[發(fā)明專利]一種紅外光發(fā)射與分光集成芯片及其制備方法

有效

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• 申請日: 2012-12-18
• 公開（公告）號: CN103030094A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 施云波;于瀟禹;馮僑華;趙文杰
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: B81B7/02
• 分類號: B81B7/02;B81C1/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務(wù)所 23109
• 代理人: 金永煥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及芯片及其制備方法的領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著紅外光譜分析技術(shù)的發(fā)展，紅外光譜分析技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用在越來越多的領(lǐng)域里面，分析儀器的微型化和低功耗化已經(jīng)成為目前對于光譜儀器研制的發(fā)展趨勢。傳統(tǒng)光譜儀器由于在結(jié)構(gòu)設(shè)計和對零部件的使用上存在著許多無法克服的缺點，很難對儀器的整體尺寸進一步縮小和提高精度。傳統(tǒng)的閃耀光柵制備方法主要采用機械刻劃技術(shù)，真空鍍膜復(fù)制法，全息法制作，制作成本高，難度大，同時，傳統(tǒng)分析儀器中使用紅外燈泡和機械斬波器的組合使光譜儀器的很難實現(xiàn)微型化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是要解決現(xiàn)有的分析儀器由于紅外燈泡加上機械斬波器的光源調(diào)制模式很難實現(xiàn)儀器的微型化、現(xiàn)有的閃耀光柵制備方法存在成本高和難度大的問題，而提供了一種紅外光發(fā)射與分光集成芯片及其制備方法。

一種紅外光發(fā)射與分光集成芯片，由芯片內(nèi)芯、封裝外殼、反射鏡和電極絕緣子端口組成；所述的芯片內(nèi)芯由硅基片、二氧化硅層、閃耀光柵、光源電極、測溫電阻、光隔離梁和隔離槽組成；所述的二氧化硅層由二氧化硅層Ⅰ和二氧化硅層Ⅱ組成；所述的二氧化硅層Ⅰ設(shè)置在硅基片的上表面上，光隔離梁設(shè)置在硅基片的上表面的中間，并將二氧化硅層Ⅰ的上表面分隔成二氧化硅層上表面Ⅲ和二氧化硅層上表面Ⅳ；所述的二氧化硅層Ⅱ設(shè)置在硅基片的下表面上；所述的光源電極和測溫電阻設(shè)置在二氧化硅層上表面Ⅲ；所述的閃耀光柵設(shè)置在二氧化硅層上表面Ⅳ，并在二氧化硅層Ⅰ和硅基片中形成光柵圖案凹槽；所述的隔離槽設(shè)置在二氧化硅層Ⅱ上，與測溫電阻相對應(yīng)，并在二氧化硅層Ⅱ和硅基片中形成隔離凹槽；所述的封裝外殼上設(shè)置有凹槽，用于鑲嵌芯片內(nèi)芯；反射鏡設(shè)置在封裝外殼上，定位于二氧化硅層上表面Ⅲ上方；電極絕緣子端口定位于封裝外殼上，與電極端部相對應(yīng)。

工作原理：采用間斷脈沖通電的方式對芯片內(nèi)芯的光源電極進行加熱，當光源電極達到足夠高的溫度時，即可發(fā)出脈沖形式的電調(diào)制紅外光；電調(diào)制紅外光通過封裝外殼上固定的反射鏡反射到芯片內(nèi)芯的閃耀光柵上，得到一系列按波長大小順序排列的紅外單色光；其中，由于光源電極的加熱的向時，測溫電阻的阻值發(fā)生變化，通過對測溫電阻阻值的測量，可以得到電調(diào)制紅外光的輻射強度。

一種紅外光發(fā)射與分光集成芯片的制備方法，具體是按以下步驟完成的：

一、準備清潔的硅基片；

二、氧化經(jīng)步驟一準備的硅基片的上表面和下表面，在硅基片的上表面得到二氧化硅層Ⅰ，在硅基片的下表面得到二氧化硅層Ⅱ；其中，所述的二氧化硅層Ⅰ厚度為0.2μm~0.4μm，所述的二氧化硅層Ⅱ厚度為0.2μm~0.4μm；

三、采用光刻剝離工藝和磁控濺射方法在經(jīng)步驟二處理的硅基片的上表面上制備光源電極、測溫電阻、光隔離梁和光柵圖案；其中，所述的光源電極的冷卻電阻值為50Ω~100Ω，光源電極加熱后的最大電阻值為200Ω~400Ω；

四、采用濕法刻蝕的方法與磁控濺射方法在經(jīng)步驟三處理的硅基片的光柵圖形上制備閃耀光柵；

五、采用光刻工藝和刻蝕的方法在經(jīng)步驟四處理的硅基片的下表面上與測溫電阻相對應(yīng)的位置上制備隔離槽，即完成了芯片內(nèi)芯的制備；

六、準備光滑不銹鋼基片，采用真空蒸鍍的方法在光滑不銹鋼基片的下表面上鍍金膜，得到反射鏡；

七、采用封裝外殼封裝步驟五得到的芯片內(nèi)芯，將步驟六得到的反射鏡粘合到封裝外殼上，即完成了紅外光發(fā)射與分光集成芯片的制備。

本發(fā)明的優(yōu)點：一、本發(fā)明的一種紅外光發(fā)射與分光集成芯片，采用硅基底材料制作紅外光源和閃耀光柵集成一體式微結(jié)構(gòu)，易于陣列化，功耗低，使得能夠?qū)崿F(xiàn)儀器的微型化；

二、本發(fā)明的一種紅外光發(fā)射與分光集成芯片的制備方法，相對于現(xiàn)有技術(shù)的制備方法，技術(shù)制作成本低，難度低，易于規(guī)模化生產(chǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種紅外光發(fā)射與分光集成芯片的俯視圖。

圖2為圖1的A-A剖面圖。

圖3為本發(fā)明的一種紅外光發(fā)射與分光集成芯片的仰視圖。

具體實施方式