[发明专利]光学气体传感器及制造方法

说明书

本发明公开了一种光学气体传感器及制造方法，光学气体传感器包括光源组件、第一腔室、探测器组件、第二腔室和滤光片，光源组件包括发光层、第一电极结构和第一支撑层，发光层电连接第一电极结构，发光层与第一支撑层连接；第一支撑层与第一腔室连接，第一腔室具有刻蚀形成的内腔，第一腔室的侧壁设置有微型气孔通道；探测器组件包括接收层、第二电极结构和第二支撑层，接收层电连接第二电极结构，接收层与第二支撑层连接；第二支撑层与第二腔室连接，第二腔室具有刻蚀形成的内腔；滤光片位于第一腔室和第二腔室之间。采用MEMS工艺制成的光学传感器，光学传感器通过晶圆键合工艺封装，工艺简单。本发明可广泛应用于气体传感器技术领域。

技术领域

本发明涉及气体传感器技术领域，特别涉及一种光学气体传感器及制造方法。

背景技术

光学气体传感器是基于光学原理进行气体测量的传感器，主要包括光谱吸收型和荧光型气体传感器，光学气体传感器主要由光源、探测器、气室以及电路板组成。光谱吸收型气体传感器利用气体浓度与吸收强度关系(符合Lambert-Beer定律)来确定气体组分浓度，光谱范围包括紫外光、红外光以及可见光；荧光型气体传感器是气体分子在光照射后，能量增大，跃迁到激发态，当返回到基态时，会以荧光形式释放能量，通过检测荧光强度即可检测出气体的浓度。

现有的光学气体传感器在制备上比较复杂，一方面是因为模块制备比较复杂，除了光源、探测器外，还需要制备气室；另一方面是因为模块较多，不便于组装，致使批量生产效率低、成本高昂。

发明内容

为解决上述技术问题中的至少之一，本发明提供一种光学气体传感器及制造方法，所采用的技术方案如下。

本发明所提供的光学气体传感器包括光源组件、第一腔室、探测器组件、第二腔室和滤光片，所述光源组件包括发光层、第一电极结构和第一支撑层，所述发光层电连接所述第一电极结构，所述发光层与所述第一支撑层连接；所述第一支撑层与所述第一腔室连接，所述第一腔室具有刻蚀形成的内腔，所述第一腔室的侧壁设置有微型气孔通道；所述探测器组件包括接收层、第二电极结构和第二支撑层，所述接收层电连接所述第二电极结构，所述接收层与所述第二支撑层连接；所述第二支撑层与所述第二腔室连接，所述第二腔室具有刻蚀形成的内腔；所述滤光片位于所述第一腔室和所述第二腔室之间。

本发明的某些实施例中，所述光源组件包括第一屏蔽层，所述第一屏蔽层设置在所述光源组件的外侧。

本发明的某些实施例中，所述探测器组件包括第二屏蔽层，所述第二屏蔽层设置在所述探测器组件的外侧。

本发明的某些实施例中，所述光源组件发出红外光或紫外光或可见光。

本发明所提供的制造方法制备光学气体传感器，所述制造方法包括如下流程：

利用MEMS工艺分别制备所述光源组件和所述探测器组件，刻蚀形成所述第一腔室和所述第二腔室的内腔；

利用晶圆键合工艺将所述光源组件、所述第一腔室、所述滤光片、所述第二腔室和所述探测器组件连接；

利用激光切割工艺将键合后的所述发光层、所述接收层和所述滤光片切割成小颗芯片；

利用贴片工艺，将小颗芯片与外围电路板电连接。

本发明的某些实施例中，所述晶圆键合工艺采用晶圆直接键合工艺或晶圆阳极键合工艺。

本发明的某些实施例中，在所述晶圆键合工艺下，所述第一腔室和所述第二腔室直接贴合。

本发明所提供的光学气体传感器包括红外光源、红外探测器、第一气室、第二气室、滤光部件和电路板，所述红外光源设置有第一电极对；所述红外探测器设置有第二电极对；所述红外光源与所述第一气室连接，所述第一气室的侧壁设置有微通道气孔；所述红外探测器与所述第二气室连接；所述滤光部件位于所述第一气室和所述第二气室之间；所述第一电极对和所述第二电极对分别与所述电路板电连接。