专利名称：一种红外光发射与分光集成芯片及其制备方法
技术领域：
本发明涉及芯片及其制备方法的领域。
背景技术：
随着红外光谱分析技术的发展，红外光谱分析技术已经被应用在越来越多的领域里面，分析仪器的微型化和低功耗化已经成为目前对于光谱仪器研制的发展趋势。传统光谱仪器由于在结构设计和对零部件的使用上存在着许多无法克服的缺点，很难对仪器的整体尺寸进ー步縮小和提高精度。传统的闪耀光栅制备方法主要采用机械刻划技术，真空镀膜复制法，全息法制作，制作成本高，难度大，同吋，传统分析仪器中使用红外灯泡和机械斩波器的组合使光谱仪器的很难实现微型化。
发明内容
本发明是要解决现有的分析仪器由于红外灯泡加上机械斩波器的光源调制模式很难实现仪器的微型化、现有的闪耀光栅制备方法存在成本高和难度大的问题，而提供了一种红外光发射与分光集成芯片及其制备方法。 —种红外光发射与分光集成芯片，由芯片内芯、封装外壳、反射镜和电极绝缘子端ロ组成；所述的芯片内芯由硅基片、ニ氧化硅层、闪耀光栅、光源电极、测温电阻、光隔离梁和隔离槽组成；所述的ニ氧化硅层由ニ氧化硅层I和ニ氧化硅层II组成；所述的ニ氧化硅层I设置在硅基片的上表面上，光隔离梁设置在硅基片的上表面的中间，并将ニ氧化硅层I的上表面分隔成ニ氧化硅层上表面III和ニ氧化硅层上表面IV ;所述的ニ氧化硅层II设置在硅基片的下表面上；所述的光源电极和测温电阻设置在ニ氧化硅层上表面III;所述的闪耀光栅设置在ニ氧化硅层上表面IV，并在ニ氧化硅层I和硅基片中形成光栅图案凹槽；所述的隔离槽设置在ニ氧化硅层II上，与测温电阻相对应，并在ニ氧化硅层II和硅基片中形成隔离凹槽；所述的封装外壳上设置有凹槽，用于镶嵌芯片内芯；反射镜设置在封装外壳上，定位于ニ氧化硅层上表面III上方；电极绝缘子端ロ定位于封装外売上，与电极端部相对应。工作原理采用间断脉冲通电的方式对芯片内芯的光源电极进行加热，当光源电极达到足够高的温度吋，即可发出脉冲形式的电调制红外光；电调制红外光通过封装外壳上固定的反射镜反射到芯片内芯的闪耀光栅上，得到一系列按波长大小顺序排列的红外单色光；其中，由于光源电极的加热的向吋，测温电阻的阻值发生变化，通过对测温电阻阻值的測量，可以得到电调制红外光的辐射强度。一种红外光发射与分光集成芯片的制备方法，具体是按以下步骤完成的一、准备清洁的硅基片；ニ、氧化经步骤ー准备的硅基片的上表面和下表面，在硅基片的上表面得到ニ氧化硅层I，在硅基片的下表面得到ニ氧化硅层II ;其中，所述的ニ氧化硅层I厚度为
0.2 u nTO. 4 u m,所述的ニ氧化娃层II厚度为0. 2 y nTO. 4 u m ；
三、采用光刻剥离エ艺和磁控溅射方法在经步骤ニ处理的硅基片的上表面上制备光源电极、测温电阻、光隔离梁和光栅图案；其中，所述的光源电极的冷却电阻值为50 Q Iooq，光源电极加热后的最大电阻值为200Q 400Q ；四、采用湿法刻蚀的方法与磁控溅射方法在经步骤三处理的硅基片的光栅图形上制备闪耀光栅；五、采用光刻エ艺和刻蚀的方法在经步骤四处理的硅基片的下表面上与测温电阻相对应的位置上制备隔离槽，即完成了芯片内芯的制备；六、准备光滑不锈钢基片，采用真空蒸镀的方法在光滑不锈钢基片的下表面上镀金膜，得到反射镜；七、采用封装外壳封装步骤五得到的芯片内芯，将步骤六得到的反射镜粘合到封装外売上，即完成了红外光发射与分光集成芯片的制备。本发明的优点一、本发明的一种红外光发射与分光集成芯片，米用娃基底材料制作红外光源和闪耀光栅集成一体式微结构，易于阵列化，功耗低，使得能够实现仪器的微型化；ニ、本发明的ー种红外光发射与分光集成芯片的制备方法，相对于现有技术的制备方法，技术制作成本低，难度低，易于规模化生产。
图1为本发明的一种红外光发射与分光集成芯片的俯视图。图2为图1的A-A剖面图。图3为本发明的一种红外光发射与分光集成芯片的仰视图。
具体实施例方式具体实施方式
一结合图1、图2和图3,本实施方式是ー种红外光发射与分光集成芯片，由芯片内芯、封装外壳7、反射镜8和电极绝缘子端ロ 9组成；所述的芯片内芯由硅基片1、ニ氧化硅层、闪耀光栅3、光源电极4-1、测温电阻4-2、光隔离梁5和隔离槽6组成；所述的ニ氧化硅层由ニ氧化硅层I和ニ氧化硅层II 2-3组成；所述的ニ氧化硅层I设置在硅基片I的上表面上，光隔离梁5设置在硅基片I的上表面的中间，并将ニ氧化硅层I的上表面分隔成ニ氧化硅层上表面III2-1和ニ氧化硅层上表面IV 2-2 ;所述的ニ氧化硅层II 2-3设置在硅基片I的下表面上；所述的光源电极4-1和测温电阻4-2设置在ニ氧化硅层上表面III 2-1 ;所述的闪耀光栅3设置在ニ氧化硅层上表面IV 2-2，并在ニ氧化硅层I和硅基片I中形成光栅图案凹槽；所述的隔离槽6设置在ニ氧化硅层II 2-3上，与测温电阻4-2相对应，并在ニ氧化硅层II 2-3和硅基片I中形成隔离凹槽；所述的封装外壳7上设置有凹槽，用于镶嵌芯片内芯；反射镜8设置在封装外壳7上,定位于ニ氧化娃层上表面III 2-1上方；电极绝缘子端ロ定位于封装外壳7上，与电极端部相对应。本实施方式提供的一种红外光发射与分光集成芯片的工作原理采用间断脉冲通电的方式对芯片内芯的光源电极4-1进行加热，当光源电极4-1达到足够高的温度时，即可发出脉冲形式的电调制红外光；电调制红外光通过封装外壳7上固定的反射镜8反射到芯片内芯的闪耀光栅3上,得到一系列按波长大小顺序排列的红外单色光； 其中，由于光源电极4-1的加热的向吋，测温电阻4-2的阻值发生变化，通过对测温电阻4-2阻值的测量，可以得到电调制红外光的辐射强度。本实施方式提供的一种红外光发射与分光集成芯片，采用硅基底材料制作红外光源和闪耀光栅集成一体式微结构，易于阵列化，功耗低，使得能够实现仪器的微型化。
具体实施方式
ニ 结合图1、图2和图3，本实施方式是制备具体实施方式
一所述的一种红外光发射与分光集成芯片的方法，具体是按以下步骤完成的一、准备清洁的硅基片I ;ニ、氧化经步骤ー处理的硅基片I的上表面和下表面，在硅基片I的上表面得到ニ氧化硅层I，在硅基片I的下表面得到ニ氧化硅层II 2-3 ；三、采用光刻剥离エ艺和磁控溅射方法在经步骤ニ处理的硅基片I的上表面上制备光源电极4-1、测温电阻4-2和光隔离梁5 ；四、采用光刻方法、湿法刻蚀的方法与磁控溅射方法在经步骤三处理的硅基片I的上表面IV 2-2上制备闪耀光栅3 ；五、采用光刻エ艺和刻蚀的方法在经步骤四处理的硅基片I的下表面上与测温电阻4-2相对应的位置上制备隔离槽6，即完成了芯片内芯的制备；六、准备光滑不锈钢基片，采用真空蒸镀的方法在光滑不锈钢基片的下表面上镀金膜，得到反射镜8;七、采用封装外壳7封装步骤五得到的芯片内芯，将步骤六得到的反射镜8粘合到封装外壳7上，即完成了红外光发射与分光集成芯片的制备。本实施方式提供的一种红外光发射与分光集成芯片的制备方法，相对于现有技术的制备方法，技术制作成本低，难度低，易于规模化生产。
具体实施方式
三本实施方式与具体实施方式
ニ的不同点在于所述的娃基片I的晶向为[100]，厚度为0.1511110).2511111。其它与具体实施方式
二相同。
具体实施方式
四本实施方式与具体实施方式
ニ或三的不同点在于所述的ニ氧化硅层I厚度为0. 2 ii nTO. 4um,所述的ニ氧化硅层II 2-3厚度为0. 2 y nTO. 4 Um0其它与具体实施方式
ニ或三相同。
具体实施方式
五本实施方式与具体实施方式
ニ至四之一的不同点在于所述的光源电极的冷却电阻值为50 Q 100 Q，光源电极加热后的最大电阻值为200 Q ^400 Q。其它与具体实施方式
ニ至四相同。
具体实施方式
六本实施方式与具体实施方式
ニ至五之一的不同点在于所述的采用光刻剥离エ艺和磁控溅射方法在经步骤ニ处理的硅基片I的上表面上制备光源电极4-1、测温电阻4-2和光隔离梁5，具体是按以下步骤完成的a、采用光刻胶的底处理液浸泡经步骤ニ处理得到的硅基片1，浸泡时间为20mirT30min，浸泡后在 150°C 180°C 的温度下干燥 20mirT30min ；b、采用光刻胶对经步骤a处理的硅基片I的上表面进行涂胶，涂胶后在80°C 100°C的温度下恒温20min 40min ；C、准备以光源电极4-1、测温电阻4-2和光隔离梁5为制版图形的掩模版；d、将步骤c得到的光源电极4-1掩模版、测温电阻4-2掩模版和光隔离梁5掩模版盖在经步骤b处理的硅基片I的上表面上，曝光15广308，把曝光好的基片放入显影液中显影20s 40s，然后在去离子水中漂洗20s 30s ;漂洗后在100°C 120°C条件下坚膜30min 40min ；e、采用磁控溅射的方法在经步骤d处理的硅基片I的上表面上镀膜；其中，磁控溅射的方法的參数为靶材为99. 99%的钼，靶材的尺寸为の60X2. 5mm ;在真空度达到I X 10_5Pa 2X 10_5Pa时，往溅射室通氩气，氩气的流量为15ml/mirT25ml/min，氩气压强为1. 5Pa^2. 5Pa，采用直流溅射，溅射功率为32W飞0W，时间为15mirT20min，镀膜时，压强控制在0. 5Pa以下；f、将经步骤e处理的硅基片I放入丙酮中浸泡3mirT5min，溶解光刻胶，并超声至金属图案清晰；g、将经步骤f处理的硅基片I在800°C 1000°C下退火2tT3h，即完成了制备光源电极4-1、测温电阻4-2和光隔离梁5。其它与具体实施方式
ニ至五相同。
具体实施方式
七本实施方式与具体实施方式
ニ至六之一的不同点在于所述的采用光刻方法、湿法刻蚀的方法与磁控溅射方法在经步骤三处理的硅基片I的上表面IV 2-2上制备闪耀光栅3，具体是按以下步骤完成的h、采用光刻胶的底 处理液浸泡经步骤三处理得到的硅基片1，浸泡时间为20mirT30min，浸泡后在 150°C 180°C 的温度下干燥 20mirT30min ；1、采用光刻胶对经步骤a处理的硅基片I的上表面和下表面进行双面涂胶，涂胶后在80°C 100°C的温度下恒温20mirT40min ；j、准备以闪耀光栅3为镂空图形的掩模版；k、将步骤j得到的闪耀光栅3掩模版盖在经步骤i处理的硅基片I的上表面上，曝光15s 30s,把曝光好的基片放入显影液中显影20s 40s,然后在去离子水中漂洗20s 30s ；漂洗后在100°C 120°C条件下坚膜30mirT40min ；1、采用HF和NH4F的混合溶液刻蚀经步骤k处理的硅基片I后裸露出来的SiO2层，刻蚀时间2mirT4min，裸露出硅基片，然后，使用质量分数为25% 35%的KOH水溶液在80°C 100で的恒温条件下对裸露出的硅基片刻蚀2mirT4min，刻蚀后，采用丙酮溶液浸泡娃基片的光栅部分，浸泡时间lmin 2min ；m、采用磁控溅射的方法在经步骤I处理的硅基片I的光栅部分镀金膜；其中，磁控溅射的方法的參数为靶材为99. 99%的钼，靶材的尺寸为の60X2. 5mm ;在真空度达到I X 10_5Pa 2X 10_5Pa时，往溅射室通氩气，氩气的流量为15ml/mirT25ml/min，氩气压强为1.5Pa^2. 5Pa，采用直流溅射，溅射功率为32W飞0W，时间为10mirT20min，镀膜时，压强控制在0. 5Pa以下；n、将经步骤m处理的硅基片I浸泡在丙酮溶液中，直至图案清晰为止；O、将经步骤n处理的硅基片I在400°C 600°C退火2h 3h，即完成了制备闪耀光栅3。其它与具体实施方式
ニ至六相同。
具体实施方式
八本实施方式与具体实施方式
ニ至七之一的不同点在于所述的采用光刻エ艺和刻蚀的方法在经步骤四处理的硅基片I的下表面上与测温电阻4-2相对应的位置上制备隔离槽6，具体是按以下步骤完成的P、采用光刻胶将经步骤四处理的硅基片I的上表面和下表面进行双面涂胶，涂胶后在80°C 100°C的温度下恒温20mirT40min ；
q、准备以隔离槽6为镂空图形的掩模版；r、将步骤q得到的隔离槽6掩模版盖在经步骤P处理的硅基片I的下表面的相应位置上，曝光15广308，把曝光好的基片放入显影液中显影20广408，然后在去离子水中漂洗20s 30s ;漂洗后在100°C 120°C条件下坚膜30mirT40min ；S、采用HF和NH4F的混合溶液刻蚀经步骤r处理的硅基片I后裸露出来的SiO2层，刻蚀时间2mirT4min，裸露出硅基片，然后，使用质量分数为25% 35%的KOH水溶液在80°c Kktc的恒温条件下对裸露出的硅基片刻蚀7otT72h，刻蚀后，采用丙酮溶液浸泡硅基片的光栅部分，浸泡时间lmirT2min，即完成了制备隔离槽6。其它与具体实施方式
ニ至七相同。
具体实施方式
九本实施方式与具体实施方式
ニ至五之一的不同点在于所述的采用真空蒸镀的方法在光滑不锈钢基片的下表面上镀金膜，具体是按以下步骤完成的取光滑不锈钢基片使用真空蒸发镀膜机对反射面进行镀金膜，采用Au箔作为蒸发源材料，蒸发电流120A 140A，蒸发时间10jT15s。其它与具体实施方式
ニ至八相同。采用以下试验验证本发明的效果一、准备清洁的硅基片I ;其中，所述的硅基片I的晶向为[100]，厚度为0. 2iim ;ニ、氧化经步骤ー处理的硅基片I的上表面和下表面，在硅基片I的上表面得到ニ氧化硅层I，在硅基片I的下表面得到ニ氧化硅层II 2-3 ;其中，所述的ニ氧化硅层I厚度为0. 3 ii m，所述的ニ氧化硅层II 2-3厚度为0. 3 ii m ;三、采用光刻剥离エ艺和磁控溅射方法在经步骤ニ处理的硅基片I的上表面上制备光源电极4-1、测温电阻4 -2和光隔离梁5 ;其中，所述的光源电极的冷却电阻值为100Q，光源电极加热后的最大电阻值为400 Q ;制备光源电极4-1、测温电阻4-2和光隔离梁5的方法，具体是按以下步骤完成的a、采用光刻胶的底处理液浸泡经步骤ニ处理得到的硅基片1，浸泡时间为30min，浸泡后在180°C的温度下干燥20mi ；b、采用光刻胶对经步骤a处理的硅基片I的上表面进行涂胶，涂胶后在100°C的温度下恒温20min ；C、准备以光源电极4-1、测温电阻4-2和光隔离梁5为制版图形的掩模版；d、将步骤c得到的光源电极4-1掩模版、测温电阻4-2掩模版和光隔离梁5掩模版盖在经步骤b处理的硅基片I的上表面上，曝光30s，把曝光好的基片放入显影液中显影40s，然后在去离子水中漂洗30s ;漂洗后在120°C条件下坚膜30min ；e、采用磁控溅射的方法在经步骤d处理的硅基片I的上表面上镀膜；其中，磁控溅射的方法的參数为靶材为99. 99%的钼，靶材的尺寸为の60X2. 5mm ;在真空度达到IX 10_5Pa吋，往溅射室通氩气，氩气的流量为15ml/min，氩气压强为2. 5Pa，采用直流溅射，溅射功率为45W，时间为20min，镀膜时，压强控制在0. 5Pa以下；f、将经步骤e处理的硅基片I放入丙酮中浸泡3min，溶解光刻胶，并超声至金属图案清晰；g、将经步骤f处理的硅基片I在1000°C下退火2h，即完成了制备光源电极4-1、测温电阻4-2和光隔离梁5 ;四、采用光刻方法、湿法刻蚀的方法与磁控溅射方法在经步骤三处理的硅基片I的上表面IV 2-2上制备闪耀光栅3，具体是按以下步骤完成的h、采用光刻胶的底处理液浸泡经步骤三处理得到的硅基片1，浸泡时间为30min，浸泡后在180°C的温度下干燥20min ；1、采用光刻胶对经步骤a处理的硅基片I的上表面和下表面进行双面涂胶，涂胶后在100°c的温度下恒温20min ；j、准备以闪耀光栅3为镂空图形的掩模版；k、将步骤j得到的闪耀光栅3掩模版盖在经步骤i处理的硅基片I的上表面，曝光30s，把曝光好的基片放入显影液中显影40s，然后在去离子水中漂洗30s ，漂洗后在120°C条件下坚膜30min ；1、采用HF和NH4F的混合溶液刻蚀经步骤k处理的硅基片I后裸露出来的SiO2层，刻蚀时间3min，裸露出硅基片，然后，使用质量分数为30%的KOH水溶液在100°C的恒温条件下对裸露出的硅基片刻蚀3min，刻蚀后，采用丙酮溶液浸泡硅基片的光栅部分，浸泡时间2min ；m、采用磁控溅射的方法在经步骤I处理的硅基片I的光栅部分镀金膜；其中，磁控溅射的方法的參数为靶材为99. 99%的钼，靶材的尺寸为の60X2. 5mm ;在真空度达到IX 10_5Pa吋，往溅射室通氩气，氩气的流量为15ml/min，氩气压强为2. 5Pa，采用直流溅射，溅射功率为45W，时间为20min，镀膜时，压强控制在0. 5Pa以下；n、将经步骤m处理的硅基片I浸泡在丙酮溶液中，直至图案清晰为止；O、将经步骤n处理的硅基片I在600°C退火2h，即完成了制备闪耀光栅3 ；五、采用光刻エ艺和刻蚀的方法在经步骤四处理的硅基片I的下表面上与测温电阻4-2相对应的位置上制备隔离槽6，即完成了芯片内芯的制备；制备隔离槽6的方法，具体是按以下步骤完成的P、采用光刻胶将经步骤四处理的硅基片I的上表面和下表面进行双面涂胶，涂胶后在100°c的温度下恒温20min ；q、准备以隔离槽6为镂空图形的掩模版；r、将步骤q得到的隔离槽6掩模版盖在经步骤P处理的硅基片I的下表面的相应位置上，曝光30s，把曝光好的基片放入显影液中显影40s，然后在去离子水中漂洗30s ;漂洗后在120°C条件下坚膜40min ；S、采用HF和NH4F的混合溶液刻蚀经步骤r处理的硅基片I后裸露出来的SiO2层，刻蚀时间3min，裸露出硅基片，然后，使用质量分数为30%的KOH水溶液在100°C的恒温条件下对裸露出的硅基片刻蚀72h，刻蚀后，采用丙酮溶液浸泡硅基片的光栅部分，浸泡时间2min，即完成了制备隔离槽6;六、准备光滑不锈钢基片，采用真空蒸镀的方法在光滑不锈钢基片的下表面上镀金膜，得到反射镜8 ;具体是按以下步骤完成的取光滑不锈钢基片使用真空蒸发镀膜机对反射面进行镀金膜，采用Au箔作为蒸发源材料，蒸发电流140A，蒸发时间IOs ；七、采用封装外壳7封装步骤五得到的芯片内芯，将步骤六得到的反射镜8粘合到封装外壳7上，即完成了红外光发射与分光集成芯片的制备。
权利要求
1.一种红外光发射与分光集成芯片，其特征在于它是由芯片内芯、封装外壳(7)、反射镜(8)和电极绝缘子端口(9)组成；所述的芯片内芯是由硅基片(I)、二氧化硅层、闪耀光栅(3)、光源电极(4-1)、测温电阻(4-2)、光隔离梁(5)和隔离槽(6)组成；所述的二氧化硅层由二氧化硅层I和二氧化硅层II (2-3)组成；所述的二氧化硅层I设置在硅基片(I)的上表面上，光隔离梁(5)设置在硅基片(I)的上表面的中间，并将二氧化硅层I的上表面分隔成二氧化硅层上表面III (2-1)和二氧化硅层上表面IV (2-2);所述的二氧化硅层II (2-3) 设置在硅基片(I)的下表面上；所述的光源电极(4-1)和测温电阻(4-2)设置在二氧化硅层上表面111(2-1);所述的闪耀光栅(3)设置在二氧化硅层上表面IV(2-2)，并在二氧化硅层 I和硅基片(I)中形成光栅图案凹槽；所述的隔离槽(6)设置在二氧化硅层II (2-3)上，与测温电阻(4-2)相对应，并在二氧化硅层II (2-3)和硅基片(I)中形成隔离凹槽；所述的封装外壳(7)上设置有凹槽，用于镶嵌芯片内芯；反射镜(8)设置在封装外壳(7)上，定位于二氧化硅层上表面III(2-1)上方；电极绝缘子端口(9)定位于封装外壳(7)上，与电极端部相对应。
2.如权利要求1所述的一种红外光发射与分光集成芯片的制备方法，其特征在于红外光发射与分光集成芯片的制备方法，具体是按以下步骤完成的一、准备清洁的硅基片(I)；二、氧化经步骤一处理的硅基片(I)的上表面和下表面，在硅基片(I)的上表面得到二氧化硅层I，在硅基片(I)的下表面得到二氧化硅层II (2-3)；三、采用光刻剥离工艺和磁控溅射方法在经步骤二处理的硅基片(I)的上表面上制备光源电极(4-1)、测温电阻(4-2)和光隔离梁(5)；四、采用光刻方法、湿法刻蚀的方法与磁控溅射方法在经步骤三处理的硅基片(I)的上表面IV (2-2)上制备闪耀光栅(3)；五、采用光刻工艺和刻蚀的方法在经步骤四处理的硅基片(I)的下表面上与测温电阻 (4-2)相对应的位置上制备隔离槽(6)，即完成了芯片内芯的制备；六、准备光滑不锈钢基片，采用真空蒸镀的方法在光滑不锈钢基片的下表面上镀金膜， 得到反射镜(8);七、采用封装外壳(7)封装步骤五得到的芯片内芯，将步骤六得到的反射镜(8)粘合到封装外壳(7)上，即完成了红外光发射与分光集成芯片的制备。
3.根据权利要求2所述的一种红外光发射与分光集成芯片的制备方法，其特征在于 所述的步骤一中的硅基片(I)的晶向为[100]，厚度为O. 15μπΓθ. 25 μ m。
4.根据权利要求2所述的一种红外光发射与分光集成芯片的制备方法，其特征在于所述的步骤二中的二氧化硅层I厚度为0.2 μ πΓΟ. 4 μ m，二氧化硅层II (2-3)厚度为O.2 μ πΓθ. 4 μ mD
5.根据权利要求2所述的一种红外光发射与分光集成芯片的制备方法，其特征在于 所述的步骤三中的光源电极的冷却电阻值为50Ω100Ω，光源电极加热后的最大电阻值为 200 Ω 400 Ω。
6.根据权利要求2、3、4或5所述的一种红外光发射与分光集成芯片的制备方法,其特征在于所述的步骤三中的制备光源电极(4-1)、测温电阻(4-2)和光隔离梁(5)的方法，具体是按以下步骤完成的a、采用光刻胶的底处理液浸泡经步骤二处理得到的硅基片(1)，浸泡时间为 20mirT30min，浸泡后在 150°C 180°C 的温度下干燥 20mirT30min ；b、采用光刻胶对经步骤a处理的硅基片(I)的上表面进行涂胶，涂胶后在80°C^lOO0C 的温度下恒温20min 40min ；C、准备以光源电极(4-1)、测温电阻(4-2)和光隔离梁(5)为制版图形的掩模版；d、将步骤c得到的光源电极(4-1)掩模版、测温电阻(4-2)掩模版和光隔离梁(5)掩模版盖在经步骤b处理的硅基片(I)的上表面上，曝光15iT30S，把曝光好的基片放入显影液中显影20s 40s，然后在去离子水中漂洗20s 30s ;漂洗后在100°C 120°C条件下坚膜 30min 40min ；e、采用磁控溅射的方法在经步骤d处理的硅基片(I)的上表面上镀膜；其中，磁控溅射的方法的参数为靶材为99. 99%的钼，靶材的尺寸为Φ60Χ2. 5mm;在真空度达到 I X 10_5Pa 2X 10_5Pa时，往溅射室通氩气，氩气的流量为15ml/mirT25ml/min，氩气压强为1. 5Pa^2. 5Pa，采用直流溅射，溅射功率为32W飞0W，时间为15mirT20min，镀膜时，压强控制在O. 5Pa以下；f、将经步骤e处理的硅基片(I)放入丙酮中浸泡3mirT5min，溶解光刻胶，并超声至金属图案清晰；g、将经步骤f处理的硅基片(I)在800°C 1000°C下退火2tT3h，即完成了制备光源电极(4-1)、测温电阻(4-2)和光隔离梁(5)。
7.根据权利要求2、3、4或5所述的一种红外光发射与分光集成芯片的制备方法,其特征在于所述的步骤四中的制备闪耀光栅(3)的方法，具体是按以下步骤完成的h、采用光刻胶的底处理液浸泡经步骤三处理得到的硅基片(1)，浸泡时间为 20mirT30min，浸泡后在 150°C 180°C 的温度下干燥 20mirT30min ；1、采用光刻胶对经步骤a处理的硅基片(I)的上表面和下表面进行双面涂胶，涂胶后在80°C 100°C的温度下恒温20min 40min ；j、准备以闪耀光栅(3)为镂空图形的掩模版；k、将步骤j得到的闪耀光栅(3)掩模版盖在经步骤i处理的硅基片(I)的上表面上， 曝光15iT30S，把曝光好的硅基片(I)放入显影液中显影20iT40S，然后在去离子水中漂洗 20s 30s ;漂洗后在100°C 120°C条件下坚膜30mirT40min ；1、采用HF和NH4F的混合溶液刻蚀经步骤k处理的硅基片(I)后裸露出来的SiO2 层，刻蚀时间2mirT4min，裸露出硅基片，然后，使用质量分数为25% 35%的KOH水溶液在 80°C 10(TC的恒温条件下对裸露出的硅基片刻蚀2mirT4min，刻蚀后，采用丙酮溶液浸泡娃基片的光栅部分，浸泡时间Imin 2min ；m、采用磁控溅射的方法在经步骤I处理的硅基片(I)的光栅部分镀金膜；其中，磁控溅射的方法的参数为靶材为99. 99%的钼，靶材的尺寸为Φ60Χ2. 5mm ;在真空度达到IX 10_5Pa 2X 10_5Pa时，往溅射室通氩气，氩气的流量为15ml/mirT25ml/min，氩气压强为1. 5Pa^2. 5Pa，采用直流溅射，溅射功率为32W飞0W，时间为10mirT20min，镀膜时，压强控制在O. 5Pa以下；η、将经步骤m处理的硅基片(I)浸泡在丙酮溶液中，直至图案清晰为止；ο、将经步骤η处理的硅基片(I)在400 V飞00 °C退火2tT3h，即完成了制备闪耀光栅(3)。
8.根据权利要求2、3、4或5所述的一种红外光发射与分光集成芯片的制备方法,其特征在于所述的步骤五中的制备隔离槽(6)的方法，具体是按以下步骤完成的P、采用光刻胶将经步骤四处理的硅基片(I)的上表面和下表面进行双面涂胶，涂胶后在80°C 100°C的温度下恒温20min 40min ；q、准备以隔离槽(6)为镂空图形的掩模版；r、将步骤q得到的隔离槽(6)掩模版盖在经步骤P处理的硅基片(I)的下表面的相应位置上，曝光15iT30S，把曝光好的基片放入显影液中显影20iT40S，然后在去离子水中漂洗20s 30s ;漂洗后在100°C 120°C条件下坚膜30mirT40min ；S、采用HF和NH4F的混合溶液刻蚀经步骤r处理的硅基片(I)后裸露出来的SiO2 层，刻蚀时间2mirT4min，裸露出硅基片，然后，使用质量分数为25% 35%的KOH水溶液在 80°C 10(TC的恒温条件下对裸露出的硅基片刻蚀70tT72h，刻蚀后，采用丙酮溶液浸泡硅基片的光栅部分，浸泡时间lmirT2min，即完成了制备隔离槽(6)。
9.根据权利要求2、3、4或5所述的一种红外光发射与分光集成芯片的制备方法,其特征在于所述的步骤六中的采用真空蒸镀的方法在光滑不锈钢基片的下表面镀金膜，具体是按以下步骤完成的取光滑不锈钢基片使用真空蒸发镀膜机对反射面进行镀金膜，采用 Au箔作为蒸发源材料，蒸发电流120A 140A，蒸发时间10s 15s。
全文摘要
一种红外光发射与分光集成芯片及其制备方法，涉及芯片及其制备方法的领域。本发明是要解决现有的分析仪器由于红外灯泡加上机械斩波器的光源调制模式很难实现仪器的微型化、现有的闪耀光栅制备方法存在成本高和难度大的问题。一种红外光发射与分光集成芯片，其特征在于它是由芯片内芯、封装外壳、反射镜组成；芯片内芯是由硅基片、二氧化硅层、闪耀光栅、光源电极、测温电阻、光隔离梁和隔离槽制备方法一、准备硅基片；二、制备二氧化硅层；三、制备光源电极、测温电阻和光隔离梁；四、制备闪耀光栅；五、制备隔离槽；六、制备反射镜；七、封装。本发明适用于光谱仪器的领域。
文档编号B81C1/00GK103030094SQ20121055140
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月18日 优先权日2012年12月18日
发明者施云波, 于潇禹, 冯侨华, 赵文杰 申请人:哈尔滨理工大学