DE3925391A1 - Thermosaeule - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Thermosäule nach dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
Thermosäulen bestehen aus mehreren, hintereinander geschalteten
Thermoelementen und werden oft zur Intensitätsmessung von Infra
rotstrahlung verwendet. Dabei wird bei jedem Thermoelement einem
von zwei sogenannten "Thermokontakten", nämlich dem sogenannten
"heißen" Thermokontakt, dadurch Wärme zugeführt, daß eine strah
lungsempfangende Fläche der Infrarotstrahlung ausgesetzt wird,
während der andere, sogenannte "kalte" Thermokontakt vor Bestrah
lung geschützt wird. Die Größe des der von der Thermosäule er
zeugten thermoelektrischen Signal wächst mit der Intensität der
auf die strahlungsempfangende Fläche auftreffenden Infrarotstrah
lung.
Grundsätzlich müssen Absorber, Wärmewiderstand und Kühlkörper
einer Thermosäule der Art der jeweils nachzuweisenden Infrarot
strahlung angepaßt werden. Im einfachsten Fall dienen die heißen
Thermokontakte selbst als Absorber, die Verbindungsleitungen zwi
schen heißen und kalten Thermokontakten als Wärmewiderstand, wäh
rend der Kühlkörper aus einem Metallring besteht, der in gutem
Wärmekontakt mit den kalten Thermokontakten steht.
Der Absorber sollte so gut wärmeisoliert sein, daß vom Wärmestrom
fast nichts an die Umgebung abgegeben wird, so daß dieser über
den Wärmewiderstand nahezu vollständig dem Kühlkörper zufließt.
Eine derartige Thermosäule ist beispielsweise aus der Produktbe
schreibung S07 der Fa. Isabellenhütte, Postfach 1453, D-6430 Dil
lenburg, bekannt. Die dort beschriebene Thermosäule besteht aus
16 hintereinander geschalteten Cu-CuNi-Thermoelementen, die zwi
schen zwei Kapton-Folien (Stärke 25-50 µm) eingesiegelt sind.
Die heißen Thermokontakte der Thermoelemente sind auf einer
kreisförmigen Fläche (6 mm Durchmesser) gleichmäßig verteilt,
während die kalten Thermokontakte auf einem Kreis mit 10 mm
Durchmesser angeordnet sind.
Diese Thermosäule liefert dann ein thermoelektrisches Signal,
wenn eine Temperaturdifferenz zwischen den innenliegenden (hei
ßen) und den außenliegenden (kalten) Thermokontakten existiert.
Die Temperaturdifferenz wird durch die auf die heißen Thermokon
takten auftreffende Infrarotstrahlung erzeugt, die in den als Ab
sorber wirkenden Kapton-Folien in Wärme umgewandelt und über
einen Wärmewiderstand in eine Wärmesenke (Kühlkörper) abgeführt
wird.
Die Herstellung der aus der genannten Produktbeschreibung bekann
ten Thermosäule ist in Anbetracht der geringen Empfindlichkeit
relativ aufwendig und damit teuer.
Aus der Zeitschrift "Measurement", Vol. 6, No. 1, Jan.-Mar. 1988,
Seiten 2 ff., ist eine in Dünnschichttechnik hergestellte Thermo
säule bekannt, die auf einem aus Silizium bestehenden, sogenann
ten "Substrat" aufgebracht ist, wobei im folgenden das mit der
Thermosäule versehene Substrat als "Chip" bezeichnet wird. Zur
Herstellung des Chips werden aus der Fertigung von integrierten
Schaltkreisen und aus der Mikromechanik her bekannte Verfahren,
wie anisotropes Ätzen.
Die strahlungsempfangende Fläche der Thermoelemente der aus der
Zeitschrift "Measurement" bekannten Thermosäule ist auf einer aus
Siliziumnitrit (Si3N4) und Quarz (SiO2) bestehenden Membran
angebracht, die durch anisotropes Ätzen hergestellt wird. Zur
Erzeugung des thermoelektrischen Signals werden Wismut-Antimon-
Thermokontakte verwendet. Diese Thermosäule hat den Vorteil, daß
aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit der Membran das thermo
elektrische Signal relativ hoch ist. Andererseits weist diese
Thermosäule den Nachteil auf, daß sie schwierig herzustellen ist
und der Chip bei seiner Handhabung während des Fertigungsprozes
ses leicht beschädigt werden kann. Darüber hinaus weist der für
eine derartige Thermosäule zu verwendende Chip immer noch eine
relativ große Fläche von über 9 mm2 auf.
Aus der Dissertation von Alexander Willem van Herwaarden (Tech
nische Universität Delft in Holland, 24. Juni 1987 und J. Vac.
Sci. Techn. AS, 2454 (1987)) ist eine weitere Thermosäule be
kannt, bei der die strahlungsempfangende Fläche nicht mehr auf
einer allseits mit dem Chip mechanisch und damit auch thermisch
verbundenen Membran aufgebracht ist, sondern auf einer im Innen
bereich des Chips frei schwebenden, an vier Bändern aufgehängten
Membran ("floating membrane"). Darüber hinaus werden zur Erzeu
gung des thermoelektrischen Signals Thermokontakte verwendet, die
aus p-dotiertem Silizium und Aluminium bestehen.
Neben den Vorteilen, die darin bestehen, daß sie bei guter Em
pfindlichkeit mit aus der Herstellung von integrierten Schalt
kreisen her bekannten Standardmethoden relativ preiswert her
stellbar ist, gibt die aus der vorgenannten Dissertation bekannte
Thermosäule bezogen auf die relativ große Chipfläche nur ein re
lativ kleines thermoelektrisches Signal ab, was angesichts der
Tatsache, daß die Größe der Fläche des Chips direkt dessen Preis
bestimmt (kleine Chipfläche = niedriger Preis), von Nachteil ist.
Es war daher Aufgabe der Erfindung, eine noch preiswertere Ther
mosäule zu schaffen, bei der zum einen die Chipfläche noch weiter
verkleinert wird und die zum anderen ein noch größeres thermo
elektrisches Signal abgibt, ohne daß die Funktionsfähigkeit der
Thermosäule beeinträchtigt wird.
Diese Aufgabe wird für eine Thermosäule nach dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1 durch die in dessen kennzeichnenden Teil ent
haltenen Merkmale gelöst.
Dadurch, daß die strahlungsempfangende Fläche über ein einziges
Band und damit über einen Wärmewiderstand äußerst geringer Wärme
leitfähigkeit mit dem Rand des Chips verbunden ist, erhält man
eine Thermosäule minimaler Chipfläche, aber guten thermischen
Wirkungsgrads, d.h. ein relativ großes thermoelektrisches Signal
bei gegebener Infraroteinstrahlung.
In einer Weiterbildung der Erfindung (Anspruch 2) ist es vorge
sehen, daß sich das Band im Inneren des durch vier Einfassungen
gebildeten Randes erstreckt und spiralförmig ausgebildet ist.
Eine spiralförmige Ausbildung des Bandes bietet den Vorteil, daß
gegenüber z.B. einer mäanderartigen Anordnung der Flächenbedarf
für den gesamten Chip geringer ist. Weiterhin kann die strah
lungsempfangende Fläche bei spiralförmiger Ausbildung des Bandes
im Zentrum des Chip angeordnet werden, was einen einfachen ro
tationssymmetrischen Aufbau gestattet.
Dadurch, daß die Leiterbahnen auf dem Band angeordnet sind (An
spruch 3), ergibt sich der Vorteil, daß das Material des Bandes
unabhängig von der Wahl der Materialien für die Thermokontakte
festlegbar ist.
Vorteilhaft ist es, wenn das Band in denjenigen Bereichen, in
denen keine Leiterbahnen verlaufen, mit Löchern oder Schlitzen
versehen ist (Anpruch 4). Hierdurch wird die Wärmeleitfähigkeit
weiter herabgesetzt und das Sensorsignal erhöht. Dies ist sehr
wichtig bei Verwendung von monokristallinem Silizium als Band
material, da dieses eine höhere Wärmeleitfähigkeit - was bei ge
schlossenem Band von Nachteil wäre - als polykristallines Sili
zium bei besseren mechanischen Eigenschaften (Festigkeit) - was
bei geschlossenem Band von Vorteil ist - aufweist.
Zur Erzielung eines geringen Flächenbedarfs für den Gesamtchip
und dem damit verbundenen Kostenvorteil wird vorgeschlagen, je
weils die beiden, zu einem Thermokontakt führenden Leiterbahnen
auf dem Band übereinander anzuordnen (Anspruch 5), wobei zwischen
allen Leiterbahnen eine isolierende Schicht, beispielsweise aus
Siliziumoxid (SiO2) oder Siliziumnitrit (Si3Ni4) liegt. Da
bei weist die isolierende Schicht im Bereich der Thermokontakte
Öffnungen auf, innerhalb derer sich die beiden Leiterbahnen be
rühren.
Es ist weiterhin vorteilhaft, daß sowohl für die kalten als auch
die heißen Thermokontakte einerseits dotiertes Silizium und an
dererseits ein Metall als thermoelektrische Materialien verwendet
werden (Anspruch 6), da eine derartige Anordnung mit aus der Her
stellung von integrierten Schaltkreisen bekannten Standardverfah
ren (CMOS oder bipolar) hergestellt werden kann.
Es ist vorteilhaft (vgl. Ansprüche 7 und 8), daß das Band aus
poly- oder monokristallinem oder amorphem Silizium oder aus Sili
ziumdioxid (SiO2) oder Siliziumnitrit (Si3N4) besteht. Der
artige Materialien haben nämlich den Vorteil, daß sie eine be
sonders geringe Wärmeleitfähigkeit aufweisen, was zu einer Er
höhung des thermoelektrischen Signals führt.
Dadurch, daß als thermoelektrische Materialien bei beiden Thermo
kontakten einerseits p-dotiertes Silizium und andererseits Alumi
nium verwendet werden (Anspruch 9), lassen sich wiederum Verfah
ren verwenden, die aus der Herstellung von integrierten Schalt
kreisen bekannt sind, wobei der besondere Vorteil in der Tempera
turabhängigkeit des thermoelektrischen Koeffizienten bei geeignet
gewählter Dotierung des Siliziums liegt.
Um nur mit einer Maske für die Leiterbahnen und die Kontakte aus
zukommen, können die zur Reihenschaltung der Thermoelemente die
nenden Leiterbahnen aus dem gleichen Material wie die entspre
chenden Kontaktflächen der Thermokontakte selbst bestehen (An
spruch 10) . Dies führt zu einer Kosteneinsparung, da die Anzahl
der Masken vermindert wird und auch im weiteren Herstellungspro
zeß ein Fertigungsschritt wegfällt.
Eine Aufhängung der strahlungsempfindlichen Fläche an einem ein
zigen Band ist nicht einfach durchführbar. Der Schichtenaufbau
auf dem Chip muß auf die Materialien und die Schichtdicken abge
stimmt sein, da sonst aufgrund innerer Spannungen sich die Bänder
verkrümmen oder verwerfen. Ein Thermosäulenchip mit deformierten
Bändern ist aber unbrauchbar. Wählt man für eine Anordnung nach
Anspruch 5 für das Band, die isolierende Schicht, die Thermo
kontakte und die Leiterbahnen Materialien nach den Ansprüchen
8-11 und legt man für deren Dimensionierung Abmessungen nach An
spruch 12 zugrunde, so lassen sich die beiden nachstehend be
schriebenen Effekte so weitgehend kompensieren, daß Verwerfungen
oder Verkrümmungen nicht mehr auftreten.
Aus der Dünnschichttechnik ist bekannt, daß Schichten, die durch
Bedampfen eines Substrates hergestellt werden, bei der Konden
sation beträchtliche Spannungen aufbauen. Grund hierfür ist, daß
die Materialien zur Aufdampfung beträchtlich heißer sind als das
Substrat; beim Abkühlen werden deshalb z.B. bei Aluminium auf Si
lizium Zugspannungen auftreten.
Im Gegensatz hierzu entstehen bei der Herstellung der aus SiO2
bestehenden isolierenden Schicht auf dem Siliziumsubstrat Druck
spannungen. Grund hierfür ist, daß das SiO2 bei höheren Tempe
raturen (größer als Umgebungstemperatur) auf dem Siliziumsubstrat
erzeugt wird. Beim Abkühlen entsteht eine Druckspannung, da der
thermische Ausdehnungskoeffizient von SiO2 wesentlich kleiner
als der von Silizium ist.
Um eine flache Ausführung der Thermosäule ohne Verwerfungen zu
erreichen, muß deshalb das SiO2 so dünn wie möglich sein. Wei
terhin sollten Dicke und Breite der Aluminiumleiterbahnen so
klein wie möglich sein, um die Spannungen zu minimieren.
Es ist weiterhin vorgesehen, daß die strahlungsempfangende Fläche
kreisförmig ausgebildet und bis in den Bereich der Öffnungen mit
einer Infrarotstrahlung gut absorbierenden Schicht, beispiels
weise aus Ruß (Anspruch 13), überzogen ist, um die Thermospannung
zu erhöhen.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen (An
spruch 14), daß zur Messung der Temperatur des Randes des Chips
auf einem seiner Einfassungen ein elektronisches Bauelement ange
bracht ist, bei welchem sich zumindest eine Materialeigenschaft
im bekannten Ausmaß mit dessen Temperatur ändert. Dabei liefert
das Bauelement ein Eingangssignal für eine Kompensationsschal
tung, um die bei bestimmten thermoelektrischen vorhandene Tempe
raturabhängigkeit der Thermospannung auszugleichen.
Es wird ferner vorgeschlagen, daß auf dem Rand des Chips zusätz
lich eine elektronische Schaltung angeordnet ist, die das thermo
elektrische Signal verstärkt, nötigenfalls linearisiert und/oder
temperaturkompensiert (Anspruch 15), um sehr schwache Infrarot
strahlung, die von einem entfernten Objekt emittiert wird, in ein
der Temperatur des Objekts proportionales elektrisches Signal mit
einer Spannungshöhe in der Größe einiger Volt umzuwandeln.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels
beschrieben. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 den schematischen Aufbau der erfindungsgemäßen Thermo
säule,
Fig. 2 einen teilweise dargestellten Schnitt durch die strah
lungsempfangende Fläche entlang der in Fig. 1 mit A-A be
zeichneten Richtung und in perspektivischer Darstellung
den teilweisen Verlauf des Bandes samt der auf ihm ange
brachten Leiterbahnen,
Fig. 3a und 3b den schematischen Verlauf der beiden auf dem
Band angeordneten Leiterbahnen.
Fig. 1 zeigt einen quadratisch ausgebildeten Chip 1 aus mono
kristallinem, p-dotiertem Silizium mit einer Gesamtdicke im Be
reich von 300-750 µm, der auf seiner ganzen Oberfläche mit einer
Schicht aus n-dotiertem Silizium mit einer Dicke von 5-10 µm ver
sehen und dessen Rand mit 2 bezeichnet ist. Der Chip 1 läßt sich
mit aus der Fertigung von integrierten Schaltkreisen bekannten
Methoden herstellen und dient als Ausgangsprodukt (Substrat) für
die Fertigung der erfindungsgemäßen Thermosäule. Die Breite und
die Länge des Chips 1 betragen jeweils etwa 2 mm, so daß er etwa
eine Fläche von 4 mm2 aufweist.
Ebenfalls wieder mittels aus der Herstellung von integrierten
Schaltkreisen bekannter mikromechanischer Verfahren, beispiels
weise Ätzen, wird der ursprünglich als quadratischer Quader aus
gebildete Chip 1 so weiterbearbeitet, daß er an seinem Rand 2 nur
noch aus vier Einfassungen 2′, 2′′, 2′′′, 2′′′′ mit einer unveränder
ten Dicke von 300-750 µm besteht, die ein Rechteck begrenzen. Um
zumindest schematisch die räumliche Struktur des Chips 1 erkenn
bar zu machen, ist die in der Fig. 1 vorne rechts verlaufende
Einfassung 2′ des Chips 1 aufgebrochen dargestellt, obgleich alle
vier Einfassungen 2′, 2′′, 2′′′, 2′′′′ des quadratischen Chips 1
durchgehend ausgebildet sind.
Nach Anwendung weiterer, entsprechender mikromechanischer Ver
fahren verbleibt an der Einfassung 2′ ein rechtswinklig angelenk
tes und dann ein dreimal in Richtung des Uhrzeigersinns recht
winklig abgeknicktes Band 3, das vollkommen aus monokristallinem,
n-dotiertem Silizium besteht. Dem Ende des Bandes 3 ist ein
scheibenförmiger Körper angeformt, auf welchem durch weitere Ver
fahrensschritte die strahlungsempfangende Fläche 4 erzeugt wird.
Die Dicke des Bandes 3 und des scheibenförmigen Körpers liegt in
der Größenordnung von 5 µm, so daß von dem ursprünglich etwa
300 µm dicken Substrat ein beträchtlicher Anteil entfernt, bei
spielsweise also weggeätzt ist. Das etwa 130 µm breite Band 3 ist
so entlang den Einfassungen 2′, 2′′, 2′′′, 2′′′′ geführt, daß zwi
schen der betreffenden Einfassung und dem Band 3 ein Spalt 5 vor
handen ist.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das Band 3
geschlitzt, gelocht oder mit anderen Aussparungen versehen sein.
Die so vorgenommene Materialabtragung hat den Zweck, die ther
mische Leitfähigkeit des Bandes 3 weiter herabzusetzen, ohne daß
dessen mechanische Stabilität entscheidend beeinträchtigt wird.
Fig. 2 zeigt den prinzipiellen Aufbau der heißen Thermokontakte
der Thermosäule. Über den gesamten Verlauf des Bandes 3 sind in
das n-dotierte Siliziummaterial insgesamt sechs parallel zueinan
der verlaufende, rinnenförmige Einlagerungen 6 mit p-dotiertem
Silizium angeordnet. Die Einlagerungen 6 erstrecken sich von dem
scheibenförmigen Körper über das diesem zugewandte Ende 14 des
Bandes 3 entlang des gesamten Bandes 3 über das dem Rand 2 zuge
wandte Ende 13 des Bandes 3 bis zur Einfassung 2′ des Chips 1.
Das eingelagerte, p-dotierte Silizium bildet Leiterbahnen 10b
(vgl. Fig. 3b), von denen auf dem Band 3 insgesamt sechs angeord
net sind und von denen in Fig. 2 lediglich deren Enden 7 erkenn
bar sind.
Die Herstellung des p-dotierten Siliziums in den Einlagerungen 6
erfolgt mit bekannten Methoden, beispielsweise Diffusions- oder
Ionenimplantationsverfahren.
Weiter ist aus Fig. 2 ersichtlich, daß über dem Band 3 jeweils
außer im Bereich der Schnittstelle A-A vorhandener Öffnungen 8
eine etwa 0,15 µm dicke, elektrisch isolierende Schicht 9 aus Si
liziumdioxid (SiO2) angebracht ist, deren Breite etwa der Brei
te des Bandes 3 entspricht. Die Öffnungen 8 haben den Zweck, daß
dort die Enden 15 weiterer, aus Aluminium bestehender und auf der
isolierenden Schicht 9 verlaufender Leiterbahnen 10a (vgl. auch
Fig. 3a) mit den entsprechenden Enden 7 der aus p-dotiertem Sili
zium bestehenden Leiterbahnen 10b in elektrischen Kontakt gelan
gen. Die derart entstehende elektrische Verbindung zwischen den
Leiterbahnen 10a und 10b bildet den heißen Thermokontakt der
Thermoelemente, von denen in Fig. 2 nur drei von insgesamt sechs
vorhandenen gezeigt sind. Die Dicke bzw. maximale Dicke der Lei
terbahnen 10a und 10b beträgt etwa 0,6 µm, ihre Breite bzw. maxi
male Breite etwa 12 µm.
Schneidet man das Band 3 längs der in Fig. 1 mit B-B′ bezeichneten
Richtung, so erhält man ein Schnittbild, das mit dem längs der
Richtung A-A′ weitgehend identisch ist und dessen Elemente eben
falls wieder mit einem Ionen- oder einem Diffusionsverfahren er
zeugt werden. Der einzige Unterschied besteht darin, daß die Ein
fassung 2′ wesentlich dicker (zwischen 300-750 µm) ist als die
strahlungsempfangende Fläche 4 (Dicke etwa 5 µm). Die Anordnung
am Übergang vom Band 3 zu der ersten Einfassung 2′ enthält dabei
die kalten Thermokontakte der Thermosäule.
In den Fig. 3a und 3b ist der Verlauf der Leiterbahnen 10a und
10b schematisch dargestellt, die sich längs des Bandes 3 er
strecken. Im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 handelt es
sich dabei um jeweils sechs Leiterbahnen. Die Leiterbahnen 10a
und 10b werden mittels einer ersten und zweiten Kontaktfahne 11
und 12 elektrisch kontaktiert, wobei die erste Kontaktfahne 11
mit einer aus Aluminium bestehenden Leiterbahn 10a und die zweite
Kontaktfahne 12 mit einer aus p-dotiertem Silizium bestehenden
Leiterbahn elektrisch verbunden ist. Damit weist die beschriebene
Thermosäule sechs hintereinander geschaltete, aus einer Kombina
tion von p-dotiertem Silizium und Aluminium bestehenden Thermo
elemente auf.
In weiteren Ausführungsformen der Erfindung können die Thermokon
take aus anderen Elementen, z.B. n-dotiertem Polysilizium oder
Gold, bestehen. Weiterhin können Teile des Chips 1 (z.B. das Band
3) zur Reduzierung der thermischen Leitfähigkeit aus Polysilizium
oder anderen Materialien, z.B. Siliziumdioxid (SiO2) oder Sili
ziumnitrit (Si3N4), aufgebaut sein.
Um möglichst viel Strahlungsenergie aus der einfallenden Infra
rot-Strahlung zu absorbieren, wird die gesamte strahlungsempfan
gende Fläche 4 mit einer nicht dargestellten Schwärzungsschicht
überzogen, die beispielsweise aus Ruß oder in einer anderen
Ausführungsform zur wellenlängenselektiven Absorption aus einer
dielektrischen Schicht besteht. Weiterhin in den Figuren nicht
dargestellt ist ein den Chip 1 umgebendes Gehäuse, welches mit
einem Schutzgas, beispielsweise Xenon, gefüllt und nach außen
gasdicht verschlossen ist.
Darüber hinaus kann auf der Einfassung 2′ des Randes 2 des Chips
1 eine Diode, ein Widerstand oder ein anderes Element angeordnet
sein, um an dieser Stelle die Temperatur messen zu können. Dabei
nutzt man die Tatsache aus, daß die genannten Bauelemente Mate
rialeigenschaften besitzen, die sich in bekanntem Ausmaß mit der
Temperatur ändern. Die Einfassung 2′ kann darüber hinaus noch mit
einer elektronischen Schaltung versehen werden, die das Sensor
signal verstärkt, nötigenfalls temperaturkompensiert und/oder li
nearisiert.
Claims (15)
1. Thermosäule mit mehreren, elektrisch in Reihe geschalteten
und auf einem aus Silizium bestehenden Chip ausgebildeten
Thermoelementen, mit einer strahlungsempfangenden Fläche, mit
einem Körper relativ hoher Wärmekapazität und mit einem den
Körper und die strahlungsempfangende Fläche verbindenden Wär
mewiderstand, wobei jedes Thermoelement einen heißen Thermo
kontakt auf oder in der Nähe der strahlungsempfangenden
Fläche und einen auf dem Rand des Chips gelegenen kalten
Thermokontakt aufweist und wobei beide Thermokontakte über
Leiterbahnen elektrisch miteinander verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß von dem ursprünglich plattenförmigen Chip (1) derart Si
lizium abgetragen ist, daß neben einem Rand (2), der gleich
zeitig den Körper hoher Wärmekapazität bildet, nur noch ein
an den Rand (2) angelenktes, dünnes Band (3) bestehen bleibt,
an dessen dem Rand (2) zugewandten ersten Ende (13) die kal
ten Thermokontakte ausgebildet sind und an dessen zweitem En
de (14) sowohl die heißen Thermokontakte ausgebildet als auch
die strahlungsempfangende Fläche (4) angeformt ist.
2. Thermosäule nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich das Band (3) im Inneren des durch vier Einfassungen
(2′, 2′′, 2′′′, 2′′′′) gebildeten Randes (2) erstreckt und spi
ralförmig ausgebildet ist.
3. Thermosäule nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Leiterbahnen (10a, 10b) auf dem Band (3) angeordnet
sind.
4. Thermosäule nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Band (3) in denjenigen Bereichen, in denen keine Lei
terbahnen (10a, 10b) verlaufen, mit Löchern oder Schlitzen
versehen ist.
5. Thermosäule nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeweils die beiden, zu einem Thermokontakt führenden Lei
terbahnen (10a, 10b) auf dem Band (3) übereinander angeordnet
sind, wobei zwischen allen Leiterbahnen (10a, 10b) eine iso
lierende Schicht (9) liegt, und daß die isolierende Schicht
(9) im Bereich der kalten und heißen Thermokontakte Öffnungen
(8) aufweist, innerhalb derer sich die Enden (15, 7) der bei
den Leiterbahnen (10a, 10b) berühren.
6. Thermosäule nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß sowohl für die kalten als auch die heißen Thermokontakte
einerseits dotiertes Silizium und andererseits ein Metall als
thermoelektrische Materialien verwendet werden.
7. Thermosäule nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Band (3) aus Siliziumoxid (SiO2) oder aus Silizium
nitrit (Si3N4) besteht.
8. Thermosäule nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Band (3) aus monokristallinem, n-dotiertem Silizium
besteht.
9. Thermosäule nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß als thermoelektrische Materialien bei beiden Thermokon
takten einerseits p-dotiertes Silizium (7) und andererseits
Aluminium (15) verwendet werden.
10. Thermosäule nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zur Reihenschaltung der Thermoelemente dienenden Lei
terbahnen (10a, 10b) aus dem gleichen Material wie die ent
sprechenden Kontaktflächen (15, 7) der Thermokontakte selbst
bestehen.
11. Thermosäule nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die isolierende Schicht (9) aus Siliziumdioxid (SiO2)
besteht.
12. Thermosäule nach den Ansprüchen 8 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Dicke der isolierenden Schicht (9) etwa 0,15 µm, die
Dicke der Leiterbahnen (10a, 10b) etwa 0,6 µm, deren Breite
etwa 12 µm, die Dicke des Bandes (3) etwa 5 µm und dessen
Breite 130 µm beträgt.
13. Thermosäule nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die strahlungsempfangende Fläche (4) kreisförmig ausge
bildet und bis in den Bereich der Öffnungen (8) mit einer In
frarotstrahlung gut absorbierenden Schicht, beispielsweise
aus Ruß, überzogen ist.
14. Thermosäule nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Messung der Temperatur des Randes (2) des Chips (1)
auf einem seiner Einfassungen (2′, 2′′, 2′′′, 2′′′′) ein elek
tronisches Bauelement angebracht ist, bei welchem sich zumin
dest eine Materialeigenschaft im bekannten Ausmaß mit dessen
Temperatur ändert.
15. Thermosäule nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf dem Rand (2) des Chips (1) zusätzlich eine elek
tronische Schaltung angeordnet ist, die das thermoelektrische
Signal verstärkt, nötigenfalls linearisiert und/oder tempera
turkompensiert.
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