Derartige Vorrichtungen werden im infraroten Spektralbereich als Emitter oder Detek- tor eingesetzt. Hierbei ist eine effiziente Konversion von Strahlungsenergie in Wärme (Detektor) bzw. die effiziente Konversion von Wärme in Strahlung (Emitter) wichtig.

Hierbei ist es von Bedeutung, dass das Absorptions-/Emissionselement thermisch von dem Rest des Bauteils entkoppelt ist, da sich hierdurch eine hohe Empfindlichkeit des Detektors bzw. bei den Emittern ein geringerer Energieverbrauch bei gleichzeitig schnellem Aufheizen, d. h. rascher Betriebsbereitschaft ermöglichen lassen.

Zu den Detektoren zählen z. B. die thermoelektrischen, pyroelektrischen oder bolo- metrischen Strahlungsdetektoren.

Stand der Technik ist es, zur Herstellung derartiger Detektoren bzw. Emitter ein Sub- strat abzudünnen, um so die thermische Isolation zu erreichen und anschließend die Absorptions-bzw. Emissionsschicht abzuscheiden. Hierzu werden beispielsweise Me- tallcluster erzeugt, die sich auf dem Substrat ablagern. Mit derartigen Schichten ist eine Absorption im Bereich von 99 % erreichbar.

Aus dem Stand der Technik ist es weiterhin bekannt, eine Siliziumoberfläche zu ätzen oder unter bestimmten Umgebungsgasen Laserstrahlung auszusetzen und so eine feine kegelartige Struktur auf dem Silizium zu erzeugen, wodurch die Absorption er- höht wird (BSI, Black Silicon).

Nachteilig bei den bekannten Detektoren ist, dass die Metallcluster eine schlechte Haftung auf dem Substrat aufweisen und eine Beschichtung nur über eine Schatten- maskentechnik realisierbar ist, die den Einsatz in der Mikrostrukturtechnik somit nicht ermöglicht.

Ein weiterer Nachteil ist, dass sich durch die verschiedenen thermischen Ausdeh- nungskoeffizienten der verschiedenen Materialien bei einer Temperaturänderung Spannungen aufbauen, die bei den möglichst dünnen Membranen, die im Bereich der Abdünnung entstehen, zur Zerstörung führen können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Absorption oder E- mission von Strahlung zu schaffen, die einfach und reproduzierbar herzustellen ist und weiterhin ist es eine Aufgabe, ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Analysieren von Fluiden mit solchen Vorrichtungen oder so hergestellten Vorrichtungen zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Schritten des Anspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 13 und einem Verfahren zurAnalyse von Fluiden nach Anspruch 23 gelöst.

Bei dem Herstellungsverfahren wird nicht durch Aufbringen eines Materials mit einer hohen Absorption ein Absorptions-oder Emissionselement hergestellt, sondern viel- mehr wird das Absorptions-und/oder Emissionselement durch Herausarbeiten aus einem Material des Substrats hergestellt. Damit ist es möglich, mit dem selben oder mit einem ähnlichen Prozess, Prozessschritt oder Verfahren, wie es zum Abdünnen des Substrats eingesetzt wird, auch das Absorptions-und/oder Emissionselement herzustellen.

Vorteilhaft ist es hierbei, wenn ein Siliziumsubstrat verwendet wird, da für Siliziumsub- strate eine hochentwickelte Prozesstechnik zur Verfügung steht.

Das Absorptions-und/oder Emissionselement wird bevorzugterweise durch Ätzen des Substrats hergestellt, wobei dieses Ätzen durch Trockenätzen oder Laserbearbeitung unter bestimmten Umgebungsbedingungen möglich ist. Hierbei ist es entweder mög- lich, BSI ("Black Silicon") (s. Fig. 12 und die Beschreibung dazu) herzustellen, oder es ist auch möglich, möglichst fein und tief strukturierte Bereiche (z. B. Poren oder ähnli- ches) mit einer guten Absorption herzustellen.

Besonders vorteilhaft ist eine Verfahrensausgestaltung, bei der das Abdünnen und das Herstellen des Absorptions-und/oder Emissionselements gleichzeitig geschieht.

Dabei können in einem Verfahrensschritt gleichzeitig zwei Eigenschaften (Abdünnung, Absorptions-und/oder Emissionselement) erreicht werden.

Ein derart strukturiertes Absorptions-und/oder Emissionselement wird vorteilhafter- weise passiviert, wobei dies mit verschiedenen Verfahren möglich ist. Dadurch wird eine Alterung und Verschmutzung des Absorptions-und/oder Emissionselements ver- hindert. Weiterhin können die optischen Eigenschaften wie etwa Transmission oder Reflektivität durch eine Nachbehandlung maßgeschneidert bzw. optimiert werden.

Beispielsweise ist es möglich, die Transparenz des Materials im relevanten Spektral- bereich zu minimieren bzw. die Absorption zu erhöhen. Eine Goldbedampfung kann die Tranzparenz deutlich verringern.

Vorteilhaft ist hierbei ein Verfahren, bei dem beim Abdünnen des Substrats dieses soweit abgedünnt wird, dass eine Materialstärke verbleibt, die zur Herstellung des Absorptions-und/oder Emissionselements ausreicht. Die Dickenkontrolle kann bei- spielsweise durch zeitgesteuertes Ätzen erfolgen.

Besonders vorteilhaft ist weiterhin ein Verfahren, mit dem das Abdünnen bis auf eine Ätzstoppschicht durchgeführt wird und anschließend die Ätzstoppschicht entfernt wird und daran anschließend das Absorptions-und/oder Emissionselement hergestellt wird. Bei einem derartigen Verfahren kann die Abdünnung sehr exakt und homogen über einen großen Bereich eines Wafers erreicht werden.

Dazu ist vorteilhafterweise eine Ätzstoppschicht vorgesehen, die von einem Halblei- termaterial umgeben ist, was bedeutet, dass auf beiden Seiten der Ätzstoppschicht Halbleitermaterial ist.

Weiterhin ist ein Verfahren vorteilhaft, bei dem benachbart zu der Stoppschicht eine Überstrukturmaske zur Herstellung des Absorptions-und/oder Emissionselements vorgesehen ist. Nach Entfernen der Ätzstoppschicht bleibt die Überstrukturmaske be- stehen, so dass diese anschließend als Überstrukturmaske bei der Herstellung des Absorptions-oder Emissionselements dienen kann. Dadurch ist es möglich, ein Ab- sorptions-und/oder Emissionselement herzustellen, das nicht nur aus einem einzel- nen Teil, sondern aus mehreren unabhängigen Bereichen besteht.

Bei der Vorrichtung zur Absorption und/oder Emission von Strahlung ist daher ein Ab- sorptions-und/oder Emissionselement vorgesehen, das das gleiche Material wie ein Material des Substrats umfasst.

Bevorzugterweise ist dieses Material Silizium, wobei jedoch auch andere Halbleiter- materialien oder auch andere Materialien außer Halbleitern möglich sind.

Dadurch, dass das Absorptions-und/oder Emissionselement das gleiche Material wie das Material des Substrats umfasst, kann es mit denselben Prozessen und Verfahren, die zur Bearbeitung des Substrats (beispielsweise das Abdünnen) zur Verfügung ste- hen, hergestellt werden.

Bevorzugt ist hierbei, dass das Absorptions-und/oder Emissionselement BSI umfasst bzw. daraus besteht. BSI hat eine sehr hohe Absorption und lässt sich mit demselben Verfahren wie das Abdünnen herstellen. Auch ist es möglich, ähnlich wie BSI mög- lichst fein und tief strukturiertes Silizium mit einer großen Oberfläche vorzusehen, das eine gute Absorption bzw. Emissionswirkung hat.

Die Vorrichtung zur Absorption und/oder Emission von Strahlung kann nur das bear- beitete Substrat selber sein oder auch jedes Produkt, in das ein bearbeitetes Substrat eingebaut wird, wie etwa ein fertig montierter Detektor.

Vorteilhafterweise hat die Vorrichtung weitere optische Elemente, wie etwa Spiegel- oder Fokussiereinrichtungen, mit denen sich gezielt die optischen Eigenschaften der Vorrichtung beeinflussen lassen. Durch Spiegel-oder Fokussiereinrichtungen ist es möglich, auch mit einem kleinen Absorptions-und/oder Emissionselement Strahlung aus oder in einem großen Bereich aufzufangen oder abzugeben.

Weist die Vorrichtung weiterhin thermoelektrische und/oder pyroelektrische Materia- lien und/oder Widerstandsschichten zum Heizen oder zur Temperaturdetektion auf, so sind diese bevorzugterweise auf der anderen Substratseite, wie das Absorptions- und/oder Emissionselement vorgesehen und können so unabhängig von dem Absorp- tions-und/oder Emissionselement aufgebracht, strukturiert, bearbeitet und/oder her- gestellt werden. Sie können aber auch auf derselben Seite vorgesehen sein. Derartige weitere Materialien können dazu dienen, die Temperaturänderung, die durch Absorp- tion von Strahlung im Absorptionselement entsteht, zu detektieren oder die benötigte Temperatur für die Emission des Emissionselements zu erreichen.

Besonders vorteilhaft ist hierbei eine Vorrichtung, die ein Emissions-und ein Absorpti- onselement aufweist und bei der auf dem Weg, den die Strahlung zwischen dem E- missions-und dem Absorptionselement durchläuft, mindestens einen Hohlraum für ein Fluid (Gas, Flüssigkeit) vorgesehen ist. Mit einer derartigen Vorrichtung ist es möglich, verschiedene Eigenschaften, wie die Dichte, Zusammensetzung, etc., des Fluids zu bestimmen.

Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sollen anhand der beilie- genden Figuren erläutert werden. Dabei zeigt : Fig. 1 eine schematische Schnittzeichnung einer Ausführungsform der Vorrichtung, Fig. 2 eine schematische Schnittzeichnung einer weiteren Ausführungsform der Vor- richtung, Fig. 3 eine schematische Schnittzeichnung einer weiteren Ausführungsform der Vor- richtung, Fig. 4 eine schematische Schnittzeichnung einer weiteren Ausführungsform der Vor- richtung, Fig. 5 eine schematische Schnittzeichnung eines Absorptions-und/oder Emissions- elements, Fig. 6 eine schematische, dreidimensionale Darstellung einer vorteilhaften Ausfüh- rungsform der Vorrichtung (Detektorelement, Emitterelement), Fig. 7 eine schematische Schnittzeichnung einer weiteren Ausführungsform der Vor- richtung, Fig. 8 verschiedene schematisch dargestellte Zustände bei Durchführung einer Aus- führungsform des Verfahrens, Fig. 9 verschiedene schematisch dargestellte Zustände bei Durchführung einer wei- teren Ausführungsform des Verfahrens, Fig. 10 verschiedene schematisch dargestellte Zustände bei Durchführung einer wei- teren Ausführungsform des Verfahrens ; Fig. 11 verschiedene schematisch dargestellte Zustände bei Durchführung einer wei- teren Ausführungsform des Verfahrens, Fig. 12 eine stark vergrößerte schematische Draufsicht auf ein Absorptions-und/oder Emissionselement.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Absorption und/oder Emission von Strahlung. Ein Substrat 4 ist in einem Bereich 2 abgedünnt. In dem abgedünnten Bereich 2 ist ein Absorptions-und/oder Emissionselement 3 angeordnet. Die Abdünnung 2 dient dazu, das Absorptions-und/oder Emissionselement thermisch von dem Substrat 4 zu ent- koppeln. Dadurch, dass das Absorptions-und/oder Emissionselement 3 nur über die Bereich 5a, 5b mit dem Substrat 4 verbunden ist und in den Bereichen 5a, 5b das Substrat stark abgedünnt ist, ist die thermische Entkopplung bzw. thermische Isolation zwischen dem Absorptions-und/oder Emissionselement 3 und dem Substrat 4 gege- ben.

Das Absorptions-und/oder Emissionselement 3 ist zwar schraffiert gezeichnet, um- fasst jedoch dasselbe Material wie das Substrat 4. Dies kommt dadurch, dass das Absorptions-und/oder Emissionselement 3 aus dem Material des Substrats 4 heraus- gearbeitet wurde.

Auch wenn es prinzipiell unerheblich ist, von welcher Seite das Substrat abgedünnt ist und auf welcher Seite das Absorptions-und/oder Emissionselement angeordnet ist, so hat die konkrete Anordnung, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, bei der Abdünnung und Ab- sorptions-und/oder Emissionselement 3 auf derselben Seite angeordnet sind, gewis- se Vorteile. Dadurch, dass das Absorptions-und/oder Emissionselement 3 in Berei- chen der Abdünnung 2 angeordnet ist, und somit in einer Vertiefung sitzt, ist es vor mechanischer ungewollter Einwirkung und Zerstörung in gewisser Weise geschützt.

Weiterhin können die Flanken der Abdünnung 2 dazu verwendet werden, Strahlung in Richtung des Absorptions-und/oder Emissionselements bzw. von diesem weg zu len- ken, dadurch, dass die Flanken beispielsweise spiegelnd sind.

Auch wenn in Fig. 1 die Flanken der Abdünnung schräg dargestellt sind, können die Flanken auch ungefähr senkrecht zum Substrat ausgerichtet sein. Dies kann bei- spielsweise durch Trenchen oder Ähnliches erreicht werden.

Bei der Ausführungsform in Fig. 2 ist auf der Seite des Substrats, die dem Absorpti- ons-und/oder Emissionselements 3 abgewandt ist, eine lsolationsschicht 7 vorgese- hen. Diese kann beispielsweise aus Siliziumoxid, Siliziumnitrid oder Kombinationen und Mischungen hieraus bestehen. Beispielsweise kann die Schicht 7 aus verschie- denen Einzelschichten zusammengesetzt sein, so dass eine Anpassung der Eigen- schaften der Isolationsschicht 7 in Bezug auf beispielsweise elektrische Isolationsfä- higkeit, Wärmeleitfähigkeit, mechanische Spannungen etc. möglich ist. Die Isolati- onsschicht 7 dient der elektrischen Isolation und nicht so sehr der thermischen Isolat- on. Sie soll möglichst dünn sein, damit ein guter Wärmeaustausch zwischen dem Ab- sorptions-und/oder Emissionselement sowie der Kontaktstelle 10 (s. u.) ermöglicht wird.

Auf der Isolationsschicht 7 sind zwei Materialien 6a und 6b angeordnet, die in einem Bereich 10 miteinander in Kontakt stehen. Der Bereich 10 ist hierbei möglichst nahe an das Absorptions-und/oder Emissionselement 3 herangebracht. Sind die Materia- lien 6a und 6b verschieden (etwa p-und n-leitende thermoelektrische Materialien ; Si- Si/Ge-Übergitterstrukturen), so entsteht bei Erwärmung des Elementes 3 gegenüber dem Substrat 4 an der Kontaktstelle 10 eine Thermospannung, die registriert werden kann, wodurch auf die Temperatur der Kontaktstelle 10 und damit auf die Temperatur des Elementes 3 geschlossen werden kann. In dieser Funktion würde das Element 3 als Absorptionselement wirken bzw. als Emissionselement, dessen Temperatur kon- trolliert werden soll.

Auch kann Material 6a und 6b zum Heizen oder Kühlen dienen. Dazu wird ein Strom durch die Kontaktstelle 10 geleitet, so dass sich je nach Stromrichtung ein Heizen o- der Kühlen ergibt. Hier ist eine besonders schnelle Einstellung der Solltemperatur möglich. Auch kann eventuell anstelle einer einzelnen Kontaktstelle 10 ein spezielles <BR> <BR> Material (Ag, Au, Pt, etc. ) zum Heizen mittels eines elektrischen Widerstands zwi- schen oder anstelle von Material 6a und 6b angeordnet ist, mit dem das Absorptions- und/oder Emissionselement 3 geheizt werden kann.

Als Ätzstopschicht kann hochdotiertes Silizium verwendet werden (s. u. ). Dieses kann auf oder unter einer Isolationsschicht angeordnet sein. Ist sie weiterhin kristal- lographisch orientiert kann sie als Grundlage für epitaktische Übergittermaterialien dienen, mit denen es möglich ist sehr effiziente thermoelektrische Materialien herzu- stellen (Si-Si/Ge-Übergitterstrukturen).

In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung zur Absorption und/oder Emission von Strahlung gezeigt, bei der das Absorptions-und/oder Emissionselement 3 direkt auf der Isolationsschicht 7 angeordnet ist, d. h., dass die Abdünnung 2 durch das gesamte Substrat 4 hindurch geht bis auf die Isolationsschicht 7. Diese Ausfüh- rungsform zeichnet sich durch eine besonders gute thermische Entkopplung zwischen Absorptions-und/oder Emissionselement 3 und dem Substrat 4 aus, da von dem Substrat 4 selber kein Material mehr für eine thermische Kopplung verbleibt.

Auch bei dieser Ausführungsform ist das Absorptions-und/oder Emissionselement 3 aus dem Material des Substrates 4 herausgearbeitet und besteht aus bzw. umfasst somit dasselbe Material und ist somit mit dem Substrat identisch.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform, bei der von einem Substrat ausgegangen wird, das zum einen ein ursprüngliches Substrat 4 umfasst, das Substrat aber weiterhin über eine Ätzstoppschicht 8 sowie eine weitere Materialschicht 9 verfügt. Auch die fsolati- onsschicht 7 kann bereits Bestandteil des Substrates sein.

Bezüglich der Materialien 6a, 6b und der Kontaktstelle 10 wird auf die Beschreibung der Funktion derselben zur Fig. 2 verwiesen.

Die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform ist insbesondere in Bezug auf das Herstel- lungsverfahren, das weiter unten diskutiert werden wird, vorteilhaft.

Während in Fig. 1 bis 4 das Absorptions-und/oder Emissionselement 3 als ein zu- sammenhängendes Element dargestellt ist, kann es auch in jeder dieser Figuren, wie in Fig. 5 dargestellt, aus Einzelelementen 3a bis 3e bestehen. In Fig. 5 ist eine Über- struktur des Absorptions-und/oder Emissionselements 3 dargestellt. Derartige Über- strukturen haben den Vorteil, dass die Oberfläche des Absorptionselements 3, die zur Absorption der Strahlung zur Verfügung steht, weiter erhöht werden kann, so dass sich noch eine verbesserte Absorptionswirkung ergibt.

In Fig. 6 ist eine dreidimensionale schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Ab- sorption und/oder Emission von Strahlung gezeigt, die einer Kombination der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung mit der Version des Absorptions-und/oder Emissionsele- ments 3 aus Fig. 5 entspricht. Anstelle des mehrsegmentigen Absorptions-und/oder Emissionselements 3 kann auch ein einsegmentiges vorgesehen sein.

In Bezug auf Fig. 6 ist insbesondere zu erwähnen, wie zur Erhöhung beispielsweise der Thermospannung, die in einer solchen Vorrichtung erzeugt werden kann, mehrere Thermospannungsquellen in Reihe geschaltet sind. Die mit 11 bezeichneten Materia- lien sind jeweils gleichartig, ebenso wie die mit jeweils 12 und 13 bezeichneten Mate- rialien. Das Material 11 könnte etwa ein p-Typ Halbleiter, das Material 12 ein n-Typ Halbleiter und das Material 13 eine Metallisierung oder ähnliches sein. Wie zu erken- nen, finden sich im Bereich des Absorptions-und/oder Emissionselements 3 auf der gegenüberliegenden Seite der Isolationsschicht 7 mehrere Kontaktstellen 10, die je- doch in Richtung der schlangenlinienförmig aufgetragenen Materialien 11,12 und 13 jeweils einen Übergang von einem Material 11 zu einem Material 12 aufweisen, so dass sich die verschiedenen an den Kontaktstellen 10 erzeugten Thermospannungen aufaddieren.

Zwischen den Materialien 11 und 12 können andersartige Materialien 13 zwischenge- schaltet sein. Da sich diese Kontaktstellen zwischen den Materialien 12 und 13 und zwischen dem Material 13 und 11 jedoch im Bereich des dicken Substrates 4 befin- den, sind diese verschiedenen Kontaktstellen jeweils auf derselben Temperatur, so dass hier keine störenden Thermospannungen entstehen können.

Während in Fig. 6 nur vier Kontaktstellen 10 dargestellt sind, können mittels der Mik- rostrukturierung auch mehrere Zehn, Hundert oder Tausend oder noch mehr Kontakt- stellen 10 in derartiger Weise hintereinander geschaltet werden. Es ist jedoch auch die Anordnung von nur einer einzelnen Kontaktstelle 10 möglich.

Entsprechendes gilt für den Fall, dass an der Kontaktstelle 10 nicht Thermospannun- gen registriert werden sollen, sondern hier Peltierkühlen oder-heizen oder Wider- standsheizen erfolgen soll.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 7 dargestellt. In einem Substrat 4 sind zwei Abdünnungen vorgesehen. In einer Abdünnung ist ein E- missionselement 3a vorgesehen und in der anderen Abdünnung ein Absorptionsele- ment 3b. Das Emissionselement 3a ist mit einem lokalen Heizer 16 beheizbar. Die Temperatur des Absorptionselementes 3b ist erfassbar. In Fig. 7 ist dies beispielswei- se durch zwei verschiedene Materialien 6a und 6b erreicht, die an einer Kontaktstelle 10 miteinander in Kontakt stehen, wobei die Kontaktstelle 10 in thermischer Wechsel- wirkung mit dem Absorptionselement 3b steht, so dass die Temperatur der Kontakt- stelle 10 im Wesentlichen gleich der Temperatur des Absorptionselementes 3b sein wird. Zur elektrischen Isolation der verschiedenen elektrischen Einrichtungen ist eine Isolationsschicht 7 vorgesehen. Diese ist hier für beide Abdünnungen gemeinsam, kann jedoch auch aus zwei oder mehreren einzelnen Schichtbereichen für die jeweili- gen Abdünnungen bestehen.

Benachbart zu dem Substrat 4 ist ein weiteres Substrat 17 angeordnet, das hier nur eine Abdünnung 19 aufweist. Bei geeigneter Formung des Substrates 4 oder 17 kann jedoch auch eventuell auch auf eine Abdünnung 19 verzichtet werden. Hierbei ist z. B. der Bereich zwischen den beiden Abdünnungen des Substrates 4, der in Fig. 7 nicht abgedünnt ist, auch abzudünnen, so dass das Absorptionselement 3b und das Emis- sionselement 3a über den Raum 18 hindurch miteinander in Strahlungskontakt stehen können.

Die Flanken und Innenseiten des durch die verschiedenen Abdünnungen entstande- nen Raums 18 sind mit einer Reflektionsschicht 15 versehen. Dies kann beispielswei- se eine Goldbedampfung oder Ähnliches sein, die Infrarotstrahlung oder die jeweils verwendete Strahlungsart geeignet reflektiert. Die Goldbedampfung kann gleichzeitig auch auf dem Absorptions-und/oder Emissionselement aufgebracht werden, da hier wg. der großen Oberfläche die Absorption erhöht wird anstelle die Reflektivität zu er- höhen.

Die von dem Emissionselement 3a erzeugte Strahlung muss, um zu dem Absorpti- onselement 3b zu gelangen, durch den Hohlraum 18 hindurchtreten. Um den Weg durch den Hohlraum 18 möglichst lang zu gestalten, ist in Fig. 7 kein direkter Strah- lengang zwischen dem Emissionselement 3a und dem Absorptionselement 3b mög- lich, Je nach Anordnung von verschiedenen Vertiefungen in den Substraten 4 und 17 kann der Weg auch noch länger, als in Fig. 7 dargestellt, ausgestaltet werden.

Auch ist es beispielsweise möglich, dass das Absorptions-und/oder Emissionsele- ment nicht in demselben Substrat (in Fig. 7 das Substrat 4) vorgesehen sind, sondern dass sie an verschiedenen Substraten angeordnet sind. Beispielsweise ist es möglich, das Absorptionselement 3b direkt gegenüber von dem Emissionselement 3a, jedoch auf dem anderen Substrat 17, vorzusehen. Dann braucht das Substrat 4 nur eine Ab- dünnung aufzuweisen und die Größe der Abdünnung 19 entspricht der Größe der Ab- dünnung des Substrates 4.

In den Hohlraum 18 können über geeignete externe mikromechanische oder sonstige Einrichtungen Fluide eingeleitet werden. Die Konzentration, Beschaffenheit oder Zu- sammensetzung der Fluide kann durch eine Vorrichtung, wie in Fig. 7 dargestellt, mit- tels z. B. Spektroskopie durch Emission von Strahlung durch das Emissionselement 3a und Absorption der Strahlung durch das Absorptionselement 3b detektiert werden.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Fenster bzw. einen Filter vor dem Absorptions-und/oder Emissionselement (3). Ein Fenster kann aus einem Mate- rial (z. B. Diamant, Saphir, CaF2, BaFz) bestehen, das die emittierte oder zu absorbie- rende Strahlung gut hindurch lässt. Mit dem Fenster ist es möglich das Absorptions- und/oder Emissionselement (3) vor Umwelteinflüssen zu schützen. Auch kann verhin- dert werden, dass ein Gas, das z. B. untersucht werden soll, durch das Absorptions- und (oder Emissionselement (3) aufgeheizt, bzw. gekühlt wird. Damit kann ein"thermi- scher Kurzschluss"verhindert werden.

Ein Filter kann bestimmte Spektralbereiche hindurchlassen, bzw. Absorbie- ren/Reflektieren und so die Strahlung filtern. Damit kann ein bestimmter Spaktralbe- reich selektiert werden.

Das Fenster bzw. der Filter können in der Abdünnung vorgesehen sein oder aber auch diese Abdünnung abdecken. Auch kann das Fenster bzw. der Filter beabstandet von dem Substrat vorgesehen sein.

Eine weitere Ausführungsform betrifft die Möglichkeit mehrere Absorptionselemente zu einem Emissionselement vorzusehen. Dabei ist es etwa möglich die Absorptions- elemente in verschiedenen Abständen zu dem Emissionselement vorzusehen. Da- durch kann auch bei verschieden starker Absorption der emittierten Strahlung auf dem Weg zum Absorptionselement 3 immer eines gegeben sein, dass genügend Strahlung erhält um sinnvoll ausgewertet zu werden (s. u. ). Somit lässt sich der Dynamikbereich erhöhen.

Auch ist es möglich die Absorptionselemente in gleich Abständen zu dem Emissions- element 3 anzuordnen. Dadurch wird eine Redundanz möglich, die bei Ausfall eines Elements hilfreich ist.

Auch ist es möglich die Detektionscharakteristika der einzelnen Absorptionselemente durch unterschiedliche Nachbehandlung, unterschiedliche Filter, unterschiedliche Größe etc. unterschiedlich zu gestalten. Damit können beispielsweise für verschiede- ne Spektralbereiche gleichzeitig Intensitäten ermittelt werden.

Anhand von Fig. 7 soll die Vorgehensweise zur Analyse von einem Fluid (Gas, Flüs- sigkeit) erläutert werden. Ein derartiges Verfahren kann dazu eingesetzt werden, zu bestimmen, ob ein bestimmtes Fluid, mehrere bestimmte Fluide oder Ähnliches über- haupt vorhanden sind, und wenn ja, in welcher Konzentration. Hierbei geht es also sowohl um die quantitative als auch um die qualitative Analyse von Fluiden. Es ist also beispielsweise der Partialdruck von Gasen bzw. somit auch der Druck überhaupt be- stimmbar.

Ein Fluid wird in den Hohlraum 18 in Fig. 7 eingelassen. Anschließend oder davor wird der Heizer 16 in Betrieb genommen, so dass das Emissionselement 3a beginnt, Infra- rotstrahlung zu emittieren. Die emittierte Strahlung wird durch die Beschichtung 15 reflektiert und gelangt so schließlich nach Passage durch den Hohlraum 18 zu dem Absorptionselement 3b. Durch die Absorption der Infrarotstrahlung erwärmt sich das Absorptionselement 3b, so dass die Kontaktstelle 10 erwärmt wird und so eine Ther- mospannung zwischen dem Material 6a und 6b erzeugt wird.

Durch eine Absorption der emittierten Strahlung durch das Fluid in dem Hohlraum 18 ergibt sich bei einer bestimmten Temperatur des Emissionselementes 3a eine jeweils entsprechende Temperatur des Absorptionselementes 3b, so dass aus der Tempera- tur auf die Zusammensetzung, die Anwesenheit, die Konzentration, die Dichte, Druck etc., von Fluiden im Bereich des Hohlraums 18 geschlossen werden kann. Je länger die Wechselwirkung der Strahlung mit dem Fluid dauert, desto kleiner ist das Rau- schen in dem gemessenen Signal, da mehr Absorption durch das Fluid erfolgt. Daher ist ein langer Weg zwischen Emissions-und Absorptionsquelle für eine hohe Empfind- lichkeit von Vorteil. Ist die Absorption des Fluids jedoch so stark, dass keine messbare Strahlung mehr bei dem Absorptionselement ankommt, wäre ein kürzerer Strahlen- gang vorteilhaft. Wie oben erwähnt können hierbei mehrere Absorptionselemente 3 in verschiedenen Abständen den Messbereich erhöhen.

Weiterhin ist es möglich, durch Variation der Temperatur des Emissionselementes 3a, die Wellenlänge der Spitzenintensität zu verschieben. Dadurch ist es möglich, spekt- roskopisch bei verschiedenen Wellenlängen die Absorption des Fluids in dem Hohl- raum 18 zu bestimmen, falls bei der jeweiligen Temperatur die entsprechende Tempe- ratur des Absorptionselementes 3b erfasst wird.

Zur Identifikation von bestimmten Fluiden bzw. zur Bestimmung der Konzentration derselben bietet sich Infrarotspektroskopie an, da hier verschiedene Fluide sehr cha- rakteristische Absorptionsbanden aufweisen. Das Verfahren und die Vorrichtung kön- nen beispielsweise in Klimaanlagen, in der Chemie, Pharmazie oder auch zur Kontrol- le von Abgasen aus Kraftwerken, Motoren oder ähnlichem eingesetzt werden.

Sind mehrere Absorptionselemente 3 vorgesehen, so können diese mit Filtern auf den jeweiligen Spektralbereich abgestimmt werden und so kann die Zusammensetzung des Fluids hinsichtlich mehrerer Fluidkomponenten gleichzeitig untersucht werden.

In Fig. 8 sind verschiedene Verfahrenszustände bei der Herstellung einer Vorrichtung zur Absorption und/oder Emission von Strahlung dargestellt. In Fig. 8A ist ein Substrat 4 mit einer Isolationsschicht 7 dargestellt. Die Isolationsschicht 7 kann auch als ein Bestandteil des Substrates 4 aufgefasst werden.

Auf der Isolationsschicht 7 werden Materialien 6a, 6b angeordnet, die zur Ausbildung von thermoelektrischen Elementen, Peltierelementen, Heizelementen, etc. dienen.

Anschließend wird, wie in Fig. 8B dargestellt ist, auf der den Materialien 6a und 6b gegenüberliegenden Seiten des Substrates 4 eine Abdünnung im Bereich 2 ausgebil- det. Die Abdünnung 2 dünnt das Substrat 4 zunächst nicht vollständig bis auf die Iso- lationsschicht 7 hin ab. Vielmehr verbleibt, ein Teil des Materials des Substrates 4 ste- hen. Dies kann beispielsweise durch Zeitkontrolle des Ätzvorgangs oder ähnliche Kontrollmechanismen des Ätzens geschehen.

Aus dem verbliebenen Material des Substrates 4 wird im nächsten Schritt das Absorp- tions-und/oder Emissionselement 3 herausgebildet. Hierzu sind verschiedene Vorge- hensweisen denkbar.

Zum Einen kann der Bereich des zukünftigen Absorptions-und/oder Emissionsele- mentes 3 stark dotiert werden. Dies ist insbesondere für den Fall, dass das Substrat 4 ein Halbleitermaterial ist, gut möglich. Vorteilhaft ist es weiterhin, dass das Halbleiter- material Silizium ist, so dass derartige Dotierungsvorgänge prozesstechnisch bereits sehr gut entwickelt sind.

Durch die Dotierung im Bereich des zukünftigen Absorptions-und/oder Emissions- elementes 3 kann eine Ätzselektivität erreicht werden. Zur Kontrolle des Bereiches, in dem dotiert wird, kann eine Maske oder Ähnliches eingesetzt werden.

Bei dem nachfolgenden Ätzen werden die Bereiche seitlich des zukünftigen Absorpti- ons-und/oder Emissionselementes 3 bis auf die Isolationsschicht 7 hindurch wegge- ätzt. Hierbei bleibt somit das Material für das Absorptions-und/oder Emissionselement stehen. Falls das Material für das Absorptions-und/oder Emissionselement auch et- was geätzt wird, dann muss dies bei dem vorangegangenen Ätzschritt (s. Fig. 8b) be- rücksichtigt werden, so dass anschließend ein Absorptions-und/oder Emissionsele- ment passender Dicke übrig bleibt. Dieses kann in einem abschließenden Schritt bei- spielsweise derartig bearbeitet werden, dass seine Absorptions-bzw. Emissionsfähig- keit erhöht wird. Dies erfolgt durch Vergrößern der Oberfläche des Absorptions- und/oder Emissionselementes, wie es beispielsweise bei der Herstellung von BSI (Black Silicon) erfolgt.

Dadurch, dass das Absorptions-und/oder Emissionselement 3 aus demselben Mate- rial wie das Substrat 4 besteht, kann es mit denselben Verfahrensarten hergestellt werden.

Auch ist es durch geeignete Wahl der Ätzverfahren möglich, das Wegätzen der Berei- che seitlich des Absorptions-und/oder Emissionselementes 3 sowie die Ausbildung des BSI gleichzeitig in einem einzigen Prozessschritt zu erreichen. Ein derartiger Ver- fahrensschritt kann jeweils in Bezug auf die Herausbildung des Absorptions-und/oder Emissionselementes 3 optimiert werden, da seitlich dieses Elementes auf eine als Ätzstoppschicht wirkende Isolationsschicht 7 heruntergeätzt werden kann.

Statt einer Dotierung, um eine Ätzselektivität zu erreichen, kann auch mit einer Maske (Metall-, Lack-, Polymer-, etc., -Maske) die gewünschte Struktur herausgearbeitet wer- den.

Eine andere Verfahrensweise soll anhand von Fig. 9 erläutert werden. In Fig. 9A ist ein Substrat gezeigt, das aus einem ursprünglichen Substrat 4, einer Ätzstoppschicht 8, einer weiteren Materialschicht 9 sowie einer Isolationsschicht 7 besteht. Das ur sprüngliche Substrat 4 kann beispielsweise Silizium, die Ätzstoppschicht 8, jede ge- eignete Ätzstoppschicht und die Materialschichten 9 wieder eine Siliziumschicht sein.

Auf einem derartigen geschichteten Substrat werden die Materialien 6a, 6b wie in Be- zug auf Fig. 8 beschrieben, aufgebracht.

Wie in Fig. 9B dargestellt, wird anschließend eine Abdünnung 2 vorgenommen. Diese Abdünnung erfolgt jedoch bis auf die Ätzstoppschicht 8 herunter.

Im nachfolgenden Schritt wird die Ätzstoppschicht 8, die im Bereich der Abdünnung 2 frei liegt, mit geeigneten Verfahren entfernt (s. Fig. 9C). Dadurch liegt die Material- schicht 9 des Substrats frei. Aus dieser kann nun geeigneterweise, wie in Bezug auf Fig. 8 beschrieben, das Absorptions-und/oder Emissionselement 3 herausgearbeitet werden (s. Fig. 9D).

Der Vorteil bei diesem Verfahren ist, dass die Dicke des Materials, aus dem das Ab- sorptions-und/oder Emissionselement 3 herausgearbeitet wird, unabhängig von dem Ätzprozess ist. Vielmehr ist die Dicke durch die Dicke der Schicht 9 vorgegeben. Dies verbessert die Prozessgenauigkeit im Vergleich zu einem Verfahren, bei dem die Di- cke des Materials für das Absorptions-und/oder Emissionselement 3 durch eine Zeit- kontrolle des Ätzens bestimmt wird, die etwas ungenau und evtl. nicht homogen über das Substrat hinweg ist.

In Fig. 10 ist eine weitere Verfahrensweise zur Herstellung einer Vorrichtung zur Ab- sorption und/oder Emission von Strahlung dargestellt. In Fig. 10A ist ein Substrat 4 gezeigt, in dem in einem Bereich des zukünftigen Absorptions-und/oder Emissions- elementes 3 eine spezielle Dotierung vorliegt. Auch wäre es denkbar, dass im Bereich des zukünftigen Absorptions-und/oder Emissionselementes 3 ein geeignetes Material in einen vorher angefertigten Graben des Substrates 4 eingebracht wird, das somit Bestandteil des Substrates 4 wird.

Das Substrat 4 wird mit einer Isolationsschicht 7 versehen.

Auch ist es möglich, dass das Substrat aus einem ursprünglichen Substrat 4 sowie der Isolationsschicht 7 besteht und eine Dotierung im Bereich des zukünftigen Absorp- tions-und/oder Emissionselementes 3 durch die Isolationsschicht 7 hindurch erfolgt.

In dem Bereich des zukünftigen Absorptions-und/oder Emissionselementes 3 wird von der gegenüberliegenden Seite des Substrates 4 her eine Abdünnung vorgenom- men. Durch die Dotierung des Bereichs des zukünftigen Absorptions-und/oder Emis- sionselementes 3 kann eine Ätzselektivität gegenüber dem undotierten Material her- gestellt werden, so dass, wie in Fig. 1 OB dargestellt, das Absorptions-und/oder Emis- sionselement 3 gewonnen werden kann.

In Fig. 11 ist eine besondere Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung einer Vorrichtung zur Absorption und/oder Emission von Strahlung dargestellt. Ausgehend von einem ursprünglichen Substrat 4 wird auf diesem eine Ätzstoppschicht 8 ange- ordnet. Mittels Mikrostrukturierung wird auf der Ätzstoppschicht 8 eine Überstruktur- maske 20 angeordnet, die andererseits mit einer weiteren Materialschicht 9 über- wachsen wird. Auf dieser weiteren Materialschicht 9 wird eventuell nach einem Plan- arisieren die Isolationsschicht 7 aufgebracht und so das fertige Substrat gewonnen. In dem Bereich, in dem die Überstrukturmaske 20 ausgebildet ist, wird die Kontaktstelle zwischen dem Material 6a und 6b bzw. ein entsprechendes Heizmaterial oder ähnli- ches auf der Isolationsschicht 7 angeordnet.

Nach Abdünnen des ursprünglichen Substrats 4 sowie dem Entfernen der Ätzstopp- schicht 8 liegt die weitere Materialschicht 9 sowie die Überstrukturmaske 20 frei.

In einem weiteren Prozessschritt kann dann die weitere Materialschicht 9 bis auf die Isolationsschicht 7 hin weggeätzt werden, wobei durch die Überstrukturmaske 20 be- stimmte Bereiche der weiteren Materialschicht 9 nicht weggeätzt werden (s. Fig. 11 B).

Aus diesen kann dann ein Absorptions-und/oder Emissionselement 3 mit einer Über- struktur gewonnen werden.

Zur weiteren Bearbeitung kann die Überstrukturmaske 20 durch eine geeignete selek- tive Maßnahme entfernt werden, und sodann aus den übrig gebliebenen Bestandtei- len der Materialschichten 9 das Absorptions-und/oder Emissionselement 3 hergestellt werden (siehe auch Fig. 5).

Statt der Überstrukturmaske könnte auch eine Maske ohne Überstruktur eingesetzt werden, so das ein Absorptions-und/oder Emissionselement 3 mit nur einem Teil er- halten wird Nach Herstellung des Absorptions-und/oder Emissionselementes 3 mit den verschie- denen Verfahrensweisen ist eine Passivierung desselben möglich. Die Passivierung kann beispielsweise durch Oxidation der Oberfläche, Beschichten der Oberfläche o- der ähnliches geschehen. Die Passivierung dient dazu, die Lebensdauer des Absorp- tions-und/oder Emissionselementes zu erhöhen. Diese könnte beispielsweise durch Alterungsprozesse, Verschmutzung oder ähnliches eingeschränkt sein.

In Fig. 12 ist eine stark vergrößerte Draufsicht auf die Oberfläche von BSI gezeigt.

Durch die Bearbeitung der Oberfläche entstehen pyramidenartige sehr feine Struktu- ren. Eine derartige Oberfläche weist eine sehr große Absorptions-bzw. Emissionsfä- higkeit auf.