本發(fā)明涉及紅外成像領(lǐng)域，特別是涉及一種像元結(jié)構(gòu)及其制作方法、非制冷紅外偏振探測(cè)器。

背景技術(shù)：

1、非制冷紅外偏振探測(cè)器可以同時(shí)測(cè)量空間目標(biāo)的強(qiáng)度信息和偏振信息，可有效提高目標(biāo)和背景的對(duì)比度，突出目標(biāo)的細(xì)節(jié)特征，增強(qiáng)目標(biāo)識(shí)別效果。分焦平面型非制冷紅外偏振探測(cè)器，具有集成度高、可實(shí)時(shí)成像等特點(diǎn)，成為關(guān)注的重點(diǎn)。

2、分焦平面型非制冷紅外偏振探測(cè)器可以采用片上集成式技術(shù)方案制作，即通過mems（micro-electro-mechanical?system，微機(jī)電系統(tǒng)）技術(shù)在非制冷紅外像元陣列上方直接制作偏振結(jié)構(gòu)陣列。目前的非制冷紅外偏振探測(cè)器都需要真空封裝，封裝成本高昂，且工藝流程繁雜，耗時(shí)較長(zhǎng)，制作效率較低。并且，封裝后的非制冷紅外偏振探測(cè)器的體積和重量都比較大，不利于實(shí)現(xiàn)小型化和輕量化。

3、因此，如何解決上述技術(shù)問題應(yīng)是本領(lǐng)域技術(shù)人員重點(diǎn)關(guān)注的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種像元結(jié)構(gòu)及其制作方法、非制冷紅外偏振探測(cè)器，以簡(jiǎn)化像元結(jié)構(gòu)的封裝工藝，提升制作效率，同時(shí)使得探測(cè)器具有小型化和輕量化的特點(diǎn)。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種非制冷紅外偏振探測(cè)器的像元結(jié)構(gòu)，包括：

3、像元陣列和封帽結(jié)構(gòu)，所述像元陣列包括多個(gè)像元，所述封帽結(jié)構(gòu)位于所述像元的上方并對(duì)所述像元真空封裝；

4、所述封帽結(jié)構(gòu)包括封帽支撐層、微偏振片結(jié)構(gòu)層、紅外窗口層和通道；所述封帽支撐層與所述像元連接，所述微偏振片結(jié)構(gòu)層和所述紅外窗口層依次層疊在位于所述封帽支撐層的上表面；所述通道貫穿所述微偏振片結(jié)構(gòu)層和所述封帽支撐層，所述紅外窗口層填滿所述通道；所述微偏振片結(jié)構(gòu)層具有納米線柵結(jié)構(gòu)。

5、可選的，所述封帽結(jié)構(gòu)對(duì)每個(gè)所述像元單獨(dú)封裝。

6、可選的，還包括：

7、第一光學(xué)阻擋層，所述第一光學(xué)阻擋層位于相鄰像元對(duì)應(yīng)的所述封帽結(jié)構(gòu)之間的間隙；或者，

8、所述第一光學(xué)阻擋層位于所述封帽支撐層和所述微偏振片結(jié)構(gòu)層之間，且位于所述封帽支撐層的側(cè)壁。

9、可選的，多個(gè)像元形成一個(gè)像元組，所述封帽結(jié)構(gòu)對(duì)每個(gè)所述像元組真空封裝，所述像元組包括的像元數(shù)量為四或六的整數(shù)倍。

10、可選的，所述像元包括基底和微橋結(jié)構(gòu)，所述微橋結(jié)構(gòu)包括橋墩，所述橋墩包括第一支撐體、微橋支撐層和金屬電極層；

11、所述第一支撐體位于所述基底的上表面，所述微橋支撐層位于所述第一支撐體的上方且位于所述第一支撐體的側(cè)面，所述金屬電極層位于所述微橋支撐層的上方，且與所述第一支撐體電連接。

12、可選的，還包括：

13、鈍化保護(hù)層，所述鈍化保護(hù)層位于所述金屬電極層的上表面。

14、可選的，所述封帽結(jié)構(gòu)還包括第二支撐體，所述第二支撐體位于所述像元中微橋結(jié)構(gòu)中橋墩的上表面。

15、可選的，還包括：

16、第二光學(xué)阻擋層，所述第二光學(xué)阻擋層位于每個(gè)像元的四周，且在像元的基底和封帽支撐層之間。

17、可選的，還包括：

18、紅外增透層，所述紅外增透層位于所述紅外窗口層的上表面。

19、可選的，呈兩行兩列分布的四個(gè)像元形成一個(gè)像元集；每個(gè)所述像元集中，一個(gè)像元上方對(duì)應(yīng)無所述微偏振片結(jié)構(gòu)層，其他三個(gè)像元對(duì)應(yīng)的所述微偏振片結(jié)構(gòu)層具有所述納米線柵結(jié)構(gòu)，且各個(gè)所述納米線柵結(jié)構(gòu)的透光軸角度各不相同。

20、可選的，呈兩行兩列分布的四個(gè)像元形成一個(gè)像元集；每個(gè)所述像元集中，一個(gè)像元對(duì)應(yīng)的所述微偏振片結(jié)構(gòu)層不具有所述納米線柵結(jié)構(gòu)，其他三個(gè)像元對(duì)應(yīng)的所述微偏振片結(jié)構(gòu)層具有所述納米線柵結(jié)構(gòu)，且各個(gè)所述納米線柵結(jié)構(gòu)的透光軸角度各不相同。

21、可選的，呈兩行兩列分布的四個(gè)像元形成一個(gè)像元集；每個(gè)所述像元集中，一個(gè)像元對(duì)應(yīng)的所述微偏振片結(jié)構(gòu)層具有圓納米線柵結(jié)構(gòu)，其他三個(gè)像元對(duì)應(yīng)的所述微偏振片結(jié)構(gòu)層具有線納米線柵結(jié)構(gòu)，且各個(gè)所述線納米線柵結(jié)構(gòu)的透光軸角度各不相同。

22、可選的，呈三行兩列或兩行三列分布的六個(gè)像元形成一個(gè)像元集；每個(gè)所述像元集中，一個(gè)或兩個(gè)像元對(duì)應(yīng)的所述微偏振片結(jié)構(gòu)層具有圓納米線柵結(jié)構(gòu)，其余像元對(duì)應(yīng)的所述微偏振片結(jié)構(gòu)層具有線納米線柵結(jié)構(gòu)，且各個(gè)所述線納米線柵結(jié)構(gòu)的透光軸角度各不相同。

23、可選的，呈兩行兩列分布的四個(gè)像元形成一個(gè)像元集；每個(gè)所述像元集中，每個(gè)像元對(duì)應(yīng)的所述微偏振片結(jié)構(gòu)層均具有所述納米線柵結(jié)構(gòu)，且各個(gè)所述納米線柵結(jié)構(gòu)的透光軸角度各不相同。

24、本發(fā)明還提供一種非制冷紅外偏振探測(cè)器的像元結(jié)構(gòu)的制作方法，包括：

25、準(zhǔn)備像元陣列；所述像元陣列包括多個(gè)像元；

26、在所述像元上方制作封帽結(jié)構(gòu)，并通過所述封帽結(jié)構(gòu)對(duì)所述像元進(jìn)行真空封裝；

27、其中，所述封帽結(jié)構(gòu)包括封帽支撐層、微偏振片結(jié)構(gòu)層、紅外窗口層和通道；所述封帽支撐層與所述像元連接，所述微偏振片結(jié)構(gòu)層和所述紅外窗口層依次層疊在位于所述封帽支撐層的上表面；所述通道貫穿所述微偏振片結(jié)構(gòu)層和所述封帽支撐層，所述紅外窗口層填滿所述通道；所述微偏振片結(jié)構(gòu)層具有納米線柵結(jié)構(gòu)。

28、可選的，當(dāng)所述封帽結(jié)構(gòu)對(duì)每個(gè)所述像元單獨(dú)封裝時(shí)，準(zhǔn)備像元陣列包括：

29、準(zhǔn)備基底；所述基底包括襯底、金屬塊、吸氣劑層和絕緣介質(zhì)層；

30、在所述基底上沉積第一犧牲層，并刻蝕所述第一犧牲層，刻蝕區(qū)域?qū)?yīng)所述金屬塊；

31、在所述第一犧牲層上制作微橋結(jié)構(gòu)，所述微橋結(jié)構(gòu)的橋墩貫穿所述第一犧牲層和所述絕緣介質(zhì)層，并與所述金屬塊連接。

32、可選的，在所述像元上方制作封帽結(jié)構(gòu)，并通過所述封帽結(jié)構(gòu)對(duì)所述像元進(jìn)行真空封裝包括：

33、在具有所述第一犧牲層的像元陣列上沉積第二犧牲層，并刻蝕相鄰像元之間的所述第一犧牲層和所述第二犧牲層，以露出所述絕緣介質(zhì)層；

34、沉積封帽支撐層，所述封帽支撐層與所述絕緣介質(zhì)層接觸；

35、在所述封帽支撐層上沉積微偏振片結(jié)構(gòu)層，并刻蝕所述微偏振片結(jié)構(gòu)層以形成納米線柵結(jié)構(gòu)；

36、刻蝕所述封帽支撐層和所述微偏振片結(jié)構(gòu)層形成所述通道，并通過所述通道釋放所述第一犧牲層和所述第二犧牲層；

37、在真空條件下，在所述微偏振片結(jié)構(gòu)層的表面沉積紅外窗口層，所述紅外窗口層將所述通道完全填充，形成封帽結(jié)構(gòu)。

38、可選的，形成封帽結(jié)構(gòu)之后還包括：

39、在相鄰像元對(duì)應(yīng)的所述封帽結(jié)構(gòu)之間的間隙形成第一光學(xué)阻擋層。

40、可選的，在所述第二犧牲層上沉積封帽支撐層之后，還包括：

41、在所述封帽支撐層上沉積第一光學(xué)阻擋層，并刻蝕所述第一光學(xué)阻擋層，保留位于所述封帽支撐層側(cè)壁的第一光學(xué)阻擋層。

42、可選的，當(dāng)所述封帽結(jié)構(gòu)對(duì)每個(gè)所述像元組真空封裝時(shí)，準(zhǔn)備像元陣列包括：

43、準(zhǔn)備基底；所述基底包括襯底、金屬塊、吸氣劑層和絕緣介質(zhì)層；

44、刻蝕位于所述金屬塊上的所述絕緣介質(zhì)層形成開口，以露出所述金屬塊；

45、在所述基底上依次沉積第一犧牲層和第一硬掩膜層；

46、刻蝕所述第一硬掩膜層和所述第一犧牲層，形成第一通孔；所述第一通孔對(duì)應(yīng)所述開口；

47、在所述第一通孔中填滿填孔材料，形成第一支撐體；

48、在所述第一犧牲層上制作微橋結(jié)構(gòu)；所述微橋結(jié)構(gòu)包括橋墩，所述橋墩包括所述第一支撐體、微橋支撐層和金屬電極層，所述微橋支撐層位于所述第一支撐體的上方且位于所述第一支撐體的側(cè)面，所述金屬電極層位于所述微橋支撐層的上方，且與所述第一支撐體電連接。

49、可選的，在所述像元上方制作封帽結(jié)構(gòu)，并通過所述封帽結(jié)構(gòu)對(duì)所述像元進(jìn)行真空封裝包括：

50、在具有所述第一犧牲層的像元陣列上依次沉積第二犧牲層和第二硬掩膜層；

51、刻蝕所述第二硬掩膜層和所述第二犧牲層，形成第二通孔；所述第二通孔對(duì)應(yīng)所述第一通孔；

52、在所述第二通孔中填滿填孔材料，形成第二支撐體；

53、刻蝕相鄰像元組之間的所述第一犧牲層和所述第二犧牲層，以露出所述絕緣介質(zhì)層；

54、依次沉積封帽支撐層和微偏振片結(jié)構(gòu)層，并刻蝕所述微偏振片結(jié)構(gòu)層以形成納米線柵結(jié)構(gòu)；

55、刻蝕所述封帽支撐層和所述微偏振片結(jié)構(gòu)層形成所述通道，并通過所述通道釋放所述第一犧牲層和所述第二犧牲層；

56、在真空條件下，在所述微偏振片結(jié)構(gòu)層的表面沉積紅外窗口層，所述紅外窗口層將所述通道完全填充，形成封帽結(jié)構(gòu)。

57、可選的，在所述基底上依次沉積第一犧牲層和第一硬掩膜層之后，還包括：

58、刻蝕所述第一硬掩膜層和所述第一犧牲層，形成第三通孔；

59、在所述第三通孔中填滿填孔材料，形成第一光學(xué)阻擋單元層；

60、在具有所述第一犧牲層的像元陣列上依次沉積第二犧牲層和第二硬掩膜層之后，還包括：

61、刻蝕所述第二硬掩膜層和所述第二犧牲層，形成第四通孔，所述第四通孔對(duì)應(yīng)所述第三通孔；

62、在所述第四通孔填滿填孔材料，形成第二光學(xué)阻擋單元層。

63、本發(fā)明還提供一種非制冷紅外偏振探測(cè)器，包括上述任一種所述的非制冷紅外偏振探測(cè)器的像元結(jié)構(gòu)。

64、本發(fā)明所提供的一種非制冷紅外偏振探測(cè)器的像元結(jié)構(gòu)，包括：像元陣列和封帽結(jié)構(gòu)，所述像元陣列包括多個(gè)像元，所述封帽結(jié)構(gòu)位于所述像元的上方并對(duì)所述像元真空封裝；所述封帽結(jié)構(gòu)包括封帽支撐層、微偏振片結(jié)構(gòu)層、紅外窗口層和通道；所述封帽支撐層與所述像元連接，所述微偏振片結(jié)構(gòu)層和所述紅外窗口層依次層疊在位于所述封帽支撐層的上表面；所述通道貫穿所述微偏振片結(jié)構(gòu)層和所述封帽支撐層，所述紅外窗口層填滿所述通道；所述微偏振片結(jié)構(gòu)層具有納米線柵結(jié)構(gòu)。

65、可見，本發(fā)明中像元結(jié)構(gòu)包括像元陣列和封帽結(jié)構(gòu)，封帽結(jié)構(gòu)對(duì)像元陣列中的像元進(jìn)行真空封裝，即本發(fā)明采用像元級(jí)封裝，避免繁雜和昂貴的常規(guī)真空封裝流程，提升封裝效率，降低封裝成本，同時(shí)可以減小非制冷紅外偏振探測(cè)器的體積和重量，使得器件具有小型化和輕量化的特點(diǎn)。封帽結(jié)構(gòu)中包括封帽支撐層、微偏振片結(jié)構(gòu)層、紅外窗口層，即在封帽結(jié)構(gòu)中集成納米線柵結(jié)構(gòu)，無需在像元陣列上方制作納米線柵結(jié)構(gòu)。

66、此外，本發(fā)明還提供一種具有上述優(yōu)點(diǎn)的制作方法和非制冷紅外偏振探測(cè)器。