[发明专利]基于微机电谐振器的双波段非制冷红外探测器的制备方法

说明书

基于微机电谐振器的双波段非制冷红外探测器的制备方法涉及红外探测技术领域，解决了制备方法所得红外探测器吸收率较低和双波段吸收增加吸收层厚度的问题，包括制备微机电谐振器；其上依次制备介质层和金属阵列层；制备读出集成电路衬底；连接读出集成电路衬底和微机电谐振器；金属阵列层包括复数个由两种不同尺寸的金属块组成的金属单元。本发明的制备方法具有集成制造、批量生产、成本低廉等优势；通过在微机电谐振器表面集成金属阵列层，实现非制冷红外探测器对红外光谱的增强吸收，通过金属块尺寸变换实现双波段，不增加吸收层厚度且红外探测器探测性能优良；制得的探测器既有传统非制冷红外探测的优点，同时响应快速、灵敏度高。

技术领域

本发明涉及红外探测技术领域，具体涉及基于微机电谐振器的双波段非制冷红外探测器的制备方法。

背景技术

根据工作的温度不同，红外探测器一般分为制冷型和非制冷型两大类。制冷型红外探测器通常由半导体材料制成。利用某些材料的光电效应，光敏材料吸收光子后，引起电学参数的改变。为了抑制热载流子及噪声，制冷型红外探测器工作温度通常在77K以下。需要利用制冷机或者液氮等制冷，这将导致其体积和重量相对较大，价格也比较昂贵。非制冷型红外探测器也叫室温探测器，可在室温条件下工作而无需制冷，因此具有更易于便携等优点。非制冷红外探测器一般是热探测器，即通过探测红外辐射的热效应来工作。非制冷红外探测器因其省略了体积庞大、价格昂贵的制冷机构，在体积、重量、寿命、成本、功耗、启动速度及稳定性等方面相比于制冷型红外探测器具有优势。但在响应时间、探测灵敏度方面较制冷型红外探测器存在差距。

近年来，随着微纳传感技术的发展，微机电谐振器的应用也扩展到非制冷红外探测器领域。一方面，微机电谐振器通常具有微型的尺寸，抗外界干扰能力更强；另一方面，微机电谐振器通常工作在谐振模拟，且具有很高的品质因数，所以器件表现出很高的灵敏度；以上两个方面促使基于微机电谐振器的非制冷红外探测器表现出优秀的信噪比指标。另外，微机电谐振器采用频率读出电路方式，该种方式可以有效抑制闪烁噪声(1/f噪声)。

然而现有的基于微机电谐振器的非制冷红外探测器的制备方法中，所制得的探测器均对红外辐射的吸收率较低，均对入射频谱没有选择性。

目前，非制冷红外探测器通常只能探测某一波段范围内的红外辐射。如果要实现中波和长波双色吸收，需要设计双材料吸收层结构，通过不同材料对不同谱段的吸收，实现双色探测。但该方法受材料制备应力限制，材料选择范围有限并且增加吸收层厚度，会影响非制冷红外探测器性能。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供基于微机电谐振器的双波段非制冷红外探测器的制备方法。

本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：

基于微机电谐振器的双波段非制冷红外探测器的制备方法，包括如下步骤：

S1、取得硅基底；

S2、在硅基底上制备左通孔、右通孔和凹槽；所述凹槽位于硅基底上表面上，左通孔和右通孔分居凹槽两侧且均贯穿硅基底上下表面；

S3、在左通孔内制备左通孔电极，在右通孔内制备右通孔电极，在左通孔电极下端、硅基底下表面制备第一电极，在右通孔电极下端、硅基底下表面制备第二电极；

S4、利用牺牲层材料填充凹槽制备牺牲层，所述牺牲层覆盖硅基底上表面，牺牲层的厚度大于凹槽的深度；

S5、将硅基底上表面进行平坦化处理直至牺牲层和硅基底上表面共面；

S6、在S5所得的硅基底和牺牲层的上表面制备底电极；所述底电极覆盖S5所得的牺牲层，底电极连接左通孔电极；

S7、在底电极上表面上制备压电层；

S8、在压电层上表面上制备顶电极；所述顶电极连接右通孔电极；