一种面阵级封装非制冷红外探测器的制作方法

本技术涉及半导体，具体为一种面阵级封装非制冷红外探测器。

背景技术：

1、红外成像技术广泛用于医疗、安防、军事、工农业、环境保护等各个领域当中，其核心器件是红外焦平面探测器。根据红外探测器的工作原理可分为制冷型红外探测器和非制冷型红外探测器。

2、非制冷红外探测器是通过焦平面阵列将吸收的红外能量转化为电信号的一种装置。非制冷红外探测器通过红外探测单元吸收红外线，将其转化为热能，热能引起探测器材料电学特性的变化，进而将红外能量转化为电信号，通过读出电路对电信号进行转化处理。

3、非制冷红外探测器面阵级封装是将封装工艺融入到整个mems工艺制程中，在已完成红外mems微桥的基础上采用特定膜层进行整个面阵的封装，实现单晶圆集成工艺的薄膜封装。

4、在构建整个面阵级封装结构的过程中，需要在微结构上制作用于腔体支撑的柱子，且柱子应为实心柱，保证结构的稳定性。现有技术中半导体镀膜设备如pvd、cvd等设备在对于小型孔的填充上不能有效达到实心填孔的效果，常会出现填孔的中间位置出现空镀现象，使得结构稳定性不佳。

5、由此，目前需要有一种方案来解决现有封装技术中存在的深孔镀膜填充率不高的技术问题。

技术实现思路

1、本实用新型提供一种面阵级封装非制冷红外探测器，至少可以解决现有技术中存在的部分问题。

2、为解决上述技术问题，根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供了如下技术方案：一种面阵级封装非制冷红外探测器，包括：衬底；像元微桥结构，其位于所述衬底上，所述像元微桥结构包括锚柱以及由所述锚柱支撑的桥面，所述锚柱具有孔，所述孔内填充有金属支撑柱；腔体，所述腔体盖封于所述衬底上，且所述腔体部分支撑在填充后的所述锚柱上。

3、作为本实用新型所述的一种面阵级封装非制冷红外探测器的优选方案，其中：所述锚柱的孔由内壁侧向中心依次设置有种子金属层、非金属保护层以及所述金属支撑柱。

4、作为本实用新型所述的一种面阵级封装非制冷红外探测器的优选方案，其中：所述非金属保护层的底部具有缺口，所述种子金属层与所述金属支撑柱通过该缺口相连。

5、作为本实用新型所述的一种面阵级封装非制冷红外探测器的优选方案，其中：所述金属支撑柱的顶部不高于所述锚柱的顶部。

6、作为本实用新型所述的一种面阵级封装非制冷红外探测器的优选方案，其中：所述金属支撑柱通过电镀工艺形成。

7、作为本实用新型所述的一种面阵级封装非制冷红外探测器的优选方案，其中：所述种子金属层的材料为钛、铜、金中的一种或多种形成的多层材料。

8、作为本实用新型所述的一种面阵级封装非制冷红外探测器的优选方案，其中：所述非金属膜层的材料为光刻胶、聚酰亚胺、二氧化硅、氮化硅中的一种或多种形成的多层材料。

9、作为本实用新型所述的一种面阵级封装非制冷红外探测器的优选方案，其中：所述金属支撑柱的材料为铜、镍、金、锡、钛、银中的任一种。

10、作为本实用新型所述的一种面阵级封装非制冷红外探测器的优选方案，其中：所述腔体包括支撑于填充后的所述锚柱上的支撑部以及与支撑部的顶部相连的悬空部。

11、作为本实用新型所述的一种面阵级封装非制冷红外探测器的优选方案，其中：所述支撑部呈“凵”形。

12、本实用新型的有益效果如下：

13、1、本实用新型提供了一种面阵级封装非制冷红外探测器，在锚柱孔内填充金属支撑柱，探测器的腔体部分支撑在填充后的所述锚柱上，保证红外探测器结构的稳定性，且结构简单。具体基于电镀工艺的高填充率金属填孔方案，在需要填充的孔底部先沉积种子层材料，通过电镀的方式，从孔底逐步向上电镀金属膜层，达到高填充率、高可靠性的填孔方案。通过本实用新型提供的填孔工艺方法，为面阵级封装中的实心腔体支撑柱提供可行的工艺方案，保证红外探测器结构的稳定性。

14、2、在面阵级封装中引入该种结构，本实用新型对已有工艺进行优化，现有工艺使用胶类牺牲层，通过旋涂工艺进行填充，但该类材料受热易发生形变，导致结构稳定性差。本实用新型通过电镀工艺，针对面阵级封装结构设计电镀工艺方案，通过电镀金属进行孔的填充，形成金属支撑柱，使结构稳定性大大加强。

15、3、本实用新型面阵级封装非制冷红外探测器的金属填孔工艺方法兼容了红外微测辐射热计的桥面结构，在工艺过程中使用非金属保护层对电镀种子层与桥面结构间进行了物理隔离，保证了电镀工艺过程中的膜层平整性，消除电镀工艺对其他膜层的影响。通过光刻工艺精准控制图形大小，通过电镀工艺形成高填充度金属，结合剥离工艺除去外部残留膜层。本实用新型设计了一套完整可行的工艺制备方案。

技术特征：

1.一种面阵级封装非制冷红外探测器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的面阵级封装非制冷红外探测器，其特征在于：所述锚柱的孔由内壁侧向中心依次设置有种子金属层、非金属保护层以及所述金属支撑柱。

3.根据权利要求2所述的面阵级封装非制冷红外探测器，其特征在于：所述非金属保护层的底部具有缺口，所述种子金属层与所述金属支撑柱通过该缺口相连。

4.根据权利要求1所述的面阵级封装非制冷红外探测器，其特征在于：所述金属支撑柱的顶部不高于所述锚柱的顶部。

5.根据权利要求1所述的面阵级封装非制冷红外探测器，其特征在于：所述金属支撑柱通过电镀工艺形成。

6.根据权利要求2所述的面阵级封装非制冷红外探测器，其特征在于，所述种子金属层的材料为钛、铜、金中的一种或多种形成的多层材料。

7.根据权利要求2所述的面阵级封装非制冷红外探测器，其特征在于：所述非金属保护层的材料为光刻胶、聚酰亚胺、二氧化硅、氮化硅中的一种或多种形成的多层材料。

8.根据权利要求1所述的面阵级封装非制冷红外探测器，其特征在于，所述金属支撑柱的材料为铜、镍、金、锡、钛、银中的任一种。

9.根据权利要求1所述的面阵级封装非制冷红外探测器，其特征在于：所述腔体包括支撑于填充后的所述锚柱上的支撑部以及与支撑部的顶部相连的悬空部。

10.根据权利要求9所述的面阵级封装非制冷红外探测器，其特征在于：所述支撑部呈“凵”形。

技术总结
本技术涉及半导体技术领域，具体为一种面阵级封装非制冷红外探测器，包括：衬底；像元微桥结构，其位于所述衬底上，所述像元微桥结构包括锚柱以及由所述锚柱支撑的桥面，所述锚柱具有孔，所述孔内填充有金属支撑柱；腔体，所述腔体盖封于所述衬底上，且所述腔体部分支撑在填充后的所述锚柱上。基于高填充率填孔工艺方法，在需要填充的孔底部先沉积种子层材料，通过电镀的方式，从孔底逐步向上电镀金属膜层，达到高填充率、高可靠性的填孔方案。

技术研发人员：黄立,黄晟,江致兴,叶帆,王春水,汪超,蒋文杰,王嘉威
受保护的技术使用者：武汉鲲鹏微纳光电有限公司
技术研发日：20230811
技术公布日：2024/3/17