專利名稱：一種紅外焦平面陣列及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及紅外探測器領(lǐng)域，特別涉及一種集成有聚能微透鏡陣列的紅外焦平面 陣列及其制作方法。
背景技術(shù)：
紅外成像技術(shù)在民用和軍用領(lǐng)域都有極為廣泛的應(yīng)用，一直是軍事領(lǐng)域不可替代 的實(shí)用技術(shù)之一，如用于遠(yuǎn)距離警戒系統(tǒng)以及武器瞄準(zhǔn)系統(tǒng)、單兵便攜式夜視儀、頭盔夜視 儀以及紅外搜索與跟蹤系統(tǒng)等，而紅外焦平面陣列IRFPA(infrared focal plane array, 紅外焦平面陣列)的設(shè)計(jì)又是紅外成像系統(tǒng)中的最為核心的一項(xiàng)技術(shù)。IRFPA的焦平面上 排列著光敏元件陣列，從無限遠(yuǎn)處發(fā)射的紅外線經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)成像在紅外焦平面的這些光 敏元件上，包括IRFPA的探測器將接受到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號并進(jìn)行積分放大、采樣保 持，通過輸出緩沖和多路傳輸系統(tǒng)，最終送達(dá)監(jiān)視系統(tǒng)形成圖像。
目前已經(jīng)研制出的IRFPA的感光元件中光敏吸收區(qū)面積約占光敏元件面積的 40%，只有照射到光敏吸收區(qū)的平行入射光的40%被光敏元件吸收利用，其余60%左右的 入射光由于沒有照射到光敏吸收區(qū)而不能被光敏元件利用，這部分沒有被利用的光線稱為 “死光”。IRFPA的填充因子是被紅外焦平面陣列有效利用的光線占入射光線的比例，現(xiàn)有 IRFPA的填充因子約為40%。隨著IRFPA的進(jìn)一步研究，光敏吸收區(qū)在焦平面中的面積比 例會越來越小，所以如何收集那些不能被利用的“死光”，提高IRFPA填充因子是一個急需 解決的問題。在現(xiàn)有IRFPA上集成聚能微透鏡陣列，正是解決這一問題的最佳方法。利用 微透鏡陣列與IRFPA的集成，可以聚集“死光”到紅外焦平面的光敏吸收區(qū)，在不增大光敏 吸收區(qū)面積的情況下提高紅外焦平面陣列的填充因子，并且可以進(jìn)一步減小像元尺寸，留 給外接分析電路更大的空間以增大成像分辨率，進(jìn)而提高IRFPA的探測靈敏度。
目前已經(jīng)成功制作了背向集成聚能透鏡陣列的IRFPA，如圖1，首先在已經(jīng)制作完 成光敏元件陣列100 (虛線框中所示)的硅襯底101的背向光敏吸收區(qū)的一面旋涂光刻膠， 然后進(jìn)行對準(zhǔn)光刻和刻蝕，經(jīng)過熱熔融后形成光刻膠微透鏡陣列，最后經(jīng)過刻蝕轉(zhuǎn)移技術(shù) 得到硅微透鏡陣列102。這種集成方式整體結(jié)構(gòu)比較緊湊，可靠性比較高。但是光敏元件包 括懸臂103、光敏吸收層104和電路層105，光敏元件通過懸臂懸空在襯底上，光敏吸收層覆 蓋在電路層上。在這種背向集成方式中，入射光經(jīng)過聚能微透鏡匯聚后必須經(jīng)過光敏元件 的電路層105才能到達(dá)光敏吸收層104而被吸收利用，這樣會有一部分光線被電路層吸收 和反射，造成不必要的光能損失。
另外，這種背照式集成方式，在制作硅微透鏡陣列時，工藝流程會對已經(jīng)制作好的 光敏元件有一定的影響，高溫的制作環(huán)境甚至?xí)茐墓饷粼慕Y(jié)構(gòu)。在背向光敏吸收區(qū) 的襯底上制作聚能微透鏡，實(shí)現(xiàn)微透鏡與光敏吸收區(qū)的精確對準(zhǔn)也比較困難。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是提供一種IRFPA，在光敏元件陣列的正向集成聚能微鏡陣列，提聞IRFPA的填充因子，進(jìn)而提聞其探測靈敏度。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種紅外焦平面陣列，包括多個紅外探測單元，所述 紅外探測單元包括襯底、光敏元件和聚能微透鏡，其中，
所述光敏元件懸空于襯底上，光敏元件的光敏吸收層覆蓋在光敏元件的電路層 上；
所述的聚能微透鏡懸空于光敏元件的光敏吸收層上方，通過微透鏡支撐柱與光敏 元件連接。
優(yōu)選地，所述的聚能微透鏡將照射在其上的入射光線全部匯聚在光敏元件的光敏 吸收區(qū)。
優(yōu)選地，所述的聚能微透鏡為凸透鏡。
優(yōu)選地，所述的微透鏡支撐柱為中空棱柱狀，微透鏡支撐柱的頂端形狀與聚能微 透鏡的邊緣形狀相同。
優(yōu)選地，所述的聚能微透鏡為厚度相同的殼狀透鏡。
可選地，所述的微透鏡支撐柱的材料為能夠透過紅外光線的材料。
優(yōu)選地，所述的微透鏡支撐柱的頂端支撐在所述微透鏡下表面的中心。
可選地，所述的微透鏡支撐柱的底端位于所述光敏吸收層上。
可選地，所述的微透鏡的材料為聚碳酸酯PC、聚苯乙烯PS或光刻膠。
相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種紅外焦平面陣列的制作方法，包括步驟
提供包括光敏元件陣列的襯底，所述襯底還包括位于光敏元件下方的犧牲層；
在所述襯底的光敏元件一側(cè)沉積微透鏡犧牲層，在所述微透鏡犧牲層中制作微透 鏡支撐柱；
在包括微透鏡犧牲層的襯底上涂覆微透鏡材料層，刻蝕所述微透鏡材料層形成微 透鏡材料陣列；
熱處理微透鏡材料陣列形成聚能微透鏡陣列；
釋放微透鏡犧牲層和光敏元件的犧牲層。
可選地，刻蝕所述微透鏡材料層形成微透鏡材料陣列步驟包括在微透鏡材料層上 多次刻蝕形成塔狀臺階型微透鏡陣列。
可選地，所述熱處理微透鏡材料陣列形成聚能微透鏡陣列，采用熱熔融微透鏡材 料方法形成聚能微透鏡陣列。
可選地，所述熱處理微透鏡材料陣列形成聚能微透鏡陣列，采用熱壓印方法形成 聚能微透鏡陣列。
優(yōu)選地，在熱處理微透鏡材料陣列形成聚能微透鏡陣列步驟后還包括對聚能微透 鏡進(jìn)行熱處理步驟。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明提供的紅外焦平面陣列，包括多個紅外探測單元，所述紅外探測單元包括 襯底、光敏元件和聚能微鏡，所述光敏元件懸空于襯底上，光敏元件的光敏吸收層覆蓋在光 敏元件的電路層上；所述的聚能微透鏡懸空于光敏元件的光敏吸收層上方，通過微透鏡支 撐柱與光敏元件連接。本發(fā)明IRFPA的聚能微透鏡懸空在光敏吸收區(qū)上方，實(shí)現(xiàn)了聚能微 鏡陣列的正向集成。入射光經(jīng)過聚能微透鏡折射后直接照射到微透鏡下方的光敏吸收層，不需要經(jīng)過光敏吸收層下側(cè)的電路層，不會造成紅外光線被電路層吸收和反射而引起不必 要的光能損失。
另外，本發(fā)明的IRFPA在制作微透鏡陣列時，與IRFPA的制作工藝相結(jié)合，不會對 制作IRFPA有破壞作用。在光敏元件的光敏吸收區(qū)上方制作微透鏡，容易實(shí)現(xiàn)微透鏡與光 敏吸收區(qū)的精確對準(zhǔn)。


通過附圖所示，本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。在全部附圖中 相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按實(shí)際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點(diǎn)在于示 出本發(fā)明的主旨。
圖1為背景技術(shù)中紅外焦平面陣列的剖面示意圖2為本發(fā)明紅外焦平面陣列的剖面示意圖3為本發(fā)明紅外焦平面陣列的制作流程圖4至圖9是本發(fā)明紅外焦平面陣列制作過程中的剖面示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明 的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。
在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以 采用其他不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的 情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。
其次，本發(fā)明結(jié)合示意圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時，為便于說明，表 示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是示例，其在此不應(yīng) 限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。此外，在實(shí)際制造中應(yīng)包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。
現(xiàn)有集成有聚能微透鏡陣列的IRFPA是在背向光敏元件的襯底硅表面上制作出 微透鏡，所述的微透鏡將入射光線匯聚到光敏元件的光敏吸收層上，達(dá)到提高IRFPA填充 因子的目的。由于微透鏡制作在背向光敏吸收層的襯底娃表面上，而在光敏吸收層和娃襯 底之間包括金屬電路層，微透鏡匯聚的部分入射光必須經(jīng)過金屬電路層才能到達(dá)光敏吸收 層。金屬電路層會吸收照射在其上的紅外光線，這會導(dǎo)致紅外光能的損失，導(dǎo)致紅外焦平面 陣列的填充因子較低。
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種集成有聚能微透鏡陣列的IRFPA，在光 敏元件的光敏吸收層上方制作了聚能微透鏡陣列，聚能微透鏡陣列將匯聚的入射光直接照 射到光敏吸收層，解決了光線被光敏吸收層下方的金屬電路層吸收的問題，有利于提高集 成聚能微透鏡陣列的IRFPA的填充因子。
圖2是本發(fā)明的紅外焦平面陣列的剖面示意圖，IRFPA的紅外探測單元包括襯底 201、光敏元件200和聚能微透鏡203，光敏元件200懸空在襯底硅201上，光敏元件200的光 敏吸收層202位于背向襯底一側(cè)，聚能微透鏡203懸空在光敏元件的上方，由微透鏡支撐柱 204與光敏元件連接，入射光經(jīng)過微透鏡203后匯聚到光敏吸收層202上。本發(fā)明的IRFPA 的聚能微透鏡位于光敏元件的光敏吸收層上方，經(jīng)過聚能微透鏡的入射光直接照射到光敏吸收層上，不需要經(jīng)過光敏元件的電路層205，避免了被電路層吸收而造成光能的浪費(fèi)。圖 2中只列出了 2個紅外探測單元，實(shí)際的IRFPA中包括多個這樣的紅外探測單元。與現(xiàn)有的背照式集成聚能微透鏡的IRFPA相比，本發(fā)明的IRFPA可以避免光敏元件的電路層對光線的吸收，可以提高入射紅外光的利用率，即提高IRFPA的填充因子。
為了更清楚地描述本發(fā)明的紅外焦平面陣列，下面詳細(xì)描述本發(fā)明的制作過程。 圖3是本發(fā)明IRFPA的制作流程圖，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的IRFPA制作過程進(jìn)行詳細(xì)描述。
步驟SI，提供襯底，所述襯底上表面包括光敏元件陣列，以及位于光敏元件陣列下方的犧牲層。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，需要在光敏元件的光敏吸收層上方制作聚能微透鏡陣列。由于制作聚能微透鏡陣列也需要制作微透鏡犧牲層，并在制作完成微透鏡陣列后將微透鏡犧牲層釋放，形成懸空的聚能微透鏡。而襯底的光敏元件下方的犧牲層也需要釋放形成懸空的光敏元件，這樣可以在制作完成聚能微透鏡制作后一起釋放微透鏡犧牲層和光敏元件的犧牲層，簡化了制作本發(fā)明所述紅外焦平面的工藝。
這里所述的光敏元件至少包括光敏吸收層和與紅外探測必然相關(guān)的電路層，所述的光敏吸收層覆蓋在電路層上，光敏元件的電路層下方是光敏元件的犧牲層。這里所述的襯底是硅，在硅襯底上包括紅外光敏元件以及光敏元件的犧牲層，以及釋放該犧牲層的釋放孔，該犧牲層可以采用非晶硅。
由于后續(xù)制作聚能微透鏡時需要在比較高的溫度熔融微透鏡材料，所述本實(shí)施例中襯底上光敏元件的材料都是耐高溫的材料。
步驟S2，在所述襯底的光敏元件陣列上沉積微透鏡犧牲層，在微透鏡犧牲層中制作微透鏡支撐柱。
由于本發(fā)明的IRFPA的微透鏡陣列懸空在光敏元件上，需要制作微透鏡的支撐柱。
參見圖4，在包括光敏元件300的襯底上沉積微透鏡犧牲層301，該層犧牲層的厚度由微透鏡的下表面與光敏吸收層的距離決定，該犧牲層材料可以是與光敏元件的犧牲層相同的非晶硅。在微透鏡犧牲層上涂覆光刻膠，在相鄰光敏元件的中心位置處刻蝕得到2 至4 μ m寬度的溝槽302，溝槽的底部露出光敏元件。這樣在光敏元件的周圍形成一圈溝槽， 在后續(xù)步驟中填充在溝槽中的材料將形成空心柱狀的微透鏡支撐柱，根據(jù)光敏元件陣列中光敏元件的排列方式，該步驟中形成的溝槽圍成的區(qū)域的端面可以是正方形、正六邊形等形狀。本發(fā)明的微透鏡支撐柱材料可以與微透鏡材料相同，也可以采用不同于微透鏡的材料。如果采用不同于微透鏡的材料，需要在上述溝槽中填充微透鏡支撐柱材料，例如填充多晶硅。如果采用與微透鏡相同的材料，在本步驟中可以不填充上述溝槽，在后續(xù)制作微透鏡時制作微透鏡支柱。
另外微透鏡支撐柱也可以是實(shí)心柱狀，參見圖5，在包括光敏元件的襯底上沉積微透鏡犧牲層311，該層犧牲層材料可以是與光敏元件的犧牲層相同的非晶硅。在微透鏡犧牲層上涂覆光刻膠，在每個光敏元件的光敏吸收層中心位置處刻蝕得到2至4 μ m尺寸的通孔 312，通孔的底部露出光敏吸收層，在后續(xù)步驟中填充在該通孔中的材料將形成柱狀的微透鏡支撐柱。然后在該通孔中填充支撐柱材料。由于該支撐柱位于光敏吸收層上方，要求支撐柱材料是可以透過紅外光的材料，并且與微透鏡犧牲層材料具有不同的刻蝕選擇比，例如微透鏡犧牲層材料采用非晶硅，支撐柱材料采用多晶硅等。
步驟S3，在包括微透鏡犧牲層的襯底上涂覆微透鏡材料層，刻蝕所述微透鏡材料層形成微透鏡材料陣列。
本發(fā)明采用的微透鏡材料可以是聚碳酸酯PC、聚苯乙烯PS或光刻膠。涂覆微透鏡材料前先要去除用于刻蝕微透鏡犧牲層時涂覆的光刻膠。
參見圖6，以上述步驟中在光敏元件的周圍形成一圈微透鏡犧牲層溝槽為例，在微透鏡犧牲層301上涂覆微透鏡材料303，并在對應(yīng)微透鏡犧牲層溝槽的位置處刻蝕微透鏡材料形成I至2 μ m尺寸的凹槽，該凹槽的底部沒有露出光敏元件，凹槽的側(cè)壁填充在微透鏡犧牲層的溝槽中將作為微透鏡的支撐柱。這樣在微透鏡材料的表面形成了微透鏡材料的陣列，該陣列與光敏元件陣列相對應(yīng)。
為了在后續(xù)步驟中更容易形成表面圓滑的聚能微透鏡，可以在微透鏡材料上進(jìn)行多次刻蝕，參見圖7，形成塔狀階梯型微透鏡材料305。這里進(jìn)行了四次刻蝕得到圖7所示的形成塔狀階梯型結(jié)構(gòu)，也可以進(jìn)行更多次刻蝕，形成更加接近微透鏡形狀的結(jié)構(gòu)。
步驟S4，熱處理微透鏡材料陣列形成聚能微透鏡陣列。
為制得球冠結(jié)構(gòu)的微透鏡陣列，需要把微透鏡材料加熱至熔融狀態(tài)，此時微透鏡材料變成液態(tài)并可以流動，在其表面張力的作用下便形成了球冠結(jié)構(gòu)的微透鏡陣列。由于微透鏡材料采用的是非晶態(tài)聚合物或光刻膠，是含有多種化學(xué)成分的混合物，因此其熔點(diǎn)并不是唯一確定的溫度，而是一個溫度范圍。熔化狀態(tài)的微透鏡材料的表面張力與溫度有直接的關(guān)系，而表面張力又直接影響到微透鏡陣列的形狀，所以采用恒溫加熱、逐漸升溫式加熱以及跳躍式加熱方法所獲得的結(jié)果有很大差別。本實(shí)施例中，將步驟S3制作好的包括微透鏡材料的襯底放入50 °C溫控爐中，30分鐘時間爐溫從50°C逐漸升溫至250°C，接著在 250°C保溫I小時，最后30分鐘時間爐溫從250°C逐漸降溫至50°C，微透鏡材料形成球冠狀聚能微透鏡，圖8是本步驟形成微透鏡的示意圖，微透鏡材料經(jīng)過熱處理后形成了球冠狀的聚能微透鏡306，該微透鏡是凸透鏡。這樣在襯底的光敏元件陣列上方形成了聚能微透鏡陣列。
由于這樣形成的微透鏡可能還存在表面缺陷，可以對上述形成的聚能微透鏡再進(jìn)行熱處理，在300°C恒溫箱中保溫I小時，微透鏡表面的缺陷會進(jìn)行自我修復(fù)，得到更圓滑的微透鏡表面形狀。
根據(jù)采用的襯底上紅外光敏元件陣列中光敏吸收層的排列方式，本發(fā)明的微透鏡邊緣形狀可以是正方形或正六邊形等能夠填充整個平面的形狀。
本發(fā)明的IRFPA也可以采用熱壓印法制作紅外探測單元的聚能微透鏡。按照需要的微透鏡球冠形狀預(yù)先制作好壓印模板，壓印模板由金屬鎳等硬性材料形成，利用壓印模板在步驟S3制作的微透鏡材料上進(jìn)行熱壓印制作微透鏡陣列。
當(dāng)本發(fā)明IRFPA的微透鏡支撐柱為空心棱柱狀時，在S3步驟中涂覆比較薄的微透鏡材料層，再經(jīng)過熱處理后熔融膨脹形成厚度相同的殼狀透鏡。
步驟S5，釋放微透鏡陣列犧牲層和光敏元件的犧牲層。
為了釋放在步驟S2制作的微透鏡陣列犧牲層，需要在聚能微透鏡上制作多個釋放孔。該釋放孔的位置在每個聚能微透鏡的邊緣處，也就是聚能微透鏡的厚度最小的位置，釋放孔的尺寸最少要在孔的側(cè)壁露出微透鏡犧牲層材料。
采用氧氣等離子體灰化工藝方法或XeF2氣相釋放工藝方法刻蝕帶有釋放孔的聚 能微透鏡犧牲層和光敏元件的犧牲層，參見圖2，是刻蝕去除微透鏡犧牲層和光敏元件的犧 牲層后的示意圖，所述的釋放孔未顯示在圖中。釋放微透鏡陣列的犧牲層和光敏元件的犧 牲層后形成懸空的光敏元件200以及懸空在光敏元件上方的聚能微透鏡203，聚能微透鏡 為下表面是平面上表面是球面的凸透鏡。聚能微透鏡與光敏元件之間通過微透鏡支撐柱 204連接，這里的微透鏡支撐柱的材料與微透鏡材料相同，微透鏡支撐柱的頂端形狀與聚能 微透鏡的邊緣形狀相同，支撐柱的形狀為中空棱柱狀。光敏元件和聚能微透鏡組成了紅外 探測單元，多個這樣的紅外探測單元形成本發(fā)明的紅外焦平面陣列。入射光通過聚能微透 鏡陣列匯聚后直接照射到光敏元件的光敏吸收層，不會被光敏吸收層下方的光敏元件的電 路層吸收。合適的微透鏡支撐柱高度和微透鏡厚度可以將照射在聚能微透鏡上的入射光全 部折射后匯聚到光敏吸收層上，可以避免現(xiàn)有技術(shù)中入射光被電路層吸收而造成IRFPA的 填充因子不高的問題。
對于聚能微透鏡的支撐柱在光敏吸收層中心的情況，釋放微透鏡犧牲層和光敏元 件的犧牲層后形成的紅外焦平面陣列參見圖9，紅外探測單元包括聚能微透鏡315和光敏 元件310，光敏元件懸空在襯底上，聚能微透鏡懸空在光敏元件上方，微透鏡的支撐柱314 連接聚能微透鏡和光敏元件，微透鏡的支撐柱位于光敏元件的光敏吸收層中心位置，同時 也位于聚能微透鏡的中心位置。本發(fā)明采用的支撐柱材料是可以透過紅外光線的材料，所 以位于光敏吸收區(qū)位置的支撐柱不會影響光敏吸收區(qū)對紅外光線的吸收。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng) 域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi) 容對本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此， 凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任何簡單 修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種紅外焦平面陣列，包括多個紅外探測單元，所述紅外探測單元包括襯底、光敏元件和聚能微透鏡，其特征在于 所述光敏元件懸空于襯底上，光敏元件的光敏吸收層覆蓋在光敏元件的電路層上；所述的聚能微透鏡懸空于光敏元件的光敏吸收層上方，通過微透鏡支撐柱與光敏元件連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外焦平面陣列，所述的聚能微透鏡將照射在其上的入射光線全部匯聚在光敏元件的光敏吸收區(qū)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的紅外焦平面陣列，所述的聚能微透鏡為凸透鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外焦平面陣列，所述的微透鏡支撐柱為中空棱柱狀，微透鏡支撐柱的頂端形狀與聚能微透鏡的邊緣形狀相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的紅外焦平面陣列，所述的聚能微透鏡為厚度相同的殼狀透鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外焦平面陣列，所述的微透鏡支撐柱的材料為能夠透過紅外光線的材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的紅外焦平面陣列，所述的微透鏡支撐柱的頂端支撐在所述微透鏡下表面的中心。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的紅外焦平面陣列，所述的微透鏡支撐柱的底端位于所述光敏吸收層上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外焦平面陣列，所述的微透鏡的材料為聚碳酸酯PC、聚苯乙烯PS或光刻膠。
10.一種紅外焦平面陣列的制作方法，其特征在于，包括步驟 提供襯底，所述襯底上表面包括光敏元件陣列，以及位于光敏元件陣列下方的犧牲層； 在所述襯底的光敏元件上沉積微透鏡犧牲層，在所述微透鏡犧牲層中制作微透鏡支撐柱； 在包括微透鏡犧牲層的襯底上涂覆微透鏡材料層，刻蝕所述微透鏡材料層形成微透鏡材料陣列； 熱處理微透鏡材料陣列形成聚能微透鏡陣列； 釋放微透鏡犧牲層和光敏元件的犧牲層。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的紅外焦平面陣列制作方法，刻蝕所述微透鏡材料層形成微透鏡材料陣列步驟包括在微透鏡材料層上多次刻蝕形成塔狀臺階型微透鏡陣列。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的紅外焦平面陣列制作方法，所述熱處理微透鏡材料陣列形成聚能微透鏡陣列，采用熱熔融微透鏡材料方法形成聚能微透鏡陣列。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的紅外焦平面陣列制作方法，所述熱處理微透鏡材料陣列形成聚能微透鏡陣列，采用熱壓印方法形成聚能微透鏡陣列。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的紅外焦平面陣列制作方法，在熱處理微透鏡材料陣列形成聚能微透鏡陣列步驟后還包括對聚能微透鏡進(jìn)行熱處理步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供一種紅外焦平面陣列，包括多個紅外探測單元，所述紅外探測單元包括襯底、光敏元件和聚能微透鏡，所述光敏元件懸空于襯底上，光敏元件的光敏吸收層覆蓋在光敏元件的電路層上，所述的聚能微透鏡懸空于光敏元件的光敏吸收層上方，通過微透鏡支撐柱與光敏元件連接。相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種紅外焦平面陣列的制作方法。本發(fā)明的紅外焦平面陣列在光敏元件陣列的正向集成了聚能微透鏡，所述聚能微透鏡將入射在其上的紅外光線直接匯聚到光敏元件的紅外吸收層，不會被紅外吸收層下方的電路層吸收而造成紅外焦平面的吸收因子降低。本發(fā)明的制作過程不會破壞光敏元件的性能。
文檔編號G01J5/08GK102998002SQ20111027396
公開日2013年3月27日 申請日期2011年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月15日
發(fā)明者閆建華, 歐文, 歐毅 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所