[发明专利]一种多色晶圆级封装探测器设计及制备方法

说明书

本发明公开了一种多色晶圆级封装探测器和制备方法，其中多色晶圆级封装探测器包括芯片晶圆和与所述芯片晶圆对应键合的具有腔体的窗口晶圆，所述窗口晶圆的窗口设置有多种衍射光学结构，用于透射不同波长的红外衍射波，所述衍射光学结构与所述芯片晶圆的像元一一对应。通过在将衍射光学结构应用于窗口设计及制备上，利用半导体加工工艺等方式实现窗口晶圆的多色红外滤波，窗口上衍射结构为像元级，对应晶圆芯片上的像元位置，通过晶圆级封装工艺，保证窗口上滤波衍射光学结构与芯片上像元对位良好，实现多色探测器制备，可以在空间上完全同步的获取目标两个或更多个波段的信息，进一步提高探测的效率和准确性。

技术领域

本发明涉及晶圆级封装技术领域，特别是涉及一种多色晶圆级封装探测器设计及制备方法。

背景技术

现有的红外探测器所利用的主要是红外热效应和光电效应。这些效应的输出大都是电量，或者可用适当的方法转变成电量。现在主流的红外探测系统绝大多数是短波、中波或者长波波段的单波段红外探测器。红外探测器的应用范围极为广泛，例如检测人体运动、非法入侵并报警等，具有灵敏度高，误报率低，外形小巧，美观，安装方便等优点。

但是，由于红外系统使用区域的不同、气候温度的改变、目标的伪装，红外诱饵的释放等原因，就会导致单一波段的红外探测系统获取的信息的减弱。特别是当运动中的目标自身发生改变时，其红外辐射峰值波长将发生移动，将导致红外探器探测准确度大幅度下降甚至很可能根本无法探测到目标。

双色红外探测技术，就是能够同步采集目标的两个红外光谱强度，并对两波段的光谱进行对比、处理、合成的技术。红外探测系统包括光学成像系统、红外探测器、信号采集读出电路、图像处理及显示。该技术实现的关键在于采用了具有特殊结构的双色红外探测器，实现两个不同波段红外辐射信号转换为电信号输出。双色红外目标探测技术实质上就是利用红外双色信息实现复杂环境中的目标识别技术。不同类型辐射源(目标物)其双色红外辐射响应波段明显不同，较单色红外光谱更容易区分辐射源的类型，因此可以比较容易地区分目标、背景、红外诱饵等红外辐射源，提取真实目标，实现抗红外诱饵干扰的目的，提高探测效率与准确性，真正意义上实现对目标的感知、认知和识别。

目前市场上探测器对吸收红外辐射波长的控制主要是通过对FPA芯片设计和窗口上增透膜设计来实现。但以目前技术要在同一个窗口上通过增透膜的方式来实现双色比较困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种多色晶圆级封装探测器以及制备方法，在空间上完全同步的获取目标两个波段的信息，提高探测的效率和准确性。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种多色晶圆级封装探测器，包括芯片晶圆和与所述芯片晶圆对应键合的具有腔体的窗口晶圆，所述窗口晶圆的窗口设置有多种衍射光学结构，用于透过不同波长的红外波，所述衍射光学结构与所述芯片晶圆的像元一一对应。

其中，多个所述衍射光学结构在所述窗口晶圆表面的窗口阵列设置。

其中，相邻所述衍射光学结构为短波衍射光学结构和中波衍射光学结构，或中波衍射光学结构和长波衍射光学结构。

其中，所同一所述光学衍射结构四周的多个所述衍射光学结构相同，且与中心的所述光学衍射结构处于不同波段。

其中，所述衍射光学结构为多台阶位相衍射光学结构或连续位相衍射光学结构。

其中，所述衍射光学结构与所述芯片晶圆的像元的对准精度小于等于1μm。

除此之外，本发明实施例还提供了一种多色晶圆级封装探测器制备方法，包括：

在具有腔体的窗口晶圆的窗口上制备多个透过不同波长红外波的衍射光学结构；

将所述窗口晶圆与芯片晶圆进行键合，使得所述窗口晶圆上的窗口衍射光学结构与所述晶圆芯片的像元一一对应。