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Die Erfindung betrifft eine Küvette für eine optische Durchstrahlungsmessung zum Aufnehmen mindestens eines Fluids, ein waferbasiertes Verfahren zum Herstellen mindestens einer Küvette sowie eine Vorrichtung zum Analysieren mindestens eines Fluids mittels Infrarotstrahlung mit einer Küvette.
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Stand der Technik
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Vorrichtungen zum Analysieren eines Fluids, wie beispielsweise Mediensensoren, sind seit vielen Jahren bekannt. Das zu untersuchende Fluid kann hierbei ein Gas oder eine Flüssigkeit sein. Ein CO2 Sensor kann beispielsweise mit Hilfe von Lichtabsorption eine Konzentration an CO2 ermitteln. Hierzu wird die für CO2 typische Absorption von Licht bzw. Strahlung bei einer Wellenlänge von 4,25µm genutzt. Zum Kompensieren von Umgebungseinflüssen und Alterungseinflüssen kann ein Referenzkanal parallel zu einem Messkanal realisiert werden.
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Zwischen einer Strahlenquelle und einem Detektor kann ein zu analysierendes Fluid in einem offenen Volumen oder in einem geschlossenen Gehäuse angeordnet werden. Zum Einbringen des Fluids in das Volumen bzw. das Gehäuse kann ein Kanal oder eine Diffusionsöffnung verwendet werden. Bei Flüssigkeiten wird üblicherweise eine geschlossene Küvette in einem Lichtweg von der Strahlenquelle zu dem Detektor positioniert.
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Der Lichtweg in einem Medium bzw. einem Fluid ist von einem zu messenden Konzentrationsbereich und von einem Absorptionskoeffizienten des Fluids abhängig. Die Absorptionskoeffizienten können abhängig von einer Wellenlänge der Strahlenquelle variieren, so dass eine individuelle Anpassung des Lichtweges für jede Wellenlänge erforderlich ist. Abhängig von dem zu messenden Fluid muss eine Küvette verwendet werden, welche einen möglichst präzise eingestellten Lichtweg, insbesondere mit einer hohen Planparallelität der lichtdurchstrahlten Küvettenwände, aufweist. Da der Lichtweg durch eine Geometrie der Küvette eingestellt ist, muss die Küvette unter Einhaltung minimaler Toleranzen hergestellt werden. Zusätzlich muss die Küvette möglichst kompakt ausgeführt sein.
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Die
DE 10 2007 019 695 A1 offenbart eine Küvette für eine optische Analyse kleiner Volumina. Die Küvette weist ein Trägersubstrat mit mehreren separaten Messzellen zum Aufnehmen von Proben auf. Die Messzellen können parallel oder hintereinander fluidleitend angeschlossen sein. Weiterer Stand der Technik ist aus
US 2014/0 373 606 A1 ,
DE 11 2015 001 707 T5 ,
WO 82/00 358 A1 und
EP 3 184 989 A1 bekannt.
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Offenbarung der Erfindung
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann darin gesehen werden, eine Vorrichtung zum Analysieren mindestens eines Fluids mit einem optimierten Lichtweg und einer kompakten Bauweise sowie ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Vorrichtung zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird mittels des jeweiligen Gegenstands der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen.
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Nach einem Aspekt der Erfindung wird eine Küvette für eine optische Durchstrahlungsmessung zum Aufnehmen mindestens eines Fluids bereitgestellt. Die Küvette weißt mindestens eine Kammer auf, welche durch mindestens zwei entlang ihrer flächigen Ausdehnung fluiddicht miteinander verbundenen Substratabschnitten gebildet ist. Des Weiteren weist die Küvette mindestens einen mit der Kammer fluidleitend verbundenen Fluidkanal zum Zuführen oder Abführen des mindestens einen Fluids auf. Erfindungsgemäß ist die mindestens eine Kammer eine durch mindestens einen ersten Substratabschnitt abgedeckte Tiefenstruktur, wobei die Tiefenstruktur durch Materialabtrag in mindestens einen zweiten Substratabschnitt eingebracht wurde und die Tiefenstruktur mindestens zwei unterschiedliche Tiefen zum Ausbilden von möglichen Lichtwegen aufweist, wobei die mindestens zwei Tiefen unmittelbar nebeneinander angeordnet sind und wobei mindestens ein Substratabschnitt für Strahlen mindestens einer Wellenlänge transmittierend ist.
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Die jeweiligen Substratabschnitte können Wafer oder Teilwafer sein, welche separiert und bearbeitet wurden. Beispielsweise kann ein Wafer aus mehreren Teilwafern gebildet werden. Der Schritt der Separation kann beispielsweise nach einem Zusammenfügen der mindestens zwei Teilwafer erfolgen. Durch die Separation entsteht aus einem Wafer eine Vielzahl an Substratabschnitten. Die jeweiligen Substratabschnitte können dabei entlang ihrer flächigen Ausdehnung miteinander verbunden sein. In mindestens einen der Substratabschnitt ist eine Tiefenstruktur eingebracht. Als Startabschnitts mit einer Tiefenstruktur kann von einem weiteren Substratabschnitt abgedeckt werden somit ein abgeschlossenes Volumen erzeugen. Das abgeschlossene Volumen bildet somit mindestens eine Kammer zum Aufnehmen eines Fluids. Die Tiefenstruktur kann mit Hilfe eines halbleiterbasierten Materialbearbeitungsprozesses hergestellt werden. Insbesondere können derartige Strukturen in Silizium- bzw. Halbleiter- oder auch oxidischen Wafern durch Materialabtrag eingebracht werden. Die Tiefen der durch Materialabtrag erzeugten Tiefenstrukturen stellen vorzugsweise die möglichen Lichtwege der Küvette dar. Alternativ oder zusätzlich können zwei oder mehr Substratabschnitte mit einer jeweils eingebrachten Tiefenstruktur zu einer Küvette zusammengefügt werden. Die möglichen Lichtwege resultieren abhängig von einer Zusammensetzung der Substratabschnitte aus einer Summe der unmittelbar übereinander liegenden Tiefen von mindestens zwei zusammengefügten Tiefenstrukturen. Zum Einbringen eines Fluids in die Kammer können in mindestens einen Substratabschnitt ein oder mehrere Fluidkanäle eingebracht werden. Die Wafer bzw. die Substratabschnitte können beispielsweise durch Ätzprozesse oder durch Trenchen isotop oder anisotop derart bearbeitet werden, dass die Tiefenstrukturen und die Fluidkanäle durch den Materialabtrag entstehen. Zu- und Abflussöffnungen bzw. Fluidkanäle können beispielsweise durch lokales, komplettes Durchtrenchen eines Wafers erzeugt werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein Materialabtrag durch Bohren oder Fräsen durchgeführt werden. Auf diese Weise kann eine Vielzahl an Küvetten auf einem Wafer hergestellt werden. Eine derart waferbasierte Herstellung kann preiswert und gleichzeitig unter Einhaltung enger Toleranzen realisiert werden. Da Wafer in der Regel bereits aus ihrem Herstellprozess eine sehr hohe Planparallelität aufweisen, eignen sich diese ideal als Ausgangsmaterial für die Herstellung von Küvetten.
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Grundsätzlich ist eine einzelne Küvette ein kleiner Abschnitt eines Aufbaus aus Siliziumwafern mit einem Durchmesser von beispielsweise 200mm. Die lateralen Abmessungen der Küvette können ca. 5×5mm2 bis etwa 10×10mm2 sein. Die Küvette kann eine gesamte Stärke von ca. 1mm bis ca. 4mm aufweisen.
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Aufgrund der Wellenlängenabhängigkeit der Lichtabsorption muss für jede Wellenlänge, wie beispielsweise für einen Referenzmesspfad und einen Analysemesspfad, eine unterschiedliche Mediendicke bzw. ein unterschiedlicher Lichtweg innerhalb des Fluids realisiert werden. Durch die erzeugte Tiefenstruktur kann ein Bereich zum Ermitteln eines Referenzwertes unmittelbar neben einem Bereich zum Analysieren eines Fluids angeordnet sein. Hierdurch kann die Küvette besonders kompakt ausgeführt sein.
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Damit die Küvette zum Analysieren eines von ihr aufgenommenen Fluids verwendet werden kann, muss zumindest ein Substratabschnitt für erzeugte Strahlen mindestens einer Wellenlänge durchsichtig bzw. transmittierend sein. Abhängig von einem Aufbau der Küvette bzw. einer Vorrichtung zum analysieren des Fluids kann der mindestens eine zweite Substratabschnitt ebenfalls transmittierend sein oder reflektierend sein. Hierdurch kann die Küvette bei einer Vielzahl an unterschiedlichen Vorrichtungen zum Analysieren eines Fluids eingesetzt werden.
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Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Küvette ist mindestens ein Substratabschnitt mindestens einseitig mit mindestens einer optischen Antireflexschicht und/oder einer optischen Filterschicht versehen. Dabei können die optischen Eigenschaften der Schicht in den einzelnen Bereichen einer Tiefenstruktur und/oder in den Bereichen mit unterschiedlichen Detektorstrukturen variieren. Die Küvette ist somit für eine Vielzahl an Anwendungen einsetzbar, da sie technisch einfach an verschiedene Anforderungen anpassbar ist.
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Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Küvette besteht mindestens ein Substratabschnitt aus einem oder mehreren Materialien. Mindestens zwei Substratabschnitte und damit auch die ursprünglichen Teilwafer können aus einem gleichen Material oder aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Insbesondere können auch ein oder mehrere Teilwafer und damit auch ein oder mehrere Substratabschnitte jeweils aus mehreren Materialien zusammengefügt sein. Hierdurch können verschiedene optische Charakteristiken der jeweiligen Materialien gezielt zu einer Filterwirkung von transmittierenden den Strahlen verwendet werden. Ebenso können Wafer oder Teilwafer aus verschiedenen Materialien eine Materialgrenze aufweisen, welche zum präzisen Stoppen eines waferbasierten Bearbeitungsprozesses dienen kann. Beispielsweise kann das Silizium in einem SOI (silicon on insulator) Wafer durch einen selektiven Trockenätzprozess solange abgetragen werden, bis die Isolationsschicht erreicht ist und somit eine definierte maximale Tiefe des Materialauftrages realisiert werden kann.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Küvette sind mindestens zwei Substratabschnitte entlang einer Fügefläche mittels eines Dichtmittels miteinander verbunden oder mittels eines die mindestens zwei Substratabschnitte umgreifenden Rahmens zusammengepresst. Das Dichtmittel bzw. das Fügematerial an der Fügefläche kann ein Glasmaterial, wie beispielsweise ein Glaslot, ein polymerer Klebstoff, wie beispielsweise ein epoxidbasiertes Harz oder ein eutektisches Metall sein. Des Weiteren ist es möglich, dass an der Fügefläche ein Abstandshalter aus einem polymeren Material oder aus Metall oder aus siliziumbasierten Strukturen eingeklebt oder eingepresst wird. Vorzugsweise werden zunächst viele zusammenhängende Küvetten bzw. Küvettenstrukturen aus mindestens einem Wafer, welcher aus mindestens zwei Teilwafern besteht, bereits auf Waferebene zusammengefügt und erst dann in einzelne Strukturen durch beispielsweise einen Wafersägeprozess getrennt. Alternativ ist es möglich, dass die Substratabschnitte in eine rahmenförmige Haltestruktur eingelegt und befestigt werden, die dann auch die Abdichtfunktion der Fügefläche zwischen den mindestens zwei Substratabschnitten übernimmt. Hierbei kann beispielsweise eine Dichtung zwischen den mindestens zwei Substratabschnitten eingebracht werden.
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Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Küvette erstreckt sich der mindestens eine Fluidkanal parallel oder senkrecht zu einer Fügefläche durch mindestens einen Substratabschnitt hindurch und ist mit der mindestens einen Kammer verbunden. Insbesondere bei einem senkrechten Verlauf des Fluidkanal relativ zu der mindestens einen Fügefläche kann der Fluidkanal technisch besonders einfach ausgeführt werden, indem er mindestens ein Substratabschnitt lokal bis zu einem Durchgang getrencht bzw. geätzt wird. Alternativ oder zusätzlich können auch mehrere Fluidkanäle eingebracht werden, so dass die jeweiligen Kammerabschnitte, welche durch die unterschiedlichen Tiefen der Tiefenstruktur gebildet sind, in einem Fluidfluss seriell hintereinander geschaltet sind. Des Weiteren können auch in einer weiteren Trenchtiefe Zu- und oder Ableitungskanäle bzw. Fluidkanäle ausgehend von Öffnungen der Fluidkanäle in die jeweiligen Kammerabschnitte der Küvette eingebracht werden. Die jeweiligen Fluidkanäle können auch derart nebeneinander angeordnet sein, dass sie entlang der Fügefläche durch ein Dichtmittel oder eine Dichtung voneinander getrennt werden.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Küvette weist die mindestens eine Tiefenstruktur zwischen den mindestens zwei Tiefen zumindest bereichsweise eine Zwischenwand auf, wobei die Zwischenwand die mindestens eine Kammer in zwei Teilkammern unterteilt. Zwischen mindestens zwei unterschiedlichen Tiefen einer Tiefenstruktur können Zwischenwände eingebracht sein, welche zu Verwirbelungen oder zum Leiten einer Fluidströmung führen können, um somit beispielsweise eine Verweilzeit eines Fluids innerhalb der Küvette beeinflussen können. Hierdurch kann das Fluid beispielsweise eine gleichmäßigere Konzentrationsverteilung der Inhaltsstoffe erlangen und zu einem genaueren Messergebnis führen.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Küvette ist in mindestens ein Substrat in eine der Fügefläche abgewandten Seite eine Kavität einbringbar. Vorzugsweise kann die Kavität derart evakuiert werden, dass ein Vakuum innerhalb der Kavität herrscht oder mit einem schlechten wärmeleitenden Material oder Fluid gefüllt werden. Die Kavität kann somit die Küvette thermisch isolieren. Die Küvette kann beispielsweise von mindestens einem Detektor thermisch entkoppelt werden.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Küvette weist der mindestens eine zweite Substratabschnitt eine Tiefenstruktur auf, wobei die Tiefenstruktur sich teilweise durch eine Materialstärke des zweiten Substratabschnittes hindurch erstreckt, wobei der zweite Substratabschnitt beidseitig entlang seiner flächigen Ausdehnung von mindestens einem ersten Substratabschnitt und mindestens einen dritten Substratabschnitt abgedeckt ist. Eine in mindestens einen Substratabschnitt eingebrachte Tiefenstruktur kann mindestens eine Tiefe aufweisen, welche sich über mehrere Substratabschnitte erstreckt. Eine derart über mehrere Substratabschnitte aufgebaute Tiefenstruktur kann einseitig oder beidseitig von einem ersten oder dritten Substratabschnitt zu einem geschlossenen Volumen bzw. einer Kammer abgedeckt werden.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein waferbasiertes Verfahren zum Herstellen mindestens einer Küvette bereitgestellt. In einem Schritt wird in mindestens einen ersten Teilwafer eine Vielzahl an Tiefenstrukturen eingebracht, welche durch Separationsbereiche voneinander beabstandet sind. Anschließend werden mindestens ein zweiter Teilwafer mit den mindestens einen ersten Teilwafer entlang ihrer flächigen Ausdehnung zum zumindest einseitigen verschließen der Tiefenstrukturen und zum Bilden eines Wafers miteinander verbunden. Der Wafer wird entlang der Separationsbereiche in eine Vielzahl an Küvetten separiert.
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Mithilfe eines Wafer basierten Herstellungsverfahrens kann eine Vielzahl an voneinander getrennten Tiefenstrukturen gleichmäßig und präzise in einen Teilwafer durch Materialabtrag eingebracht werden. Insbesondere können durch gängige Trockenätzprozesse oder Nassätzprozesse auch bei großflächigen Teilwafern eine Vielzahl an Tiefenstrukturen gleichzeitig hergestellt werden. Der Materialabtrag kann hierbei in mehreren Schritten erfolgen. Zwischen den jeweiligen Schritten könnte welches eines Teilwafer auch maskiert werden, so dass nur definierte Bereiche durch den Materialabtrag betroffen sind. In einem der genannten Schritte können auch Fluidkanäle beispielsweise durch einen Ätzprozess derart hergestellt werden, dass die jeweiligen Tiefenstrukturen mit einer äußeren Umgebung des Teilwafer fluidleitend verbunden sind. Durch das Zusammenfügen des bearbeiteten Teilwafers mit einem weiteren Teilwafer, werden die eingebrachten Tiefenstruktur zu unterschiedlichen Kammern verschlossen. In einem weiteren Schritt können die zu einem Wafer zusammengefügten Teilwafer entlang der Separationsbereiche separiert werden.
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Hierdurch entsteht eine Vielzahl an Küvetten, welche jeweils aus Bestandteilen der Teilwafer, den Substratabschnitten, aufgebaut sind.
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Nach einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird die Tiefenstruktur durch Materialabtrag in den mindestens einen ersten Teilwafer eingebracht.
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Vorzugsweise kann der Materialabtrag durch ein physikalisches Trockenätzverfahren, wie beispielsweise Sputtern oder lonenätzen, oder durch ein chemisches Trockenätzverfahren, wie beispielsweise Plasmaätzen, erfolgen. Somit können die Tiefenstrukturen flexibel durch eine Vielzahl an möglichen Verfahren hergestellt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird mindestens eine Fläche mindestens eines Teilwafers zumindest bereichsweise mit einer Antireflexschicht und/oder einer Filterschicht überzogen. Dadurch können beispielsweise mit einer breitbandigen Strahlenquelle bestrahlbare Küvetten erzeugt werden. Bei einer Vorrichtung zum Analysieren des Fluids können somit die Strahlenquelle und ein Detektor platzsparend einseitig zueinander benachbart angeordnet sein. Des Weiteren können auf zumindest äußeren Oberflächen der Teilwafer kostengünstig und ortsaufgelöst mehrere unterschiedliche Antireflexschichten und/oder Filterschichten abgeschieden werden. Die Abscheideorte der Filterschichten können dabei so festgelegt und angepasst werden, dass eine entsprechende örtlich angepasste Filterwirkung für die Wellenlänge der verwendeten Strahlen mit einer entsprechenden Tiefe bzw. Schichtdicke der Kavität realisierbar ist.
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Nach einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird mindestens ein Fluidkanal in eine der Tiefenstruktur abgewandte Oberfläche des ersten Teilwafers eingebracht. Ein Fluidkanal kann somit technisch einfach hergestellt werden. Hierzu kann beispielsweise ein lokaler Trenchprozess solange auf den Teilwafer einwirken, bis eine definierte Verbindung zu der Tiefenstruktur erstellt wurde.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Analysieren mindestens eines Fluids mittels Infrarotstrahlung mit einer Küvette bereitgestellt. Die Küvette wurde durch ein waferbasiertes Verfahren hergestellt und dient zum Aufnehmen mindestens eines Fluids. Die Vorrichtung weist mindestens einen Detektor und mindestens eine Strahlenquelle im Erzeugen von Strahlen mindestens einer Wellenlänge auf. Die Küvette ist in einem Strahlengang zwischen der mindestens einen Strahlenquelle und dem mindestens einen Detektor angeordnet.
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Eine derartige Vorrichtung zum Analysieren mindestens eines Fluids weist eine preiswert hergestellte Küvette auf, welche minimale Toleranzabweichungen aufweist und kompakt aufgebaut ist. Dies hat Einfluss auf die gesamte Vorrichtung, indem die Vorrichtung ebenfalls kleiner und preiswerter hergestellt werden kann.
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Im Folgenden werden anhand von stark vereinfachten schematischen Darstellungen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Hierbei zeigen
- 1 eine schematische Darstellung einer Küvette gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel aus unterschiedlichen Perspektiven,
- 2 einen schematischen Darstellung einer Vorrichtung zum Analysieren eines Fluids gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und
- 3 einen schematischen Ablauf eines waferbasierten Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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In den Figuren weisen dieselben konstruktiven Elemente jeweils dieselben Bezugsziffern auf.
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In den 1a, 1 b und 1c sind schematische Darstellungen eine Küvette 100 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel aus unterschiedlichen Perspektiven gezeigt. Die Küvette 100 besteht aus zwei Substratabschnitten 101, 102. in einen zweiten Substratabschnitt 102 ist eine Tiefenstruktur 111, 112 eingebracht, welche durch einen ersten Substratabschnitt 101 verschlossen wird. Hierdurch wird eine Kammer 103 mit zwei Bereichen unterschiedlicher Tiefe 111, 112 gebildet. Die beiden Bereiche der Tiefenstruktur 111, 112 weisen jeweils einen Trench von typischerweise ca. 100µm bis maximal etwa 80% einer Materialstärke eines Substratabschnittes 101, 102 auf.
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Grundsätzlich ist die einzelne Küvette 100 nur ein kleiner Abschnitt eines Aufbaus aus Siliziumwafern mit einem Durchmesser von beispielsweise 200mm. Die lateralen Abmessungen der Küvette 100 bewegen sich von typischerweise ca. 5×5mm2 bis etwa 10×10mm2 und in der Dicke von ca. 1 mm bis ca. 4mm. Mindestens einer der verwendeten Teilwafer 101, 102 ist für die miniaturisierte Küvette 100 bearbeitet und enthält zwei durchgehende Zu- und oder Abführungsöffnungen 110 bzw. Fluidkanäle 110, durch die das Medium bzw. das Fluid in die Kammer 103 der Küvette 100 in einem kontinuierlichen Durchfluss zugeführt wird und dabei in die unterschiedlich Tiefen Bereiche 111 und 112 der Tiefenstruktur gelangt. Das Fluid kann beispielsweise ein Öl, ein Kraftstoffgemisch oder eine wässrige Lösung sein, wie beispielsweise eine Harnstoffwasserlösung. Das Fluid kann in einer Strahlung mit verschiedenen Wellenlängen in Transmission untersucht werden.
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Das Material für die Wafer bzw. die resultierenden Substratabschnitte 101, 102 kann beispielsweise Silizium, Germanium, Siliziumcarbid, Siliziumdioxid, Saphir, Quarzglas und dergleichen sein. Beispielsweise ist Silizium transparent für Infrarotstrahlung mit einer Wellenlänge von ca. 1µm bis ca. 10µm. Somit sind Küvetten aus Silizium besonders für Infrarotmessungen geeignet. Bei Germanium als ein Substratmaterial weist eine Küvette vergleichbare Eigenschaften auf. Bei Siliziumcarbid und Siliziumdioxid als Substratmaterial kann ein Wellenlängenbereich im sichtbaren Spektrum und Im UV-Bereich abgedeckt werden.
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Die Küvette 100 ist gemäß dem Ausführungsbeispiel in einem zusammengefügten Zustand. Die zwei Substratabschnitte 101, 102 sind somit über eine Fügefläche 120 miteinander verbunden. Der zweite Substratabschnitt 102 kann in der gezeigten Form auch mit anderen Aufbauten kombiniert werden. Beispielsweise kann eine transparente Trägerplatte verwendet werden, auf die der Substratabschnitt 102 aufgebracht oder mit einer Dichtung aufgepresst werden kann.
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Die 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 200 zum Analysieren eines Fluids gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Vorrichtung 200 zum analysieren des Fluids ist hier in Form einer Messzelle 200 Messzelle mit Filtern und mit einer Detektorebene ausgeführt. Zum Analysieren des Fluids werden von einer Strahlenquelle 202 Strahlen mit einen definierten Wellenlänge erzeugt. Hierbei besteht die Möglichkeit, einen Verbund an Messzellen 200 auf Waferebene herzustellen und anschließend in einzelne Messzellen 200 zu vereinzeln. Das zu untersuchende Medium befindet sich in den Bereichen 111 und 112 der Küvette 100, welche aus den beiden Substratabschnitten 101, 102 gebildet ist. Die Küvette 100 ist hierbei derart ausgebildet, dass sie in Verbindung mit einem weiteren Substratabschnitt 301 eine Kavität 302 bildet. Diese Kavität 302 ist über eine weitere Fügefläche 320 bzw. ein Fügematerial 320 abgedichtet und enthält über Waferbearbeitungsprozesse hergestellte Detektoren 312 und 322. Die Detektoren 312 und 322 können beispielsweise Licht im Infrarotbereich detektieren und beispielsweise auf Thermopiles, Thermodioden oder Mikrobolometern basieren. Die Kavität 302 kann gemäß dem Ausführungsbeispiel evakuiert oder mit einem schlecht wärmeleitenden Gas gefüllt sein. Auf dem zweiten Substratabschnitt 102 sind Bandpassfilter 311, 321 aufgebracht, die an die 2 Bereiche 111 und 112 der Schichtstruktur angepasst sind. Damit kann eine Kammer 103 mit 2 Schichtdicken für das Fluid und 2 zugehörigen Wellenlängen für die optische Durchstrahlung realisiert werden. Es sind somit in der Anordnung zwei unabhängige Detektorpfade realisierbar, die jeweils in Wellenlänge, Schichtdicke und ggf. in der Art des Detektors individuell auf ein Fluid angepasst werden können. Anschlüsse für die Detektoren 311, 321 können auf dem Substratabschnitt 301, beispielsweise in Form von Anschlusspads für ein Drahtbonden 330, angeordnet sein. Das Fluid kann über die Fluidkanäle 110 durch die Kammer 103 geleitet werden.
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Die 3 zeigt einen schematischen Ablauf eines waferbasierten Verfahrens 400 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. In einem ersten Schritt 401 wird in mindestens einen ersten Teilwafer eine Vielzahl an Tiefenstrukturen eingebracht. Die Tiefenstrukturen sind hierbei durch Separationsbereiche voneinander beabstandet. In einem weiteren Schritt 402 wird mindestens ein zweiter Teilwafer mit den mindestens einen ersten Teilwafer entlang ihrer flächigen Ausdehnung verbunden. Hierdurch werden die erzeugten Tiefenstrukturen zumindest einseitig verschlossen und können somit eine Vielzahl an Kammern mit jeweils unterschiedlichen Bereichen mit unterschiedlicher Tiefe bilden 403. In einem weiteren Schritt 404 wird der durch mindestens zwei Teilwafer gebildete Wafer entlang der Separationsbereiche in eine Vielzahl an Küvetten separiert. In weiteren Schritten 405 können zusätzliche Filter oder Beschichtungen auf die Substratabschnitte aufgebracht werden. Des Weiteren können zusätzliche Komponenten, wie beispielsweise Strahlenquelle oder Detektoren mit der Küvette verbunden bzw. kombiniert werden.
