專利名稱：一種紅外光發(fā)射與分光集成芯片及其制備方法
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(jìn)ー步縮小和提高精度。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，同吋，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。 —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ロ組成；所述的芯片內(nèi)芯由硅基片、ニ氧化硅層、閃耀光柵、光源電極、測溫電阻、光隔離梁和隔離槽組成；所述的ニ氧化硅層由ニ氧化硅層I和ニ氧化硅層II組成；所述的ニ氧化硅層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，并將ニ氧化硅層I的上表面分隔成ニ氧化硅層上表面III和ニ氧化硅層上表面IV ;所述的ニ氧化硅層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)置在ニ氧化硅層上表面III;所述的閃耀光柵設(shè)置在ニ氧化硅層上表面IV，并在ニ氧化硅層I和硅基片中形成光柵圖案凹槽；所述的隔離槽設(shè)置在ニ氧化硅層II上，與測溫電阻相對應(yīng)，并在ニ氧化硅層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，定位于ニ氧化硅層上表面III上方；電極絕緣子端ロ定位于封裝外売上，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(jìn)行加熱，當(dāng)光源電極達(dá)到足夠高的溫度吋，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吋，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(zhǔn)備清潔的硅基片；ニ、氧化經(jīng)步驟ー準(zhǔn)備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層I，在硅基片的下表面得到ニ氧化硅層II ;其中，所述的ニ氧化硅層I厚度為
0.2 u nTO. 4 u m,所述的ニ氧化娃層II厚度為0. 2 y nTO. 4 u m ；
三、采用光刻剝離エ藝和磁控濺射方法在經(jīng)步驟ニ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50 Q Iooq，光源電極加熱后的最大電阻值為200Q 400Q ；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、采用光刻エ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(zhǔn)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売上，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，米用娃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；ニ、本發(fā)明的ー種紅外光發(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)。


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。
具體實施例方式具體實施方式
一結(jié)合圖1、圖2和圖3,本實施方式是ー種紅外光發(fā)射與分光集成芯片，由芯片內(nèi)芯、封裝外殼7、反射鏡8和電極絕緣子端ロ 9組成；所述的芯片內(nèi)芯由硅基片1、ニ氧化硅層、閃耀光柵3、光源電極4-1、測溫電阻4-2、光隔離梁5和隔離槽6組成；所述的ニ氧化硅層由ニ氧化硅層I和ニ氧化硅層II 2-3組成；所述的ニ氧化硅層I設(shè)置在硅基片I的上表面上，光隔離梁5設(shè)置在硅基片I的上表面的中間，并將ニ氧化硅層I的上表面分隔成ニ氧化硅層上表面III2-1和ニ氧化硅層上表面IV 2-2 ;所述的ニ氧化硅層II 2-3設(shè)置在硅基片I的下表面上；所述的光源電極4-1和測溫電阻4-2設(shè)置在ニ氧化硅層上表面III 2-1 ;所述的閃耀光柵3設(shè)置在ニ氧化硅層上表面IV 2-2，并在ニ氧化硅層I和硅基片I中形成光柵圖案凹槽；所述的隔離槽6設(shè)置在ニ氧化硅層II 2-3上，與測溫電阻4-2相對應(yīng)，并在ニ氧化硅層II 2-3和硅基片I中形成隔離凹槽；所述的封裝外殼7上設(shè)置有凹槽，用于鑲嵌芯片內(nèi)芯；反射鏡8設(shè)置在封裝外殼7上,定位于ニ氧化娃層上表面III 2-1上方；電極絕緣子端ロ定位于封裝外殼7上，與電極端部相對應(yīng)。本實施方式提供的一種紅外光發(fā)射與分光集成芯片的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4-1進(jìn)行加熱，當(dāng)光源電極4-1達(dá)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7上固定的反射鏡8反射到芯片內(nèi)芯的閃耀光柵3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4-1的加熱的向吋，測溫電阻4-2的阻值發(fā)生變化，通過對測溫電阻4-2阻值的測量，可以得到電調(diào)制紅外光的輻射強度。本實施方式提供的一種紅外光發(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。
具體實施方式
ニ 結(jié)合圖1、圖2和圖3，本實施方式是制備具體實施方式
一所述的一種紅外光發(fā)射與分光集成芯片的方法，具體是按以下步驟完成的一、準(zhǔn)備清潔的硅基片I ;ニ、氧化經(jīng)步驟ー處理的硅基片I的上表面和下表面，在硅基片I的上表面得到ニ氧化硅層I，在硅基片I的下表面得到ニ氧化硅層II 2-3 ；三、采用光刻剝離エ藝和磁控濺射方法在經(jīng)步驟ニ處理的硅基片I的上表面上制備光源電極4-1、測溫電阻4-2和光隔離梁5 ；四、采用光刻方法、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I的上表面IV 2-2上制備閃耀光柵3 ；五、采用光刻エ藝和刻蝕的方法在經(jīng)步驟四處理的硅基片I的下表面上與測溫電阻4-2相對應(yīng)的位置上制備隔離槽6，即完成了芯片內(nèi)芯的制備；六、準(zhǔn)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8;七、采用封裝外殼7封裝步驟五得到的芯片內(nèi)芯，將步驟六得到的反射鏡8粘合到封裝外殼7上，即完成了紅外光發(fā)射與分光集成芯片的制備。本實施方式提供的一種紅外光發(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)?；a(chǎn)。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
ニ的不同點在于所述的娃基片I的晶向為[100]，厚度為0.1511110).2511111。其它與具體實施方式
二相同。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
ニ或三的不同點在于所述的ニ氧化硅層I厚度為0. 2 ii nTO. 4um,所述的ニ氧化硅層II 2-3厚度為0. 2 y nTO. 4 Um0其它與具體實施方式
ニ或三相同。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
ニ至四之一的不同點在于所述的光源電極的冷卻電阻值為50 Q 100 Q，光源電極加熱后的最大電阻值為200 Q ^400 Q。其它與具體實施方式
ニ至四相同。
具體實施方式
六本實施方式與具體實施方式
ニ至五之一的不同點在于所述的采用光刻剝離エ藝和磁控濺射方法在經(jīng)步驟ニ處理的硅基片I的上表面上制備光源電極4-1、測溫電阻4-2和光隔離梁5，具體是按以下步驟完成的a、采用光刻膠的底處理液浸泡經(jīng)步驟ニ處理得到的硅基片1，浸泡時間為20mirT30min，浸泡后在 150°C 180°C 的溫度下干燥 20mirT30min ；b、采用光刻膠對經(jīng)步驟a處理的硅基片I的上表面進(jìn)行涂膠，涂膠后在80°C 100°C的溫度下恒溫20min 40min ；C、準(zhǔn)備以光源電極4-1、測溫電阻4-2和光隔離梁5為制版圖形的掩模版；d、將步驟c得到的光源電極4-1掩模版、測溫電阻4-2掩模版和光隔離梁5掩模版蓋在經(jīng)步驟b處理的硅基片I的上表面上，曝光15廣308，把曝光好的基片放入顯影液中顯影20s 40s，然后在去離子水中漂洗20s 30s ;漂洗后在100°C 120°C條件下堅膜30min 40min ；e、采用磁控濺射的方法在經(jīng)步驟d處理的硅基片I的上表面上鍍膜；其中，磁控濺射的方法的參數(shù)為靶材為99. 99%的鉬，靶材的尺寸為の60X2. 5mm ;在真空度達(dá)到I X 10_5Pa 2X 10_5Pa時，往濺射室通氬氣，氬氣的流量為15ml/mirT25ml/min，氬氣壓強為1. 5Pa^2. 5Pa，采用直流濺射，濺射功率為32W飛0W，時間為15mirT20min，鍍膜時，壓強控制在0. 5Pa以下；f、將經(jīng)步驟e處理的硅基片I放入丙酮中浸泡3mirT5min，溶解光刻膠，并超聲至金屬圖案清晰；g、將經(jīng)步驟f處理的硅基片I在800°C 1000°C下退火2tT3h，即完成了制備光源電極4-1、測溫電阻4-2和光隔離梁5。其它與具體實施方式
ニ至五相同。
具體實施方式
七本實施方式與具體實施方式
ニ至六之一的不同點在于所述的采用光刻方法、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I的上表面IV 2-2上制備閃耀光柵3，具體是按以下步驟完成的h、采用光刻膠的底 處理液浸泡經(jīng)步驟三處理得到的硅基片1，浸泡時間為20mirT30min，浸泡后在 150°C 180°C 的溫度下干燥 20mirT30min ；1、采用光刻膠對經(jīng)步驟a處理的硅基片I的上表面和下表面進(jìn)行雙面涂膠，涂膠后在80°C 100°C的溫度下恒溫20mirT40min ；j、準(zhǔn)備以閃耀光柵3為鏤空圖形的掩模版；k、將步驟j得到的閃耀光柵3掩模版蓋在經(jīng)步驟i處理的硅基片I的上表面上，曝光15s 30s,把曝光好的基片放入顯影液中顯影20s 40s,然后在去離子水中漂洗20s 30s ；漂洗后在100°C 120°C條件下堅膜30mirT40min ；1、采用HF和NH4F的混合溶液刻蝕經(jīng)步驟k處理的硅基片I后裸露出來的SiO2層，刻蝕時間2mirT4min，裸露出硅基片，然后，使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25% 35%的KOH水溶液在80°C 100で的恒溫條件下對裸露出的硅基片刻蝕2mirT4min，刻蝕后，采用丙酮溶液浸泡娃基片的光柵部分，浸泡時間lmin 2min ；m、采用磁控濺射的方法在經(jīng)步驟I處理的硅基片I的光柵部分鍍金膜；其中，磁控濺射的方法的參數(shù)為靶材為99. 99%的鉬，靶材的尺寸為の60X2. 5mm ;在真空度達(dá)到I X 10_5Pa 2X 10_5Pa時，往濺射室通氬氣，氬氣的流量為15ml/mirT25ml/min，氬氣壓強為1.5Pa^2. 5Pa，采用直流濺射，濺射功率為32W飛0W，時間為10mirT20min，鍍膜時，壓強控制在0. 5Pa以下；n、將經(jīng)步驟m處理的硅基片I浸泡在丙酮溶液中，直至圖案清晰為止；O、將經(jīng)步驟n處理的硅基片I在400°C 600°C退火2h 3h，即完成了制備閃耀光柵3。其它與具體實施方式
ニ至六相同。
具體實施方式
八本實施方式與具體實施方式
ニ至七之一的不同點在于所述的采用光刻エ藝和刻蝕的方法在經(jīng)步驟四處理的硅基片I的下表面上與測溫電阻4-2相對應(yīng)的位置上制備隔離槽6，具體是按以下步驟完成的P、采用光刻膠將經(jīng)步驟四處理的硅基片I的上表面和下表面進(jìn)行雙面涂膠，涂膠后在80°C 100°C的溫度下恒溫20mirT40min ；
q、準(zhǔn)備以隔離槽6為鏤空圖形的掩模版；r、將步驟q得到的隔離槽6掩模版蓋在經(jīng)步驟P處理的硅基片I的下表面的相應(yīng)位置上，曝光15廣308，把曝光好的基片放入顯影液中顯影20廣408，然后在去離子水中漂洗20s 30s ;漂洗后在100°C 120°C條件下堅膜30mirT40min ；S、采用HF和NH4F的混合溶液刻蝕經(jīng)步驟r處理的硅基片I后裸露出來的SiO2層，刻蝕時間2mirT4min，裸露出硅基片，然后，使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25% 35%的KOH水溶液在80°c Kktc的恒溫條件下對裸露出的硅基片刻蝕7otT72h，刻蝕后，采用丙酮溶液浸泡硅基片的光柵部分，浸泡時間lmirT2min，即完成了制備隔離槽6。其它與具體實施方式
ニ至七相同。
具體實施方式
九本實施方式與具體實施方式
ニ至五之一的不同點在于所述的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，具體是按以下步驟完成的取光滑不銹鋼基片使用真空蒸發(fā)鍍膜機對反射面進(jìn)行鍍金膜，采用Au箔作為蒸發(fā)源材料，蒸發(fā)電流120A 140A，蒸發(fā)時間10jT15s。其它與具體實施方式
ニ至八相同。采用以下試驗驗證本發(fā)明的效果一、準(zhǔn)備清潔的硅基片I ;其中，所述的硅基片I的晶向為[100]，厚度為0. 2iim ;ニ、氧化經(jīng)步驟ー處理的硅基片I的上表面和下表面，在硅基片I的上表面得到ニ氧化硅層I，在硅基片I的下表面得到ニ氧化硅層II 2-3 ;其中，所述的ニ氧化硅層I厚度為0. 3 ii m，所述的ニ氧化硅層II 2-3厚度為0. 3 ii m ;三、采用光刻剝離エ藝和磁控濺射方法在經(jīng)步驟ニ處理的硅基片I的上表面上制備光源電極4-1、測溫電阻4 -2和光隔離梁5 ;其中，所述的光源電極的冷卻電阻值為100Q，光源電極加熱后的最大電阻值為400 Q ;制備光源電極4-1、測溫電阻4-2和光隔離梁5的方法，具體是按以下步驟完成的a、采用光刻膠的底處理液浸泡經(jīng)步驟ニ處理得到的硅基片1，浸泡時間為30min，浸泡后在180°C的溫度下干燥20mi ；b、采用光刻膠對經(jīng)步驟a處理的硅基片I的上表面進(jìn)行涂膠，涂膠后在100°C的溫度下恒溫20min ；C、準(zhǔn)備以光源電極4-1、測溫電阻4-2和光隔離梁5為制版圖形的掩模版；d、將步驟c得到的光源電極4-1掩模版、測溫電阻4-2掩模版和光隔離梁5掩模版蓋在經(jīng)步驟b處理的硅基片I的上表面上，曝光30s，把曝光好的基片放入顯影液中顯影40s，然后在去離子水中漂洗30s ;漂洗后在120°C條件下堅膜30min ；e、采用磁控濺射的方法在經(jīng)步驟d處理的硅基片I的上表面上鍍膜；其中，磁控濺射的方法的參數(shù)為靶材為99. 99%的鉬，靶材的尺寸為の60X2. 5mm ;在真空度達(dá)到IX 10_5Pa吋，往濺射室通氬氣，氬氣的流量為15ml/min，氬氣壓強為2. 5Pa，采用直流濺射，濺射功率為45W，時間為20min，鍍膜時，壓強控制在0. 5Pa以下；f、將經(jīng)步驟e處理的硅基片I放入丙酮中浸泡3min，溶解光刻膠，并超聲至金屬圖案清晰；g、將經(jīng)步驟f處理的硅基片I在1000°C下退火2h，即完成了制備光源電極4-1、測溫電阻4-2和光隔離梁5 ;四、采用光刻方法、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I的上表面IV 2-2上制備閃耀光柵3，具體是按以下步驟完成的h、采用光刻膠的底處理液浸泡經(jīng)步驟三處理得到的硅基片1，浸泡時間為30min，浸泡后在180°C的溫度下干燥20min ；1、采用光刻膠對經(jīng)步驟a處理的硅基片I的上表面和下表面進(jìn)行雙面涂膠，涂膠后在100°c的溫度下恒溫20min ；j、準(zhǔn)備以閃耀光柵3為鏤空圖形的掩模版；k、將步驟j得到的閃耀光柵3掩模版蓋在經(jīng)步驟i處理的硅基片I的上表面，曝光30s，把曝光好的基片放入顯影液中顯影40s，然后在去離子水中漂洗30s ，漂洗后在120°C條件下堅膜30min ；1、采用HF和NH4F的混合溶液刻蝕經(jīng)步驟k處理的硅基片I后裸露出來的SiO2層，刻蝕時間3min，裸露出硅基片，然后，使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的KOH水溶液在100°C的恒溫條件下對裸露出的硅基片刻蝕3min，刻蝕后，采用丙酮溶液浸泡硅基片的光柵部分，浸泡時間2min ；m、采用磁控濺射的方法在經(jīng)步驟I處理的硅基片I的光柵部分鍍金膜；其中，磁控濺射的方法的參數(shù)為靶材為99. 99%的鉬，靶材的尺寸為の60X2. 5mm ;在真空度達(dá)到IX 10_5Pa吋，往濺射室通氬氣，氬氣的流量為15ml/min，氬氣壓強為2. 5Pa，采用直流濺射，濺射功率為45W，時間為20min，鍍膜時，壓強控制在0. 5Pa以下；n、將經(jīng)步驟m處理的硅基片I浸泡在丙酮溶液中，直至圖案清晰為止；O、將經(jīng)步驟n處理的硅基片I在600°C退火2h，即完成了制備閃耀光柵3 ；五、采用光刻エ藝和刻蝕的方法在經(jīng)步驟四處理的硅基片I的下表面上與測溫電阻4-2相對應(yīng)的位置上制備隔離槽6，即完成了芯片內(nèi)芯的制備；制備隔離槽6的方法，具體是按以下步驟完成的P、采用光刻膠將經(jīng)步驟四處理的硅基片I的上表面和下表面進(jìn)行雙面涂膠，涂膠后在100°c的溫度下恒溫20min ；q、準(zhǔn)備以隔離槽6為鏤空圖形的掩模版；r、將步驟q得到的隔離槽6掩模版蓋在經(jīng)步驟P處理的硅基片I的下表面的相應(yīng)位置上，曝光30s，把曝光好的基片放入顯影液中顯影40s，然后在去離子水中漂洗30s ;漂洗后在120°C條件下堅膜40min ；S、采用HF和NH4F的混合溶液刻蝕經(jīng)步驟r處理的硅基片I后裸露出來的SiO2層，刻蝕時間3min，裸露出硅基片，然后，使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的KOH水溶液在100°C的恒溫條件下對裸露出的硅基片刻蝕72h，刻蝕后，采用丙酮溶液浸泡硅基片的光柵部分，浸泡時間2min，即完成了制備隔離槽6;六、準(zhǔn)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8 ;具體是按以下步驟完成的取光滑不銹鋼基片使用真空蒸發(fā)鍍膜機對反射面進(jìn)行鍍金膜，采用Au箔作為蒸發(fā)源材料，蒸發(fā)電流140A，蒸發(fā)時間IOs ；七、采用封裝外殼7封裝步驟五得到的芯片內(nèi)芯，將步驟六得到的反射鏡8粘合到封裝外殼7上，即完成了紅外光發(fā)射與分光集成芯片的制備。
權(quán)利要求
1.一種紅外光發(fā)射與分光集成芯片，其特征在于它是由芯片內(nèi)芯、封裝外殼(7)、反射鏡(8)和電極絕緣子端口(9)組成；所述的芯片內(nèi)芯是由硅基片(I)、二氧化硅層、閃耀光柵(3)、光源電極(4-1)、測溫電阻(4-2)、光隔離梁(5)和隔離槽(6)組成；所述的二氧化硅層由二氧化硅層I和二氧化硅層II (2-3)組成；所述的二氧化硅層I設(shè)置在硅基片(I)的上表面上，光隔離梁(5)設(shè)置在硅基片(I)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 (2-1)和二氧化硅層上表面IV (2-2);所述的二氧化硅層II (2-3) 設(shè)置在硅基片(I)的下表面上；所述的光源電極(4-1)和測溫電阻(4-2)設(shè)置在二氧化硅層上表面111(2-1);所述的閃耀光柵(3)設(shè)置在二氧化硅層上表面IV(2-2)，并在二氧化硅層 I和硅基片(I)中形成光柵圖案凹槽；所述的隔離槽(6)設(shè)置在二氧化硅層II (2-3)上，與測溫電阻(4-2)相對應(yīng)，并在二氧化硅層II (2-3)和硅基片(I)中形成隔離凹槽；所述的封裝外殼(7)上設(shè)置有凹槽，用于鑲嵌芯片內(nèi)芯；反射鏡(8)設(shè)置在封裝外殼(7)上，定位于二氧化硅層上表面III(2-1)上方；電極絕緣子端口(9)定位于封裝外殼(7)上，與電極端部相對應(yīng)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種紅外光發(fā)射與分光集成芯片的制備方法，其特征在于紅外光發(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(zhǔn)備清潔的硅基片(I)；二、氧化經(jīng)步驟一處理的硅基片(I)的上表面和下表面，在硅基片(I)的上表面得到二氧化硅層I，在硅基片(I)的下表面得到二氧化硅層II (2-3)；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(I)的上表面上制備光源電極(4-1)、測溫電阻(4-2)和光隔離梁(5)；四、采用光刻方法、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(I)的上表面IV (2-2)上制備閃耀光柵(3)；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(I)的下表面上與測溫電阻 (4-2)相對應(yīng)的位置上制備隔離槽(6)，即完成了芯片內(nèi)芯的制備；六、準(zhǔn)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(8);七、采用封裝外殼(7)封裝步驟五得到的芯片內(nèi)芯，將步驟六得到的反射鏡(8)粘合到封裝外殼(7)上，即完成了紅外光發(fā)射與分光集成芯片的制備。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種紅外光發(fā)射與分光集成芯片的制備方法，其特征在于 所述的步驟一中的硅基片(I)的晶向為[100]，厚度為O. 15μπΓθ. 25 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種紅外光發(fā)射與分光集成芯片的制備方法，其特征在于所述的步驟二中的二氧化硅層I厚度為0.2 μ πΓΟ. 4 μ m，二氧化硅層II (2-3)厚度為O.2 μ πΓθ. 4 μ mD
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種紅外光發(fā)射與分光集成芯片的制備方法，其特征在于 所述的步驟三中的光源電極的冷卻電阻值為50Ω100Ω，光源電極加熱后的最大電阻值為 200 Ω 400 Ω。
6.根據(jù)權(quán)利要求2、3、4或5所述的一種紅外光發(fā)射與分光集成芯片的制備方法,其特征在于所述的步驟三中的制備光源電極(4-1)、測溫電阻(4-2)和光隔離梁(5)的方法，具體是按以下步驟完成的a、采用光刻膠的底處理液浸泡經(jīng)步驟二處理得到的硅基片(1)，浸泡時間為 20mirT30min，浸泡后在 150°C 180°C 的溫度下干燥 20mirT30min ；b、采用光刻膠對經(jīng)步驟a處理的硅基片(I)的上表面進(jìn)行涂膠，涂膠后在80°C^lOO0C 的溫度下恒溫20min 40min ；C、準(zhǔn)備以光源電極(4-1)、測溫電阻(4-2)和光隔離梁(5)為制版圖形的掩模版；d、將步驟c得到的光源電極(4-1)掩模版、測溫電阻(4-2)掩模版和光隔離梁(5)掩模版蓋在經(jīng)步驟b處理的硅基片(I)的上表面上，曝光15iT30S，把曝光好的基片放入顯影液中顯影20s 40s，然后在去離子水中漂洗20s 30s ;漂洗后在100°C 120°C條件下堅膜 30min 40min ；e、采用磁控濺射的方法在經(jīng)步驟d處理的硅基片(I)的上表面上鍍膜；其中，磁控濺射的方法的參數(shù)為靶材為99. 99%的鉬，靶材的尺寸為Φ60Χ2. 5mm;在真空度達(dá)到 I X 10_5Pa 2X 10_5Pa時，往濺射室通氬氣，氬氣的流量為15ml/mirT25ml/min，氬氣壓強為1. 5Pa^2. 5Pa，采用直流濺射，濺射功率為32W飛0W，時間為15mirT20min，鍍膜時，壓強控制在O. 5Pa以下；f、將經(jīng)步驟e處理的硅基片(I)放入丙酮中浸泡3mirT5min，溶解光刻膠，并超聲至金屬圖案清晰；g、將經(jīng)步驟f處理的硅基片(I)在800°C 1000°C下退火2tT3h，即完成了制備光源電極(4-1)、測溫電阻(4-2)和光隔離梁(5)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2、3、4或5所述的一種紅外光發(fā)射與分光集成芯片的制備方法,其特征在于所述的步驟四中的制備閃耀光柵(3)的方法，具體是按以下步驟完成的h、采用光刻膠的底處理液浸泡經(jīng)步驟三處理得到的硅基片(1)，浸泡時間為 20mirT30min，浸泡后在 150°C 180°C 的溫度下干燥 20mirT30min ；1、采用光刻膠對經(jīng)步驟a處理的硅基片(I)的上表面和下表面進(jìn)行雙面涂膠，涂膠后在80°C 100°C的溫度下恒溫20min 40min ；j、準(zhǔn)備以閃耀光柵(3)為鏤空圖形的掩模版；k、將步驟j得到的閃耀光柵(3)掩模版蓋在經(jīng)步驟i處理的硅基片(I)的上表面上， 曝光15iT30S，把曝光好的硅基片(I)放入顯影液中顯影20iT40S，然后在去離子水中漂洗 20s 30s ;漂洗后在100°C 120°C條件下堅膜30mirT40min ；1、采用HF和NH4F的混合溶液刻蝕經(jīng)步驟k處理的硅基片(I)后裸露出來的SiO2 層，刻蝕時間2mirT4min，裸露出硅基片，然后，使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25% 35%的KOH水溶液在 80°C 10(TC的恒溫條件下對裸露出的硅基片刻蝕2mirT4min，刻蝕后，采用丙酮溶液浸泡娃基片的光柵部分，浸泡時間Imin 2min ；m、采用磁控濺射的方法在經(jīng)步驟I處理的硅基片(I)的光柵部分鍍金膜；其中，磁控濺射的方法的參數(shù)為靶材為99. 99%的鉬，靶材的尺寸為Φ60Χ2. 5mm ;在真空度達(dá)到IX 10_5Pa 2X 10_5Pa時，往濺射室通氬氣，氬氣的流量為15ml/mirT25ml/min，氬氣壓強為1. 5Pa^2. 5Pa，采用直流濺射，濺射功率為32W飛0W，時間為10mirT20min，鍍膜時，壓強控制在O. 5Pa以下；η、將經(jīng)步驟m處理的硅基片(I)浸泡在丙酮溶液中，直至圖案清晰為止；ο、將經(jīng)步驟η處理的硅基片(I)在400 V飛00 °C退火2tT3h，即完成了制備閃耀光柵(3)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2、3、4或5所述的一種紅外光發(fā)射與分光集成芯片的制備方法,其特征在于所述的步驟五中的制備隔離槽(6)的方法，具體是按以下步驟完成的P、采用光刻膠將經(jīng)步驟四處理的硅基片(I)的上表面和下表面進(jìn)行雙面涂膠，涂膠后在80°C 100°C的溫度下恒溫20min 40min ；q、準(zhǔn)備以隔離槽(6)為鏤空圖形的掩模版；r、將步驟q得到的隔離槽(6)掩模版蓋在經(jīng)步驟P處理的硅基片(I)的下表面的相應(yīng)位置上，曝光15iT30S，把曝光好的基片放入顯影液中顯影20iT40S，然后在去離子水中漂洗20s 30s ;漂洗后在100°C 120°C條件下堅膜30mirT40min ；S、采用HF和NH4F的混合溶液刻蝕經(jīng)步驟r處理的硅基片(I)后裸露出來的SiO2 層，刻蝕時間2mirT4min，裸露出硅基片，然后，使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25% 35%的KOH水溶液在 80°C 10(TC的恒溫條件下對裸露出的硅基片刻蝕70tT72h，刻蝕后，采用丙酮溶液浸泡硅基片的光柵部分，浸泡時間lmirT2min，即完成了制備隔離槽(6)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2、3、4或5所述的一種紅外光發(fā)射與分光集成芯片的制備方法,其特征在于所述的步驟六中的采用真空蒸鍍的方法在光滑不銹鋼基片的下表面鍍金膜，具體是按以下步驟完成的取光滑不銹鋼基片使用真空蒸發(fā)鍍膜機對反射面進(jìn)行鍍金膜，采用 Au箔作為蒸發(fā)源材料，蒸發(fā)電流120A 140A，蒸發(fā)時間10s 15s。
全文摘要
一種紅外光發(fā)射與分光集成芯片及其制備方法，涉及芯片及其制備方法的領(lǐng)域。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。一種紅外光發(fā)射與分光集成芯片，其特征在于它是由芯片內(nèi)芯、封裝外殼、反射鏡組成；芯片內(nèi)芯是由硅基片、二氧化硅層、閃耀光柵、光源電極、測溫電阻、光隔離梁和隔離槽制備方法一、準(zhǔn)備硅基片；二、制備二氧化硅層；三、制備光源電極、測溫電阻和光隔離梁；四、制備閃耀光柵；五、制備隔離槽；六、制備反射鏡；七、封裝。本發(fā)明適用于光譜儀器的領(lǐng)域。
文檔編號B81C1/00GK103030094SQ20121055140
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月18日
發(fā)明者施云波, 于瀟禹, 馮僑華, 趙文杰 申請人:哈爾濱理工大學(xué)