[发明专利]红外线发射器与NDIR传感器

权利要求书

1.一种红外线源，该红外线源包括：

电介质膜，所述电介质膜形成在包括刻蚀部分的半导体基板上，其中所述电介质膜以接着进行所述半导体基板的背刻蚀的CMOS工艺形成；

电阻加热器，所述电阻加热器由形成在所述电介质膜内的CMOS可用金属制成；以及

有图案的金属层，所述有图案的金属层形成在所述电阻加热器的顶部以提高对于特定波长的红外线发射；

其中，所述CMOS可用金属包括至少一层钨，以及

其中，所述红外线源被配置成使得红外线辐射从所述电介质膜内的所述电阻加热器被发射。

2.根据权利要求1所述的红外线源，其中所述CMOS可用金属在CMOS电路中形成互连金属，所述CMOS电路形成在与所述电介质膜相同的芯片上。

3.根据权利要求1所述的红外线源，其中所述电介质膜在包括绝缘体上硅结构SOI或硅片的起始基板上被制造。

4.根据权利要求1所述的红外线源，其中所述电阻加热器包括金属层，所述金属层下面具有钛/钛氮化物衬层。

5.根据权利要求1所述的红外线源，所述红外线源还包括在所述电阻加热器正下方或正上方的一个或多个金属热扩散板。

6.根据权利要求1所述的红外线源，其中在所述电阻加热器正下方具有单晶硅热扩散板和/或多晶硅板，所述单晶硅热扩散板和/或多晶硅板被配置成反射来自所述电阻加热器的红外线发射。

7.根据权利要求1所述的红外线源，该红外线源被集成到包括控制电路的芯片。

8.根据权利要求1所述的红外线源，所述红外线源还包括与所述电阻加热器串联的金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET以控制所述电阻加热器的温度。

9.根据权利要求1所述的红外线源，其中所述电介质膜通过从以下中选择的一种工艺形成：DRIE以及各向异性湿式刻蚀。

10.根据权利要求1所述的红外线源，其中所述电介质膜通过从以下中选择的一种工艺形成：KOH以及TMAH。

11.根据权利要求1所述的红外线源，所述红外线源被构成为微热板的阵列，每个微热板包括电阻加热器，所述电阻加热器由电介质膜上的CMOS可用金属制成，所述电介质膜以接着进行背刻蚀的CMOS工艺制造。

12.根据权利要求11所述的红外线源，所述红外线源被配置以便在阵列中的所有的所述微热板被同时操作或被单个操作。

13.根据权利要求1所述的红外线源，其中用于所述电阻加热器的所述至少一层钨接近于所述电介质膜上的零应力轴。

14.根据权利要求5所述的红外线源，其中所述一个或多个金属热扩散板通过刻蚀钝化层而被暴露。

15.根据权利要求1所述的红外线源，所述红外线源还包括嵌入所述电介质膜内并安置于所述电阻加热器的下方或与所述电阻加热器毗邻的温度传感器，所述温度传感器包括以下中任一者：二极管温度传感器、双极型晶体管温度传感器、电阻式硅温度传感器以及电阻式金属温度传感器。

16.根据权利要求15所述的红外线源，其中所述温度传感器与所述电阻加热器一样宽，或者比所述电阻加热器小，或者比所述电阻加热器大。

17.根据权利要求15所述的红外线源，其中所述温度传感器被配置成反射来自所述电阻加热器红外线发射。

18.根据权利要求1所述的红外线源，其中所述电介质膜的上表面被配置有二氧化硅钝化层与氮化硅钝化层中的任一者。

19.根据权利要求1所述的红外线源，其中所述电介质膜上的上表面被配置有涂层，所述涂层包括从包括聚合物、碳黑、碳纳米管以及石墨烯的组中选择的材料。

20.根据权利要求19所述的红外线源，所述涂层兼容后CMOS过程，并通过以下中的一者或多者来形成：CVD技术、局部生长技术与喷墨沉积技术。

21.根据权利要求1所述的红外线源，所述有图案的金属层包括由安置于由所述电阻加热器的顶部的CMOS可用金属层构成的网格以增加发射率，以及其中所述网格的大小被选择以在特定的波长过滤期望的信号和/或在特定的波长增加所述发射。