红外探测器的制作方法

1.本公开涉及半导体器件制造领域，更具体地，涉及一种红外探测器。


背景技术：

2.红外探测器是一种对真空度具有很高要求的探测装置，其工作环境需要隔绝外界的空气、水汽和微小颗粒等物质。为了提供较好的真空绝水绝气环境，需要对红外探测器进行封装处理。目前，半导体器件晶圆级封装是一种先进的封装方式，红外探测器可以借鉴这种封装形式，其在成本控制和技术上与半导体器件的封装工艺具有良好的兼容性。但是，在晶圆级封装过程中，往往会出现封装不够严密造成空气和水汽向器件内部渗漏的情况，导致产品使用时的不可靠或失效问题。
3.因此，期待改进红外探测器封装工艺，以改善红外探测器的失效问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本公开提供了一种红外探测器，利用封装盖中的沟槽与其中的吸气剂有效地提升了封装的严密度。
5.根据本公开实施例提供的红外探测器，包括：晶圆，包括红外探测单元；以及封装盖，包括相连的顶部与侧部，所述顶部与所述侧部构成空腔，所述侧部包括至少一个环形连通的沟槽，所述沟槽自所述侧部的自由端向所述顶部的方向延伸，所述侧部的自由端与所述晶圆相连，以使所述红外探测单元置于所述空腔内，其中，所述沟槽内设置有第一吸气剂层。
6.可选地，还包括：
7.第一键合层，位于所述侧部的自由端；以及
8.第二键合层，位于所述晶圆表面，围绕所述红外探测单元，
9.其中，所述第一键合层与所述第二键合层键合以将所述侧部的自由端与所述晶圆相连。
10.可选地，所述沟槽的数量为一个，且为圆环形沟槽。
11.可选地，所述圆环形沟槽将所述侧部的自由端与所述晶圆的接触面分为内环与外环，所述内环与所述外环均设置所述第一键合层。
12.可选地，所述空腔内设有第二吸气剂层。
13.可选地，所述第一吸气剂层包括钛、锆、钽、钍、锆铝16合金，锆石墨合金、锆镍合金、锆铁钒合金中的一种。
14.可选地，所述第二吸气剂层包括钛、锆、钽、钍、锆铝16合金，锆石墨合金、锆镍合金、锆铁钒合金中的一种。
15.可选地，所述沟槽与所述空腔之间的气压差小于所述封装盖的外部环境与所述空腔之间的气压差。
16.可选地，所述封装盖为硅封装盖。
17.可选地，所述沟槽内为真空环境。
18.可选地，所述空腔内为真空环境。
19.根据本公开实施例提供的红外探测器，通过在封装盖的侧部设置沟槽结构，作为防水汽渗露的缓冲层，当发生空气渗漏时，空气首先进入沟槽内，而沟槽内的吸气剂会吸收进入沟槽的空气，使得渗露的气体极少量或不进入内部空腔，以保证内部空腔的真空度尽可能保持在容许的范围内。
20.进一步地，在未设置沟槽的情况下，封装盖的外部环境与空腔之间的气压差较大，气体直接渗漏进入到空腔中的概率也会随之变大，而设置沟槽后，沟槽内与空腔之间的气压差小于封装盖的外部环境与空腔之间的气压差，或者说沟槽内与空腔内的气压差很小，即使有气体渗漏到沟槽内，沟槽内气体渗漏到空腔中的概率也很小，对空腔内的真空度和内部结构可以起到第二重保护作用，保证了红外探测器的可靠性并延长了其使用寿命。
附图说明
21.为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单介绍，显而易见地，下面的描述中的附图仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。
22.图1为本公开实施例中封装盖的正面立体结构示意图。
23.图2为本公开实施例中第一键合层的位置示意图。
24.图3为本公开实施例中晶圆的正面结构示意图。
25.图4为本公开实施例中第二键合层的位置示意图。
26.图5至图6示出了为本公开实施例的红外探测器的封装过程示意图。
具体实施方式
27.以下将参照附图更详细地描述本公开。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。为了简明起见，可能在一幅图中描述经过数个步骤后获得的阶段性结构。
28.本公开实施例提供了一种红外探测器，包括封装盖100与晶圆300。如图1所示，封装盖100包括相连的顶部110与侧部120，顶部110与侧部120构成空腔111，侧部120包括一个环形连通的沟槽121，沟槽121自侧部120的自由端向顶部110的方向延伸，具体地，沟槽121为圆环形沟槽。封装盖100的材料为硅，封装盖100的空腔111与沟槽121例如采用刻蚀工艺形成。然而本公开实施例并不限于此，本领域技术人员可以根据需要对封装盖100的材料、沟槽121的形状、数量进行其他设置，例如沟槽121的数量可以设置为多个，沿空腔111内向空腔111外的方向，多个沟槽121依次间隔地围绕空腔111。
29.在本实施例中，沟槽121内设置有第一吸气剂层，其中，可作为吸气剂的材料一般为钛、锆、钽、钍、锆铝16合金，锆石墨合金、锆镍合金、锆铁钒合金等。在一些其他实施例中，封装盖100的空腔111内还设有第二吸气剂层，例如涂覆在封装盖的顶部110处，其材料与第一吸气剂层类似，其中，第一吸气剂层与第二吸气剂层的剂量可以根据需要设置。
30.在本实施例中，圆环形的沟槽121将侧部120的自由端分为内环与外环，如图2所示，内环、外环与晶圆300的连接面均设置有第一键合层210。如图3所示，本公开实施例的晶圆300包括多个呈阵列排布的红外探测单元310。然而本公开实施例并不限于此，本领域技
术人员可以根据需要对红外探测单元310的数量、排布方式进行其他设置。如图4所示，本公开实施例的晶圆300的表面设有第二键合层220，第二键合层220围绕红外探测单元310。其中，第一键合层210与第二键合层220可以采用金属或无机物等各种材料组成，例如采用物理气相沉积或者化学气相沉积工艺制备。
31.如图5与图6所示，在封装的过程中，例如先通过通电加热的方式将沟槽121和空腔111内的第一吸气剂层与第二吸气剂层激活。然后根据不同的键合材料可选择不同的温度和压力对第一键合层210与第二键合层220进行键合，使得封装盖的侧部120的自由端与晶圆100相连，以使红外探测单元310置于封装盖100的空腔111内。在本实施例中，封装盖100内沟槽121与空腔111之间的气压差小于封装盖100的外部环境与空腔111之间的气压差。进一步的，封装盖100的沟槽121内与空腔111内均设置为真空环境。
32.根据本公开实施例提供的红外探测器，通过在封装盖的侧部设置沟槽结构，作为防水汽渗露的缓冲层，当发生空气渗漏时，空气首先进入沟槽内，而沟槽内的吸气剂会吸收进入沟槽的空气，使得渗露的气体极少量或不进入内部空腔，以保证内部空腔的真空度尽可能保持在容许的范围内。
33.进一步地，在未设置沟槽的情况下，封装盖的外部环境与空腔之间的气压差较大，气体直接渗漏进入到空腔中的概率也会随之变大，而设置沟槽后，沟槽内与空腔之间的气压差小于封装盖的外部环境与空腔之间的气压差，或者说沟槽内与空腔内的气压差很小，即使有气体渗漏到沟槽内，沟槽内气体渗漏到空腔中的概率也很小，对空腔内的真空度和内部结构可以起到第二重保护作用，保证了红外探测器的可靠性并延长了其使用寿命。
34.以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。本公开的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。