[发明专利]一种MEMS红外光源及其制作方法

说明书

本发明公开一种MEMS红外光源及其制作方法，其中，MEMS红外光源包括衬底、支撑层、金属电极、热偶条结构层、加热电阻层、隔离保护层和辐射层，所述热偶条结构层形成在红外光源内部芯片，形成耦合热电堆形成温度传感器，采用热电堆耦合的温度传感器实时监测红外光源的辐射温度变化，由于热电堆耦合的温度传感器制作工艺成熟，测量精度高，温度测量范围大，具有高灵敏度和稳定性的优势，可有效提高NDIR系统的探测精度和分辨率，在NDIR气体传感领域有应用前景。由于MEMS红外光源的各个结构均可以采用CMOS或MEMS工艺制作，从而便于与MEMS红外光源内部芯片的制作工艺兼容，减小了MEMS红外光源的制作工艺难度。

技术领域

本发明涉及红外光源技术领域，尤其涉及一种MEMS(Micro Electro MechanicalSystems，微机电系统)红外光源及其制作方法。

背景技术

红外技术在国防、信息技术与通讯、污染监测、温度调控、医学等领域得到广泛应用。作为红外技术应用的重要部件，红外光源的研究得到越来越多的关注。红外光源的一个重要应用是红外气体传感器。

目前，MEMS红外光源广泛应用于NDIR(non-dispersive infra-red，非色散红外)系统中，通过加热电阻产生焦耳热对黑体辐射层进行加热，使黑体辐射层发射出热辐射红外光，红外光经过待测气体时被吸收发生衰减，通过对比衰减前后的光强计算出待测气体的浓度。

由于黑体辐射产生的红外光谱取决于辐射温度，因此红外光源的温度变化对NDIR系统中传感器的测量结果有显著影响。目前NDIR系统普遍在远离光源的探测器端放置温度传感器，当光源温度发生变化时，探测器端的温度传感器将始终存在一个滞后效应，导致温度传感器测量结果的基线发生漂移，影响测量的稳定性和精度。

目前的红外光源器件往往仅有加热发光功能，如果温度传感器仅是安装在红外光源器件的附近，所测量的温度变化会存在反应滞后、非线性等问题，因此，要实现对红外光源发光状态的实时监控，需要在红外光源最核心的芯片上集成温度传感器。

但现有技术中的红外光源将温度传感器集成在红外光源的芯片上时，存在线性度较差，温度测量范围较小，精度差，并且受外界环境影响较大的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种MEMS红外光源及其制作方法，以解决现有技术中红外光源将温度传感器集成在红外光源的芯片上时，存在线性度较差，温度测量范围较小，精度差，并且受外界环境影响较大的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种MEMS红外光源，包括：

衬底；

位于所述衬底表面的支撑层；

位于所述支撑层背离所述衬底表面的金属电极、热偶条结构层和加热电阻层，所述加热电阻层位于所述支撑层的中心区域，所述热偶条结构位于所述加热电阻层的相对两侧，所述金属电极位于所述加热电阻层的另外的相对两侧，且所述金属电极与所述加热电阻层欧姆接触；

位于所述加热电阻层背离所述支撑层表面的隔离保护层；

位于所述隔离保护层背离所述加热电阻层表面的辐射层。

优选地，所述衬底包括释放空腔结构，所述释放空腔结构为位于所述衬底朝向所述支撑层表面的凹槽结构，所述凹槽结构至少与所述加热电阻层对应。

优选地，所述热偶条结构层在所述支撑层上的投影为蛇形结构，所述热偶条结构层包括第一热偶条结构和第二热偶条结构，所述第一热偶条结构和所述第二热偶条结构首尾相接，组成蛇形结构热电堆结构的温度传感器。

优选地，所述第一热偶条结构为半导体材质，所述第二热偶条结构为金属材质。