VERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINES INTEGRIERTEN MIKROMECHANISCHEN FLUIDSENSOR-BAUTEILS, INTEGRIERTES MIKROMECHANISCHES FLUIDSENSOR- BAUTEIL UND VERFAHREN ZUM DETEKTIEREN EINES FLUIDS MITTELS EINES INTEGRIERTEN MIKROMECHANISCHEN FLUIDSENSOR-BAUTEILS

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines integrierten mikromechanischen Fluidsensor-Bauteils, ein integriertes mikromechanisches

Fluidsensor-Bauteil und ein Verfahren zum Detektieren eines Fluids mittels eines integrierten mikromechanischen Fluidsensor-Bauteils. Bei dem Fluid kann es sich insbesondere um ein Gas oder ein Gasgemisch handeln. Bei dem Detektieren kann insbesondere eine Molekülkonzentration des Fluids oder in dem Fluid oder eine Fluidsorte ermittelbar sein.

STAND DER TECHNIK

Die optische Spektroskopie zur Detektion von Bestandteilen (Analyten) eines Fluids, etwa eines Gasgemisches, basiert auf der Wechselwirkung der Analyten mit Photonen. Zur Messung wird üblicherweise ein Aufbau, bestehend aus einer Lichtemissionseinrichtung, etwa einer LED oder einer Laserdiode, einem Detektor, etwa einer Photodiode oder einem Thermopile und einer optischen Messstrecke verwendet. Die optische Messstrecke erstreckt sich zumindest teilweise durch das zu analysierende Fluid, bzw. das zu analysierende Fluid wird in die Messstrecke eingeleitet. Dies kann beispielsweise aktiv durch Ausbilden einer Strömung oder passiv durch Zulassen einer Konvektion oder Diffusion erfolgen. Signale des Detektors werden ausgelesen, um Rückschlüsse auf etwa eine Fluidsorte oder eine Molekülkonzentration ziehen zu können. Dabei wird ausgenutzt, dass das emittierte Licht von dem zu analysierenden Fluid und/oder dem Analyten teilweise absorbiert wird.

In der WO 2005/026705 A1 sind ein Gasdetektionsverfahren und eine

Gasdetektionsvorrichtung beschrieben. Die Gasdetektorvorrichtung weist einen

Oberflächenemitter, VCSEL, eine Testkammer, und einen Lichtsensor auf. Der

Lichtsensor detektiert von dem Oberflächenemitter emittierte Lichtstrahlen, welche ein zu detektierendes Gas in der Testkammer durchquert haben. Mittels einer angeschlossenen Elektronik werden von dem Lichtsensor erzeugte Signale ausgewertet.

Bei der so genannten Intrakavität-Laserabsorptionsspektroskopie, ICLAS („intracavity laser absorption spectroscopy") wird ausgenutzt, dass Licht in einem optischen Resonator sehr viele Durchgänge macht. Da die Sensitivität der Sensoren von der optischen

Weglänge im Medium abhängt, kann mit ICLAS-Verfahren eine extrem hohe Sensitivität erreicht werden. OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines integrierten mikromechanischen Fluidsensor-Bauteils mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 , ein integriertes mikromechanisches Fluidsensor-Bauteil mit den Merkmalen des

Patentanspruchs 9 und ein Verfahren zum Messen einer Molekülkonzentration in einem Fluid mittels eines integrierten mikromechanischen Fluidsensor-Bauteils mit den

Merkmalen des Patentanspruchs 10.

Demgemäß ist vorgesehen ein Verfahren zum Herstellen eines integrierten

mikromechanischen Fluidsensor-Bauteils mit den Schritten:

Ausbilden eines ersten Wafers mit einem ersten Bragg-Spiegel und mit einer

Lichtemissionseinrichtung auf einem ersten Substrat; wobei die Lichtemissionseinrichtung zum Emittieren von Lichtstrahlen aus einer von dem ersten Bragg-Spiegel abgewandten Oberfläche der Lichtemissionseinrichtung in eine Emissionsrichtung ausgebildet wird; wobei der erste Bragg-Spiegel und die Lichtemissionseinrichtung auf einer ersten

Oberfläche des ersten Substrats ausgebildet werden,

wobei die Emissionsrichtung senkrecht auf der ersten Oberfläche des ersten Substrats steht, und wobei die Lichtemissionseinrichtung und der erste Bragg-Spiegel derart ausgebildet werden, dass auf den ersten Bragg-Spiegel auftreffende, entgegen der Emissionsrichtung verlaufende emittierte Lichtstrahlen zu einem ersten Prozentsatz in Richtung der Emissionsrichtung reflektierbar sind; Ausbilden eines zweiten Wafers mit einem zweiten Bragg-Spiegel und mit einer

Photodiode auf einem zweiten Substrat, wobei die Photodiode auf einer dem zweiten Substrat zugewandten Oberfläche des zweiten Bragg-Spiegels angeordnet wird; Bonden oder Kleben des ersten Wafers derart an den zweiten Wafer, dass auf der von dem ersten Bragg-Spiegel abgewandten Seite der Lichtemissionseinrichtung, sowie auf einer von der Photodiode abgewandten Oberfläche des zweiten Bragg-Spiegels ein Hohlraum ausgebildet wird, in welchen ein Fluid einleitbar ist und welcher von den Lichtstrahlen durchquerbar ist; wobei die Lichtemissionseinrichtung und der zweite Bragg-Spiegel derart ausgebildet und angeordnet werden, dass die auf den zweiten Bragg-Spiegel auftreffenden, in Richtung der Emissionsrichtung verlaufenden emittierten Lichtstrahlen zu einem zweiten

Prozentsatz entgegen der Emissionsrichtung reflektierbar sind sowie zu einem weiteren Prozentsatz transmittierbar sind; wobei die Photodiode derart ausgebildet und angeordnet wird, dass die Lichtstrahlen nach einem Durchqueren des Hohlraums und nach einem Transmittieren der Lichtstrahlen durch den zweiten Bragg-Spiegel zumindest zum Teil auf die Photodiode auftreffen; und

Vereinzeln des Fluidsensor-Bauteils von dem ersten und dem Wafer.

Soll ein erstes Element„auf" einer Oberfläche eines zweiten Elements ausgebildet werden, so soll darunter sowohl verstanden sein, dass es direkt an dem zweiten Element an der Oberfläche ausgebildet wird, als auch, dass es über bzw. unter, je nach

Perspektive, dieser Oberfläche ausgebildet wird. Soll das erste Element„an" der

Oberfläche des zweiten Elements ausgebildet werden, ist darunter zu verstehen, dass es unmittelbar an der Oberfläche ausgebildet wird. Soll das erste Element in Bezug auf ein zweites Element auf eine bestimmte Weise angeordnet werden, soll damit nicht notwendigerweise bestimmt sein, dass das zweite Element schon ausgebildet sein muss, wenn das erste Element ausgebildet wird. Vielmehr wird hier ein Endzustand

beschrieben, welchen der Fachmann entsprechend der Beschreibung herzustellen weiß.

Die Lichtemissionseinrichtung kann insbesondere einen Quantentopf (quantum well) bzw. eine Kavität aufweisen oder daraus bestehen. Der Hohlraum befindet sich innerhalb des optischen Resonators, welcher in dem

Fluidsensor-Bauteil durch die Lichtemissionseinrichtung und die Bragg-Spiegel ausgebildet ist. Durch die Anwesenheit eines Fluids in dem Hohlraum verändern sich die optischen Eigenschaften des Resonators (ICLAS). Diese Änderungen können durch Messen eines Signals der Photodiode, insbesondere eines Lichtintensitätssignals, etwa einer Leistung oder Spannung bei einer Versorgung der Lichtemissionseinrichtung mit einem bekannten Strom, bestimmt werden. Dadurch können Rückschlüsse auf beispielsweise eine Molekülkonzentration eines zu detektierenden Moleküls des Fluids oder in dem Fluid oder eine Fluidsorte möglich sein. Vorteilhafterweise ist der Hohlraum in einer Richtung parallel zu der Emissionsrichtung höher als 2 μηι. Hierdurch kann ein Austausch des Fluids in dem Hohlraum mit der Umgebung verbessert sein.

Weiterhin ist ein Verfahren zum Detektieren eines Fluids mittels eines

erfindungsgemäßen integrierten mikromechanischen Fluidsensor-Bauteils vorgesehen, mit den Schritten: Aufnehmen einer P-I-Kennlinie, während sich das Fluid in dem

Hohlraum befindet, wobei ein Strom, I, ein Strom ist, mit welchem die

Lichtemissionseinrichtung zum Emittieren der Lichtstrahlen versorgt wird, und wobei eine Leistung, P, eine Leistung ist, welche an der Photodiode als Reaktion auf die auf die Photodiode auftreffenden Lichtstrahlen an der Photodiode anfällt und an der Photodiode ausgelesen wird; Bestimmen eines Schwellenstroms, welcher ein Wert des Stroms I ist, an welchem die Leistung, P, an der Photodiode gemäß der P-I-Kennlinie einen endlichen Wert annimmt; Vergleichen des bestimmten Schwellenstroms mit einem vorbestimmten Referenzschwellenstrom zum Detektieren des Fluids. Vorteile der Erfindung

Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Erkenntnis besteht darin, dass ein Bedarf an Fluidsensoren mit extrem kompakter Bauweise und technisch einfacher Herstellung besteht.

Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Idee besteht nun darin, dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen und ein Verfahren zum Herstellen von integrierten mikromechanischen Fluidsensor-Bauteilen im Wafer-Maßstab bereitzustellen. Das heißt, es werden ganze Wafer prozessiert und die Fluidsensor-Bauteile dann vereinzelt. Durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren kann eine extrem kompakte

Bauweise des Fluidsensor-Bauteils, beispielsweise kleiner als 10x10x10 mm ³ , insbesondere kleiner als 1x1x1 mm ³ , ermöglicht sein. Eine Sensitivität des Fluidsensor- Bauteils kann besser als 1000ppm, insbesondere besser als 1 ppm sein. Durch die Produktion im Wafer-Maßstab ist ein hoher Skaleneffekt möglich, beispielsweise können mehrere Tausend Fluidsensor-Bauteile gleichzeitig herstellbar sein. Dabei ist der besonders kompakte Aufbau des Fluidsensor-Bauteils als Mesa vorteilhaft. Die

Fluidsensor-Bauteile und/oder einzelne Komponenten, beispielsweise die

Laseremissionseinrichtung, sind vorteilhafterweise bereits auf dem Wafer testbar. Nach dem Vereinzeln der Fluidsensor-Bauteile kann ein weiteres Justieren unnötig sein.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist vielseitig auf verschiedene Randbedingungen hin optimierbar, beispielsweise auf eine geringe Temperaturabhängigkeit, auf eine hohe oder niedrige Sensitivität, auf einen geringen Schwellstrom, eine geringe Leistungsaufnahme und/oder auf eine Messgeschwindigkeit.

Aufgrund der monolithischen integrierten Bauweise ist das Fluidsensor-Bauteil besonders robust gegen Beschleunigungen bzw. Erschütterungen. Das erfindungsgemäße Fluidsensor-Bauteil kann eine besonders geringe

Leistungsaufnahme aufweisen, beispielsweise eine Leistungsaufnahme geringer als 10 mW, insbesondere geringer als 1 mW. Es kann auch nur ein geringer Ströme I nötig sein, sodass das Fluidsensor-Bauteil auch nur eine geringe Abwärme produziert. Das erfindungsgemäße Fluidsensor-Bauteil ist mittels des erfindungsgemäßen

Herstellungsverfahrens auf viele unterschiedliche Wellenlängen, basierend auf der bekannten Oberflächenemitter-(VCSEL-)Technologie, einstellbar und daher für eine Vielzahl von Fluiden, etwa Gasen, einsetzbar. Zum Beispiel kann es mit einer

Wellenlänge von 2 μηι zum Messen einer Molekülkonzentration von C0 ₂ ausgebildet werden bzw. sein.

Das erfindungsgemäße Fluidsensor-Bauteil kann beispielsweise, aber nicht nur, in Verbraucherartikeln wie Handys, im Haushalt, als Gaswarner, in Medizintechnikgeräten, z.B. zur Atemanalyse oder für eine Lab-On-Chip-Analytik und/oder für einen Einsatz in Flüssigkeiten, z.B. zur Kraftstoffanalyse oder zur Analyse von Körperflüssigkeiten einsetzbar sein. Auch gemischte Anwendungen sind möglich, beispielsweise die Verwendung als an einem Mobiltelefon ausgebildeter Atem-Alkoholtester. Aufgrund der geringen Bauweise ist beispielsweise auch eine Implantation des Fluidsensor-Bauteils mit einer mikromechanischen Halbleiter-Steuervorrichtung in einen menschlichen Körper denkbar.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den

Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung wird die Laseremissionseinrichtung zwischen dem ersten Bragg-Spiegel und dem ersten Substrat angeordnet. Weiterhin erfolgt das Bonden oder Kleben des zweiten Wafers an den ersten Wafer dadurch, dass der zweite Bragg-Spiegel an das erste Substrat gebondet wird und das erste Substrat wird derart strukturiert, dass der Hohlraum in dem ersten Substrat ausgebildet ist. Somit wird keine zusätzliche Abstandseinrichtung benötigt, was den technischen Aufwand und die räumlichen Abmessungen des Fluidsensor-Bauteils weiter verringern kann.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird der erste Bragg-Spiegel zwischen dem ersten Substrat und der Lichtemissionseinrichtung angeordnet. Das Bonden oder Kleben des ersten Wafers an den zweiten Wafer erfolgt mittels einer Abstandseinrichtung und der Hohlraum wird durch die Abstandseinrichtung definiert. Hierdurch kann das Fluidsensor-Bauteil vielseitig an verschiedene Einsatzbereiche angepasst werden. Es kann sich auch ein technischer Aufwand verringern.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird die Abstandseinrichtung mit den Schritten ausgebildet: Prozessieren erster Kontaktpads auf dem ersten Wafer;

Prozessieren zweiter Kontaktpads auf dem zweiten Wafer; Prozessieren von Metallsäulen auf den ersten oder zweiten Kontaktpads; und

Bonden der Metallsäulen mit den zweiten oder ersten Kontaktpads zum Bonden des ersten Wafers an den zweiten Wafer.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird die Abstandseinrichtung mit den Schritten ausgebildet: Aufbringen einer Opferschicht auf den ersten oder zweiten Wafer; Strukturieren der Opferschicht; Aufbringen einer leitenden Schicht; Strukturieren der Leitenden Schicht; und Entfernen der Opferschicht nach dem Bonden oder Kleben des zweiten Wafers an den ersten Wafer mittels der Abstandseinrichtung. Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird die Photodiode zwischen dem zweiten Substrat und dem zweiten Bragg-Reflektor angeordnet.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist das zweite Substrat ein für die Lichtstrahlen im Wesentlichen transparentes Substrat und wird zwischen dem zweiten Bragg-Reflektor und der Photodiode angeordnet.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird ein dritter Bragg-Spiegels als Bestandteil des ersten Wafers auf der von dem ersten Bragg-Spiegel abgewandten Oberfläche der Lichtemissionseinrichtung ausgebildet. Die Lichtemissionseinrichtung und der dritte Bragg-Spiegel werden derart ausgebildet, dass die auf den dritten Bragg- Spiegel auftreffenden, in Richtung der Emissionsrichtung verlaufenden emittierten Lichtstrahlen zu einem dritten Prozentsatz entgegen der Emissionsrichtung reflektierbar sind sowie zu noch einem weiteren Prozentsatz transmittierbar sind. Durch Verwenden des dritten Bragg-Spiegels kann ein Schwellenstrom bzw. eine Schwelle (threshold) des Oberflächenemitters bzw. des optischen Resonators verringert werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch ein Fluidsensor-Bauteil gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2A einen schematischen Querschnitt durch ein Fluidsensor-Bauteil gemäß zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Fig. 2B einen Ausschnitt eines schematischen Querschnitts durch ein Fluidsensor-

Bauteil gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2C einen schematischen Querschnitt durch ein Fluidsensor-Bauteil gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; einen Ausschnitt aus einem schematischen Querschnitt durch ein

Fluidsensor-Bauteil gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; einen Ausschnitt aus einem schematischen Querschnitt durch ein Fluidsensor-Bauteil gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; ein schematisches Flussdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zum Herstellen des Fluidsensor-Bauteils gemäß der vorliegenden Erfindung; ein schematisches Flussdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zum Detektieren eines Fluids gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung mittels eines erfindungsgemäßen integrierten mikromechanischen Fluidsensor-Bauteils; und einen schematischen Graphen zur Erläuterung des Verfahrens zum

Detektieren des Fluids gemäß dem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung.

In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen - sofern nichts anderes angegeben ist - mit denselben Bezugszeichen versehen.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Fig. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Fluidsensor-Bauteil 100 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Anhand Fig. 1 wird im Folgenden auch ein erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren zum Herstellen des Fluidsensor-Bauteils 100 erläutert. Fig. 1 ist nicht maßstabsgetreu, Schutzschichten sind nicht dargestellt.

Es wird ein erstes Substrat 1 10 als Teil eines ersten Wafers W1 bereitgestellt, beispielsweise ein flacher Silizium-Wafer. Das erste Substrat 1 10 kann metallisch sein oder aus hochdotiertem Silizium bestehen, so dass es leitfähig ist. Das erste Substrat 1 10 weist eine erste Oberfläche 110-f und eine zweite Oberfläche 110-b auf, welche im Wesentlichen parallel zueinander liegen. Gemäß der ersten Ausführungsform wird an der ersten Oberfläche 110-f des ersten Substrats 110 epitaktisch ein erster Bragg-Spiegel DBR1 aufgewachsen. Bragg-Spiegel sind effiziente Reflektoren, welche aus

alternierenden ersten und zweiten dünnen Schichten DBR1 -i, DBR1 -(i+1)

unterschiedlicher Brechungsindizes bestehen. In Fig. 1 ist beispielhaft eine Mehrzahl solcher Paare von dünnen Schichten DBR1 -i eingezeichnet. Es sind aber, wie die Punkte in Fig. 1 andeuten, auch Schichten DBR-i in größerer oder kleinerer Anzahl als gezeigt möglich. Die Anzahl der Schichten DBR-i sowie die Brechungsindizes der Schichten können entsprechend den Eigenschaften eines zu reflektierenden Lichtstrahls gewählt werden. Insbesondere kann der Bragg-Spiegel ein hochqualitativer Reflektor sein, wenn eine Wellenlänge der zu reflektierenden Lichtstrahlen nahe dem Vierfachen einer optischen Wirklänge der Schichten DBR-i liegt, da an den Schichten DBR-i reflektierte Lichtstrahlen konstruktiv interferieren. Gemäß der ersten Ausführungsform ist der erste Bragg-Spiegel DBR1 derart ausgebildet, dass in Richtung des ersten Substrats 110 auf (bzw. in) den ersten Bragg-Spiegel DBR1 auftreffende (bzw. eintretende) Lichtstrahlen von der ersten Oberfläche 110-f des ersten Substrats 1 10 fort reflektiert werden. Der erste Bragg-Spiegel DBR1 weist eine erste Oberfläche DRB1-f und eine zweite Oberfläche DBR1 -b auf, welche im Wesentlichen zueinander parallel und voneinander abgewandt sind. Der erste Bragg-Spiegel DBR1 ist beginnend bei der zweiten Oberfläche DBR1 -b auf die erste Oberfläche 110-f des ersten Substrats 110 aufgewachsen.

Auf, vorteilhafterweise an, der Oberfläche DBR1 -f, welche von der ersten Oberfläche 110- f abgewandt ist, ist epitaktisch eine Lichtemissionseinrichtung 112 aufgewachsen. Die Lichtemissionseinrichtung 1 12 ist gemäß der ersten Ausführungsform als Quantentopf (englisch„quantum well") mit drei Schichten 112-1 , 112-2, 112-3 ausgebildet. Die

Lichtemissionseinrichtung 112 ist zum Emittieren von Lichtstrahlen L aus einer von dem ersten Bragg-Spiegel DBR1 abgewandten Seite 112-f der Lichtemissionseinrichtung 1 12 in eine Emissionsrichtung R ausgebildet. Die Lichtemissionseinrichtung 112 und der erste Bragg-Spiegel DBR1 sind derart beschaffen, dass auf dem ersten Bragg-Spiegel DBR1 auftreffende, entgegen der Emissionsrichtung R verlaufende Lichtstrahlen L zu einem ersten Prozentsatz in Richtung der Emissionsrichtung R reflektierbar sind. Der erste Prozentsatz kann beispielsweise zwischen 99 % und 100 %, vorteilhafterweise zwischen 99,8 % und 100 %, insbesondere zwischen 99,9 % und 100 % liegen. Gemäß der ersten Ausführungsform ist an der von dem ersten Bragg-Spiegel DBR1 abgewandten Oberfläche 112-f eine Stromblende 118 ausgebildet. Die Stromblende 118 besteht aus einer strukturierten Oxidschicht, in welche, beispielsweise durch Ätzen, eine innenliegende Öffnung H hineinstrukturiert ist. Insbesondere ist die Öffnung H

symmetrisch um eine optische Achse OA des Fluidsensor-Bauteils 100 angeordnet. Die optische Achse OA ist parallel zu der Emissionsrichtung R und senkrecht zu den

Oberflächen 1 10-b, 110-f, DBR1-b, DBR1 -f und 112-f angeordnet. Die Stromblende kann dazu dienen, dass ein gewisser Bereich des Quantentopfes in der Umgebung der Öffnung H möglichst gleichmäßig bestrombar ist. Somit kann sich in diesem Bereich eine besonders gleichmäßige Stromstärke ausbilden, welche in diesem Bereich im Verhältnis zu anderen Bereichen der Lichtemissionseinrichtung 112 größer ist, ergeben. Eine Lichtemission der Lichtemissionseinrichtung 112 kann somit verstärkt im Bereich der Öffnung H erfolgen. Auf einer von der Lichtemissionseinrichtung 1 12 abgewandten Oberfläche der

Stromblende 1 18, ist ein weiterer Bragg-Spiegel DBR3 ausgebildet, welcher im Folgenden als dritter Bragg-Spiegel DBR3 bezeichnet wird. Der dritte Bragg-Spiegel DBR3 und die Lichtemissionseinrichtung 112 sind derart beschaffen, dass auf den dritten Bragg-Spiegel DBR3 auftreffende, in Richtung der Emissionsrichtung R verlaufende Lichtstrahlen L zu einem dritten Prozentsatz entgegen der Emissionsrichtung R reflektierbar sind. Der dritte Prozentsatz kann beispielsweise zwischen 95 % und 100 %, insbesondere zwischen 96 % und 99 %, ganz besonders zwischen 98 % und 99 % liegen. Insbesondere ist der dritte Prozentsatz vorteilhafterweise kleiner als der zweite Prozentsatz. Weiterhin werden die Lichtstrahlen L zu einem weiteren Prozentsatz durch den dritten Bragg-Spiegel DBR3 hindurch transmittiert. Der weitere Prozentsatz ist deutlich kleiner als der dritte

Prozentsatz und kann insbesondere der Rest einer Subtraktion des dritten Prozentsatzes von der Zahl eines sein.

Mit dem ersten Bragg-Spiegel DBR1 , der Lichtemissionseinrichtung 1 12 und dem dritten Bragg-Spiegel DBR3 ist somit bereits ein optischer Resonator ausgebildet. Da die

Lichtstrahlen L senkrecht zur Oberfläche 110-f des ersten Substrats 1 10 emittiert werden, können die Komponenten erstes Substrat 1 10, erster Bragg-Spiegel DBR1 ,

Laseremissionseinrichtung 112, Stromblende 118 und dritter Bragg-Spiegel DBR3 als Oberflächenemitter V (auch: VCSEL von Englisch„vertical-cavity surface-emitting laser") bezeichnet werden. An der zweiten Oberfläche 110-b des ersten Substrats 1 10 kann ein erster elektrischer Kontakt 140 als strukturierte Metallschicht ausgebildet sein. Gemäß der ersten

Ausführungsform ist weiterhin an einer von der Lichtemissionseinrichtung 1 12

abgewandten Seite DBR3-f des dritten Bragg-Spiegels DBR3 ein zweiter elektrischer Kontakt 142 als strukturierte Metallschicht ausgebildet. Der zweite elektrische Kontakt 142 ist mit einem Hohlraum 1 14 derart ausgebildet, dass die Lichtstrahlen L innerhalb des Hohlraums 1 14 die strukturierte Metallschicht des zweiten elektrischen Kontakts 142 in einer Richtung parallel zu der Emissionsrichtung R vollständig durchqueren können. Die optische Achse OA verläuft innerhalb des zweiten elektrischen Kontakts ebenfalls vollständig innerhalb des Hohlraums 114. Weiterhin ist der zweite Kontakt 142 derart strukturiert, dass ein Fluid F von einer Außenseite des Fluidsensor-Bauteils 100 in den Hohlraum 1 14 einleitbar ist. Über den ersten und den zweiten elektrischen Kontakt 140, 142 kann der Oberflächenemitter V elektrisch gepumpt werden. Dazu kann eine

Ansteuervorrichtung verwendet werden, welche eine eine Leistungselektronik aufweist.

Vorteilhafterweise kann auf dem ersten Substrat 1 10 eine Vielzahl der Oberflächenemitter V mit jeweils entsprechenden ersten und zweiten elektrischen Kontakten 140, 142 ausgebildet werden. Somit entsteht ein erster Wafer W1 mit der Vielzahl der

Oberflächenemitter V, welche auf dem ersten Substrat 110 in Form von Mesas ausgebildet sind.

Zur Herstellung eines zweiten Wafers W2 wird auf einem zweiten Substrat 120 eine aktive Zone einer Photodiode 116 aufgebracht. Dabei liegt eine erste Oberfläche 116-b der Photodiode an einer ersten Oberfläche 120-f des zweiten Substrats 120 an. Das zweite Substrat 120 ist vorzugsweise n-dotiert. Zur Vermeidung von Wachstumsdefekten und zur Substratanpassung kann optional zwischen dem zweiten Substrat 120 und der

Photodiode 1 16 eine Pufferschicht aufgebracht werden. Die aktive Zone der Photodiode 1 16 besteht vorzugsweise aus einer an dem zweiten Substrat 120 bzw. der Pufferschicht angebrachten n-dotierten Schicht 116-1 und einer darauf angebrachten möglichst dünnen p-dotierten Schicht 116-3. Somit kann ein großer Anteil der Lichtstrahlen L den p-n-

Übergang erreichen. Gemäß der ersten Ausführungsform ist zwischen der p- und der n- dotierten Schicht 116-3, 116-11 eine optionale intrinsische Schicht 116-2 abgeschieden. Hierdurch kann sich die Sperrspannung erhöhen und/oder die Sperrschichtkapazität reduzieren. Übliche Materialien für die aktive Zone sind Si (insbesondere für den

Wellenlängenbereich bis 1 , 1 μηι), Ge (insbesondere für den Wellenlängenbereich bis 1 ,8 μηι) sowie GeAu, GaAs, InGaAs oder CdTe. Gemäß der ersten Ausführungsform ist an einer von dem zweiten Substrat 120 abgewandten zweiten Oberfläche 116-f der Photodiode 1 16, welche insbesondere eine Oberfläche der p-dotierten Schicht 116-3 ist, ein zweiter Bragg-Spiegel DBR2 mit einer zweiten Oberflächen DBR2-b des zweiten Bragg-Spiegel DBR2 ausgebildet. Um den zweiten Bragg-Spiegel DBR2, welcher nicht-leitend ist, herum ist auf der zweiten

Oberfläche 116-f der Photodiode ein dritter elektrischer Kontakt 144 ausgebildet. Über den dritten elektrischen Kontakt 144 und das elektrisch leitfähige zweite Substrat 120 als viertem elektrischen Kontakt 146 ist eine an der Photodiodel 16 anliegende Spannung U, insbesondere aufgrund der auf die Photodiode 116 einfallenden Lichtstrahlen L, auslesbar.

Die Lichtemissionseinrichtung 112 und der zweite Bragg-Spiegel DBR2 sind derart beschaffen, dass auf den zweiten Bragg-Spiegel DBR2 in Richtung der Photodiode 1 16 auftreffende Lichtstrahlen L zu einem zweiten Prozentsatz in eine entgegengesetzte Richtung reflektierbar sind. Der zweite Prozentsatz kann beispielsweise zwischen 99 % und 100 %, vorteilhafterweise zwischen 99,8 % und 100 %, insbesondere zwischen 99,9 % und 100 % liegen. Insbesondere ist der zweite Prozentsatz vorteilhafterweise größer als der dritte Prozentsatz.

Der erste, zweite und dritte Bragg-Spiegel DBR1 , DBR2, DBR3 können jeweils unterschiedliche dielektrische Schichten DBR1 -i, DBR2-i, DBR3-i mit jeweils

verschiedenen Dicken aufweisen. Die genaue Ausbildung der Bragg-Spiegel DBR1 , DBR2, DBR3 erlaubt es, den optischen Resonator auf eine gewünschte Wellenlänge der Lichtstrahlen L anzupassen und das Fluidsensor-Bauteil 100 zur Verwendung für eine oder mehrere bestimmte Fluidsorten (z.B. C02) einzurichten. Eine Breite B2, in einer Richtung parallel zu der Emissionsrichtung R und zu der optischen Achse OA, des zweiten Bragg-Spiegels DBR2 ist gemäß der ersten Ausführungsform geringer als Breiten B1 , B3 des ersten und/oder dritten Bragg-Spiegels DBR1 , DBR3 in der Richtung parallel zu der Emissionsrichtung R und zu der optischen Achse OA.

Der zweite Bragg-Spiegel DBR2 wird mit einer von dem zweiten Substrat 120

abgewandten ersteb Oberfläche DBR2-f an die zweiten elektrischen Kontakte 142 aufgebondet, welche dadurch als Abstandseinrichtung 150 zwischen den somit verbundenen ersten und zweiten Wafern W1 , W2 fungieren. Der Hohlraum 114 bleibt dabei von außen zugänglich. Zum Aufbonden können an der Oberfläche DBR2-f des zweiten Bragg-Spiegels DBR2 Kontaktpads ausgebildet sein (in Fig. 1 nicht gezeigt). Der zweite Bragg-Spiegel DBR2 wird derart aufgebondet, dass die entlang der optischen Achse OA verlaufenden Lichtstrahlen L durch den Hohlraum 1 14 auf den zweiten Bragg- Spiegel DBR2 auftreffen und von dort zu dem zweiten Prozentsatz entgegengesetzt der Lichtemissionseinrichtung 1 12 reflektiert werden. Weiterhin werden die Lichtstrahlen L zu einem weiteren Prozentsatz durch den zweiten Bragg-Spiegel DBR2 hindurch

transmittiert. Der weitere Prozentsatz ist deutlich kleiner als der zweite Prozentsatz und kann insbesondere der Rest einer Subtraktion des zweiten Prozentsatzes von der Zahl eines sein. Abmessungen des Hohlraums 114, insbesondere eine Höhe h des Hohlraums 1 14 parallel zu der Emissionsrichtung R, kann zusammen mit den Bragg-Spiegeln DBR1 , DBR2, DBR3 auf die Wellenlänge der Lichtstrahlen L vorteilhaft eingestellt werden, sodass sich ein besonders effizienter optischer Resonator ergibt.

Die von dem zweiten Bragg-Spiegel DBR2 transmittierten Lichtstrahlen L treffen auf die Photodiode 116 und verursachen dort einen Spannungsabfall, welcher an dem dritten elektrischen Kontakt 144 und dem zweiten Substrat 120 als viertem elektrischen Kontakt 146 auslesbar ist. Dazu ist das zweite Substrat elektrisch leitfähig ausgebildet.

Fig. 2A zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Fluidsensor-Bauteil 200 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Die zweite Ausführungsform ist im Wesentlichen eine Variante der ersten

Ausführungsform. Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform weist die zweite

Ausführungsform keine Stromblende 118 auf, und der zweite elektrische Kontakt 143 fungiert nicht als Abstandseinrichtung und definiert auch nicht den Hohlraum 114.

Weiterhin ist der dritte elektrische Kontakt 145 flächig zwischen der zweiten Oberfläche 1 16-f der Photodiode 116 und der zweiten Oberfläche DBR2-b des zweiten Bragg- Spiegels DBR2 angeordnet. Der zweite elektrische Kontakt 143 ist flach auf der von der Lichtemissionseinrichtung 112 abgewandten Oberfläche DBR3-f des dritten Bragg- Spiegels DBR3 ausgebildet und lässt insbesondere einen Bereich B4 um die optische Achse OAF frei. Innerhalb des Bereichs B4 ist die Abstandseinrichtung 152 ausgebildet, auf welche der zweite Bragg-Spiegel DBR2 zum Verbinden des zweiten Wafers W2-2 mit dem ersten Wafer W1-2 aufgebondet wird. Der zweite elektrische Kontakt 143 ist von dem zweiten Bragg-Spiegel DBR2 beabstandet. Der zweite Bragg-Spiegel DBR2 kann daher auch leitend sein. Als Option kann er daher den dritten elektrischen Kontakt 143 ersetzen. Gemäß der zweiten Ausführungsform ist die Abstandseinrichtung 152 gefertigt, indem eine oder mehrere isolierende Opfer- (z.B. aus einem Oxid) und im Wechsel

Leitungsschichten (z.B. aus einem Metall) auf die Oberfläche DBR3-f des dritten Bragg- Spiegels DBR3 aufgebracht und strukturiert werden. Das Strukturieren kann vergleichbar mit einem Metallisierungsprozess bei einer CMOS-Prozessierung erfolgen. Das Ausbilden des zweiten elektrischen Kontakts 143 kann vorteilhafterweise im Rahmen des

Aufbringens einer der strukturierten metallischen Leitungsschichten erfolgen.

Beispielsweise nach dem Bonden des ersten und zweiten Wafers W1 -2, W2-2 können die Opferschichten entfernt werden, im Falle des Oxids etwa durch HF Fluidphasenätzen. Vorteilhafterweise sind die Abstandseinrichtung 152 und/oder der zweite Bragg-Spiegel DBR2 gemäß der zweiten Ausführungsform nicht-leitend ausgebildet.

Die Abstandseinrichtung 152 und der Hohlraum 1 14 zwischen dem zweiten und dritten Bragg-Spiegel DBR2, DBR3 sind derart beschaffen, dass die Lichtstrahlen L - ungehindert von der Abstandseinrichtung 152 - durch den Hohlraum 114 mit dem darin befindlichen Fluid F von dem dritten Bragg-Spiegel DBR3 auf den zweiten Bragg-Spiegel DBR2 leitbar sind. Fig. 2B zeigt einen Ausschnitt eines schematischen Querschnitts durch ein Fluidsensor- Bauteil 300 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Die dritte Ausführungsform ist eine Variante der zweiten Ausführungsform, von welcher sie sich durch die Form und Herstellung des zweiten Wafers W2-3 unterscheidet, welcher isoliert in Fig. 2B gezeigt ist.

Gemäß der dritten Ausführungsform ist der zweite Bragg-Spiegel DBR2 an der ersten Oberfläche 220-f des zweiten Substrats 220 ausgebildet, beispielsweise epitaktisch aufgewachsen. Auf einer zweiten Oberfläche 220-b des zweiten Substrats 220, welche von der ersten Oberfläche 220-f abgewandt ist, ist eine Pufferschicht 117 ausgebildet. Auf einer von dem zweiten Substrat 220 abgewandten Oberfläche 117-b der Pufferschicht 1 17 ist die Photodiode 1 16 ausgebildet, wobei die erste Oberfläche 116-b der Photodiode 1 16 an der Pufferschicht 1 17 anliegt. Die Photodiode 1 16 ist somit auf der dem zweiten Substrat 220 zugewandten Oberfläche DBR2-b des zweiten Bragg-Spiegels DBR2 angeordnet. Auf der zweiten Oberfläche 116-b der Photodiode 116 ist der vierte elektrische Kontakt 147 ausgebildet, beispielsweise aufgedampft. Gemäß der dritten Ausführungsform ist das zweite Substrat 220 für die Lichtstrahlen L im Wesentlichen transparent. Es kann beispielsweise Saphir oder Si02 verwendet werden. Fig. 2C zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Fluidsensor-Bauteil 300 gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Die vierte Ausführungsform ist im Wesentlichen eine Variante der zweiten

Ausführungsform gemäß Fig. 2A und unterscheidet sich von dieser durch die verwendete Abstandseinrichtung 154, 155, 156. Gemäß der vierten Ausführungsform erfolgt das Ausbilden der Abstandseinrichtung 154, 155, 156 mit den Schritten:

Prozessieren erster Kontaktpads 155 auf dem ersten Wafer W1 -4, insbesondere auf der von der Lichtemissionseinrichtung 1 12 abgewandten Oberfläche DBR3-f des dritten Bragg-Spiegels DBR3;

Prozessieren zweiter Kontaktpads 156 auf dem zweiten Wafer W2-4, insbesondere auf der von dem zweiten Substrat 120 abgewandten Oberfläche DBR2-f des zweiten Bragg- Spiegels DBR2;

Prozessieren von Metallsäulen 154 auf den ersten Kontaktpads 155; und

Bonden der Metallsäulen 154 mit den zweiten Kontaktpads 156 zum Bonden des ersten Wafers W1-4 an den zweiten Wafer W2-4.

Fig. 3A zeigt einen Ausschnitt aus einem schematischen Querschnitt durch ein

Fluidsensor-Bauteil gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die fünfte Ausführungsform ist eine Variante der ersten Ausführungsform, von welcher sie sich hauptsächlich darin unterscheidet, dass die fünfte Ausführungsform nicht über einen dritten Bragg-Spiegel DBR3 verfügt. Weiterhin fungiert auch bei der fünften

Ausführungsform der zweite elektrische Kontakt 143 nicht als Abstandseinrichtung und definiert auch nicht den Hohlraum 114'. kann das Fluidsensor-Bauteil technisch weniger aufwändig werden. Zudem ergibt sich ein veränderter Einfluss auf eine

Wellenlängenstabilität der Lichtstrahlen, es sind mehr Umläufe im optischen Resonator durch das Fluid F möglich, wodurch sich die Stromschwelle erhöhen kann.

Der Aufbau des ersten Substrats 1 10, des ersten Bragg-Spiegels DBR1 und der

Lichtemissionseinrichtung 112 erfolgt wie in Bezug auf Fig. 1 beschrieben. Auf der von dem ersten Bragg-Spiegel DBR1 abgewandten Seite 112-f der Lichtemissionseinrichtung 1 12 ist unmittelbar die Abstandseinrichtung 152 zum Definieren des Hohlraums 114' ausgebildet, welche gemäß Fig. 2A und in Bezug auf die zweite Ausführungsform beschrieben wurde. Das heißt, gemäß der fünften Ausführungsform ist die Abstandseinrichtung 152 gefertigt, indem eine oder mehrere isolierende Opfer- (z.B. aus einem Oxid) und im Wechsel Leitungsschichten (z.B. aus einem Metall) auf die Oberfläche 112-f des

Lichtemissionseinrichtung 112 aufgebracht und strukturiert werden. Das Strukturieren kann vergleichbar mit einem Metallisierungsprozess bei einer CMOS-Prozessierung erfolgen.

Das Ausbilden des zweiten elektrischen Kontakts 143', welcher zum Versorgen der Lichtemissionseinrichtung 112 mit elektrischer Leistung dient, erfolgt gemäß der fünften Ausführungsform nicht als Teil des ersten Wafers W1-5, sondern als Teil des zweiten Wafers W2-5, und zwar an der dem zweiten Substrat 120 (nicht gezeigt) zugewandten Oberfläche DBR2-b des zweiten Bragg-Spiegels DBR2. Dementsprechend sind gemäß der fünften Ausführungsform die Abstandseinrichtung 152 sowie der zweite Bragg-Spiegel DBR2 leitend ausgebildet. Zwischen dem zweiten elektrischen Kontakt 143' und dem Rest des zweiten Wafers W2-5 (nicht dargestellt), wie beispielsweise dem zweiten Substrat 120 und der Photodiode 116, kann beispielsweise eine nicht-leitende Schicht ausgebildet werden, über welcher sich, beispielsweise wie in Bezug auf Fig. 2A beschrieben, der dritte elektrische Kontakt 145 anschließt, welcher zum Abgreifen der Spannung an der

Photodiode 116 dient. Entsprechende Maßnahmen sind einem Fachmann bekannt. Beispielsweise nach dem Bonden des ersten und zweiten Wafers W1 -5, W2-5 können die Opferschichten entfernt werden, im Falle des Oxids etwa durch HF Fluidphasenätzen.

Die Abstandseinrichtung 152 und der Hohlraum 114' zwischen dem zweiten Bragg- Spiegel DBR2 und der Lichtemissionseinrichtung 1 12 sind derart beschaffen, dass die Lichtstrahlen L - ungehindert von der Abstandseinrichtung 152 - durch den Hohlraum 1 14' mit dem darin befindlichen Fluid F von der dritten Lichtemissionseinrichtung 112 auf den zweiten Bragg-Spiegel DBR2 leitbar sind.

Fig. 3B zeigt einen Ausschnitt aus einem schematischen Querschnitt durch ein

Fluidsensor-Bauteil gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die sechste Ausführungsform ist eine Variante der fünften Ausführungsform, von welcher sie sich hauptsächlich durch die Form der Abstandseinrichtung 154, 155, 156

unterscheidet. Gemäß der sechsten Ausführungsform ist ebenfalls kein dritter Bragg- Spiegel DBR3 vorgesehen. Die Ausführung der Abstandseinrichtung 154, 155, 156 erfolgt analog zur vierten Ausführungsform, das heißt mit den Schritten:

Prozessieren erster Kontaktpads 155 auf dem ersten Wafer W1 -6, insbesondere an der von dem ersten Bragg-Spiegel DBR1 abgewandten Oberfläche 112-f der

Lichtemissionseinrichtung 112;

Prozessieren zweiter Kontaktpads 156 auf dem zweiten Wafer W2-6, insbesondere an der von dem zweiten Substrat 120 abgewandten Oberfläche DBR2-f des zweiten Bragg- Spiegels DBR2;

Prozessieren von Metallsäulen 154 auf den ersten Kontaktpads 155; und

Bonden der Metallsäulen 154 mit den zweiten Kontaktpads 156 zum Bonden des ersten

Wafers W2-6 an den zweiten Wafer W2-6.

Gemäß der sechsten Ausführungsform ist die Abstandseinrichtung 154, 155, 156 sowie der zweite Bragg-Spiegel DBR2 ebenfalls elektrisch leitend

Fig. 4 zeigt ein schematisches Flussdiagramm zum Veranschaulichen eines Verfahrens zum Herstellen des Fluidsensor-Bauteils gemäß der vorliegenden Erfindung. Die

Nummerierung der Verfahrensschritte soll keine besondere Reihenfolge vorgeben, sondern dient der logischen Gliederung. Insbesondere können mehrere Schritte ganz oder teilweise gleichzeitig erfolgen. In einem Schritt S01 wird der erste Wafer W1 ; W1-1 ; W1 -2, W1 -4; W1 -5; W1 -6 mit dem ersten Bragg-Spiegels DBR1 und mit der Lichtemissionseinrichtung 112 auf dem ersten Substrat 110 ausgebildet. Die Lichtemissionseinrichtung 112 wird auf der ersten

Oberfläche DBR1-f des ersten Bragg-Spiegels DBR1 ausgebildet. Die

Lichtemissionseinrichtung 1 12 wird zum Emittieren von Lichtstrahlen L aus der von dem ersten Bragg-Spiegel DBR1 abgewandten Oberfläche 112-f der Lichtemissionseinrichtung 1 12 in die Emissionsrichtung R ausgebildet. Der erste Bragg-Spiegel DBR1 und die Lichtemissionseinrichtung 112 werden auf der ersten Oberfläche 110-f des ersten

Substrats 110 ausgebildet. Die Emissionsrichtung R steht senkrecht auf der ersten Oberfläche 110-f. Die bzw. die Lichtemissionseinrichtung 1 12 und der erste Bragg-Spiegel DBR1 werden derart ausgebildet, dass die auf den ersten Bragg-Spiegel DBR1 auftreffenden, entgegen der Emissionsrichtung R verlaufenden emittierten Lichtstrahlen L zu dem ersten Prozentsatz in Richtung der Emissionsrichtung R reflektierbar sind.

In einem Schritt S02 wird der zweite Wafer W2; W2-1 ; W2-2, W2-4; W2-5; W2-6 mit dem zweiten Bragg-Spiegel DBR2 und mit der Photodiode 116 auf dem zweiten Substrat 120; 220 ausgebildet, wobei die Photodiode 1 16 auf einer dem zweiten Substrat 120; 220 zugewandten Oberfläche DBR2-b des zweiten Bragg-Spiegels DBR2 angeordnet wird.

In einem Schritt S03 wird der erste Wafers W1 ; W1 -1 ; W1 -2, W1 -4; W1 -5; W1 -6 derart an den zweiten Wafer W2; W2-1 ; W2-2, W2-3; W2-4; W2-5; W2-6 gebondet, dass auf der von dem ersten Bragg-Spiegel DBR1 abgewandten Seite 112-f der

Lichtemissionseinrichtung 112, sowie auf der von der Photodiode 1 16 abgewandten Oberfläche DBR2-f des zweiten Bragg-Spiegels DBR2 ein Hohlraum 114 1 14' ausgebildet wird, in welchen ein Fluid F einleitbar ist und welcher von den Lichtstrahlen L

durchquerbar ist.

Die Lichtemissionseinrichtung 112 und der zweite Bragg-Spiegel DBR2 werden derart ausgebildet und angeordnet, dass die auf den zweiten Bragg-Spiegel DBR2

auftreffenden, in Richtung der Emissionsrichtung R verlaufenden emittierten Lichtstrahlen L zu dem zweiten Prozentsatz entgegen der Emissionsrichtung R reflektierbar sind sowie zu dem weiteren Prozentsatz transmittierbar sind.

Die Photodiode 1 16 wird derart ausgebildet und angeordnet, dass die Lichtstrahlen L nach dem Durchqueren des Hohlraums 114; 1 14' und nach dem Transmittieren der Lichtstrahlen L durch den zweiten Bragg-Spiegel DBR2 zumindest zum Teil auf die Photodiode 116 auftreffen.

In einem Schritt S04 wird das Fluidsensor-Bauteil von dem ersten und dem zweiten Wafer W1 ; W1-1 ; W1-2, W1-4; W1-5; W1-6, W2; W2-1 ; W2-2; W2-3;W2-4; W2-5; W2-6 vereinzelt.

Fig. 5A zeigt ein schematisches Flussdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zum Detektieren eines Fluids gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung mittels eines erfindungsgemäßen integrierten mikromechanischen Fluidsensor-Bauteils. Dabei wird auch auf Fig. 5B Bezug genommen. Fig. 5B zeigt einen schematischen Graphen zur Erläuterung des Verfahrens zum

Detektieren des Fluids gemäß dem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung.

In einem Schritt S1 1 wird, während sich das Fluid F in dem Hohlraum 114 befindet, eine erste P-I-Kennlinie K1 aufgenommen. Dabei ist der Strom I ein Strom, mit welchem die Lichtemissionseinrichtung 112 zum Emittieren der Lichtstrahlen L versorgt wird, beispielsweise über den ersten und zweiten elektrischen Kontakt 140, 142, 143, 143'. Zum Aufnehmen der ersten P-I-Kennlinie wird der Strom insbesondere zwischen einem Strom-Minimalwert l _min und einem Strom-Maximalwert l _max variiert, beispielsweise stetig, insbesondere monoton oder streng monoton, erhöht oder erniedrigt. Das Variieren kann auch unstetig mit diskreten Stromwerten erfolgen. Der Strom-Minimalwert l _min kann auch null mA betragen.

Die Leistung, P, ist eine Leistung, welche an der Photodiode 1 16 als Reaktion auf die auf die Photodiode 116 auftreffenden Lichtstrahlen L an der Photodiode 116 anfällt und an der Photodiode 116, etwa als eine Spannung, ausgelesen wird, beispielsweise über den dritten und vierten elektrischen Kontakt 144, 145, 146, 147.

In einem Schritt S12 wird ein erster Schwellenstrom l _{s mg} bestimmt, welcher ein Wert des Stroms I ist, an welchem die Leistung, P, an der Photodiode 116 gemäß der ersten P-I- Kennlinie einen endlichen Wert annimmt.

In einem Schritt S13 wird der bestimmte erste Schwellenstrom l _{s mg} mit einem

vorbestimmten Referenzschwellenstrom l _s,og zum Detektieren des Fluids F verglichen. Gemäß der in Bezug auf Fig. 5A beschriebenen Ausführungsform ist der vorbestimmte Referenzschwellenstrom l _s,og ein zweiter Schwellenstrom gemäß einer zweiten P-I- Kennlinie K2. Die zweite P-I-Kennlinie K2 ist im Wesentlichen analog zu der ersten Kennlinie K1 aufgenommen, allerdings im Unterschied zur ersten P-I-Kennlinie K1 während sich das Fluid F nicht in dem Hohlraum 114; 1 14' befindet. Beispielsweise kann die zweite P-I-Kennlinie K2 aufgenommen werden, während ein Vakuum in dem

Hohlraum 114; 1 14' bereitgestellt ist.

Das Vergleichen in dem Schritt S13 kann beispielsweise durch eine mit dem

erfindungsgemäßen Fluidsensor-Bauteil verbundene elektronische Ansteuervorrichtung erfolgen. Alternativ kann ein in Abhängigkeit von dem zu detektierenden Fluid bestimmtes

Referenzfluid in dem Hohlraum 114; 114' bereitgestellt werden. Ist als Fluid F etwa menschliche Ausatemluft zu detektieren, wobei insbesondere eine Molekülkonzentration von Alkoholmolekülen in der Ausatemluft bestimmt werden soll, kann die zweite P-l- Kennlinie K2 aufgenommen werden, während sich durchschnittliche menschliche

Ausatemluft als Referenzfluid in dem Hohlraum 1 14; 114' befindet. Durch eine

Kommunikation bzw. Abstimmung mit einer Wetterstation können optional verbesserte Informationen über das Referenzfluid empfangen werden. Wrd die Lichtemissionseinrichtung 1 12 durchgehend, etwa über mehrere με hinweg, betrieben, kann sich eine Temperatur in dem erfindungsgemäßen integrierten

mikromechanischen Fluidsensor-Bauteil, insbesondere im optischen Resonator, erhöhen. Eine Wellenlänge der von der Lichtemissionseinrichtung 112 emittierten Lichtstrahlen L kann dadurch verschoben werden. Vorteilhafterweise wird die Lichtemissionseinrichtung 1 12 im kurz gepulsten Betrieb betrieben. Alternativ kann die Lichtemissionseinrichtung 1 12 auch im eingeschwungenen Zustand betrieben werden, da die im optischen

Resonator erzeugte Temperatur nur geringfügig von der Umgebungstemperatur abhängt. Wrd das Fluidsensor-Bauteil in andere Geräte eingesetzt, kann auch eine dort bereits vorhandene Wärmesenke verwendet werden, um den Effekt der Umgebungstemperatur niedrig zu halten.

Eine Verschiebung der Wellenlänge der emittierten Lichtstrahlen L aufgrund der beschriebenen Temperatureffekte kann auch absichtlich eingesetzt werden, um die Wellenlänge über einen gewünschten Bereich hinweg zu verändern. Dies kann vorteilhaft sein, wenn etwa ein Gas zu detektieren ist, welches einen besonders schmalen

Absorptionspeak aufweist. Dazu kann ein Auslesen der Spannung, U, von der Photodiode 1 16 erfolgen, während das Fluidsensor-Bauteil sich aufgrund eines durchgehenden Betriebs der Lichtemissionseinrichtung 112 stetig aufwärmt. Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise kann eine Abstandseinrichtung auch dadurch realisiert werden, dass mindestens ein Abstandhalter (Spacer) auf den ersten oder zweiten Wafer aufgebracht wird. Der Abstandhalter kann entweder bereits abgedünnt mit Hilfe einer Trägerstruktur, z.B. eines Trägerwafers, aufgebracht werden, oder nach dem Aufbringen rückgedünnt werden. Das Material des Abstandhalters kann z.B. Si sein oder aufweisen, welches in Form eines Rahmens mit mehreren Durchgangskanälen strukturiert ist. Das Bonden zwischen dem ersten und zweiten Wafer erfolgt z.B. durch aktiviertes Si-Direktbonden auf z.B. Oxidschichten, welche sich strukturiert auf der Oberfläche des ersten und zweiten Wafers befinden. Die Strukturierung der Durchgangskanäle kann auch nach der

Prozessierung des Bondens erfolgen. Eine Abstandseinrichtung kann auch dadurch realisiert werden, dass neben den als Mesa ausgebildeten Komponenten auf dem ersten oder zweiten Wafer Säulen aufgewachsen werden, auf weiche der jeweils andere Wafer aufgebondet wird.

Die Kontaktierung der Photodiode kann auch - statt etwa zwischen dem zweiten Bragg- Spiegel und der Photodiode - auf der von dem zweiten Substrat abgewandten Oberfläche des zweiten Bragg-Spiegels erfolgen, wobei dieser leitend ausgebildet ist.

Ist eine benötigte Sensitivität des Fluidsensor-Bauteils sehr gering, kann es auch ohne externe Kavität ausgebildet werden. Bei der Wafermontage ist ein Etaioneffekt des Hohlraums zur Welleneinstellung nutzbar.

Es kann auch ein Filter eingeführt werden. Dabei kann das breite Gain-Spektrum des Oberflächenemitters verwendet werden - auch unterhalb der Schwelle (threshold), und durch den Filter kann eine relevante Wellenlänge herausgefiltert werden.

Auf, insbesondere an, einer dem Hohlraum zugewandten Oberfläche des zweiten Bragg- Reflektors, können vorteilhafterweise weitere Schichten ausgebildet werden.

Beispielsweise kann eine Antireflexionsschutzschicht ausgebildet werden, welche vorzugsweise auf eine Wellenlänge abgestimmt ist, bei der ein Analyt des Fluids oder in dem Fluid den größten Absorptionsquerschnitt aufweist. Weiterhin kann eine - möglichst passive - Adsorptionsschutzschicht auf einer dem Fluid exponierten Oberfläche ausgebildet werden. Durch inerte Materialien kann eine besonders geringe

Adsorptionsenthalpie mit bestimmten Molekülspezies erreicht werden. Des Weiteren kann eine optische Blende vorgesehen sein, um den Weg der Lichtstrahlen räumlich zu begrenzen. Über die Struktur des Fluidsensor-Bauteils, insbesondere die Höhen der einzelnen Schichten und die verwendeten Materialien, insbesondere die Halbleiter-Materialsysteme, kann das Fluidsensor-Bauteil für verschiedene Fluide sensitiv eingestellt werden, etwa C0 ₂ , NO _x , 0 ₃ .

Die Bragg-Spiegel können für unterschiedliche Anwendungen optimiert werden, indem man etwa die Anzahl der Paare von Schichten mit unterschiedlichem Brechungsindex variiert. Dabei kann z.B. mit Hinblick auf eine niedrige Stromschwelle, eine hohe

Sensitivität, eine stabile Wellenlänge oder eine technisch wenig aufwändig Bauweise optimiert werden.

Einige Schichten oder Elemente, beispielsweise der zweite Bragg-Spiegel, können auch breiter als in den Figuren schematisch dargestellt ausgebildet werden, beispielsweise mit Abmessungen, welche dem Footprint des Fluidsensor-Bauteils entsprechen, oder darüber hinaus.

Die Photodiode und/oder der zweite Wafer können derart ausgebildet und angeordnet sein, dass die Lichtstrahlen mehrerer Lichtemissionseinrichtungen und/oder mehrerer Oberflächenemitter des ersten Wafers zumindest zum Teil auf die Photodiode auftreffen. Das Fluidsensor-Bauteil weist in diesem Fall mehrere Mesen auf. Dadurch kann eine

Messgenauigkeit erhöht werden, da über mehrere Hohlräume gemittelt werden kann und der Weg der Lichtstrahlen durch das Fluid mit der Anzahl der Mesen skaliert.

Zum Detektieren des Fluids kann die Lichtemissionseinrichtung 1 12 alternativ über die Ansteuervorrichtung unter Anwesenheit des Fluids F in dem Hohlraum 1 14; 1 14' mit einem konstanten Strom, I, versorgt werden, während eine an der Photodiode 1 16 erzeugte Spannung, U, ausgewertet wird.

Eine weitere Variante besteht darin, mittels der Ansteuervorrichtung den Strom I auszuwerten, welcher unter Anwesenheit des Fluids F in dem Hohlraum 1 14; 1 14' zum Erreichen einer vorbestimmten Spannung U an der Photodiode 1 16 benötigt wird.