非致冷红外探测器后端工艺技术研究

论文摘要

非致冷红外探测器在军民两用市场都具有广泛的应用前景,近年来得到了大力的发展。作为典型的MEMS器件,红外探测器与其它MEMS器件一样,后端工艺是保证器件可靠运行的保障。在红外探测器的制备中,前端工艺主要是传感器芯片的制备,而后端主要是红外增强吸收膜制备和器件封装。本文采用氮气气氛下多次电阻蒸发金丝的方法制备了厚度在几至十几微米的黑金吸收膜,显微测试结果表明黑金层的结构是球体或者蓬松的菜花结构,这些结构是由尺寸为纳米级别的金颗粒组成的团簇,红外反射谱测试表明在红外波段具有显著的宽谱吸收特性,可以此显著提高探测器在红外波段的吸收率,提高器件响应率。在封装工艺的研究中,研究了采用锡铅电镀液镀制金属封装环的工艺,在硅衬底上成功镀制了高度近十微米的金属封装环。研究了金属封装环与封装管壳的热键合工艺,采用整体键合加热技术将镀制了封装金属环的盖板与红外探测器管壳进行键合实验,得到了一些有意义的结果,这些初步的研究为进一步实现真实器件的真空键合奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 黑金红外吸收膜简介
• 1.2 MEMS 封装技术简介
• 1.3 红外探测器封装的简介以及简单的封装工艺
• 1.4 课题研究内容及全文框架
• 1.5 本文研究内容与文章安排
• 2 黑金薄膜制备工艺研究
• 2.1 薄膜制备工艺
• 2.2 实验设备
• 2.3 真空镀膜实验过程
• 2.4 真空镀膜实验装置的改进
• 2.5 真空镀膜实验结果
• 2.6 本章小结
• 3 封装金属化工艺
• 3.1 锡铅合金简介
• 3.2 锡铅合金电镀
• 3.3 电镀参数及实验过程
• 3.4 铅锡合金结果分析
• 3.5 本章小结
• 4 键合工艺
• 4.1 键合力
• 4.2 表面处理
• 4.3 键合材料
• 4.4 红外探测器键合工艺及基本要求
• 4.5 器件的气密性检测
• 5 总结
• 致谢
• 参考文献
• 附录 材料特性参数