像素级封装结构及其制备方法与流程

本公开涉及非制冷红外探测器领域，更具体地涉及一种像素级封装结构及其制备方法。

背景技术：

1、随着mems工艺技术的不断提高，主流非制冷红外焦平面探测器的像元尺寸从最初的50μm左右规格不断减小，现在17μm、12μm像元尺寸的探测器已经逐渐占领了市场，更小像元尺寸如10μm、8μm的探测器也已有公司发布，更小的像元尺寸对mems制造技术提出了更高的要求。

2、微测辐射热计是应用最广泛的非制冷红外探测器，因为它具有良好的性能、小像素尺寸和易于制造。为了降低单位成本，人们付出了巨大的努力来减小微测辐射热计探测器的像素尺寸。市场上有像素间距为10μm的焦平面阵列，也有研究使用纳米管将间距降至6μm。减小像素尺寸可以降低单位成本，但是需要具有用于制造小尺寸像素的昂贵光刻设备的高工艺能力阻碍了成本的降低。此外，即使可以获得高的工艺能力，单层微测辐射热计的制造工艺限制了最小特征尺寸的减小。

3、影响成像系统成本的另一个参数是探测器的封装。由于探测器在真空条件下工作以具有高性能，因此应尽可能降低真空包装的成本。

4、非制冷探测器出现后，降低成本已成为打开军用和民用红外探测新机遇的关键。到目前为止，降低成本一直与降低间距(允许降低模具成本)和使用标准封装解决方案有关。然而，测热计封装除了标准的微电子器件外，还有两个主要特点：真空和透明红外窗口。因此，多年来，辐射热计的包装是在特定的金属包装与锗窗，这是具有成本效益的。新一代的封装技术正在进行，以便为大众市场准备辐射热计。

技术实现思路

1、鉴于背景技术中存在的问题，本公开的目的在于提供一种像素级封装结构及其制备方法，其能减少工艺步骤、降低成本。

2、由此，一种像素级封装结构包括像元结构以及封装结构，像元结构包括读出电路衬底和焦平面像素单元阵列，焦平面像素单元阵列位于读出电路衬底上，焦平面像素单元阵列包括热敏层；封装结构包括封装盖帽结构，封装盖帽结构设置在读出电路衬底上并封盖焦平面像素单元阵列，封装盖帽结构设置有上下贯通的排气孔，排气孔位于焦平面像素单元阵列的上方；封装结构还包括密封增透层；密封增透层覆盖在封装盖帽结构上并封堵排气孔，且密封增透层在上下方向的投影涵盖焦平面像素单元阵列的热敏层。

3、一种像素级封装结构的制备方法包括步骤：s1，准备像元结构，像元结构包括读出电路衬底、焦平面像素单元阵列以及第一牺牲层，焦平面像素单元阵列位于读出电路衬底上并受第一牺牲层支撑，焦平面像素单元阵列包括热敏层，热敏层位于第一牺牲层上方，第一牺牲层在水平方向上的两侧分别超出焦平面像素单元阵列；s2，在像元结构上涂覆第二牺牲层以覆盖第一牺牲层以及焦平面像素单元阵列；s3，在焦平面像素单元阵列的水平方向上的两外侧刻蚀第二牺牲层和第一牺牲层以形成两第一层盖帽用孔；s4，在第二牺牲层上制备封装盖帽结构，封装盖帽结构封堵两第一层盖帽用孔以设置在读出电路衬底上并封盖焦平面像素单元阵列，封装盖帽结构设置有上下贯通的排气孔，排气孔位于焦平面像素单元阵列的上方；s5，在真空环境下，通过排气孔释放第一牺牲层和第二牺牲层，从而在封装盖帽结构内形成焦平面像素单元阵列的微桥结构形式；s6，在真空环境下，在封装盖帽结构上沉积密封增透层，以使密封增透层覆盖在封装盖帽结构上并封堵排气孔，且密封增透层在上下方向的投影涵盖焦平面像素单元阵列的热敏层。

4、本公开的有益效果如下。在现存的像素级封装中，在完成封装盖帽结构沉积和排气孔刻蚀工艺后，在真空环境下再进行密封层的沉积，再在排气孔周围蚀刻密封层来构成密封塞，保证像素级像元的真空环境。而在本公开的像素级封装结构及其制备方法中，排气孔的密封与密封增透层的沉积结合，在同一沉积过程中的密封增透层不仅实现增透层的沉积而且实现排气孔的密封(即沉积到排气孔内的增透层作为密封塞)，与现存的像素级封装相比，减少了工艺步骤，降低了成本。此外，在本公开的像素级封装结构及其制备方法中，由于密封增透层在上下方向的投影涵盖焦平面像素单元阵列的热敏层，这样就提高了本公开的像素级封装结构的光学性能(吸收系数)。

技术特征：

1.一种像素级封装结构，包括像元结构(1)以及封装结构(2)，

2.根据权利要求1所述的像素级封装结构，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的像素级封装结构，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的像素级封装结构，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的像素级封装结构，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的像素级封装结构，其特征在于，

7.根据权利要求5所述的像素级封装结构，其特征在于，

8.一种像素级封装结构的制备方法，其特征在于，包括步骤：

9.根据权利要求8所述的像素级封装结构的制备方法，其特征在于，

10.根据权利要求9所述的像素级封装结构的制备方法，其特征在于，

技术总结提供一种像素级封装结构及其制备方法。像素级封装结构包括像元结构以及封装结构，像元结构包括读出电路衬底和焦平面像素单元阵列，焦平面像素单元阵列位于读出电路衬底上，焦平面像素单元阵列包括热敏层；封装结构包括封装盖帽结构，封装盖帽结构设置在读出电路衬底上并封盖焦平面像素单元阵列，封装盖帽结构设置有上下贯通的排气孔，排气孔位于焦平面像素单元阵列的上方；封装结构还包括密封增透层；密封增透层覆盖在封装盖帽结构上并封堵排气孔，且密封增透层在上下方向的投影涵盖焦平面像素单元阵列的热敏层。在同一沉积过程中的密封增透层不仅实现增透层的沉积而且实现排气孔的密封，减少了工艺步骤，降低了成本。技术研发人员：黄添萍受保护的技术使用者：安徽光智科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/27