DE102019119904A1 - Metalllagenfreies Thermopile mit optimiertem Layout - Google Patents

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Ralf Kühnhold
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Elmos Semiconductor SE
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    • H01L27/0617—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region comprising components of the field-effect type

Abstract

Die Erfindung betrifft ein optimiertes Layout eines metalllagenfreien Thermopiles mit mindestens einem ersten, insbesondere metalllagenfreien, Thermopaar. Das Thermopaar umfasst ein erstes Thermoelement (TE1) und ein zweites Thermoelement (TE2). Das erste Thermoelement (TE1) und das zweite Thermoelement (TE2) umfassen bis auf eine mögliche Dotierung ein gleiches Material und/oder sind aus demselben Material gefertigt. Die beiden Thermoelemente (TE1, TE2) sind durch eine elektrisch leitfähige Verbindung elektrisch miteinander verbunden. Die elektrisch leitfähige Verbindung umfasst eine elektrisch leitfähige, insbesondere silizidierte Verbindung des Materials des ersten Thermoelements (TE1) versetzt mit einer weiteren Atomsorte und eine elektrisch leitfähige, insbesondere silizidierte Verbindung des Materials des zweiten Thermoelements (TE2) versetzt mit einer weiteren Atomsorte. Thermoelemente derselben Dotierung sind unmittelbar nebeneinander angeordnet, wodurch geringere Abstandsregeln im Layout gelten und eine höhere Packungsdichte von Thermoelementen erreicht wird.

Description

  • Oberbegriff
  • Die Erfindung richtet sich auf die Realisierung von metalllagenfreien Thermopaaren und metalllagenfreien Thermopiles in Standard CMOS-Prozessen. Die erfindungsgemäßen Thermopaare und Thermopiles können in Infrarot-Sensoren zur Personendetektion oder in Halios-Systemen zur Gestenerkennung eingesetzt werden. Des Weiteren ist ein Einsatz als thermoelektrischer Generator oder eine Verwendung als Kühlelement möglich.
  • Allgemeine Einleitung
  • Die Verwendung von Thermopiles in empfindlichen thermoelektrischen Infrarot-Sensoren zur Personen- oder Bewegungsdetektion ist eine Alternative zu den hierfür oft verwendeten pyroelektrischen Sensoren. Die Verwendung von Thermopiles ist dann besonders vorteilhaft, wenn eine möglichst preiswerte Produktion in einem CMOS-Prozess möglich ist. Hierfür ist auch eine hohe funktionale Designfreiheit vorteilhaft.
  • Stand der Technik
  • Infrarotsensoren zur Detektion von langwelliger Infrarotstrahlung (4<λ<14 µm) auf Basis des thermoelektrischen Effekts, auch bekannt als Seebeck-Effekt, werden oft in CMOS-Technologie gefertigt. Für die Thermopaarherstellung wird ein im CMOS-Prozess verfügbares Material mit hohem Seebeck-Koeffizienten, niedriger thermischer Leitfähigkeit und niedrigem elektrischen Widerstand benötigt. Zur Erhöhung des thermoelektrischen Signals werden CMOS-typische Materialien mit jeweils negativem und positivem Seebeck-Koeffizienten in einem Thermopaar kombiniert. Mögliche Kombinationen sind beispielsweise Polysilizium/Aluminium, stark p-dotiertes Polysilizium/Aluminium, n-dotiertes Polysilizium/stark p-dotiertes Silizium, oder bevorzugt n-dotiertes Polysilizium/p-dotiertes Polysilizium. In 1 bis 4 sind typische Konstruktionen von in einem CMOS-Prozess gefertigten Thermopaaren nach dem Stand der Technik (SdT) gezeigt.
  • Die Herstellung eines n-dotierten Polysilizium/p-dotierten Polysilizium Thermopaares wird gemäß dem Stand der Technik (SdT) im CMOS-Prozess durch zwei separate Polysilizium-Bauelemente mit unterschiedlichen Polysilizium-Ebenen und mindestens zwei unterschiedlichen Verdrahtungsebenen realisiert. Die nötige elektrisch leitende Verbindung der Thermoelemente zu einem Thermopaar wird mit Aluminium, Aluminium-Silizium-Legierung oder Aluminium-Kupfer-Legierung realisiert.
  • Nachteile der beschriebenen Polysilizium-Thermopaare, die durch mehrere Polysilizium- und Metallisierungsebenen realisiert werden, sind notwendige dicke Membranschichten der integrierten Thermoelemente und daraus resultierende dicke CMOS-Stapel. Dadurch ist auch die funktionale Designfreiheit im CMOS-Stapel begrenzt. Zusätzlich ergibt sich eine hohe thermische Masse und eine hohe thermische Leitfähigkeit. Dies wirkt sich negativ auf die Empfindlichkeit des Infrarotsensors aus.
  • Aus dem Stand der Technik (SdT) ist die Verbindung von Metall und Halbleiter in einem CMOS-Standardprozess durch Silizidierung mit Titanatomen bekannt. Als Beispiel sei die Patentschrift DE 10 2014 013 482 B4 genannt. In CMOS-Prozessen ist auch die Silizidierung mit anderen Metallatomen beispielsweise mit Nickelatomen oder Wolframatomen oder Kobaltatomen möglich. Im Sinne dieser Offenlegung werden Silizide und ähnliche Verbindungen, die eine metallähnliche Leitfähigkeit besitzen, bei denen sich Valenz- und Leitungsband bei Raumtemperatur, zumindest jedoch am absoluten Nullpunkt, nicht überlappen, nicht als Metalle betrachtet. Wenn von „nichtmetallisch“ die Rede ist, führt somit das Vorhandensein von Siliziden oder ähnlichen Verbindungen nicht zum Verlust der Eigenschaft „nicht-metallisch“.
  • Aufgabe
  • Dem Vorschlag liegt daher die Aufgabe zugrunde, Thermoelemente aus stark n- dotiertem und aus stark p-dotiertem Polysilizium, statt durch eine zusätzliche Metallebene, durch eine Silizidierung des Polysiliziums miteinander zu einem Thermopaar elektrisch leitend zu verbinden.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung metalllagenfreie Thermoelemente durch eine Silizidierung des Polysiliziums miteinander zu einem Thermopile elektrisch leitend zu verbinden.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung das Layout des erfindungsgemäßen metalllagenfreien Thermopiles hinsichtlich der Packungsdichte der Thermoelemente und einer möglichst einfachen Fertigung zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung nach Anspruch 9 gelöst.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, mindestens ein erfindungsgemäßes metalllagenfreies Thermopile als thermoelektrischen Generator zur Bereitstellung elektrischer Energie aus thermischer Energie einzusetzen.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, mindestens ein erfindungsgemäßes metalllagenfreies Thermopile als Kühlelement, beispielsweise für elektronische Schaltungen, einzusetzen.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Testmöglichkeit für mindestens ein erfindungsgemäßes Thermopile durch Verwendung eines metalllagenfreien Heizelements und eines weiteren metalllagenfreien thermoelektrischen Sensors auf demselben Substrat zu schaffen.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, selbsttestfähige metalllagenfreie Thermopiles in Kraftfahrzeugen einzusetzen.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Personen oder Tiere im Innenraum von Kraftfahrzeugen mittels mindestens einem erfindungsgemäßen metalllagenfreien Thermopile zu detektieren und weitere Eigenschaften der Personen oder Tiere, z.B. erhöhte Temperatur, lebend oder verstorben, zu bestimmen.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Array von erfindungsgemäßen metalllagenfreien Thermopiles als Infrarot-Kamera zu betreiben. Eine solche könnte in Kraftfahrzeugen beispielsweise dazu verwendet werden, zusätzliche Informationen zu liefern, um das Bild einer Rückfahrkamera bei Dunkelheit zu verbessern.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, mindestens ein erfindungsgemäßes metalllagenfreies Thermopile als Empfänger in einer Halios-Vorrichtung in einem Halios-System zur Gestenerkennung zu verwenden.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das metalllagenfreie Thermopile membranfrei, als Kragarm zu realisieren.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, einen silizidierten Sensor für elektromagnetische Strahlung, auf einer Membran zu realisieren.
  • Lösung der Aufgabe
  • Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass die Silizidierung von polykristallinem Silizium - im Folgenden auch Polysilizium genannt -mit vorzugsweise Titan zur elektrischen Verbindung im Stand der Technik (SdT) bisher nicht für die Verbindung von Thermoelementen in der CMOS-Technologie verwendet wird. Erfindungsgemäß wurde ebenfalls erkannt, dass dieses Prinzip auf andere Materialien als polykristallines Silizium ebenfalls angewendet werden kann.
  • Bei einem Thermopile der eingangs beschriebenen Art wird die Aufgabe vorschlagsgemäß dadurch gelöst, dass Thermoelemente aus n- und p-dotiertem Polysilizium durch Silizidierung des Polysiliziums mit Titan elektrisch zu einem metalllagenfreien Thermopaar mit einander verbunden werden. Statt Titanatomen können auch andere Metallatome wie beispielsweise Wolfram- oder Kobalt- oder Nickelatome verwendet werden.
  • Die Thermoelemente befinden sich dabei bevorzugt in derselben nicht-unterbrochenen Polysilizium-Ebene des CMOS-Stapels. Die Polysiliziumschicht ist hierbei bevorzugt zwischen 200 nm und 300 nm dick. Hiervon wird wie beschrieben ein Teil silizidiert. Die Dicke der Silizidierung beträgt hierbei bevorzugt zwischen 40 nm und 80 nm.
  • Eine p-Dotierung kann beispielsweise durch Implantation von Bor-Ionen in das Polysilizium erfolgen. Eine n-Dotierung kann beispielsweise durch Implantation von Phosphor- oder Arsen-Ionen in das Polysilizium erfolgen. Das p-dotierte Polysilizium hat einen positiven Seebeck-Koeffizienten. Das n-dotierte Polysilizium hat einen negativen Seebeck-Koeffizienten. Das elektrisch aktive Thermoelement bildet sich an der Kontaktstelle zwischen dem n- und p-dotiertem Polysilizium aus.
  • Die so realisierten Thermopaare können ebenfalls durch Silizidierung des Polysiliziums mit Titan oder mit Wolfram oder mit Kobalt oder mit Nickel oder einem anderen geeigneten Metall zu einem metalllagenfreien so gennannten Thermopile elektrisch verbunden werden. Darüber hinaus können weitere elektrische Verbindungen zu anderen Bauelementen oder weiteren Thermopiles durch Silizidierung des Polysiliziums realisiert werden.
  • Thermopiles werden im deutschen Sprachraum auch als Thermosäulen oder Thermoketten bezeichnet. Ein Thermopile ist nach gängiger Vorstellung ein elektrisches Bauelement, das thermische Energie in elektrische Energie wandelt. Es besteht aus mehreren Thermoelementen, die thermisch parallel und elektrisch in Reihe geschaltet sind, wodurch die sehr geringen Thermospannungen zu einer messbaren Gesamtthermospannung addiert werden.
  • Im Weiteren wird zunächst der detailliere Aufbau eines oben beschriebenen Thermopaares an Hand von 5 erklärt. Eine vereinfachte Darstellung des Aufbaus des vorschlagsgemäßen Thermopaares wird in 6 und in 7 gezeigt. Bei dem in 6 gezeigten Thermopaar resultieren unterschiedliche Seebeck-Koeffizienten der beiden Thermoelemente aus unterschiedlich dotiertem Polysilizium. Bei dem in 7 gezeigten Thermopaar sind die unterschiedlichen Seebeck-Koeffizienten von Polysilizium und Silizidierung entscheidend für die Funktion des jeweiligen Thermopaares.
  • Anschließend wird die vorschlagsgemäße Verbindung mehrerer Thermopaare zu einem Thermopile an Hand von 8 erläutert. Die Anordnung der einzelnen Thermopaare zu einem Thermopile kann unterschiedlich gestaltet werden. Eine in Bezug auf die Packungsdichte der Thermoelemente und auf den Fertigungsprozess besonders vorteilhafte Anordnung wird an Hand von 10 dargestellt.
  • Ein vorschlagsgemäßes Thermopaar wird, wie in dem Querschnitt in 5 dargestellt, in einer gemeinsamen ersten Polysilizium-Schicht (PS1) aufgebaut. Die Polysilizium-Schicht (PS1) befindet sich auf einer ersten Membran (MEM1). Die erste Membran (MEM1) ist aus einem dielektrischen Material, beispielsweise aus einem Oxid oder aus einem Nitrid, gefertigt. Die erste Membran (MEM1) kann Absorber und/oder Absorberschichten für Infrarotstrahlung enthalten. Die erste Membran (MEM1) befindet sich auf einem ersten Substrat (SUB1). Das erste Substrat (SUB1) ist bevorzugt aus dotiertem oder nicht dotiertem Polysilizium gefertigt. Auf der ersten Polysilizium-Schicht (PS1) befindet sich eine erste Isolationsschicht (II). Nicht dotiertes Material wird im Folgenden auch als undotiertes Material bezeichnet.
  • Der im Folgenden beschriebene Aufbau wird durch ein Ätzen des Wafers von der Vorderseite erreicht. Es ist aber genauso möglich einen analogen Aufbau durch Ätzen des Wafers von der Rückseite zu realisieren.
  • In einem ersten Abstand (d1) von einer ersten linken Seitenfläche (LSF1) des beschriebenen Stapels, bestehend aus dem ersten Substrat (SUB1) und der ersten Membran (MEM1) und der ersten Polysilizium-Schicht (PS1) und der ersten Isolationsschicht (11), und in einem dritten Abstand (d3) von einer ersten hinteren Seitenfläche (HSF1) des beschriebenen Stapels, ist ein erster Graben (G1) mit einer Breite (BG1) des ersten Grabens (G1) und einer Länge (LG1) des ersten Grabens (G1) und einer Höhe (HG1) des ersten Grabens (G1) von der Oberfläche der ersten Isolationsschicht (I1) bis in das erste Substrat (SUB1) hinein eingebracht.
  • In einem zweiten Abstand (d2) von einer ersten rechten Seitenfläche (RSF1) des beschriebenen Stapels und in einem vierten Abstand (d4) von der ersten hinteren Seitenfläche (HSF1) des beschriebenen Stapels, ist ein zweiter Graben (G2) mit einer Breite (BG2) des zweiten Grabens (G2) und einer Länge (LG2) des zweiten Grabens (G2) und einer Höhe (HG2) des zweiten Grabens (G2) von der Oberfläche der ersten Isolationsschicht (I1) bis in das erste Substrat (SUB1) hinein eingebracht.
  • Bevorzugt ist der erste Abstand (d1) gleich dem zweiten Abstand (d2). Bevorzugt ist der dritte Abstand (d3) gleich dem vierten Abstand (d4). Bevorzugt ist die Breite (BG1) des ersten Grabens (G1) gleich der Breite (BG2) des zweiten Grabens (G2). Bevorzugt ist die Länge (LG1) des ersten Grabens (G1) gleich der Länge (LG2) des zweiten Grabens (G2). Bevorzugt ist die Höhe (HG1) des ersten Grabens (G1) gleich der Höhe (HG2) des zweiten Grabens (G2).
  • Zwischen dem ersten Graben (G1) und dem zweiten Graben (G2) ist unterhalb der ersten Membran (MEM1) eine substratfreie erste Kavität (C1) eingebracht.
  • Die substratfreie erste Kavität (C1) dient der thermischen Isolation. Hierfür muss die erste Kavität (C1) zwingend mit einem thermisch schlecht leitfähigen Material, wie z.B. mit Luft oder mit Gas, gefüllt oder vakuumiert (=luftleer) sein.
  • Die erste Polysilizium-Schicht (PS1) umfasst oberhalb der ersten Kavität (C1) ein erstes Thermoelement (TE1) und ein zweites Thermoelement (TE2) und eine zweite Silizidierung (SI2). Die zweite Silizidierung (SI2) befindet sich zwischen dem ersten Thermoelement (TE1) und dem zweiten Thermoelement (TE2). Die zweite Silizidierung (SI2) verbindet das erste Thermoelement (TE1) und das zweite Thermoelement (TE2) elektrisch miteinander. Die zweite Silizidierung (SI2) entsteht durch Silizidierung des Polysiliziums mit geeigneten Metallatomen, bevorzugt mit Titanatomen oder beispielsweise mit Wolfram- oder mit Kobalt- oder mit Nickelatomen oder Atomen eines anderen geeigneten Metalls.
  • Das erste Thermoelement (TE1) besteht aus stark dotiertem Polysilizium von einem ersten Dotierungstyp. Das zweite Thermoelement (TE2) besteht aus stark dotiertem Polysilizium von einem zweiten Dotierungstyp. Der erste Dotierungstyp kann eine n-Dotierung oder eine p-Dotierung sein.
  • Der zweite Dotierungstyp ist eine p-Dotierung, wenn der erste Dotierungstyp eine n-Dotierung. Der zweite Dotierungstyp ist eine n-Dotierung, wenn der erste Dotierungstyp eine p-Dotierung ist.
  • Zwischen der ersten linken Seitenfläche (LSF1) und dem ersten Graben (G1) umfasst die erste Polysilizium-Schicht (PS1) eine erste Silizidierung (SI1). Zwischen der ersten rechten Seitenfläche (RSF1) und dem zweiten Graben (G2) umfasst die erste Polysilizium-Schicht (PS1) eine dritte Silizidierung (SI3). Die erste Silizidierung (SI1) besteht aus mittels Titan silizidiertem Polysilizium. Die dritte Silizidierung (SI3) besteht aus mittels Titan silizidiertem Polysilizium. Statt Titanatomen können auch andere Metallatome wie beispielsweise Kobalt- und/oder Wolfram- und/oder Nickelatome verwendet werden. Die erste Siliziderung (SI1) und die dritte Silizidierung (SI3) sind elektrisch leitende Anschlussstellen für weitere Thermopaare oder andere elektronische Bauelemente aus Polysilizium.
  • Im Vergleich zu den dem Stand der Technik (SdT) entsprechenden Thermopaaren in CMOS-Technologie, welche in 1 bis 4 gezeigt sind, ergibt sich bei dem oben beschriebenen vorschlagsgemäßen Aufbau ein sehr flacher CMOS-Stapel. Da sich die Thermopaare mit positivem und negativem Seebeck-Koeffizienten und die elektrisch leitfähigen Verbindungen in derselben Schichtebene des CMOS-Stapels befinden, ergeben sich mehr funktionale Designfreiheitsgrade und ein vereinfachter Herstellungsprozess. Die thermische Kapazität ist geringer.
  • 6 zeigt eine stark vereinfachte Darstellung eines möglichen Aufbaus des vorschlagsgemäßen Thermopaares. Diese vereinfachte Darstellung verdeutlicht die Anordnung von Thermoelementen und Silizidierung relativ zu einander.
  • Ein neunzehntes Thermoelement (TE19) grenzt an ein zwanzigstes Thermoelement (TE20).
  • Das neunzehnte Thermoelement (TE19) besteht aus stark dotiertem Polysilizium von einem ersten Dotierungstyp. Das zwanzigstes Thermoelement (TE20) besteht aus stark dotiertem Polysilizium von einem zweiten Dotierungstyp. Der erste Dotierungstyp kann eine n-Dotierung oder eine p-Dotierung sein. Der zweite Dotierungstyp ist eine p-Dotierung, wenn der erste Dotierungstyp eine n-Dotierung ist. Der zweite Dotierungstyp ist eine n-Dotierung, wenn der erste Dotierungstyp eine p-Dotierung ist.
  • Das neunzehnte Thermoelement (TE19) und das zwanzigstes Thermoelement (TE20) bilden einen pn-Übergang.
  • Von der Oberfläche des neunzehnten Thermoelements (TE19) und des zwanzigsten Thermoelements (TE20) bis in das neunzehnte Thermoelement (TE19) und in das zwanzigste Thermoelement (TE20) hinein, erstreckt sich eine zwanzigste Silizidierung (SI20). Die zwanzigste Silizidierung (SI20) trennt das neunzehnte Thermoelements(TE19) und das zwanzigste Thermoelements (TE20) räumlich jedoch nicht. Unterhalb der zwanzigsten Silizidierung (SI20) verbleibt ein pn-Übergang, der durch das neunzehnte Thermoelement (TE19) und das zwanzigstes Thermoelement (TE20) weiterhin gebildet wird.
  • Die zwanzigste Silizidierung (SI20) besteht aus beispielsweise mittels Titanatomen silizidiertem Polysilizium. Eine Silizidierung mittels anderer Metallatome wie beispielsweise Wolfram- und/oder Kobalt- und/oder Nickelatomen ist ebenfalls möglich.
  • 7 zeigt eine wiederum stark vereinfachte Darstellung eines weiteren möglichen Aufbaus des vorschlagsgemäßen Thermopaares, bei dem eine Silizidierung als Thermoelement wirkt.
  • Ein einundzwanzigstes Thermoelement (TE21) grenzt an ein zweiundzwanzigstes Thermoelement (TE22). Das einundzwanzigstes Thermoelement (TE21) ist aus undotiertem Polysilizium oder aus dotiertem Polysilizium. Das zweiundzwanzigste Thermoelement (TE22) ist aus undotiertem Polysilizium oder aus dotiertem Polysilizium und umfasst eine einundzwanzigste Silizidierung (SI21). Die einundzwanzigste Silizidierung (SI21) erstreckt sich hierbei nun beispielhaft über die gesamte Oberfläche des Polysiliziums des zweiundzwanzigsten Thermoelements (TE22).
  • Für die Verwendung des einundzwanzigsten Thermoelements (TE21) und des die einundzwanzigste Silizidierung (SI21) umfassenden zweiundzwanzigsten Thermoelements (TE22) als Thermopaar sind die unterschiedlichen Seebeck-Koeffizienten des einundzwanzigsten Thermoelements (TE21) und der einundzwanzigsten Silizidierung (SI21) entscheidend. Bevorzugt bilden wieder das einundzwanzigste Thermoelement (TE21) und das zweiundzwanzigstes Thermoelement (TE22) an der Stoßstelle zwischen diesen wiederum eine pn-Diode aus. Für die Ausbildung einer solchen pn-Diode ist eine Voraussetzung, dass sas einundzwanzigstes Thermoelement (TE21) aus dotiertem Polysilizium eines ersten Leitungstyps besteht und dass das zweiundzwanzigste Thermoelement (TE22) aus dotiertem Polysilizium eines zweiten Leitungstyps besteht. Beispielsweise kann der erste Leitungstyp eine n-Dotierung sein und der zweite Leitungstyp eine p-Dotierung.
  • Als nächstes wird die Serienschaltung von vier vorschlagsgemäßen Thermopaaren zu einem Thermopile an Hand von 8 erläutert.
  • Ein erstes Thermoelement (TC11) eines ersten Thermopaares (TC1) ist durch eine vierte Silizidierung (SI4) mit einem zweiten Thermoelement (TC12) des ersten Thermopaares (TC1) elektrisch verbunden.
  • Ein erstes Thermoelement (TC21) eines zweiten Thermopaares (TC2) ist durch eine fünfte Silizidierung (SI5) mit einem zweiten Thermoelement (TC22) des zweiten Thermopaares (TC2) elektrisch verbunden.
  • Ein erstes Thermoelement (TC31) eines dritten Thermopaares (TC3) ist durch eine sechste Silizidierung (SI6) mit einem zweiten Thermoelement (TC32) des dritten Thermopaares (TC3) elektrisch verbunden.
  • Ein erstes Thermoelement (T41) eines vierten Thermopaares (TC4) ist durch eine siebte Silizidierung (SI7) mit einem zweiten Thermoelement (TC42) des vierten Thermopaares (TC4) elektrisch verbunden.
  • Ein erstes Thermoelement (T51) eines fünften Thermopaares (TC5) ist durch eine achte Silizidierung (SI8) mit einem zweiten Thermoelement (TC52) des fünften Thermopaares (TC5) elektrisch verbunden.
  • Das zweite Thermoelement (TC12) des ersten Thermopaares (TC1) ist über eine neunte Silizidierung (SI9) mit dem ersten Thermoelement (TC21) des zweiten Thermopaares (TC2) elektrisch verbunden.
  • Das zweite Thermoelement (TC22) des zweiten Thermopaares (TC2) ist über eine zehnte Silizidierung (SI10) mit dem ersten Thermoelement (TC31) des dritten Thermopaares (TC3) elektrisch verbunden.
  • Das zweite Thermoelement (TC32) des dritten Thermopaares (TC3) ist über eine elfte Silizidierung (SI11) mit dem ersten Thermoelement (TC41) des vierten Thermopaares (TC4) elektrisch verbunden.
  • Das zweite Thermoelement (TC42) des vierten Thermopaares (TC4) ist über eine zwölfte Silizidierung (SI12) mit dem ersten Thermoelement (TC51) des fünften Thermopaares (TC5) elektrisch verbunden.
  • Das erste Thermoelement (TC11) des ersten Thermopaares (TC1) ist durch eine dreizehnte Silizidierung (SI13) mit einem ersten Anschlusspad (P1) elektrisch verbunden.
  • Das zweite Thermoelement (TC52) des fünften Thermopaares (TC5) ist durch eine vierzehnte Silizidierung (SI14) mit einem zweiten Anschlusspad (P2) elektrisch verbunden.
  • Zwischen dem ersten Anschlusspad (P1) und dem zweiten Anschlusspad (P2) liegt eine temperaturabhängige Spannung (UT) an.
  • Das erste Thermoelement (TC11) des ersten Thermopaares (TC1) und das erste Thermoelement (TC12) des zweiten Thermopaares (TC2) und das erste Thermoelement (TC31) des dritten Thermopaares (TC3) und das erste Thermoelement (TC41) des vierten Thermopaares (TC4) und das erste Thermoelement (TC51) des fünften Thermopaares (TC5) sind Streifen aus stark dotiertem Polysilizium von einem ersten Dotierungstyp. Der erste Dotierungstyp ist in der 8 durch vertikal gestrichelte Linien dargestellt. Der erste Dotierungstyp kann eine p- oder eine n-Dotierung sein.
  • Das zweite Thermoelement (TC1) des ersten Thermopaares (TC1) und das zweite Thermoelement (TC22) des zweiten Thermopaares (TC2) und das zweite Thermoelement (TC32) des dritten Thermopaares (TC3) und das zweite Thermoelement (TC42) des vierten Thermopaares (TC4) und das zweite Thermoelement (TC52) des fünften Thermopaares (TC5) sind Streifen aus stark dotiertem Polysilizium von einem zweiten Dotierungstyp. Der erste Dotierungstyp ist in der 8 durch horizontal gestrichelte Linien dargestellt. Der zweite Dotierungstyp ist eine p-Dotierung, wenn der erste Dotierungstyp eine n-Dotierung ist. Der zweite Dotierungstyp ist eine n-Dotierung, wenn der erste Dotierungstyp eine p-Dotierung ist.
  • Die in 8 und in 9 dargestellte Anordnung der Thermoelemente hat den Nachteil, dass p-dotierte Thermoelemente und n-dotierte Thermoelement abwechselnd nebeneinanderliegen. Der Abstand zwischen den einzelnen Thermoelementen ist daher stark durch die im Produktionsprozess notwendigen Abstände zwischen n-Dotierungen und p-Dotierungen bedingt.
  • Es wird daher noch eine verbesserte Anordnung der Thermoelemente vorgeschlagen und an Hand von 10 erläutert. 10 zeigt beispielhaft das verbesserte Layout einer Serienschaltung von vier Thermopaar-Serienschaltungen zu einem vorschlagsgemäßen Thermopile. Es können aber auch mehr Thermopaar-Serienschaltungen verwendet werden. Eine Thermopaar-Serienschaltung umfasst hierbei jeweils acht in Serie geschaltete Thermoelemente. Zu nächst werden die einzelnen Thermopaar-Serienschaltungen beschrieben und anschließend deren Serienschaltung zu einem Thermopile, sowie das Layout des Thermopiles.
  • Die erste Thermopaar-Serienschaltung (S1) umfasst ein erstes Thermoelement (S1E1) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und ein zweites Thermoelement (S1E2) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und ein drittes Thermoelement (S1E3) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und ein viertes Thermoelement (S1E4) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und ein fünftes Thermoelement (S1E5) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und ein sechstes Thermoelement (S1E6) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und ein siebtes Thermoelement (S1E7) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und ein achtes Thermoelement (S1E8) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und eine erste Silizidierung (S1S1) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und eine zweite Silizidierung (S1S2) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und eine dritte Silizidierung (S1S3) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und eine vierte Silizidierung (S1S4) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und eine fünfte Silizidierung (S1S5) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und eine sechste Silizidierung (S1S6) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und eine siebte Silizidierung (S1S7) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1).
  • Die zweite Thermopaar-Serienschaltung (S2) umfasst ein erstes Thermoelement (S2E1) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und ein zweites Thermoelement (S2E2) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und ein drittes Thermoelement (S2E3) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und ein viertes Thermoelement (S2E4) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und ein fünftes Thermoelement (S2E5) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und ein sechstes Thermoelement (S2E6) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und ein siebtes Thermoelement (S2E7) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und ein achtes Thermoelement (S2E8) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und eine erste Silizidierung (S2S1) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und eine zweite Silizidierung (S2S2) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und eine dritte Silizidierung (S2S3) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und eine vierte Silizidierung (S2S4) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und eine fünfte Silizidierung (S2S5) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und eine sechste Silizidierung (S2S6) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und eine siebte Silizidierung (S2S7) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2).
  • Die dritte Thermopaar-Serienschaltung (S3) umfasst ein erstes Thermoelement (S3E1) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und ein zweites Thermoelement (S3E2) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und ein drittes Thermoelement (S3E3) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und ein viertes Thermoelement (S3E4) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und ein fünftes Thermoelement (S3E5) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und ein sechstes Thermoelement (S3E6) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und ein siebtes Thermoelement (S3E7) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und ein achtes Thermoelement (S3E8) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und eine erste Silizidierung (S3S1) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und eine zweite Silizidierung (S3S2) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und eine dritte Silizidierung (S3S3) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und eine vierte Silizidierung (S3S4) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und eine fünfte Silizidierung (S3S5) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und eine sechste Silizidierung (S3S6) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und eine siebte Silizidierung (S3S7) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3).
  • Die vierte Thermopaar-Serienschaltung (S4) umfasst ein erstes Thermoelement (S4E1) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) und ein zweites Thermoelement (S4E2) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) und ein drittes Thermoelement (S4E3) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) und ein viertes Thermoelement (S4E4) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) und ein fünftes Thermoelement (S4E5) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) und ein sechstes Thermoelement (S4E6) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) und ein siebtes Thermoelement (S4E7) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) und ein achtes Thermoelement (S4E8) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) und eine erste Silizidierung (S4S1) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) und eine zweite Silizidierung (S4S2) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) und eine dritte Silizidierung (S4S3) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) und eine vierte Silizidierung (S4S4) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) und eine fünfte Silizidierung (S4S5) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) und eine sechste Silizidierung (S4S6) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) und eine siebte Silizidierung (S4S7) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4).
  • Das erste Thermoelement (S1E1) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) ist durch die erste Silizidierung (S1S1) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) mit dem zweiten Thermoelement (S1E2) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) elektrisch verbunden. Das zweite Thermoelement (S1E2) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) ist durch die zweite Silizidierung (S1S2) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) mit dem dritten Thermoelement (S1E3) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) elektrisch verbunden. Das dritte Thermoelement (S1E3) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) ist durch die dritte Silizidierung (S1S3) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) mit dem vierten Thermoelement (S1E4) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) elektrisch verbunden. Das vierte Thermoelement (S1E4) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) ist durch die vierte Silizidierung (S1S4) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) mit dem fünften Thermoelement (S1E5) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) elektrisch verbunden. Das fünfte Thermoelement (S1E5) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) ist durch die fünfte Silizidierung (S1S5) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) mit dem sechsten Thermoelement (S1E6) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) elektrisch verbunden. Das sechste Thermoelement (S1E6) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) ist durch die sechste Silizidierung (S1S6) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) mit dem siebten Thermoelement (S1E7) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) elektrisch verbunden. Das siebte Thermoelement (S1E7) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) ist durch die siebte Silizidierung (S1S7) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) mit dem achten Thermoelement (S1E8) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) elektrisch verbunden.
  • Das erste Thermoelement (S2E1) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) ist durch die erste Silizidierung (S2S1) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) mit dem zweiten Thermoelement (S2E2) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) elektrisch verbunden. Das zweite Thermoelement (S2E2) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) ist durch die zweite Silizidierung (S2S2) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) mit dem dritten Thermoelement (S2E3) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) elektrisch verbunden. Das dritte Thermoelement (S2E3) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) ist durch die dritte Silizidierung (S2S3) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) mit dem vierten Thermoelement (S2E4) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) elektrisch verbunden. Das vierte Thermoelement (S2E4) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) ist durch die vierte Silizidierung (S2S4) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) mit dem fünften Thermoelement (S2E5) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) elektrisch verbunden. Das fünfte Thermoelement (S2E5) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) ist durch die fünfte Silizidierung (S2S5) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) mit dem sechsten Thermoelement (S2E6) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) elektrisch verbunden. Das sechste Thermoelement (S2E6) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) ist durch die sechste Silizidierung (S2S6) zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) mit dem siebten Thermoelement (S2E7) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) elektrisch verbunden. Das siebte Thermoelement (S2E7) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) ist durch die siebte Silizidierung (S2S7) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) mit dem achten Thermoelement (S2E8) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) elektrisch verbunden.
  • Das erste Thermoelement (S3E1) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) ist durch die erste Silizidierung (S3S1) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) mit dem zweiten Thermoelement (S3E2) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) elektrisch verbunden. Das zweite Thermoelement (S3E2) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) ist durch die zweite Silizidierung (S3S2) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) mit dem dritten Thermoelement (S3E3) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) elektrisch verbunden. Das dritte Thermoelement (S3E3) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) ist durch die dritte Silizidierung (S3S3) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) mit dem vierten Thermoelement (S3E4) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) elektrisch verbunden. Das vierte Thermoelement (S3E4) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) ist durch die vierte Silizidierung (S3S4) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) mit dem fünften Thermoelement (S3E5) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) elektrisch verbunden. Das fünfte Thermoelement (S3E5) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) ist durch die fünfte Silizidierung (S3S5) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) mit dem sechsten Thermoelement (S3E6) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) elektrisch verbunden. Das sechste Thermoelement (S3E6) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) ist durch die sechste Silizidierung (S3S6) des dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) mit dem siebten Thermoelement (S3E7) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) elektrisch verbunden. Das siebte Thermoelement (S3E7) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) ist durch die siebte Silizidierung (S3S7) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) mit dem achten Thermoelement (S3E8) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) elektrisch verbunden.
  • Das erste Thermoelement (S4E1) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) ist durch die erste Silizidierung (S4S1) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) mit dem zweiten Thermoelement (S4E2) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) elektrisch verbunden. Das zweite Thermoelement (S4E2) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) ist durch die zweite Silizidierung (S4S2) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) mit dem dritten Thermoelement (S4E3) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) elektrisch verbunden. Das dritte Thermoelement (S4E3) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) ist durch die dritte Silizidierung (S4S3) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) mit dem vierten Thermoelement (S4E4) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) elektrisch verbunden. Das vierte Thermoelement (S4E4) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) ist durch die vierte Silizidierung (S4S4) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) mit dem fünften Thermoelement (S4E5) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) elektrisch verbunden. Das fünfte Thermoelement (S4E5) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) ist durch die fünfte Silizidierung (S4S5) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) mit dem sechsten Thermoelement (S4E6) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) elektrisch verbunden. Das sechste Thermoelement (S4E6) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) ist durch die sechste Silizidierung (S4S6) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) mit dem siebten Thermoelement (S4E7) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) elektrisch verbunden. Das siebte Thermoelement (S4E7) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) ist durch die siebte Silizidierung (S4S7) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) mit dem achten Thermoelement (S4E8) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) elektrisch verbunden.
  • Das erste Thermoelement (S1E1) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) ist über eine fünfzehnte Silizidierung (SI15) mit einem ersten Anschlusspad (S1P1) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) elektrisch verbunden. Das achte Thermoelement (S4E8) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) ist über eine neunzehnte Silizidierung (SI19) mit einem ersten Anschlusspad (S4P1) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) elektrisch verbunden.
  • Das achte Thermoelement (S1E8) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) ist über eine sechzehnte Silizidierung (SI16) mit dem ersten Thermoelement (S2E1) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) elektrisch verbunden. Das achte Thermoelement (S2E8) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) ist über eine siebzehnte Silizidierung (SI17) mit dem ersten Thermoelement (S3E1) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) elektrisch verbunden. Das achte Thermoelement (S3E8) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) ist über eine achtzehnte Silizidierung (SI18) mit dem ersten Thermoelement (S4E1) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) elektrisch verbunden.
  • Das erste Thermoelement (S1E1) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und das dritte Thermoelement (S1E3) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und das fünfte Thermoelement (S1E5) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und das siebte Thermoelement (S1E7) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und das erste Thermoelement (S2E1) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und das dritte Thermoelement (S2E3) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und das fünfte Thermoelement (S2E5) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und das siebte Thermoelement (S2E7) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und das erste Thermoelement (S3E1) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und das dritte Thermoelement (S3E3) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und das fünfte Thermoelement (S3E5) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und das siebte Thermoelement (S3E7) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und das erste Thermoelement (S4E1) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) und das zweite Thermoelement (S4E2) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) und das dritte Thermoelement (S4E3) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) und das vierte Thermoelement (S4E4) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) sind aus stark dotiertem Polysilizium von einem ersten Dotierungstyp. Der erste Dotierungstyp ist in der 10 durch ein gepunktetes Muster dargestellt. Der erste Dotierungstyp kann eine p- oder eine n-Dotierung sein.
  • Das zweite Thermoelement (S1E2) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und das vierte Thermoelement (S1E4) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und das sechste Thermoelement (S1E6) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und das achte Thermoelement (S1E8) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und das zweite Thermoelement (S2E2) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und das vierte Thermoelement (S2E4) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und das sechste Thermoelement (S2E6) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und das achte Thermoelement (S2E8) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und das zweite Thermoelement (S3E2) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und das vierte Thermoelement (S3E4) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und das sechste Thermoelement (S3E6) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und das achte Thermoelement (S3E8) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und das zweite Thermoelement (S4E2) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) und das vierte Thermoelement (S4E4) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) und das sechste Thermoelement (S4E6) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) und das achte Thermoelement (S4E8) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) sind aus stark dotiertem Polysilizium von einem zweiten Dotierungstyp. Der zweite Dotierungstyp ist in der 10 durch nicht-gemusterte Streifen dargestellt. Der zweite Dotierungstyp ist eine n-Dotierung, wenn der erste Dotierungstyp eine p-Dotierung ist. Der zweite Dotierungstyp ist eine p-Dotierung, wenn der erste Dotierungstyp eine n-Dotierung ist.
  • Das achte Thermoelement (S1E8) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) grenzt an das erste Thermoelement (S1E1) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1).
  • Das achte Thermoelement (S2E8) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) grenzt an das erste Thermoelement (S2E1) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2).
  • Das achte Thermoelement (S3E8) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) grenzt an das erste Thermoelement (S3E1) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3).
  • Das erste Thermoelement (S4E1) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) grenzt an das erste Thermoelement (S4E1) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4).
  • Das erste Thermoelement (S1E1) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und das zweite Thermoelement (S1E2) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und das dritte Thermoelement (S1E3) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und das vierte Thermoelement (S1E4) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und das fünfte Thermoelement (S1E5) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und das sechste Thermoelement (S1E6) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und das siebte Thermoelement (S1E7) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und das achte Thermoelement (S1E8) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) bilden eine geschlossene Umrandung einer Fläche.
  • Das erste Thermoelement (S2E1) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und das zweite Thermoelement (S2E2) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und das dritte Thermoelement (S2E3) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und das vierte Thermoelement (S2E4) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und das fünfte Thermoelement (S2E5) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und das sechste Thermoelement (S2E6) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und das siebte Thermoelement (S2E7) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und das achte Thermoelement (S2E8) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) bilden eine geschlossene Umrandung der Fläche, in welcher sich die erste Thermopaar-Serienschaltung (S1) befindet.
  • Das erste Thermoelement (S3E1) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und das zweite Thermoelement (S3E2) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und das dritte Thermoelement (S3E3) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und das vierte Thermoelement (S3E4) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und das fünfte Thermoelement (S3E5) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und das sechste Thermoelement (S3E6) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und das siebte Thermoelement (S3E7) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und das achte Thermoelement (S3E8) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) bilden eine geschlossene Umrandung der Fläche, in welcher sich die zweite Thermopaar-Serienschaltung (S2) befindet.
  • Das erste Thermoelement (S4E1) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) und das zweite Thermoelement (S4E2) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) und das dritte Thermoelement (S4E3) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) und das vierte Thermoelement (S4E4) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) und das fünfte Thermoelement (S4E5) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) und das sechste Thermoelement (S4E6) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) und das siebte Thermoelement (S4E7) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) und das achte Thermoelement (S4E8) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) bilden eine geschlossene Umrandung der Fläche, in welcher sich die dritte Thermopaar-Serienschaltung (S3) befindet.
  • In dem verbesserten Layout liegen Gebiete desselben Dotierungstyps jeweils nebeneinander.
  • Das erste Thermoelement (S1E1) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und das erste Thermoelement (S2E1) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und das erste Thermoelement (S3E1) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und das erste Thermoelement (S4E1) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) liegen nebeneinander.
  • Das zweite Thermoelement (S1E2) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und das zweite Thermoelement (S2E2) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und das zweite Thermoelement (S3E2) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und das zweite Thermoelement (S4E2) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) liegen nebeneinander.
  • Das dritte Thermoelement (S1E3) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und das dritte Thermoelement (S2E3) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und das dritte Thermoelement (S3E3) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und das dritte Thermoelement (S4E3) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) liegen nebeneinander.
  • Das vierte Thermoelement (S1E4) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und das vierte Thermoelement (S2E4) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und das vierte Thermoelement (S3E4) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und das vierte Thermoelement (S4E4) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) liegen nebeneinander.
  • Das fünfte Thermoelement (S1E5) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und das fünfte Thermoelement (S2E5) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und das fünfte Thermoelement (S3E5) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und das fünfte Thermoelement (S4E5) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) liegen nebeneinander.
  • Das sechste Thermoelement (S1E6) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und das sechste Thermoelement (S2E6) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und das sechste Thermoelement (S3E6) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und das sechste Thermoelement (S4E6) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) liegen nebeneinander.
  • Das siebte Thermoelement (S1E7) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und das siebte Thermoelement (S2E7) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und das siebte Thermoelement (S3E7) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und das siebte Thermoelement (S4E7) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) liegen nebeneinander.
  • Das achte Thermoelement (S1E8) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und das achte Thermoelement (S2E8) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und das achte Thermoelement (S3E8) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und das achte Thermoelement (S4E8) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) liegen nebeneinander.
  • Im Fertigungsprozess müssen größere Abstände für benachbarte Thermoelemente unterschiedlichen Dotierungstyps eingehalten werden als für benachbarte Thermoelemente desselben Dotierungstyps. Das verbesserte Layout erlaubt die Anordnung möglichst vieler Thermoelemente desselben Dotierungstyps nebeneinander. Zusätzlich zu der Vereinfachung des Fertigungsprozesses wird hiermit auch die Packungsdichte der Thermoelemente erhöht.
  • Mindestens ein vorschlagsgemäßes metalllagenfreies Thermopile kann, unabhängig von seinem Layout, als thermoelektrischer Generator eingesetzt werden. Hierfür muss an den Anschlussklemmen des Thermopiles eine Spannung abgenommen werden, und in der räumlichen Nähe der Übergänge von p- zu n-dotierten Halbleitermaterialen oder von n- zu p-dotierten Halbleitermaterialen muss eine Erwärmung oder Abkühlung zugeführt werden. Dies wird an Hand von 8 kurz näher erläutert. Hierbei soll die vertikale Strichelung in 8 p-dotiertes Polysilizium und die horizontale Strichelung in 8 n-dotiertes Polysilizium symbolisieren.
  • Das erste Thermoelement (TC11) des ersten Thermopaares (TC1) und das erste Thermoelement (TC12) des zweiten Thermopaares (TC2) und das erste Thermoelement (TC31) des dritten Thermopaares (TC3) und das erste Thermoelement (TC41) des vierten Thermopaares (TC4) und das erste Thermoelement (TC51) des fünften Thermopaares (TC5) sind somit aus p-dotiertem Polysilizium. Das zweite Thermoelement (TC1) des ersten Thermopaares (TC1) und das zweite Thermoelement (TC22) des zweiten Thermopaares (TC2) und das zweite Thermoelement (TC32) des dritten Thermopaares (TC3) und das zweite Thermoelement (TC42) des vierten Thermopaares (TC4) und das zweite Thermoelement (TC52) des fünften Thermopaares (TC5) sind somit aus n-dotiertem Polysilizium.
  • Wird die räumliche Umgebung der vierten Silizidierung (SI4) und der fünften Silizidierung (SI5) und der sechsten Silizidierung (SI6) und der siebten Silizidierung (SI7) und der achten Silizidierung (SI8) erwärmt, so kann zwischen dem ersten Anschlusspad (P1) und dem zweiten Anschlusspad (P2) eine Spannung abgenommen werden.
  • Der Einsatz mindestens eines vorschlagsgemäßen metalllagenfreien Thermopiles, unabhängig von seinem Layout, als Kühlelement ist möglich. Hierfür muss an die Anschlussklemmen des Thermopiles eine Spannung angelegt werden. In der räumlichen Nähe der Übergänge von p- zu n-dotierten Halbleitermaterialen kommet es zu einer Abkühlung. Dies wird an Hand von 8 kurz näher erläutert. Hierbei soll die vertikale Strichelung in 8 p-dotiertes Polysilizium und die horizontale Strichelung in 8 n-dotiertes Polysilizium symbolisieren.
  • Das erste Thermoelement (TC11) des ersten Thermopaares (TC1) und das erste Thermoelement (TC12) des zweiten Thermopaares (TC2) und das erste Thermoelement (TC31) des dritten Thermopaares (TC3) und das erste Thermoelement (TC41) des vierten Thermopaares (TC4) und das erste Thermoelement (TC51) des fünften Thermopaares (TC5) sind somit aus p-dotiertem Polysilizium. Das zweite Thermoelement (TC1) des ersten Thermopaares (TC1) und das zweite Thermoelement (TC22) des zweiten Thermopaares (TC2) und das zweite Thermoelement (TC32) des dritten Thermopaares (TC3) und das zweite Thermoelement (TC42) des vierten Thermopaares (TC4) und das zweite Thermoelement (TC52) des fünften Thermopaares (TC5) sind somit aus n-dotiertem Polysilizium.
  • Bei Anlegen einer Spannung zwischen dem ersten Anschlusspad (P1) und dem zweiten Anschlusspad (P2) kommt es zu einer Abkühlung in der räumlichen Umgebung der vierten Silizidierung (SI4) und der fünften Silizidierung (SI5) und der sechsten Silizidierung (SI6) und der siebten Silizidierung (SI7) und der achten Silizidierung (SI8).
  • Mindestens ein vorschlagsgemäßes metalllagenfreies Thermopile kann, unabhängig von seinem Layout, mit einem Aufbau wie in 11 beispielhaft gezeigt, getestet werden. 11 zeigt beispielhaft einen möglichen Aufbau für eine vorschlagsgemäße Teststruktur für bis zu zwei vorschlagsgemäße Thermopiles durch Vergleich der von den zu testenden Thermopiles ermittelten Temperatur mit der von einer weiteren abweichenden thermoempfindlichen Sensorstruktur ermittelten Temperatur. Durch Ellipsen mit gestrichelter Umrandung sind die einzelnen Elemente der Teststruktur in 11 zum schnelleren Verständnis hervorgehoben.
  • Oberhalb einer sechsten Membran (MEM6) befindet sich ein erster Widerstand (H1W1) eines ersten Heizelements (H1). Die sechste Membran (MEM6) ist aus einem dielektrischen Material. Die sechste Membran (MEM6) ist thermisch von dem darunter befindlichen Substrat isoliert. Der erste Widerstand (H1W1) des ersten Heizelements (H1) ist aus dotiertem oder undotiertem Polysilizium und hat einen elektrischen Widerstand in der Größenordnung von 250 Ω/cm2.
  • Der erste Widerstand (H1W1) des ersten Heizelements (H1) ist durch eine erste Silizidierung (H1S1) des ersten Heizelements (H1) mit einem ersten Anschlusspad (H1P1) des ersten Heizelements (H1) elektrisch verbunden. Der erste Widerstand (H1W1) des ersten Heizelements (H1) ist durch eine zweite Silizidierung (H1S2) des ersten Heizelements (H1) mit einem zweiten Anschlusspad (H1P2) des ersten Heizelements (H1) elektrisch verbunden. Das erste Anschlusspad (H1P1) des ersten Heizelements (H1) und das zweite Anschlusspad (H1P2) des ersten Heizelements (H1) befinden sich nicht oberhalb der thermisch isolierten sechsten Membran (MEM6). Das erste Anschlusspad (H1P1) des ersten Heizelements (H1) und das zweite Anschlusspad (H1P2) des ersten Heizelements (H1) sind mit einer Spannungsquelle oder mit weiteren elektronischen Bauelementen elektrisch verbunden.
  • Oberhalb der sechsten Membran (MEM6) befindet sich ein erstes Thermopile (TP1). Das erste Thermopile (TP1) ist so aufgebaut wie das in 9 und in 8 gezeigte Thermopile. Der Aufbau des ersten Thermopiles (TP1) wird daher hier nicht näher erläutert. Das erste Thermopile (TP1) ist elektrisch mit einem ersten Anschlusspad (TP1P1) des ersten Thermopiles (TP1) verbunden. Die Verbindung ist aus Silizid. Das erste Thermopile (TP1) ist elektrisch mit einem zweiten Anschlusspad (TP1P2) des ersten Thermopiles (TP1) verbunden. Die Verbindung ist aus Silizid. Das erste Anschlusspad (TP1P1) des ersten Thermopiles (TP1) und das zweite Anschlusspad (TP1P2) des ersten Thermopiles (TP1) liegen nicht oberhalb der thermisch isolierten sechsten Membran (MEM6). Das erste Anschlusspad (TP1P1) des ersten Thermopiles (TP1) und das zweite Anschlusspad (TP1P2) des ersten Thermopiles (TP1) können mit einem Spannungsmessgerät oder mit weiteren elektronischen Bauelementen elektrisch verbunden sein. Zwischen dem ersten Anschlusspad (TP1P1) des ersten Thermopiles (TP1) und dem zweiten Anschlusspad (TP1P2) des ersten Thermopiles (TP1) kann eine erste Spannung (UTP1) anliegen.
  • In 11 ist das erste Thermopile (TP1) beispielhaft auf der rechten Seite des ersten Widerstands (H1W1) des ersten Heizelements (H1), und zu diesem um 90° gedreht, dargestellt.
  • Oberhalb der sechsten Membran (MEM6) befindet sich ein zweites Thermopile (TP2). Das zweite Thermopile (TP2) ist so aufgebaut wie das in 9 und in 8 gezeigte Thermopile. Der Aufbau des zweiten Thermopiles (TP2) wird daher hier nicht näher erläutert. Das zweite Thermopile (TP2) ist elektrisch mit einem ersten Anschlusspad (TP2P1) des zweiten Thermopiles (TP2) verbunden. Die Verbindung ist aus Silizid. Das zweite Thermopile (TP2) ist elektrisch mit einem zweiten Anschlusspad (TP2P2) des zweiten Thermopiles (TP2) verbunden. Die Verbindung ist aus Silizid. Das erste Anschlusspad (TP2P1) des zweiten Thermopiles (TP2) und das zweite Anschlusspad (TP2P2) des zweiten Thermopiles (TP2) liegen nicht oberhalb der thermisch isolierten sechsten Membran (MEM6). Das erste Anschlusspad (TP2P1) des zweiten Thermopiles (TP2) und das zweite Anschlusspad (TP2P2) des zweiten Thermopiles (TP2) können mit einem Spannungsmessgerät oder mit weiteren elektronischen Bauelementen elektrisch verbunden sein. Zwischen dem ersten Anschlusspad (TP2P1) des zweiten Thermopiles (TP2) und dem zweiten Anschlusspad (TP2P2) des zweiten Thermopiles (TP2) kann eine zweite Spannung (UTP2) anliegen.
  • In 11 ist das zweite Thermopile (TP2) beispielhaft auf der linken Seite des ersten Widerstands (H1W1) des ersten Heizelements (H1) und dem ersten Thermopile (TP1) gegenüberliegend gezeichnet.
  • Die vorschlagsgemäße Teststruktur umfasst eine weitere abweichende thermoempfindliche Sensorstruktur zur Ermittlung der durch das erste Heizelement (H1) eingestellten Temperatur. Hierfür wird beispielhaft eine Serienschaltung von vier pn- oder pin-Dioden verwendet.
  • Oberhalb der sechsten Membran (MEM6) ist ein erstes Kontrollelement (K1). Das erste Kontrollelement (K1) umfasst eine Serienschaltung von einer ersten Diode (K1D1) des ersten Kontrollelements (K1) und einer zweiten Diode (K1D2) des ersten Kontrollelements (K1) und einer dritten Diode (K1D3) des ersten Kontrollelements (K1) und einer vierten Diode (K1D4) des ersten Kontrollelements (K1).
  • Die erste Diode (K1D1) des ersten Kontrollelements (K1) und die zweite Diode (K1D2) des ersten Kontrollelements (K1) und die dritte Diode (K1D3) des ersten Kontrollelements (K1) und die vierte Diode (K1D4) des ersten Kontrollelements (K1) sind pn-Dioden oder pin-Dioden aus Polysilizium.
  • Die erste Diode (K1D1) des ersten Kontrollelements (K1) ist durch eine erste Silizidierung (K1S1) des ersten Kontrollelements (K1) elektrisch mit einem ersten Anschlusspad (K1P1) des ersten Kontrollelements (K1) verbunden. Die vierte Diode (K1D4) des ersten Kontrollelements (K1) ist durch eine zweite Silizidierung (K1S2) des ersten Kontrollelements (K1) elektrisch mit einem zweiten Anschlusspad (K1P2) des ersten Kontrollelements (K1) verbunden.
  • Das erste Anschlusspad (K1P1) des ersten Kontrollelements (K1) und das zweite Anschlusspad (K1P2) ersten Kontrollelements (K1) können mit einem Spannungsmessgerät oder mit weiteren elektronischen Bauelementen elektrisch verbunden sein. Zwischen dem ersten Anschlusspad (K1P1) des ersten Kontrollelements (K1) und dem zweiten Anschlusspad (K1P2) ersten Kontrollelements (K1) kann eine dritte Spannung (UK) anliegen.
  • Das erste Kontrollelement (K1) ist in 11 dem ersten Widerstand (H1W1) des ersten Heizelements (H1) gegenüberliegend dargestellt. Es wäre aber auch eine andere Positionierung des ersten Kontrollelements (K1) und des ersten Thermopiles (TP1) und des ersten Widerstands (H1W1) des ersten Heizelements (H1) und des zweiten Thermopiles (TP2) relativ zu einander möglich.
  • Durch Einstellen der einstellbaren Spannung (UH) zwischen dem ersten Anschlusspad (H1P1) des ersten Heizelements (H1) und dem zweiten Anschlusspad (H1P2) des ersten Heizelements (H1) wird ein Strom durch den ersten Widerstand (H1W1) des ersten Heizelements (H1) eingestellt. Die thermische Verlustleistung im ersten Widerstand (H1W1) des ersten Heizelements (H1) führt zu einer über die einstellbare Spannung (UH) einstellbare Temperatur im Bereich des ersten Widerstands (H1W1) des ersten Heizelements (H1). Auf Grund dieser Erwärmung sind die erste Spannung (UTP1) und die zweite Spannung (UTP2) und die dritte Spannung (UK) von Null verschieden.
  • Die Funktionsfähigkeit des ersten Thermopiles (TP1) und die Funktionsfähigkeit des zweiten Thermopiles (TP2) können nun durch einen Vergleich der ersten Spannung (UTP1) und der zweiten Spannung (UTP2) mit der dritten Spannung (UK) überprüft werden.
  • Mindestens ein vorschlagsgemäßes metalllagenfreies Thermopile kann unabhängig von seinem Layout im Innenraum von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden. Hierbei kann das Thermopile auch selbsttestfähig sein. Hierzu sollte, wie oben beschrieben, ein metalllagenfreies Heizelement auf demselben Substrat implementiert werden. Eine mögliche Verwendung des vorschlagsgemäßen metalllagenfreien Thermopiles im Innenraum von Kraftfahrzeugen ist beispielsweise in einem Infrarot-Sensor. Dieser kann zur Personendetektion eingesetzt werden. Mit dem Infrarot-Sensor kann die Oberflächentemperatur der Personen im Fahrzeuginnenraum bestimmt werden. Es ist daher möglich erhöhte Temperatur, bzw. Fieber, beim Fahrer zu erkennen und eine entsprechende Warnung auszugeben. Des Weiteren kann an Hand der Oberflächentemperatur zwischen toten und lebenden Organismen unterschieden werden. Werden Kinder oder Haustiere im Fahrzeug bei Außenverriegelung zurückgelassen, so kann auch hier über Bestimmung der Körperoberflächentemperatur eine drohende Überhitzung erkannt werden und entsprechende Maßnahmen zur Rettung des Kindes oder Haustieres im Fahrzeug veranlasst werden. Beispielsweise könnte das Fahrzeug entriegeln und über einen Alarmton die Umgebung aufmerksam machen. Der Fahrer könnte durch eine automatisch auf sein Mobilgerät gesendete Nachricht über die drohende Überhitzung Informiert werden.
  • Des Weiteren können mindesten zwei vorschlagsgemäße metalllagenfreie Thermopiles unabhängig von ihrem Layout zu einem ein- oder zweidimensionalen Thermopile-Array angeordnet werden. Die Thermopiles des vorschlagsgemäßen Thermopile-Arrays sind durch Silizidierung elektrisch miteinander verbunden. Ein solcher vorschlagsgemäßer Thermopile-Array kann als Sensor in einer Infrarot-Kamera verwendet werden. Eine solche Infrarot-Kamera kann beispielsweise in Kraftfahrzeugen zur Verbesserung der Bildinformation einer Außenkamera des Fahrzeugs bei Dunkelheit eingesetzt werden.
  • Mindestens ein vorschlagsgemäßes Thermopile kann in einem Infrarot-Sensor verwendet werden, der als Empfänger in einer Halios-Vorrichtung eingesetzt wird. Ein Halios-System, umfassend mindestens eine Halios-Vorrichtung, ist im Stand der Technik (SdT) bekannt. Es sei an dieser Stelle beispielsweise auf DE 10 2015 015 389 A1 , DE 10 2017 100 308 B3 , EP 1913420 B1 verwiesen. Ein Halios-System kann zur Gestenerkennung verwendet werden. Im Folgenden wird eine dem Stand der Technik (SdT) entsprechende Halios-Vorrichtung an Hand von 12 beschrieben. Die Beschreibung ist hierbei an die in DE 10 2015 015 389 A1 gegebene Beschreibung angelehnt.
  • 12 zeigt eine dem Stand der Technik (SdT) entsprechende Halios-Vorrichtung. Hierin kann ein vorschlagsgemäßes Thermopile als Empfänger verwendet werden. Ein Halios-System besteht aus mindestens einer in 12 gezeigten Halios-Vorrichtung.
  • Eine Infrarot-LED wird als ein Sender (H) verwendet. Der Sender (H) emittiert ein optisches Sendesignal (OS1). Ein Sendesignal (S5) wird von einem Generator (G) erzeugt. Das Sendesignal (S5) moduliert die Amplitude des Senders (H) und somit die Amplitude des optischen Sendesignals (OS1). Das optische Sendesignal (OS1) wird an einem zu erfassenden Objekt (O) reflektiert und transmittiert.
  • Ein reflektiertes optisches Sendesignal (OS3) wird von einem Empfänger (D) empfangen. Der Empfänger (D) kann mindestens ein vorschlagsgemäßes Thermopile umfassen. Der Empfänger (D) wandelt das reflektierte optische Sendesignal (OS3) in ein Empfangssignal (S0) um. Das Empfangssignal (S0) wird von einem Vorverstärker (V) zu einem verstärkten Empfangssignal (S01) verstärkt. Das verstärkte Empfangssignal (S01) und das Sendesignal (S5) werden von einem ersten Multiplizierer (MP1) zu einem multiplizierten Empfangssignal (S9) multipliziert. Das multiplizierte Empfangssignal (S9) wird in einem Filter (F) zu einem Filterausgangssignal (S10) gefiltert. Das Filter (F) kann ein Tiefpass- oder Bandpassfilter sein. Das Filterausgangssignal (S10) wird von einem Nachverstärker (VN) zu einem verstärkten Filterausgangssignal (S14) verstärkt. Das verstärkte Ausgangssignal (S14) kann an der gezeigten Vorrichtung abgegriffen werden. Innerhalb der Vorrichtung wird das verstärkte Filterausgangssignal (S14) an einem dritten Multiplizierer (MP3) mit dem invertierten Sendesignal (S5) multipliziert zu einem Kompensationsspeisevorsignal (S6). Das Sendesignal (S5) wird durch Multiplikation mit „-1“ an einem zweiten Multiplizierer (MP2) invertiert.
  • Das Kompensationsspeisevorsignal (S6) wird an einem Summierer (A) mit einem Offset (B) zu einem Kompensationsspeisesignal (S7) summiert. Die Addition mit dem Offset (B) garantiert hierbei einen positiven Wertebereich des Kompensationssignals (S7). Das Kompensationsspeisesignal (S7) steuert einen Kompensationssender (K) an. Der Kompensationssender (K) ist eine Infrarot-LED. Der Kompensationssender (K) emittiert ein optisches Kompensationssignal (OS2). Das optische Kompensationssignal (OS2) wird ebenfalls vom Empfänger (D) empfangen und mit dem reflektierten optischen Sendesignal (OS3) überlagert.
  • Aufbau eines metalllagenfreien Thermopiles aus metalllagenfreien Thermopaaren
  • Ein vorschlagsgemäßes Thermopaar umfasst ein erstes Substrat (SUB1), eine erste Membran (MEM1), eine erste Polysilizium-Schicht (PS1), eine erste Isolationsschicht (I1), eine erste Kavität (C1), einen ersten Graben (G1), einen zweiten Graben (G2), ein erstes Thermoelement (TE1), ein zweites Thermoelement (TE2), eine erste Silizidierung (SI1), eine zweite Silizidierung (SI2) und eine dritte Silizidierung (SI3).
  • Das erste Substrat (SUB1) ist bevorzugt aus einem dotierten oder undotierten Halbleitermaterial. Es handelt sich bevorzugt um ein Stück eines Silizium-Wafers. Es kann auch aus Poly-Silizium hergestellt werden.
  • Die erste Kavität (C1) ist in das erste Substrat (SUB1) eingebracht. Die erste Kavität (C1) ist aus einem thermische schlecht leitfähigen Material, bevorzugt aus Luft, oder vakuumiert.
  • Die erste Membran (MEM1) liegt auf dem ersten Substrat (SUB1) und befindet sich oberhalb der ersten Kavität (C1). Die erste Membran (MEM1) ist aus einem dielektrischen Material, beispielsweise aus einem Oxid oder aus einem Nitrid, gefertigt. Die erste Membran (MEM1) kann auch Absorber und/oder Absorberschichten für Infrarotstrahlung enthalten. Die Absorptionsfähigkeit kann dabei durch das Material selbst oder eine Mikro- oder Nanostrukturierung erreicht werden.
  • Die erst Polysilizium-Schicht (PS1) liegt auf der ersten Membran (MEM1) und die erste Isolationsschicht (I1) liegt auf der ersten Polysilizium-Schicht (PS1). Der erste Graben (G1) reicht von der Oberfläche der ersten Isolationsschicht (I1) bis in das erste Substrat (SUB1) hinein. Der zweite Graben (G2) reicht von der Oberfläche der ersten Isolationsschicht (I1) bis in das erste Substrat (SUB1) hinein. Die erste Kavität (C1) grenzt an den ersten Graben (G1) und an den zweiten Graben (G2) an.
  • Die erste Polysilizium-Schicht (PS1) umfasst das erste Thermoelement (TE1), das zweite Thermoelement (TE2), die erste Silizidierung (SI1), die zweite Silizidierung (SI2) und die dritte Silizidierung (SI3).
  • Das erste Thermoelement (TE1), das zweite Thermoelement (TE2) und die zweite Silizidierung (SI2) sind über der ersten Kavität (C1). Hierbei befindet sich die die zweite Silizidierung (SI2) zwischen dem ersten Thermoelement (TE1) und dem zweiten Thermoelement (TE2). Die zweite Silizidierung (SI2) verbindet das erste Thermoelement (TE1) und das zweite Thermoelement (TE2) elektrisch leitend miteinander.
  • Die erste Silizidierung (SI1) und die zweite Silizidierung (SI2) und die dritte Silizidierung (SI3) sind aus beispielsweise mittels Titan silizidiertem Polysilizium. Die erste Silizidierung (SI1) und die dritte Silizidierung (SI3) sind Verbindungsstellen für weitere Thermopaare oder elektronische Bauelemente aus Polysilizium.
  • Das erste Thermoelement (TE1) ist aus stark dotiertem Polysilizium von einem ersten Dotierungstyp. Das zweite Thermoelement (TE2) ist aus stark dotiertem Polysilizium von einem zweiten Dotierungstyp. Der erste Dotierungstyp kann eine p-Dotierung oder ein n-Dotierung sein. Der zweite Dotierungstyp ist eine p-Dotierung, wenn der erste Dotierungstyp eine n-Dotierung ist. Der zweite Dotierungstyp ist eine n-Dotierung, wenn der erste Dotierungstyp eine p-Dotierung ist.
  • Ein vorschlagsgemäßes Thermopile umfasst mindestens ein wie oben beschriebenes Thermopaar.
  • Bei einem vorschlagsgemäßen Thermopile, das mindestens zwei Thermopaare umfasst, sind mindestens zwei Thermopaare durch Silizidierung elektrisch miteinander verbunden.
  • Die Anschlussstellen eines vorschlagsgemäßen Thermopiles zur elektrischen Verbindung mit anderen elektronischen Bauelementen oder weiteren Thermopiles sind aus Silizid.
  • Aufbau eines silizidierten Thermopiles
  • Ein vorschlagsgemäßes silizidiertes Thermopile umfasst mindestens ein metalllagenfreies Thermopaar. Das metalllagenfreie Thermopaar umfasst ein erstes Thermoelement (TE1) und ein zweites Thermoelement (TE2).
  • Das erste Thermoelement (TE1) und das zweite Thermoelement (TE2) sind bis auf eine mögliche Dotierung aus demselben Material gefertigt. Das erste Thermoelement (TE1) und das zweite Thermoelement (TE2) sind durch eine elektrisch leitfähige Verbindung elektrisch miteinander verbunden. Die elektrisch leitfähige Verbindung besteht aus der elektrisch leitfähigen Verbindung des Materials des ersten Thermoelements (TE1) und der elektrisch leitfähigen Verbindung des Materials des zweiten Thermoelements (TE2) jeweils versetzt mit weiteren Atomsorten, insbesondere Metallatomen beispielsweise Titan-Atomen und/oder Wolfram-Atomen und/oder Kobalt-Atomen und/oder Nickel-Atomen und/oder anderen geeigneten Metallatomen.
  • Bevorzugt handelt es sich bei dem Material des ersten Thermoelements (TE1) und des zweiten Thermoelements (TE2) um polykristallines Silizium. Folglich ist die elektrisch leitfähige Verbindung aus der elektrisch leitfähigen Verbindung des Materials des ersten Thermoelements (TE1) und des zweiten Thermoelements (TE2) mit weiteren Atomsorten ein Silizid.
  • Bevorzugt ist die elektrisch leitfähige Verbindung aus der elektrisch leitfähigen Verbindung des Materials des ersten Thermoelements (TE1) und des zweiten Thermoelements (TE2) mit weiteren Atomsorten Titansilizid und/oder Wolframsilizid und/oder Kobaltsilizid und/oder Nickelsilizid und/oder ein anderes elektrisch leitendes Metallsilizid. Es ist denkbar durch Implantation unterschiedlicher Metallatome, wie beispielsweise Titan- und/oder Wolfram- und/oder Kobalt- und/oder Nickel-Atome und/oder anderer geeigneter Metallatome, in unterschiedliche Tiefen, in das polykristalline Silizium parallelverschaltete elektrische Verbindungen aus unterschiedlichen Siliziden im gleichen polykristallinen Silizium, zu realisieren.
  • Bevorzugt sind das erste Thermoelement (TE1) und das zweite Thermoelement (TE2) in derselben Schichtebene des CMOS-Stapels. Das elektrisch leitend verbindende Silizid ist in derselben Schichteben des CMOS-Stapels wie das erste Thermoelement (TE1) und das zweite Thermoelement (TE2).
  • Das erste Thermoelement (TE1) ist aus stark dotiertem Polysilizium von einem ersten Dotierungstyp. Das zweite Thermoelement (TE2) ist aus stark dotiertem Polysilizium von einem zweiten Dotierungstyp.
  • Der erste Dotierungstyp kann eine p-Dotierung oder ein n-Dotierung sein.
  • Der zweite Dotierungstyp ist eine p-Dotierung, wenn der erste Dotierungstyp eine n-Dotierung ist. Der zweite Dotierungstyp ist eine n-Dotierung, wenn der erste Dotierungstyp eine p-Dotierung ist.
  • Auf Dotierung des ersten Thermoelements (TE1) und des zweiten Thermoelements (TE2) mit unterschiedlichen Dotierungstypen kann verzichtet werden, wenn entweder die Oberfläche des ersten Thermoelements (TE1) oder die Oberfläche des zweiten Thermoelements (TE2) vollständig silizidiert wird.
  • Die Anschlussstellen des vorschlagsgemäßen silizidierten Thermopiles zur elektrischen Verbindung mit anderen elektronischen Bauelementen oder weiteren Thermopiles sind aus Silizid.
  • Aufbau eines metalllagenfreien Thermopaars
  • Ein vorschlagsgemäßes Thermopaar ist metalllagenfrei.
  • Mit mindestens einem vorschlagsgemäßen metalllagenfreien Thermopaar kann ein Thermopile realisiert werden.
  • Ein vorschlagsgemäßes metalllagenfreies Thermopaar umfasst ein erstes Thermoelement (TE1) und ein zweites Thermoelement (TE2). Das erste Thermoelement (TE1) und das zweite Thermoelement (TE2) sind bis auf die jeweilige Dotierung aus demselben Material gefertigt. Hierbei sind das erste Thermoelement (TE1) und das zweite Thermoelement (TE2) über eine elektrisch leitfähige Verbindung elektrisch miteinander verbunden. Die elektrisch leitfähige Verbindung besteht aus der elektrisch leitfähigen Verbindung des Materials des ersten Thermoelements (TE1) und der elektrisch leitfähigen Verbindung des Materials des zweiten Thermoelements (TE2) jeweils versetzt mit weiteren Atomsorten, insbesondere Metallatomen beispielsweise Titan-Atomen und/oder Wolfram-Atomen und/oder Kobalt-Atomen und/oder Nickel-Atomen.
  • Bevorzugt handelt es sich bei dem Material des ersten Thermoelements (TE1) und des zweiten Thermoelements (TE2) um polykristallines Silizium. Bevorzugt ist die leitfähige Verbindung aus der elektrisch leitfähigen Verbindung des Materials des ersten Thermoelements (TE1) und des zweiten Thermoelements (TE2) mit weiteren Atomsorten ein Silizid.
  • Bevorzugt ist hierbei die leitfähige Verbindung aus der elektrisch leitfähigen Verbindung des Materials des ersten Thermoelements (TE1) und des zweiten Thermoelements (TE2) mit weiteren Atomsorten zu Titansilizid und/oder Wolframsilizid und/oder Kobaltsilizid und/oder Nickelsilizid und oder zu einem anderen elektrisch leitenden Metallsilizid.
  • Das erste Thermoelement (TE1) ist aus stark dotiertem Polysilizium von einem ersten Dotierungstyp. Das zweite Thermoelement (TE2) ist aus stark dotiertem Polysilizium von einem zweiten Dotierungstyp.
  • Der erste Dotierungstyp kann eine p-Dotierung oder ein n-Dotierung sein.
  • Der zweite Dotierungstyp ist eine p-Dotierung, wenn der erste Dotierungstyp eine n-Dotierung ist. Der zweite Dotierungstyp ist eine n-Dotierung, wenn der erste Dotierungstyp eine p-Dotierung ist.
  • Auf Dotierung des ersten Thermoelements (TE1) und des zweiten Thermoelements (TE2) mit unterschiedlichen Dotierungstypen kann verzichtet werden, wenn entweder die Oberfläche des ersten Thermoelements (TE1) oder die Oberfläche des zweiten Thermoelements (TE2) vollständig silizidiert wird.
  • Die Anschlussstellen des vorschlagsgemäßen silizidierten Thermopiles zur elektrischen Verbindung mit anderen elektronischen Bauelementen oder weiteren Thermopiles sind aus Silizid.
  • Aufbau eines nicht-metallischen Thermopaars
  • Ein vorschlagsgemäßes Thermopaar ist nicht-metallisch im Sinne dieser Offenlegung.
  • Mit mindestens einem vorschlagsgemäßen nicht-metallischem Thermopaar kann ein Thermopile realisiert werden. Bevorzugt wird mehr als ein Thermopaar verwendet.
  • Ein vorschlagsgemäßes metalllagenfreies, somit nicht metallisches Thermopaar im Sinne dieser Offenlegung umfasst ein erstes Thermoelement (TE1) und ein zweites Thermoelement (TE2). Das erste Thermoelement (TE1) und das zweite Thermoelement (TE2) sind bis auf die jeweilige Dotierung aus demselben Material gefertigt. Hierbei sind das erste Thermoelement (TE1) und das zweite Thermoelement (TE2) über eine elektrisch leitfähige Verbindung elektrisch miteinander verbunden. Die elektrisch leitfähige Verbindung besteht aus der elektrisch leitfähigen Verbindung des Materials des ersten Thermoelements (TE1) und der elektrisch leitfähigen Verbindung des Materials des zweiten Thermoelements (TE2) jeweils versetzt mit weiteren Atomsorten, insbesondere Metallatomen beispielsweise Titan-Atomen und/oder Wolfram-Atomen und/oder Kobalt-Atomen und/oder Nickel-Atomen.
  • Bevorzugt handelt es sich bei dem Material des ersten Thermoelements (TE1) und des zweiten Thermoelements (TE2) um polykristallines Silizium. Bevorzugt ist die leitfähige Verbindung aus der elektrisch leitfähigen Verbindung des Materials des ersten Thermoelements (TE1) und des zweiten Thermoelements (TE2) mit weiteren Atomsorten ein Silizid.
  • Bevorzugt ist hierbei die leitfähige Verbindung aus der elektrisch leitfähigen Verbindung des Materials des ersten Thermoelements (TE1) und des zweiten Thermoelements (TE2) mit weiteren Atomsorten zu Titansilizid und/oder Wolframsilizid und/oder Kobaltsilizid und/oder Nickelsilizid und/oder zu einem anderen elektrisch leitfähigen Metallsilizid.
  • Das erste Thermoelement (TE1) ist aus stark dotiertem Polysilizium von einem ersten Dotierungstyp. Das zweite Thermoelement (TE2) ist aus stark dotiertem Polysilizium von einem zweiten Dotierungstyp.
  • Der erste Dotierungstyp kann eine p-Dotierung oder ein n-Dotierung sein.
  • Der zweite Dotierungstyp ist eine p-Dotierung, wenn der erste Dotierungstyp eine n-Dotierung ist. Der zweite Dotierungstyp ist eine n-Dotierung, wenn der erste Dotierungstyp eine p-Dotierung ist.
  • Auf Dotierung des ersten Thermoelements (TE1) und des zweiten Thermoelements (TE2) mit unterschiedlichen Dotierungstypen kann verzichtet werden, wenn entweder die Oberfläche des ersten Thermoelements (TE1) oder die Oberfläche des zweiten Thermoelements (TE2) vollständig silizidiert wird.
  • Die Anschlussstellen des vorschlagsgemäßen silizidierten Thermopiles zur elektrischen Verbindung mit anderen elektronischen Bauelementen oder weiteren Thermopiles sind bevorzugt ebenfalls aus Silizid.
  • Verbessertes Layout eines metalllagenfreien Thermopiles
  • Ein weiteres vorschlagsgemäßes silizidiertes Thermopile umfasst mindestens ein metalllagenfreies Thermopaar.
  • Werden andere Halbleitermaterialien als polykristallines Silizium - auch Polysilizium genannt - verwendet, so wird hier statt des Silizids deren Verbindung mit dem entsprechenden Metall verwendet. Die Verbindungen solch anderer, polykristalliner oder amorpher Halbleitermaterialien mit Metallen zu Stoffen, die zu Siliziden funktionsähnlich sind, werden von den Ansprüchen mit umfasst. Wenn somit von Silizid in dieser Offenlegung gesprochen wird, sind die Verbindungen solcher Halbleitermaterialien mit Metallen durch die Ansprüche mit umfasst, wenn sie zu Materialien führen, die funktionsähnlich zu Siliziden sind, und in den Ansprüchen oder in der Beschreibung von Silizid oder Silizidierung die Rede ist. Wenn von Siliziden die Rede ist, sind hiermit somit intermetallische Verbindungen mit bei Raumtemperatur metallischer oder metallähnlicher Leitfähigkeit gemeint.
  • Das metalllagenfreie Thermopaar umfasst ein erstes Thermoelement (TE1) und ein zweites Thermoelement (TE2). Das erste Thermoelement (TE1) und das zweite Thermoelement (TE2) sind bis auf eine mögliche Dotierung aus dem gleichen Material gefertigt. Das erste Thermoelement (TE1) und das zweite Thermoelement (TE2) sind durch eine elektrisch leitfähige Verbindung elektrisch miteinander verbunden. Die elektrisch leitfähige Verbindung besteht aus der elektrisch leitfähigen Verbindung des Materials des ersten Thermoelements (TE1) und der elektrisch leitfähigen Verbindung des Materials des zweiten Thermoelements (TE2) jeweils versetzt mit weiteren Atomsorten, insbesondere Metallatomen beispielsweise Titan-Atomen und/oder Wolfram-Atomen und/oder Kobalt-Atomen und/oder Nickel-Atomen.
  • Bevorzugt handelt es sich bei dem Material des ersten Thermoelements (TE1) und des zweiten Thermoelements (TE2) um polykristallines Silizium. Folglich ist die elektrisch leitfähige Verbindung aus der elektrisch leitfähigen Verbindung des Materials des ersten Thermoelements (TE1) und des zweiten Thermoelements (TE2) mit weiteren Atomsorten ein Silizid.
  • Bevorzugt ist die elektrisch leitfähige Verbindung aus der elektrisch leitfähigen Verbindung des Materials des ersten Thermoelements (TE1) und des zweiten Thermoelements (TE2) mit weiteren Atomsorten Titansilizid und/oder Wolframsilizid und/oder Kobaltsilizid und/oder Nickelsilizid und/oder einem elektrisch leitfähigen Silizid eines anderen Metalls. Andere Metallatome sind aber auch denkbar und von den Ansprüchen hinsichtlich der Silizidierung mit umfasst, sofern sich daraus funktionsähnliche Strukturen ergeben.
  • Bevorzugt sind das erste Thermoelement (TE1) und das zweite Thermoelement (TE2) in derselben Schichtebene des CMOS-Stapels. Das elektrisch leitend verbindende Silizid ist in derselben Schichteben des CMOS-Stapels wie das erste Thermoelement (TE1) und das zweite Thermoelement (TE2).
  • Das erste Thermoelement (TE1) ist aus stark dotiertem Polysilizium von einem ersten Dotierungstyp. Das zweite Thermoelement (TE2) ist aus stark dotiertem Polysilizium von einem zweiten Dotierungstyp.
  • Der erste Dotierungstyp kann eine p-Dotierung oder ein n-Dotierung sein.
  • Der zweite Dotierungstyp ist eine p-Dotierung, wenn der erste Dotierungstyp eine n-Dotierung ist. Der zweite Dotierungstyp ist eine n-Dotierung, wenn der erste Dotierungstyp eine p-Dotierung ist.
  • Auf Dotierung des ersten Thermoelements (TE1) und des zweiten Thermoelements (TE2) mit unterschiedlichen Dotierungstypen kann verzichtet werden, wenn entweder die Oberfläche des ersten Thermoelements (TE1) oder die Oberfläche des zweiten Thermoelements (TE2) vollständig silizidiert wird.
  • Die Anschlussstellen des vorschlagsgemäßen silizidierten Thermopiles zur elektrischen Verbindung mit anderen elektronischen Bauelementen oder weiteren Thermopiles sind aus Silizid.
  • Thermoelemente derselben Dotierung sind unmittelbar nebeneinander angeordnet.
  • Verwendung eines metalllagenfreien Thermopiles als thermoelektrischer Generator
  • Die Erfindung betrifft auch die Verwendung eines metalllagenfreien Thermopiles als thermoelektrischer Generator. Das Thermopile umfasst mindestens ein metalllagenfreies Thermopaar. Das Thermopaar umfasst ein erstes Thermoelement (TE1) und ein zweites Thermoelement (TE2).
  • Das erste Thermoelement (TE1) und das zweite Thermoelement (TE2) sind bis auf die Dotierung aus demselben Material gefertigt.
  • Das erste Thermoelement (TE1) und das zweite Thermoelement (TE2) sind über eine elektrisch leitfähige Verbindung elektrisch miteinander verbunden. Die elektrisch leitfähige Verbindung besteht aus der elektrisch leitfähigen Verbindung des Materials des ersten Thermoelements (TE1) und der elektrisch leitfähigen Verbindung des Materials des zweiten Thermoelements (TE2) jeweils versetzt mit weiteren Atomsorten, insbesondere Metallatomen, beispielsweise Titan-Atomen und/oder Wolfram-Atomen und/oder Kobalt-Atomen und/oder Nickel-Atomen.
  • Bei dem Material des ersten Thermoelements (TE1) und des zweiten Thermoelements (TE2) handelt es sich bevorzugt um polykristallines Silizium.
  • Andere polykristalline oder amorphe Halbleitermaterialien sind denkbar. Wenn von polykristallinem Silizium in dieser Offenlegung gesprochen wird sind solche Halbleitermaterialien durch die Ansprüche mit umfasst, wenn sie zu funktionsähnlichen Funktionselementen führen und in den Ansprüchen oder in der Beschreibung von polykristallinem Silizium die Rede ist.
  • Die leitfähige Verbindung aus der elektrisch leitfähigen Verbindung des Materials des ersten Thermoelements (TE1) und des zweiten Thermoelements (TE2) mit weiteren Atomsorten ist ein Silizid.
  • Werden andere Halbleitermaterialien verwendet, so wird hier statt des Silizids deren Verbindung mit dem entsprechenden Metall verwendet. Die Verbindungen solch anderer polykristalliner oder amorpher Halbleitermaterialien mit Metallen zu Stoffen, die zu Siliziden funktionsähnlich sind, werden von den Ansprüchen mit umfasst. Wenn somit von Silizid dieser Offenlegung gesprochen wird, sind die Verbindungen solcher Halbleitermaterialien mit Metallen durch die Ansprüche mit umfasst, wenn sie zu Materialien führen, die funktionsähnlich zu Siliziden sind, und in den Ansprüchen oder in der Beschreibung von Silizid oder Silizidierung die Rede ist.
  • Vorzugsweise ist die leitfähige Verbindung aus der elektrisch leitfähigen Verbindung des Materials des ersten Thermoelements (TE1) und des zweiten Thermoelements (TE2) mit weiteren Atomsorten Titansilizid und/oder Wolframsilizid und/oder Kobaltsilizid und/oder Nickelsilizid und/oder ein elektrisch leitfähiges Silizid eines anderen Metalls.
  • Die mögliche Dotierung des ersten Thermoelements (TE1) ist von einem ersten Dotierungstyp.
  • Die mögliche Dotierung des zweiten Thermoelements (TE2) ist von einem zweiten Dotierungstyp. Der erste Dotierungstyp eine p-Dotierung oder eine n-Dotierung.
  • Der zweite Dotierungstyp eine n-Dotierung ist, wenn der erste Dotierungstyp eine p-Dotierung ist. Der zweite Dotierungstyp ist eine p-Dotierung ist, wenn der erste Dotierungstyp eine n-Dotierung ist.
  • Auf Dotierung des ersten Thermoelements (TE1) und des zweiten Thermoelements (TE2) mit unterschiedlichen Dotierungstypen kann verzichtet werden, wenn entweder die Oberfläche des ersten Thermoelements (TE1) oder die Oberfläche des zweiten Thermoelements (TE2) vollständig silizidiert wird.
  • Das Thermopile befindet sich teilweise über einer Kavität im Substrat. Die Kavität ist mit einem thermisch schlecht leitenden Material gefüllt, bevorzugt mit Luft oder Vakuum oder Silizium-Germanium.
  • Das Thermopile kann als thermoelektrischer Generator verwendet werden.
  • Verwendung eines metalllagenfreien Thermopiles als Kühlelement
  • Die Erfindung betrifft auch die Verwendung eines metalllagenfreien Thermopiles als Kühlelement. Das Thermopile umfasst mindestens ein metalllagenfreies Thermopaar.
  • Das Thermopaar umfasst ein erstes Thermoelement (TE1) und ein zweites Thermoelement (TE2).
  • Das erste Thermoelement (TE1) und das zweite Thermoelement (TE2) sind bis auf die Dotierung aus demselben Material gefertigt.
  • Das erste Thermoelement (TE1) und das zweite Thermoelement (TE2) sind über eine elektrisch leitfähige Verbindung elektrisch miteinander verbunden. Die elektrisch leitfähige Verbindung besteht aus der elektrisch leitfähigen Verbindung des Materials des ersten Thermoelements (TE1) und der elektrisch leitfähigen Verbindung des Materials des zweiten Thermoelements (TE2) jeweils versetzt mit weiteren Atomsorten, insbesondere Metallatomen beispielsweise Titan-Atomen und/oder Wolfram-Atomen und/oder Kobalt-Atomen und/oder Nickel-Atomen.
  • Bei dem Material des ersten Thermoelements (TE1) und des zweiten Thermoelements (TE2) handelt es sich um polykristallines Silizium.
  • Die leitfähige Verbindung aus der elektrisch leitfähigen Verbindung des Materials des ersten Thermoelements (TE1) und des zweiten Thermoelements (TE2) mit weiteren Atomsorten ist ein Silizid.
  • Vorzugsweise ist die leitfähige Verbindung aus der elektrisch leitfähigen Verbindung des Materials des ersten Thermoelements (TE1) und des zweiten Thermoelements (TE2) mit weiteren Atomsorten Titansilizid oder Wolframsilizid oder Kobaltsilizid oder Nickelsilizid und/oder ein elektrisch leitfähiges Silizid eines anderen Metalls.
  • Die mögliche Dotierung des ersten Thermoelements (TE1) ist von einem ersten Dotierungstyp. Die mögliche Dotierung des zweiten Thermoelements (TE2) ist von einem zweiten Dotierungstyp. Der erste Dotierungstyp eine p-Dotierung oder eine n-Dotierung. Der zweite Dotierungstyp eine n-Dotierung ist, wenn der erste Dotierungstyp eine p-Dotierung ist. Der zweite Dotierungstyp ist eine p-Dotierung ist, wenn der erste Dotierungstyp eine n-Dotierung ist.
  • Auf Dotierung des ersten Thermoelements (TE1) und des zweiten Thermoelements (TE2) mit unterschiedlichen Dotierungstypen kann verzichtet werden, wenn entweder die Oberfläche des ersten Thermoelements (TE1) oder die Oberfläche des zweiten Thermoelements (TE2) vollständig silizidiert wird.
  • Das Thermopile befindet sich teilweise über einer Kavität im Substrat. Die Kavität ist mit einem thermisch schlecht leitenden Material gefüllt, bevorzugt mit Luft oder Vakuum oder Silizium-Germanium.
  • An die Anschlussklemmen des Thermopiles kann eine Spannung angelegt werden um einen Stromfluss durch das Thermopile zu erzeugen. Das Thermopile kann als Kühlelement verwendet werden.
  • Vorrichtung und Verfahren zum Test mindestens eines silizidierten Thermopiles detailliert
  • Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Test mindestens eines silizidierten Thermopiles. Die Vorrichtung umfasst ein erstes Thermopile (TP1) und ein zweites Thermopile (TP2) und ein erstes Heizelement (H1) und ein erstes Kontrollelement (K1).
  • Das erste Thermopile (TP1) umfasst mindestens ein Thermopaar. Das erste Thermopile (TP1) enthält keine Metalllagen. Elektrische Verbindungen sind durch Silizidierung beispielsweise mittels Titan und/oder Wolfram und/oder Kobalt und/oder Nickel und/oder eines anderen Metalls realisiert. Das erste Thermopile (TP1) ist durch Silizidierung mit einem ersten Anschlusspad (TP1P1) des ersten Thermopiles (TP1) elektrisch verbunden. Das erste Thermopile (TP1) ist durch Silizidierung mit einem zweiten Anschlusspad (TP1P2) des ersten Thermopiles (TP1) elektrisch verbunden.
  • Das zweite Thermopile (TP2) umfasst mindestens ein Thermopaar. Das zweite Thermopile (TP2) enthält keine Metalllagen. Elektrische Verbindungen sind durch Silizidierung beispielsweise mittels Titan und/oder Wolfram und/oder Kobalt und/oder Nickel und/oder eines anderen Metalls realisiert. Das zweite Thermopile (TP2) ist durch Silizidierung mit einem ersten Anschlusspad (TP2P1) des zweiten Thermopiles (TP2) elektrisch verbunden. Das zweite Thermopile (TP2) ist durch Silizidierung mit einem zweiten Anschlusspad (TP2P2) des zweiten Thermopiles (TP2) elektrisch verbunden.
  • Das erste Heizelement (H1) umfasst einen ersten Widerstand (H1W1) des ersten Heizelements (H1) aus polykristallinem Silizium, auch Polysilizium genannt.
  • Der erste Widerstand (H1W1) des ersten Heizelements (H1) ist durch eine erste Silizidierung (H1S1) des ersten Heizelements (H1) mit einem ersten Anschlusspad (H1P1) des ersten Heizelements (H1) elektrisch verbunden.
  • Der erste Widerstand (H1W1) des ersten Heizelements (H1) ist durch eine zweite Silizidierung (H1S2) des ersten Heizelements (H1) mit einem zweiten Anschlusspad (H1P2) des ersten Heizelements (H1) elektrisch verbunden.
  • Zwischen dem ersten Anschlusspad (H1P1) des ersten Heizelements (H1) und dem zweiten Anschlusspad (H1P2) des ersten Heizelements (H1) kann eine einstellbare Spannung (UH) angelegt werden.
  • Das erste Kontrollelement (K1) umfasst bevorzugt eine Serienschaltung aus einer ersten Diode (K1D1) des ersten Kontrollelements (K1) und einer zweiten Diode (K1D2) des ersten Kontrollelements (K1) und einer dritten Diode (K1D3) des ersten Kontrollelements (K1) und einer vierten Diode (K1D4) des ersten Kontrollelements (K1).
  • Die erste Diode (K1D1) des ersten Kontrollelements (K1) und die zweite Diode (K1D2) des ersten Kontrollelements (K1) und die dritte Diode (K1D3) des ersten Kontrollelements (K1) und die vierte Diode (K1D4) des ersten Kontrollelements (K1) sind bevorzugt pn-Dioden oder pin-Dioden aus Polysilizium.
  • Die erste Diode (K1D1) des ersten Kontrollelements (K1) ist durch eine erste Silizidierung (K1S1) des ersten Kontrollelements (K1) elektrisch mit einem ersten Anschlusspad (K1P1) des ersten Kontrollelements (K1) verbunden.
  • Die vierte Diode (K1D4) des ersten Kontrollelements (K1) ist durch eine zweite Silizidierung (K1S2) des ersten Kontrollelements (K1) elektrisch mit einem zweiten Anschlusspad (K1P2) des ersten Kontrollelements (K1) verbunden.
  • Das erste Thermopile (TP1) und das zweite Thermopile (TP2) können mit einander zu einem Thermopile in Serie geschaltet sein.
  • Bevorzugt sind das erste Thermopile (TP1) und das zweite Thermopile (TP2) einander gegenüberliegend angeordnet.
  • Bevorzugt sind das erste Heizelement (H1) und das erste Kontrollelement (K1) einander gegenüberliegen angeordnet.
  • Bevorzugt schneidet die Gerade, auf der das erste Thermopile (TP1) und das zweite Thermopile (TP2) angeordnet sind, die Gerade, auf der das erste Heizelement (H1) und das erste Kontrollelement (K1) angeordnet sind, orthogonal.
  • Das Verfahren zum Test mindestens eines Thermopiles baut auf der oben beschriebenen Vorrichtung auf.
  • Es wird eine einstellbare Spannung (UH) zwischen dem ersten Anschlusspad (H1P1) des ersten Heizelements (H1) und dem zweiten Anschlusspad (H1P2) des ersten Heizelements (H1) angelegt.
  • Durch die thermische Verlustleistung im ersten Widerstand (H1W1) des ersten Heizelements (H1) entsteht eine Temperaturerhöhung am ersten Widerstand (H1W1) des ersten Heizelements (H1).
  • Das erste Heizelement (H1) ist mit dem ersten Thermopile (TP1) thermisch gekoppelt.
  • Zwischen dem ersten Anschlusspad (TP1P1) des ersten Thermopiles (TP1) und dem zweiten Anschlusspad (TP1P2) des ersten Thermopiles (TP1) wird daher dann eine erste Spannung (UTP1) gemessen.
  • Zwischen dem ersten Anschlusspad (TP2P1) des zweiten Thermopiles (TP2) und dem zweiten Anschlusspad (TP2P2) des zweiten Thermopiles (TP2) wird somit eine zweite Spannung (UTP2) gemessen.
  • Zwischen dem ersten Anschlusspad (K1P1) des ersten Kontrollelements (K1) und dem zweiten Anschlusspad (K1P2) des ersten Kontrollelements (K1) wird eine dritte Spannung (UK) gemessen.
  • Die erste Spannung (UTP1) und die zweite Spannung (UTP2) und die dritte Spannung (UK) sind von der Temperaturerhöhung am ersten Widerstand (H1W1) des ersten Heizelements (H1) abhängig.
  • Die Funktionsfähigkeit des ersten Thermopiles (TP1) und des zweiten Thermopiles (TP2) wird durch Vergleich der ersten Spannung (UTP1) und der zweiten Spannung (UTP2) mit der dritten Spannung (UK) überprüft.
  • Ist beispielsweise die Differenz zwischen dem Betrag der ersten Spannung (UP1) und dem Betrag der dritten Spannung (UK) kleiner als ein vorgegebener Schwellwert, so wird das erste Thermopile (TP1) als funktionsfähig bewertet. Ist beispielsweise die Differenz zwischen dem Betrag der ersten Spannung (UP1) und dem Betrag der dritten Spannung (UK) größer als der vorgegebene Schwellwert, so wird das erste Thermopile (TP1) als nicht funktionsfähig bewertet.
  • Ist beispielsweise die Differenz zwischen dem Betrag der zweiten Spannung (UP2) und dem Betrag der dritten Spannung (UK) kleiner als der vorgegebene Schwellwert, so wird das zweite Thermopile (TP2) als funktionsfähig bewertet. Ist beispielsweise die Differenz zwischen dem Betrag der zweiten Spannung (UP2) und dem Betrag der dritten Spannung (UK) größer als der vorgegebene Schwellwert, so wird das zweite Thermopile (TP2) als nicht funktionsfähig bewertet.
  • Ist beispielsweise die Differenz zwischen dem Betrag der ersten Spannung (UP1) und dem Betrag der zweiten Spannung (UP2) kleiner als der vorgegebene Schwellwert, so werde das erste Thermopile (TP1) und das zweite Thermopile (TP2) als funktionsfähig bewertet. Ist beispielsweise die Differenz zwischen dem Betrag der ersten Spannung (UP1) und dem Betrag der zweiten Spannung (UP2) größer als der vorgegebene Schwellwert, so werden das erste Thermopile (TP1) und/oder das zweite Thermopile (TP2) als nicht funktionsfähig bewertet.
  • In der Regel werden die Bewertungen so gehandhabt, dass eine Bewertung als „nicht funktionsfähig“ zu einer Gesamtbewertung des Thermopile-Array als nicht funktionsfähig führt.
  • Vorrichtung und Verfahren zum Test mindestens eines Thermopiles allgemein
  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Test mindestens eines silizidierten Thermopiles. Die Vorrichtung zum Test mindestens eines Thermopiles umfasst ein erstes Thermopile (TP1) und ein erstes Heizelement (H1) und ein erstes Kontrollelement (K1).
  • Bevorzugt sind sowohl das erste Thermopile als auch das erste Heizelement (H1) nicht-metallisch und bevorzugt aus einem Halbleitermaterial, beispielsweise polykristallinem Silizium mit ggf. lokal silizidierten Funktionselementen gefertigt.
  • Das erste Thermopile (TP1) umfasst somit mindestens ein metalllagenfreies Thermopaar. Das heißt, dass dieses Thermopaar nicht metallisch im Sinne dieser Offenlegung ist.
  • Das erste Kontrollelement (K1) umfasst mindestens eine weitere metalllagenfreie abweichende thermoempfindliche Sensorstruktur. Das heißt, dass das Kontrollelement (K1) nicht metallisch im Sinne dieser Offenlegung ist.
  • Das erste Heizelement (H1) umfasst einen metalllagenfreien ersten Widerstand (H1W1) des ersten Heizelements (H1). Das heißt, dass dieser erste Widerstand (H1W1) nicht metallisch im Sinne dieser Offenlegung ist.
  • Das erste Thermopile (TP1) und das erste Heizelement (H1) und das erste Kontrollelement (K1) sind bevorzugt möglichst nahe beieinander angeordnet, um eine gute thermische Kopplung zu ermöglichen.
  • Das Verfahren zum Test mindestens eines silizidierten Thermopiles basiert auf der oben beschriebenen vorschlagsgemäßen Vorrichtung. Die durch thermische Verlustleistung im ersten Widerstand (H1W1) des ersten Heizelements (H1) entstehende Temperaturerhöhung wird durch Anlegen einer einstellbaren Spannung (UH) am ersten Widerstandes (H1W1) des ersten Heizelements (H1) eingestellt.
  • Am ersten Thermopile (TP1) wird eine erste Spannung (UTP1) gemessen.
  • Am ersten Kontrollelement (K1) wird eine dritte Spannung (UK) gemessen.
  • Die erste Spannung (UTP1) und die dritte Spannung (UK) sind von der Temperaturerhöhung am ersten Widerstand (H1W1) des ersten Heizelements (H1) abhängig.
  • Die Funktionsfähigkeit des ersten Thermopiles (TP1) wird durch Vergleich der ersten Spannung (UTP1) mit der dritten Spannung (UK) überprüft.
  • Ist beispielsweise die Differenz zwischen dem Betrag der ersten Spannung (UP1) und dem Betrag der dritten Spannung (UK) kleiner als ein vorgegebener Schwellwert, so wird das erste Thermopile (TP1) als funktionsfähig bewertet. Ist beispielsweise die Differenz zwischen dem Betrag der ersten Spannung (UP1) und dem Betrag der dritten Spannung (UK) größer als der vorgegebene Schwellwert, so wird das erste Thermopile (TP1) als nicht funktionsfähig bewertet.
  • Im einfachsten Fall erfolgt das Verfahren zum Test mindestens eines Thermopiles mit einer Vorrichtung, die nur ein Heizelement und ein Thermopile umfasst. Die durch thermische Verlustleistung im ersten Widerstandes (H1W1) des ersten Heizelements (H1) entstehende Temperaturerhöhung wird dann am ersten Widerstand (H1W1) des ersten Heizelements (H1) durch Anlegen der einstellbaren Spannung (UH) zwischen dem ersten Anschlusspad (H1P1) des ersten Heizelements (H1) und dem zweiten Anschlusspad (H1P2) des ersten Heizelements (H1) eingestellt. Zwischen dem ersten Anschlusspad (TP1P1) des ersten Thermopiles (TP1) und dem zweiten Anschlusspad (TP1P2) des ersten Thermopiles (TP1) wird dann wieder eine erste Spannung (UTP1) gemessen. Die erste Spannung (UTP1) ist dann von der Temperaturerhöhung am ersten Widerstand (H1W1) des ersten Heizelements (H1) abhängig. Die Funktionsfähigkeit des ersten Thermopiles (TP1) wird dann durch Vergleich der ersten Spannung (UTP1) mit einem vorgegebenen, eingestellten oder programmierten Sollwert überprüft.
  • Kraftfahrzeug mit mindestens einem selbsttestfähigen metalllagenfreien Thermopile
  • Die Erfindung betrifft ebenso eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Test mindestens eines metalllagenfreien Thermopiles in Kraftahrzeugen. Die vorschlagsgemäße Vorrichtung umfasst ein erstes Thermopile (TP1) und ein erstes Heizelement (H1) und ein erstes Kontrollelement (K1).
  • Das erste Thermopile (TP1) und das erste Heizelement (H1) und das erste Kontrollelement (K1) sind bevorzugt metalllagenfrei.
  • Das erste Thermopile (TP1) umfasst mindestens ein metalllagenfreies Thermopaar.
  • Das erste Kontrollelement (K1) umfasst mindestens eine weitere abweichende thermoempfindliche Sensorstruktur.
  • Das erste Heizelement (H1) umfasst einen ersten Widerstand (H1W1) des ersten Heizelements (H1).
  • Das erste Thermopile (TP1) und das erste Heizelement (H1) und das erste Kontrollelement (K1) sind bevorzugt möglichst nahe beieinander angeordnet, um diese thermisch gut zu koppeln.
  • Das Verfahren zum Test mindestens eines metalllagenfreien Thermopiles basiert auf der oben beschriebenen vorschlagsgemäßen Vorrichtung.
  • Die durch thermische Verlustleistung im ersten Widerstandes (H1W1) des ersten Heizelements (H1) entstehende Temperaturerhöhung wird durch Anlegen einer einstellbaren Spannung (UH) am ersten Widerstand (H1W1) des ersten Heizelements (H1) eingestellt.
  • An den Anschlussklemmen des ersten Thermopiles (TP1) kann eine erste Spannung (UTP1) gemessen werden.
  • An den Anschlussklemmen des ersten Kontrollelements (K1) kann eine dritte Spannung (UK) gemessen werden.
  • Die erste Spannung (UTP1) und die dritte Spannung (UK) sind von der Temperaturerhöhung am ersten Widerstand (H1W1) des ersten Heizelements (H1) abhängig.
  • Die Funktionsfähigkeit des ersten Thermopiles (TP1) kann durch Vergleich der ersten Spannung (UTP1) mit der dritten Spannung (UK) überprüft werden.
  • Die vorschlagsgemäße Vorrichtung und das vorschlagsgemäße Verfahren können zur Realisierung selbsttestfähiger metalllagenfreier Thermopiles in Infrarot-Sensoren in Kraftfahrzeugen verwendet werden. Der Test kann beim Produktionsende des Fahrzeugs, der Anbauteile des Fahrzeugs aber auch bei Stillstand oder Nichtbenutzung des Fahrzeugs oder während des Betriebes, also der Fahrt, durchgeführt werden.
  • Thermopile in Infrarot-Sensor zur Personendetektion in Fahrzeuginnenräumen
  • Ein weiteres vorschlagsgemäßes Thermopile umfasst mindestens ein erstes, insbesondere metalllagenfreies, Thermopaar. Das Thermopaar umfasst ein erstes Thermoelement (TE1) und ein zweites Thermoelement (TE2).
  • Das erste Thermoelement (TE1) und das zweite Thermoelement (TE2) sind bis auf eine mögliche Dotierung aus demselben Material gefertigt.
  • Das erste Thermoelement (TE1) und das zweite Thermoelement (TE2) sind durch eine elektrisch leitfähige Verbindung elektrisch miteinander verbunden. Die elektrisch leitfähige Verbindung besteht aus der elektrisch leitfähigen Verbindung des Materials des ersten Thermoelements (TE1) und der elektrisch leitfähigen Verbindung des Materials des zweiten Thermoelements (TE2) jeweils versetzt mit weiteren Atomsorten, insbesondere Metallatomen beispielsweise Titan-Atomen und/oder Wolfram-Atomen und/oder Kobalt-Atomen und/oder Nickel-Atomen.
  • Bevorzugt handelt es sich bei dem Material des ersten Thermoelements (TE1) und des zweiten Thermoelements (TE2) um Polysilizium. Die elektrisch leitfähige Verbindung aus der elektrisch leitfähigen Verbindung des Materials des ersten Thermoelements (TE1) und des zweiten Thermoelements (TE2) mit weiteren Atomsorten ist ein Silizid, bevorzugt Titansilizid und/oder Wolframsilizid oder Kobaltsilizid oder Nickelsilizid und/oder ein elektrisch leitfähiges Silizid eines anderen Metalls.
  • Das das erste Thermoelement (TE1) und das zweite Thermoelement (TE2) elektrisch leitend mit einander verbindende Silizid ist in derselben Schichtebene des CMOS-Stapels wie das erste Thermoelement (TE1) und das zweite Thermoelement (TE2).
  • Die mögliche Dotierung des ersten Thermoelements (TE1) ist von einem ersten Dotierungstyp.
  • Die mögliche Dotierung des zweiten Thermoelements (TE2) ist von einem zweiten Dotierungstyp.
  • Der erste Dotierungstyp kann eine p-Dotierung oder eine n-Dotierung sein.
  • Der zweite Dotierungstyp ist eine n-Dotierung ist, wenn der erste Dotierungstyp eine p-Dotierung ist.
  • Der zweite Dotierungstyp ist eine p-Dotierung ist, wenn der erste Dotierungstyp eine n-Dotierung ist.
  • Auf Dotierung des ersten Thermoelements (TE1) und des zweiten Thermoelements (TE2) mit unterschiedlichen Dotierungstypen kann verzichtet werden, wenn entweder die Oberfläche des ersten Thermoelements (TE1) oder die Oberfläche des zweiten Thermoelements (TE2) vollständig silizidiert wird.
  • Die Anschlussstellen des Thermopiles zur elektrischen Verbindung mit anderen elektronischen Bauelementen sind bevorzugt aus Silizid.
  • Mindestens ein vorschlagsgemäßes Thermopile kann als Teil eines Infrarot-Sensorsystems oder Infrarot-Sensors verwendet werden.
  • Es wird vorgeschlagen, mindestens einen solchen Infrarot-Sensor in Innenräumen von Kraftfahrzeugen zur Erkennung von Personen einzusetzen.
  • Dieser mindestens eine Infrarot-Sensor kann dann in Innenräumen von Kraftfahrzeugen zum Erkennen der Körpertemperatur der Fahrzeuginsassen, insbesondere zur Erkennung von Fieber, eingesetzt werden.
  • Ebenso kann dieser mindestens eine Infrarot-Sensor beispielsweise in Innenräumen von Kraftfahrzeugen zum Erkennen der Körpertemperatur der Fahrzeuginsassen, insbesondere zur Unterscheidung zwischen toten und lebenden Organismen, verwendet werden.
  • Ebenso kann dieser mindestens eine Infrarot-Sensor in Innenräumen von Kraftfahrzeugen zum Erkennen der Körpertemperatur der Fahrzeuginsassen auch bei Außenverriegelung verwendet werden. Dies ermöglich die Erkennung der gegenüber der Umgebung erhöhten Körpertemperatur von im Fahrzeug verbliebenen Kindern oder Haustieren, zwecks Ausgabe eines Alarms, um Unfälle zu vermeiden.
  • Thermopile-Array in einer Infrarot-Kamera
  • Ein weiteres vorschlagsgemäßes silizidiertes Thermopile umfasst bevorzugt mindestens ein metalllagenfreies Thermopaar.
  • Das metalllagenfreie Thermopaar umfasst ein erstes Thermoelement (TE1) und ein zweites Thermoelement (TE2).
  • Das erste Thermoelement (TE1) und das zweite Thermoelement (TE2) sind bis auf eine mögliche Dotierung aus demselben Material gefertigt. Das erste Thermoelement (TE1) und das zweite Thermoelement (TE2) sind durch eine elektrisch leitfähige Verbindung elektrisch miteinander verbunden. Die elektrisch leitfähige Verbindung besteht aus der elektrisch leitfähigen Verbindung des Materials des ersten Thermoelements (TE1) und der elektrisch leitfähigen Verbindung des Materials des zweiten Thermoelements (TE2) jeweils versetzt mit weiteren Atomsorten, insbesondere Metallatomen beispielsweise Titan-Atomen und/oder Wolfram-Atomen und/oder Kobalt-Atomen und/oder Nickel-Atomen.
  • Bevorzugt handelt es sich bei dem Material des ersten Thermoelements (TE1) und des zweiten Thermoelements (TE2) um polykristallines Silizium, sogenanntes Polysilizium. Folglich ist die elektrisch leitfähige Verbindung aus der elektrisch leitfähigen Verbindung des Materials des ersten Thermoelements (TE1) und des zweiten Thermoelements (TE2) mit weiteren Atomsorten ein Silizid.
  • Bevorzugt ist die elektrisch leitfähige Verbindung aus der elektrisch leitfähigen Verbindung des Materials des ersten Thermoelements (TE1) und des zweiten Thermoelements (TE2) mit weiteren Atomsorten Titansilizid und/oder Wolframsilizid und/oder Kobaltsilizid und/oder Nickelsilizid und/oder ein elektrisch leitfähiges Silizid eines anderen Metalls.
  • Bevorzugt sind das erste Thermoelement (TE1) und das zweite Thermoelement (TE2) in derselben Ebene. Das elektrisch leitend verbindende Silizid ist in derselben Schichtebene des CMOS-Stapels wie das erste Thermoelement (TE1) und das zweite Thermoelement (TE2).
  • Das erste Thermoelement (TE1) ist aus stark dotiertem Polysilizium von einem ersten Dotierungstyp. Das zweite Thermoelement (TE2) ist aus stark dotiertem Polysilizium von einem zweiten Dotierungstyp. Der erste Dotierungstyp kann eine p-Dotierung oder ein n-Dotierung sein. Der zweite Dotierungstyp ist eine p-Dotierung, wenn der erste Dotierungstyp eine n-Dotierung ist. Der zweite Dotierungstyp ist eine n-Dotierung, wenn der erste Dotierungstyp eine p-Dotierung ist.
  • Auf Dotierung des ersten Thermoelements (TE1) und des zweiten Thermoelements (TE2) mit unterschiedlichen Dotierungstypen kann verzichtet werden, wenn entweder die Oberfläche des ersten Thermoelements (TE1) oder die Oberfläche des zweiten Thermoelements (TE2) vollständig silizidiert wird.
  • Die Anschlussstellen des vorschlagsgemäßen silizidierten Thermopiles zur elektrischen Verbindung mit anderen elektronischen Bauelementen oder weiteren Thermopiles sind aus Silizid.
  • Thermoelemente derselben Dotierung sind bevorzugt unmittelbar nebeneinander angeordnet.
  • Ein vorschlagsgemäßer Thermopile-Array umfasset eine ein- oder zweidimensionale Anordnung von mindestens zwei vorschlagsgemäßen Thermopiles.
  • Die Thermopiles des Thermopile-Arrays sind durch Silizidierung elektrisch miteinander verbunden.
  • Eine vorschlagsgemäße Infrarot-Kamera umfasst mindestens ein Thermopile-Array aus vorschlagsgemäßen, d.h. nicht-metallischen Thermopiles.
  • Ein vorschlagsgemäßes Verfahren zur Verbesserung der Bilder einer Außenkamera eines Kraftfahrzeugs bei Dunkelheit verwendet die zusätzliche Bildinformation einer vorschlagsgemäßen Infrarot-Kamera. Hierbei werden die Bildinformationen der Infrarot-Kamera und der zweiten Außenkamera zu einer gemeinsamen Bildinformation kombiniert. Dies Kombination erfolgt durch Summation der Amplitudenwerte.
  • Halios-Vorrichtung mit Thermopile
  • Bei dieser Variante wird bereits an dieser Stelle auf die Erläuterung der Halios-Vorrichtung in 12, die dieser Beschreibung nachfolgt, verwiesen. Dort ist das Halios-Prinzip erläutert.
  • Ein weiteres vorschlagsgemäßes silizidiertes Thermopile umfasst mindestens ein metalllagenfreies Thermopaar.
  • Das metalllagenfreie Thermopaar umfasst ein erstes Thermoelement (TE1) und ein zweites Thermoelement (TE2).
  • Das erste Thermoelement (TE1) und das zweite Thermoelement (TE2) sind bis auf eine mögliche Dotierung aus dem gleichen Material gefertigt. Das erste Thermoelement (TE1) und das zweite Thermoelement (TE2) sind durch eine elektrisch leitfähige Verbindung elektrisch miteinander verbunden. Die elektrisch leitfähige Verbindung besteht aus der elektrisch leitfähigen Verbindung des Materials des ersten Thermoelements (TE1) und der elektrisch leitfähigen Verbindung des Materials des zweiten Thermoelements (TE2) jeweils versetzt mit weiteren Atomsorten, insbesondere Metallatomen beispielsweise Titan-Atomen und/oder Wolfram-Atomen und/oder Kobalt-Atomen und/oder Nickel-Atomen.
  • Bevorzugt handelt es sich bei dem Material des ersten Thermoelements (TE1) und des zweiten Thermoelements (TE2) um polykristallines Silizium. Folglich ist die elektrisch leitfähige Verbindung aus der elektrisch leitfähigen Verbindung des Materials des ersten Thermoelements (TE1) und des zweiten Thermoelements (TE2) mit weiteren Atomsorten ein Silizid, bevorzugt Titansilizid und/oder Wolframsilizid und/oder Kobaltsilizid und/oder Nickelsilizid und/oder ein elektrisch leitfähiges Silizid eines anderen Metalls.
  • Bevorzugt sind das erste Thermoelement (TE1) und das zweite Thermoelement (TE2) in derselben Ebene. Das elektrisch leitend verbindende Silizid ist in derselben Schichtebene des CMOS-Stapels wie das erste Thermoelement (TE1) und das zweite Thermoelement (TE2).
  • Das erste Thermoelement (TE1) ist aus stark dotiertem Polysilizium von einem ersten Dotierungstyp. Das zweite Thermoelement (TE2) ist aus stark dotiertem Polysilizium von einem zweiten Dotierungstyp. Der erste Dotierungstyp kann eine p-Dotierung oder ein n-Dotierung sein. Der zweite Dotierungstyp ist eine p-Dotierung, wenn der erste Dotierungstyp eine n-Dotierung ist. Der zweite Dotierungstyp ist eine n-Dotierung, wenn der erste Dotierungstyp eine p-Dotierung ist.
  • Auf Dotierung des ersten Thermoelements (TE1) und des zweiten Thermoelements (TE2) mit unterschiedlichen Dotierungstypen kann verzichtet werden, wenn entweder die Oberfläche des ersten Thermoelements (TE1) oder die Oberfläche des zweiten Thermoelements (TE2) vollständig silizidiert wird.
  • Die Anschlussstellen des vorschlagsgemäßen silizidierten Thermopiles zur elektrischen Verbindung mit anderen elektronischen Bauelementen oder weiteren Thermopiles sind aus Silizid.
  • Thermoelemente derselben Dotierung sind bevorzugt unmittelbar nebeneinander angeordnet.
  • In einer Halios-Vorrichtung wird mindestens ein vorschlagsgemäßes Thermopile in einem Empfänger (D) eingesetzt.
  • Zusammengefasst lässt sich somit ein solches Thermopile-Halios-System als Halios-Vorrichtung, mit einem Sender (H) und einem Kompensationssender (K), die komplemantär überlagernd in einen Empfänger (D) einstrahlen, beschreiben. Der Empfänger (D) erzeugt ein Empfangssignal (S0), wobei die Sendeamplitude des Senders (H) und/oder die Sendeamplitude des Kompensationssenders (K) durch einen Regler (V, MP1, F, MP, A) in der Art geregelt werden, dass sich im Wesentlichen ein Gleichsignal als Empfangssignal (S0) abgesehen von Regelfehlern und/oder externen Störungen ergibt. Die vorgeschlagene Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens ein Thermopile als ein Empfänger (D) für elektromagnetische Strahlung des Senders (H) und des Kompensationssenders (K) verwendet wird. Dabei ist das Thermopile bevorzugt metalllagenfrei und/oder nichtmetallisch.
  • In diesem Zusammenhang sei besonders auf folgende Schutzrechte aus dem Stand der Technik, die das Halios-Prinzip beschreiben, hingewiesen: EP 2 817 657 B, DE 10 001 955 A1 , DE 10 001 943 C1 , DE 10 346 741 B3 , EP 2 936 201 A1 , WO 2007 012 502 A1 , EP 1 671 160 A1 , EP 1 410 507 A1 , EP 1435 509 A1 , EP 1 269 929 A1 , EP 1 258 084 A , EP 1 480 015 A1 , EP 1 579 307 B1 , DE 10 2005 045 993 B4 , EP 0 706 648 A1 , EP 2 016 480 A2 , EP 2 783 232 B1 , DE 11 2013 002 097 A5 , EP 2 679 982 A1 , DE 10 2013 013 664 B3 , DE 10 2012 010 627 A1 , DE 10 2013 019 660 A1 , DE 10 2013 000 376 A1 , EP 2 405 283 B1 , DE 10 2015 002 271 A1 , DE 10 2015 006 174 B3 , DE 10 2014 019 172 A1 , DE 10 2015 015 389 A1 , DE 10 2017 100 308 B3 , DE 10 2017 100 306 A1 .
  • Die Nutzung des hier vorgestellten Prinzips der Metallfreiheit eines Thermopaares mittels Siliziden und die Nutzung als Empfänger in einem Halios-System zusammen mit den Anwendungen der oben vorgestellten Schriften aus dem Stand der Technik ist vollumfänglicher Teil dieser Offenbarung und Beanspruchung. Die Anmelderin behält sich ausdrücklich vor, Teile der technischen Lehre der Schriften in Kombination mit dem neuen erfindungsgemäßen Merkmalen in dem Anmeldeprozess als separate Teilanmeldungen abzuteilen.
  • Membranfreies Thermopile / Thermopile als Cantilever
  • Ein vorschlagsgemäßes Thermopaar ist metalllagenfrei.
  • Mit mindestens einem vorschlagsgemäßen metalllagenfreien Thermopaar kann ein Thermopile realisiert werden.
  • Ein vorschlagsgemäßes metalllagenfreies Thermopaar umfasst ein erstes Thermoelement (TE1) und ein zweites Thermoelement (TE2). Das erste Thermoelement (TE1) und das zweite Thermoelement (TE2) sind bis auf die jeweilige Dotierung aus demselben Material gefertigt. Hierbei sind das erste Thermoelement (TE1) und das zweite Thermoelement (TE2) über eine elektrisch leitfähige Verbindung elektrisch miteinander verbunden. Die elektrisch leitfähige Verbindung besteht aus der elektrisch leitfähigen Verbindung des Materials des ersten Thermoelements (TE1) und der elektrisch leitfähigen Verbindung des Materials des zweiten Thermoelements (TE2) jeweils versetzt mit weiteren Atomsorten, insbesondere Metallatomen beispielsweise Titan-Atomen und/oder Wolfram-Atomen und/oder Kobalt-Atomen und/oder Nickel-Atomen.
  • Bevorzugt handelt es sich bei dem Material des ersten Thermoelements (TE1) und des zweiten Thermoelements (TE2) um polykristallines Silizium. Bevorzugt ist die leitfähige Verbindung aus der elektrisch leitfähigen Verbindung des Materials des ersten Thermoelements (TE1) und des zweiten Thermoelements (TE2) mit weiteren Atomsorten ein Silizid.
  • Bevorzugt ist hierbei die leitfähige Verbindung aus der elektrisch leitfähigen Verbindung des Materials des ersten Thermoelements (TE1) und des zweiten Thermoelements (TE2) mit weiteren Atomsorten Titansilizid und/oder Wolframsilizid und/oder Kobaltsilizid und/oder Nickelsilizid und/oder ein elektrisch leitfähiges Silizid eines anderen Metalls.
  • Das erste Thermoelement (TE1) ist aus stark dotiertem Polysilizium von einem ersten Dotierungstyp. Das zweite Thermoelement (TE2) ist aus stark dotiertem Polysilizium von einem zweiten Dotierungstyp.
  • Der erste Dotierungstyp kann eine p-Dotierung oder ein n-Dotierung sein.
  • Der zweite Dotierungstyp ist eine p-Dotierung, wenn der erste Dotierungstyp eine n-Dotierung ist. Der zweite Dotierungstyp ist eine n-Dotierung, wenn der erste Dotierungstyp eine p-Dotierung ist.
  • Auf Dotierung des ersten Thermoelements (TE1) und des zweiten Thermoelements (TE2) mit unterschiedlichen Dotierungstypen kann verzichtet werden, wenn entweder die Oberfläche des ersten Thermoelements (TE1) oder die Oberfläche des zweiten Thermoelements (TE2) vollständig silizidiert wird.
  • Die Anschlussstellen des vorschlagsgemäßen silizidierten Thermopiles zur elektrischen Verbindung mit anderen elektronischen Bauelementen oder weiteren Thermopiles sind aus Silizid.
  • Das erste Thermoelement (TE1) und das zweite Thermoelement (TE2) umfassen in dieser Variante keine dielektrische Membran.
  • Silizidierter Sensor auf Membran
  • Ein vorschlagsgemäßer Sensor für elektromagnetische Strahlung, insbesondere für Infrarotstrahlung befindet sich im Gegensatz zu Variante N) nun auf einer Membran.
  • Der vorschlagsgemäße Sensor ist metalllagenfrei.
  • Alle elektrisch leitfähigen Verbindungen innerhalb des Sensor und zu anderen elektronischen Bauelementen bestehen aus der elektrisch leitfähigen Verbindung des Materials des Sensors versetzt mit weiteren Atomsorten, insbesondere Metallatomen beispielsweise Titan-Atomen und/oder Wolfram-Atomen und/oder Kobalt-Atomen und/oder Nickel-Atomen.
  • Bei dem Material des Sensors handelt es sich um Silizium oder um polykristallines Silizium.
  • Die elektrisch leitfähige Verbindung aus der elektrisch leitfähigen Verbindung des Materials des Sensors mit weiten Atomsorten ist ein Silizid, bevorzugt Titansilizid oder Wolframsilizid oder Kobaltsilizid oder Nickelsilizid und/oder ein elektrisch leitfähiges Silizid eines anderen Metalls.
  • Die Membran, auf der sich der Sensor befindet ist bevorzugt aus einem Oxid oder aus einem Nitrid und kann Absorber und/oder Absorberschichten enthalten.
  • Vorteil
  • Die elektrische Verbindung von Thermoelementen aus stark n- dotiertem und aus stark p-dotiertem Polysilizium durch eine Silizidierung des polykristallinen Siliziums, des so genannten Polysiliziums, zu einem Thermopaar und die Realisierung weiterer elektrischer Zuleitungen und Verbindungen durch Silizidierung des Polysiliziums ermöglichen einen metalllagenfreien Aufbau.
  • Alternativ kann ein vorschlagsgemäßes Thermopaar auch dadurch realisiert werden, dass die Oberfläche eines Thermoelements des Thermopaares vollständig silizidiert wird. Es ist hierbei zunächst unerheblich, ob sich unterhalb dieser Silizidierung dotiertes oder undotierters Polysilizium befindet und ob das andere Thermoelement aus dotiertiem oder undotiertem Polysilizium besteht. Das Thermoelement mit der silizidierten Oberfläche hat hierdurch einen von dem Thermoelement ohne silizidierte Oberfläche verschiedenen Seebeck-Koeffizieten.
  • Hieraus entsteht der Vorteil, dass sehr dünne Membrane und CMOS-Stapel mit integrierten Thermoelementen realisiert werden können, da die thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Funktionselemente in etwa gleich sind und somit keine Verfälschung der Thermospannungen der PN-Dioden durch mechanische Stresseffekte erfolgt. Dies führt in Folge zu einer Verringerung der thermischen Masse und Wärmeleitfähigkeit und folglich zu einer höheren Empfindlichkeit des Infrarotsensors. Insbesondere die Reaktionszeitkonstanten auf zeitliche Änderungen der Bestrahlungssituation der Thermopile-Elemente wird verbessert. Das Nachziehen sich bewegender Objekte in mit solchen Thermopiles ausgestatteten Infrarot-Kameras wird durch die kürzere Zeitkonstante infolge der verringerten Wärmekapazität verbessert. Die Verwendung nichtmetallischer Heizelemente als Aktoren einer Selbsttestvorrichtung vermeidet eine Reduktion dieser Vorteile. Auf Grund des kleineren Platzbedarfs, kann eine höhere Packungsdichte von Thermoelementen bei gleicher Sensorgröße realisiert werden. Dies ergibt ein größeres Sensorsignal und damit einen verbesserten Signal-Rauschabstand.
  • Des Weiteren ergibt sich eine größere funktionale Entwurfsfreiheit im CMOS-Stapel und eine damit verbundene Vereinfachung des Prozessflusses. Die mechanische Robustheit ist auf Grund einer Verringerung mechanischer Verspannungen verbessert.
  • Ein weiterer wesentlicher Vorteil der hier offenbarten technischen Lehre ist die Selbstjustierung der Silizidierung während der Fertigung des Thermopaares, bzw. Thermopiles.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt einen beispielhaften, nicht beanspruchten Querschnitt eines Infrarot-Thermosensors gemäß dem Stand der Technik (SdT). Die Thermopaare bestehen jeweils aus einem Thermoelement aus n-dotiertem Polysilizium und einem Thermoelement aus Aluminium.
    • 2 zeigt einen beispielhaften, nicht beanspruchten Querschnitt eines Infrarot-Thermosensors gemäß dem Stand der Technik (SdT). Die Thermopaare bestehen jeweils aus einem Thermoelement aus stark p-dotiertem Silizium und einem Thermoelement aus Aluminium.
    • 3 zeigt einen beispielhaften, nicht beanspruchten Querschnitt eines Infrarot-Thermosensors gemäß dem Stand der Technik (SdT). Die Thermopaare bestehen jeweils aus einem Thermoelement aus p-dotiertem Polysilizium und einem Thermoelement aus n-dotiertem Polysilizium.
    • 4 zeigt einen beispielhaften, nicht beanspruchten Querschnitt eines Infrarot-Thermosensors gemäß dem Stand der Technik (SdT). Die Thermopaare bestehen jeweils aus einem Thermoelement aus stark p-dotiertem Silizium und einem Thermoelement aus n-dotiertem Polysilizium.
    • 5 zeigt beispielhaft den Querschnitt eines möglichen Aufbaus des vorschlagsgemäßen Thermopaares. Ein Thermoelement ist aus stark n-dotiertem Polysilizium und ein Thermoelement ist aus stark p-dotiertem Silizium. Das Thermopaar ist metalllagenfrei.
    • 6 zeigt eine vereinfachte Darstellung eines möglichen Aufbaus des vorschlagsgemäßen Thermopaares. Die vereinfachte Darstellung verdeutlicht die Anordnung von Thermoelementen und Silizidierung relativ zu einander.
    • 7 zeigt eine vereinfachte Darstellung eines möglichen Aufbaus des vorschlagsgemäßen Thermopaares, bei dem eine Silizidierung als Thermoelement wirkt.
    • 8 zeigt beispielhaft eine Serienschaltung von vier vorschlagsgemäßen Thermopaaren zu einem vorschlagsgemäßen Thermopile. Es ist hervorgehoben, welche Thermoelemente Teil eines Thermopaares sind.
    • 9 zeigt die selbe beispielhafte Serienschaltung von vier vorschlagsgemäßen Thermopaaren zu einem vorschlagsgemäßen Thermopile wie 8. Die Hervorhebung, welche Thermoelemente Teil eines Thermopaares sind, wurde für eine bessere Übersichtlichkeit weggelassen.
    • 10 zeigt beispielhaft das verbesserte Layout einer Serienschaltung von vier vorschlagsgemäßen Thermopaaren zu einem vorschlagsgemäßen Thermopile. Hierbei sind Bereiche gleicher Dotierung benachbart. Dadurch können kleinere Abstände zwischen den Thermoelementen und eine Vereinfachung des Fertigungsprozesses erreicht werden.
  • 11 zeigt beispielhaft einen möglichen Aufbau für eine vorschlagsgemäße Teststruktur für bis zu zwei vorschlagsgemäße Thermopiles durch Vergleich der von den zu testenden Thermopiles ermittelten Temperatur mit der von einer weiteren abweichenden thermoempfindlichen Sensorstruktur ermittelten Temperatur. Durch Ellipsen mit gestrichelter Umrandung sind die einzelnen Elemente der Teststruktur zum schnelleren Verständnis hervorgehoben.
  • 12 zeigt eine dem Stand der Technik (SdT) entsprechende Halios-Vorrichtung. Hierin kann vorschlagsgemäß ein vorschlagsgemäßes Thermopile als Empfänger verwendet werden.
  • Beschreibung der Figuren
  • Die Figuren stellen mögliche Ausführungsformen und Verwendungen der Erfindung dar. Die Erfindung ist aber hierauf nicht beschränkt. Maßgeblich für den beanspruchten Umfang sind die Ansprüche.
  • 1 1 zeigt einen beispielhaften Querschnitt eines Infrarot-Thermosensors gemäß dem Stand der Technik (SdT). Die Thermopaare bestehen jeweils aus einem Thermoelement aus n-dotiertem Polysilizium und einem Thermoelement aus Aluminium.
  • Auf einem zweiten Substrat (SUB2) befindet sich eine zweite Membran (MEM2).
  • Auf der zweiten Membran (MEM2) befindet sich eine zweite Isolationsschicht (12).
  • Auf der zweiten Isolationsschicht (12) befindet sich eine dritte Isolationsschicht (13).
  • Das zweite Substrat (SUB2) ist aus dotiertem oder undotiertem Silizium oder aus dotiertem oder undotiertem Polysilizium. Die zweite Membran (MEM2) ist aus einem dielektrischen Material.
  • In einem fünften Abstand (d5) von einer zweiten linken Seitenfläche (LSF2) des beschriebenen Stapels, bestehend aus dem zweiten Substrat (SUB2) und der zweiten Membran (MEM2) und der zweiten Isolationsschicht (12) und der dritten Isolationsschicht (13), und in einem siebten Abstand (d7) von einer zweiten hinteren Seitenfläche (HSF2) des beschriebenen Stapels, ist ein dritter Graben (G3) mit einer Breite (BG3) des dritten Grabens (G3) und einer Länge (LG3) des dritten Grabens (G3) und einer Höhe (HG3) des dritten Grabens (G3) von der Oberfläche der dritten Isolationsschicht (13) bis in das zweite Substrat (SUB2) hinein eingebracht.
  • In einem sechsten Abstand (d6) von einer zweiten rechten Seitenfläche (RSF2) des beschriebenen Stapels und in einem achten Abstand (d8) von der zweiten hinteren Seitenfläche (HSF2) des beschriebenen Stapels, ist ein vierter Graben (G4) mit einer Breite (BG4) des vierten Grabens (G4) und einer Länge (LG4) des vierten Grabens (G4) und einer Höhe (HG4) des vierten Grabens (G4) von der Oberfläche der dritten Isolationsschicht (13) bis in das zweite Substrat (SUB2) hinein eingebracht.
  • Der fünfte Abstand (d5) ist gleich dem sechsten Abstand (d6). Der siebte Abstand (d7) ist gleich dem achten Abstand (d8). Die Breite (BG3) des dritten Grabens (G3) ist gleich der Breite (BG4) des vierten Grabens (G4). Die Länge (LG3) des dritten Grabens (G3) ist gleich der Länge (LG4) des vierten Grabens (G4). Die Höhe (HG3) des dritten Grabens (G3) ist gleich der Höhe (HG4) des vierten Grabens (G4).
  • Zwischen dem dritten Graben (G3) und dem vierten Graben (G4) ist unterhalb der zweiten Membran (MEM2) eine substratfreie zweite Kavität (C2) eingebracht.
  • Die zweite Isolationsschicht (12) umfasst oberhalb der zweiten Kavität (C2) ein viertes Thermoelement (TE4) und ein sechstes Thermoelement (TE6). Die dritte Isolationsschicht (13) umfasst oberhalb der zweiten Kavität (C2) ein drittes Thermoelement (TE3) und ein fünftes Thermoelement (TE5). Das dritte Thermoelement (TE3) ist elektrisch leitend mit dem vierten Thermoelement (TE4) verbunden. Das fünfte Thermoelement (TE5) ist elektrisch leitend mit dem sechsten Thermoelement (TE6) verbunden. Das dritte Thermoelement (TE3) und das fünfte Thermoelement (TE5) sind aus Aluminium. Das vierte Thermoelement (TE4) und das sechste Thermoelement (TE6) sind aus n-dotiertem Polysilizium. Die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem dritten Thermoelement (TE3) und dem vierten Thermoelement (TE4) ist aus Aluminium. Die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem fünften Thermoelement (TE5) und dem sechsten Thermoelement (TE6) ist aus Aluminium.
  • 2 2 zeigt einen beispielhaften Querschnitt eines Infrarot-Thermosensors gemäß dem Stand der Technik (SdT). Die Thermopaare bestehen jeweils aus einem Thermoelement aus stark p-dotiertem Silizium und einem Thermoelement aus Aluminium.
  • Auf einem dritten Substrat (SUB3) befindet sich eine dritte Membran (MEM3). Auf der dritten Membran (MEM3) befindet sich eine vierte Isolationsschicht (14). Auf der vierten Isolationsschicht (14) befindet sich eine fünfte Isolationsschicht (15).
  • Das dritte Substrat (SUB3) ist aus dotiertem oder undotiertem Silizium oder aus dotiertem oder undotiertem Polysilizium. Die dritte Membran (MEM3) ist aus einem dielektrischen Material.
  • In einem neunten Abstand (d9) von einer dritten linken Seitenfläche (LSF3) des beschriebenen Stapels, bestehend aus dem dritten Substrat (SUB3) und der dritten Membran (MEM3) und der vierten Isolationsschicht (14) und der fünften Isolationsschicht (15), und in einem elften Abstand (d11) von einer dritten hinteren Seitenfläche (HSF3) des beschriebenen Stapels, ist ein fünfter Graben (G5) mit einer Breite (BG5) des fünften Grabens (G5) und einer Länge (LG5) des fünften Grabens (G5) und einer Höhe (HG5) des fünften Grabens (G5) von der Oberfläche der fünften Isolationsschicht (15) bis in das dritte Substrat (SUB3) hinein eingebracht.
  • In einem zehnten Abstand (d10) von einer dritten rechten Seitenfläche (RSF3) des beschriebenen Stapels und in einem zwölften Abstand (d12) von der dritten hinteren Seitenfläche (HSF3) des beschriebenen Stapels, ist ein sechster Graben (G6) mit einer Breite (BG6) des sechsten Grabens (G6) und einer Länge (LG6) des sechsten Grabens (G6) und einer Höhe (HG6) des sechsten Grabens (G6) von der Oberfläche der fünften Isolationsschicht (15) bis in das dritte Substrat (SUB3) hinein eingebracht.
  • Der neunte Abstand (d9) ist gleich dem zehnten Abstand (d10). Der elfte Abstand (d11) ist gleich dem zwölften Abstand (d12). Die Breite (BG5) des fünften Grabens (G5) ist gleich der Breite (BG6) des sechsten Grabens (G6). Die Länge (LG5) des fünften Grabens (G5) ist gleich der Länge (LG6) des sechsten Grabens (G6). Die Höhe (HG5) des fünften Grabens (G5) ist gleich der Höhe (HG6) des sechsten Grabens (G6).
  • Zwischen dem fünften Graben (G5) und dem sechsten Graben (G6) ist unterhalb der dritten Membran (MEM3) eine substratfreie dritte Kavität (C3) eingebracht. In die dritte Kavität (C3) ist eine erste Wanne (W1) eingebracht. Die erste Wanne (W1) umfasst ein siebtes Thermoelement (TE7) und ein neuntes Thermoelement (TE9). Die vierte Isolationsschicht (14) und die fünfte Isolationsschicht (15) umfassen ein achtes Thermoelement (TE8). Die vierte Isolationsschicht (14) und die fünfte Isolationsschicht (15) umfassen ein zehntes Thermoelement (TE10). Das achte Thermoelement (TE8) ist elektrisch leitend mit dem siebten Thermoelement (TE7) verbunden. Das zehnte Thermoelement (TE10) ist elektrisch leitend mit dem neunten Thermoelement (TE9) verbunden.
  • Die erste Wanne (W1) ist aus n-dotiertem Polysilizium oder aus n-dotiertem Silizium. Das siebte Thermoelement (TE7) ist aus stark p-dotiertem Polysilizium. Das neunte Thermoelement (TE9) ist aus stark p-dotiertem Polysilizium. Das achte Thermoelement (TE8) ist aus Aluminium. Das neunte Thermoelement (TE9) ist aus Aluminium.
  • 3 3 zeigt einen beispielhaften Querschnitt eines Infrarot-Thermosensors gemäß dem Stand der Technik (SdT). Die Thermopaare bestehen jeweils aus einem Thermoelement aus p-dotiertem Polysilizium und einem Thermoelement aus n-dotiertem Polysilizium.
  • Auf einem vierten Substrat (SUB4) befindet sich eine vierte Membran (MEM4).
  • Auf der vierten Membran (MEM4) befindet sich eine sechste Isolationsschicht (16).
  • Auf der sechsten Isolationsschicht (16) befindet sich eine siebte Isolationsschicht (17).
  • Auf der siebten Isolationsschicht (17) befindet sich eine achte Isolationsschicht (18).
  • Das vierte Substrat (SUB4) ist aus dotiertem oder undotiertem Silizium oder aus dotiertem oder undotiertem Polysilizium. Die vierte Membran (MEM4) ist aus einem dielektrischen Material.
  • In einem dreizehnten Abstand (d13) von einer vierten linken Seitenfläche (LSF4) des beschriebenen Stapels, bestehend aus dem vierten Substrat (SUB4) und der vierten Membran (MEM4) und der sechsten Isolationsschicht (16) und der siebten Isolationsschicht (17) und der achten Isolationsschicht (18), und in einem fünfzehnten Abstand (d15) von einer vierten hinteren Seitenfläche (HSF4) des beschriebenen Stapels, ist ein siebter Graben (G7) mit einer Breite (BG7) des siebten Grabens (G7) und einer Länge (LG7) des siebten Grabens (G7) und einer Höhe (HG7) des siebten Grabens (G7) von der Oberfläche der achten Isolationsschicht (18) bis in das vierte Substrat (SUB4) hinein eingebracht.
  • In einem vierzehnten Abstand (d14) von einer vierten rechten Seitenfläche (RSF4) des beschriebenen Stapels und in einem sechzehnten Abstand (d16) von der vierten hinteren Seitenfläche (HSF4) des beschriebenen Stapels, ist ein achter Graben (G8) mit einer Breite (BG8) des achten Grabens (G8) und einer Länge (LG8) des achten Grabens (G8) und einer Höhe (HG8) des achten Grabens (G8) von der Oberfläche der achten Isolationsschicht (18) bis in das vierte Substrat (SUB4) hinein eingebracht.
  • Der dreizehnte Abstand (d13) ist gleich dem vierzehnten Abstand (d14). Der fünfzehnte Abstand (d15) ist gleich dem sechzehnten Abstand (d16). Die Breite (BG7) des siebten Grabens (G7) ist gleich der Breite (BG8) des achten Grabens (G8). Die Länge (LG7) des siebten Grabens (G7) ist gleich der Länge (LG8) des achten Grabens (G8). Die Höhe (HG7) des siebten Grabens (G7) ist gleich der Höhe (HG8) des achten Grabens (G8).
  • Zwischen dem siebten Graben (G7) und dem achten Graben (G8) ist unterhalb der vierten Membran (MEM4) eine substratfreie vierte Kavität (C4) eingebracht.
  • Die sechste Isolationsschicht (16) umfasst oberhalb der vierten Kavität (C4) ein zwölftes Thermoelement (TE12) und ein vierzehntes Thermoelement (TE14). Die siebte Isolationsschicht (17) umfasst oberhalb der vierten Kavität (C4) ein elftes Thermoelement (TE11) und ein dreizehntes Thermoelement (TE13). Die achte Isolationsschicht (18) umfasst oberhalb des elften Thermoelements (TE11) und des zwölften Thermoelements (TE12) eine erste metallische Verbindung (M1). Die achte Isolationsschicht (18) umfasst oberhalb des dreizehnten Thermoelements (TE13) und des vierzehnten Thermoelements (TE14) eine zweite metallische Verbindung (M2). Die erste metallische Verbindung (M1) verbindet das elfte Thermoelement (TE11) und das das zwölfte Thermoelement (TE12) elektrisch miteinander. Die zweite metallische Verbindung (M2) verbindet das dreizehnte Thermoelement (TE13) und das vierzehnte Thermoelement (TE14) elektrisch miteinander.
  • Das elfte Thermoelement (TE11) und das dreizehnte Thermoelement (TE13) sind aus p-dotiertem Polysilizium. Das zwölfte Thermoelement (TE12) und das vierzehnte Thermoelement (TE14) sind aus n-dotiertem Polysilizium. Die erste metallische Verbindung (M1) und die zweite metallische Verbindung (M2) sind aus Aluminium.
  • 4 4 zeigt einen beispielhaften Querschnitt eines Infrarot-Thermosensors gemäß dem Stand der Technik (SdT). Die Thermopaare bestehen jeweils aus einem Thermoelement aus stark p-dotiertem Silizium und einem Thermoelement aus n-dotiertem Polysilizium.
  • Auf einem fünften Substrat (SUB5) befindet sich eine fünfte Membran (MEM5). Auf der fünften Membran (MEM5) befindet sich eine neunte Isolationsschicht (19). Auf der neunten Isolationsschicht (19) befindet sich eine zehnte Isolationsschicht (110).
  • Das fünfte Substrat (SUB5) ist aus dotiertem oder undotiertem Silizium oder aus dotiertem oder undotiertem Polysilizium. Die fünfte Membran (MEM5) ist aus einem dielektrischen Material.
  • In einem siebzehnten Abstand (d17) von einer fünften linken Seitenfläche (LSF5) des beschriebenen Stapels, bestehend aus dem fünften Substrat (SUB5) und der fünften Membran (MEM5) und der neunten Isolationsschicht (19) und der zehnten Isolationsschicht (110), und in einem neunzehnten Abstand (d19) von einer fünften hinteren Seitenfläche (HSF5) des beschriebenen Stapels, ist ein neunter Graben (G9) mit einer Breite (BG9) des neunten Grabens (G9) und einer Länge (LG9) des neunten Grabens (G9) und einer Höhe (HG9) des neunten Grabens (G9) von der Oberfläche der zehnten Isolationsschicht (110) bis in das fünfte Substrat (SUB5) hinein eingebracht.
  • In einem achtzehnten Abstand (d18) von einer fünften rechten Seitenfläche (RSF5) des beschriebenen Stapels und in einem zwanzigsten Abstand (d20) von der fünften hinteren Seitenfläche (HSF5) des beschriebenen Stapels, ist ein zehnter Graben (G10) mit einer Breite (BG10) des zehnten Grabens (G10) und einer Länge (LG10) des zehnten Grabens (G10) und einer Höhe (HG10) des zehnten Grabens (G10) von der Oberfläche der zehnten Isolationsschicht (110) bis in das fünfte Substrat (SUB5) hinein eingebracht.
  • Der siebzehnte Abstand (d17) ist bevorzugt gleich dem achtzehnten Abstand (d18).
  • Der neunzehnte Abstand (d19) ist bevorzugt gleich dem zwanzigsten Abstand (d20).
  • Die Breite (BG9) des neunten Grabens (G9) ist bevorzugt gleich der Breite (BG10) des zehnten Grabens (G10).
  • Die Länge (LG9) des neunten Grabens (G9) ist bevorzugt gleich der Länge (LG10) des zehnten Grabens (G10).
  • Die Höhe (HG9) des neunten Grabens (G9) ist bevorzugt gleich der Höhe (HG10) des zehnten Grabens (G10).
  • Zwischen dem neunten Graben (G9) und dem zehnten Graben (G10) ist unterhalb der fünften Membran (MEM5) eine substratfreie fünfte Kavität (C5) eingebracht. In die fünfte Kavität (C5) sind ein fünfzehntes Thermoelement (TE15) und ein siebzehntes Thermoelement (TE17), direkt unterhalb der fünften Membran (MEM5), eingebracht. Die neunte Isolationsschicht (19) umfasst ein sechzehntes Thermoelement (TE16) und ein achtzehntes Thermoelement (TE18).
  • Die zehnte Isolationsschicht (110) umfasst oberhalb des fünfzehnten Thermoelements (TE15) und des sechzehnten Thermoelements (TE16) eine dritte metallische Verbindung (M3). Die zehnte Isolationsschicht (110) umfasst oberhalb des siebzehnten Thermoelements (TE17) und des achtzehnten Thermoelements (TE18) eine vierte metallische Verbindung (M4). Die dritte metallische Verbindung (M3) verbindet das fünfzehnte Thermoelement (TE15) und das sechzehnte Thermoelement (TE16) elektrisch miteinander. Die vierte metallische Verbindung (M4) verbindet das siebzehnte Thermoelement (TE17) und das achtzehnte Thermoelement (TE18) elektrisch miteinander.
  • Das fünfzehnte Thermoelement (TE15) und das siebzehnte Thermoelement (TE17) sind aus stark p-dotiertem Polysilizium. Das sechzehnte Thermoelement (TE16) und das achtzehnte Thermoelement (TE18) sind aus n-dotiertem Polysilizium. Die dritte metallische Verbindung (M3) und die vierte metallische Verbindung (M4) sind aus Aluminium.
  • 5 5 zeigt beispielhaft den Querschnitt eines möglichen Aufbaus des vorschlagsgemäßen Thermopaares.
  • Auf einem ersten Substrat (SUB1) befindet sich eine erste Membran (MEM1). Auf der ersten Membran (MEM1) befindet sich eine erste Polysilizium-Schicht (PS1). Auf der ersten Polysilizium-Schicht (PS1) befindet sich eine erste Isolationsschicht (II).
  • Das erste Substrat (SUB1) ist aus dotiertem oder undotiertem Silizium oder aus dotiertem oder undotiertem Polysilizium. Die erste Membran (MEM1) ist aus einem dielektrischen Material, beispielsweise aus einem Oxid oder aus einem Nitrid. Die erste Membran (MEM1) kann Absorber und/oder Absorberschichten für Infrarotstrahlung enthalten.
  • In einem ersten Abstand (d1) von einer ersten linken Seitenfläche (LSF1) des beschriebenen Stapels, bestehend aus dem ersten Substrat (SUB1) und der ersten Membran (MEM1) und der ersten Polys-Silizium-Schicht (PS1) und der ersten Isolationsschicht (11), und in einem dritten Abstand (d3) von einer ersten hinteren Seitenfläche (HSF1) des beschriebenen Stapels, ist ein erster Graben (G1) mit einer Breite (BG1) des ersten Grabens (G1) und einer Länge (LG1) des ersten Grabens (G1) und einer Höhe (HG1) des ersten Grabens (G1) von der Oberfläche der ersten Isolationsschicht (I1) bis in das erste Substrat (SUB1) hinein eingebracht.
  • In einem zweiten Abstand (d2) von einer ersten rechten Seitenfläche (RSF1) des beschriebenen Stapels und in einem vierten Abstand (d4) von der ersten hinteren Seitenfläche (HSF1) des beschriebenen Stapels, ist ein zweiter Graben (G2) mit einer Breite (BG2) des zweiten Grabens (G2) und einer Länge (LG2) des zweiten Grabens (G2) und einer Höhe (HG2) des zweiten Grabens (G2) von der Oberfläche der ersten Isolationsschicht (I1) bis in das erste Substrat (SUB1) hinein eingebracht.
  • Bevorzugt ist der erste Abstand (d1) gleich dem zweiten Abstand (d2). Bevorzugt ist der dritte Abstand (d3) gleich dem vierten Abstand (d4). Bevorzugt ist die Breite (BG1) des ersten Grabens (G1) gleich der Breite (BG2) des zweiten Grabens (G2). Bevorzugt ist die Länge (LG1) des ersten Grabens (G1) gleich der Länge (LG2) des zweiten Grabens (G2). Bevorzugt ist die Höhe (HG1) des ersten Grabens (G1) gleich der Höhe (HG2) des zweiten Grabens (G2).
  • Zwischen dem ersten Graben (G1) und dem zweiten Graben (G2) ist unterhalb der ersten Membran (MEM1) eine substratfreie erste Kavität (C1) eingebracht.
  • Die erste Polysilizium-Schicht (PS1) umfasst oberhalb der ersten Kavität (C1) ein erstes Thermoelement (TE1) und ein zweites Thermoelement (TE2) und eine zweite Silizidierung (SI2). Die zweite Silizidierung (SI2) befindet sich zwischen dem ersten Thermoelement (TE1) und dem zweiten Thermoelement (TE2). Die zweite Silizidierung (SI2) verbindet das erste Thermoelement (TE1) und das zweite Thermoelement (TE2) elektrisch miteinander.
  • Das erste Thermoelement (TE1) besteht aus stark dotiertem Polysilizium von einem ersten Dotierungstyp. Das zweite Thermoelement (TE2) besteht aus stark dotiertem Polysilizium von einem zweiten Dotierungstyp. Der erste Dotierungstyp kann eine n-Dotierung oder eine p-Dotierung sein. Der zweite Dotierungstyp ist eine p-Dotierung, wenn der erste Dotierungstyp eine n-Dotierung ist. Der zweite Dotierungstyp ist eine n-Dotierung, wenn der erste Dotierungstyp eine p-Dotierung ist. Die zweite Silizidierung (SI2) besteht aus beispielsweise mittels Titan silizidiertem Polysilizium.
  • Zwischen der ersten linken Seitenfläche (LSF1) und dem ersten Graben (G1) umfasst die erste Polysilizium-Schicht (PS1) eine erste Silizidierung (SI1). Zwischen der ersten rechten Seitenfläche (RSF1) und dem zweiten Graben (G2) umfasst die erste Polysilizium-Schicht (PS1) eine dritte Silizidierung (SI3). Die erste Silizidierung (SI1) besteht aus beispielsweise mittels Titan silizidiertem Polysilizium. Die dritte Silizidierung (SI3) besteht aus beispielsweise mittels Titan silizidiertem Polysilizium. Die erste Siliziderung (SI1) und die dritte Silizidierung (SI3) dienen als elektrisch leitende Anschlussstellen für weitere Thermopaare oder andere elektronische Bauelemente.
  • Auf die anderen bereits beschriebenen Silizidierungsmöglichkeiten wird hier nochmals hingewiesen.
  • 6 6 zeigt eine vereinfachte Darstellung eines möglichen Aufbaus des vorschlagsgemäßen Thermopaares. Die vereinfachte Darstellung verdeutlicht die Anordnung von Thermoelementen und Silizidierung relativ zu einander.
  • Ein neunzehntes Thermoelement (TE19) grenzt an ein zwanzigstes Thermoelement (TE20).
  • Das neunzehnte Thermoelement (TE19) besteht aus stark dotiertem Polysilizium von einem ersten Dotierungstyp. Das zwanzigstes Thermoelement (TE20) besteht aus stark dotiertem Polysilizium von einem zweiten Dotierungstyp. Der erste Dotierungstyp kann eine n-Dotierung oder eine p-Dotierung sein. Der zweite Dotierungstyp ist eine p-Dotierung, wenn der erste Dotierungstyp eine n-Dotierung ist. Der zweite Dotierungstyp ist eine n-Dotierung, wenn der erste Dotierungstyp eine p-Dotierung ist.
  • Das neunzehnte Thermoelement (TE19) und das zwanzigstes Thermoelement (TE20) bilden einen pn-Übergang.
  • Von der Oberfläche des neunzehnten Thermoelements (TE19) und des zwanzigsten Thermoelements (TE20) bis in das neunzehnte Thermoelement (TE19) und das zwanzigste Thermoelement (TE20) hinein, erstreckt sich eine zwanzigste Silizidierung (SI20). Die zwanzigste Silizidierung (SI20) trennt das neunzehnte Thermoelements(TE19) und das zwanzigste Thermoelements (TE20) räumlich jedoch nicht. Unterhalb der zwanzigsten Silizidierung (SI20) verbleibt ein pn-Übergang.
  • Die zwanzigste Silizidierung (SI20) besteht aus beispielsweise mittels Titanatomen silizidiertem Polysilizium. Eine Silizidierung mittels Wolfram- und/oder Kobalt- und/oder Nickel-Atomen und/oder anderen geeigneten Metallatomen ist ebenfalls möglich.
  • 7 7 zeigt eine vereinfachte Darstellung eines möglichen Aufbaus des vorschlagsgemäßen Thermopaares, bei dem eine Silizidierung als Thermoelement wirkt.
  • Ein einundzwanzigstes Thermoelement (TE21) grenzt an ein zweiundzwanzigstes Thermoelement (TE22). Das einundzwanzigstes Thermoelement (TE21) ist aus undotiertem Polysilizium oder aus dotiertem Polysilizium. Das zweiundzwanzigste Thermoelement (TE22) ist aus undotiertem Polysilizium oder aus dotiertem Polysilizium und umfasst eine einundzwanzigste Silizidierung (SI21). Die einundzwanzigste Silizidierung (SI21) erstreckt sich hierbei über die gesamte Oberfläche des Polysiliziums des zweiundzwanzigsten Thermoelements (TE22).
  • Für die Verwendung des einundzwanzigsten Thermoelements (TE21) und des die einundzwanzigste Silizidierung (SI21) umfassenden zweiundzwanzigsten Thermoelements (TE22) als Thermopaar sind die unterschiedlichen Seebeck-Koeffizienten des einundzwanzigsten Thermoelements (TE21) und der einundzwanzigsten Silizidierung (SI21) entscheidend.
  • 8 8 zeigt beispielhaft eine Serienschaltung von vier vorschlagsgemäßen Thermopaaren zu einem vorschlagsgemäßen Thermopile. Es ist hervorgehoben, welche Thermoelemente Teil eines Thermopaares sind. Hierzu sind jeweils die Thermoelemente eines Thermopaares von einem gestrichelt umrandeten Rechteck umschlossen.
  • Ein erstes Thermoelement (TC11) eines ersten Thermopaares (TC1) ist durch eine vierte Silizidierung (SI4) mit einem zweiten Thermoelement (TC12) des ersten Thermopaares (TC1) elektrisch verbunden.
  • Ein erstes Thermoelement (TC21) eines zweiten Thermopaares (TC2) ist durch eine fünfte Silizidierung (SI5) mit einem zweiten Thermoelement (TC22) des zweiten Thermopaares (TC2) elektrisch verbunden.
  • Ein erstes Thermoelement (TC31) eines dritten Thermopaares (TC3) ist durch eine sechste Silizidierung (SI6) mit einem zweiten Thermoelement (TC32) des dritten Thermopaares (TC3) elektrisch verbunden.
  • Ein erstes Thermoelement (T41) eines vierten Thermopaares (TC4) ist durch eine siebte Silizidierung (SI7) mit einem zweiten Thermoelement (TC42) des vierten Thermopaares (TC4) elektrisch verbunden.
  • Ein erstes Thermoelement (T51) eines fünften Thermopaares (TC5) ist durch eine achte Silizidierung (SI8) mit einem zweiten Thermoelement (TC52) des fünften Thermopaares (TC5) elektrisch verbunden.
  • Das zweite Thermoelement (TC12) des ersten Thermopaares (TC1) ist über eine neunte Silizidierung (SI9) mit dem ersten Thermoelement (TC21) des zweiten Thermopaares (TC2) elektrisch verbunden.
  • Das zweite Thermoelement (TC22) des zweiten Thermopaares (TC2) ist über eine zehnte Silizidierung (SI10) mit dem ersten Thermoelement (TC31) des dritten Thermopaares (TC3) elektrisch verbunden.
  • Das zweite Thermoelement (TC32) des dritten Thermopaares (TC3) ist über eine elfte Silizidierung (SI11) mit dem ersten Thermoelement (TC41) des vierten Thermopaares (TC4) elektrisch verbunden.
  • Das zweite Thermoelement (TC42) des vierten Thermopaares (TC4) ist über eine zwölfte Silizidierung (SI12) mit dem ersten Thermoelement (TC51) des fünften Thermopaares (TC5) elektrisch verbunden.
  • Das erste Thermoelement (TC11) des ersten Thermopaares (TC1) ist durch eine dreizehnte Silizidierung (SI13) mit einem ersten Anschlusspad (P1) elektrisch verbunden.
  • Das zweite Thermoelement (TC52) des fünften Thermopaares (TC5) ist durch eine vierzehnte Silizidierung (SI14) mit einem zweiten Anschlusspad (P2) elektrisch verbunden.
  • Zwischen dem ersten Anschlusspad (P1) und dem zweiten Anschlusspad (P2) liegt eine temperaturabhängige Spannung (UT) an.
  • Das erste Thermoelement (TC11) des ersten Thermopaares (TC1) und das erste Thermoelement (TC12) des zweiten Thermopaares (TC2) und das erste Thermoelement (TC31) des dritten Thermopaares (TC3) und das erste Thermoelement (TC41) des vierten Thermopaares (TC4) und das erste Thermoelement (TC51) des fünften Thermopaares (TC5) sind Streifen aus stark dotiertem Polysilizium von einem ersten Dotierungstyp. Der erste Dotierungstyp ist in der 8 durch vertikal gestrichelte Linien dargestellt. Der erste Dotierungstyp kann eine p- oder eine n-Dotierung sein.
  • Das zweite Thermoelement (TC1) des ersten Thermopaares (TC1) und das zweite Thermoelement (TC22) des zweiten Thermopaares (TC2) und das zweite Thermoelement (TC32) des dritten Thermopaares (TC3) und das zweite Thermoelement (TC42) des vierten Thermopaares (TC4) und das zweite Thermoelement (TC52) des fünften Thermopaares (TC5) sind Streifen aus stark dotiertem Polysilizium von einem zweiten Dotierungstyp. Der erste Dotierungstyp ist in der 8 durch horizontal gestrichelte Linien dargestellt. Der zweite Dotierungstyp ist eine p-Dotierung, wenn der erste Dotierungstyp eine n-Dotierung ist. Der zweite Dotierungstyp ist eine n-Dotierung, wenn der erste Dotierungstyp eine p-Dotierung ist.
  • Die Form und Lage der Thermoelemente und der Silizidierungen ist hier nur beispielhaft dargestellt und kann auch anders realisiert werden.
  • 9 9 zeigt die selbe beispielhafte Serienschaltung von vier vorschlagsgemäßen Thermopaaren zu einem vorschlagsgemäßen Thermopile wie 8. Die Hervorhebung, welche Thermoelemente Teil eines Thermopaares sind wurde für eine bessere Übersichtlichkeit weggelassen. Die folgende Beschreibung ist identisch mit der Beschreibung der 8 und nur aus Gründen der Vollständigkeit angegeben.
  • Ein erstes Thermoelement (TC11) eines ersten Thermopaares (TC1) ist durch eine vierte Silizidierung (SI4) mit einem zweiten Thermoelement (TC12) des ersten Thermopaares (TC1) elektrisch verbunden.
  • Ein erstes Thermoelement (TC21) eines zweiten Thermopaares (TC2) ist durch eine fünfte Silizidierung (SI5) mit einem zweiten Thermoelement (TC22) des zweiten Thermopaares (TC2) elektrisch verbunden.
  • Ein erstes Thermoelement (TC31) eines dritten Thermopaares (TC3) ist durch eine sechste Silizidierung (SI6) mit einem zweiten Thermoelement (TC32) des dritten Thermopaares (TC3) elektrisch verbunden.
  • Ein erstes Thermoelement (T41) eines vierten Thermopaares (TC4) ist durch eine siebte Silizidierung (SI7) mit einem zweiten Thermoelement (TC42) des vierten Thermopaares (TC4) elektrisch verbunden.
  • Ein erstes Thermoelement (T51) eines fünften Thermopaares (TC5) ist durch eine achte Silizidierung (SI8) mit einem zweiten Thermoelement (TC52) des fünften Thermopaares (TC5) elektrisch verbunden.
  • Das zweite Thermoelement (TC12) des ersten Thermopaares (TC1) ist über eine neunte Silizidierung (SI9) mit dem ersten Thermoelement (TC21) des zweiten Thermopaares (TC2) elektrisch verbunden.
  • Das zweite Thermoelement (TC22) des zweiten Thermopaares (TC2) ist über eine zehnte Silizidierung (SI10) mit dem ersten Thermoelement (TC31) des dritten Thermopaares (TC3) elektrisch verbunden.
  • Das zweite Thermoelement (TC32) des dritten Thermopaares (TC3) ist über eine elfte Silizidierung (SI11) mit dem ersten Thermoelement (TC41) des vierten Thermopaares (TC4) elektrisch verbunden.
  • Das zweite Thermoelement (TC42) des vierten Thermopaares (TC4) ist über eine zwölfte Silizidierung (SI12) mit dem ersten Thermoelement (TC51) des fünften Thermopaares (TC5) elektrisch verbunden.
  • Das erste Thermoelement (TC11) des ersten Thermopaares (TC1) ist durch eine dreizehnte Silizidierung (SI13) mit einem ersten Anschlusspad (P1) elektrisch verbunden.
  • Das zweite Thermoelement (TC52) des fünften Thermopaares (TC5) ist durch eine vierzehnte Silizidierung (SI14) mit einem zweiten Anschlusspad (P2) elektrisch verbunden.
  • Zwischen dem ersten Anschlusspad (P1) und dem zweiten Anschlusspad (P2) liegt eine temperaturabhängige Spannung (UT) an.
  • Das erste Thermoelement (TC11) des ersten Thermopaares (TC1) und das erste Thermoelement (TC12) des zweiten Thermopaares (TC2) und das erste Thermoelement (TC31) des dritten Thermopaares (TC3) und das erste Thermoelement (TC41) des vierten Thermopaares (TC4) und das erste Thermoelement (TC51) des fünften Thermopaares (TC5) sind Streifen aus stark dotiertem Polysilizium von einem ersten Dotierungstyp. Der erste Dotierungstyp ist in der 8 durch vertikal gestrichelte Linien dargestellt. Der erste Dotierungstyp kann eine p- oder eine n-Dotierung sein.
  • Das zweite Thermoelement (TC1) des ersten Thermopaares (TC1) und das zweite Thermoelement (TC22) des zweiten Thermopaares (TC2) und das zweite Thermoelement (TC32) des dritten Thermopaares (TC3) und das zweite Thermoelement (TC42) des vierten Thermopaares (TC4) und das zweite Thermoelement (TC52) des fünften Thermopaares (TC5) sind Streifen aus stark dotiertem Polysilizium von einem zweiten Dotierungstyp. Der erste Dotierungstyp ist in der 8 durch horizontal gestrichelte Linien dargestellt. Der zweite Dotierungstyp ist eine p-Dotierung, wenn der erste Dotierungstyp eine n-Dotierung ist. Der zweite Dotierungstyp ist eine n-Dotierung, wenn der erste Dotierungstyp eine p-Dotierung ist.
  • Die Form und Lage der Thermoelemente und der Silizidierungen ist hier nur beispielhaft dargestellt und kann auch anders realisiert werden.
  • 10 10 zeigt beispielhaft das verbesserte Layout einer Serienschaltung von vier Thermopaar-Serienschaltungen zu einem vorschlagsgemäßen Thermopile. Eine Thermopaar-Serienschaltung umfasst hierbei jeweils acht in Serie geschaltete Thermoelemente. Zu nächst werden die einzelnen Thermopaar-Serienschaltungen beschrieben und anschließend deren Serienschaltung zu einem Thermopile, sowie das Layout des Thermopiles.
  • Die erste Thermopaar-Serienschaltung (S1) umfasst ein erstes Thermoelement (S1E1) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und ein zweites Thermoelement (S1E2) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und ein drittes Thermoelement (S1E3) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und ein viertes Thermoelement (S1E4) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und ein fünftes Thermoelement (S1E5) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und ein sechstes Thermoelement (S1E6) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und ein siebtes Thermoelement (S1E7) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und ein achtes Thermoelement (S1E8) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und eine erste Silizidierung (S1S1) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und eine zweite Silizidierung (S1S2) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und eine dritte Silizidierung (S1S3) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und eine vierte Silizidierung (S1S4) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und eine fünfte Silizidierung (S1S5) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und eine sechste Silizidierung (S1S6) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und eine siebte Silizidierung (S1S7) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1).
  • Die zweite Thermopaar-Serienschaltung (S2) umfasst ein erstes Thermoelement (S2E1) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und ein zweites Thermoelement (S2E2) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und ein drittes Thermoelement (S2E3) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und ein viertes Thermoelement (S2E4) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und ein fünftes Thermoelement (S2E5) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und ein sechstes Thermoelement (S2E6) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und ein siebtes Thermoelement (S2E7) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und ein achtes Thermoelement (S2E8) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und eine erste Silizidierung (S2S1) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und eine zweite Silizidierung (S2S2) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und eine dritte Silizidierung (S2S3) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und eine vierte Silizidierung (S2S4) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und eine fünfte Silizidierung (S2S5) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und eine sechste Silizidierung (S2S6) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und eine siebte Silizidierung (S2S7) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2).
  • Die dritte Thermopaar-Serienschaltung (S3) umfasst ein erstes Thermoelement (S3E1) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und ein zweites Thermoelement (S3E2) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und ein drittes Thermoelement (S3E3) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und ein viertes Thermoelement (S3E4) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und ein fünftes Thermoelement (S3E5) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und ein sechstes Thermoelement (S3E6) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und ein siebtes Thermoelement (S3E7) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und ein achtes Thermoelement (S3E8) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und eine erste Silizidierung (S3S1) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und eine zweite Silizidierung (S3S2) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und eine dritte Silizidierung (S3S3) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und eine vierte Silizidierung (S3S4) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und eine fünfte Silizidierung (S3S5) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und eine sechste Silizidierung (S3S6) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und eine siebte Silizidierung (S3S7) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3).
  • Die vierte Thermopaar-Serienschaltung (S4) umfasst ein erstes Thermoelement (S4E1) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) und ein zweites Thermoelement (S4E2) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) und ein drittes Thermoelement (S4E3) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) und ein viertes Thermoelement (S4E4) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) und ein fünftes Thermoelement (S4E5) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) und ein sechstes Thermoelement (S4E6) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) und ein siebtes Thermoelement (S4E7) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) und ein achtes Thermoelement (S4E8) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) und eine erste Silizidierung (S4S1) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) und eine zweite Silizidierung (S4S2) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) und eine dritte Silizidierung (S4S3) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) und eine vierte Silizidierung (S4S4) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) und eine fünfte Silizidierung (S4S5) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) und eine sechste Silizidierung (S4S6) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) und eine siebte Silizidierung (S4S7) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4).
  • Das erste Thermoelement (S1E1) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) ist durch die erste Silizidierung (S1S1) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) mit dem zweiten Thermoelement (S1E2) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) elektrisch verbunden. Das zweite Thermoelement (S1E2) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) ist durch die zweite Silizidierung (S1S2) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) mit dem dritten Thermoelement (S1E3) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) elektrisch verbunden. Das dritte Thermoelement (S1E3) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) ist durch die dritte Silizidierung (S1S3) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) mit dem vierten Thermoelement (S1E4) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) elektrisch verbunden. Das vierte Thermoelement (S1E4) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) ist durch die vierte Silizidierung (S1S4) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) mit dem fünften Thermoelement (S1E5) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) elektrisch verbunden. Das fünfte Thermoelement (S1E5) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) ist durch die fünfte Silizidierung (S1S5) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) mit dem sechsten Thermoelement (S1E6) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) elektrisch verbunden. Das sechste Thermoelement (S1E6) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) ist durch die sechste Silizidierung (S1S6) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) mit dem siebten Thermoelement (S1E7) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) elektrisch verbunden. Das siebte Thermoelement (S1E7) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) ist durch die siebte Silizidierung (S1S7) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) mit dem achten Thermoelement (S1E8) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) elektrisch verbunden.
  • Das erste Thermoelement (S2E1) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) ist durch die erste Silizidierung (S2S1) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) mit dem zweiten Thermoelement (S2E2) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) elektrisch verbunden. Das zweite Thermoelement (S2E2) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) ist durch die zweite Silizidierung (S2S2) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) mit dem dritten Thermoelement (S2E3) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) elektrisch verbunden. Das dritte Thermoelement (S2E3) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) ist durch die dritte Silizidierung (S2S3) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) mit dem vierten Thermoelement (S2E4) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) elektrisch verbunden. Das vierte Thermoelement (S2E4) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) ist durch die vierte Silizidierung (S2S4) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) mit dem fünften Thermoelement (S2E5) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) elektrisch verbunden. Das fünfte Thermoelement (S2E5) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) ist durch die fünfte Silizidierung (S2S5) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) mit dem sechsten Thermoelement (S2E6) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) elektrisch verbunden. Das sechste Thermoelement (S2E6) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) ist durch die sechste Silizidierung (S2S6) zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) mit dem siebten Thermoelement (S2E7) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) elektrisch verbunden. Das siebte Thermoelement (S2E7) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) ist durch die siebte Silizidierung (S2S7) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) mit dem achten Thermoelement (S2E8) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) elektrisch verbunden.
  • Das erste Thermoelement (S3E1) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) ist durch die erste Silizidierung (S3S1) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) mit dem zweiten Thermoelement (S3E2) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) elektrisch verbunden. Das zweite Thermoelement (S3E2) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) ist durch die zweite Silizidierung (S3S2) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) mit dem dritten Thermoelement (S3E3) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) elektrisch verbunden. Das dritte Thermoelement (S3E3) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) ist durch die dritte Silizidierung (S3S3) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) mit dem vierten Thermoelement (S3E4) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) elektrisch verbunden. Das vierte Thermoelement (S3E4) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) ist durch die vierte Silizidierung (S3S4) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) mit dem fünften Thermoelement (S3E5) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) elektrisch verbunden. Das fünfte Thermoelement (S3E5) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) ist durch die fünfte Silizidierung (S3S5) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) mit dem sechsten Thermoelement (S3E6) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) elektrisch verbunden. Das sechste Thermoelement (S3E6) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) ist durch die sechste Silizidierung (S3S6) des dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) mit dem siebten Thermoelement (S3E7) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) elektrisch verbunden. Das siebte Thermoelement (S3E7) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) ist durch die siebte Silizidierung (S3S7) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) mit dem achten Thermoelement (S3E8) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) elektrisch verbunden.
  • Das erste Thermoelement (S4E1) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) ist durch die erste Silizidierung (S4S1) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) mit dem zweiten Thermoelement (S4E2) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) elektrisch verbunden. Das zweite Thermoelement (S4E2) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) ist durch die zweite Silizidierung (S4S2) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) mit dem dritten Thermoelement (S4E3) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) elektrisch verbunden. Das dritte Thermoelement (S4E3) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) ist durch die dritte Silizidierung (S4S3) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) mit dem vierten Thermoelement (S4E4) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) elektrisch verbunden. Das vierte Thermoelement (S4E4) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) ist durch die vierte Silizidierung (S4S4) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) mit dem fünften Thermoelement (S4E5) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) elektrisch verbunden. Das fünfte Thermoelement (S4E5) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) ist durch die fünfte Silizidierung (S4S5) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) mit dem sechsten Thermoelement (S4E6) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) elektrisch verbunden. Das sechste Thermoelement (S4E6) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) ist durch die sechste Silizidierung (S4S6) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) mit dem siebten Thermoelement (S4E7) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) elektrisch verbunden. Das siebte Thermoelement (S4E7) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) ist durch die siebte Silizidierung (S4S7) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) mit dem achten Thermoelement (S4E8) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) elektrisch verbunden.
  • Das erste Thermoelement (S1E1) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) ist über eine fünfzehnte Silizidierung (SI15) mit einem ersten Anschlusspad (S1P1) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) elektrisch verbunden. Das achte Thermoelement (S4E8) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) ist über eine neunzehnte Silizidierung (SI19) mit einem ersten Anschlusspad (S4P1) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) elektrisch verbunden.
  • Das achte Thermoelement (S1E8) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) ist über eine sechzehnte Silizidierung (SI16) mit dem ersten Thermoelement (S2E1) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) elektrisch verbunden. Das achte Thermoelement (S2E8) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) ist über eine siebzehnte Silizidierung (SI17) mit dem ersten Thermoelement (S3E1) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) elektrisch verbunden. Das achte Thermoelement (S3E8) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) ist über eine achtzehnte Silizidierung (SI18) mit dem ersten Thermoelement (S4E1) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) elektrisch verbunden.
  • Das erste Thermoelement (S1E1) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und das dritte Thermoelement (S1E3) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und das fünfte Thermoelement (S1E5) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und das siebte Thermoelement (S1E7) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und das erste Thermoelement (S2E1) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und das dritte Thermoelement (S2E3) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und das fünfte Thermoelement (S2E5) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und das siebte Thermoelement (S2E7) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und das erste Thermoelement (S3E1) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und das dritte Thermoelement (S3E3) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und das fünfte Thermoelement (S3E5) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und das siebte Thermoelement (S3E7) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und das erste Thermoelement (S4E1) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) und das zweite Thermoelement (S4E2) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) und das dritte Thermoelement (S4E3) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) und das vierte Thermoelement (S4E4) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) sind aus stark dotiertem Polysilizium von einem ersten Dotierungstyp. Der erste Dotierungstyp ist in der 10 durch ein gepunktetes Muster dargestellt. Der erste Dotierungstyp kann eine p- oder eine n-Dotierung sein.
  • Das zweite Thermoelement (S1E2) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und das vierte Thermoelement (S1E4) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und das sechste Thermoelement (S1E6) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und das achte Thermoelement (S1E8) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und das zweite Thermoelement (S2E2) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und das vierte Thermoelement (S2E4) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und das sechste Thermoelement (S2E6) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und das achte Thermoelement (S2E8) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und das zweite Thermoelement (S3E2) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und das vierte Thermoelement (S3E4) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und das sechste Thermoelement (S3E6) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und das achte Thermoelement (S3E8) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und das zweite Thermoelement (S4E2) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) und das vierte Thermoelement (S4E4) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) und das sechste Thermoelement (S4E6) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) und das achte Thermoelement (S4E8) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) sind aus stark dotiertem Polysilizium von einem zweiten Dotierungstyp. Der zweite Dotierungstyp ist in der 10 durch nicht-gemusterte Streifen dargestellt. Der zweite Dotierungstyp ist eine n-Dotierung, wenn der erste Dotierungstyp eine p-Dotierung ist. Der zweite Dotierungstyp ist eine p-Dotierung, wenn der erste Dotierungstyp eine n-Dotierung ist.
  • Das achte Thermoelement (S1E8) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) grenzt an da das erste Thermoelement (S1E1) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1).
  • Das achte Thermoelement (S2E8) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) grenzt an da das erste Thermoelement (S2E1) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2).
  • Das achte Thermoelement (S3E8) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) grenzt an da das erste Thermoelement (S3E1) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3).
  • Das erste Thermoelement (S4E1) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) grenzt an da das erste Thermoelement (S4E1) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4).
  • Das erste Thermoelement (S1E1) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und das zweite Thermoelement (S1E2) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und das dritte Thermoelement (S1E3) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und das vierte Thermoelement (S1E4) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und das fünfte Thermoelement (S1E5) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und das sechste Thermoelement (S1E6) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und das siebte Thermoelement (S1E7) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und das achte Thermoelement (S1E8) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) bilden eine geschlossene Umrandung einer Fläche.
  • Das erste Thermoelement (S2E1) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und das zweite Thermoelement (S2E2) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und das dritte Thermoelement (S2E3) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und das vierte Thermoelement (S2E4) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und das fünfte Thermoelement (S2E5) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und das sechste Thermoelement (S2E6) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und das siebte Thermoelement (S2E7) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und das achte Thermoelement (S2E8) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) bilden eine geschlossene Umrandung der Fläche, in welcher sich die erste Thermopaar-Serienschaltung (S1) befindet.
  • Das erste Thermoelement (S3E1) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und das zweite Thermoelement (S3E2) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und das dritte Thermoelement (S3E3) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und das vierte Thermoelement (S3E4) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und das fünfte Thermoelement (S3E5) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und das sechste Thermoelement (S3E6) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und das siebte Thermoelement (S3E7) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und das achte Thermoelement (S3E8) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) bilden eine geschlossene Umrandung der Fläche, in welcher sich die zweite Thermopaar-Serienschaltung (S2) befindet.
  • Das erste Thermoelement (S4E1) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) und das zweite Thermoelement (S4E2) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) und das dritte Thermoelement (S4E3) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) und das vierte Thermoelement (S4E4) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) und das fünfte Thermoelement (S4E5) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) und das sechste Thermoelement (S4E6) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) und das siebte Thermoelement (S4E7) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) und das achte Thermoelement (S4E8) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) bilden eine geschlossene Umrandung der Fläche, in welcher sich die dritte Thermopaar-Serienschaltung (S3) befindet.
  • In dem verbesserten Layout liegen Gebiete desselben Dotierungstyps jeweils nebeneinander.
  • Das erste Thermoelement (S1E1) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und das erste Thermoelement (S2E1) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und das erste Thermoelement (S3E1) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und das erste Thermoelement (S4E1) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) liegen nebeneinander.
  • Das zweite Thermoelement (S1E2) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und das zweite Thermoelement (S2E2) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und das zweite Thermoelement (S3E2) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und das zweite Thermoelement (S4E2) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) liegen nebeneinander.
  • Das dritte Thermoelement (S1E3) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und das dritte Thermoelement (S2E3) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und das dritte Thermoelement (S3E3) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und das dritte Thermoelement (S4E3) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) liegen nebeneinander.
  • Das vierte Thermoelement (S1E4) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und das vierte Thermoelement (S2E4) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und das vierte Thermoelement (S3E4) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und das vierte Thermoelement (S4E4) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) liegen nebeneinander.
  • Das fünfte Thermoelement (S1E5) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und das fünfte Thermoelement (S2E5) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und das fünfte Thermoelement (S3E5) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und das fünfte Thermoelement (S4E5) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) liegen nebeneinander.
  • Das sechste Thermoelement (S1E6) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und das sechste Thermoelement (S2E6) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und das sechste Thermoelement (S3E6) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und das sechste Thermoelement (S4E6) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) liegen nebeneinander.
  • Das siebte Thermoelement (S1E7) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und das siebte Thermoelement (S2E7) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und das siebte Thermoelement (S3E7) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und das siebte Thermoelement (S4E7) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) liegen nebeneinander.
  • Das achte Thermoelement (S1E8) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1) und das achte Thermoelement (S2E8) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2) und das achte Thermoelement (S3E8) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3) und das achte Thermoelement (S4E8) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4) liegen nebeneinander.
  • 11 11 zeigt beispielhaft einen möglichen Aufbau für eine vorschlagsgemäße Teststruktur für bis zu zwei vorschlagsgemäße Thermopiles durch Vergleich der von den zu testenden Thermopiles ermittelten Temperatur mit der von einer weiteren abweichenden thermoempfindlichen Sensorstruktur ermittelten Temperatur. Durch Ellipsen mit gestrichelter Umrandung sind die einzelnen Elemente der Teststruktur zum schnelleren Verständnis hervorgehoben.
  • Oberhalb einer sechsten Membran (MEM6) befindet sich ein erster Widerstand (H1W1) eines ersten Heizelements (H1). Die sechste Membran (MEM6) ist aus einem dielektrischen Material, beispielsweise aus einem Oxid oder aus einem Nitrid. Die sechste Membran (MEM6) kann Absorber und/oder Absorberschichten für Infrarotstrahlung enthalten. Die sechste Membran (MEM6) ist thermisch von dem darunter befindlichen Substrat isoliert. Der erste Widerstand (H1W1) des ersten Heizelements (H1) ist aus dotiertem oder undotiertem Polysilizium und hat einen elektrischen Widerstand in der Größenordnung von 2,5 Ω/cm2.
  • Der erste Widerstand (H1W1) des ersten Heizelements (H1) ist durch eine erste Silizidierung (H1S1) des ersten Heizelements (H1) mit einem ersten Anschlusspad (H1P1) des ersten Heizelements (H1) elektrisch verbunden. Der erste Widerstand (H1W1) des ersten Heizelements (H1) ist durch eine zweite Silizidierung (H1S2) des ersten Heizelements (H1) mit einem zweiten Anschlusspad (H1P2) des ersten Heizelements (H1) elektrisch verbunden. Das erste Anschlusspad (H1P1) des ersten Heizelements (H1) und das zweite Anschlusspad (H1P2) des ersten Heizelements (H1) befinden sich nicht oberhalb der thermisch isolierten sechsten Membran (MEM6). Das erste Anschlusspad (H1P1) des ersten Heizelements (H1) und das zweite Anschlusspad (H1P2) des ersten Heizelements (H1) sind mit einer Spannungsquelle oder mit weiteren elektronischen Bauelementen elektrisch verbunden.
  • Oberhalb der sechsten Membran (MEM6) befindet sich ein erstes Thermopile (TP1). Das erste Thermopile (TP1) ist so aufgebaut wie das in 9 und in 8 gezeigte Thermopile. Der Aufbau des ersten Thermopiles (TP1) wird daher hier nicht näher erläutert. Das erste Thermopile (TP1) ist elektrisch mit einem ersten Anschlusspad (TP1P1) des ersten Thermopiles (TP1) verbunden. Die Verbindung ist aus Silizid. Das erste Thermopile (TP1) ist elektrisch mit einem zweiten Anschlusspad (TP1P2) des ersten Thermopiles (TP1) verbunden. Die Verbindung ist aus Silizid. Das erste Anschlusspad (TP1P1) des ersten Thermopiles (TP1) und das zweite Anschlusspad (TP1P2) des ersten Thermopiles (TP1) liegen nicht oberhalb der thermisch isolierten sechsten Membran (MEM6). Das erste Anschlusspad (TP1P1) des ersten Thermopiles (TP1) und das zweite Anschlusspad (TP1P2) des ersten Thermopiles (TP1) können mit einem Spannungsmessgerät oder mit weiteren elektronischen Bauelementen elektrisch verbunden sein. Zwischen dem ersten Anschlusspad (TP1P1) des ersten Thermopiles (TP1) und dem zweiten Anschlusspad (TP1P2) des ersten Thermopiles (TP1) kann eine erste Spannung (UTP1) anliegen.
  • In 11 ist das erste Thermopile (TP1) beispielhaft auf der rechten Seite des ersten Widerstands (H1W1) des ersten Heizelements (H1) und zu diesem um 90° gedreht dargestellt.
  • Oberhalb der sechsten Membran (MEM6) befindet sich ein zweites Thermopile (TP2). Das zweite Thermopile (TP2) ist so aufgebaut wie das in 9 und in 8 gezeigte Thermopile. Der Aufbau des zweiten Thermopiles (TP2) wird daher hier nicht näher erläutert. Das zweite Thermopile (TP2) ist elektrisch mit einem ersten Anschlusspad (TP2P1) des zweiten Thermopiles (TP2) verbunden. Die Verbindung ist aus Silizid. Das zweite Thermopile (TP2) ist elektrisch mit einem zweiten Anschlusspad (TP2P2) des zweiten Thermopiles (TP2) verbunden. Die Verbindung ist aus Silizid. Das erste Anschlusspad (TP2P1) des zweiten Thermopiles (TP2) und das zweite Anschlusspad (TP2P2) des zweiten Thermopiles (TP2) liegen nicht oberhalb der thermisch isolierten sechsten Membran (MEM6). Das erste Anschlusspad (TP2P1) des zweiten Thermopiles (TP2) und das zweite Anschlusspad (TP2P2) des zweiten Thermopiles (TP2) können mit einem Spannungsmessgerät oder mit weiteren elektronischen Bauelementen elektrisch verbunden sein. Zwischen dem ersten Anschlusspad (TP2P1) des zweiten Thermopiles (TP2) und dem zweiten Anschlusspad (TP2P2) des zweiten Thermopiles (TP2) kann eine zweite Spannung (UTP2) anliegen.
  • In 11 ist das zweite Thermopile (TP2) beispielhaft auf der linken Seite des ersten Widerstands (H1W1) des ersten Heizelements (H1) und dem ersten Thermopile (TP1) gegenüberliegend gezeichnet.
  • Die vorschlagsgemäße Teststruktur umfasst eine weitere abweichende thermoempfindliche Sensorstruktur zur Ermittlung der durch das erste Heizelement (H1) eingestellten Temperatur. Hierfür wird beispielhaft eine Serienschaltung von vier Dioden verwendet.
  • Oberhalb der sechsten Membran (MEM6) ist ein erstes Kontrollelement (K1). Das erste Kontrollelement (K1) umfasst eine Serienschaltung von einer ersten Diode (K1D1) des ersten Kontrollelements (K1) und einer zweiten Diode (K1D2) des ersten Kontrollelements (K1) und einer dritten Diode (K1D3) des ersten Kontrollelements (K1) und einer vierten Diode (K1D4) des ersten Kontrollelements (K1).
  • Die erste Diode (K1D1) des ersten Kontrollelements (K1) und die zweite Diode (K1D2) des ersten Kontrollelements (K1) und die dritte Diode (K1D3) des ersten Kontrollelements (K1) und die vierte Diode (K1D4) des ersten Kontrollelements (K1) sind pn-Dioden oder pin-Dioden aus Polysilizium.
  • Die erste Diode (K1D1) des ersten Kontrollelements (K1) ist durch eine erste Silizidierung (K1S1) des ersten Kontrollelements (K1) elektrisch mit einem ersten Anschlusspad (K1P1) des ersten Kontrollelements (K1) verbunden. Die vierte Diode (K1D4) des ersten Kontrollelements (K1) ist durch eine zweite Silizidierung (K1S2) des ersten Kontrollelements (K1) elektrisch mit einem zweiten Anschlusspad (K1P2) des ersten Kontrollelements (K1) verbunden.
  • Das erste Anschlusspad (K1P1) des ersten Kontrollelements (K1) und das zweite Anschlusspad (K1P2) ersten Kontrollelements (K1) können mit einem Spannungsmessgerät oder mit weiteren elektronischen Bauelementen elektrisch verbunden sein. Zwischen dem ersten Anschlusspad (K1P1) des ersten Kontrollelements (K1) und dem zweiten Anschlusspad (K1P2) ersten Kontrollelements (K1) kann eine dritte Spannung (UK) anliegen.
  • Das erste Kontrollelement (K1) ist in 11 dem ersten Widerstand (H1W1) des ersten Heizelements (H1) gegenüberliegend dargestellt. Es wäre aber auch eine andere Positionierung des ersten Kontrollelements (K1) und des ersten Thermopiles (TP1) und des ersten Widerstands (H1W1) des ersten Heizelements (H1) und des zweiten Thermopiles (TP2) relativ zu einander möglich.
  • 12 12 zeigt eine dem Stand der Technik (SdT) entsprechende Halios-Vorrichtung. Hierin kann ein vorschlagsgemäßes Thermopile als Empfänger verwendet werden. Ein Halios-System besteht aus mindestens einer in 12 gezeigten Halios-Vorrichtung.
  • Eine Infrarot-LED wird als ein Sender (H) verwendet. Der Sender (H) emittiert ein optisches Sendesignal (OS1). Ein Sendesignal (S5) wird von einem Generator (G) erzeugt. Das Sendesignal (S5) moduliert die Amplitude des Senders (H) und somit die Amplitude des optischen Sendesignals (OS1). Das optische Sendesignal (OS1) wird an einem zu erfassenden Objekt (O) reflektiert und transmittiert. Ein reflektiertes optisches Sendesignal (OS3) wird von einem Empfänger (D) empfangen. Der Empfänger (D) kann mindestens ein vorschlagsgemäßes Thermopile umfassen. Der Empfänger (D) wandelt das reflektierte optische Sendesignal (OS3) in ein Empfangssignal (S0) um. Das Empfangssignal (S0) wird von einem Vorverstärker (V) zu einem verstärkten Empfangssignal (S01) verstärkt. Das verstärkte Empfangssignal (S01) und das Sendesignal (S5) werden von einem ersten Multiplizierer (MP1) zu einem multiplizierten Empfangssignal (S9) multipliziert. Das multiplizierte Empfangssignal (S9) wird in einem Filter (F) zu einem Filterausgangssignal (S10) gefiltert. Das Filter (F) kann ein Tiefpass- oder Bandpassfilter sein. Das Filterausgangssignal (S10) wird von einem Nachverstärker (VN) zu einem verstärkten Filterausgangssignal (S14) verstärkt. Das verstärkte Ausgangssignal (S14) kann an der gezeigten Vorrichtung abgegriffen werden. Innerhalb der Vorrichtung wird das verstärkte Filterausgangssignal (S14) an einem dritten Multiplizierer (MP3) mit dem invertierten Sendesignal (S5) multipliziert zu einem Kompensationsspeisevorsignal (S6). Das Sendesignal (S5) wird durch Multiplikation mit „-1“ an einem zweiten Multiplizierer (MP2) invertiert.
  • Das Kompensationsspeisevorsignal (S6) wird an einem Summierer (A) mit einem Offset (B) zu einem Kompensationsspeisesignal (S7) summiert. Die Addition mit dem Offset (B) garantiert hierbei einen positiven Wertebereich des Kompensationssignals (S7). Das Kompensationsspeisesignal (S7) steuert einen Kompensationssender (K) an. Der Kompensationssender (K) ist eine Infrarot-LED. Der Kompensationssender (K) emittiert ein optisches Kompensationssignal (OS2). Das optische Kompensationssignal (OS2) wird ebenfalls vom Empfänger (D) empfangen und mit dem reflektierten optischen Sendesignal (OS3) überlagert.
  • Glossar
    • Infrarot - Wikipedia definiert Infrarotstrahlung als „... Licht mit einer Wellenlänge zwischen 780 nm und 1 mm... Dies entspricht einem Frequenzbereich von 300 GHz bis 400 THz.‟
    • Metallisch - Als metallisch im Sinne dieser Offenlegung wird ein Stoff bezeichnet, bei dem sich bei Raumtemperatur Valenz- und Leitungsband in zumindest einer Richtung des reziproken Gitters überlappen.
    • Nicht-metallisch - Als nicht-metallisch im Sinne dieser Offenlegung wird ein Stoff bezeichnet, der die hier angegebene Definition von „metallisch“ nicht erfüllt, d.h., bei dem sich bei Raumtemperatur Valenz- und Leitungsband nicht überlappen. Nicht-Metallizität eines Materials kann insbesondere dadurch nachgewiesen werden, dass bei steigender Temperatur auch die elektrische Leitfähigkeit des Materials steigt.
    • Metalllagenfrei - Im Sinne dieser Offenlegung bedeutet metalllagenfrei als Eigenschaft für eine Vorrichtung oder einen Vorrichtungsteil, dass diese Vorrichtung bzw. dieser Vorrichtungsteil nicht metallisch ist, also keine metallischen Lagen, sondern nur nicht metallische Lagen aufweist.
    • Schlechte thermische Leitfähigkeit - Im Sinne dieser Offenlegung ist eine schlechte thermische Leitfähigkeit eines Material dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Leitfähigkeit des thermisch schlecht leitenden Materials um einen Faktor 1/N mit N>3 und/oder N>10 und/oder N>100 und/oder N>103 und/oder N>104 und/oder N>105 geringer ist als die thermische Leitfähigkeit des Substrats.
    • Stark n-dotiert - Wikipedia definiert stark n-dotiert in Silizium als ein Verhältnis von 1 Donator/104 Atome.
    • Stark p-dotiert - Wikipedia definiert stark p-dotiert in Silizium als ein Verhältnis von 1 Akzeptor/104 Atome.
    • Thermische Wirkung - Unter der thermischen Wirkung wird die Temperaturänderung verstanden. Eine gleiche thermische Wirkung auf zwei Funktionselemente liegt dann vor, wenn der Unterschied der Temperauränderung kleiner als 20°C und/oder besser kleiner als 10°C und/oder besser kleiner als 5°C und/oder besser kleiner als 2°C und/oder besser kleiner als 1°C und/oder besser kleiner als 0,5°C und/oder besser kleiner als 0,2°C und/oder besser kleiner als 0,1°C ist.
  • Bezugszeichenliste
    • A
    Summierer;
    B
    positiver Offset;
    BG1
    Breite (BG1) des ersten Grabens (G1);
    BG2
    Breite (BG2) des zweiten Grabens (G2);
    BG3
    Breite (BG3) des dritten Grabens (G3);
    BG4
    Breite (BG4) des vierten Grabens (G4);
    BG5
    Breite (BG5) des fünften Grabens (G5);
    BG6
    Breite (BG6) des sechsten Grabens (G6);
    BG7
    Breite (BG7) des siebten Grabens (G7);
    BG8
    Breite (BG8) des achten Grabens (G8);
    BG9
    Breite (BG9) des neunten Grabens (G9);
    BG10
    Breite (BG10) des zehnten Grabens (G10);
    C1
    erste Kavität;
    C2
    zweite Kavität;
    C3
    dritte Kavität;
    C4
    vierte Kavität;
    C5
    fünfte Kavität;
    D
    Empfänger;
    d1
    erster Abstand;
    d2
    zweiter Abstand;
    d3
    dritter Abstand;
    d4
    vierter Abstand;
    d5
    fünfter Abstand;
    d6
    sechster Abstand;
    d7
    siebter Abstand;
    d8
    achter Abstand;
    d9
    neunter Abstand;
    d10
    zehnter Abstand;
    d11
    elfter Abstand;
    d12
    zwölfter Abstand;
    d13
    dreizehnter Abstand;
    d14
    vierzehnter Abstand;
    d15
    fünfzehnter Abstand;
    d16
    sechzehnter Abstand;
    d17
    siebzehnter Abstand;
    d18
    achtzehnter Abstand;
    d19
    neunzehnter Abstand;
    d20
    zwanzigster Abstand;
    G
    Generator;
    G1
    erster Graben;
    G2
    zweiter Graben;
    G3
    dritter Graben;
    G4
    vierter Graben;
    G5
    fünfter Graben;
    G6
    sechster Graben;
    G7
    siebter Graben;
    G8
    achter Graben;
    G9
    neunter Graben;
    G10
    zehnter Graben;
    H
    Sender;
    H1
    erstes Heizelement;
    H1P1
    erstes Anschlusspad (H1P1) des ersten Heizelements (H1);
    H1P2
    zweites Anschlusspad (H1P2) des ersten Heizelements (H1);
    H1S1
    erste Silizidierung (H1S1) des ersten Heizelements (H1);
    H1S2
    zweite Silizidierung (H1S2) des ersten Heizelements (H1);
    H1W1
    erster Widerstand (H1W1) des ersten Heizelements (H1);
    HG1
    Höhe (HG1) des ersten Grabens (G1);
    HG2
    Höhe (HG2) des zweiten Grabens (G2);
    HG3
    Höhe (HG3) des dritten Grabens (G3);
    HG4
    Höhe (HG4) des vierten Grabens (G4);
    HG5
    Höhe (HG5) des fünften Grabens (G5);
    HG6
    Höhe (HG6) des sechsten Grabens (G6);
    HG7
    Höhe (HG7) des siebten Grabens (G7);
    HG8
    Höhe (HG8) des achten Grabens (G8);
    HG9
    Höhe (HG9) des neunten Grabens (G9);
    HG10
    Höhe (HG10) des zehnten Grabens (G10);
    HSF1
    erste hintere Seitenfläche;
    HSF2
    zweite hintere Seitenfläche;
    HSF3
    dritte hintere Seitenfläche;
    HSF4
    vierte hintere Seitenfläche;
    HSF5
    fünfte hintere Seitenfläche;
    I1
    erste Isolationsschicht;
    I2
    zweite Isolationsschicht;
    I3
    dritte Isolationsschicht;
    I4
    vierte Isolationsschicht;
    I5
    fünfte Isolationsschicht;
    I6
    sechste Isolationsschicht;
    I7
    siebte Isolationsschicht;
    I8
    achte Isolationsschicht;
    I9
    neunte Isolationsschicht;
    110
    zehnte Isolationsschicht;
    K
    Kompensationssender;
    K1
    erstes Kontrollelement;
    K1D1
    erste Diode (K1D1) des ersten Kontrollelements (K1);
    K1D2
    zweite Diode (K1D2) des ersten Kontrollelements (K1);
    K1D3
    dritte Diode (K1D3) des ersten Kontrollelements (K1);
    K1D4
    vierte Diode (K1D4) des ersten Kontrollelements (K1);
    K1P1
    erstes Anschlusspad (K1P1) des ersten Kontrollelements (K1);
    K1P2
    zweites Anschlusspad (K1P2) des ersten Kontrollelements (K1);
    K1S1
    erste Silizidierung (K1S1) des ersten Kontrollelements (K1);
    K1S2
    zweite Silizidierung (K1S2) des ersten Kontrollelements (K1);
    LG1
    Länge (LG1) des ersten Grabens (G1);
    LG2
    Länge (LG2) des zweiten Grabens (G2);
    LG3
    Länge (LG3) des dritten Grabens (G3);
    LG4
    Länge (LG4) des vierten Grabens (G4);
    LG5
    Länge (LG5) des fünfen Grabens (G5);
    LG6
    Länge (LG6) des sechsten Grabens (G6);
    LG7
    Länge (LG7) des siebten Grabens (G7);
    LG8
    Länge (LG8) des achten Grabens (G8);
    LG9
    Länge (LG9) des neunten Grabens (G9);
    LG10
    Länge (LG10) des zehnten Grabens (G10);
    LSF1
    erste linke Seitenfläche;
    LSF2
    zweite linke Seitenfläche;
    LSF3
    dritte linke Seitenfläche;
    LSF4
    vierte linke Seitenfläche;
    LSF5
    fünfte linke Seitenfläche;
    M1
    erste metallische Verbindung;
    M2
    zweite metallische Verbindung;
    M3
    dritte metallische Verbindung;
    M4
    vierte metallische Verbindung;
    MP1
    erster Multiplizierer;
    MP2
    zweiter Multiplizierer;
    MP3
    dritter Multiplizierer;
    MEM1
    erste Membran;
    MEM2
    zweite Membran;
    MEM3
    dritte Membran;
    MEM4
    vierte Membran;
    MEM5
    fünfte Membran;
    MEM6
    sechste Membran;
    O
    zu erfassendes Objekt;
    OS1
    optisches Sendesignal;
    OS2
    optisches Kompensationssendesignal;
    OS3
    reflektiertes optisches Sendesignal;
    P1
    erstes Anschlusspad;
    P2
    zweites Anschlusspad;
    P3
    drittes Anschlusspad;
    P4
    viertes Anschlusspad;
    PS1
    erste Polysilizium-Schicht;
    RSF1
    erste rechte Seitenfläche;
    RSF2
    zweite rechte Seitenfläche;
    RSF3
    dritte rechte Seitenfläche;
    RSF4
    vierte rechte Seitenfläche;
    RSF5
    fünfte rechte Seitenfläche;
    S0
    Empfangssignal;
    S01
    verstärktes Empfangssignal;
    S1
    erste Thermopaar-Serienschaltung;
    S1E1
    erstes Thermoelement (S1E1) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1);
    S1E2
    zweites Thermoelement (S1E2) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1);
    S1E3
    drittes Thermoelement (S1E3) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1);
    S1E4
    viertes Thermoelement (S1E4) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1);
    S1E5
    fünftes Thermoelement (S1E5) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1);
    S1E6
    sechstes Thermoelement (S1E6) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1);
    S1E7
    siebtes Thermoelement (S1E7) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1);
    S1E8
    achtes Thermoelement (S1E8) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1);
    S1P1
    erstes Anschlusspad (S1P1) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1);
    S1S1
    erste Silizidierung (S1S1) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1);
    S1S2
    zweite Silizidierung (S1S2) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1);
    S1S3
    dritte Silizidierung (S1S3) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1);
    S1S4
    vierte Silizidierung (S1S4) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1);
    S1S5
    fünfte Silizidierung (S1S5) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1);
    S1S6
    sechste Silizidierung (S1S6) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1);
    S1S7
    siebte Silizidierung (S1S7) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1);
    S1S8
    achte Silizidierung (S1S8) der ersten Thermopaar-Serienschaltung (S1);
    S2
    zweite Thermopaar-Serienschaltung;
    S2E1
    erstes Thermoelement (S2E1) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2);
    S2E2
    zweites Thermoelement (S2E2) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2);
    S2E3
    drittes Thermoelement (S2E3) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2);
    S2E4
    viertes Thermoelement (S2E4) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2);
    S2E5
    fünftes Thermoelement (S2E5) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2);
    S2E6
    sechstes Thermoelement (S2E6) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2);
    S2E7
    siebtes Thermoelement (S2E7) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2);
    S2E8
    achtes Thermoelement (S2E8) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2);
    S2S1
    erste Silizidierung (S2S1) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2);
    S2S2
    zweite Silizidierung (S2S2) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2);
    S2S3
    dritte Silizidierung (S2S3) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2);
    S2S4
    vierte Silizidierung (S2S4) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2);
    S2S5
    fünfte Silizidierung (S2S5) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2);
    S2S6
    sechste Silizidierung (S2S6) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2);
    S2S7
    siebte Silizidierung (S2S7) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2);
    S2S8
    achte Silizidierung (S2S8) der zweiten Thermopaar-Serienschaltung (S2);
    S3
    dritte Thermopaar-Serienschaltung;
    S3E1
    erstes Thermoelement (S3E1) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3);
    S3E2
    zweites Thermoelement (S3E2) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3);
    S3E3
    drittes Thermoelement (S3E3) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3);
    S3E4
    viertes Thermoelement (S3E4) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3);
    S3E5
    fünftes Thermoelement (S3E5) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3);
    S3E6
    sechstes Thermoelement (S3E6) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3);
    S3E7
    siebtes Thermoelement (S3E7) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3);
    S3E8
    achtes Thermoelement (S3E8) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3);
    S3S1
    erste Silizidierung (S3S1) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3);
    S3S2
    zweite Silizidierung (S3S2) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3);
    S3S3
    dritte Silizidierung (S3S3) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3);
    S3S4
    vierte Silizidierung (S3S4) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3);
    S3S5
    fünfte Silizidierung (S3S5) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3);
    S3S6
    sechste Silizidierung (S3S6) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3);
    S3S7
    siebte Silizidierung (S3S7) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3);
    S3S8
    achte Silizidierung (S3S8) der dritten Thermopaar-Serienschaltung (S3);
    S4
    vierte Thermopaar-Serienschaltung;
    S4E1
    erstes Thermoelement (S4E1) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4);
    S4E2
    zweites Thermoelement (S4E2) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4);
    S4E3
    drittes Thermoelement (S4E3) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4);
    S4E4
    viertes Thermoelement (S4E4) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4);
    S4E5
    fünftes Thermoelement (S4E5) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4);
    S4E6
    sechstes Thermoelement (S4E6) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4);
    S4E7
    siebtes Thermoelement (S4E7) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4);
    S4E8
    achtes Thermoelement (S4E8) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4);
    S4P1
    erstes Anschlusspad (S4P1) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4);
    S4S1
    erste Silizidierung (S4S1) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4);
    S4S2
    zweite Silizidierung (S4S2) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4);
    S4S3
    dritte Silizidierung (S4S3) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4);
    S4S4
    vierte Silizidierung (S4S4) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4);
    S4S5
    fünfte Silizidierung (S4S5) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4);
    S4S6
    sechste Silizidierung (S4S6) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4);
    S4S7
    siebte Silizidierung (S4S7) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4);
    S4S8
    achte Silizidierung (S4S8) der vierten Thermopaar-Serienschaltung (S4);
    S5
    Sendesignal;
    S6
    Kompensationsspeisevorsignal;
    S7
    Kompensationsspeisesignal;
    S9
    multipliziertes Sendesignal;
    510
    Filterausgangssignal;
    S14
    verstärktes Filterausgangssignal;
    SdT
    Stand der Technik;
    SI1
    erste Silizidierung;
    SI2
    zweite Silizidierung;
    SI3
    dritte Silizidierung;
    SI4
    vierte Silizidierung;
    SI5
    fünfte Silizidierung;
    SI6
    sechste Silizidierung;
    SI7
    siebte Silizidierung;
    SI8
    achte Silizidierung;
    SI9
    neunte Silizidierung;
    SI10
    zehnte Silizidierung;
    SI11
    elfte Silizidierung;
    SI12
    zwölfte Silizidierung;
    SI13
    dreizehnte Silizidierung;
    SI14
    vierzehnte Silizidierung;
    SI15
    fünfzehnte Silizidierung;
    SI16
    sechzehnte Silizidierung;
    SI17
    siebzehnte Silizidierung;
    SI18
    achtzehnte Silizidierung;
    SI19
    neunzehnte Silizidierung;
    SI20
    zwanzigste Silizidierung;
    SI21
    einundzwanzigste Silizidierung;
    SUB1
    erstes Substrat;
    SUB2
    zweites Substrat;
    SUB3
    drittes Substrat;
    SUB4
    viertes Substrat;
    SUB5
    fünftes Substrat;
    TC1
    erstes Thermopaar;
    TC11
    erstes Thermoelement (TC11) des ersten Thermopaares (TC1);
    TC12
    zweites Thermoelement (TC12) des ersten Thermopaares (TC1);
    TC2
    zweites Thermopaar;
    TC21
    erstes Thermoelement (TC21) des zweiten Thermopaares (TC2);
    TC22
    zweites Thermoelement (TC22) des zweiten Thermopaares (TC2);
    TC3
    drittes Thermopaar;
    TC31
    erstes Thermoelement (TC31) des dritten Thermopaares (TC3);
    TC32
    zweites Thermoelement (TC32) des dritten Thermopaares (TC3);
    TC4
    viertes Thermopaar;
    TC41
    erstes Thermoelement (TC41) des vierten Thermopaares (TC4);
    T42
    zweites Thermoelement (TC42) des vierten Thermopaares (TC4);
    TC5
    fünftes Thermopaar;
    TC51
    erstes Thermoelement (TC51) des fünften Thermopaares (TC5);
    TC52
    zweites Thermoelement (TC52) des fünften Thermopaares (TC5);
    TE1
    erstes Thermoelement;
    TE2
    zweites Thermoelement;
    TE3
    drittes Thermoelement;
    TE4
    viertes Thermoelement;
    TE5
    fünftes Thermoelement;
    TE6
    sechstes Thermoelement;
    TE7
    siebtes Thermoelement;
    TE8
    achtes Thermoelement;
    TE9
    neuntes Thermoelement;
    TE10
    zehntes Thermoelement;
    TE11
    elftes Thermoelement;
    TE12
    zwölftes Thermoelement;
    TE13
    dreizehntes Thermoelement;
    TE14
    vierzehntes Thermoelement;
    TE15
    fünfzehntes Thermoelement;
    TE16
    sechzehntes Thermoelement;
    TE17
    siebzehntes Thermoelement;
    TE18
    achtzehntes Thermoelement;
    TE19
    neunzehntes Thermoelement;
    TE20
    zwanzigstes Thermoelement;
    TE21
    einundzwanzigstes Thermoelement;
    TE22
    zweiundzwanzigstes ThermoelementTP1 erstes Thermopile (TP1);
    TP1P1
    erstes Anschlusspad (TP1P1) des ersten Thermopiles (TP1);
    TP1P2
    zweites Anschlusspad (TP1P2) des ersten Thermopiles (TP1);
    TP2
    zweites Thermopile(TP2);
    TP2P1
    erstes Anschlusspad (TP2P1) des zweiten Thermopiles (TP2);
    TP2P2
    zweites Anschlusspad (TP2P2) des zweiten Thermopiles (TP2);
    UT
    temperaturabhängige Spannung;
    UH
    einstellbare Spannung;
    UK
    dritte Spannung;
    UTP1
    erste Spannung;
    UTP2
    zweite Spannung;
    V
    Vorverstärker;
    VN
    Nachverstärker;
    W1
    erste Wanne;
  • Liste der zitierten Schriften
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102014013482 B4 [0006, 0467]
    • DE 102015015389 A1 [0119, 0300, 0467]
    • DE 102017100308 B3 [0119, 0300, 0467]
    • EP 1913420 B1 [0119, 0467]
    • EP 2817657 [0300, 0467]
    • DE 10001955 A1 [0300, 0467]
    • DE 10001943 C1 [0300, 0467]
    • DE 10346741 B3 [0300, 0467]
    • EP 2936201 A1 [0300, 0467]
    • WO 2007012502 A1 [0300, 0467]
    • EP 1671160 A1 [0300, 0467]
    • EP 1410507 A1 [0300, 0467]
    • EP 1435509 A1 [0300, 0467]
    • EP 1269929 A1 [0300, 0467]
    • EP 1258084 A [0300, 0467]
    • EP 1480015 A1 [0300, 0467]
    • EP 1579307 B1 [0300, 0467]
    • DE 102005045993 B4 [0300, 0467]
    • EP 0706648 A1 [0300, 0467]
    • EP 2016480 A2 [0300, 0467]
    • EP 2783232 B1 [0300, 0467]
    • DE 112013002097 A5 [0300, 0467]
    • EP 2679982 A1 [0300, 0467]
    • DE 102013013664 B3 [0300, 0467]
    • DE 102012010627 A1 [0300, 0467]
    • DE 102013019660 A1 [0300, 0467]
    • DE 102013000376 A1 [0300, 0467]
    • EP 2405283 B1 [0300, 0467]
    • DE 102015002271 A1 [0300, 0467]
    • DE 102015006174 B3 [0300, 0467]
    • DE 102014019172 A1 [0300, 0467]
    • DE 102017100306 A1 [0300, 0467]

Claims (10)

  1. Thermopile, mit mindestens einem ersten, insbesondere metalllagenfreien, Thermopaar, wobei das Thermopaar ein erstes Thermoelement (TE1) umfasst und wobei das Thermopaar ein zweites Thermoelement (TE2) umfasst und wobei das erste Thermoelement (TE1) und das zweite Thermoelement (TE2) bis auf eine mögliche Dotierung ein gleiches Material umfassen und/oder aus demselben Material gefertigt sind und wobei das erste Thermoelement (TE1) und das zweite Thermoelement (TE2) durch eine elektrisch leitfähige Verbindung elektrisch miteinander verbunden sind und wobei die elektrisch leitfähige Verbindung - eine elektrisch leitfähige, insbesondere silizidierte Verbindung des Materials des ersten Thermoelements (TE1) versetzt mit einer weiteren Atomsorte und - eine elektrisch leitfähige, insbesondere silizidierte Verbindung des Materials des zweiten Thermoelements (TE2) versetzt mit einer weiteren Atomsorte umfasst.
  2. Thermopile nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem Material des ersten Thermoelements (TE1) und des zweiten Thermoelements (TE2) um polykristallines Silizium handelt.
  3. Thermopile nach Anspruch 1 oder 2, wobei die elektrisch leitfähige Verbindung aus der elektrisch leitfähigen Verbindung des Materials des ersten Thermoelements (TE1) und des zweiten Thermoelements (TE2) mit weiteren Atomsorten ein elektrisch leitendes Silizid umfasst.
  4. Thermopile nach Anspruch 2 und/oder 3, wobei das das erste Thermoelement (TE1) und das zweite Thermoelement (TE2) elektrisch leitend mit einander verbindende Silizid in derselben Schichtebene des CMOS-Stapels wie das erste Thermoelement (TE1) und das zweite Thermoelement (TE2) ist.
  5. Thermopile nach Anspruch 4, wobei die elektrisch leitfähige Verbindung aus der elektrisch leitfähigen Verbindung des Materials des ersten Thermoelements (TE1) und des zweiten Thermoelements (TE2) mit weiteren Atomsorten Titansilizid und/oder Wolframsilizid und/oder Kobaltsilizid und/oder Nickelsilizid und/oder ein anderes elektrisch leitendes Silizid umfasst.
  6. Thermopile nach Anspruch 5, wobei die mögliche Dotierung des ersten Thermoelements (TE1) von einem ersten Dotierungstyp ist und wobei die mögliche Dotierung des zweiten Thermoelements (TE2) von einem zweiten Dotierungstyp ist und wobei der erste Dotierungstyp eine p-Dotierung oder eine n-Dotierung ist und wobei der zweite Dotierungstyp eine n-Dotierung ist, wenn der erste Dotierungstyp eine p-Dotierung ist und wobei der zweite Dotierungstyp eine p-Dotierung ist, wenn der erste Dotierungstyp eine n-Dotierung ist.
  7. Thermopile nach Anspruch 5, wobei die Oberfläche entweder des ersten Thermoelements (TE1) oder des zweiten Thermoelements (TE2) vollständig silizidiert ist.
  8. Thermopile nach Anspruch 6 oder nach Anspruch 7, wobei die Anschlussstellen des Thermopiles zur elektrischen Verbindung mit anderen elektronischen Bauelementen elektrisch leitendes Silizid umfassen.
  9. Thermopile nach Anspruch 8, wobei Thermoelemente derselben Dotierung unmittelbar nebeneinander angeordnet sind.
  10. Thermopile nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei einer weiteren Atomsorte um - Metallatome und/oder - Titan-Atome und/oder - Wolfram-Atome und/oder - Kobalt-Atome und/oder - Nickel-Atome handelt.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6329696B1 (en) * 1997-06-11 2001-12-11 Nec Corporation Semiconductor device with electric converter element
US9349933B2 (en) * 2008-08-20 2016-05-24 Texas Instruments Incorporated Vertical thermoelectric structures

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6329696B1 (en) * 1997-06-11 2001-12-11 Nec Corporation Semiconductor device with electric converter element
US9349933B2 (en) * 2008-08-20 2016-05-24 Texas Instruments Incorporated Vertical thermoelectric structures

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