一种像素级真空封装红外探测器结构的制作方法

1.本实用新型涉及红外探测器封装技术领域，具体涉及一种像素级真空封装红外探测器结构。

背景技术：

2.真空封装是mems技术的难题之一，真空密封性的好坏对mems器件的性能有重要的影响，甚至决定着器件能是否正常工作。由于键合材料和腔体材料残余气体的存在和释放，随着器件工作时间的推移，腔体内的真空度降低，缩短了器件的使用寿命。
3.对于非制冷红外探测器来说，传统的封装类型主要是芯片级封装或晶圆级封装，即利用半导体制造技术将整个探测器面阵封装在一个真空腔内，工艺过程比较简单，而且可以批量制造，但是该方法可靠性差，一旦真空失效整个探测器将无法正常工作。
4.现有技术cn 102956662a公开了一种红外焦平面探测器芯片真空密封封装结构，为提高晶圆级封装的真空度，于探测器芯片与封装壳体底部之间焊接吸气剂，但该方法只能实现吸气剂的底部设置，吸收残余气体的面积较小，不能长时间保持腔体内的真空度，且一旦真空失效，会影响晶圆级封装结构内的所有像素，导致整个探测器将无法正常工作。

技术实现要素：

5.本实用新型提供了一种像素级真空封装红外探测器结构，解决了以上所述的红外探测器芯片密封封装可靠性差的技术问题。
6.本实用新型为解决上述技术问题提供了一种像素级真空封装红外探测器结构，包括mems器件及读出电路芯片，还包括电学连接锚柱组和封装口锚柱组，所述电学连接锚柱组的两端分别与所述mems器件及所述读出电路芯片电连接，所述封装口锚柱组分别与所述mems器件及所述读出电路芯片固定支撑连接。
7.优选地，所述电学连接锚柱组包括第一电学连接锚柱和第二电学连接锚柱，所述封装口锚柱组包括第一封装口锚柱和第二封装口锚柱，所述第一电学连接锚柱、第一封装口锚柱、第二电学连接锚柱和第二封装口锚柱依次圆形阵列分布与所述mems器件的边沿。
8.优选地，所述红外探测器结构还包括像素级封装窗口，所述像素级封装窗口与所述读出电路芯片密封连接形成密闭空间，所述mems器件位于所述密闭空间内。
9.优选地，所述密闭空间为真空。
10.优选地，所述封装口锚柱组的下端与所述读出电路芯片固定连接，所述封装口锚柱组的上端密封设有锚柱支撑层，所述锚柱支撑层的顶端密封设有封口锚柱，所封口锚柱的顶端密封设有封口支撑台阶，所述封口支撑台阶上密封设有释放孔封口，所述释放孔封口穿过所述像素级封装窗口的顶端与外界接通。
11.优选地，所述释放孔封口内可填充封装材料。
12.有益效果：本实用新型提供了一种像素级真空封装红外探测器结构，包括mems器件及读出电路芯片，还包括电学连接锚柱组和封装口锚柱组，所述电学连接锚柱组的两端
分别与所述mems器件及所述读出电路芯片电连接，所述封装口锚柱组分别与所述mems器件及所述读出电路芯片固定支撑连接。电学连接锚柱组起到电学连接的作用，封装口锚柱组起到支撑和封装密封的作用，且电学连接锚柱组和封装口锚柱组的形成和连接装配工艺相同，不需要额外的工艺调试，加工效率高。像素级封装技术使封装成为了mems工艺过程中的一个步骤，这极大地改变了目前的封装技术形态，简化了非制冷红外焦平面探测器的制造过程，使封装成本降低到极致，且大大保证了真空度，延长了器件的使用寿命。
13.上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本实用新型的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
14.此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本技术的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
15.图1为本实用新型像素级真空封装红外探测器结构的俯视图；
16.图2为本实用新型像素级真空封装红外探测器结构的内部结构图。
17.附图标记说明：读出电路芯片1，第一封装口锚柱2
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1，第二封装口锚柱2
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2，第一电学连接锚柱3
‑
1，第二电学连接锚3
‑
2，mems器件4，锚柱支撑层5，封口锚柱6，封口支撑台阶7，像素级封装窗口8，释放孔封口9。
具体实施方式
18.以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本实用新型。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。
19.需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
20.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
21.如图1和图2所示，本实用新型提供了一种像素级真空封装红外探测器结构，包括mems器件4及读出电路芯片1，还包括电学连接锚柱组和封装口锚柱组，所述电学连接锚柱组的两端分别与所述mems器件4及所述读出电路芯片1电连接，所述封装口锚柱组分别与所述mems器件4及所述读出电路芯片1固定支撑连接。
22.像素级封装技术是一种全新的封装技术，相当于在非制冷红外焦平面探测器的每个像元微桥结构之外再通过mems技术制造一个倒扣的微盖，将各个像元独立的密封起来。根据mems器件4空间设计，将2锚柱作为电学接口，另外2锚柱作为像素级封口锚柱6。利用现有微测辐射热计的mems工艺步骤制作mems器件4和锚柱，并将器件四周生长红外窗口薄膜形成真空腔体。在真空腔体内通过窗口上开释放孔，将器件中的牺牲层释放干净，使得mems器件4为悬臂梁结构。最后将窗口的释放孔堵住，完成像素级真空封装。
23.优选的方案，所述电学连接锚柱组包括第一电学连接锚柱3
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1和第二电学连接锚柱3
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2，所述封装口锚柱组包括第一封装口锚柱2
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1和第二封装口锚柱2
‑
2，所述第一电学连接锚柱3
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1、第一封装口锚柱2
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1、第二电学连接锚柱3
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2和第二封装口锚柱2
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2依次圆形阵列分布与所述mems器件4的边沿。
24.在读出电路芯片1上生长mems器件4，mems器件4共有4个锚柱，斜对角2个锚柱为mems锚柱即电学连接锚柱组，分别与读出电路芯片1相连，形成电学连接；另外2个斜对角锚柱为像素级封装封口锚柱6即封装口锚柱组。四个锚柱形成一个方形，一方面将mems器件4支撑在读出电路芯片1上，另一方面将二者形成电路连通。
25.优选的方案，所述红外探测器结构还包括像素级封装窗口8，所述像素级封装窗口8与所述读出电路芯片1密封连接形成密闭空间，所述mems器件4位于所述密闭空间内。像素级封装窗口8的下端开口，并与读出电路芯片1形成密封连接，当将mems器件4固定安装完毕后，然后安装像素级封装窗口8，最后将像素级封装窗口8与读出电路芯片1之间形成的密封空间进行抽真空即可。
26.优选的方案，所述封装口锚柱组的下端与所述读出电路芯片1固定连接，所述封装口锚柱组的上端密封设有锚柱支撑层5，所述锚柱支撑层5的顶端密封设有封口锚柱6，所封口锚柱6的顶端密封设有封口支撑台阶7，所述封口支撑台阶7上密封设有像释放孔封口9，所述像释放孔封口9穿过所述像素级封装窗口8的顶端与外界接通。在像素级封装封口锚柱6上于mems器件4一同生长封口锚柱6支撑层5，在封口锚柱6上继续生长封口锚柱6，在封口锚柱6上生长封口支撑台阶7，制作像素级封装窗口8，并预留释放孔，制作像素级封装窗口8，并预留释放孔。像素级封装封口台阶设计，保证像素级封装的真空度。
27.有益效果：本实用新型提供了一种像素级真空封装红外探测器结构，包括mems器件及读出电路芯片，还包括电学连接锚柱组和封装口锚柱组，所述电学连接锚柱组的两端分别与所述mems器件及所述读出电路芯片电连接，所述封装口锚柱组分别与所述mems器件及所述读出电路芯片固定支撑连接。电学连接锚柱组起到电学连接的作用，封装口锚柱组起到支撑和封装密封的作用，且电学连接锚柱组和封装口锚柱组的形成和连接装配工艺相同，不需要额外的工艺调试，加工效率高。像素级封装技术使封装成为了mems工艺过程中的一个步骤，这极大地改变了目前的封装技术形态，简化了非制冷红外焦平面探测器的制造过程，使封装成本降低到极致，且大大保证了真空度，延长了器件的使用寿命。
28.以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本实用新型；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本实用新型的等效实施例；同时,凡依据本实用新型的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演
变等，均仍属于本实用新型的技术方案的保护范围之内。

技术特征：

1.一种像素级真空封装红外探测器结构，包括mems器件及读出电路芯片，其特征在于，还包括电学连接锚柱组和封装口锚柱组，所述电学连接锚柱组的两端分别与所述mems器件及所述读出电路芯片电连接，所述封装口锚柱组分别与所述mems器件及所述读出电路芯片固定支撑连接。2.根据权利要求1所述的像素级真空封装红外探测器结构，其特征在于，所述电学连接锚柱组包括第一电学连接锚柱和第二电学连接锚柱，所述封装口锚柱组包括第一封装口锚柱和第二封装口锚柱，所述第一电学连接锚柱、第一封装口锚柱、第二电学连接锚柱和第二封装口锚柱依次圆形阵列分布与所述mems器件的边沿。3.根据权利要求1所述的像素级真空封装红外探测器结构，其特征在于，所述红外探测器结构还包括像素级封装窗口，所述像素级封装窗口与所述读出电路芯片密封连接形成密闭空间，所述mems器件位于所述密闭空间内。4.根据权利要求3所述的像素级真空封装红外探测器结构，其特征在于，所述密闭空间为真空。5.根据权利要求3所述的像素级真空封装红外探测器结构，其特征在于，所述封装口锚柱组的下端与所述读出电路芯片固定连接，所述封装口锚柱组的上端密封设有锚柱支撑层，所述锚柱支撑层的顶端密封设有封口锚柱，所封口锚柱的顶端密封设有封口支撑台阶，所述封口支撑台阶上密封设有释放孔封口，所述释放孔封口穿过所述像素级封装窗口的顶端与外界接通。6.根据权利要求5所述的像素级真空封装红外探测器结构，其特征在于，所述释放孔封口内可填充封装材料。

技术总结

本实用新型涉及红外探测器封装技术领域，为一种像素级真空封装红外探测器结构，包括MEMS器件及读出电路芯片，还包括电学连接锚柱组和封装口锚柱组，电学连接锚柱组的两端分别与MEMS器件及读出电路芯片电连接，封装口锚柱组分别与MEMS器件及读出电路芯片固定支撑连接。电学连接锚柱组起到电学连接的作用，封装口锚柱组起到支撑和封装密封的作用，且电学连接锚柱组和封装口锚柱组的形成和连接装配工艺相同，不需要额外的工艺调试，加工效率高。像素级封装技术使封装成为了MEMS工艺过程中的一个步骤，这极大地改变了目前的封装技术形态，简化了非制冷红外焦平面探测器的制造过程，使封装成本降低到极致，且大大保证了真空度，延长了器件的使用寿命。延长了器件的使用寿命。延长了器件的使用寿命。