一种红外探测器吸气剂模块及真空封装结构的制作方法

本发明涉及mems器件的高真空封装，具体涉及一种红外探测器吸气剂模块及真空封装结构。

背景技术：

1、微电子机械系统(mems)真空封装是一种采用密封腔体提供高气密真空环境的封装技术，真空封装使mems器件的可动部分在真空环境中进行工作，保证了mems器件的品质因素。红外探测器、惯性传感器、压力传感器、磁力计、微型麦克风等多数mems器件都需要进行真空封装，真空封装是满足mems器件正常工作的基础。吸气剂是置于真空腔内吸收剩余气体的材料，是封装腔内维持高真空环境的必要条件。

2、现有技术中吸气剂通常采用的是非蒸散型吸气剂，通过对吸气剂进行加热激活得到活性表面来实现气体的吸收，吸气剂的形式主要包括柱状吸气剂、片状吸气剂以及薄膜状吸气剂。现有的柱状吸气剂以及片状吸气剂由于尺寸太大，不能满足高集成化和小型化的微型产品需求。薄膜状吸气剂是当前mems产品小型化道路上的不二选择。随着mems技术的发展，真空封装和薄膜吸气剂的制备激活将与mems工艺集成，大幅降低mems产品的成本。

3、在一定的体积的微腔内，薄膜状吸气剂的面积需满足一定的尺寸要求才能维持真空环境，而产品的小型化需求导致薄膜吸气剂的设计空间有限，故需进行充分的设计增大吸气剂面积。集成真空封装时，吸气剂的制备与激活需与mems器件的制备工艺兼容。在非制冷红外探测器真空封装过程中，为避免高温破坏红外成像区域和电路结构，不能采用晶圆整体高温处理的方式激活吸气剂，这对吸气剂的激活是一个挑战。

4、由此，目前需要有一种方案来解决现有技术中存在的技术问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种红外探测器的吸气剂模块及真空封装结构，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，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：

3、一种红外探测器吸气剂模块，其中，所述吸气剂模块包括多个加热模块和位于多个加热模块上方的吸气剂层，所述加热模块为悬空支撑结构。

4、作为本发明所述的一种红外探测器吸气剂模块的优选方案，其中：所述吸气剂模块还包括设置在所述吸气剂层上的释放孔。

5、作为本发明所述的一种红外探测器吸气剂模块的优选方案，其中：所述释放孔的形状为圆形、方形或其它多边形；

6、和/或所述释放孔设置在所述加热模块上方和/或不同加热模块的间隙之间。

7、作为本发明所述的一种红外探测器吸气剂模块的优选方案，其中：所述加热模块包括依次叠层设置的支撑层、导电层以及热传导层，所述热传导层与所述吸气剂层接触。

8、作为本发明所述的一种红外探测器吸气剂模块的优选方案，其中：所述支撑层包括支撑柱以及支撑于所述支撑柱上的支撑面，所述导电层包括位于所述支撑柱内的导电柱以及位于所述支撑面上且与导电柱直接相连的加热单元。

9、作为本发明所述的一种红外探测器吸气剂模块的优选方案，其中：所述导电层与读出电路直接接触电连接，或所述导电层与读出电路通过金属走线间接电连接。

10、作为本发明所述的一种红外探测器吸气剂模块的优选方案，其中：所述支撑层为氮化硅层或二氧化硅层，或氮化硅层和二氧化硅层的堆叠组合膜层；

11、和/或所述支撑层为悬空支撑结构。

12、作为本发明所述的一种红外探测器吸气剂模块的优选方案，其中：所述导电层为钛层、铝层、铜层、氧化钒层或非晶硅层；

13、和/或所述导电层的加热单元为矩形结构、蛇形结构或曲线结构。

14、作为本发明所述的一种红外探测器吸气剂模块的优选方案，其中：所述热传导层为氮化硅层或二氧化硅层，或氮化硅层和二氧化硅层的堆叠组合膜层。

15、作为本发明所述的一种红外探测器吸气剂模块的优选方案，其中：所述吸气剂层为锆钴合金层、钛基合金层或钒基合金层；

16、和/或所述吸气剂层为连续不间断的膜层结构。

17、一种红外探测器真空封装结构，其中：包括上述的红外探测器吸气剂模块，所述真空封装结构还包括读出电路、密封微盖以及功能模块，所述功能模块包括多个像元结构，所述吸气剂模块与功能模块相邻设置在读出电路上方，所述读出电路和密封微盖密封封装所述吸气剂模块和功能模块。

18、作为本发明所述的一种真空封装结构的优选方案，其中：所述密封微盖为非晶硅层、硅层或锗层中的至少一层。

19、作为本发明所述的一种真空封装结构的优选方案，其中：所述密封微盖上设置有释放孔和/或光学膜层。

20、本发明的有益效果如下：

21、1、本发明提供的红外探测器真空封装结构采用了一种局部加热的吸气剂模块，实现了真空微腔内局部引入高温加热条件。通过在吸气剂层下方设计加热模块，利用连接的外部电路给予加热模块供电，产生的焦耳热经过热传导层传递至吸气剂层，实现吸气剂材料的高温激活。既避免了高温条件下对红外成像功能区和电路结构产生破坏，使得吸气剂层能够在局部高温加热的条件下激活而不影响到其它结构，又可以解决吸气剂层激活温度受功能模块区域耐温低限制的技术难题。

22、2、本发明提供的红外探测器吸气剂模块中，加热模块上方的吸气剂层为连续不间断膜层结构设置，可以使吸气剂层的面积最大化设计，确保真空封装结构的真空环境可靠性，延长真空环境寿命。

23、3、本发明提供的红外探测器吸气剂模块的加热模块两端通过柱子电路结构与读出电路电连接，结构可靠性高，制作工艺简单，能够提升红外探测器的加工良品率。

技术特征：

1.一种红外探测器吸气剂模块，其特征在于，所述吸气剂模块包括多个加热模块和位于多个加热模块上方的吸气剂层(5)，所述加热模块为悬空支撑结构。

2.根据权利要求1所述的一种红外探测器吸气剂模块，其特征在于，所述吸气剂模块还包括设置在所述吸气剂层(5)上的释放孔(6)。

3.根据权利要求2所述的一种红外探测器吸气剂模块，其特征在于，所述释放孔(6)设置在所述加热模块上方和/或不同加热模块的间隙之间。

4.根据权利要求1所述的一种红外探测器吸气剂模块，其特征在于，所述加热模块包括依次叠层设置的支撑层(2)、导电层(3)以及热传导层(4)，所述热传导层(4)与所述吸气剂层(5)接触。

5.根据权利要求4所述的一种红外探测器吸气剂模块，其特征在于，所述支撑层(2)包括支撑柱以及支撑于所述支撑柱上的支撑面，所述导电层(3)包括位于所述支撑柱内的导电柱以及位于所述支撑面上且与导电柱直接相连的加热单元。

6.根据权利要求4所述的一种红外探测器吸气剂模块，其特征在于，所述支撑层(2)为氮化硅层或二氧化硅层，或氮化硅层和二氧化硅层的堆叠组合膜层。

7.根据权利要求4所述的一种红外探测器吸气剂模块，其特征在于，所述导电层(3)为钛层、铝层、铜层、氧化钒层或非晶硅层；

8.根据权利要求4所述的一种红外探测器吸气剂模块，其特征在于，所述热传导层(4)为氮化硅层或二氧化硅层，或氮化硅层和二氧化硅层的堆叠组合膜层。

9.根据权利要求1所述的一种红外探测器吸气剂模块，其特征在于，所述吸气剂层(5)为锆钴合金层、钛基合金层或钒基合金层；

10.一种红外探测器真空封装结构，其特征在于：包括如权利要求1-9中任一项所述的红外探测器吸气剂模块，所述真空封装结构还包括读出电路(1)、密封微盖(7)以及功能模块(8)，所述功能模块(8)包括多个像元结构，所述吸气剂模块与功能模块(8)相邻设置在读出电路(1)上方，所述读出电路(1)和密封微盖(7)密封封装所述吸气剂模块和功能模块(8)。

技术总结本发明属于MEMS器件的高真空封装技术领域，具体涉及一种红外探测器的吸气剂模块及真空封装结构。本发明提供的一种红外探测器吸气剂模块及真空封装结构，通过设计一种局部吸气剂加热模块，使吸气剂材料在高温状态下得到激活而不影响其它结构，解决了吸气剂激活温度受功能模块区域耐温低限制的技术问题。技术研发人员：黄晟,黄立,王雅琴,江致兴,叶帆,汪超,王春水,高健飞受保护的技术使用者：武汉高芯科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/15