[发明专利]一种芯片集成式NDIR气体传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种芯片集成式NDIR气体传感器，其特征在于，包括依次键合连接的顶盖组件、第一晶片和第二晶片；

所述顶盖组件与第一晶片之间形成气室，所述顶盖组件上设有通气孔，所述第一晶片上设有位于所述气室中的MEMS红外光源和热电堆组件，所述热电堆组件上盖设有滤光片；

所述第二晶片上与第一晶片键合的一侧设有用于对MEMS红外光源进行控制，并对热电堆组件产生的电信号进行处理的ASIC电路，以及用于对外界进行信号交换的引脚。

2.根据权利要求1所述的芯片集成式NDIR气体传感器，其特征在于，所述热电堆组件包括多个呈线性阵列排布的热电堆单元，所述MEMS红外光源垂直于热电堆阵列设置。

3.根据权利要求1所述的芯片集成式NDIR气体传感器，其特征在于，所述热电堆组件包括多个呈圆周阵列排布的热电堆单元，所述MEMS红外光源设于热电堆阵列的中央。

4.根据权利要求2所述的芯片集成式NDIR气体传感器，其特征在于，所述滤光片为线性渐变滤光片，所述线性渐变滤光片上不同波段的区域分别与多个所述热电堆单元相对应。

5.根据权利要求2或3所述的芯片集成式NDIR气体传感器，其特征在于，所述滤光片为独立的窄带滤光片，多个不同波段的窄带滤光片分别与多个所述热电堆单元相对应。

6.根据权利要求1所述的芯片集成式NDIR气体传感器，其特征在于，所述顶盖组件包括边框和设置在所述边框上的盖板，所述边框与第一晶片键合连接，所述通气孔设在盖板上，所述盖板内侧设有反射斜面，使所述MEMS红外光源发射的红外光能够最大限度的被反射至滤光片上。

7.根据权利要求6所述的芯片集成式NDIR气体传感器，其特征在于，所述盖板内表面和所述第一晶片上设置热电堆组件的一侧表面分别设有高反射率膜层。

8.根据权利要求1所述的芯片集成式NDIR气体传感器，其特征在于，所述通气孔上设有防水透气膜。

9.一种权利要求1-8任一项所述的芯片集成式NDIR气体传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过CMOS工艺在晶圆上制备ASIC电路，然后切割，得到第二晶片；

利用半导体技术，在晶圆上制备热电堆组件和MEMS红外光源，然后切割，得到第一晶片；

使用薄膜蒸镀技术在晶圆上蒸镀一滤光层，并切割，得到滤光片；

使用各向异性湿法刻蚀工艺对晶圆上制备一空腔，并在空腔底部刻蚀出通气孔，然后切割，得到顶盖组件；

使用TSV技术、多晶圆键合技术，将第二晶片、第一晶片、滤光片和盖板组件进行组装。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，还包括：使用真空蒸镀工艺在顶盖组件内表面蒸镀一层高反射率膜层。