质层的厚度为d1＝(λ/4-d-d2(n2-1))/n1，第二底部介质层的厚度为d2＝(λ/4-d-d1n1)/(n2-1)，其中，d1为第一底部介质层的厚度，d2为第二底部介质层的厚度，n1为第一底部介质层的折射率，n2为第二底部介质层的折射率，d为顶部介质层的高度。

优选地，所述频谱过滤结构以一定的间隙覆盖且包围在传感结构上方。

优选地，对应于每个探测单元采用的所述频谱过滤结构的材料不相同。

优选地，所述频谱过滤结构的材料为Si、Ge、GeSi、或ZnSe或其中至少二种的组合构成的复合材料；或者，以Si、Ge、Zn、Se之一为主元素，通过离子注入形成的二元或多元复合材料。

优选地，所述传感结构中包括电极层、敏感材料层，并且，在敏感材料层上方还设置有过滤层，用于选择性过滤掉非目标波长的入射光。

优选地，还包括金属互连层，位于多个探测单元的底部，对应于谐振腔下方的互连层中设置有金属反射层，用于向谐振腔内反射入射光。