CN102884405A - 垂直堆叠式热电堆 - Google Patents

Abstract

提供了一种垂直堆叠式热电堆和一种使用所述堆叠式热电堆的IR传感器。该垂直堆叠式热电堆可以包括彼此垂直堆叠的多个热电偶。热电偶可以以串联、并联或串联与并联组合的方式连接。一个或多个垂直堆叠式热电堆可以包括在IR传感器中并且热电堆可以以串联、并联或串联与并联组合的方式连接。

Description

垂直堆叠式热电堆

技术领域

本申请一般地涉及热电堆，且更具体地涉及垂直堆叠式热电堆。

背景技术

热电堆是一种通常用于进行非接触式温度测量的红外辐射(IR)探测器。例如，热电堆用在耳温计、临近传感器(proximity sensor)、热通量传感器等中。热电堆由一系列电连接的热电偶对构成，每个热电偶对都由具有不同赛贝克系数的不同的导体材料或半导体材料构成。例如，N型多晶硅和P型多晶硅经常用在常规热电堆中。

一般地，每个热电偶的一端设置为与可操作用于收集IR能量的膜接触，而每个热电偶的另一端设置在支承衬底上。收集的IR能量产生横跨热电偶的温度梯度，从而导致热电偶通过赛贝克效应产生输出电压。对于具有已知特征的热电偶而言，输出电压可能转换为温度值。

由于热电偶的输出电压相对较小(通常在几微伏的范围内)，所以在转换为温度值之前必须将输出电压放大。然而，放大可能会将误差幅度引入到测量结果中。因此，为了减少引入的误差量，可能期望有更大的输出电压，这是因为电压越大，需要的放大就越小。为了实现这一点，一些热电堆包括串联连接的多个热电偶以产生较大的输出电压。

通常，当多个热电偶连接在一起时，热电偶并排布置在半导体衬底上。然而，该结构的一个缺点是所需的用于安装热电偶的空间会相当大。因此，在需要小装置的应用中，将热电偶设置为并排结构是不可取的。

因此，期望有一种能够提供精确测量的紧凑型热电堆传感器。

发明内容

公开了一种用于监控辐射的垂直堆叠式热电堆。所述垂直堆叠式热电堆可以包括多层堆，所述多层堆包括在第一层与第二层之间交替的多个垂直上升的平面层，所述第一层由具有正赛贝克系数的材料形成而所述第二层由具有负赛贝克系数的材料形成，所述堆还包括在所述第一层与所述第二层之间的绝缘层；第一电连接器，所述第一电连接器沿着所述堆的第一侧边缘形成，所述第一连接器在垂直向上的方向上从第一层向第二层延伸；以及第二电连接器，所述第二电连接器沿着所述堆的第二侧边缘形成，所述第二连接器在垂直向上的方向上从第二层向第一层延伸，所述第一电连接器和所述第二电连接器在所述堆中的第一层与第二层之间共同形成串联连接，并且其中所述堆的一个侧边缘限定所述堆的热端而所述堆的另一个侧边缘限定所述堆的冷端，使得当所述堆的热端暴露于辐射时，在所述堆的冷端上产生的横跨连接器的电压将对应于所述堆的热端处的辐射暴露量。

在一个示例中，所述第一侧边缘和所述第二侧边缘以垂直阵列的方式排列。在另一个示例中，所述第一侧边缘和所述第二侧边缘以水平阵列的方式排列。在又一个示例中，所述第一侧边缘和所述第二侧边缘以阵列的方式排列并且被设置为与垂直方向偏离一角度。在一个示例中，与所述垂直方向偏离的角度在10度至60度的范围内。在一个示例中，所述多个垂直上升的平面层可以包括十个或更多个第一层和十个或更多个第二层。

公开了一种包括一个或多个垂直堆叠式热电堆的传感器。所述传感器可以包括半导体衬底，其中在所述半导体衬底内形成有腔；垂直堆叠式热电堆，所述垂直堆叠式热电堆形成在所述半导体衬底上，所述垂直堆叠式热电堆包括：多个垂直上升的平面层，所述多个垂直上升的平面层在第一层与第二层之间交替，所述第一层由具有正赛贝克系数的材料形成而所述第二层由具有负赛贝克系数的材料形成，所述堆还包括在所述第一层与所述第二层之间的绝缘层；和多个金属触头，所述多个金属触头在多个垂直上升的平面层之间形成串联连接；以及吸收器膜，所述吸收器膜设置在所述腔的上方，其中所述垂直堆叠式热电堆的第一部分与所述吸收器膜接触，并且其中所述垂直堆叠式热电堆是可操作的，以响应从所述吸收器膜接收的辐射而产生电压，所述电压对应于接收的辐射量。

在一个示例中，所述传感器可以包括形成在所述半导体衬底上的多个垂直堆叠式热电堆。所述多个垂直堆叠式热电堆可以以串联、并联或串联与并联组合的方式连接。所述多个垂直堆叠式热电堆还可以布置成诸如十字形状、正方形形状和星形形状等形状。在一个示例中，所述多个垂直上升的平面层可以包括十个或更多个第一层和十个或更多个第二层。在一个示例中，一种传感器阵列可以包括形成在同一个半导体衬底上的多个传感器。

公开了一种用于制造垂直堆叠式热电堆的方法。所述方法可以包括提供半导体衬底；在所述半导体衬底中蚀刻第一腔；在所述第一腔中，沉积在第一层与第二层之间交替的多个垂直上升的平面层，所述第一层由具有正赛贝克系数的材料形成而所述第二层由具有负赛贝克系数的材料形成，所述堆还包括所述第一层与所述第二层之间的绝缘层；沉积多个第一金属触头，以在第一层与第二层之间形成串联连接；将氮化物层沉积在所述多个垂直上升的平面层与所述多个第一金属触头之上，其中所述多个第一金属层的至少一部分不由氮化物层覆盖；将多个第二金属触头沉积在所述氮化物层上，其中所述多个第二金属触头的至少一部分连接到不由所述氮化物层覆盖的所述多个第一金属层的至少一部分上；蚀刻所述氮化物层、多个垂直上升的平面层和绝缘层的一部分以形成热电堆带；将钝化氮化物层沉积在所述多个第二金属触头、所述氮化物层和所述热电堆带上，其中所述多个第二金属触头的至少一部分不由所述钝化氮化物层覆盖；将吸收材料沉积在所述半导体衬底的至少一部分和所述热电堆带的至少一部分上；以及在所述半导体衬底中蚀刻第二腔，其中所述第二腔设置在所述吸收材料以及所述热电堆带的至少一部分的下面。

在一个示例中，多个垂直上升的平面层中的每个平面层都可以具有范围在0.05至0.1微米内的厚度。在另一个示例中，所述热电堆带可以具有范围在10至100微米你的长度。在又一个示例中，所述多个垂直上升的平面层可以包括十个或更多个第一层和十个或更多个第二层。

附图说明

图1示出了示例性垂直堆叠式热电堆的横截面示图；

图2示出了另一个示例性垂直堆叠式热电堆的横截面示图；

图3示出了另一个示例性垂直堆叠式热电堆的横截面示图；

图4示出了另一个示例性垂直堆叠式热电堆的横截面示图；

图5示出了具有多个垂直堆叠式热电堆的示例性传感器的俯视图；

图6示出了具有多个垂直堆叠式热电堆的示例性传感器的横截面示图；

图7A-7B、8A-8B、9A-9B、10A-10B和11示出了用于制作具有多个垂直堆叠式热电堆的示例性传感器的过程。

具体实施方式

提供以下描述以使本领域普通技术人员能够实施和使用各种实施例。有关具体装置、技术和应用的描述仅作为示例而提供。对本文中所描述示例的各种修改对本领域普通技术人员来说是显而易见的，并且在不脱离各种实施例的精神和范围的情况下，在本文中限定的一般原理可适用于其它示例和应用。因此，各种实施例不限于本文中所描述并示出的示例，而是被赋予了与和权利要求一致的范围。

以下描述了有关垂直堆叠式热电堆和使用所述垂直堆叠式热电堆的IR传感器的各种实施例。具体地，垂直堆叠式热电堆可能包含多个热电偶以便获得较高的输出电压并获得比常规热电堆传感器而言整体改善的传感器性能。而且，通过将热电偶垂直地堆叠在另一个热电偶的上方，垂直堆叠式热电堆在传感器的半导体衬底上占用较小的横向面积。这样，多个热电偶可被放置在相同的传感器区域中以作为单个热电偶，从而允许更小的传感器尺寸。当传感器的面积和尺寸有限时，例如在具有许多这种传感器(这些传感器被放置得非常接近以形成像素化(pixelated)图像传感器)的热电堆成像装置中，这种结构是有益的。此外，热电偶可以以串联、并联或串联与并联组合的方式连接。

图1示出了示例性堆叠式热电堆101的横截面示图。堆叠式热电堆101可以包括支承膜104以用于对堆叠式热电堆101提供机械支承。而且，支承膜104可以由诸如氮化硅、二氧化硅、有机塑料等具有低热导率的材料制成。选择这种材料限制了由支承膜104从堆叠式热电堆101的一端向该堆叠式热电堆101的另一端传导的热量。

堆叠式热电堆101还可以包括一个或多个热电偶对，每个热电偶对由具有不同赛贝克系数的热电层构成。例如，热电层可以由不同的导体材料或半导体材料制成，例如N型多晶硅半导体材料和P型多晶硅半导体材料等。这些热电层可以以交替方式垂直堆叠并且由绝缘层隔开。在示出的实施例中，层103、105和107表示N型多晶硅材料而层109、111和113表示P型多晶硅材料。绝缘层(例如绝缘层115、117、119、121和123)可以由诸如多氧化物、二氧化硅等任何介电材料制成。

在一个示例中，堆叠式热电堆101可以包括三个热电偶对。第一热电偶对可以由垂直形成在支承膜104上的N型多层103、垂直形成在N型多层103上的绝缘层115和垂直形成在绝缘层115上的P型多层109构成。第一热电偶对还可以包括用于将N型多层103电耦合到P型多层109的金属触头125。金属触头125可以由诸如铝、金等任何导电金属形成。

堆叠式热电堆101还可以包括垂直形成在第一热电偶对上的绝缘层117。第二热电偶对可以垂直形成在绝缘层117上。第二热电偶对可以由垂直形成在绝缘层117上的N型多层105、垂直形成在N型多层105上的绝缘层119和垂直形成在绝缘层119上的P型多层111构成。第二热电偶对还可以包括用于将N型多层105电耦合到P型多层111的金属触头127。金属触头127可以由与金属触头125相同或相似的材料制成。

堆叠式热电堆101还可以包括用于将第一热电偶对与第二热电偶对串联电耦合的金属触头131。金属触头131可以由与金属触头125相同或相似的材料制成。通过串联地配置热电偶对，堆叠式热电堆101可以产生比具有单个热电偶对或并联连接的多个热电偶对的热电堆更大幅值的输出电压。如以上所讨论的，更大的电压可以促进更准确的温度测量。

堆叠式热电堆101还可以包括垂直形成在第二热电偶对上的绝缘层121。第三热电偶对可以垂直形成在绝缘层121上。第三热电偶对可以由垂直形成在绝缘层121上的N型多层107、垂直形成在N型多层107上的绝缘层123和垂直形成在绝缘层123上的P型多层113构成。第三热电偶对还可以包括用于将N型多层107电耦合到P型多层113的金属触头129。金属触头129可以由与金属触头125相同或相似的材料制成。

堆叠式热电堆101还可以包括用于将第二热电偶对与第三热电偶对串联电耦合的金属触头133。金属触头133可以由与金属触头125相同或相似的材料制成。通过串联地配置热电偶对，堆叠式热电堆101可以产生比具有单个热电偶对或并联连接的多个热电偶对的热电堆更大幅值的输出电压。如以上所讨论的，更大的电压可以促进更准确的温度测量。

在一个示例中，金属触头125、127和129可以配置成与吸收器137接触。吸收器137可以配置成吸收IR辐射并且可以由诸如碳黑、黑金、其它化合物或有机化合物或混合物等任何热吸收材料制成。金属触头125、127和129可以将热量从吸收器137传递到热电堆101的多层。与吸收器137接触的热电堆101的那一侧在本文中称为“热结点(hot junction)”。与“热结点”相对的热电堆101的那一侧在本文中称为“冷结点(cold junction)”。

堆叠式热电堆101还可以包括测量触头102和135以测量横跨所有热电偶对的电压降。测量触头102和135可以由与金属触头125相同或相似的材料制成。在一个示例中，测量触头102可以放置在N型多层103的冷结点端部上而测量触头135可以放置在P型多层113的冷结点端部上。因此，测量触头102和135可以设置在串联连接的热电偶对的任一端上。因此，横跨测量触头102和135的电压表示横跨三个热电偶对(N型多层103、105和107与P型多层109、111和113)的组合电压。

在一个示例中，N型多层、P型多层和绝缘层可以具有0.05至0.5微米范围内的厚度。而且，每个层的长度可以在10至100微米的范围内。然而，本领域普通技术人员应该理解可以使用具有任何厚度或长度的层。

在一个示例中，热电堆101的热电偶对可以替代地以并联的方式连接或可以以串联与并联组合的方式连接。在另一个示例中，多个堆叠式热电堆101可以以串联、并联或串联与并联组合的方式连接到一起。

当堆叠式热电堆101表示为具有三个热电偶对时，本领域普通技术人员应该理解任何数量的热电偶对都可以以上述方式垂直堆叠并且添加到堆叠式热电堆101上。例如，在一个示例中，热电堆101可以包括十个或更多个热电偶对。

图2-4示出具有不同配置的侧表面的其它示例性堆叠式热电堆。阴影区域表示绝缘层，向前的斜线区域表示具有正赛贝克系数的材料而向后的斜线区域表示具有负赛贝克系数的材料。图2示出了具有倾斜的侧表面的示例性堆叠式热电堆201(与堆叠式热电堆101相似)。通过使堆叠式热电堆201的侧面倾斜，每个多层的所暴露的侧表面的表面面积增大。增大的表面面积为金属触头提供更大的应用对象。堆叠式热电堆201可以包括设置在热电堆201的冷结点端部上的测量触头203和205。

在一个示例中，堆叠式热电堆201的侧面部分的角度可以至少部分地取决于金属触头放置的制造方案。例如，如果金属触头以高精确度(即，在放置中只有很小的偏差)被放置在堆叠式热电堆201的侧面部分上，则可以选择较大的角度，从而为堆叠式热电堆201的侧面部分形成较陡峭的边缘和较小的表面面积。然而，如果在将金属触头放置在堆叠式热电堆201的侧面部分时存在大的偏差，则可以选择较小的角度，从而为堆叠式热电堆201的侧面部分形成更平缓的边缘和更大的表面面积。在一些示例中，角度可以在与水平成30至80度角的范围内。而且，在一些示例中，堆叠式热电堆201的层的长度可以在10至100微米的范围内，并且堆叠式热电堆201的每层的厚度可以在0.05至0.1微米的范围内。然而，本领域普通技术人员应该理解可以使用具有任何长度和厚度的层。

图3示出了具有垂直侧表面的另一示例性堆叠式热电堆301。与热电堆201不同(其中靠近堆的顶部的热电层比靠近堆的底部的热电层短)，堆叠式热电堆301的每层都可以具有相同或至少相似的长度。因此，可以堆叠任何数量的热电偶对，这是因为热电偶对的数量不像堆叠式热电堆201中的情况那样受限于热电层的逐渐缩小的长度。堆叠式热电堆301可以包括设置在热电堆301的冷结点端部上的测量触头303和305。

图4示出了具有水平侧表面的另一示例性堆叠式热电堆401。在该示例中，堆叠式热电堆401的层可以形成在蚀刻到硅衬底中的谷中。可以蚀刻谷的边缘以形成用于堆叠式热电堆401的侧面部分的期望的角度。由于堆叠式热电堆401的侧面部分成一定角度，所以每个多层的所暴露的侧表面的表面面积增大了。然而，不同于堆叠式热电堆201，堆叠式热电堆401的金属触头可以放置在水平表面上而不放置在成角度的表面上。堆叠式热电堆401可以包括设置在热电堆401的冷结点端部上的测量触头403和405。

在一个示例中，在硅衬底中的谷的蚀刻角度可以至少部分地取决于金属触头放置的制造方案。例如，如果金属触头以高精确度(即，在放置中只有很小的偏差)放置在堆叠式热电堆401的侧面部分上，则可以选择较大的蚀刻角度，从而为堆叠式热电堆401的侧面部分形成较陡峭的边缘和较小的表面面积。然而，如果在将金属触头放置在堆叠式热电堆401的侧面部分时存在大的偏差，则可以选择较小的蚀刻角度，从而为堆叠式热电堆401的侧面部分形成更平缓的边缘和更大的表面面积。在一些示例中，谷的边缘的角度可以在与水平成30至80度角的范围内。而且，在一些示例中，堆叠式热电堆401的层的长度可以在10至100微米的范围内，并且堆叠式热电堆401的每层的厚度可以在0.01至0.1微米的范围内。然而，本领域普通技术人员应该理解可以使用具有任何长度和厚度的层。

图5示出了用于探测IR的示例性传感器500的俯视图，该传感器具有多个堆叠式热电堆501。传感器500可以包括吸收器509以吸收IR辐射。吸收器509可以由诸如碳黑、黑金、其它化合物或有机化合物或混合物等任何热吸收材料制成。吸收器509可以悬浮在腔505之上以便为吸收器509提供至少部分的热绝缘。传感器500还可以包括一个或多个堆叠式热电堆501以测量吸收器509与参考温度之间的温差。堆叠式热电堆501可以是以上参照图1-4所描述的示例性热电堆中的任何一种。传感器500可以基于参考温度和由一个或多个堆叠式热电堆501测量的温度来测量吸收器509的温度。

在一个示例中，两个或更多个堆叠式热电堆501可以耦合到一起。堆叠式热电堆501可以以串联、并联或串联与并联组合的方式连接。此外，尽管示出了12个堆叠式热电堆501时，但是普通技术人员应该理解传感器500可以包含任何数量的堆叠式热电堆501。

图6示出了沿着一个堆叠式热电堆501的长度方向看到的传感器500的横截面示图。如图6所示，堆叠式热电堆501可以形成在衬底503和膜507上。衬底503可以是通常在半导体装置中所使用的硅衬底。堆叠式热电堆传感器500可以包括形成在衬底503上的膜507，用于在堆叠式热电堆501下面的衬底503的一部分被蚀刻掉后，为堆叠式热电堆501提供机械支承。膜507可以由诸如氮化硅、二氧化硅、有机塑料等具有低热导率的材料制成。选择这种材料限制了由膜507从堆叠式热电堆501的一端向该堆叠式热电堆501的另一端传导的热量。在一个示例中，吸收器509可以放置在膜507上并且可以与以上参照图1所讨论的堆叠式热电堆501的至少一部分重叠。在一个示例中，腔505可以形成在位于吸收器509以及堆叠式热电堆501的至少一部分下面的衬底503中。腔505可以为吸收器509提供至少部分的热绝缘。可以使用任何已知的蚀刻方法(例如各向异性蚀刻)来形成腔505。

在一个示例中，堆叠式热电堆501可以具有范围在10至100微米内的长度、范围在1至5微米内的宽度和范围在0.5至2微米内的总厚度。然而，应该理解堆叠式热电堆501可以具有任何长度、宽度或厚度，这取决于所期望的应用。

此外，尽管在图5中以“十字形”结构示出了12个堆叠式热电堆501，但是应该理解具有任何数量的热电偶层的任何数量的堆叠式热电堆501可以用在传感器500中并且可以以任何结构放置。例如，堆叠式热电堆501可以均匀地围绕吸收器509放置并且可以从吸收器509径向地向外延伸。在其它示例中，堆叠式热电堆501可以形成星形、正方形等等。

可以在诸如临近探测器(proximity detector)、温度计、安全探测器、监视器等许多不同应用中使用传感器500。例如，多个传感器500可以配置成网格形式，其中每个传感器500都表示图像的像素。传感器500的输出可以用来产生所观察的目标的热图像。这可以用来检查(screen)登上飞机的乘客、监控出现温暖身体的房间等。在一个示例中，多个传感器500可以形成在同一个半导体衬底上。

图7A-7B、8A-8B、9A-9B、10A-10B和11示出了用于制作传感器500的示例性过程。特别地，图7A-7B、8A-8B、9A-9B、10A-10B和11示出了在制造的不同阶段的图5所示传感器500的四分之一。图7A示出了过程的第一步骤，其中将硅衬底701的一部分蚀刻掉以产生用于形成堆叠式热电堆的谷703。图7B示出了过程的下一步骤，其中将多个多晶硅层和绝缘层705沉积在谷703中。多个多晶硅层和绝缘层705可以像上面参照图1所讨论的方式那样进行堆叠。图8A示出了过程的下一步骤，其中沉积金属触头707以便如所期望的那样连接多晶硅层。例如，可以将金属触头707放置成以与如图4所示的结构相似的结构来串联地配置热电偶对。图8B示出了过程的下一步骤，其中将绝缘氮化物层709沉积在硅衬底701和多晶硅层和绝缘层705的顶表面上。窗口711可以被图案化(pattern)到氮化物层709中以允许与金属触头707和下面的热电堆堆叠接触。图9A示出了过程的下一步骤，其中将第二金属层713沉积在氮化物层709上并且设置在窗口711的上方以便与下面的热电堆的端点接触。图9B示出了过程的下一步骤，其中在图7A-7B、8A-8B和9A中位于下面的材料被蚀刻掉以形成堆叠式热电堆带715。图10A示出了过程的下一步骤，其中整个表面涂覆有钝化氮化物层717，其中针对接触孔以及衬底的为释放热电堆而将被化学蚀刻的区域，将窗口719打开。窗口719可以起到与图4的测量触头403和405相似的测量触头的作用。图10B示出了过程的下一步骤，其中热电堆带715和硅衬底701的一部分涂覆有诸如碳黑、黑金、其它化合物或有机化合物或混合物等热吸收材料721，以增加被吸收并被传递到热电堆带715的热量。图11示出了过程的下一步骤，其中将腔723蚀刻到吸收材料721下面的以及堆叠式热电堆带715的至少一部分下面的衬底701中。可以形成腔723以改进吸收材料721的热绝缘。

在以上的示例中提供了垂直堆叠式热电堆和具有垂直堆叠式热电堆的传感器的各种结构。对本领域普通技术人员显而易见的是，只要热电层彼此垂直堆叠，其它结构也是可能的。

虽然特征似乎是结合特定实施例结合而描述的，但是本领域技术人员应该认识到可以将已述实施例的各种特征进行组合。此外，结合实施例而描述的各方面可以保持独立。

Claims (17)

1.一种用于监控辐射的堆叠式热电堆，包括：

多层堆，所述多层堆包括在第一层与第二层之间交替的多个垂直上升的平面层，所述第一层由具有正赛贝克系数的半导体材料形成而所述第二层由具有负赛贝克系数的半导体材料形成，所述堆还包括在所述第一层与所述第二层之间的绝缘层；

第一电连接器，所述第一电连接器沿着所述堆的第一侧边缘形成，所述第一连接器在垂直向上的方向上从第一半导体层向第二半导体层延伸；以及

第二电连接器，所述第二电连接器沿着所述堆的第二侧边缘形成，所述第二连接器在垂直向上的方向上从第二半导体层向第一半导体层延伸，所述第一电连接器和所述第二电连接器在所述堆中的第一半导体层与第二半导体层之间共同形成串联连接，并且其中所述堆的一个侧边缘限定所述堆的热端而所述堆的另一个侧边缘限定所述堆的冷端，使得当所述堆的热端暴露于辐射时，在所述堆的冷端上产生的横跨连接器的电压将对应于所述堆的热端处的辐射暴露量。

2.根据权利要求1所述的堆叠式热电堆，其中，所述第一侧边缘和所述第二侧边缘以垂直阵列的方式排列。

3.根据权利要求1所述的热电堆，其中，所述第一侧边缘和所述第二侧边缘以水平阵列的方式排列。

4.根据权利要求1所述的热电堆，其中，所述第一侧边缘和所述第二侧边缘以阵列的方式排列并且被设置为与垂直方向偏离一角度。

5.根据权利要求4所述的热电堆，其中，与所述垂直方向偏离的角度在10度至60度的范围内。

6.根据权利要求1所述的热电堆，其中，多个所述垂直上升的平面层包括十个或更多个第一半导体层和十个或更多个第二半导体层。

7.一种传感器，包括：

半导体衬底，其中在所述半导体衬底内形成有腔；

垂直堆叠式热电堆，所述垂直堆叠式热电堆形成在所述半导体衬底上，所述垂直堆叠式热电堆包括：

多个垂直上升的平面层，所述多个垂直上升的平面层在第一层与第二层之间交替，所述第一层由具有正赛贝克系数的半导体材料形成而所述第二层由具有负赛贝克系数的半导体材料形成，所述堆还包括在所述第一层与所述第二层之间的绝缘层；和

多个金属触头，所述多个金属触头在多个垂直上升的平面半导体层之间形成电连接；以及

吸收器膜，所述吸收器膜设置在所述腔的上方，其中所述垂直堆叠式热电堆的第一部分与所述吸收器膜接触，并且其中所述垂直堆叠式热电堆是可操作的，以响应从所述吸收器膜接收的辐射而产生电压，所述电压对应于接收的辐射量。

8.根据权利要求7所述的传感器，其中，所述传感器包括形成在所述半导体衬底上的多个垂直堆叠式热电堆，其中所述多个垂直堆叠式热电堆中的每个垂直堆叠式热电堆的至少一部分与所述吸收器膜接触。

9.根据权利要求8所述的传感器，其中，所述多个垂直堆叠式热电堆以由以下项目构成的组中所选择的配置来连接：串联连接、并联连接以及串联与并联组合连接。

10.根据权利要求8所述的传感器，其中，所述多个垂直堆叠式热电堆以由以下项目构成的组中所选择的形状来布置：十字形状、正方形形状和星形形状。

11.根据权利要求7所述的传感器，其中，所述多个垂直上升的平面层包括十个或更多个第一层和十个或更多个第二层。

12.一种包括多个传感器的传感器阵列，其中，所述多个传感器中的每个传感器是根据权利要求7所述的传感器，并且其中，所述多个传感器形成在同一个半导体衬底上。

13.一种用于制造垂直堆叠式热电堆的方法，包括：

提供半导体衬底；

在所述半导体衬底中蚀刻第一腔；

在所述第一腔中沉积在第一层与第二层之间交替的多个垂直上升的平面层，所述第一层由具有正赛贝克系数的半导体材料形成而所述第二层由具有负赛贝克系数的半导体材料形成，所述堆还包括在所述第一层与所述第二层之间的多个绝缘层；

沉积多个第一金属触头，以在第一半导体层与第二半导体层之间形成串联连接；

将第一绝缘层沉积在所述多个垂直上升的平面层与所述多个第一金属触头之上，其中所述多个第一金属层的至少一部分不由所述第一绝缘层覆盖；

将多个第二金属触头沉积在所述第一绝缘层上，其中所述多个第二金属触头的至少一部分连接到不由所述第一绝缘层覆盖的所述多个第一金属层的至少一部分上；

蚀刻所述第一绝缘层的一部分、所述多个垂直上升的平面层的一部分和所述多个绝缘层的一部分以形成热电堆带；

将第二绝缘层沉积在所述多个第二金属触头、所述第一绝缘层和所述热电堆带上，其中所述多个第二金属触头的至少一部分不由所述第二绝缘层覆盖；

将吸收材料沉积在所述半导体衬底的至少一部分和所述热电堆带的至少一部分上；以及

在所述半导体衬底中蚀刻第二腔，其中所述第二腔设置在所述吸收材料以及所述热电堆带的至少一部分的下面。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，多个垂直上升的平面层中的每个平面层具有范围在0.05至0.1微米内的厚度。

15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述热电堆带具有范围在10至100微米内的长度。

16.根据权利要求13所述的方法，其中，所述多个垂直上升的平面层包括十个或更多个第一层和十个或更多个第二层。

17.根据权利要求13所述的方法，其中，所述第一绝缘层和所述第二绝缘层是氮化物层。

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