[发明专利]非制冷红外偏振探测器像元结构及制备方法

说明书

本申请提供一种非制冷红外偏振探测器像元结构及制备方法，其中非制冷红外偏振探测器像元结构包括：底层，所述底层包括读出电路基座以及设在所述读出电路基座上的第一金属电极层、金属反射层和第一介质保护层；中间层，所述中间层包括第一支撑层、热敏层、第二介质保护层、第二金属电极层和第三介质保护层；上层，所述上层包括设在所述第三介质保护层之上的第二支撑层以及设在所述第二支撑层上的光栅层，所述光栅层包括若干个依次排列的光栅。本申请提供的非制冷红外偏振探测器像元结构及制备方法，且体积大幅度减小，降低了光栅层引入的热噪声，提高了偏振探测灵敏度，有利于增大光栅层的消光比。

技术领域

本申请涉及半导体技术中的微机电系统工艺制造领域，尤其涉及一种非制冷红外偏振探测器像元结构及制备方法。

背景技术

红外偏振探测是在红外强度探测基础上，通过获得每一点的偏振信息而增加信息维度的一种技术，不仅能获得目标在二维空间的红外强度信息，而且能获得图像上每一点偏振信息。利用增加的偏振维度，可使伪装、暗弱等目标与背景的差异增强，有利于提高对目标的探测与识别能力。

当前常见的红外偏振探测方法包括分时法、分振幅法、分孔径法和焦平面阵列法。前三种方法涉及复杂的光学系统，而且体积大、成本高，而焦平面阵列法只需一个探测器和一个镜头即可实现偏振信息的获取，是目前偏振成像探测领域的研究热点。焦平面阵列法又分为外置集成与内置集成两种。前者即将加工好的微偏振阵列片粘接或焊接到探测器焦平面阵列上，后者为利用MEMS(Micro Electro-Me-Chanical System，微电子机械系统)工艺在焦平面像元上直接制备微光栅。对于前者，就目前的工艺能力而言，实现光刻级对准并不困难，问题在于粘接或焊接是一个机械过程，很难保证微米级的精度，因此外置集成工艺难度大、稳定性差。因此，直接在焦平面像元上方制备微光栅是一个好的选择。

在可见光和红外探测领域，目前已有大量文献报道了在像元上制备微光栅的方法，具体到非制冷红外成像领域，有专利报道了一种微偏振结构，但该结构中光栅层与热敏层处于同一微桥面，两者未实现热传导隔离，由此，一方面引入了光栅层热噪声，一方面增大了桥面热容，偏振探测效率较低。

发明内容

在下文中给出了关于本申请的简要概述，以便提供关于本申请的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本申请的穷举性概述。它并不是意图确定本申请的关键或重要部分，也不是意图限定本申请的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

鉴于现有技术的上述缺陷，本申请的目的之一是提供一种非制冷红外偏振探测器像元结构及制备方法，以实现偏振光学元件与探测器焦平面内置集成，以及光栅层与热敏层的热传导隔离，降低光栅层引入的热噪声。

根据本申请的一个方面，提供一种非制冷红外偏振探测器像元结构，包括：底层，所述底层包括读出电路基座以及设在所述读出电路基座上的第一金属电极层、金属反射层和第一介质保护层；其中，所述第一介质保护层覆盖所述第一金属电极层和金属反射层，在所述第一介质保护层上设有电极通孔，以露出所述第一金属电极层；所述读出电路基座中的读出电路与所述第一金属电极层电连接；中间层，所述中间层包括第一支撑层、热敏层、第二介质保护层、第二金属电极层和第三介质保护层；在所述第一介质保护层之上设有所述第一支撑层，所述第一支撑层上设有第一通孔，所述第一通孔终止于所述第一金属电极层，所述第一支撑层上设有所述热敏层，所述热敏层上设有所述第二介质保护层，所述第二介质保护层上设有第二通孔，所述第二通孔终止于所述热敏层，所述第二介质保护层上设有所述第二金属电极层，所述第二金属电极层包括设在所述第一通孔内的金属电极和设在所述第二通孔内的金属连线，所述第二金属电极层上设有所述第三介质保护层；所述热敏层通过所述第二金属电极层与所述第一金属电极层电连接；上层，所述上层包括设在所述第三介质保护层之上的第二支撑层以及设在所述第二支撑层上的光栅层，所述光栅层包括若干个依次排列的光栅。