WO2005103635A1 - Fourier-spektrometer mit einem auf einem substrat integriertem modulierbaren spiegel und sensor zur abtastung stehender wellen und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Fourier-spektrometer mit einem auf einem substrat integriertem modulierbaren spiegel und sensor zur abtastung stehender wellen und verfahren zu dessen herstellung Download PDF

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mirror
transparent
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Dietmar Knipp
Helmut Stiebig
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Forschungszentrum Juelich GmbH
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Definitions

  • the present invention relates to a Fourier spectrometer for determining spectral information of an incident optical input signal and a method for producing such a Fourier spectrometer.
  • Fourier spectrometers are of interest, for example, for applications in the fields of optical measurement technology, optical communication, object recognition, biophotonics and material characterization.
  • Fourier spectrometers are typically based on Michelson interferometers or modifications of Michelson interferometers.
  • the incident light beam is divided into a measuring beam and a reference beam on a beam splitter. After the reflection at the measuring and reference mirror, the beams are superimposed in the detector arm.
  • the superposition of the two waves with the same direction of propagation leads to the formation of a standing wave.
  • the standing wave is then detected by a semiconductor sensor.
  • the two optical beam paths (measuring beam and reference beam) are perpendicular to each other. Due to the structure, the implementation of 1 D and 2D spectrometer arrays is not possible.
  • MEMS Micro Electro Mechanical System
  • Michelson interferometers are known, which are manufactured using bulk silicon technology.
  • the optical axis of the spectrometer is parallel to the substrate. It is also not possible to implement the spectrometer as a 1 D or 2D array of spectrometers.
  • a standing wave can be generated by the superimposition of two oppositely spreading rays.
  • the incident light is reflected on a modular mirror.
  • a standing wave forms in front of the mirror.
  • the standing wave is scanned by a semi-transparent sensor that is inserted into the standing wave.
  • the sensor is sufficiently transparent so that enough light passes the sensor and a standing wave is generated in front of the modulatable mirror. At the same time, the transmission of the
  • the boundary condition described above only applies to the active area of the detector and not to the total layer thickness of the detector. Accordingly, the total layer thickness of the sensor can be greater, which significantly simplifies the manufacture of the detector.
  • the condition must also be met that the sensor has sufficient transmission so that a standing wave can form in front of the mirror.
  • These semi-transparent sensors can be used as components of an interferometer or spectrometer.
  • the requirements for the sensor structure as part of a spectrometer differ significantly from the requirements for a sensor as part of an interferometer.
  • the semi-transparent sensors differ in that the sensor of the interferometer can be optimized for a fixed wavelength. This can be used, for example, to reduce losses due to reflections at layer transitions.
  • the component In the case of a spectrometer, the component must be optimized for a spectral range. Accordingly, design compromises have to be made here, since the component cannot be optimized in the same way for all wavelengths.
  • the semi-transparent sensors differ in a second point.
  • the aim of the measurement with an interferometer is to determine the change in the position of the measuring mirror (relative distance measurement) or to determine the quantities derived therefrom.
  • a second semi-transparent sensor is required, which must also be introduced into the standing wave. There must be a phase difference of 90 ° between the signals from the two sensors.
  • the same boundary condition also applies to a Michelson interferometer.
  • Two detectors are also used here to determine the direction of movement of the measuring mirror. In the case of a standing wave interferometer, this can be achieved by inserting the two semi-transparent sensors into the standing wave at a distance of 90 °.
  • a single semi-transparent sensor is sufficient for use as a spectrometer.
  • the concept of scanning a standing wave by means of a semi-transparent sensor and its use as an interferometer is known.
  • the idea of scanning a standing wave by means of a semi-transparent sensor and its use as a Fourier spectrometer is known, for example from HL Kung et al., Standing-wave transform spectrometer based on integrated MEMS mirror and thin film detector, IEEE Selected Topics in Quantum Electronics, 8, 98 (2002).
  • the spectrometer described therein uses an amorphous / polycrystalline silicon detector, which is used as a semi-transparent sensor.
  • the sensor is based on a photoconductor arrangement.
  • the sensor is operated in combination with a separate MEMS-based mirror that can be electrostatically modulated.
  • the mirror was realized using bulk silicon technology.
  • the mirror can be deflected by 65 ⁇ m, whereby a relatively high voltage of> 100V must be applied to the electrodes in order to deflect the mirror.
  • the deflection of the mirror is essential for the resolution of the spectrometer. A large deflection range is desirable, as this can improve the spectral resolution of the spectrometer.
  • the spectrometer is limited by the time
  • Photoconductor response Furthermore, the optical design of the detector is not adapted to the incident light, so that the photocurrent response of the sensor is not linear.
  • Detector and the modular mirror must be aligned with each other.
  • the alignment of the mirror and the detector perpendicular to the optical axis and parallel to one another is very time-consuming, since even a slight tilting of the mirror and the detector to one another leads to falsification of the measurement result.
  • the present invention is based on the object of specifying a Fourier spectrometer which can be smaller, more compact and more precise and which in particular can also be produced as 1-D and 2-D spectrometer arrays.
  • a suitable method for producing such a Fourier spectrometer is to be specified.
  • a Fourier spectrometer with: - a carrier layer which is permeable to the optical input signal, - a sensor applied to the carrier layer and at least partially permeable to the optical input signal for generating an electrical output signal, - one on which Reflection layer arranged on the side of the sensor facing away from the carrier layer for reflecting the incident optical input signal and for forming an optically standing wave from the incident input signal and the reflected input signal, and - a cavity arranged between the sensor and the reflection layer to enable modulation of the distance between the Sensor and the reflection layer, wherein the sensor is designed to scan the intensity of the standing wave and to form an output signal containing the spectral information of the input signal, and wherein the carrier layer t, the sensor and the reflection layer are integrated together in a semiconductor component and are aligned essentially parallel to one another and perpendicular to the incident optical input signal for generating the optically standing wave.
  • the spectrometer according to the invention thus requires no beam splitter and no reference mirror.
  • the physical principle of the spectrometer is based on the scanning of an optically standing wave in front of a reflection layer, for example a measuring mirror.
  • the standing wave is generated exclusively by superimposing the back and forth wave in front of the reflective layer.
  • the standing wave is scanned by a semi-transparent sensor (detector) which is introduced into the beam path. This reduces the structure of the spectrometer to a minimum.
  • the spectrometer thus consists of a linear arrangement of a modulatable reflection layer and a semi-transparent sensor. Both components are integrated together. Due to the linear structure of the spectrometer, these can be implemented as 1 D and 2D spectrometer arrays. Spectrometer arrays are characterized by the fact that they can determine both the location information and the spectral information. The spectral information is obtained by the Fourier transformation of the measurement signal.
  • the spectrometer according to the invention thus requires no beam splitter and no reference mirror.
  • the physical principle of the spectrometer is based on the scanning of an optically standing wave in front of a reflection layer, whereby the distance between the reflection layer and the sensor can be modulated.
  • the structure proposed here differs fundamentally from known Fourier spectrometers.
  • the senor and the modulatable reflection layer can be integrated together, whereby integration here means the processing / production of a common component, which consists of a sensor and a reflection layer.
  • the spectrometer according to the invention is preferably a MEMS Fourier spectrometer. All components of the spectrometer are preferably manufactured using thin-film technology.
  • the spectrometer thus consists of a semi-transparent thin-film sensor in combination with a modulatable mirror, which is also produced using thin-film technology. Both components can therefore be easily integrated together.
  • the spectral information is obtained by the Fourier transformation of the sensor signal.
  • the sensor signal corresponds, for example, to a photocurrent.
  • the signal is generated by scanning the standing waves in front of the measuring mirror.
  • either the measuring mirror and / or the semi-transparent sensor can be modulated, with electrostatic modulation of the measuring mirror and / or the semi-transparent sensor being preferred.
  • the senor and the reflection layer are applied to the same carrier (substrate).
  • the optical axis of the spectrometer is arranged perpendicular to the substrate. This reduces the manufacturing costs because the spectrometer can already be tested during the manufacturing process.
  • 1 D and 2D spectrometer arrays can be produced on a carrier (substrate).
  • a MEMS spectrometer whose optical axis runs parallel to the substrate must first be diced (sawn) before the function of the spectrometer can be tested. This increases the manufacturing costs.
  • layer electrodes are provided for contacting the sensor and / or for applying an electrical voltage for electrostatic modulation of the distance between the sensor and the reflection layer, the layer electrodes being made of transparent conductive oxides, in particular SnO 2 , ZnO, ln 2 O 3 or
  • the semi-transparent sensor can be designed as a photoconductor, as a Schottky diode, as a pin, nip, pip, nin, npin, pnip, pinp, nipn structure or as a combination of such structures. It can also be provided that the semi-transparent sensor has at least one photoelectrically active semiconductor layer which is formed from an amorphous, microcrystalline, polycrystalline or crystalline material, in particular from the materials silicon, germanium, carbon, nitrogen, oxygen and / or alloys thereof Materials.
  • the spectrometer can be adapted to a corresponding spectral range. Carbon and oxygen and the alloys with silicon can be used in particular in the ultraviolet and in the visible range of the optical spectrum, silicon in particular in the visible range and germanium and alloys with silicon in particular in the visible and infrared spectral range.
  • optical adaptation layers are preferably provided for the optical adaptation of the Fourier spectrometer. Serve here these dielectric layers to optically adapt the sensor to the incident spectrum, so that the standing wave can pass through the semi-transparent sensor unhindered and the losses are minimized by means of reflection at the individual layers of the semi-transparent sensor.
  • the invention also relates to a Fourier spectrometer field with several Fourier spectrometers of the type described above integrated on a single, common carrier layer, arranged in a row or in an array. Only through the common integration of the sensors and the reflection layer / layers on a single carrier layer it is even possible to form such a Fourier spectrometer field on a carrier layer, with which one-dimensional or two-dimensional location information can then be detected in a simple manner in addition to the spectral information.
  • a method according to the invention for producing a Fourier spectrometer of the type according to the invention is specified in claim 10. This has the following steps: deposition of a sensor which is at least partially permeable to the optical input signal on a carrier layer which is permeable to the optical input signal for generating an electrical output signal, application of a sacrificial layer on the side of the sensor facing away from the carrier layer, application of a - Reflection layer on the side of the sacrificial layer facing away from the sensor for reflecting the incident optical input signal and for forming an optically standing wave from the incident input signal and the reflected input signal, - removing the sacrificial layer to form a cavity between the sensor and the reflective layer to enable a Modulation of the distance between the sensor and the reflection layer, the sensor being designed to scan the intensity of the standing wave and to form an output signal containing the spectral information of the input signal nals and where the carrier layer, the sensor and the reflection layer are integrated together in a semiconductor component and essentially parallel lel to each other
  • the sensor is preferably produced by means of a deposition process, in particular by means of a CVD process, sputtering process or epitaxial process. Thin-film technology and surface micromechanics are preferably used to produce the reflection layer.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a Fourier spectrometer according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic course of the optical generation rate (intensity) of the incident light for a transparent sensor as a function of the position of the modulatable mirror
  • FIG. 3 shows a second embodiment of a Fourier spectrometer according to the invention
  • FIG. 4 shows a side view of a third embodiment of a Fourier spectrometer according to the invention
  • FIG. 5 shows a top view of the third embodiment of the Fourier spectrometer according to the invention
  • FIG. 6 shows the individual process steps of the manufacturing method according to the invention for producing the Fourier spectrometer according to the invention.
  • FIG. 1 shows the schematic structure of an embodiment of the Fourier spectrometer 1 according to the invention.
  • a sensor 2 and a reflection layer 3, in particular a mirror, are applied as parallel layers on a substrate 4.
  • the semi-transparent sensor 2 is contacted by means of two transparent conductive electrodes 5 and 6.
  • a cavity 7 is formed between the sensor 2 and the mirror 3, which permits the modulation of the distance between the sensor 2 and the mirror 3, in particular the position of the mirror 3.
  • two insulation layers 8, 9 with an electrode 10 in between are arranged between the electrode 6 and the cavity 7.
  • the reflection layer 3 and the electrode 6 form a capacitor arrangement.
  • the insulation layer 8 fulfills the function of electrical insulation of the semitransparent sensor 2 and the modulatable mirror 3.
  • the insulation layer 9 prevents direct electrical contact between the electrode 10 and the reflection layer 3.
  • the light L incident perpendicular to the surface of the spectrometer 1 is partly (approximately 40-90%) transmitted by the sensor 2 and reflected on the modulatable mirror 3.
  • a standing wave is generated in front of the mirror 3.
  • the mirror 3 can be modulated electrostatically.
  • Wave can be modulated in front of the mirror 3 as a function of the applied voltage.
  • the sensor signal is modulated.
  • a structure can also be selected, with sensor 2 being modulated. In both cases there is no adjustment and precise alignment between the sensor 2 and the mirror 3, since the mirror 3 is produced together with the semi-transparent sensor 2.
  • Amorphous silicon comes into consideration as materials for the optical sensor 2.
  • Other inorganic and organic materials that are optoelectronically active can also be used as sensors.
  • the optical design of the semi-transparent sensor 2 must be adapted to the desired spectral range. Since the spectrometer 1 is intended to work over a wide spectral range, the sensor 2 can be provided with a special antireflection layer / reflecting layer (not shown). As for the sensor 2 itself, a pn or pin diode arrangement or a modified arrangement can be used for this. But it can also be one
  • the two transparent conductive electrodes 5 and 6 are preferably made of ITO (Indium Tin Oxide).
  • K1 represents the course of the optical generation without the mirror.
  • the curves K2 shown as solid lines correspond to the optical generation using the mirror.
  • the mirror has been shifted by 20nm in the calculations. It is clearly visible how the minima and maxima are pushed through the semi-transparent sensor.
  • the modulatable mirror 3 is preferably also produced using thin-film technology.
  • the cavity 7 is formed by removing a sacrificial layer, which consists, for example, of amorphous silicon or a metal.
  • the sacrificial layer is removed by wet chemical means or by means of a dry etching process.
  • the mirror was processed on the semi-transparent sensor 2.
  • the membrane of the mirror 3 can be modulated electrostatically.
  • the structured back electrode 6 of the sensor 2 can, however, also be used as a common electrode for the sensor 2 and the mirror 3.
  • the schematic structure of such an embodiment of the Fourier spectrometer according to the invention is shown in FIG.
  • the structure of this embodiment is simplified compared to the structure of the embodiment shown in FIG. 1.
  • a passivation layer / insulation layer 8 and a transparent conductive layer 6 have been dispensed with.
  • the membrane of the mirror 3 is identical in both cases. In both cases, a metal layer 3 with high reflection is applied to the passivation layer 9 (FIG. 1) and the sacrificial layer (not shown in FIG. 1 and FIG. 3 but already shown as a cavity 7). Materials such as silver, aluminum, chrome or gold are preferred for this.
  • Such a layer is typically tracked down to the existing layer sequence!
  • the roughness of the metal film is important.
  • the surface of the metal layer (border crossing cavity 7 and reflection layer 3 in FIG. 1 and FIG. 2) should be as smooth as possible.
  • An electroplating process is then typically used to apply a further metal layer. This is not shown in Figures 1 and 3.
  • the reflection layer 3 can consist of one or more layers.
  • the layers used can consist of one or more metals.
  • the reason for applying several layers is the mechanical requirements for the reflective layer. Since the reflection layer is designed as a self-supporting layer, a corresponding layer thickness is required. Layers that are thicker than 10 ⁇ m are typically used for this.
  • a first thin layer is sputtered on.
  • the rest of the layer is then applied in an electroplating process.
  • the electroplating process is characterized by the fact that significantly thicker layers can be applied in a shorter time.
  • the seal 3 can also be produced by means of an only partially transparent layer. In this case, it is necessary that a certain proportion of the light is reflected on this layer, so that a standing wave can form.
  • the advantage of such an arrangement is that the spectrometer can be operated in transmission mode. A Fourier spectrometer can thus be introduced into a beam path without, for example, having to use beam splitters which couple out part of the beam and direct it onto a spectrometer. This is of particular interest, particularly in the area of optical telecommunications.
  • Amorphous silicon can be used as a possible sacrificial layer.
  • the material can be deposited in a chemical vapor deposition (CVD) or sputtering process. After applying the reflective layer, holes are made in the reflection layer is introduced (removal of the metal layer at certain points), and the sacrificial layer is removed by wet chemical means or by means of a dry etching process, for example with xenon diflouride.
  • the mirror should preferably be able to be deflected over a wide range.
  • the deflection of the mirror is limited in addition to the design of the mirror by the thickness of the sacrificial layer.
  • other mirror designs can also be used.
  • the mechanical stress in metal films can be used for this.
  • FIG. 4 Such an embodiment is shown in FIG. 4 as a side view and in FIG. 5 as a top view.
  • Metal multi-layers are applied, which are strongly tensioned. After removing the sacrificial layer, the metal film gives way to the stress in the film.
  • the metal film has properties comparable to a spring.
  • the spring constant can be adjusted by the deposition conditions and the layer thicknesses of the metal films. This effect, which can be controlled very precisely, can be used to increase the distance between the mirror and the sensor. Studies on mirror arrays have shown this very impressively. The mirror is thus suspended from "springs".
  • FIG. 1 An embodiment of the manufacturing process for manufacturing an integrated Fourier spectrometer according to the invention, as shown in FIG. 1, is shown by way of example with reference to FIG. 6.
  • the individual manufacturing steps are briefly explained in detail below.
  • the sensor 2 can be made of a pn, np, pin, nip, pnip, pinp, nipn, npin diode, a combination of the arrangements, a Schottky diode arrangement or a photoconductor arrangement.
  • the passivation layer 8 can be a plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) silicon act layer that is transparent with its large optical band gap for the incident light.
  • PECVD plasma-enhanced chemical vapor deposition
  • Alternative materials such as silicon oxide or aluminum oxide can also be considered.
  • PECVD plasma-enhanced chemical vapor deposition
  • a solid transparent electrode 10 for the MEMS based modulatable mirror The material of the electrode 10 can consist of ITO.
  • structuring of the fixed electrode 10 of the mirror This reduces parasitic capacitances between the movable electrode 3 and the fixed electrode 10.
  • a passivation 9 between the fixed and the movable electrode 3 of the modulatable mirror h) applying a sacrificial layer 11, e.g. B. from amorphous silicon, i) structuring of the sacrificial layer 11.
  • Gold or silver are preferred as materials here.
  • the layer can be applied by means of thermal evaporation, electron beam evaporation or as a sputter layer. Application of another metal layer on the mirror surface.
  • the layer can be applied by means of electroplating. The aim here is to apply a layer of a few micrometers in order to achieve a mechanical rigidity of the mirror 3.
  • Opening holes in the reflective layer (membrane of the mirror).
  • xenon diflouirde it is a dry etching process.
  • wet chemical etching processes can also be used.
  • the manufacturing process was shown as an example. Both the manufacture of the semi-transparent sensor and the manufacture of the mirror can be modified. Furthermore, the manufacturing sequence of the component can still be modified. Possible alternative component designs are briefly described below.
  • the Fourier spectrometer is preferably produced on a substrate that is transparent to the incident light in the following steps: A.1 Manufacture of the semi-transparent sensor and the modulatable mirror on one side of the substrate.
  • A.1.1 The sensor is applied first and then the mirror.
  • the mirror is modulated. Light is radiated through the substrate.
  • A.1.2 The mirror is made first. The sensor is then applied. In this case, the mirror only acts as a reflector. The sensor is modulated. In this case, the light is not radiated through the substrate.
  • the sensor is first applied on one side and then the mirror on the other side.
  • the mirror is modulated. Light first falls through the semi-transparent sensor, then through the substrate and is then reflected on the mirror.
  • A.2.2 The mirror is first made on one side. The sensor is then applied to the other side. In this case, the seal only acts as a reflector. The sensor is modulated. Light first falls through the semi-transparent sensor, then through the substrate and is then reflected on the mirror.
  • the Fourier spectrometer is preferably produced on a substrate that is not transparent to the incident light, using the following steps: B.1 Production of the semi-transparent sensor and the modulatable mirror on one side of the substrate. B.1.1 The sensor is applied first and then the mirror. The mirror is modulated. Light is radiated through the substrate. B.1.2 The mirror is made first. The sensor is then applied. In this case, the seal only acts as a reflector. The sensor is modulated. In this case, the light is not radiated through the substrate.
  • the application of the sensor and the mirror on different sides of the substrate offers advantages with regard to the contacting of the components.
  • the beam widens as it passes through the substrate. This is not wanted.
  • the sensor is modulated instead of the mirror.
  • the mirror is fixed.
  • the advantage of this arrangement is that the incident beam does not have to pass through the substrate. Reflections at the transitions of the substrate to the air or to the layers of the semi-transparent sensor have a negative effect on the propagation of a standing wave in the sensor. In this case, however, the modulated sensor must be connected to the readout electronics. This is significantly more complex than using a modulated mirror.
  • the problems of the known MEMS Fourier spectrometers can thus be avoided according to the invention by integrating the semi-transparent sensor and the modulatable mirror together. This reduces the number of components and eliminates the need to align the sensor and mirror. Thin-film technology is the preferred technology. This enables the spectrometer to be implemented on a neutral substrate such as glass. The use of a neutral substrate lowers the manufacturing costs.
  • the use of thin-film technology can be used to produce a modulatable mirror that can be deflected over a wide range even at low operating voltages.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fourier-Spektrometer (1) zur Ermittlung von Spektralinformationen eines einfallenden optischen Eingangssignals (2) sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Fourier-Spektrometers. Um ein solches Fourier-Spektrometer klein, kompakt und genau herstellen zu können, mit dem sich insbesondere auch 1 D- und 2D-Spektrometer-Arrays herstellen lassen, wird ein Fourier-Spektrometer vorgeschlagen mit: - einer für das optische Eingangssignal durchlässigen Trägerschicht (4), -einem auf der Trägerschicht aufgebrachten, für das optische Eingangsignal wenigstens teilweise durchlässigen Sensor (2) zur Erzeugung eines elektri­schen Ausgangssignals, - einer auf der der Trägerschicht abgewandten Seite des Sensors angeord­neten Reflektionsschicht (3) zur Reflektion des einfallenden optischen Ein­gangssignals (2) und zur Bildung einer optisch stehenden Welle aus dem ein­fallenden Eingangssignal und dem reflektierten Eingangssignal, und -einem zwischen dem Sensor und der Reflektionsschicht angeordneten Hohlraum (7) zur Ermöglichung einer Modulation des Abstands zwischen dem Sensor und der Reflektionsschicht, wobei der Sensor ausgestaltet ist zur Abtastung der Intensität der stehen­den Welle und zur Bildung eines die Spektralinformationen des Eingangs­signals enthaltenden Ausgangssignals und wobei die Trägerschicht, der Sensor und die Reflektionsschicht gemeinsam in einem Halbleiterbauelement (1) integriert sind und im wesentlichen parallel zueinander und senkrecht zum einfallenden optischen Eingangssignal zur Erzeugung der optisch stehenden Welle ausgerichtet sind.

Description

B e s c h r e i b u n g
FOURIER-SPEKTROMETER MIT EINEM AUF EINEM SUBSTRAT INTEGRIERTEM MODULIΞRBAREN SPIEGEL UND SENSOR ZUR ABTASTUNG STEHENDER WELLEN UND VERFAHREN ZU DESSEN HERSTELLUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fourier-Spektrometer zur Ermittlung von Spektralinformationen eines einfallenden optischen Eingangssignals sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Fourier-Spektrometers. Fourier-Spektrometer sind beispielsweise von Interesse für Anwendungen in den Bereichen der optischen Messtechnik, der optischen Kommunikation, der Objekterkennung, der Biophotonik und der Materialcharakterisierung. Fourier-Spektrometer basieren typischerweise auf Michelson-Interferometern oder Abwandlungen von Michelson-Interferometern. Hierbei wird der einfallende Lichtstrahl an einem Strahlteiler in einen Mess- und einen Referenzstrahl geteilt. Nach der Reflektion am Mess- und Referenzspiegel werden die Strahlen im Detektorarm überlagert. Die Überlagerung der beiden Wellen mit gleicher Ausbreitungsrichtung führt zur Ausbildung einer stehenden Welle. Die stehende Welle wird anschließend von einem Halbleitersensor detektiert. Die zwei optischen Strahlgän- ge (Messstrahl und Referenzstrahl) stehen bei diesem Aufbau des Interferome- ters/Spektrometers senkrecht zueinander. Aufgrund des Aufbaus ist somit die Realisierung von 1 D- und 2D-Spektrometer-Arrays nicht möglich.
Es sind unterschiedliche Ausführungen von Fourier-Spektrometern bekannt. Ne- ben dem Aufbau mittels optischer Komponenten sind beispielsweise MEMS (Micro Electro Mechanical System) Spektrometer auf der Basis von Michelson- Interferometern bekannt, die mittels Bulksilizium-Technologie hergestellt werden. Die optische Achse des Spektrometers ist dabei parallel zum Substrat. Damit besteht dabei ebenfalls nicht die Möglichkeit, die Spektrometer als 1 D- oder 2D- Array von Spektrometem zu realisieren.
Bekannt ist ferner, eine stehende Welle mittels eines Halbleiterdetektors abzutasten. Eine stehende Welle kann erzeugt werden durch die Überlagerung zweier sich entgegengesetzt ausbreitender Strahlen. Hierbei wird das einfallende Licht an einem modulierbaren Spiegel reflektiert. Durch die Überlagerung des hin und zurück laufenden Strahls bildet sich eine stehende Welle vor dem Spiegel aus. Abgetastet wird die stehende Welle von einem semi-transparenten Sensor, der in die stehende Welle eingebracht wird. Der Sensor ist hierbei ausreichend transparent, so dass genügend Licht den Sensor passiert und eine stehende Welle vor dem modulierbaren Spiegel erzeugt wird. Gleichzeitig darf die Transmission des
Sensors nicht zu hoch sein, damit ausreichend Photonen im semi-transparenten Detektor absorbiert werden, so dass ein Photostrom vom Detektor erzeugt werden kann.
Durch die Reduzierung des Spektrometeraufbaus auf einen semi-transparenten
Sensor und einen modulierbaren Spiegel wird der Aufbau eines Interferome- ters/Spektrometers auf ein Minimum reduziert.
Realisiert wurden diese semi-transparenten Halbleiterstrukturen allerdings nicht bzw. nur zu einem bestimmten Teil. Wesentlicher Grund hierfür ist die Tatsache, dass die aktive Region des semi-transparenten Sensors deutlich dünner sein muss als die Wellenlänge des einfallenden Lichts. Als Mindestanforderung für die Abtastung einer stehenden Welle gilt d = , - n wobei d die Dicke der aktiven Schicht des Sensors ist, λ die Wellenlänge des einfallenden Lichts ist und n der Brechungsindex des aktiven Bereichs des Sensors ist. Bei einem angenommenem Brechungsindex von n=3,3 für Silizium und einer Wellenlänge von 633nm (z.B. eines HeNe-Lasers), so ergibt sich eine Schichtdicke des aktiven Bereichs von 50nm oder weniger. Die Herstellung von aktiven halbleitenden Schichten in der Größenordnung von <50nm (im Falle von
Silizium) auf transparenten Substraten wie z.B. Glas stellt hohe Anforderungen an die Herstellungstechnologie. Allerdings gilt die zuvor beschriebene Randbedingung nur für den aktiven Bereich des Detektors und nicht für die Gesamtschichtdicke des Detektors. Entsprechend kann die Gesamtschichtdicke des Sensors größer sein, was die Herstellung des Detektors deutlich vereinfacht.
Weiterhin muss auch die Bedingung erfüllt sein, dass der Sensor eine ausreichende Transmission besitzt, so dass sich eine stehende Welle vor dem Spiegel ausbilden kann. Eingesetzt werden können diese semi-transparenten Sensoren als Komponenten eines Interferometers oder Spektrometers. Die Anforderungen an die Sensorstruktur als Teil eines Spektrometers unterscheiden sich allerdings deutlich von den Anforderungen eines Sensors als Teil eines Interferometers. Die semi- transparenten Sensoren unterscheiden sich insoweit, dass der Sensor des Interferometers für eine feste Wellenlänge optimiert werden kann. Damit lassen sich beispielsweise Verluste aufgrund von Reflektionen an Schichtübergängen reduzieren. Im Fall eines Spektrometers muss das Bauelement für einen Spektralbe- reich optimiert werden. Entsprechend sind hier Kompromisse im Design einzugehen, da das Bauelement nicht für alle Wellenlängen in gleicher Weise optimiert werden kann.
Weiterhin unterscheiden sich die semi-transparenten Sensoren in einem zweiten Punkt. Ziel der Messung mit einem Interferometer ist die Bestimmung der Änderung der Position des Messspiegels (relative Abstandsmessung) bzw. die Ermittlung von daraus abgeleiteten Größen. Um aber die Bewegungsrichtung des Spiegels ermitteln zu können, bedarf es eines zweiten semi-transparenten Sensors, der ebenfalls in die stehende Welle eingebracht werden muss. Zwischen den Signalen der beiden Sensoren muss eine Phasendifferenz von 90° bestehen. Die selbe Randbedingung gilt auch für ein Michelson-Interferometer. Hier werden ebenfalls zwei Detektoren eingesetzt, um die Bewegungsrichtung des Messspiegels zu ermitteln. Im Falle eines Stehende-Wellen-Interferometers lässt sich dies erreichen, indem die beiden semi-transparenten Sensoren in einem Abstand von 90° in die stehende Welle eingebracht werden. Für die Anwendung als Spektrometer genügt dagegen ein einzelner semi-transparenter Sensor.
Bekannt ist bislang das Konzept der Abtastung einer stehenden Welle mittels eines semi-transparenten Sensors und die Anwendung als Interferometer. Dar- über hinaus ist die Idee der Abtastung einer stehenden Welle mittels eines semi- transparenten Sensor und deren Anwendung als Fourier-Spektrometer bekannt, beispielsweise aus H.L. Kung et al., Standing-wave transform spektrometer ba- sed on integrated MEMS mirror and thin film detector, IEEE Selected Topics in Quantum Electronics, 8, 98 (2002). Das darin beschriebene Spektrometer nutzt einen amorphen/polykristallinen Siliziumdetektor, der als semi-transparenter Sensor eingesetzt wird. Der Sensor basiert auf einer Photoleiteranordnung. Der Sensor wird betrieben in Kombination mit einem separaten MEMS-basierten Spiegel, der elektrostatisch moduliert werden kann. Der Spiegel wurde hierbei in Bulk-Siliziumtechnologie realisiert. Der Spiegel kann um 65μm ausgelenkt werden, wobei eine relativ hohe Spannungen von >100V an die Elektroden angelegt werden muss, um den Spiegel auszulenken. Die Auslenkung des Spiegels ist von wesentlicher Bedeutung für das Auflösungsvermögen des Spektrometers. Ein großer Auslenkungsbereich ist erwünscht, da sich so die spektrale Auflösung des Spektrometers verbessern lässt. Das Spektrometer ist limitiert durch die zeitliche
Antwort des Photoleiters. Weiterhin ist das optische Design des Detektors nicht an das einfallende Licht angepasst, so dass die Photostromantwort des Sensors nicht linear ist.
Darüber hinaus wird der Betrieb des Spektrometers dadurch erschwert, dass der
Detektor und der modulierbare Spiegel zueinander ausgerichtet werden müssen. Die Ausrichtung des Spiegels und des Detektors senkrecht zur optischen Achse und parallel zueinander ist sehr zeitaufwendig, da bereits eine geringe Verkippung des Spiegels und des Detektors zueinander zur Verfälschung des Messer- gebnisses führt.
D. Knipp et al., Desgin and modelling of a Fourier spectrometer based on sam- pling a standing wave, Proc. Mat. Res. Soc. Conference San Francisco, USA, Fall 2001 geht auf das Design des semi-transparenten Sensors als Teil eines MEMS Fourier-Spektrometers ein. Der darin vorgestellte Sensor kann allerdings auch in einem Stehende-Wellen-Interferometer eingesetzt werden. Auf die Bauform oder eine mögliche Integration mit einem Detektor zu einem Fourier- Spektrometer wird nicht eingegangen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fourier-Spektrometer anzugeben, die sich kleiner, kompakter und genauer und die sich insbesondere auch als 1 D- und 2D-Spektrometer-Arrays herstellen lassen. Außerdem soll ein geeignetes Verfahren zur Herstellung eines solchen Fourier-Spektrometers angegeben werden. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Fourier-Spektrometer nach Anspruch 1 mit: - einer für das optische Eingangssignal durchlässigen Trägerschicht, - einem auf der Trägerschicht aufgebrachten, für das optische Eingangsignal wenigstens teilweise durchlässigen Sensor zur Erzeugung eines elektrischen Ausgangssignals, - einer auf der der Trägerschicht abgewandten Seite des Sensors angeordneten Reflektionsschicht zur Reflektion des einfallenden optischen Ein- gangssignals und zur Bildung einer optisch stehenden Welle aus dem einfallenden Eingangssignal und dem reflektierten Eingangssignal, und - einem zwischen dem Sensor und der Reflektionsschicht angeordneten Hohlraum zur Ermöglichung einer Modulation des Abstands zwischen dem Sensor und der Reflektionsschicht, wobei der Sensor ausgestaltet ist zur Abtastung der Intensität der stehenden Welle und zur Bildung eines die Spektralinformationen des Eingangssignals enthaltenden Ausgangssignals und wobei die Trägerschicht, der Sensor und die Reflektionsschicht gemeinsam in einem Halbleiterbauelement integriert sind und im wesentlichen parallel zueinander und senkrecht zum einfallenden optischen Eingangssignal zur Erzeugung der optisch stehenden Welle ausgerichtet sind.
Das erfindungsgemäße Spektrometer benötigt somit keinen Strahlteiler und keinen Referenzspiegel. Das physikalische Prinzip des Spektrometers basiert auf der Abtastung einer optisch stehenden Welle vor einer Reflektionsschicht, beispielsweise einem Messspiegel. Die stehende Welle wird dabei ausschließlich durch die Überlagerung der hin- und rücklaufenden Welle vor der Reflektionsschicht erzeugt. Abgetastet wird die stehende Welle von einem semi-transparenten Sensor (Detektor), der in den Strahlengang eingebracht wird. Damit wird der Aufbau des Spektrometers auf ein Minimum reduziert. Das Spektrometer bestehend somit aus einer linearen Anordnung einer modulierbaren Reflektionsschicht und einem semi-transparenten Sensor. Beide Komponenten sind gemeinsam integriert. Aufgrund des linearen Aufbaus des Spektrometers können diese als 1 D- und 2D- Spektrometer-Arrays realisiert werden. Spektrometer-Arrays zeichnen sich dadurch aus, dass sie sowohl die Ortsinformation als auch die spektralen Information ermitteln können. Die spektrale Information wird durch die Fourier-Transformation des Messsignals gewonnen.
Das erfindungsgemäße Spektrometer benötigt somit keinen Strahlteiler und keinen Referenzspiegel. Das physikalische Prinzip des Spektrometers basiert auf der Abtastung einer optisch stehenden Welle vor einer Reflektionsschicht, wobei der Abstand zwischen der Reflektionsschicht und dem Sensor modulierbar ist. Damit unterscheidet sich der hier vorgeschlagene Aufbau grundlegend von be- kannten Fourier-Spektrometern.
Zwecks Aufbaus eines kompakten und kostengünstigen Spektrometers lassen sich der Sensor und die modulierbare Reflektionsschicht gemeinsam integrieren, wobei Integration vorliegend die Prozessierung/Herstellung eines gemeinsamen Bauelements meint, welches aus einem Sensor und einer Reflektionsschicht besteht.
Bevorzugt ist das erfindungsgemäße Spektrometer ein MEMS Fourier-Spektrometer. Alle Komponenten des Spektrometers werden bevorzugt in Dünnschicht- technologie hergestellt. Das Spektrometer besteht somit in dieser Ausgestaltung aus einem semi-transparenten Dünnschichtsensor in Kombination mit einem modulierbaren Spiegel, der ebenfalls in Dünnschichttechnologie hergestellt wird. Beide Komponenten lassen sich somit leicht gemeinsam integrieren. Die spektrale Information wird durch die Fourier-Transformation des Sensorsignals gewon- nen. Das Sensorsignal entspricht hierbei beispielsweise einem Photostrom. Erzeugt wird das Signal durch die Abtastung der stehenden Wellen vor dem Messspiegel. Grundsätzlich kann entweder der Messspiegel und/oder der semi-trans- parente Sensor moduliert werden, wobei eine elektrostatische Modulation des Messspiegels und/oder des semi-transparenten Sensors bevorzugt ist.
Der Sensor und die Reflektionsschicht sind erfindungsgemäß auf dem selben Träger (Substrat) aufgebracht. Die optische Achse des Spektrometers ist senkrecht zum Substrat angeordnet. Dies reduziert die Herstellungskosten, da das Spektrometer bereits während des Herstellungsprozesses getestet werden kann. Weiterhin können so 1 D- und 2D-Spektrometer Arrays auf einem Träger (Substrat) hergestellt werden. Im Vergleich dazu muss ein MEMS Spektrometer, dessen optische Achse parallel zum Substrat verläuft, erst gediced (zersägt) werden, bevor die Funktion des Spektrometers getestet werden kann. Dies erhöht die Herstellungskosten.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Spektrometers sind Schichtelektroden vorgesehen zur Kontaktierung des Sensors und/oder zum Anlegen einer elektrischen Spannung zur elektrostatischen Modulation des Ab- stands zwischen dem Sensor und der Reflektionsschicht, wobei die Schichtelekt- roden aus transparenten leitfähigen Oxiden, insbesondere SnO2, ZnO, ln2O3 oder
Cd2SnO4 mit B, AI, In, Sn, Sb oder F dotiert, aus dünnen Metallfilmen, insbesondere aus AI, Ag, Cr, Pd, oder aus halbleitenden Schichten, insbesondere aus amorphem, mikrokristallinen, polykristallinen oder kristallinen Halbleiterschichten aus Silizium, Germanium, Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff oder Legierungen dieser Materialien, bestehen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des semi-transparenten Sensors sind des weiteren in Ansprüchen 4 und 5 angegeben. Demnach kann der semi-transparente Sensor als Photoleiter, als Schottkydiode, als pin-, nip-, pip-, nin, npin-, pnip,- pinp-, nipn- Struktur oder als Kombination derartiger Strukturen ausgebildet sein. Femer kann vorgesehen sein, dass der semi-transparente Sensor mindestens eine photoelektrisch aktive Halbleiterschicht aufweist, die aus einem amorphen, mikrokristallinen, polykristallinen oder kristallinen Material gebildet ist, insbesondere aus den Materialien Silizium, Germanium, Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff und/oder Legierungen dieser Materialien besteht. Durch den Einsatz unterschiedlicher halbleitender Materialien kann das Spektrometer an einen entsprechenden spektralen Bereich angepasst werden. Kohlenstoff und Sauerstoff und des Legierungen mit Silizium lassen sich insbesondere im ultravioletten und im sichtbaren Bereich des optischen Spektrums einsetzen, Silizium insbesondere im sichtbaren Bereich und Germanium und des Legierungen mit Silizium insbesondere im sichtbaren und infraroten Spektralbereich.
Zur optischen Anpassung des Fourier-Spektrometers sind in einer weiteren Ausgestaltung bevorzugt optische Anpassungsschichten vorgesehen. Hierbei dienen diese dielektrischen Schichten dazu, den Sensor optisch an das einfallende Spektrum anzupassen, so dass die stehende Welle ungehindert durch den semi- transparenten Sensor treten kann und die Verluste mittels Reflektion an den einzelnen Schichten des semi-transparenten Sensors minimiert werden.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus auch ein Fourier-Spektrometerfeld mit mehreren auf einer einzigen, gemeinsamen Trägerschicht integrierten, in einer Reihe oder in einem Array angeordneten Fourier-Spektrometern der oben beschriebenen Art. Erst durch die gemeinsame Integration der Sensoren und der Reflekti- onsschicht/Reflektionsschichten auf einer einzigen Trägerschicht ist es überhaupt möglich, ein solches Fourier-Spektrometerfeld auf einer Trägerschicht zu bilden, womit dann auch ein- oder zweidimensionale Ortsinformationen auf einfache Weise detektiert werden können neben der spektralen Information.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Fourier-Spektrometers der erfindungsgemäßen Art ist in Anspruch 10 angegeben. Dieses weist die folgenden Schritte auf: - Abscheidung eines für das optische Eingangsignal wenigstens teilweise durchlässigen Sensors auf einer für das optische Eingangsignal durchläs- sigen Trägerschicht zur Erzeugung eines elektrischen Ausgangssignals, - Aufbringung einer Opferschicht auf der der Trägerschicht abgewandten Seite des Sensors, - Aufbringung einer Reflektionsschicht auf der dem Sensor abgewandten Seite der Opferschicht zur Reflektion des einfallenden optischen Eingangs- Signals und zur Bildung einer optisch stehenden Welle aus dem einfallenden Eingangssignal und dem reflektierten Eingangssignal, - Entfernen der Opferschicht zur Bildung eines Hohlraums zwischen dem Sensor und der Reflektionsschicht zur Ermöglichung einer Modulation des Abstands zwischen dem Sensor und der Reflektionsschicht wobei der Sensor ausgestaltet ist zur Abtastung der Intensität der stehenden Welle und zur Bildung eines die Spektralinformationen des Eingangssignals enthaltenden Ausgangssignals und wobei die Trägerschicht, der Sensor und die Reflektionsschicht gemeinsam in einem Halbleiterbauelement integriert werden und im wesentlichen paral- lel zueinander und senkrecht zum einfallenden optischen Eingangssignal zur Erzeugung der optisch stehenden Welle ausgerichtet werden.
Bevorzugt wird der Sensor mittels eines Abscheideverfahrens, insbesondere mit- tels eines CVD-Verfahrens, Sputter-Verfahrens oder Epitaxie-Verfahrens hergestellt. Zur Herstellung der Reflektionsschicht wird bevorzugt eine Dünnschicht- Technologie und Oberflächen-Mikromechanik verwendet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zei- gen:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fourier-Spektrometers,
Fig. 2 einen schematischen Verlauf der optischen Generationsrate (Intensität) des einfallenden Lichts für einen transparenten Sensor als Funktion der Position des modulierbaren Spiegels,
Fig. 3 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fourier- Spektrometers,
Fig. 4 eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fourier-Spektrometers in Seitenansicht, Fig. 5 eine Draufsicht auf die dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fourier-Spektrometers und Fig. 6 die einzelnen Prozessschritte des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens zur Herstellung des erfindungsgemäßen Fourier-Spektrometers.
In Figur 1 ist der schematische Aufbau einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fourier-Spektrometers 1 dargestellt. Ein Sensor 2 und eine Reflektionsschicht 3, insbesondere ein Spiegel, sind dabei als parallele Schichten auf einem Substrat 4 aufgebracht. Kontaktiert wird der semi-transparente Sensor 2 mittels zweier transparenter leitfähiger Elektroden 5 und 6. Zwischen Sensor 2 und Spiegel 3 ist ein Hohlraum 7 ausgebildet, der die Modulation des Abstands zwischen Sensor 2 und Spiegel 3, insbesondere der Position des Spiegels 3, erlaubt. Ferner sind zwischen der Elektrode 6 und dem Hohlraum 7 zwei Isolationsschichten 8, 9 mit dazwischen liegender Elektrode 10 angeordnet. Hierbei bilden die Reflektionsschicht 3 und die Elektrode 6 eine Kondensatoranordnung. Durch Anlegen einer Spannung an diese Anordnung kann die Reflektionsschicht 3 elektrostatisch ausgelenkt bzw. moduliert werden. Die Isolationsschicht 8 erfüllt die Funktion der elektrischen Isolation des semitransparenten Sensors 2 und des modulierbaren Spiegels 3. Die Isolationsschicht 9 verhindert den direkten elektrischen Kontakt der Elektrode 10 und der Reflektionsschicht 3.
Das senkrecht zur Oberfläche des Spektrometers 1 einfallende Licht L wird zum Teil (etwa 40-90%) durch den Sensor 2 transmittiert und am modulierbaren Spiegel 3 reflektiert. Als Folge wird eine stehende Welle vor dem Spiegel 3 erzeugt. Der Spiegel 3 kann elektrostatisch moduliert werden. Somit kann die stehende
Welle vor dem Spiegel 3 als Funktion der angelegten Spannung moduliert werden. Als Folge wird das Sensorsignal moduliert. Alternative kann auch ein Aufbau gewählt werden, wobei der Sensor 2 moduliert wird. In beiden Fallen entfällt Justierung und genaue Ausrichtung zwischen dem Sensor 2 und dem Spiegel 3, da der Spiegel 3 mit dem semi-transparenten Sensor 2 gemeinsam hergestellt wird.
Als Materialen für den optischen Sensor 2 kommt zum Beispiel amorphes Silizium in Betracht. Andere anorganische und organische Materialien, die optoelektronisch aktiv sind, lassen sich auch ebenfalls als Sensor einsetzen. Das optische Design des semi-transparenten Sensors 2 muss jeweils an den gewünschten Spektralbereich angepasst werden. Da das Spektrometer 1 über einen weiten Spektralbereich arbeiten soll, kann der Sensor 2 mit einer speziellen Antireflexschicht/Verspiegelungsschicht (nicht gezeigt) versehen werden. Was den Sensor 2 selbst betrifft, so kann hierzu eine pn- oder pin-Diodenanordnung oder eine modifizierte Anordnung eingesetzt werden. Es kann aber auch eine
Schottky Diodenanordnung oder eine Photoleiteranordnung eingesetzt werden. Die zwei transparenten leitfähigen Elektroden 5 und 6 sind bevorzugt aus ITO (Indium Tin Oxide) hergestellt.
Wird eine Gleich- oder Wechselspannung an den modulierbaren Spiegel angelegt, so verschieben sich die stehenden Wellen vor dem Spiegel. Die stehenden Wellen werden augrund der Modulation des Spiegels durch den semi- transparenten Sensor hindurch geschoben. Die Änderung der optischen Generation innerhalb eines semi-transparenten Sensors als Funktion der Position des Spiegels ist schematisch in Figur 2 für eine Wellenlänge von 550nm dargestellt. Das Maximum und Minimum der stehenden Welle wird durch den semi- transparenten Sensor hindurch geschoben. In diesem Fall wurde eine Sensorstruktur angenommen, die aus einer amorphen pin-Diode besteht, die mit zwei Kontaktschichten aus ITO (Indium Tin Oxide) versehen ist. Die gestrichelte Kurve
K1 stellt den Verlauf der optischen Generation ohne den Spiegel dar. Die als durchgezogene Linien gezeigten Kurven K2 entsprechen der optischen Generation unter Verwendung des Spiegels. Der Spiegel ist in den Berechungen jeweils um 20nm verschoben worden. Es wird deutlich erkennbar, wie die Minima und Maxima durch den semi-transparenten Sensor geschoben werden.
Der modulierbare Spiegel 3 wird bevorzugt ebenfalls in Dünnschichttechnologie hergestellt. Hierbei wird durch Entfernen einer Opferschicht, die zum Beispiel aus amorphem Silizium oder einem Metall besteht, der Hohlraum 7 gebildet. Die Op- ferschicht wird nasschemisch oder mittels eines trockenen Ätzverfahrens entfernt. Bei der in Figur 1 gezeigten möglichen Ausführung des Spiegels 3 wurde der Spiegel auf dem semi-transparenten Sensor 2 prozessiert. Die Membran des Spiegels 3 kann elektrostatisch moduliert werden. Eine weitere transparente leitfähige Elektrode 10, die als Frontelektrode des Spiegels 3 genutzt wird, wurde auf den Sensor aufgebracht.
Die strukturierte Rückelektrode 6 des Sensors 2 kann allerdings auch als gemeinsame Elektrode für den Sensor 2 und den Spiegel 3 genutzt werden. Der schematische Aufbau einer solchen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fou- rier-Spektrometers ist in Figur 3 dargestellt. Der Aufbau dieser Ausgestaltung ist vereinfacht im Vergleich zum Aufbau der in Figur 1 gezeigten Ausgestaltung. Es wurde auf eine Passivierungsschicht/Isolationsschicht 8 und eine transparente leitfähige Schicht 6 verzichtet. Die Membran des Spiegels 3 ist in beiden Fällen identisch. In beiden Fällen wird eine Metallschicht 3 mit hoher Reflektion auf die Passivierungsschicht 9 (Figur 1) und die Opferschicht (in Figur 1 und Figur 3 nicht gezeigt, sondern bereits als Hohlraum 7 dargestellt) aufgebracht. Materialien wie Silber, Aluminium, Chrom oder Gold kommen hierfür bevorzugt in Betracht. Typischerweise wird eine solche Schicht auf die bestehende Schichtenfolge aufgespürter! Wichtig ist hierbei neben der hohen Reflexion des aufgebrachten Materials die Rauhigkeit des Metallfilms. Die Oberfläche der Metallschicht (Grenzübergang Hohlraum 7 und Reflektionsschicht 3 in Figur 1 und Figur 2) sollte mög- liehst glatt sein. Anschließend wird typischerweise ein Elektroplatingverfahren verwendet, um eine weitere Metallschicht aufzubringen. Dies ist in Figur 1 und 3 nicht dargestellt. Die Reflektionsschicht 3 kann je nach Ausführung aus einer oder mehreren Schichten bestehen. Die eingesetzten Schichten können hierbei aus einem oder aus mehreren Metallen bestehen. Der Grund für das Aufbringen mehrerer Schichten besteht in den mechanischen Anforderungen an die Reflektionsschicht. Da die Reflektionsschicht als frei tragende Schicht ausgeführt wird, ist eine entsprechende Schichtdicke erforderlich. Typischerweise werden hierfür Schichten eingesetzt, die dicker als 10μm sind. Allerdings ist es sehr zeit- und ressourcenaufwendig diese dicken Schichten mittels eines Sputterprozesses aufzubringen. Entsprechend setzt man hierzu zwei Verfahren ein. Eine erste dünne Schicht wird aufgesputtert. Anschließend wird der Rest der Schicht in einem Elektroplatingprozess aufgebracht. Der Elektroplatingprozess zeichnet sich dadurch aus, dass deutlich dickere Schichten binnen kürzerer Zeit aufgebracht werden können.
Neben der Möglichkeit, eine Metallschicht oder auch ein Multischichtsystem aus Metall zu verwenden, kann der Siegel 3 auch mittels einer nur teilweise transparenten Schicht hergestellt werden. Erforderlich ist in diesem Fall, dass ein gewisser Anteil des Lichts an dieser Schicht reflektiert wird, so dass sich eine stehende Welle ausbilden kann. Vorteil einer solchen Anordnung ist es, dass das Spektrometer im Transmissionsmodus betrieben werden kann. Damit kann also ein Fourier-Spektrometer in einen Strahlengang eingebracht werden, ohne beispielsweise Strahlteiler verwenden zu müssen, die einen Teil des Strahls auskoppeln und auf ein Spektrometer lenken. Insbesondere im Bereich der optischen Telekom- munikation ist dies von besonderem Interesse.
Als mögliche Opferschicht kann amorphes Silizium eingesetzt werden. Das Material kann in einem Chemical-Vapor-Deposition- (CVD) oder Sputter-Verfahren abgeschieden werden. Nach Aufbringen der Reflektionsschicht werden Löcher in die Reflektionsschicht eingebracht (Entfernen der Metallschicht an gewissen Stellen), und die Opferschicht wird nasschemisch oder mittels eines Trockenätzverfahrens, beispielsweise mit Xenon Diflouride, entfernt.
Um eine möglichst hohe spektrale Auflösung des Spektrometers zu erzielen, sollte der Spiegel bevorzugt über einen weiten Bereich ausgelenkt werden können. Bei den in Figur 1 und 3 gezeigten Ausführungsformen ist die Auslenkung des Spiegels neben dem Design des Spiegels durch die Dicke der Opferschicht limitiert. Alternativ lassen sich hierzu auch andere Spiegeldesigns verwenden. Bei- spielsweise lässt sich hierzu der mechanischen Stress in Metallfilmen nutzen.
Eine solche Ausgestaltung ist in Figur 4 als Seitenansicht und in Figur 5 als Draufsicht gezeigt. Dabei sind Metallmultischichten aufgebracht, die stark verspannt sind. Nach dem Entfernen der Opferschicht gibt der Metallfilm dem Stress im Film nach. Der Metallfilm besitzt hierbei Eigenschaften vergleichbar einer Fe- der. Die Federkonstante lässt sich einstellen durch die Depositionsbedingungen und die Schichtdicken der Metallfilme. Dieser Effekt, der sehr genau kontrolliert werden kann, lässt sich nutzen, um den Abstand zwischen dem Spiegel und dem Sensor zu vergrößern. Untersuchungen an Spiegelarrays haben dies sehr eindrucksvoll gezeigt. Der Spiegel ist somit an „Federn" aufgehängt.
Anhand von Figur 6 wird beispielhaft eine Ausführungsform des Herstellungsprozesses zur Herstellung eines erfindungsgemäßen integrierten Fourier-Spektrometers, wie in Figur 1 gezeigt, dargestellt. Die einzelnen Herstellungsschritte werden nachfolgend im einzelnen kurz erläutert. a) Deposition einer ersten transparenten Frontelektrode 5, z. B. aus ITO, auf dem Substrat 2. b) Abscheidung des semi-transparenten Sensors 2. Der Sensor 2 kann aus einer pn-, np-, pin-, nip-, pnip-, pinp, nipn-, npin-Diode, einer Kombination der Anordnungen, einer Schottky-Diodenanordnung oder eine Photoleiter-Anord- nung bestehen. c) Deposition einer zweiten transparenten Rückelektrode 6, z. B. aus ITO. d) Aufbringung einer Passivierung 8 zwischen dem semi-transparenten Sensor 2 und dem modulierbaren Spiegel. Bei der Passivierungsschicht 8 kann es sich um eine Plasma-Enhanced-Chemical-Vapor-Depostion (PECVD) Silizi- umschicht handeln, die mit ihrer großen optischen Bandlücke transparent für das einfallende Licht ist. Alternative Materialien wie Siliziumoxid oder Aluminiumoxid kommen auch in Betracht. e) Aufbringen einer festen transparenten Elektrode 10 für den MEMS basierten modulierbaren Spiegel. Das Material der Elektrode 10 kann aus ITO bestehen. f) Strukturierung der festen Elektrode 10 des Spiegels. Damit werden parasitäre Kapazitäten zwischen der beweglichen Elektrode 3 und der festen Elektrode 10 reduziert. g) Aufbringen einer Passivierung 9 zwischen der festen und der beweglichen Elektrode 3 des modulierbaren Spiegels, h) Aufbringen einer Opferschicht 11 , z. B. aus amorphem Silizium, i) Strukturierung der Opferschicht 11. j) Aufbringen der Reflektionsschicht 3. Als Materialien eignen sich hier bevor- zugt Gold oder Silber. Die Schicht kann mittels thermischem Verdampfen, Elektronenstrahlverdampfen oder als Sputterschicht aufgebracht werden. Aufbringen einer weiteren Metallschicht auf der Spiegeloberfläche. Die Schicht kann mittels Elektroplating aufgebracht werden. Ziel hierbei ist eine Schicht von einigen Mikrometern aufzubringen, um eine mechanische Stei- figkeit des Spiegels 3 zu erzielen. k) Öffnen von Löchern in der Reflektionsschicht (Membran des Spiegels).
I) Entfernen der Opferschicht 11 , im Fall von amorphem Silizium zum Beispiel mittels Xenon Diflouirde, zur Bildung des Hohlraums 7. Im Falle von Xenon Diflouirde handelt es sich um ein Trockenätzverfahren. Alternativ können aber auch nasschemische Ätzverfahren eingesetzt werden.
Der Herstellungsprozess wurde dabei beispielhaft dargestellt. Sowohl die Herstellung des semi-transparenten Sensors als auch die Fabrikation des Spiegels kann modifiziert werden. Weiterhin lässt sich noch die Herstellungsfolge des Bauelements modifizieren. Mögliche alternative Bauelementdesigns werden im folgenden kurz beschrieben.
Die Herstellung des Fourier-Spektrometers auf einem für das einfallende Licht transparenten Substrat erfolgt bevorzugt mit folgenden Schritten: A.1 Herstellung des semi-transparenten Sensors und des modulierbaren Spiegels auf einer Seite des Substrates.
A.1.1 Der Sensor wird zuerst und dann der Spiegel aufgebracht. Der Spiegel wird moduliert. Licht wird durch das Substrat eingestrahlt. A.1.2 Der Spiegel wird als erstes hergestellt. Der Sensor wird anschießend aufgebracht. In diesem Fall fungiert der Spiegel nur als Reflektor. Der Sensor wird moduliert. In diesem Fall wird das Licht nicht durch das Substrat eingestrahlt.
A.2 Herstellung des semi-transparenten Sensors und des modulierbaren Spiegels auf beiden Seite des Substrates.
A.2.1 Der Sensor wird zuerst auf einer Seite und dann der Spiegel auf der anderen Seite aufgebracht. Der Spiegel wird moduliert. Licht fällt erst durch den semi-transparenten Sensor, anschließend durch das Substrat und wird dann am Spiegel reflektiert. A.2.2 Der Spiegel wird als erstes auf einer Seite hergestellt. Der Sensor wird anschließend auf der anderen Seite aufgebracht. In diesem Fall fungiert der Siegel nur als Reflektor. Der Sensor wird moduliert. Licht fällt erst durch den semi-transparenten Sensor, anschließend durch dass Substrat und wird dann am Spiegel reflektiert.
Die Herstellung des Fourier-Spektrometers auf einem für das einfallende Licht nicht transparenten Substrat erfolgt bevorzugt mit folgenden Schritten: B.1 Herstellung des semi-transparenten Sensors und des modulierbaren Spiegels auf einer Seite des Substrates. B.1.1 Der Sensor wird zuerst und dann der Spiegel aufgebracht. Der Spiegel wird moduliert. Licht wird durch das Substrat eingestrahlt. B.1.2 Der Spiegel wird als erstes hergestellt. Der Sensor wird anschließend aufgebracht. In diesem Fall fungiert der Siegel nur als Reflektor. Der Sensor wird moduliert. In diesem Fall wird das Licht nicht durch das Substrat eingestrahlt.
Das Aufbringen des Sensors und des Spiegels auf unterschiedlichen Seiten es Substrates bietet Vorteile im Hinblick auf die Kontaktierung der Komponenten. Andererseits weitet sich der Strahl beim Durchtritt durch das Substrat auf. Dies ist nicht erwünscht. Weiterhin stellt sich die Frage, ob die optische Koherenz des einfallenden Lichts ausreicht um noch eine stehende Welle auszubilden. Hier ist also ein Kompromiss in Kauf zu nehmen.
Ähnlich verhält es sich mit der Variante, in der der Sensor anstelle des Spiegels moduliert wird. In diesem Fall steht der Spiegel fest. Der Vorteil dieser Anordnung liegt darin, dass der einfallende Strahl nicht durch das Substrat hindurch treten muss. Reflektionen an den Übergängen des Substrates zur Luft oder zu den Schichten des semi-transparenten Sensors beeinflussen die Ausbreitung einer stehenden Welle im Sensor negativ. In diesem Fall ist allerdings der modulierte Sensor mit der Ausleseelektronik zu verbinden. Dies ist deutlich aufwendiger als der Einsatz eines modulierten Spiegels.
Die Probleme der bekannten MEMS Fourier-Spektrometer lassen sich somit er- findungsgemäß umgehen, indem der semi-transparente Sensor und der modulierbare Spiegel gemeinsam integriert werden. Damit reduziert man die Anzahl der Komponenten, und die Ausrichtung von Sensor und Spiegel zueinander entfällt. Als Technologie bietet sich bevorzugt die Dünnschichttechnologie an. Dadurch kann das Spektrometer auf einem neutralen Substrate wie Glas realisiert werden. Der Einsatz eines neutralen Substrates senkt die Herstellungskosten.
Weiterhin lässt sich durch den Einsatz von Dünnschichttechnologie ein modulierbarer Spiegel herstellen, der bereits bei kleinen Betriebsspannungen über einen weiten Bereich ausgelenkt werden kann.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Fourier-Spektrometer zur Ermittlung von Spektralinformationen eines einfallenden optischen Eingangssignals mit: - einer für das optische Eingangssignal durchlässigen Trägerschicht, - einem auf der Trägerschicht aufgebrachten, für das optische Eingangsignal wenigstens teilweise durchlässigen Sensor zur Erzeugung eines elektrischen Ausgangssignals, - einer auf der der Trägerschicht abgewandten Seite des Sensors angeordneten Reflektionsschicht zur Reflektion des einfallenden optischen Ein- gangssignals und zur Bildung einer optisch stehenden Welle aus dem einfallenden Eingangssignal und dem reflektierten Eingangssignal, und - einem zwischen dem Sensor und der Reflektionsschicht angeordneten Hohlraum zur Ermöglichung einer Modulation des Abstands zwischen dem Sensor und der Reflektionsschicht, wobei der Sensor ausgestaltet ist zur Abtastung der Intensität der stehenden Welle und zur Bildung eines die Spektralinformationen des Eingangssignals enthaltenden Ausgangssignals und wobei die Trägerschicht, der Sensor und die Reflektionsschicht gemeinsam in einem Halbleiterbauelement integriert sind und im wesentlichen parallel zueinander und senkrecht zum einfallenden optischen Eingangssignal zur Erzeugung der optisch stehenden Welle ausgerichtet sind.
2. Fourier-Spektrometer nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch Modulationsmittel zur Modulation des Abstands zwi- sehen dem Sensor und der Reflektionsschicht, insbesondere durch Anlegen einer elektrischen Spannung zur elektrostatischen Modulation der Position des Sensors und/oder der Reflektionsschicht als Funktion der angelegten Spannung.
3. Fourier-Spektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Schichtelektroden zur Kontaktierung des Sensors und/oder zum Anlegen einer elektrischen Spannung zur elektrostatischen Modulation des Abstands zwischen dem Sensor und der Reflektionsschicht, wobei die Schichtelektroden aus transparenten leitfähigen Oxiden, insbesondere SnO2, ZnO, ln2O3 oder Cd2SnO4 mit B, AI, In, Sn, Sb oder F dotiert, aus dünnen Metallfilmen, insbesondere aus AI, Ag, Cr, Pd, oder aus halbleitenden Schichten, insbesondere aus amorphem, mikrokristallinen, polykri- stallinen oder kristallinen Halbleiterschichten aus Silizium, Germanium, Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff oder Legierungen dieser Materialien, bestehen.
4. Fourier-Spektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der semi-transparente Sensor als Photoleiter, als Schottkydiode, als pin-, nip-, pip-, nin-, npin-, pnip,- pinp-, nipn-Struktur oder als Kombination derartiger Strukturen gebildet ist.
5. Fourier-Spektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der semi-transparente Sensor mindestens eine photoelektrisch aktive Halbleiterschicht aufweist, die aus einem amorphen, mikrokristallinen, polykristallinen oder kristallinen Material gebildet ist, insbesondere aus den Materialien Silizium, Germanium, Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff und/oder Legierungen dieser Materialien besteht.
6. Fourier-Spektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch optische Anpassungsschichten zur optischen Anpassung des Fourier-Spektrometers vorgesehen sind.
7. Fourier-Spektrometerfeld mit mehreren auf einer einzigen, gemeinsamen Trägerschicht integrierten, in einer Reihe oder in einem Array angeordneten Fourier-Spektrometer n nach einem der vorstehenden Ansprüche.
8. Verfahren zur Herstellung eines Fourier-Spektrometers nach einem der An- sprüche 1 bis 6 zur Ermittlung von Spektralinformationen eines einfallenden optischen Eingangssignals, gekennzeichnet durch die Schritte: - Abscheidung eines für das optische Eingangsignal wenigstens teilweise durchlässigen Sensors auf einer für das optische Eingangsignal durchlässigen Trägerschicht zur Erzeugung eines elektrischen Ausgangssignals, - Aufbringung einer Opferschicht auf der der Trägerschicht abgewandten Seite des Sensors, - Aufbringung einer Reflektionsschicht auf der dem Sensor abgewandten Seite der Opferschicht zur Reflektion des einfallenden optischen Ein- gangssignals und zur Bildung einer optisch stehenden Welle aus dem einfallenden Eingangssignal und dem reflektierten Eingangssignal, - Entfernen der Opferschicht zur Bildung eines Hohlraums zwischen dem Sensor und der Reflektionsschicht zur Ermöglichung einer Modulation des Abstands zwischen dem Sensor und der Reflektionsschicht wobei der Sensor ausgestaltet ist zur Abtastung der Intensität der stehenden Welle und zur Bildung eines die Spektralinformationen des Eingangssignals enthaltenden Ausgangssignals und wobei die Trägerschicht, der Sensor und die Reflektionsschicht gemeinsam in einem Halbleiterbauelement integriert werden und im wesentlichen parallel zueinander und senkrecht zum einfallenden optischen Eingangssignal zur Erzeugung der optisch stehenden Welle ausgerichtet werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor mittels eines Abscheideverfahren, insbesondere mittels eines CVD-Verfahrens, Sputter-Verfahrens oder Epitaxie-Verfahrens, hergestellt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektionsschicht mittels Dünnschicht- technologie und Oberflächen-Mikromechanik hergestellt wird.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009027733A1 (de) * 2009-07-15 2011-01-27 Innovative Sensor Technology Ist Ag Sensorelement zur Bestimmung mindestens einer physikalischen Messgröße
WO2013151141A1 (ja) * 2012-04-04 2013-10-10 コニカミノルタ株式会社 有機光電変換素子およびこれを用いた太陽電池
GB2596562A (en) * 2020-07-01 2022-01-05 Grafid Ltd Fourier transform spectrometer and method of Fourier transform spectroscopy

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020075483A1 (en) * 2000-08-16 2002-06-20 Harris James S. Compact transform spectrometer based on sampling a standing wave

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD236587A1 (de) * 1985-04-26 1986-06-11 Ilmenau Tech Hochschule Inkrementaler stehende-wellen-sensor
US4859060A (en) * 1985-11-26 1989-08-22 501 Sharp Kabushiki Kaisha Variable interferometric device and a process for the production of the same
DE3932663A1 (de) * 1989-09-29 1991-04-18 Hommelwerke Gmbh Stehende-wellen-sensor
US6704130B1 (en) * 1999-10-08 2004-03-09 Agere Systems Inc. Electromechanical optical modulator providing stray light control
US6836366B1 (en) * 2000-03-03 2004-12-28 Axsun Technologies, Inc. Integrated tunable fabry-perot filter and method of making same
DE10131608B4 (de) * 2001-06-29 2004-02-05 Forschungszentrum Jülich GmbH Photosensor für ein Durchlichtverfahren zur Detektion der Bewegungsrichtung von Intensitätsmaxima und Intensitätsminima einer optischen stehenden Welle

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020075483A1 (en) * 2000-08-16 2002-06-20 Harris James S. Compact transform spectrometer based on sampling a standing wave

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BHALOTTA S R ET AL: "Integrated standing-wave transform spectrometer for near infrared optical analysis", LEOS 2002. 15TH. ANNUAL MEETING OF THE IEEE LASERS & ELECTRO-OPTICS SOCIETY. GLASCOW, SCOTLAND, NOV. 11 - 12, 2002, ANNUAL MEETING OF THE IEEE LASERS AND ELECTRO-OPTICS SOCIETY, NEW YORK, NY : IEEE, US, vol. VOL. 1 OF 2, 11 November 2002 (2002-11-11), pages 105 - 106, XP010620434, ISBN: 0-7803-7500-9 *
D. KNIPP ET AL.: "Design and modelling of a Fourier spectrometer based on sampling a standing wave", MATERIALS SCIENCE OF MICROELECTROMECHANICAL SYSTEMS (MEMS) DEVICES IV. SYMPOSIUM 25-28 NOV. 2001 BOSTON, MA, USA, 2001, Materials Science of Microelectromechanical Systems (MEMS) Devices IV. Symposium (Materials Research Society Symposium Proceedings Vol.687) Mater. Res. Soc Warrendale, PA, USA, pages 185 - 190, XP002341305, ISBN: 1-55899-623-0 *
KNIPP D ET AL: "Silicon-based micro-Fourier spectrometer", IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES IEEE USA, vol. 52, no. 3, 2005, pages 419 - 426, XP002341304, ISSN: 0018-9383 *
KUNG H L ET AL: "STANDING-WAVE TRANSFORM SPECTROMETER BASED ON INTEGRATED MEMS MIRROR AND THIN-FILM PHOTODETECTOR", IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS, IEEE SERVICE CENTER, US, vol. 8, no. 1, January 2002 (2002-01-01), pages 98 - 105, XP001116250, ISSN: 1077-260X *

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