熱電堆紅外傳感器及其制造方法技術

本發明專利技術涉及一種熱電堆紅外傳感器及其制造方法，其中，熱電堆紅外傳感器包括：設有膜狀熱敏電阻的承載基板，承載基板包括相對的第一表面和第二表面；熱電堆結構，熱電堆結構包括設有第一空腔的第一襯底和設置于第一襯底上的熱電堆主體，熱電堆主體至少由一組熱電偶對構成，第一襯底設置于承載基板的第一表面。本發明專利技術通過將熱敏電阻設置在承載基板上，使得熱電堆結構和熱敏電阻能夠同時形成于同一封裝結構內，實現了集成封裝，縮短了工藝步驟，減小了紅外熱堆傳感器的體積，提高了紅外熱堆傳感器的可靠性。

【技術實現步驟摘要】
熱電堆紅外傳感器及其制造方法
本專利技術涉及半導體器件制造領域，尤其涉及一種熱電堆紅外傳感器及其制造方法。
技術介紹
隨著物聯網技術的發展，人們生活質量的提升，紅外探測器的應用前景越來越廣泛，其中，熱電堆紅外傳感器是最早研究并實用化的紅外成像器件之一，作為一種非致冷型的紅外探測器，因其具有尺寸小、重量輕、無需致冷、靈敏度高等優點，在安全監視、醫學治療、生命探測和消費產品等方面有廣泛應用，并且其發展也更為迅速。熱電堆的工作原理主要基于塞貝克效應，即通過兩種不同的材料或材料相同但逸出功不同的兩種物體串聯，當紅外線照射在芯片中心位置時，中心處會升溫，因而熱結處溫度升高，而冷結處不隨中心處升溫而改變，因此升溫的熱結處和冷結處存在溫度差ΔT，從而形成輸出電壓，再對輸出電壓進行信號處理以對物體進行測溫。通常，熱電堆紅外傳感器通過熱電堆芯片將人體的紅外輻射能量直接轉換為連續輸出的電壓信號，再通過熱敏電阻芯片(NTC)在電路中回路中形成分壓信號，對電壓信號及分壓信號進行信號處理，根據電壓信號及分壓信號運算熱電堆芯片和熱敏電阻芯片是否有由紅外輻射造成的溫度差，從而判斷周圍空間是否存在人體，避免使用了靈活度差的延時控制芯片以及預先對延時參數的估算，提高了人體感應的準確性和使用便利性。但是，目前制作出的熱電堆紅外傳感器，熱電堆芯片和熱敏電阻分別形成，并分別安裝子封裝底座，工藝步驟較長，且體積較大，且均通過外接導線電連以致可靠性較長。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種熱電堆紅外傳感器及其制造方法，能夠集成封裝，減小提及，提高可靠性和測量精度。為了實現上述目的，本專利技術提供了一種熱電堆紅外傳感器，包括：設有膜狀熱敏電阻的承載基板，所述承載基板包括相對的第一表面和第二表面；熱電堆結構，所述熱電堆結構包括設有第一空腔的第一襯底和設置于所述第一襯底上的熱電堆主體，所述熱電堆主體至少由一組熱電偶對構成，所述第一襯底設置于所述承載基板的第一表面。本專利技術還提供了一種熱電堆紅外傳感器的制造方法，包括：提供承載基板，所述承載基板包括相對的第一表面和第二表面；在所述承載基板內、所述承載基板第一表面或所述承載基板第二表面形成熱敏電阻；形成熱電堆結構，將所述熱電堆結構鍵合于所述承載基板第一表面，所述熱電堆結構包括形成于所述承載基板第一表面的第一襯底、形成于所述第一襯底上的熱電堆主體，所述第一襯底上形成有貫穿所述第一襯底的第一空腔，所述熱電堆主體至少由一組熱電偶對構成，且所述熱電堆主體覆蓋所述第一空腔。本專利技術的熱電堆紅外傳感器的有益效果在于：通過將熱敏電阻設置在承載基板上，使得熱電堆結構和熱敏電阻能夠同時形成于同一封裝結構內，實現了集成封裝，縮短了工藝步驟，減小了紅外熱堆傳感器的體積，提高了紅外熱堆傳感器的可靠性；此外，還可以通過熱敏電阻檢測熱電堆結構的環境溫度，再根據熱電堆結構檢測的溫度信號進行計算，從而準確測量人體溫度，避免熱電堆結構受紅外輻射影響造成的溫度誤差，提高檢測精度。進一步地，通過將熱敏電阻設在承載基板的第一表面、第二表面和內部，便于熱敏電阻檢測熱電堆結構的環境溫度，進一步提高了人體感應的準確性和使用便利性。進一步地，通過第一電連接結構將熱電堆結構電性引出，再通過對熱敏電阻與外部電路電連的設置，可以使熱電堆結構和熱敏電阻分別電性引出，避免了熱電堆結構的檢測信號與熱敏電阻的檢測信號發生干擾，進而避免產生測量誤差，提高測量精度。進一步地，通過設置具有紅外濾光層的頂蓋，以便于通過紅外濾光層透射紅外光，從而便于熱電堆結構檢測溫度；通過設置環形連接層，以使環形連接層、頂蓋和熱電堆結構共同將第二空腔圍成封閉的空腔，從而便于紅外光更好的傳遞至熱電堆結構上，避免其他光線對紅外光造成干擾。本專利技術的熱電堆紅外傳感器的制造方法的有益效果在于：通過形成具有熱敏電阻的承載基板，使得熱電堆結構和熱敏電阻形成于同一封裝結構內，實現了集成封裝，縮短了工藝步驟，減小了紅外傳感器的體積，另外，熱敏電阻形成于承載基板上，可以便于檢測熱電堆結構的環境溫度，從而避免環境對熱電堆結構測溫準確度的影響，提高了可靠性。進一步地，根據熱敏電阻相對于承載基板的形成位置對應不同的形成方式，以避免在制造過程中對熱敏電阻造成損傷，縮短了工藝步驟，提高了紅外熱堆傳感器的可靠性。進一步地，通過在熱電堆結構上形成環形連接層，再鍵合頂蓋，以通過頂蓋、環形連接層和熱電堆結構圍成密封的第二空腔，從而更好的傳遞紅外光，避免其他光線對待檢測的紅外光造成干擾以致影響測量精度。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1示出了本專利技術一實施例提供的一種熱電堆紅外傳感器的結構示意圖；圖2示出了本專利技術另一實施例提供的一種熱電堆紅外傳感器的結構示意圖；圖3示出了本專利技術另一實施例提供的一種熱電堆紅外傳感器的結構示意圖；圖4至圖14示出了本專利技術實施例2的熱電堆紅外傳感器的制造方法不同步驟對應的結構示意圖。附圖標記說明：1、承載基板；11、第一表面；12、第二表面；13、凹槽；14、第一基板；15、第二基板；2、熱敏電阻；3、熱電堆結構；31、第一襯底；311、第一空腔；32、熱電堆主體；33、隔離層；4、連接凸塊；5、第一電連接結構；6、第一互連結構；7、第二互連結構；8、環形連接層；81、第二空腔；9、頂蓋。具體實施方式目前制作出的熱電堆紅外傳感器，熱電堆芯片和熱敏電阻分別形成，并分別安裝子封裝底座，工藝步驟較長，且體積較大，且均通過外接導線電連以致可靠性較長。以下結合附圖和具體實施例對本專利技術的熱電堆紅外傳感器及其制造方法作進一步詳細說明。根據下面的說明和附圖，本專利技術的優點和特征將更清楚，然而，需說明的是，本專利技術技術方案的構思可按照多種不同的形式實施，并不局限于在此闡述的特定實施例。附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本專利技術實施例的目的。在說明書和權利要求書中的術語“第一”“第二”等用于在類似要素之間進行區分，且未必是用于描述特定次序或時間順序。要理解，在適當情況下，如此使用的這些術語可替換，例如可使得本文所述的本專利技術實施例能夠以不同于本文所述的或所示的其他順序來操作。類似的，如果本文所述的方法包括一系列步驟，且本文所呈現的這些步驟的順序并非必須是可執行這些步驟的唯一順序，且一些所述的步驟可被省略和/或一些本文未描述的其他步驟可被添加到該方法。若某附圖中的構件與其他附圖中的構件相同，雖然在所有附圖中都可輕易辨認出這些構件，但為了使附圖的說明更為清楚，本說明書不會將所有相同構件的標號標于每一圖中。實施例1實施例1提供了一種本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種熱電堆紅外傳感器，其特征在于，包括：/n設有膜狀熱敏電阻的承載基板，所述承載基板包括相對的第一表面和第二表面；/n熱電堆結構，所述熱電堆結構包括設有第一空腔的第一襯底和設置于所述第一襯底上的熱電堆主體，所述熱電堆主體至少由一組熱電偶對構成，所述第一襯底設置于所述承載基板的第一表面。/n

【技術特征摘要】
1.一種熱電堆紅外傳感器，其特征在于，包括：
設有膜狀熱敏電阻的承載基板，所述承載基板包括相對的第一表面和第二表面；
熱電堆結構，所述熱電堆結構包括設有第一空腔的第一襯底和設置于所述第一襯底上的熱電堆主體，所述熱電堆主體至少由一組熱電偶對構成，所述第一襯底設置于所述承載基板的第一表面。


2.根據權利要求1所述的熱電堆紅外傳感器，其特征在于，所述熱敏電阻位于所述承載基板第一表面、第二表面或者所述承載基板內。


3.根據權利要求1所述的熱電堆紅外傳感器，其特征在于，所述承載基板和所述第一襯底之間設有連接凸塊，所述熱電堆主體上設有用于將所述熱電堆主體和所述連接凸塊電連接的第一電連接結構，所述承載基板上設有將所述連接凸塊電性引出的第一互連結構，所述第一互連結構與外部電路電連接。


4.根據權利要求1所述的熱電堆紅外傳感器，其特征在于，所述熱敏電阻設置于所述承載基板第一表面時，或者，所述熱敏電阻下表面埋設于所述承載基板內，所述熱敏電阻上表面與所述承載基板第一表面齊平時：
所述熱敏電阻通過布線層與所述連接凸塊電性相連；或者，
所述承載基板內設有第二互連結構，所述第二互連結構將所述熱敏電阻電性引出至外部電路；
所述熱敏電阻設置于所述承載基板第二表面時，或者，所述熱敏電阻上表面埋設于所述承載基板內，所述熱敏電阻下表面與所述承載基板第二表面齊平時：
所述熱敏電阻與外部電路電連接。


5.根據權利要求1所述的熱電堆紅外傳感器，其特征在于，所述熱敏電阻設置于所述第一空腔范圍內的所述承載基板第一表面，所述第一空腔暴露至少部分所述熱敏電阻。


6.根據權利要求1所述的熱電堆紅外傳感器，其特征在于，所述熱敏電阻的形狀包括S形排布或者螺旋狀排布的線狀面電極。


7.根據權利要求1所述的熱電堆紅外傳感器，其特征在于，所述熱敏電阻的材料包括鋁、銅、鎳、鉻、鐵、鈦、金、銀、鉑、錳、鈷、鋅中的一種、兩種或兩種以上的金屬或金屬氧化物；或者，
所述熱敏電阻包括半導體材料層；或者，
所述熱敏電阻包括含重金屬摻雜的半導體層，所述重金屬摻雜的離子為鋁、銅、金、鉑、銀、鎳、鐵、錳、鉬、鎢、鈦、鋅、汞、鎘、鉻及釩中的一個或多個。


8.根據權利要求1所述的熱電堆紅外傳感器，其特征在于，所述承載基板內設有CMOS電路，所述CMOS電路為讀出電路或驅動電路；
所述熱敏電阻與所述CMOS電路中任意一層金屬層位于同一層；或者，
所述熱敏電阻位于所述CMOS電路的上方；或者，
所述熱敏電阻位于所述CMOS電路的下方。


9.根據權利要求1所述的熱電堆紅外傳感器，其特征在于，所述熱電堆結構上設有環形連接層，所述環形連接層具有貫穿所述環形連接層的第一開口，所述環形連接層上設有頂蓋，所述頂蓋覆蓋第一開口形成第二空腔，所述頂蓋與所述第二空腔相對的部分設有紅外濾光層；或者，
所述熱電堆結構上設有頂蓋，所述頂蓋具有延伸至所述頂蓋部分厚度的凹槽，所述頂蓋與所述熱電堆結構圍成第二空腔，所述頂蓋與所述第二空腔相對的部分設有紅外濾光層。


10.根據權利要求9所述的熱電堆紅外傳感器，其特征在于，所述環形連接層包括：
第一環形凸塊，設置于所述熱電堆結構上；
環形鍵合層，鍵合設置于所述第一環形凸塊上；
第二環形凸塊，設置于所述環形鍵合層上，且與所述頂蓋鍵合相連。


11.一種熱電堆紅外傳感器的制造方法，其特征在于，包括：
提供承載基板，所述承載基板包括相對的第一表面和第二表面；
在所述承載基板內、所述承載基板第一表面或所述承載基板第二表面形成熱敏電阻；
形成熱電堆結構，將所述熱電堆結構鍵合于所述承載基板第一表...

【專利技術屬性】
技術研發人員：韓鳳芹，
申請(專利權)人：中芯集成電路寧波有限公司，
類型：發明
國別省市：浙江;33