WO1991002229A1 - Thermosäulen-strahlungsdetektor - Google Patents

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WO1991002229A1
WO1991002229A1 PCT/DE1990/000578 DE9000578W WO9102229A1 WO 1991002229 A1 WO1991002229 A1 WO 1991002229A1 DE 9000578 W DE9000578 W DE 9000578W WO 9102229 A1 WO9102229 A1 WO 9102229A1
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WO
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radiation detector
thermopile
detector according
silicon
chip
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Application number
PCT/DE1990/000578
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English (en)
French (fr)
Inventor
Hartmut Schmidt
Frank Beerwerth
Simon Middelhoek
Alexander Willem Van Herwarrden
Pasqualina Maria Sarro
Original Assignee
Braun Aktiengesellschaft
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Filing date
Publication date
Application filed by Braun Aktiengesellschaft filed Critical Braun Aktiengesellschaft
Priority to DE90DE9000578D priority Critical patent/DE4091364D2/de
Publication of WO1991002229A1 publication Critical patent/WO1991002229A1/de

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
    • G01J5/12—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using thermoelectric elements, e.g. thermocouples

Definitions

  • thermopile radiation detector according to the preamble of patent claim 1.
  • Thermopile radiation detectors consist of several thermocouples connected in series and are often used to measure the intensity of infrared radiation. For each thermocouple, heat is supplied to one of two so-called “thermal contacts", namely the so-called “hot” thermal contact, by exposing one radiation-receiving surface to infrared radiation, while the other, so-called “cold” thermal contact Radiation is protected.
  • the size of the thermoelectric signal generated by the thermopile radiation detector increases with the intensity of the infrared radiation impinging on the radiation-receiving surface.
  • the absorber, thermal resistance and heat sink of a thermopile radiation detector must be adapted to the type of infrared radiation to be detected.
  • the hot thermal contacts themselves serve as absorbers, the connecting lines between hot and cold thermal contacts as heat resistance, while the heat sink consists of a metal ring that is in good thermal contact with the cold thermal contacts.
  • the absorber should be so well thermally insulated that almost nothing is given off to the environment by the heat flow, so that it almost completely flows to the heat sink via the thermal resistance.
  • thermopile radiation detector is known, for example, from the product description S07 from Isabellendazzling, Postfach 1453, D-6430 Dillenburg.
  • the thermal column radiation detector consists of 16 Cu-CuN thermocouples connected in series, which are sealed between two Kapton foils (thickness 25-50 ⁇ m).
  • the hot thermal contacts of the thermocouples are evenly distributed on a circular surface (6 mm diameter), while the cold thermal contacts are arranged on a circle with a 10 mm diameter.
  • thermopile radiation detector then delivers a thermoelectric signal when there is a temperature difference between the internal (hot) and the external (cold) thermo contacts.
  • the temperature difference is generated by the infrared radiation impinging on the hot thermal contacts, which is converted into heat in the Kapton films acting as absorbers and is dissipated into a heat sink (heat sink) via a thermal resistor.
  • thermopile radiation detector known from the product description mentioned is relatively complex and therefore expensive.
  • thermopile radiation detector manufactured using thin-film technology is known, which is applied to a so-called “substrate” consisting of silicon, in the following the one with the thermopile radiation detector provided substrate is referred to as a "chip".
  • substrate consisting of silicon
  • thermopile radiation detector provided substrate is referred to as a "chip”.
  • methods known from the manufacture of integrated circuits and from micromechanics, such as anisotropic etching, are used.
  • thermopile radiation detector known from the magazine "Measurement” is attached to a membrane made of silicon nitrite (Si-J.) and quartz (Si0 2 ), which is produced by anisotropic etching becomes. Bismuth / antimony thermal contacts are used to generate the thermoelectric signal.
  • This thermopile radiation detector has the advantage that the thermoelectric signal is relatively high due to the low thermal conductivity of the membrane.
  • this thermopile radiation detector has the disadvantage that it is difficult to manufacture and the chip can easily be damaged during its handling during the manufacturing process.
  • thermopile radiation detector see, for example, pages 68 and 86
  • the radiation-receiving surface is no longer mechanically and therefore thermally connected to the substrate on all sides Membrane, but at the end of one or more cantileve beam infrared detector which extends in the interior of the substrate, which otherwise only consists of four borders.
  • Such a cantilever is designed to be considerably thinner than the four enclosures delimiting the inner region of the chip.
  • the reason for the relatively small thermoelectric signal is the radiation receiving area, which is too small in relation to the thermal resistance of the cantilever.
  • Thermopiles can also be used to measure the pressure for pressures below about 10 kPa in gas-filled containers.
  • thermopiles The decisive difference to the radiation-detecting thermopiles is that the thermal resistance of a surface-like structure to the surrounding gas is used as a measure of the changing pressure of the gas.
  • the flat structure is heated in such a way that a heat flow which is constant over time via the variable thermal resistance of the surrounding gas produces a temperature difference between the flat structure and the surroundings. This usually very small temperature difference is converted into an electrical signal using a thermopile.
  • thermopile for measuring pressure in a vacuum
  • the surface in thermal contact with the gas is not applied to a membrane that is mechanically and thus thermally connected to the substrate on all sides, but to an inside of the membrane Chips floating membrane suspended on four webs ("floating membrane").
  • thermopile radiation detector If one were to use such an arrangement as a radiation detector, this would be unsuitable for this, since due to the large number (four) and the relatively short length of the webs, the thermal resistance between the radiation-receiving surface and the heat sink is very small. However, a small thermal resistance basically reduces the sensitivity of the radiation detector. However, since it is fundamentally desirable to keep the entire surface of a thermopile radiation detector and thus also its radiation-receiving area small, a sufficiently large thermoelectric signal is no longer available with relatively small thermal resistances. It is therefore an object of the invention to provide an even more economical thermopile radiation detector in which " on the one hand the chip area is further reduced and on the other hand emits an even larger thermoelectric signal without impairing its functionality.
  • thermopile radiation detector according to the preamble of claim 1 by the features contained in the characterizing part thereof.
  • thermopile radiation detector with a minimal chip area but good thermal efficiency. ie a relatively large thermoelectric signal for a given infrared radiation.
  • the meandering or spiral course of the tape has the advantage that the area required for the entire chip is less. Furthermore, the radiation-receiving surface can be arranged in the center of the chip in the case of a spiral formation of the band, which allows a simple rotationally symmetrical structure.
  • thermopile radiation detector If a band is selected which has a small width in comparison to the longitudinal dimensions of the radiation-receiving surface (claim 2), its thermal conductivity is further reduced, which further increases the efficiency of the thermopile radiation detector.
  • thermoelectric materials are used for both the cold and the hot TM thermal contacts (claim 6), since such an arrangement uses standard methods known from the manufacture of integrated circuits (CMOS or bipolar) can be produced.
  • thermoelectric materials are used as thermoelectric materials in both thermo contacts (claim 9).
  • processes can be used which are known from the manufacture of integrated circuits, the particular advantage lies in the temperature independence of the thermoelectric coefficient with a suitably chosen doping of the silicon.
  • the conductor tracks used for connecting the thermocouples in series can be made of the same material as the corresponding contact surfaces of the thermal contacts themselves (claim 10). This leads to cost savings, since the number of masks is reduced and a manufacturing step is also omitted in the further manufacturing process.
  • a suspension of the radiation-sensitive surface on a single band is not easy to carry out.
  • the layer structure on the chip must be matched to the materials and the layer thicknesses, since otherwise the tape can warp or warp due to internal tensions.
  • a thermopile radiation detector with deformed bands is unusable. If one chooses materials for an arrangement according to claim 5 for the tape, the insulating layer, the thermal contacts and the conductor tracks according to claims 8-11 and if one bases their dimensioning on dimensions according to claim 12, the two can be described below Compensate the effects described so far that warping or warping no longer occur. It is known from thin-film technology that layers which are produced by vapor deposition of a substrate build up considerable stresses during the condensation. The reason for this is that the materials for vapor deposition are considerably hotter than the substrate; when cooling, tensile stresses will occur, for example, on aluminum on silicon.
  • the SiO 2 In order to achieve a flat design of the thermopile radiation detector without warping, the SiO 2 must therefore be as thin as possible. Furthermore, the thickness and width of the aluminum conductor tracks should be as small as possible in order to minimize the stresses.
  • the radiation-receiving surface is circular and is covered in the region of the openings with a layer that is well absorbing infrared radiation in order to increase the thermal voltage.
  • thermopile radiation detector with a wavelength-dependent Em - to make sensitive. With such a thermopile radiation detector, it is then possible to use additional filters to selectively select the wavelength of interest. in the area of the incident radiation, which makes the manufacture significantly cheaper.
  • an electronic component is attached to measure the temperature of the edge of the chip on one of its borders, in which at least one material property changes to a known extent with its temperature.
  • the component supplies an input signal for a compensation circuit in order to compensate for the temperature dependence of the thermal voltage that exists in certain pairs of thermoelectric contacts.
  • thermoelectric signal if necessary linearises it and / or compensates for it (Claim 16), in order to combine very weak infrared radiation emitted by a distant object convert the electrical signal proportional to the temperature of the object with a voltage level of the size of a few volts.
  • thermopile radiation detector according to the invention with a spiral band
  • FIG. 2 shows a partially represented section through the radiation-receiving surface along the direction denoted by AA in FIG. 1 and, in a perspective representation, the partial course of the strip including the conductor tracks attached to it, 3a and 3b the schematic course of the two conductor tracks arranged on the tape.
  • the chip 1 shows a square-shaped chip 1 made of monocrystalline, p-doped silicon with a total thickness in the range of 300-750 / um, which has a layer of n-doped silicon on its entire surface Ver ⁇ thickness of 5-10 / um see and the edge is designated 2.
  • the chip 1 can be produced using methods known from the manufacture of integrated circuits and serves as the starting product (substrate) for the manufacture of the thermopile radiation detector according to the invention.
  • the width and the length of the chip 1 are each approximately
  • the chip 1 originally formed as a square cuboid is further processed in such a way that it only has four borders 2 ', 2 ", 2 at its edge 2 '", 2" "with an unchanged thickness of 300-750 // m, which delimit a rectangle.
  • the border 2 'of the chip 1 which runs to the right in FIG. 1 is shown broken away, although all four borders 2', 2 ", 2 '", 2 "" of the square chip 1 are continuously formed.
  • a strip 3 which is articulated at right angles and then bent three times clockwise in the clockwise direction remains on the bezel 2 'and consists entirely of monocrystalline, n-doped silicon.
  • a disk-shaped body is formed on the free end of the band 3, on which the radiation-receiving surface 4 is produced by further method steps becomes.
  • the thickness of the band 3 and the disc-shaped body is of the order of 5 / ⁇ m, so that originally about 300-780 / 411. a considerable proportion of the thick substrate is removed, for example etched away.
  • the approximately 130 ⁇ m wide band 3 is guided along the borders 2 ', 2 ", 2"', 2 "” in such a way that a gap 5 is present between the relevant border and the band 3.
  • the band 3 can be slotted, perforated or provided with other cutouts.
  • the material removal carried out in this way has the purpose of further reducing the thermal conductivity of the strip 3, without the mechanical stability being decisively impaired.
  • the band can be meandering.
  • the same advantages essential to the invention come into play again, namely that a thermopile radiation detector with a high sensitivity is produced with a large length of the belt and at the same time a minimal space requirement.
  • the radiation-receiving surface lies outside the center of the chip, which can be advantageous if one deliberately wants to attach it outside the axis of symmetry of the chip. This is e.g. This is the case, for example, if only the radiation incident on the thermopile radiation detector outside its axis of symmetry is to be measured.
  • thermopile radiation detector which correspond to one another are designated by the same reference numerals as in FIG. 1.
  • Fig. 2 shows the basic structure of the hot thermal contacts of the thermopile radiation detector.
  • Over the entire course of the band 3 are in total n-doped silicon material six trough-shaped deposits 6 with p-doped silicon arranged parallel to each other.
  • the inclusions 6 extend from the disc-shaped body over the end 14 of the band 3 facing it, along the entire band 3 over the end 13 of the band 3 facing the edge 2 to the socket 2 'of the chip 1.
  • the embedded, p- doped silicon forms conductor tracks 10b (cf. FIG. 3b), of which a total of six are arranged on the band 3 and of which only the ends 7 thereof can be seen in FIG. 2.
  • the p-doped silicon in the deposits 6 is produced using known methods, for example diffusion or ion implantation methods.
  • FIG. 2 Furthermore, it can be seen from FIG. 2 that about 0.15> s. ⁇ each above the band 3 except for openings 8 present in the area of the interface AA. thick, electrically insulating layer 9 of silicon dioxide (SiO ⁇ ) is attached, the width of which corresponds approximately to the width of the band 3.
  • the openings 8 have the purpose that there the ends 15 of further, made of aluminum and running on the insulating layer 9 conductor tracks 10a (see also Fig. 3a) with the corresponding ends 7 of the conductor tracks 10b made of p-doped silicon in electrical Get in touch.
  • the resulting electrical connection between the conductor tracks 10a and 10b forms the hot thermal contact of the thermocouples, of which only three out of a total of six are shown in FIG. 2.
  • the thickness or maximum thickness of the strip conductors 10a and 10b is about 0, ⁇ ⁇ m, its width or maximum width of about 12 / wm.
  • thermopile radiation detector has six thermocouples connected in series and consisting of a combination of p-doped silicon and aluminum.
  • the thermal contacts can be made from other elements, e.g. n-doped polysilicon or gold.
  • parts of the chip 1 e.g. the tape 3
  • the entire radiation-receiving surface 4 is covered with a layer (not shown), which is made of carbon black or, in another embodiment, for wavelength-selective absorption from a dielectric layer or from dielectric material exists, which has antireflective properties in the infrared radiation range.
  • a layer (not shown), which is made of carbon black or, in another embodiment, for wavelength-selective absorption from a dielectric layer or from dielectric material exists, which has antireflective properties in the infrared radiation range.
  • a is not shown in the figures Housing surrounding chip 1, which is filled with a protective gas, for example xenon, and is sealed gas-tight to the outside.
  • the enclosure V can also be provided with an electronic circuit which amplifies the sensor signal, if necessary temperature-compensated and / or linearized.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Thermosäulen-Strahlungsdetektor, dessen Thermoelemente auf einem aus Silizium bestehenden Chip ausgebildet sind, wobei der Chip mit mikromechanischen Verfahren hergestellt wird, die auch für die Fertigung von integrierten Schaltkreisen verwendet werden. Nach der Erfindung wird von einem ursprünglich relativ dicken, plattenförmigen, aus Silizium bestehenden Chip (1) derart viel Material abgetragen, daß neben einem relativ dicken Rand (2) nur noch ein relativ dünnes, mäander- oder spiralförmig verlaufendes Band (3) bestehen bleibt, welches nur mit seinem einen Ende (13) an den Rand (2) angelenkt ist. Die sogenannten ''kalten'' Thermokontakte sind dabei am Rand (2) des Chips (1) im Bereich des einen Endes (13) des Bandes (3) und die sogenannten ''heißen'' Thermokontakte am anderen, freien Ende (14) des dünnen Bandes (3) angeordnet. Durch den erfindungsgemäßen Aufbau ergibt sich bei gegebener Infrarotstrahlung auch bei einer relativ kleinen Chipfläche noch ein relativ großes thermoelektrisches Signal.

Description

Thermosäulen-Strahlungsdetektor
Die Erfindung betrifft einen Thermosäulen-Strahlungsdetektor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Thermosäulen-Strahlungsdetektoren bestehen aus mehreren, hinter¬ einander geschalteten Thermoelementen und werden oft zur Intensi¬ tätsmessung von Infrarotstrahlung verwendet. Dabei wird bei jedem Thermoelement einem von zwei sogenannten "Thermokontakten", näm¬ lich dem sogenannten "heißen" Thermokontakt, dadurch Wärme zuge¬ führt, daß eine Strahlungsempfangende Fläche der Infrarotstrah¬ lung ausgesetzt wird, während der andere, sogenannte "kalte" Thermokontakt vor Bestrahlung geschützt wird. Die Größe des von dem Thermosäulen-Strahlungsdetektor erzeugten thermoelektrisehen Signals wächst mit der Intensität der auf die strahlungse pfan¬ gende Fläche auftreffenden Infrarotstrahlung.
Grundsätzlich müssen Absorber, Wärmewiderstand und Kühlkörper eines Thermosäulen-Strahlungsdetektors der Art der jeweils nach¬ zuweisenden Infrarotstrahlung angepaßt werden. Im einfachsten Fall dienen die heißen Thermokontakte selbst als Absorber, die Verbindungsleitungen zwischen heißen und kalten Thermokontakten als Wärmewiderstand, während der Kühlkörper aus einem Metallring besteht, der in gutem Wärmekontakt mit den kalten Thermokontakten steht.
Der Absorber sollte so gut wärmeisoliert sein, daß vom Wärmestrom fast nichts an die Umgebung abgegeben wird, so daß dieser über den Wärmewiderstand nahezu voll tändig dem Kühlkörper zufließt.
Ein derartiger Thermosäulen-Strahlungsdetektor ist beispielsweise aus der Produktbeschreibung S07 der Fa. Isabellenhütte, Postfach 1453, D-6430 Dillenburg, bekannt. Der dort beschriebene Thermo- säul en-Strahl ungsdetektor besteht aus 16 hintereinander geschal¬ teten Cu-CuN -Thermoelementen, die zwischen zwei Kapton-Folien (Stärke 25-50 ΛΛ m) eingesiegelt sind. Die heißen Thermokontakte der Thermoelemente sind auf einer kreisförmigen Fläche (6 mm Durchmesser) gleichmäßig verteilt, während die kalten Thermokon¬ takte auf einem Kreis mit 10 mm Durchmesser angeordnet sind.
Dieser Thermosäul en-Strahl ungsdetektor liefert dann ein thermo- elektrisches Signal, wenn eine Temperaturdifferenz zwischen den innenliegenden (heißen) und den außenliegenden (kalten) Thermo¬ kontakten existiert. Die Temperaturdifferenz wird durch die auf die heißen Thermokontakte auftreffende Infrarotstrahlung er¬ zeugt, die in den als Absorber wirkenden Kapton-Folien in Wärme umgewandelt und über einen Wärmewiderstand in eine Wärmesenke (Kühlkörper) abgeführt wird.
Die Herstellung des aus der genannten Produktbeschreibung bekann¬ ten Thermosäul en-Strahl ungsdetektors ist in Anbetracht der gerin¬ gen Empfindlichkeit relativ aufwendig und damit teuer.
Aus der Zeitschrift "Measure ent" , Vol. 6, No. 1, Jan.- ar. 1988, Seiten 2 ff., ist ein in Dünnschichttechnik hergestellter Thermo¬ säul en-Strahl ungsdetektor bekannt, der auf einem aus Silizium be¬ stehenden, sogenannten "Substrat" aufgebracht ist, wobei im fol¬ genden das mit dem Thermosäul en-Strahl ungsdetektor versehene Substrat als "Chip" bezeichnet wird. Zur Herstellung des Chips werden aus der Fertigung von integrierten Schaltkreisen und aus der Mikromechanik her bekannte Verfahren, wie beispie sweise anisotropes Ätzen, verwendet.
Die Strahlungsempfangende Fläche des aus der Zeitschrift "Measurement" bekannten Thermosäul en-Strahl ungsdetektors ist auf einer aus Siliziumnitrit (Si- J.) und Quarz (Si02) bestehen¬ den Membran angebracht, die durch anisotropes Ätzen hergestellt wird. Zur Erzeugung des thermoelektrisehen Signals werden Wismut/Antimon-Thermokontakte verwendet. Dieser Thermosäu- 1en-Strahlungsdetektor hat den Vorteil, daß aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit der Membran das thermoelektrisehe Signal rela¬ tiv hoch ist. Andererseits weist dieser Thermosäulen-Strahlungs¬ detektor den Nachteil auf, daß er schwierig herzustellen ist und der Chip bei seiner Handhabung während des Fertigungsprozesses leicht beschädigt werden kann. Darüber hinaus weist der für einen derartigen Thermosäulen-Strahlungsdetektor zu verwendende Chip
2 immer noch eine relativ große Flache von über 9 mm auf.
Aus der Dissertation von P.M. Sarro (Technische Universität Delft in Holland, 1. Oktober 1987) ist ein weiterer Thermosäulen- Strahlungsdetektor bekannt (vgl. z.B. die Seiten 68 und 86), bei der die Strahlungsempfangende Fläche nicht mehr auf einer allseits mit dem Substrat mechanisch und damit auch thermisch verbundenen Membran, sondern am Ende eines oder mehrerer im Innenbereich des ansonsten nur noch aus vier Einfassungen bestehenden Substrats sich erstreckenden Ausleger (cantileve beam infrared detector) aufgebracht ist. Dabei ist ein solcher Ausleger erheblich dünner ausgebildet als die vier den Innenbe¬ reich des Chips begrenzenden Einfassungen.
Neben den Vorteilen, die darin bestehen, daß er mit aus der Her¬ stellung von integrierten Schaltkreisen her bekannten Standard¬ methoden herstellbar ist, gibt der aus der vorgenannten Disserta¬ tion bekannte Thermosäulen-Strahlungsdetektor bezogen auf die re¬ lativ große Chipfläche nur ein relativ kleines thermoelektrisches Signal ab, was angesichts der Tatsache, daß die Größe der Fläche des Chips direkt dessen Preis bestimmt (kleine Chipfläche = niedriger Preis), von Nachteil ist. Ursache für das relativ kleine thermoelektrisehe Signal ist die im Verhältnis zum Wärmewiderstand des Auslegers zu kleine Strahlungsempfangende Fläche. Thermosäulen können auch zur Messung des Druckes für Drucke un¬ terhalb von etwa lOkPa in gasgefüllten Behältern benutzt werden. Der entscheidende Unterschied zu den strahlungsdetektierenden Thermosäulen besteht darin, daß der Wärmewiderstand einer fl chenhaften Struktur zum umgebenden Gas als Meßgröße für den sich ändernden Druck des Gases benutzt wird. Hierzu wird die flächenhafte Struktur in der Weise beheizt, daß ein zeitlich konstanter Wärmestrom über den veränderlichen Wärmewiderstand des umgebenden Gases eine Temperaturdifferenz zwischen der flächen¬ haften Struktur und der Umgebung erzeugt. Diese in der Regel sehr kleine Temperaturdifferenz wird mit einer Thermosäule in ein elektrisches Signal umgewandelt.
Aus der Dissertation von A. W. van Herwaarden (Technische Univer¬ sität Delft in Holland, 24. Juni 1987, vgl. dort z.B. die Seite 41) umi J. Vax. Sei. Techn. A5_ 2454 (1987)) ist eine Thermosäule zur Druckmessung im Vakuum bekannt, bei der die mit dem Gas in Wärmekontakt stehende Fläche nicht auf einer allseits mit dem Substrat mechanisch und damit auch thermisch verbundenen Membran aufgebracht ist, sondern auf einer im Innenbereich des Chips freischwebenden, an vier Stegen aufgehängten Membran ("floating membrane").
Würde man eine derartige Anordnung als Strahlungsdetektor ein¬ setzen, so wäre dieser dafür ungeeignet, da aufgrund der hohen Anzahl (vier) und der relativ geringen Länge der Stege der Wärmewiderstand zwischen strahlungsempfangender Fläche und Kühl¬ körper sehr klein ist. Ein kleiner Wärmewiderstand bewirkt aber grundsätzlich eine Verringerung der Empfindlichkeit des Strah¬ lungsdetektors. Da es aber grundsätzl ch wünschenswert ist, die gesamte Oberfläche eines Thermosäulen-Strahlungsdetektors und damit auch dessen Strahlungsempfangende Fläche klein zu halten, ist bei relativ kleinen Wärmewiderständen kein ausreichend großes thermoelektrisches Signal mehr erhältlich. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen noch preiswerteren Thermosäulen-Strahlungsdetektor zu schaffen, bei" dem zum einen die Chipfläche noch weiter verkleinert wird und der zum anderen ein noch größeres thermoelektrisches Signal abgibt, ohne daß da¬ durch seine Funktionsfähigkeit beeinträchtigt wird.
Diese Aufgabe wird für einen Thermosäulen-Strahlungsdetektor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 durch die in dessen kenn¬ zeichnenden Teil enthaltenen Merkmale gelöst.
Dadurch, daß die Strahlungsempfangende Fläche am freien Ende eines spiral- oder mäanderförmig verlaufenden dünnen Bandes ange¬ formt und damit über einen Wärmewiderstand äußerst geringer Wärmeleitfähigkeit mit dem Rand des Chips verbunden ist, erhält man einen Thermosäulen-Strahlungsdetektor minimaler Chipfläche, aber guten thermischen Wirkungsgrads, d.h. ein relativ großes thermoelektrisches Signal bei gegebener Infraroteinstrahlung.
Durch den mäander- oder spiralförmigen Verlauf des Bandes ergibt sich der Vorteil, daß der Flächenbedarf für den gesamten Chip ge¬ ringer ist. Weiterhin kann die Strahlungsempfangende Fläche bei spiralförmiger Ausbildung des Bandes im Zentrum des Chip angeord¬ net werden, was einen einfachen rotationssymmetrischen Aufbau gestattet.
Wählt man ein Band, welches im Vergleich zu den Längsabmessungen der Strahlungsempfangenden Fläche eine geringe Breite aufweist (Anspruch 2), so wird dessen Wärmeleitfähigkeit weiter verrin¬ gert, was den Wirkungsgrad des Thermosäulen-Strahlungsdetektors weiter erhöht.
Dadurch, daß die Leiterbahnen auf dem Band angeordnet sind (An¬ spruch 3), ergibt sich der Vorteil, daß das Material des Bandes unabhängig von der Wahl der Materialien für die Thermokontakte festlegbar ist. Vorteilhaft ist es, wenn das Band in denjenigen Bereichen, in denen keine Leiterbahnen verlaufen, mit Löchern oder Schlitzen versehen ist -(Anpruch 4). Hierdurch wird die Wärmeleitfähigkeit weiter herabgesetzt und das Detektorsignal erhöht. Dies ist sehr wichtig bei Verwendung von monokristallinem Silizium als Band¬ material, da dieses eine höhere Wärmeleitfähigkeit - was bei ge¬ schlossenem Band von Nachteil wäre - als polykr stallines Silizi¬ um bei besseren mechanischen Eigenschaften (Festigkeit) - was bei geschlossenem Band von Vorteil ist - aufweist.
Zur Erzielung eines geringen Flächenbedarfs für den Gesamtchip und dem damit verbundenen Kostenvorteil wird vorgeschlagen, je¬ weils die beiden, zu einem Thermokontakt führenden Leiterbahnen auf dem βantf übereinander anzuordnen (Anspruch 5), wobei zwischen allen Leiterbahnen eine isolierende Schicht, beispielsweise aus Siliziumoxid (Si02) oder Siliziumnitrit (SigNi^) liegt. Da¬ bei weist die isolierende Schicht im Bereich der Thermokontakte Öffnungen auf, innerhalb derer sich die beiden Leiterbahnen be¬ rühren.
Es ist weiterhin vorteilhaft, daß sowohl für die kalten als auch die heißen™ Thermokontakte einerseits dotiertes Silizium und andererseits ein Metall als thermoelektrisehe Materialien ver¬ wendet werden (Anspruch 6), da eine derartige Anordnung mit aus der Herstellung von integrierten Schaltkreisen bekannten Stand¬ ardverfahren (CMOS oder bipolar) hergestellt werden kann.
Wenn man für das Material des Bandes (vgl. Anspruch 7) poly- oder monokristallines oder amorphes Silizium oder Siliziumdioxid (Si02) oder Siliziumnitrit (SύN.) wählt, ergibt sich der Vorteil, daß dieses eine besonders geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist, Was zu einer Erhöhung des thermoelektrisehen Signals führt. Wenn man das Band aus monokristallinem, n-dotiertem Silizium (An¬ spruch 8) herstellt, ergibt sich der Vorteil, daß das Material des Bandes nicht in einem zusätzlichen Verfahrensschritt auf den Wafer aufgebracht werden muß. Die für die Herstellung der strah- lungse pfangenden Fläche ohnehin notwendige Epitaxieschicht aus n-dotiertem Silizium dient nämlich gleichzeitig als Grundmaterial für das Band.
Dadurch, daß als thermoelektrisehe Materialien bei beiden Thermo¬ kontakten einerseits p-dotiertes Silizium und andererseits Alu¬ minium verwendet werden (Anspruch 9), lassen sich wiederum Ver¬ fahren verwenden, die aus der Herstellung von integrierten Schaltkreisen bekannt sind, wobei der besondere Vorteil in der Temperaturunabhängigkeit des thermoelektrisehen Koeffizienten bei geeignet gewählter Dotierung des Siliziums liegt.
Um mit nur einer Maske für die Leiterbahnen und die Kontakte aus¬ zukommen, können die zur Reihenschaltung der Thermoelemente dienenden Leiterbahnen aus dem gleichen Material wie die ent¬ sprechenden Kontaktfl chen der Thermokontakte selbst bestehen (Anspruch 10). Dies führt zu einer Kosteneinsparung, da die An¬ zahl der Masken vermindert wird und auch im weiteren Herstel¬ lungsprozeß ein Fertigungsschritt wegfällt.
Eine Aufhängung der strahlungsempfindlichen Fläche an einem ein¬ zigen Band ist nicht einfach durchführbar. Der Schichtenaufbau auf dem Chip muß auf die Materialien und die Schichtdicken abge¬ stimmt sein, da sonst aufgrund innerer Spannungen sich das Band verkrümmen oder verwerfen kann. Ein Thermosäulen-Strahlungsdetek¬ tor mit deformierten Bändern ist aber unbrauchbar. Wählt man für eine Anordnung nach Anspruch 5 für das Band, die isolierende Schicht, die Thermokontakte und die Leiterbahnen Materialien nach den Ansprüchen 8-11 und legt man für deren Dimensionierung Abmes¬ sungen nach Anspruch 12 zugrunde, so lassen sich die beiden nach¬ stehend beschriebenen Effekte so weitgehend kompensieren, daß Verwerfungen oder Verkrümmungen nicht mehr auftreten. Aus der Dünnschichttechnik ist bekannt, daß Schichten, die durch Bedampfen eines Substrates hergestellt werden, bei der Konden¬ sation beträchtliche Spannungen aufbauen. Grund hierfür ist, daß die Materialien zur Aufdampfung beträchtlich heißer sind als das Substrat; beim Abkühlen werden deshalb z.B. bei Aluminium auf Silizium Zugspannungen auftreten.
Im Gegensatz hierzu entstehen bei der Herstellung der aus S 02 bestehenden isolierenden Schicht auf dem Siliziu substrat Druck¬ spannungen. Grund hierfür ist, daß das SiO bei höheren Tempe¬ raturen (größer als Umgebungstemperatur) auf dem Siliziumsubstrat erzeugt wird. Beim Abkühlen entsteht eine Druckspannung, da der thermische Ausdehnungskoeffizient von SiO„ wesentlich kleiner als der von Silizium ist.
Um eine flache Ausführung des Thermosäulen-Strahlungsdetektor ohne Verwerfungen zu erreichen, muß deshalb das SiO- so dünn wie möglich sein. Weiterhin sollten Dicke und Breite der Alumini- umleiterbahnen so klein wie möglich sein, um die Spannungen zu minimieren.
Es ist weiterhin vorgesehen (Anspruch 13), daß die strahlungsempfangende Fläche kreisförmig ausgebildet und bis in den Bereich der Öffnungen mit einer Infrarotstrahlung gut absorbierenden Schicht, überzogen ist, um die Thermospannung zu erhöhen.
Wird die Strahlungsempfangende Fläche mit einer dielektrischen Schicht zur Erhöhung der Absorption oder mit einer Antireflex- schicht in Verbindung mit einer geeigneten Dotierung des Basis- materials versehen (Anspruch 14), so ist es möglich, einen Ther¬ mosäulen-Strahlungsdetektor mit einer wellenl ngenabhängigen Em- pfindlichkeft herzustellen. Bei einem solchen Thermosäulen-Strah- 1ungsdetektor kann man dann auf eine zusätzlche Verwendung von Filtern zur selektiven Auswahl des interessierenden Wellenlängen- bereichs der einfallenden Strahlung verzichten, was die Herstel¬ lung bedeutend verbilligt.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen (An¬ spruch 15), daß zur Messung der Temperatur des Randes des Chips auf einem seiner Einfassungen ein elektronisches Bauelement ange¬ bracht ist, bei welchem sich zumindest eine Materialeigenschaft im bekannten Ausmaß mit dessen Temperatur ändert. Dabei liefert das Bauelement ein Eingangssignal für eine Kompensationsschal¬ tung, um die bei bestimmten Paarungen von thermoelektrisehen Kontakten vorhandene Temperaturabhängigkeit der Thermospannung auszugleichen.
Es ist ferner vorteilhaft, auf dem Rand des Chips zusätzlich eine elektronische Schaltung anzuordnen, die das thermoelektrisehe Signal verstärkt, nötigenfalls linearisiert und/oder temperatur¬ kompensiert (Anspruch 16), um sehr schwache Infrarotstrahlung, die von einem entfernten Objekt emittiert wird, in ein der Tem¬ peratur des Objekts proportionales elektrisches Signal mit einer Spannungshöhe in der Größe einiger Volt umzuwandeln.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 den schematischen Aufbau des erfindungsgemäßen Thermo¬ säulen-Strahlungsdetektors mit spiralförmigen Band,
Fig. la in schematischer Darstellung eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Thermosäulen-Strahlungsdetektor mit mäanderförmigem Band,
Fig. 2 einen teilweise dargestellten Schnitt durch die strah- lungsempfangende Fläche entlang der in Fig. 1 mit A-A be¬ zeichneten Richtung und in perspektivischer Darstellung den teilweisen Verlauf des Bandes samt der auf ihm ange¬ brachten Leiterbahnen, Fig. 3a und 3b den schematischen Verlauf der beiden auf dem Band angeordneten Leiterbahnen.
Fig. 1 zeigt einen quadratisch ausgebildeten Chip 1 aus mono¬ kri stall ine , ' p-dotiertem Silizium mit einer Gesamtdicke im Be¬ reich von 300-750/Um, der auf seiner ganzen Oberfläche mit einer Schicht aus n-dotiertem Silizium mit einer Dicke von 5-10/um ver¬ sehen und dessen Rand mit 2 bezeichnet ist. Der Chip 1 läßt sich mit aus der Fertigung von integrierten Schaltkreisen bekannten Methoden herstellen und dient als Ausgangsprodukt (Substrat) für die Fertigung des erfindungsgemäßen Thermosäul en-Strahl ungsdetek¬ tor. Die Breite und die Länge des Chips 1 betragen jeweils etwa
2 2 mm, so daß er etwa eine Fläche von 4 mm aufweist.
Ebenfalls wieder mittels aus der Herstellung von integrierten Schaltkreisen bekannter mikromechanischer Verfahren, beispiels¬ weise Ätzen, wird der ursprünglich als quadratischer Quader aus¬ gebildete Chip 1 so weiterbearbeitet, daß er an seinem Rand 2 nur noch aus vier Einfassungen 2', 2", 2'", 2"" mit einer unveränder¬ ten Dicke von 300-750//m besteht, die ein Rechteck begrenzen. Um zumindest schemati seh die räumliche Struktur des Chips 1 erkenn¬ bar zu machön, ist die in der Fig. 1 vorne rechts verlaufende Einfassung 2' des Chips 1 aufgebrochen dargestellt, obgleich alle vier Einfassungen 2', 2", 2'", 2"" des quadratischen Chips 1 durchgehend Ausgebildet sind.
Nach Anwendung weiterer, entsprechender mikromechanischer Ver¬ fahren verbleibt an der Einfassung 2' ein rechtswinklig angelenk¬ tes und dann ein dreimal in Richtung des Uhrzeigersinns recht¬ winkl g abgeknicktes Band 3, das vollkommen aus monokristallinem, n-dotiertem Silizium besteht. Dem freien Ende des Bandes 3 ist ein scheibenförmiger Körper angeformt, auf welchem durch weitere Verfahrensschritte die Strahlungsempfangende Fläche 4 erzeugt wird. Die Dicke des Bandes 3 und des scheibenförmigen Körpers liegt in der Größenordnung von 5/^m, so daß von dem ursprünglich etwa 300-780/411. dicken Substrat ein beträchtlicher Anteil ent¬ fernt, beispielsweise also weggeätzt ist. Das etwa 130um breite Band 3 ist so entlang den Einfassungen 2', 2", 2"', 2"" geführt, daß zwischen der betreffenden Einfassung und dem Band 3 ein Spalt 5 vorhanden ist.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das Band 3 geschlitzt, gelocht oder mit anderen Aussparungen versehen sein. Die so vorgenommene Materialabtragung hat den Zweck, die ther¬ mische Leitfähigkeit des Bandes 3 weiter herabzusetzen, ohne daß dessen mechanische Stabilität entscheidend beeinträchtigt wird.
In einer weiteren, in Fig. la gezeigten Auführung der Erfindung kann das Band mäanderförmig ausgebildet sein. Wie bei einer spiralförmigen Ausbildung kommen dabei wiederum dieselben erfin¬ dungswesentlichen Vorteile zum Tragen, nämlich, daß bei einer großen Länge des Bandes und gleichzeitig minimalem Platzbedarf ein Thermosäulen-Strahlungsdetektor mit einer hohen Empfindlich¬ keit entsteht. Die Strahlungsempfangende Fläche liegt hierbei außerhalb der Mitte des Chips, was dann von Vorteil sein kann, wenn man diese bewußt außerhalb der Symmetrieachse des Chips an¬ bringen will. Dies ist z. B. dann der Fall, wenn nur die außer¬ halb seiner Symmetrieachse auf den Thermosäulen-Strahlungsdetek¬ tor einfallende Strahlung gemessen werden soll.
In Fig. la sind die einander entsprechenden Elemente des Thermo¬ säulen-Strahlungsdetektors mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnet.
Fig. 2 zeigt den prinzipiellen Aufbau der heißen Thermokontakte des Thermosäulen-Strahlungsdetektors. Über den gesamten Verlauf des Bandes 3 sind in das n-dotierte Siliziummaterial insgesamt sechs parallel zueinander verlaufende, rinnenför ige Einlagerun¬ gen 6 mit p-dotiertem Silizium angeordnet. Die Einlagerungen 6 erstrecken sich von dem scheibenförmigen Körper über das diesem zugewandte Ende 14 des Bandes 3 entlang des gesamten Bandes 3 über das dem Rand 2 zugewandte Ende 13 des Bandes 3 bis zur Ein¬ fassung 2' des Chips 1. Das eingelagerte, p-dotierte Silizium bildet Leiterbahnen 10b (vgl. Fig. 3b), von denen auf dem Band 3 insgesamt sechs angeordnet sind und von denen in Fig. 2 lediglich deren Enden 7 erkennbar sind.
Die Herstellung des p-dotierten Siliziums in den Einlagerungen 6 erfolgt mit bekannten Methoden, beispielsweise Diffusions- oder Ionenimplantationsverfahren.
Weiter ist aus Fig. 2 ersichtlich, daß über dem Band 3 jeweils außer im Bereich der Schnittstelle A-A vorhandener Öffnungen 8 eine etwa 0,15>s.π. dicke, elektrisch isolierende Schicht 9 aus Siliziumdioxid (SiO^) angebracht ist, deren Breite etwa der Breite des Bandes 3 entspricht. Die Öffnungen 8 haben den Zweck, daß dort die Enden 15 weiterer, aus Aluminium bestehender und auf der isolierenden Schicht 9 verlaufender Leiterbahnen 10a (vgl. auch Fig. 3a) mit den entsprechenden Enden 7 der aus p-dotiertem Silizium bestehenden Leiterbahnen 10b in elektrischen Kontakt ge¬ langen. Die derart entstehende elektrische Verbindung zwischen den Leiterbahnen 10a und 10b bildet den heißen Thermokontakt der Thermoelemente, von denen in Fig. 2 nur drei von insgesamt sechs vorhandenen gezeigt sind. Die Dicke bzw. maximale Dicke der Leiterbahnen 10a und 10b beträgt etwa 0,β^m, ihre Breite bzw. maximale Breite etwa 12/wm.
Schneidet man das Band 3 längs der in Fig. 1 mit B-B1 bezeichne¬ ten Richtung, so erhält man ein Schnittbild, das mit dem längs der Richtung A-A' weitgehend identisch ist und dessen Elemente ebenfalls wieder mit einem Ionen- oder einem Diffusionsverfahren erzeugt werden. Der einzige Unterschied besteht darin, daß die Einfassung 21 wesentlich dicker (zwischen 300-750 ^m) ist als die Strahlungsempfangende Fläche 4 (Dicke etwa δ^m). Die Anordnung am Übergang vom Band 3 zu der ersten Einfassung 2' enthält dabei die kalten Thermokontakte des Thermosäulen-Strahlungsdetektors.
In den Fig. 3a und 3b ist der Verlauf der Leiterbahnen 10a und 10b schematisch dargestellt, die sich längs des Bandes 3 er¬ strecken. Im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 handelt es sich dabei um jeweils sechs Leiterbahnen. Die Leiterbahnen 10a und 10b werden mittels einer ersten und zweiten Kontaktfahne "11 und 12 elektrisch kontaktiert, wobei die erste Kontaktfahne 11 mit einer aus Aluminium bestehenden Leiterbahn 10a und die zweite Kontaktfahne 12 mit einer aus p-dotiertem Silizium bestehenden Leiterbahn elektrisch verbunden ist. Damit weist der beschriebene Thermosäulen-Strahlungsdetektor sechs hintereinander geschaltete, aus einer Kombination von p-dotiertem Silizium und Aluminium be¬ stehenden Thermoelemente auf. -
In weiteren Ausführungsformen der Erfindung können die Thermokon- take aus anderen Elementen, z.B. n-dotiertem Polysilizium oder Gold, bestehen. Weiterhin können Teile des Chips 1 (z.B. das Band 3) zur Reduzierung der thermischen Leitfähigkeit aus Polysilizium oder anderen Materialien, z.B. Siliziumdioxid (SiO-,) oder Siliziumnitrit (Si N , aufgebaut sein.
Um möglichst viel Strahlungsenergie aus der einfallenden Infra¬ rot-Strahlung zu absorbieren, wird die gesamte strahlungsempfan¬ gende Fläche 4 mit einer nicht dargestellten Schicht überzogen, die beispielsweise aus Ruß oder in einer anderen Ausführungsform zur wellenlängenselektiven Absorption aus einer dielektrischen Schicht oder aus dielektrischem Material besteht, welches im infraroten Strahlungsbereich antireflexive Eigenschaften auf¬ weist. Weiterhin in den Figuren nicht dargestellt ist ein den Chip 1 umgebendes Gehäuse, welches mit einem Schutzgas, bei¬ spielsweise Xenon, gefüllt und nach außen gasdicht verschlossen ist.
Darüber hinaus kann"" auf der Einfassung 2" des Randes 2 des Chips 1 eine Diode, ein Widerstand oder ein anderes Element angeordnet sein, um an dieser Stelle die Temperatur messen zu können. Dabei nutzt man die Tatsache aus, daß die genannten Bauelemente Materialeigenschaften besitzen, die sich in bekanntem Ausmaß mit der Temperatur ändern. Die Einfassung V kann darüber hinaus noch mit einer elektronischen Schaltung versehen werden, die das Sen¬ sorsignal verstärkt, nötigenfalls temperaturkompensiert und/oder linearisiert.

Claims

Patentansprüche
1. Thermosäul en-Strahl ungsdetektor mit mehreren elektrisch in Reihe geschalteten und auf einem aus Silizium bestehenden Chip ausgebildeten Thermoelementen, wobei von dem ursprüng¬ lich plattenförmigen Chip derart Silizium abgetragen ist, daß neben einem durch mehrere Einfassungen gebildeten Rand, der einen Körper hoher Wärmekapazität bildet, nur noch ein mit dem Rand verbundener, sich im Innern der Einfassungen er¬ streckender und als Wärmewiderstand wirkender Vorsprung be¬ stehen bleibt, dessen Dicke erheblich unterhalb der des Randes liegt und an dessen mit dem Rand verbundenen Ende die kalten Thermokontakte und an dessen freiem Ende die heißen Thermokontakte der Thermoelemente ausgebildet sind und eine Strahlungsempfangende Fläche angeformt ist, wobei die heißen und kalten Thermokontakte durch Leiterbahnen elektrisch mit¬ einander verbunden sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e , daß der Vorsprung als mäander- oder spiralförmig verlaufendes
Band (3) ausgebildet ist.
2. Thermosäul en-Strahl ungsdetektor nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e , daß das Band (3) im Vergleich zu den Längsabmessungen der Strahlungsempfangenden Fläche (4) eine geringe Breite auf¬ weist.
3. Thermosäul en-Strahl ungsdetektor nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Leiterbahnen (10a, 1Ob) auf dem Band (3) angeordnet sind. - 16 -
4. Thermosäul en-Strahl ungsdetektor nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Band (3) in denjenigen Bereichen, in denen keine Leiterbahnen (10a, 10b) verlaufen, mit Löchern oder Schlitzen versehen ist.
5. Thermosäul en-Strahl ungsdetektor nach Anspruch 3, d a d u rc h g e k e n n z e i c h n e t, daß jeweils die beiden, zu einem Thermokontakt führenden Leiterbahnen (10a, 10b) auf dem Band (3) übereinander ange¬ ordnet sind, wobei zwischen allen Leiterbahnen (10a, 10b) eine isolierende Schicht (9) liegt, und daß die isolierende Schicht (9) im Bereich der kalten und heißen Thermokontakte Öffnungen (8) aufweist, innerhalb derer sich die Enden (15, 7) der beiden Leiterbahnen (10a, 10b) berühren.
6. Thermosäul en-Strahl ungsdetektor nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e c h n e t, daß sowohl für die kalten als auch die heißen Thermokontakte einerseits dotiertes Silizium und andererseits ein Metall als thermoelektrisehe Materialien verwendet werden.
7. Thermosäul en-Strahl ungsdetektor nach Anspruch 1, d a d u rc h g e k e n n ze i c h n e , daß das Band (3) aus Silizium, Siliziumoxid (Si02) oder aus Siliziumnitrit (Sig .) besteht.
8. Thermosäul en-Strahl ungsdetektor nach Anspruch 5, d a d u rc h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Band (3) aus monokri stall inem, n-dotiertem Silizium besteht.
9. Thermosäul en-Strahl ungsdetektor nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, ' daß als thermoelektri sehe Materialien bei beiden Thermokon¬ takten einerseits p-dotiertes Silizium (7) und andererseits Aluminium (15) verwendet werden.
10. Thermosäul en-Strahl ungsdetektor nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die zur Reihenschaltung der Thermoelemente dienenden Leiterbahnen (10a, 10b) aus dem gleichen Material wie die entsprechenden Kontaktflächen (15, 7) der Thermokontakte selbst bestehen.
11. Thermosäul en-Strahl ungsdetektor nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die isolierende Schicht (9) aus Siliziumdioxid (Si0?) besteht.
12. Thermosäul en-Strahl ungsdetektor nach den Ansprüchen 8 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Dicke der isolierenden Schicht (9) etwa 0,15 ^m, die Dicke der Leiterbahnen (10a, 10b) etwa 0,6 ym, deren Breite etwa Mμm, die Dicke des Bandes (3) etwa δ^m, dessen Breite etwa 130^11. und daß der Durchmesser der strahl ungsempf angen¬ den Fläche (4) etwa 500. m beträgt.
13. Thermosäul en-Strahl ungsdetektor nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Strahlungsempfangende Fläche (4) kreisförmig ausge¬ bildet und bis in den Bereich der Öffnungen (8) derart ausgebildet ist, daß sie die auf sie auftreffende Infrarotstrahlung gut absorbiert.
14. Thermosäul en-Strahl ungsdetektor nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Strahlungsempfangende Fläche (4) mit einer Schicht aus Ruß, mit einer absorbierenden dielektrischen Schicht oder mit einer dielektrischen Antireflexbeschichtung überzogen ist, wobei in letzterem Fall die Strahlungsempfangende Fläche (4) selbst durch entsprechende Dotierung ein hohes Absorb- tionsvermδgen erhält.
15. Thermosäul en-Strahl ungsdetektor nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e , daß zur .Messung der Temperatur des Randes (2) des Chips (1) auf eineT» seiner Einfassungen (2', 2", 2'", 2"") ein elektro¬ nisches Bauelement angebracht ist, bei welchem sich zumindest eine Materialeigenschaft im bekannten Ausmaß mit dessen Tem¬ peratur ändert.
16. Thermosäul en-Strahl ungsdetektor nach Anspruch 15, d a d u r c h g e k e n n z e c h n e t, daß auf dem Rand (2) des Chips (1) zusätzlich eine elektro¬ nische Schaltung angeordnet ist, die das thermoelektrisehe Signal verstärkt, nötigenfalls linearisiert und/oder tempera¬ turkompensiert.
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