一种高性能MEMS热电堆红外探测器结构及其制备方法

摘要

本发明涉及一种高性能MEMS热电堆红外探测器结构及其制备方法，其包括衬底；衬底上设有释放阻挡带，释放阻挡带内具有热隔离腔体，热隔离腔体的正上方设有黒硅红外吸收区，黒硅红外吸收区位于释放阻挡带上；黒硅红外吸收区的外侧设有若干热电堆，黒硅红外吸收区外侧的若干热电堆相互串接后电连接成一体；热电堆的探测冷端通过第一热导通电隔离结构及所述第一热导通电隔离结构下方的热传导体与衬底相连；热电堆的探测热端通过第二热导通电隔离结构与黒硅红外吸收区相接触，第二热导通电隔离结构位于释放阻挡带上。本发明结构简单易于实现，便于单片集成，响应率及探测率高，与CMOS工艺兼容，适用范围广，安全可靠。

主权项

一种高性能MEMS热电堆红外探测器结构，包括衬底（101）；其特征是：所述衬底（101）上设有释放阻挡带（2），所述释放阻挡带（2）内具有热隔离腔体（1403），所述热隔离腔体（1403）的正上方设有黒硅红外吸收区（7），所述黒硅红外吸收区（7）位于释放阻挡带（2）上；黒硅红外吸收区（7）的外侧设有若干热电堆，黒硅红外吸收区（7）外侧的若干热电堆相互串接后电连接成一体；所述热电堆对应邻近黒硅红外吸收区（7）的一端形成探测热端，热电堆对应远离黒硅红外吸收区（7）的一端形成探测冷端；热电堆的探测冷端通过第一热导通电隔离结构（1）及所述第一热导通电隔离结构（1）下方的热传导体（303）与衬底（101）相连，热传导体（303）位于热隔离腔体（1403）的外部，并位于释放阻挡带（2）及衬底（101）之间，第一热导通电隔离结构（1）嵌置于释放阻挡带（2）内；热电堆的探测热端通过第二热导通电隔离结构（5）与黒硅红外吸收区（7）相接触，第二热导通电隔离结构（5）位于释放阻挡带（2）上；所述黒硅红外吸收区（7）包括将黒硅材料体（909）利用反应离子刻蚀形成的黒硅结构（1509）及贯通所述黒硅红外吸收区（7）的腐蚀释放通道（6），所述腐蚀释放通道（6）与热隔离腔体（1403）相连通；所述热电堆包括P型热偶条（4）及与所述P型热偶条（4）对应配合的N型热偶条（3），所述N型热偶条（3）与P型热偶条（4）通过遮挡隔离层（808）相隔离；P型热偶条（4）与N型热偶条（3）在形成探测热端的一端通过第一连接线（1109）电连接，且在形成探测冷端的一端，P型热偶条（4）通过第二连接线（1111）与相邻热电偶内的N型热偶条（3）电连接，以将热电偶相互电连接成一体构成热电堆；所述黒硅红外吸收区（7）外侧串接后的热电堆上设置电连接的金属电极（9）；所述N型热偶条（3）位于P型热偶条（4）下方，N型热偶条（3）位于释放阻挡带（2）上，N型热偶条（3）的探测冷端与第一热导通电隔离结构（1）相接触，并通过第一热导通电隔离结构（1）与热传导体（303）相接触；N型热偶条（3）的探测热端趴跨第二热导通电隔离结构（5）的一端，第二热导通电隔离结构（5）的另一端与黒硅红外吸收区（7）接触。