一种红外光源及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及红外技术领域，特别涉及一种红外光源及其制备方法。
【背景技术】
[0002]红外传感技术为二^^一世纪技术研宄的一个重要领域，目前，红外传感技术已在污染监测检测、温度监控、空间监视、高分辨率成像、医学等领域得到广泛应用。而且，由于红外气体传感技术良好的选择性和极低的误报警，使得红外传感方法在气体分析中得到了广泛应用。此外，由于一些新技术和新材料的引入，红外传感仪器的小型化乃至微电子机械系统(Micro-Electro-Mechanical Systems，简称“MEMS”)化已经成为一种发展的趋势。
[0003]在红外传感技术中，红外光源的性能很大程度上决定了红外传感器的质量。目前，国内外对红外气体传感器的研宄非常活跃，多是结合MEMS工艺技术，研制体积更小，并能与IC工艺兼容，实现大批量廉价生产的红外微型光源。但是，随着体积的减小，红外光源产生的热量无法在短时间内散去，这对红外光源的性能产生了十分不利的影响。同时，红外光源的寿命与稳定性也成为决定器件是否实用的关键因素之一。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种红外光源及其制备方法，可以提高器件的机械强度，产品良率，保证器件寿命；同时，可以减少热传导通路，降低热质量，提高红外光源的动态性能；而且，还可以降低热损耗，提高发光强度。
[0005]为解决上述技术问题，本发明提供了一种红外光源，包含:衬底、反射层、支撑体与图形化电极；
[0006]所述反射层淀积在所述衬底之上；所述支撑体形成在所述反射层上；所述图形化电极淀积在所述支撑体上；
[0007]其中，所述支撑体的横截面的图形与所述图形化电极的图形相同且重合。
[0008]本发明还提供了一种红外光源的制备方法，包含以下步骤:
[0009]提供衬底；
[0010]在所述衬底上淀积反射层薄膜；
[0011]在所述反射层薄膜上淀积支撑层薄膜；
[0012]在所述支撑层薄膜上淀积图形化电极；
[0013]刻蚀掉所述支撑层薄膜上、所述图形化电极之外的部分，得到支撑体；
[0014]其中，所述支撑体的横截面的图形与所述图形化电极的图形相同且重合。
[0015]本发明实施方式相对于现有技术而言，是将图形化电极淀积在支撑体上，其中，支撑体的横截面的图形与图形化电极的图形相同且重合，由于图形化电极是具有图形结构的电阻丝，电阻丝之间留有空隙，所以，图形化电极下的支撑体具有同样图形结构，而支撑体中不支撑图形化电极的部分为空隙。这样，非悬空支撑体结构，提高了器件的机械强度，产品良率，保证了器件寿命；同时，由于非图形化支撑体区域为空隙，可以减少热传导通路，降低热质量，提高红外光源的动态性能；而且，位于支撑体下的反射层可以将图形化电极产生的热量反射回去，降低热损耗，提高发光强度。
[0016]另外，所述支撑体的厚度大于6微米。这样，图形化电极产生的热量的衰减距离较大，减少了通过支撑体向衬底传递的热量，有利于提高红外光源的性能。
[0017]另外，所述支撑体可以采用二氧化硅(S12)。利用二氧化硅制作的支撑体耐高温，且热膨胀系数小，在高温下不会因膨胀变形失去支撑的作用。
[0018]另外，所述反射层可以采用铝(Al)、金(Au)或者银(Ag)。利用铝(Al)、金(Au)或者银(Ag)制作反射层，红外热反射率高，可以高效地将图形化电极产生的热量反射回去。
[0019]另外，所述图形化电极的材料可以为以下任意一种:铂金、镍铬合金、硅化钨(WSi)、氮化钛(TiN)或者多晶硅。优选地，利用氮化钛(TiN)制作图形化电极，熔点高，耐高温，且在高温下化学性质稳定，在工作于高温时不会产生化学变化，亦不会随着时间的推移而产生性能的退化。
[0020]另外，还可以包含隔离热绝缘层；所述隔离热绝缘层在所述衬底与所述反射层之间。在衬底与反射层之间增设隔离热绝缘层，可以进一步减小图形化电极产生的热量向衬底传递，提尚红外光源的性能。
[0021]另外，还可以包含钝化吸收层；所述钝化吸收层淀积在每一个所述图形化电极上。将每一图形化电极上均淀积钝化吸收层，可以提高图形化电极的红外发射率，进而提高红外光源的性能。
[0022]另外，所述钝化吸收层的材料可以为以下任意一种:氮化硅、氧化硅、氮化钛、金黑或者铂黑。
[0023]另外，所述衬底的中间部分被挖空；其中，所述衬底的中间部分位于所述支撑体的下方。将支撑体下方对应的衬底部分挖空，可以散去传递到衬底中的图形化电极产生的热量，进一步提高了红外光源的性能。
【附图说明】
[0024]图1是根据本发明第一实施方式的红外光源结构剖面示意图；
[0025]图2A是根据本发明第一实施方式中的电极的结构示意图；
[0026]图2B是根据本发明第一实施方式中的电极的结构示意图；
[0027]图2C是根据本发明第一实施方式中的电极的结构示意图；
[0028]图2D是根据本发明第一实施方式中的电极的结构示意图；
[0029]图3是根据本发明第二实施方式的红外光源结构剖面示意图；
[0030]图4是根据本发明第三实施方式的红外光源结构剖面示意图；
[0031]图5是根据本发明第四实施方式的红外光源的制备方法流程图；
[0032]图6是根据本发明第四实施方式中的红外光源的制备过程中的剖面图；
[0033]图7是根据本发明第五实施方式的红外光源的制备方法流程图；
[0034]图8是根据本发明第六实施方式的红外光源的制备方法流程图。
【具体实施方式】
[0035]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。
[0036]本发明的第一实施方式涉及一种红外光源，具体如图1所示，包含:衬底101、反射层102、支撑体103、图形化电极104与隔离热绝缘层105。
[0037]其中，支撑体的横截面与图形化电极的图形相同。在本实施方式中，图形化电极可以采用图2A、图2B、图2C、图2D所示的任意一种。其中，图形化电极的材料可以为以下任意一种:铂金、镍铬合金、硅化钨(WSi)、氮化钛(TiN)或者多晶硅。优选地，利用氮化钛(TiN)制作图形化电极，熔点高，耐高温，且在高温下化学性质稳定，在工作于高温时不会产生化学变化，亦不会随着时间的推移而产生性能的退化。由于图形化电极是现有成熟的器件，在此不再赘述。
[0038]隔离热绝缘层105淀积在衬底101上，形成在衬底101与反射层102之间。隔离热绝缘层105采用二氧化硅，其中，二氧化硅可以隔离热，且导电性弱。这样，由于隔离热绝缘层105可以隔离图形化电极产生的热量，且导电性弱，这样，可以阻止图形化电极产生的热量向衬底101传递，提高了红外光源的性能。
[0039]反射层102淀积在隔离热绝缘层105之上；支撑体103形成在反射层102上。在本实施方式中，优选地采用铝(Al)来制作反射层。由于铝的红外热反射率高，可以高效地将图形化电极产生的热量反射回去，减少传递至衬底的热量；而且，铝的成本低，可以节约成本。当然，在本实施方式中，也可以采用金(Au)或者银(Ag)等红外热反射率高的金属材料制作反射层，同样可以高效地将图形化电极产生的热量反射回去。
[0040]图形化电极104淀积在支撑体103上，且支撑体103的横截面的图形与图形化电极的图形重合。具体地说，将图形化电极104淀积在支撑体103上，其中，支撑体103的横截面与图形化电极104的图形相同，且支撑体103的横截面的图形与图形化电极104的图形重合，由于图形化电极104是具有图形结构的电阻丝，电阻丝之间留有空隙，所以，图形化电极104下的支撑体103具有同样图形结构，而支撑体103中不支撑图形化电极104的部分为空隙。这样，非悬空支撑体结构，提高了器件的机械强度，产品良率，保证了器件寿命；同时，由于非图形化支撑体区域为空隙，可以通过支撑体103之间的空隙减少热传导通路，降低热质量，提高红外光源的动态性能。而且，位于支撑体103下方的反射层102，可以将图形化电极104产生的热量反射回去，其中，此处反射回去的热量既包含图形化电极104发出的、通过支撑体103之间的空隙传递的热量，还包含通过支撑体103传递的热量，这样，可以降低热损耗，提高发光强度。
[0041]在本实施方式中，支撑体可以采用二氧化硅(S12),且支撑体的厚度大于6微米。由于二氧化硅耐高温，且热膨胀系数小，所以，利用二氧化硅制作的支撑体，在高温下不会因膨胀变形失去支撑的作用；又当支撑体的厚度大于6微米时，图形化电极产生的热量的衰减距离较大，这样，可以减少通过支撑体向衬底传递热量，有利于提高红外光源的性能。
[0042]另外，在本实施方式中，衬底可以采用单晶硅。由于单晶硅衬底耐高温，且可以隔离热，这样，可以减小红外光源对外围器件的影响。而且，制备单晶硅的技术是现有成熟的技术，保证了本实施方式的可行性。
[0043]与现有技术相比，是将图形化电极淀积在支撑体上，其中，支撑体的横截面与图形化电极的图形相同，且支撑体的横截面的图形与图形化电极的图形重合，由于图形化电极是具有图形结构的电阻丝，电阻丝之间留有空隙，所以，图形化电极下的支撑体具有同样图形结构，而不支撑图形化电极的部分为空隙，这样，非悬空支撑层结构，提高了器件的机械强度，产品良率，保证了器件寿命；同时，可以减少热传导通路，降低热质量；而且，位于支撑体下的反射层可以将图形化电极产生的热量反射回去，降低热损耗，提高发光强度。
[0044]本发明的第二实施方式涉及一种红外光源，具体如图3所示。第二实施方式在第一实施方式的基础上作了进一步改进，主要改进之处在于:在本发明第二实施方式