MEMS红外光源及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种MEMS红外光源，所述的红外光源包括衬底和承载在衬底上的正面结构，所述的正面结构从下至上依次包括双层介质层、钨加热电阻层、黏附层、纳米非晶碳层、钝化层，钨加热电阻层包括盘丝状钨结构、沉积在钨结构中的氧化硅层、以及设置在钨结构上的金属电极。本发明专利技术还提供了相应的制备方法。本发明专利技术的新型红外光源器件具有辐射自增强效应，可以实现更高的辐射温度和更稳定的热响应，实现优异的中远红外辐射性能。MEMS红外光源集成于红外气体传感系统，是红外气体检测装置的核心部件，解决了传统传感器与气体直接接触导致中毒或灵敏度下降的问题，对于环境检测、工矿业生产安全方面具有巨大的应用价值。方面具有巨大的应用价值。方面具有巨大的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
MEMS红外光源及其制备方法


[0001]本专利技术涉及NDIR气体传感器领域，具体涉及一种MEMS红外光源及其制备方法。

技术介绍

[0002]在NDIR气体传感器中，红外光源发射红外光，二氧化碳、一氧化碳、甲烷等可产生偶极矩变化的气体分子由于会与红外光产生共振而被吸收，且特定的气体分子只会与特定波长的红外光发生共振，不同的气体浓度会导致红外光被吸收的能量不同，因而探测器可在另一端检测红外辐射能量的变化，并以此来分析气体成分和计算气体浓度。因此，红外光源的性能直接影响着红外气体传感器的性能。与传统的钨丝灯限制超过5um波长的应用范围相比，MEMS红外光源能够实现在2～10um红外波长的宽带红外发射。MEMS技术的发展实现了电可调制红外光源，目前已成为制造应用于NDIR气体传感器红外光源的主流技术。
[0003]热辐射MEMS红外光源是将电阻焦耳加热的热能量信息转换为红外辐射的器件。在红外光源的设计中，兼具耐高温及高发射率的热阻材料是光源的关键。目前，人们对基于铂和多晶硅的加热电阻的红外光源进行了大量研究。铂因其高导热性、化学惰性以及良本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MEMS红外光源，其特征在于，所述的红外光源包括衬底和承载在衬底上的正面结构，所述的正面结构从下至上依次包括双层介质层、钨加热电阻层、黏附层、纳米非晶碳层、以及钝化层，所述的钨加热电阻层包括盘丝状钨结构、沉积在钨结构中的氧化硅层、以及设置在钨结构上的金属电极。2.根据权利要求1所述的MEMS红外光源，其特征在于，所述的双层介质层为氧化硅介质层和氮化硅介质层，所述的氮化硅介质层设置在所述的氧化硅层上。3.根据权利要求2所述的MEMS红外光源，其特征在于，所述的氧化硅介质层的厚度为1500
±
30nm；所述的氮化硅介质层的厚度为1000
±
30nm。4.根据权利要求1所述的MEMS红外光源，其特征在于，所述的衬底的背面具有空腔。5.根据权利要求1所述的MEMS红外光源，其特征在于，所述的衬底为单晶硅；所述的纳米非晶碳层为类金刚石结构。6.根据权利要求1所述的MEMS红外光源，其特征在于，所述的黏附层为Ti/TiN层；所述的钝化层为氮化硅层。7.根据权利要求1所述的MEMS红外光源，其特征在于，所述的盘丝状钨结构的厚度为300
±
30nm；所述的氧化硅层的厚度为300
±
10nm；所述的黏附层的厚度为20
±
2nm；所述的纳米非晶碳层的厚度为50
±
5nm；所述的钝化层的厚度为200
±
20nm。8.根据权利要求1所述的MEMS红外光源，其特征在于，所述的盘丝状钨结构由外围直径1.3mm的多个内嵌圆环串联而成，加热丝间隔5um，加热器边缘与硅衬底之间的间距为315um；所述的盘丝状钨结构经在氮气保护条件下退火。9.一种MEMS红外光源的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括以下步骤：(1)在单晶硅衬底进行热氧化；(2)低压气相沉积生长富硅Si3N4薄膜；(3)在富硅Si3N4薄膜形成盘丝状钨结构；(4)在盘丝状钨结构中沉积氧化硅层；(5)沉积黏附层；(6)沉积纳米非晶碳层；(7)在盘丝状钨结构上蒸镀金属电极；(8)在纳米非晶碳层上沉积钝化层；(9)刻蚀背面以释放背腔。10.根据权利要求9所述的MEMS红外光源的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘凯仙，许晴，于海洋，张杰，
申请(专利权)人：上海翼捷工业安全设备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：