MEMS红外光源及其制作方法

本发明涉及红外光源，尤其涉及一种mems红外光源及其制作方法。

背景技术：

1、随着物联网的发展，实时监测系统越来越重要。气体传感器的应用日益广泛，广泛应用于二氧化碳、六氟化硫等无机气体和甲烷、乙醇等有机气体的测量。无论是在家居、工业还是在军用等领域都能见到它们的身影。

2、在红外检测系统中，红外光源的性能很大程度上决定气体检测的准确度。目前的mems(micro-electro-mechanical system，微机电系统)红外光源主要是在光源表面附加一层微纳结构，其主要包括超材料等。但是传统超材料与加热电阻之间需要通过额外的介质层进行隔离、增大了悬浮膜结构的重量和体积，从而降低了光源的调制特性。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供的mems红外光源及其制作方法，通过将加热结构和第二金属层间隙配合在介质层上，省去了隔离层，减小了mems红外光源重量和体积，从而提高了光源的调制特性。

2、第一方面，本发明提供一种mems红外光源，包括：衬底、支撑层、调节发射结构、加热结构和电极结构；

3、所述调节发射结构包括：第一金属层、介质层和第二金属层；

4、所述第一金属层贴合在所述介质层的下方，所述第二金属层贴合在所述介质层的上方，所述第一金属层与所述支撑层连接；

5、所述加热结构贴合在所述介质层的上方，所述加热结构与所述第二金属层间隙配合，所述加热结构与所述电极结构电连接；

6、所述支撑层与所述衬底连接，所述支撑层用于将调节发射结构固定在衬底上。

7、可选地，所述第一金属层和所述第二金属层的材料相同；

8、所述第一金属层的材料包括：金、银或铜；

9、所述介质层的材料包括：氧化铝或二氧化硅；

10、所述第二金属层的材料包括：金、银或铜；

11、所述电极结构的材料为碳或多晶硅；

12、所述加热结构的材料为碳或多晶硅；

13、所述支撑层的材料为氮化硅或二氧化硅。

14、可选地，所述第一金属层的厚度为50-100nm，所述介质层的厚度为80-200nm，所述第二金属层的厚度为80-120nm；

15、所述加热结构的厚度为80-120nm。

16、可选地，所述第二金属层包括：多个发射子单元；

17、多个发射子单元间隔排列在所述介质层的表面。

18、可选地，发射子单元的长度为400-600nm，发射子单元的宽度为50-100nm；

19、相邻的两个发射子单元的中心距离为1900-2100nm；

20、发射子单元为十字架结构。

21、可选地，所述加热结构包括：多个电阻丝；

22、多个电阻丝并联，多个电阻丝与所述电极结构电连接；

23、相对于多个电阻丝在介质层排列的方向，靠近介质层边缘的电阻丝的宽度大于靠近介质层几何中心的电阻丝的宽度。

24、可选地，所述电阻丝开设有多个避让孔；

25、电阻丝经过的发射子单元位于避让孔内。

26、可选地，所述电极结构包括：第一电极和第二电极；

27、所述第一电极和所述第二电极分别位于多个电阻丝相对的两侧；

28、电阻丝的一端与第一电极电连接，电阻丝的另一端与第二电极电连接；

29、电阻丝的形状为蛇形。

30、可选地，所述支撑层包括：连接部和支撑部；

31、所述连接部的一端与所述衬底连接，所述连接部的另一端与所述支撑部连接，所述调节发射结构位于所述支撑部上；

32、所述连接部用于使支撑部相对于衬底处于悬浮的状态；

33、所述支撑部的长度为1000-1500μm，所述支撑部的宽度为1000-1500μm，所述支撑部的厚度为300-500nm；

34、所述连接部的宽度为80-120μm，所述连接部的厚度为300-500nm。

35、第二方面，本发明提供一种mems红外光源的制作方法，用于制作如上任一项所述的mems红外光源，所述方法包括：

36、提供衬底；

37、在衬底的一表面上形成支撑层；

38、在所述支撑层的表面依次形成第一金属层、介质层和第二金属层；

39、在所述介质层中背离所述第一金属层的表面形成加热结构和电极结构。

40、本发明实施例提供的mems红外光源及其制作方法，通过将加热结构设置在调节发射结构背离支撑层的一侧，并使加热结构与第二金属层间隙配合在介质层背离支撑层的一侧，不但省去了加热结构和调节发射结构之间的隔离层，同时还减小了mems红外光源重量和体积，从而提高了光源的调制特性。

技术特征：

1.一种mems红外光源，其特征在于，包括：衬底、支撑层、调节发射结构、加热结构和电极结构；

2.根据权利要求1所述的mems红外光源，其特征在于，所述第一金属层和所述第二金属层的材料相同；

3.根据权利要求1所述的mems红外光源，其特征在于，所述第一金属层的厚度为50-100nm，所述介质层的厚度为80-200nm，所述第二金属层的厚度为80-120nm；

4.根据权利要求1所述的mems红外光源，其特征在于，所述第二金属层包括：多个发射子单元；

5.根据权利要求4所述的mems红外光源，其特征在于，发射子单元的长度为400-600nm，发射子单元的宽度为50-100nm；

6.根据权利要求4所述的mems红外光源，其特征在于，所述加热结构包括：多个电阻丝；

7.根据权利要求6所述的mems红外光源，其特征在于，所述电阻丝开设有多个避让孔；

8.根据权利要求6所述的mems红外光源，其特征在于，所述电极结构包括：第一电极和第二电极；

9.根据权利要求1所述的mems红外光源，其特征在于，所述支撑层包括：连接部和支撑部；

10.一种mems红外光源的制作方法，其特征在于，用于制作如权利要求1至9任一项所述的mems红外光源，所述方法包括：

技术总结本发明提供一种MEMS红外光源及其制作方法，MEMS红外光源包括：衬底、支撑层、调节发射结构、加热结构和电极结构；所述调节发射结构包括：第一金属层、介质层和第二金属层；所述第一金属层贴合在所述介质层的下方，所述第二金属层贴合在所述介质层的上方，所述第一金属层与所述支撑层连接；所述加热结构贴合在所述介质层的上方，所述加热结构与所述第二金属层间隙配合，所述加热结构与所述电极结构电连接；所述支撑层与所述衬底连接，所述支撑层用于将调节发射结构固定在衬底上。本发明能够提高MEMS红外光源的调制特性。技术研发人员：邹宇,蒋文静,欧文受保护的技术使用者：中国科学院微电子研究所技术研发日：技术公布日：2024/1/15