DE102008041131B4 - Thermopile-Sensor zur Detektion von Infrarot-Strahlung - Google Patents

Thermopile-Sensor zur Detektion von Infrarot-Strahlung Download PDF

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Abstract

Thermopile-Sensor (8) zur Detektion von Infrarot-Strahlung (IR) in einem Mess-Wellenlängenbereich (λm), der aufweist:ein Sensorsubstrat (1), in dem eine Kaverne (5) ausgebildet ist,eine auf dem Sensorsubstrat (1) oberhalb der Kaverne (5) ausgebildete Membran (10), mindestens eine auf, in oder unter der Membran (10) ausgebildete Thermopile-Struktur mit mindestens einem Thermopile-Paar (7) aus zwei miteinander kontaktierten Thermopile-Schenkeln (11, 13), wobei die beiden Thermopile-Schenkel (11, 13) aus dotierten Halbleitermaterialien mit unterschiedlichen Seebeck-Koeffizienten ausgebildet sind, mindestens eine zwischen den Thermopile-Schenkeln (11, 13) ausgebildete isolierende Zwischenschicht (12), wobei oberhalb der unteren Kaverne (5) ein Schichtsystem (19, 20) ausgebildet ist, das mindestens die beiden Thermopile-Schenkel (11, 13) und mindestens die isolierende Zwischenschicht (12) umfasst und für IR-Strahlung (IR) in dem Mess-Wellenlängenbereich (λm) eine Vielstrahlinterferenz unter Absorption eines Teils der IR-Strahlung (IR) und zumindest teilweiser Reflexionsminderung ausbildet,wobei die Absorption von einfallender IR-Strahlung (IR) überwiegend oder ausschließlich in den dotierten Halbleiterschichten (11, 13, 15) erfolgt.

Description

  • Stand der Technik
  • Thermopile-Sensoren dienen als Infrarotsensoren und ermöglichen eine mikromechanische Herstellung auf einem Halbleitersubstrat. Sie werden insbesondere als spektroskopische Gassensoren, z. B. im Automotive-Bereich, sowie z. B. auch in Infrarot-Kameras mit Bildauflösung eingesetzt.
  • In Thermopile-Sensoren wird in der Regel eine Reihenschaltung von Thermopile-Paaren auf einer Membran ausgebildet, wobei jedes Thermopile-Paar zwei miteinander auf der Membran in einem heißen Kontakt kontaktierte Thermopile-Schenkel bzw. Thermopile-Schenkel aus Materialien mit unterschiedlichem Seebeck-Koeffizienten aufweist. Übliche Materialpaarungen der Thermopile-Schenkel sind Silizium und Aluminium oder p-Silizium und n-Silizium (p-dotiertes und n-dotiertes Silizium), sowie Materialsysteme auf Basis z.B. von Bismuth-Telluriden.
  • Die Kontaktstelle des Thermopile-Paares erwärmt sich in Abhängigkeit der einfallenden IR-Strahlung. Hierzu wird im Allgemeinen eine Absorptionsschicht bzw. Absorberschicht auf der Oberseite der Membran aufgetragen, die gute Absorptionseigenschaften im relevanten Wellenlängenbereich aufweist. Zur Absorption kommen hierbei z. B. Ruthenium-haltige Widerstandspasten, gold-black-coating, silver-black-coating oder andere Absorbermaterialien.
  • Derartige Absorbermaterialien können jedoch im Allgemeinen nicht in einer CMOS-Fertigungslinie verwendet werden.
  • Die Eigenschaften eines Strahlungssensors werden ganz allgemeinen durch das Verhältnis aus Detektorspannung Vth und eingestrahlter Leistung beschreiben. Die Spannungsempfindlichkeit S eines Detektors ergibt sich somit als S = | V t h Δ T | | Δ T Φ | = a ⋅ 1 G N ⋅ ( α S , a − α S , b ) 1 + ω 2 τ t h 2
    Figure DE102008041131B4_0001
    wobei a der Absorptionsgrad der Thermopiles, t der Transmissionsgrad des Strahlungspfads, N die Anzahl der Thermoelemente und ΔT der Temperaturunterschied zwischen kalten und heißen Kontakten der Thermopiles ist. Dabei ist (αS,a - αS,b) der kombinierte Seebeck-Koeffizient der Materialpaarung a b. Ferner ist τth die thermische Zeitkonstante, die das Ansprechverhalten des Detektors auf eine mit der Frequenz ω modulierten Strahlungsintensität beschreibt, und G die thermische Leitfähigkeit.
  • Der Absorptionsgrad a(λ) bestimmt damit wesentlich die Empfindlichkeit des Strahlungsdetektors, ist üblicherweise eine Funktion der Wellenlänge λ und kann je nach eingesetztem Material bis zu 99% erreichen, wie z.B. bei Ruthenium-haltigen Widerstandspasten. Ein Nachteil speziell bei Ruthenium-haltigen Widerstandspasten liegt im Herstellungsprozess, wobei die Paste zunächst durch Dispensen einzelner Pastentropfen auf die jeweilige Sensormembran aufgebracht wird und in einem Ausheizschritt die Paste verfestigt wird, wobei die organischen Bestandteile der Paste ausgetrieben werden. Dieser Herstellungsprozess ist sehr aufwendig und teuer und zudem nicht mit den üblichen Anlagen einer CMOS-Fertigung kompatibel. Ein Nachteil von beispielsweise gold-black- oder silver-black-coatings liegt ebenfalls darin, dass diese Materialien nicht mit den Herstellungsprozessen einer CMOS-Linie kompatibel sind.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Bei dem erfindungsgemäßen Thermopile-Sensor findet die Absorption der Infrarot-strahlung durch Vielstrahlinterferenz in einen Schichtsystem statt, das auf der Membran oder auch unter Einbeziehung der Membran ausgebildet ist. Das Schichtsystem umfasst die beiden Thermopile-Schenkel und die zwischen diesen ausgebildete isolierende Zwischenschicht sowie vorzugsweise weitere Schichten, insbesondere eine obere Isolationsschicht und die Membran selbst.
  • Das Schichtsystem bewirkt aufgrund seiner Schichtfolge, d.h. der Brechungsindizes und Schichtdicken, durch Vielstrahlinterferenz eine Reflexionsminderung, d.h. die an der Schichtfolge auftretenden Strahlen bzw. Teilstrahlen bewirken in Reflexionsrichtung zumindest teilweise eine destruktive Interferenz. Eine derartige Vielstrahlinterferenz mit Reflexionsminderung ist im optischen Bereich grundsätzlich auch bei reflexionsverringernden Beschichtungen und Vergütungen bekannt.
  • Somit werden Schichtdicken vorzugsweise im Bereich der relevanten Wellenlänge bzw. unterhalb von dieser ausgebildet. Die Absorption wird insbesondere durch eine gezielte Dotierung der beteiligten Halbleiterschichten, d.h. insbesondere der Thermopile-Schichten selbst und gegebenenfalls weiterer hierzu aufgetragene Hilfsschichten erreicht.
  • Vorteilhafterweise ist das gesamte Schichtsystem einschließlich der Membran somit für IR-Strahlung transparent, so dass die IR-Strahlung durch dieses Schichtsystem fällt und die einzelnen Schichten zur destruktiven Interferenz der Reflexionsanteile beitragen.
  • Erfindungsgemäß kann somit der Strahlungsdetektor bzw. Thermopile-Sensor frei von speziellen Absorberschichten, wie z.B. Ruthenium-haltigen Pasten oder gold-black oder silver-black-coatings ausgelegt werden. Das Schichtsystem kann insbesondere mit Standard-CMOS-Prozessen ausgebildet werden.
  • Ein entsprechendes Herstellungsverfahren ermöglicht somit eine reine CMOS-Technologie in Standard-Anlagen einer CMOS-Linie, und es besteht keine Gefahr der Kotamination der CMOS-Anlage mit Materialien wie Ruthenium, Gold und Silber. Die mikromechanische Herstellung des Sensorsubstrates mit Membran und Kaverne kann mit üblichen Techniken erfolgen.
  • Lediglich im Bereich der Kontaktierung der beiden Thermopile-Schenkel kann gegebenenfalls eine dünne Metallschicht, z.B. AI-Schicht aufgetragen werden, die die übereinander ausgebildeten Thermopile-Schenkel kontaktiert. Die Aufbringung einer derartigen Metallschicht ist jedoch in CMOS-Techniken Standard, wobei aufgrund der geringen lateralen Ausbildung der Metallkontaktierungen die Reflexionsverringerung und hohen Absorptionseigenschaft des Schichtsystems nicht wesentlich beeinträchtigt werden. Derartige metallische Kontaktierungen, die gegebenenfalls auch etwas auf die Oberseite oder Unterseite ragen können, werden somit erfindungsgemäß nicht als metallische Absorberschicht angesehen.
  • Das erfindungsgemäße Schichtsystem kann insbesondere derartig ausgebildet werden, dass die beiden Thermopile-Schenkel gleiche optische Dicken, d.h. insbesondere gleiche Schichtdicken bei etwa gleich hoher, entgegen gesetzter Dotierung des Si-Materials aufweisen und weiterhin die zwischen ihnen ausgebildete erste isolierende Zwischenschicht und eine auf dem oberen Thermopile-Schenkel ausgebildete obere Isolationsschicht gleiche optische Dicken, d.h. insbesondere gleiche Schichtdicken bei im wesentlichen gleichem, für IR-Strahlung transparentem Isolationsmaterial aufweisen. Es ergibt sich somit eine Struktur aus zwei ineinander verschachtelten Paaren gleicher Schichtdicke, die - vorzugsweise zusammen mit der unteren, für IR-Strahlung transparenten Membran - eine gute Reflexionsunterdrückung erreicht und die Absorption durch eine geeignete Dotierung festlegt.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Thermopile -Sensor im Vertikalschnitt;
    • 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus 1 gemäß einer ersten Ausführungsform mit vier auf der Membran ausgebildeten Schichten;
    • 3 eine entsprechende Ausschnittsvergrößerung einer zweiten Ausführungsform mit sechs auf der Membran ausgebildeten Schichten;
    • 4 ein Diagramm der Abhängigkeit des Absorptionsgrades a von der Wellenlänge λ;
    • 5 eine Ausschnittsvergrößerung eines Vertikalschnitts des Sensors aus 2 oder 3 im Bereich der Metallkontaktierung der Thermopile-Schenkel.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • Ein in 1 gezeigter Thermopile -Sensor 8 weist ein Sensorsubstrat 1 und ein Kappensubstrat 2 aus Silizium auf, die durch Seal-Glas-Bonden mit einer Seal-GlasSchicht 3 hermetisch dicht bzw. vakuumdicht verbunden sind. Auf der Oberseite des Kappensubstrats 2 ist vorteilhafterweise ein Filter 4 vorgesehen, das einfallende IR-Strahlung IR wellenlängenselektiv durchlässt, um die Detektion eines Mess-Wellenlängenbereichs λm zu ermöglichen. In dem Mess-Wellenlängenbereich λm können z.B. Absorptionslinien von CO2 oder einem anderen Gas liegen. Alternativ zu der gezeigten Ausführungsform kann das Filter 4 aber auch z.B. in einem Fenster eines Gehäuses vorgesehen sein, in dem der Thermopile-Sensor 8 aufgenommen ist.
  • Auf der Oberseite des Sensorsubstrates 1 ist eine untere Kaverne 5 ausgebildet, oberhalb von der eine freitragende Membran 10 ausgebildet ist, die als eine Schicht oder auch als Schichtsystem von mehreren Schichten, insbesondere isolierenden Schichten, z.B. SiO2 ausgebildet ist, wobei sich die Membran 10 lateral über die Kaverne 5 hinweg bis über das Bulkmaterial des Sensorsubstrates 1 erstreckt. Auf der Membran 10 ist mindestens ein Thermopile-Paar 7 vorgesehen, das einen ersten Thermopile-Schenkel 11 und einen zweiten Thermopile-Schenkel 13 aufweist. Vorteilhafterweise sind mehrere Thermopile-Paare 7 kaskadiert bzw. in Reihe geschaltet vorgesehen, um ein höheres Messsignal zu erhalten. Hierbei sind die Thermopile-Paare 7 vorteilhafterweise lateral nebeneinander, so dass weitere Thermopile-Paare 7 oberhalb und unterhalb der Zeichenebene ausgebildet sind.
  • Der Schichtaufbau gemäß der Ausführungsform der 2 weist somit fünf Schichten auf, nämlich die Membran 10, den ersten Thermopile-Schenkel 11 aus dotiertem Halbleitermaterial, z.B. n-dotiertem Silizium, eine der Isolation dienende erste Zwischenschicht 12 aus z.B. SiO2, einen zweiten Thermopile-Schenkel 13 aus einem dotierten Halbleitermaterial, z.B. p-dotiertem Silizium, und eine der Abdeckung und Isolation dienende obere Isolationsschicht 14.
  • Die Materialien der beiden Thermopile-Schenkel 11, 13 weisen in bekannter Weise unterschiedliche Seebeck-Koeffizienten au; vorteilhafterweise kann hierzu unterschiedlich dotiertes Halbleitermaterial, z. B. n-dotiertes und p-dotiertes Silizium gewählt werden.
  • Erfindungsgemäß wird ein Schichtsystem 19 der Schichten 10, 11, 12, 13, 14 ausgebildet, das für von oben einfallende IR-Strahlung IR des Mess- Wellenlängenbereichs, z.B. für λ zwischen 4,0 bis 4,5 µ µm oder einem Teilbereich hiervon, eine Vielstrahlinterferenz ausbildet, die zu einem hohem Absorptionsgrad a führt. Erfindungsgemäß wird hierbei erkannt, dass hierzu im Wesentlichen ein Schichtsystem 19 mit Schichtdicken entsprechend einer Antireflexbeschichtung ausgewählt werden kann, bei der jedoch in einigen Schichten eine höhere Absorption erfolgt. Vorteilhafterweise werden hierzu die Thermopile-Schenkel 11, 13 mit der höheren Absorption ausgebildet, wozu eine höhere Dotierung gewählt werden kann, die ergänzend auch Probleme bei der Metallkontaktierung verringert, d.h. zur Vermeidung von Schottky- Kontakten beiträgt, und zu einem hohen Messsignal führt.
  • Die Schichtdicken d10, d11, d12, d13, d14 der Schichten 10 bis 14 werden derartig gewählt, dass die gewünschte Vielstrahlinterferenz erreicht wird. Hierbei wird insbesondere angestrebt, die Reflektion über den Mess- Wellenlängenbereich λm weitgehend zu verhindern. Eine Transmission wird insbesondere durch die höhere Absorption weitgehend beseitigt, ist jedoch grundsätzlich unproblematisch.
  • Bei einer vorteilhaften Auslegung des Schichtsystems sind die reflektierten und transmittierten Strahlungsintensitäten IRef und IT möglichst gering und der Absorptionsgrad a(λ)=1- IRef - IT möglichst hoch. Zur Berechnung des Absorptionsgrades a (λ) wird der genaue Verlaufs des komplexen Brechungsindex herangezogen, der einen Realteil und Imaginärteils aufweist, wobei für dotierte Halleiterschichten oder Metalle der komplexe Brechungsindex eine Funktion der Dotierstoffkonzentration ist, die z. B. durch das Drude-Modell freier Ladungsträger berechnet werden kann.
  • In 2 können z.B. eine 900 nm dicke n-dotierte Polysiliziumschicht 11, z.B. mit Phosphordotierung und einer Ladungsträgerkonzentration von 1e20 cm-3, eine 300 nm dicke erste Zwischenschicht 12 aus SiO2, eine 900 nm dicke p-dotierte Polysiliziumschicht 13, z.B. aus Bor-dotiertem Polysilizium mit einer Ladungsträgerkonzentration von 1e20 cm-3, und eine 300 nm dicke obere Isolationsschicht 14 ausgebildet werden.
  • Erfindungsgemäß wird erkannt, dass die untere Membran-Schicht 10 hierbei nicht so relevant ist, da bereits in den oberen vier Schichten 11, 12, 13, 14 eine hinreichende Vielstrahlinterferenz mit Absorption erreicht ist.
  • 3 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der entsprechende Schichten wie in 2 vorgesehen sind, die obere Isolationsschicht 14 jedoch als zweite Zwischenschicht dient, auf der eine erste Hilfsschicht 15 und eine zweite Hilfsschicht 16 aufgetragen sind. Die Hilfsschichten 15, 16 sind hierbei ebenfalls aus einem für die IR-Strahlung im Mess-Wellenlängenbereich λm transparentem Material ausgebildet und ermöglichen eine Vielstrahlinterferenz über eine höhere Anzahl von Schichten. In 3 sind somit ein Schichtsystem 20 mit sechs oberhalb der Membran 10 angeordneten Schichten ausgebildet. Die Schichtdicken d10, d11, d12, d13, d14 können hierbei derjenigen der Ausführungsform von 2 entsprechen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Schichtdickenzusammensetzung in 2 und/oder 3 auch z.B. wie folgt ausgebildet werden:
    • Eine Membran 10 aus 600nm dicken Sio2, ein erster Thermopile-Schenkel 11 aus phosphordotiertem Polysilizium mit Schicktdicke d11= 700nm und einer Ladungsträgerkonzentration von 1e20cm-3, einer ersten Zwischenschicht 12 aus SiO2 mit d12=700nm, einem zweiten Thermopile-Schenkel 13 aus Bor-dotiertem Polysilizium mit Schichtdicke d13=700nm und einer Ladungsträgerkonzentration von 1e20cm-3, einer zweiten Zwischenschicht 14 aus SiO2 mit einer Schichtdicke d14=700nm.
  • Hierbei erfolgt die Absorption nur in einigen Schichten, z.B. in den Schichten 11, 13, 15 des Schichtsystems 19 bzw. 20, da durch die Isolation über die untere Kaverne 5 und die obere Kaverne 6 die Membran 10 freitragend und isoliert ist und eine hinreichende Wärmeleitung in vertikaler Richtung zu einem Temperaturausgleich führen wird, so dass das Thermopile-Paar 7 im wesentlichen einer gleichen Temperatur ausgesetzt ist.
  • Bei beiden Ausführungsformen kann in 3 die erste Hilfsschicht 15 z.B. aus phosphordotiertem Polysilizium der Schichtdicke d15=450nm und einer Ladungsträgerkonzentration von 2e20cm-3 und einer zweiten Hilfsschicht 16 aus SiO2 und/oder S3N4 mit Schichtdicke d16=700nm ausgebildet sein. Alternativ hierzu kann die Schichtdicke d15= 450 nm und einer Ladungsträgerkonzentration von 1e20cm -3 und z. B. die Schichtdicke d16= 700 nm sein.
  • Für diese Ausführungsform ist das berechnete Absorptionsspektrum in 4 als gestrichelte Linie eingezeichnet. Der relevante Wellenlängenbereich für CO2-Gassensorik liegt etwa zwischen 4,0 bis 4,5 µm. Es ergibt sich ein Absorptionsgrad von über 90% gemäß der gestrichelten Linie. Im Vergleich hierzu ist als durchgezogene Linie eine herkömmliche Schichtdickenzusammensetzung mit z.B. d11=450nm, d12=300nm, d13=450nm und d14=300nm eingezeichnet, die in herkömmlicher Weise mit einer zusätzlichen Absorptionsschicht auf der Oberseite der Schicht 14 zu versehen ist, um eine hinreichende Absorption zu ermöglichen.
  • Erfindungsgemäß können auf den Schichten 15, 16 noch weitere Hilfsschichten ausgebildet werden, um die Vielstrahlinterferenz mit hoher Absorption zu ermöglichen.
  • Die Kontaktierung der Thermopile-Schenkel 11, 13 kann insbesondere gemäß 5 erfolgen, die einen Vertikalschnitt an einer versetzen lateralen Position, insbesondere oberhalb oder unterhalb der Zeichenebene der 2, 3, dargestellt. Metallkontakte 22, 23 kontaktieren die Thermopile-Schenkel 11, 13 und sind nach oben zur Oberseite der oberen Isolationsschicht 14 geführt. Über die Metallkontakte 23, 24 erfolgt auch die Kaskadierung der mehreren Thermopile-Paare 7; hierbei könne die Metallkontakte 22, 23 in versetzten Ebenen vorgesehen sein. Ein rechter Thermokontakt 22 bildet den „heißen“ Kontakt auf der Membran 10, ein linker Thermokontakt 23 stellt den „kalten“ Kontakt oberhalb des Bulkmaterials des Sensorsubstrates 1 dar. Die Kontaktierung der Thermopile-Schenkel 11, 13 erfolgt somit - gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform - durch Metallkontakte 24 und 25, die als strukturierte Bereiche einer Metallisierungsschicht ausgebildet sind. Bei der gezeigten Ausbildung stört somit der linke Kontakt 23 die Vielstrahlinterferenz in der Membran 10 ohnehin nicht. Der rechte, heiße Kontakt 22 beeinflusst die Vielstrahlinterferenz lediglich in einem lateralen sehr engen Bereich und ist daher nicht relevant.

Claims (14)

  1. Thermopile-Sensor (8) zur Detektion von Infrarot-Strahlung (IR) in einem Mess-Wellenlängenbereich (λm), der aufweist: ein Sensorsubstrat (1), in dem eine Kaverne (5) ausgebildet ist, eine auf dem Sensorsubstrat (1) oberhalb der Kaverne (5) ausgebildete Membran (10), mindestens eine auf, in oder unter der Membran (10) ausgebildete Thermopile-Struktur mit mindestens einem Thermopile-Paar (7) aus zwei miteinander kontaktierten Thermopile-Schenkeln (11, 13), wobei die beiden Thermopile-Schenkel (11, 13) aus dotierten Halbleitermaterialien mit unterschiedlichen Seebeck-Koeffizienten ausgebildet sind, mindestens eine zwischen den Thermopile-Schenkeln (11, 13) ausgebildete isolierende Zwischenschicht (12), wobei oberhalb der unteren Kaverne (5) ein Schichtsystem (19, 20) ausgebildet ist, das mindestens die beiden Thermopile-Schenkel (11, 13) und mindestens die isolierende Zwischenschicht (12) umfasst und für IR-Strahlung (IR) in dem Mess-Wellenlängenbereich (λm) eine Vielstrahlinterferenz unter Absorption eines Teils der IR-Strahlung (IR) und zumindest teilweiser Reflexionsminderung ausbildet, wobei die Absorption von einfallender IR-Strahlung (IR) überwiegend oder ausschließlich in den dotierten Halbleiterschichten (11, 13, 15) erfolgt.
  2. Thermopile-Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schichtsystem (19, 20) weiterhin die Membran (10) umfasst, wobei die Membran (10) aus einem IR-transparenten Isolationsmaterial, z. B. SiO2, gebildet ist.
  3. Thermopile-Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schichtsystem (19, 20) weiterhin eine oberhalb des oberen Thermopile-Schenkels (13) ausgebildete obere Isolationsschicht (14) aus einem für die IR-Strahlung (IR) transparenten Isolationsmaterial, z. B. SiO2, umfasst.
  4. Thermopile-Sensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Thermopile-Schenkel (11) und der zweite Thermopile-Schenkel (13) eine gleiche Schichtdicke (d11, d13) aufweisen, und die zwischen den Thermopile-Schenkeln (11, 13) ausgebildete isolierende Zwischenschicht (12) und die obere Isolationsschicht (14) aus transparentem Isolationsmaterial mit gleicher Schichtdicke ausgebildet sind.
  5. Thermopile-Sensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Thermopile-Schenkel (11, 13) gleiche Schichtdicken (d11, d13) von 700 oder 900nm aufweisen.
  6. Thermopile-Sensor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Thermopile-Schenkel (11, 13) entgegen gesetzte Dotierungen und etwa gleich hohe Ladungsträgerkonzentrationen z.B. oberhalb 1e18cm-3, z.B. etwa 1e20cm-3, aufweisen.
  7. Thermopile-Sensor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schichtsystem (19, 20) weiterhin mindestens eine weitere Hilfsschicht (15, 16) umfasst, die oberhalb der oberen Isolationsschicht (14) ausgebildet ist.
  8. Thermopile-Sensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der weiteren Hilfsschichten (15, 16) eine dotierte Halbleiterschicht (15) zur Erhöhung der Absorption ist, die von mindestens einer weiteren Isolationsschicht (16) bedeckt ist.
  9. Thermopile-Sensor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Schichten (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16) des Schichtsystems (19, 20) aus für die IR-Strahlung nicht- reflektierenden Isolationsschichten (10,12, 14, 16), z.B. SiO2, und Halbleiterschichten (11, 13, 15) ausgebildet sind.
  10. Thermopile-Sensor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Sensorsubstrat (1) ein Kappensubstrat (2) vakuumdicht befestigt ist, an dessen Unterseite eine obere Kaverne (6) ausgebildet ist, wobei das Schichtsystem (19, 20) sämtliche Schichten (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16) zwischen der unteren Kaverne (5) und der oberen Kaverne (6) umfasst.
  11. Thermopile-Sensor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schichtsystem (19, 20) und die Oberseite und Unterseite des Schichtsystems (19, 20) frei von metallhaltigen Absorbermaterialien sind.
  12. Thermopile-Sensor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kontaktierung dienende Metallkontakte (24) ausgebildet sind.
  13. Thermopile-Sensor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schichtsystem (19, 20), vorzugsweise der gesamte Thermopile-Sensor (8), vollständig in CMOS- Prozesstechnologie ausbildbar ist.
  14. Thermopile-Sensor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schichtsystem (19, 20) in dem Mess- Wellenlängenbereich (λm), z.B. zwischen 4,0 und 4,5 µm, ein Absorptionsgrad über 70%, vorzugsweise über 80 %, z.B. über 90% der einfallenden IR-Strahlung (IR) vorliegt.
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