红外辐射源制造技术

本公开的实施例涉及IR(红外)辐射源。IR(红外)辐射源(10)包括：密封腔结构(20)，包围具有低大气压力的真空室(22)，其中密封腔结构(20)包括用于包围真空室(22)的热隔离和电隔离材料(24、26)；多个加热丝(30)，在真空室(22)中在真空室的相对壁区域(22

【技术实现步骤摘要】
红外辐射源


[0001]本公开的实施例涉及IR(红外)辐射源。更具体地，实施例涉及在腔体(真空室)中具有灯丝加热元件的红外辐射源，用于提供高效灯丝辐射加热器。此外，实施例涉及灯丝“微”IR加热器(辐射源)。

技术介绍

[0002]感测环境大气中环境参数(例如声音、噪音、温度、气体等)随着基于MENS的设备在移动设备、家庭自动化(例如智能家居)和汽车行业中适当传感器的实施中变得越来越重要。
[0003]例如，在基于光声原理的气体传感器系统中，需要红外范围(例如1μm至10μm)的宽带辐射器来激发不同类型的气体分子。在PAS传感器系统(PAS＝光声光谱)中，平面非隔离辐射器通常用于生成所需的激发线。然而，只有少量的电能被转换成发射的光功率(光能)。
[0004]另一个应用案例是用于在相变材料、例如GeSbTe(GST)中引发热相变的辐射加热器。为了在GST材料中产生相变，通常使用与材料直接接触的钨加热器。这对潜在可实现的冷却速率产生负面影响，因此对GST材料的非晶化产生负面影响。
[0005]因此，在IR辐射源领域需要实现具有改进特性的IR辐射源，例如，与当前的红外辐射源相比，效率有所提高。
[0006]这种需要可以通过根据本专利技术的IR辐射源来解决。
[0007]此外，IR辐射源的具体实施方式在以下给出。

技术实现思路

[0008]根据一个实施例，IR(红外)辐射源包括：密封腔结构，该密封腔结构包围具有低大气压力的真空室，其中密封腔结构包括用于包围真空室的热隔离和电隔离材料；多个加热丝，在真空室中在真空室的相对壁区域处的相对电极区域之间延伸，其中加热丝电并联连接，并且其中加热丝和电极区域具有高导电材料；以及光学隔离结构，与密封腔结构相邻用于光学限制红外辐射，并提供IR辐射的主要传播方向。
[0009]根据在真空室中具有灯丝加热元件的IR辐射源，与当前IR辐射源相比可以实现提高的效率，其中根据实施例的IR辐射源可以被制造为晶片、例如硅晶片上的集成应用，其中制造工艺原则上是CMOS兼容的。
[0010]更具体地说，在PAS传感器系统的情况下，建议的灯丝辐射加热器与所使用的电源相比具有高辐射产率，从而提高了效率。
[0011]当在GST材料中产生相变时，由于热源和GST材料在空间上是分开(隔开)的，因此使用建议的灯丝辐射加热器可以加快材料的冷却速度。
附图说明
[0012]下面结合附图对本专利技术的实施例进行更详细的描述，其中：
[0013]图1示出了根据一个实施例的IR辐射源的示意性截面图；
[0014]图2a
‑
图2d示出了根据实施例的具有不同辐射发射方向的不同IR辐射源的示意性平面图；和
[0015]图3a
‑
图3d示出了根据IR辐射源的实施例的具有沟槽线细丝的真空室的进一步示意性截面图。
[0016]在以下描述中，使用附图更详细地讨论实施例，其中在附图和说明书中相同的元件和具有相同功能和/或相同技术或物理效果的元件提供有相同的附图标记，或用相同的附图标记表示同名。因此，如在不同实施例中所示出的这些元件及其功能的描述是可相互交换的，或者可以在不同实施例中相互应用。
具体实施方式
[0017]在以下描述中，详细讨论了实施例，然而，应当理解，实施例提供了可以在多种半导体器件中实施的许多适用概念。所讨论的具体实施例仅是对制造和使用本概念的具体方式的说明，并不限制实施例的范围。在以下对实施例的描述中，具有相同功能的相同或类似元件具有与之相关联的相同参考符号或相同名称，并且不会对每个实施例重复对这些元件的描述。此外，下文所述不同实施例的特征可以相互结合，除非另有特别说明。
[0018]应当理解，当一个元件被称为“连接”或“耦合”到另一个元件时，其可以直接连接或耦合到另一个元件，或者可以存在中间元件。相反，当一个元件被称为“直接”连接到另一个元件时，“连接”或“耦合”，则不存在中间元件。用于描述元件之间关系的其他术语应以类似的方式进行解释(例如，“在
……
之间”对“直接在
……
之间”、“相邻”对“直接相邻”、“在
……
上”对“直接在
……
上”等)。
[0019]为了便于描述不同的实施例，一些图包括笛卡尔坐标系统x，y，z，其中x
‑
y平面对应于，即平行于基板的第一主表面区域(＝参考平面＝x
‑
y平面)，其中参考平面(x
‑
y平面)垂直向上的方向对应于“+z”方向，并且其中参考平面(x
‑
y平面)垂直向下的方向对应于
“‑
z”方向。在以下描述中，术语“横向”指平行于x和/或y方向的方向或平行于x
‑
y平面的方向，其中术语“垂直”指平行于z方向的方向。
[0020]图1示出了根据实施例的IR(红外)辐射源10的示意性截面图。垂直截面示意图平行于x
‑
z平面(＝垂直平面)。
[0021]IR辐射源10包括例如封装结构形式的密封腔结构20，该密封腔结构包围具有低大气压力的真空室22，例如低内部大气压(诸如接近真空的条件)。密封腔结构包括热隔离材料24和电隔离材料26或相应的材料组合，用于包围(诸如封装和密封)真空室22。
[0022]IR辐射源10还包括在真空室22中在真空室22的相对壁区域22
‑
1、22
‑
2处的相对电极区域32、34之间延伸的多个加热丝30。根据实施例，加热丝30电并联连接，其中加热丝30和电极区域32、34具有高导电材料。加热丝30和电极区域32、34的高导电材料包括的比电阻(＝电阻率)可以低于5mOhm cm、例如在5mOhm cm和0.1mOhm cm之间。
[0023]IR辐射源10还包括与真空室22(和密封腔结构20)相邻的光学隔离结构40，用于光学限制IR辐射并提供IR辐射50的主要传播方向。
[0024]更具体而言，光学隔离结构40可与例如真空室22的至少一个、多个或所有侧壁区域22
‑
1、
……
、22
‑
6相邻(例如平行)地布置，用于将IR辐射源10产生的IR辐射50光学限制在
激活状态，即加热丝30的通电状态，并用于在密封腔结构20中提供IR辐射50的主要传播方向，并用于提供IR辐射50的主要发射方向来自密封腔结构20。
[0025]在真空室22包括矩形覆盖区域的情况下，密封腔结构20和真空室22可以被视为例如具有三对相对侧面或侧壁区域22
‑
1、
……
、22
‑
6的长方体或长方体。相对的侧壁区域22
‑
1、22
‑
2平行于x
‑
y平面延伸，相对的侧壁区域22
‑
3、22
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种红外IR辐射源(10)，包括：密封腔结构(20)，包围具有低大气压力的真空室(22)，其中所述密封腔结构(20)包括用于包围所述真空室(22)的热隔离材料(24)和电隔离材料(26)，多个加热丝(30)，在所述真空室(22)中在所述真空室的相对壁区域(22
‑
1、22
‑
2)处的相对的电极区域(32、34)之间延伸，其中所述加热丝(30)电并联连接，并且其中所述加热丝(30)和所述电极区域(32、34)具有高导电材料，以及与所述真空室(22)相邻的光学隔离结构(40)，用于光学限制IR辐射(50)、并提供所述IR辐射(50)的主要传播方向。2.根据权利要求1所述的IR辐射源(10)，其中所述加热丝(30)和所述电极区域(32、34)包括具有高于1000摄氏度的熔化温度的相同的所述高导电材料。3.根据权利要求1或2所述的IR辐射源(10)，其中所述加热丝(30)的导电材料包括碳、石墨烯、多晶硅或钨。4.根据前述权利要求中任一项所述的IR辐射源(10)，其中所述加热丝的相对的所述电极区域(32、34)形成为平面电极。5.根据前述权利要求中任一项所述的IR辐射源(10)，其中所述加热丝(30)具有在0.1和80微米之间的长度、并且具有1:1到1:80的纵横比。6.根据前述权利要求中任一项所述的IR辐射源(10)，其中所述密封腔结构(20)的所述隔离材料对所述IR辐射(50)是光学透明的。7.根据前述权利要求中任一项所述的IR辐射源(10)，其中所述密封腔结构(20)的隔离材料包括第一隔离层(24)，所述第一隔离层具有包围所述密封腔结构(20)的所述真空室(22)的氮化硅材料，以及其中所述密封腔结构(20)的隔离材料还包括第二隔离层(26)，所述第二隔离层包括用于包围第一层(24)的二氧化硅材料。8.根据前述权利要求中任一项所述的IR辐射源(10)，其中所述密封腔结构(20)的所述隔离材料(24、26)还包括第三隔离层(28)，所述第三隔离层包括氮化钛材料。9.根据前述权利要求中任...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：