[发明专利]一种MEMS热电堆红外探测器及其制作方法

说明书

本发明公开一种MEMS热电堆红外探测器及其制作方法，该红外探测器包括：衬底，设有隔热腔体；支撑层，形成于衬底的上表面；热电堆单元，形成于支撑层上，从下至上依次包括第一热偶层、第一绝缘层和第二热偶层，且第一、第二热偶层通过第一绝缘层中的第一接触孔连接；第二绝缘层、电磁屏蔽层、红外吸收层，依次形成于热电堆单元上，且对红外吸收层和第二绝缘层局部刻蚀出第二接触孔。本发明通过在红外吸收层下方设置可接地的电磁屏蔽层，实现电磁屏蔽，从而有利于减小测量误差，提高探测器的可靠性；此外，该电磁屏蔽层还可对被测物体产生的红外辐射进行反射，有助于红外吸收层进行二次吸收，从而提高其红外吸收率，增强红外探测性能。

技术领域

本发明属于红外探测技术领域，特别涉及一种MEMS热电堆红外探测器及其制作方法。

背景技术

随着微机电系统（Micro-Electro-Mechanical System, MEMS）技术的发展，以MEMS热电堆为基础的红外探测器因具有体积小、功耗低、灵敏度高、可实现非接触测温等优点而被广泛应用于军、民领域，如军事探测、雷达制导、安全预警、光谱分析、远程测温等。

MEMS热电堆红外探测器是一种基于塞贝克效应的非制冷型探测器，主要包括密排在悬浮支撑膜上的热电堆以及位于热电堆中心的红外吸收区。红外吸收区吸收红外辐射并将其转化为热量，进而在热电堆的冷热结之间产生温差，热电堆利用自身的塞贝克效应将这种温差转化为电压信号，最终实现光-热-电的转换。

尽管MEMS热电堆红外探测器具有诸多优点，但作为一种电子器件，其不可避免地面临电磁干扰问题。当受到较强的电磁辐射时，其测量误差增大，可靠性降低。另一方面，红外吸收区对红外辐射的吸收效率较大程度上影响着探测器性能，然而，传统的MEMS热电堆红外探测器的红外吸收区材料通常为氮化硅、氧化硅介质薄膜，其红外吸收率并不高；在介质薄膜上涂覆炭黑等光吸收层或制备黑硅等微纳米结构可在一定提高红外吸收率，但这些方法或与现行成熟的CMOS工艺不兼容，或可控性差，批量制备困难。因此，如何有效屏蔽电磁干扰，以及如何提高红外吸收率，是当前MEMS热电堆红外探测器亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述传统技术的不足之处，提供一种MEMS热电堆红外探测器及其制作方法，以实现抗电磁干扰、提高红外吸收率的目的，进而提高红外探测器的性能和可靠性。

本发明的目的是通过以下技术措施来达到的：

一种MEMS热电堆红外探测器，其特征在于：包括：

衬底，设有隔热腔体；

支撑层，形成于衬底的上表面；

热电堆单元，形成于支撑层上，且局部位于隔热腔体的上方，从下至上依次包括第一热偶层、第一绝缘层和第二热偶层，且第一热偶层、第二热偶层通过第一绝缘层中的第一接触孔连接，以形成热电堆；

第二绝缘层，覆盖第二热偶层；

电磁屏蔽层，形成于第二绝缘层的上表面；

红外吸收层，覆盖于电磁屏蔽层远离第二绝缘层的上表面；

第二接触孔，对红外吸收层和第二绝缘层局部刻蚀形成多个第二接触孔，不同第二接触孔分别暴露部分第二热偶层及电磁屏蔽层。

具体地，衬底为半导体衬底，衬底包括但不限于硅衬底、锗衬底、SOI衬底、GeOI衬底的一种。

具体地，隔热腔体由衬底的上表面向内凹入一定深度形成，或隔热腔体由衬底的下表面向内贯穿衬底形成。

具体地，支撑层、第一绝缘层和第二绝缘层的材料为氧化硅、氮化硅的一种或两种组合。

具体地，第一热偶层和第二热偶层的材料分别为P型多晶硅、N型多晶硅、金属的一种。