DE4411871A1

DE4411871A1 - Elektrisch modulierbare thermische Strahlungsquelle und Verfahren zur Herstellung derselben

Info

Publication number: DE4411871A1
Application number: DE4411871A
Authority: DE
Inventors: Martti Blomberg; Markku Orpana; Ari Lehto; Anssi Korhonen
Original assignee: Instrumentarium Oyj; Vaisala Oy
Current assignee: Instrumentarium Oyj; Vaisala Oy
Priority date: 1993-04-07
Filing date: 1994-04-06
Publication date: 1994-10-13
Also published as: FI101911B1; GB9406391D0; GB2276975A; JP3636213B2; JPH076742A; GB2276975B; FI931570A; FI101911B; US5500569A; FR2703869A1; FI931570A0; FR2703869B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrisch modulier bare thermische Strahlungsquelle, sowie ein Verfahren zu de ren Herstellung.

Infrarotstrahlungsquellen werden bei optischen Analysever fahren als IR-Strahlungsquellen verwendet und in einigen an deren Anwendungen als Wärmequellen. Mehrere unterschiedli chen Typen von IR-Quellen werden für die vorgenannten Anwen dungszwecke verwendet, wie z. B. die "Globar"-Quelle, die Glühlampe und der Dickfilm-Radiator. Die Intensität der von IR-Quelle emittierten Strahlung kann durch Ändern der Temperatur der Strahlungsquelle moduliert werden, indem die Antriebs- bzw. Eingangsleistung der Strahlungsquelle verän dert wird, oder indem alternativ eine mechanische Einrich tung zum Unterbrechen der Strahlung, "Chopper" genannt, ver wendet wird, während gleichzeitig die Temperatur der Strah lungsquelle so konstant wie möglich gehalten wird.

Wenn ein mechanisch beweglicher Copper zum Modulieren der Strahlung bzw. des Strahls verwendet wird, ist der mittlere Ausfallabstand (Mittelwert des Zeitabstands zwischen zwei Ausfällen, MTBF-Zeitintervall) gewöhnlich durch die Lebens dauer des Chopper-Mechanismus begrenzt, die typischerweise im Bereich zwischen 1 und 2 Jahren liegt. Eine elektrisch modulierte Quelle ermöglicht eine sehr viel längere Zeit zwischen Ausfällen.

Wie aus dem Ausdruck "Globar" abgeleitet werden kann, ist ein "Globar" ein glühender Stab (glowing bar). Der Stab wird üblicherweise aus einem keramischen Material hergestellt und mit elektrischem Strom aufgeheizt. Ein "Globar" ist ty pischerweise einige Millimeter dick und einige Zentimeter lang, wobei seine thermische Zeitkonstante einige Sekunden beträgt. Der "Globar" wird gewöhnlich nicht durch Variation der Eingangsleistung moduliert. Die Eingangsleistung liegt typischerweise im Bereich von einigen Watt bis einigen hun dert Watt. Eine Variante des "Globars" besteht aus einem ke ramischen Stab der mit einem Widerstandsdraht umwickelt ist. Die thermischen Eigenschaften der Variante entsprechen denen des einfachen "Globar".

Eine Glühlampe kann elektrisch mit Frequenzen von bis zu ei nigen zig-Hz hinauf bis zu einigen hundert Hz moduliert wer den, die Glasbirne der Lampe absorbiert jedoch im Infrarot bereich und schwärzt sich im Dauerbetrieb, wodurch die Aus gangsintensität der durch die Lampe gelieferten Strahlung mit der Zeit abnimmt. Die benötigte Eingangs- bzw. Betriebs leistung liegt typischerweise im Bereich von einigen Watt bis zu einigen zig-Watt.

Ein Dickfilm-Radiator umfaßt typischerweise einen auf einem Aluminiumsubstrat ausgebildeten und mittels elektrischem Strom beheizten Dickfilm-Widerstand. Die Größe des Wider stands liegt typischerweise im Bereich von einigen Quadrat millimetern mit einer Dicke von einem halben Millimeter. Die thermische Zeitkonstante des Widerstands liegt typischer weise im Bereich von Sekunden und die benötigte Eingangslei stung liegt bei einigen Watt.

Konventionelle in der Mikroelektronik und Mikromechanik an gewandte Produktionstechniken ermöglichen es in Miniatur größe elektrisch modulierbare Strahlungsquellen aus Silizium herzustellen ^{1, 2, 3}. Solche Bauteile besitzen eine Dünnfilm- Struktur auf Polysilizium mit einer typischen Dicke von un gefähr einem Mikrometer und einer Länge von einigen hundert Mikrometern. Die Breite der Dünnfilm-Widerstandselemente kann von einigen Mikrometern bis zu einigen zig-Mikrometern variieren. Die thermische Kapazität solcher Silizium-Glühfä den ist gering und erlaubt die Modulation mit Frequenzen bis zu einigen hundert Hertz. Reines Silizium ist ein schlechter Leiter für elektrischen Strom. Durch Dotierung mit einem ge eigneten Dotierungsmittel, wie z. B. Bor oder Phosphor wird eine ausgezeichnete Leitfähigkeit erreicht. Bor als Dotie rungsmittel weist den Nachteil auf, daß sein Aktivierungspe gel nicht stabil ist, sondern viel mehr von der früheren Be triebstemperatur des Silizium-Glühfadens abhängt. Dies be wirkt, daß der Aktivierungspegel kontinuierlich nach einem neuen Gleichgewichtzustand strebt, was zur Folge hat, daß der Widerstand des Fadens sich mit der Zeit verändert und ebenfalls die Eingangsleistung für den Faden, sofern die Eingangsleistung nicht extern stabilisiert wird. Die höchst mögliche Fremdatomkonzentration mit Bor als Dotierungsmittel in Silizium ist ungefähr 5 × 10¹⁹ Atome/cm³. Andere konven tionelle Dotierungsmittel sind Arsen und Antimon. Ein Pro blem mit diesen Elementen als Dotierungsmittel besteht in der Schwierigkeit adäquat hohe Fremdatomkonzentrationen be reitzustellen, um eine genügend hohe Leitfähigkeit für Niederspannungsanwendungen zu erreichen.

Der in der zitierten Veröffentlichung Nr. 1 diskutierte Glühfaden ist durch Dotierung mittels Phosphor hergestellt, um einen Flächenwiderstand von mehr als 50 d/Flächeneinheit zu erreichen. Das Glühfaden ist 100 µm lang, 20 µm breit und weist einen Abstand von 1,2 µm von dem Substrat auf. In einer solchen Struktur ist der Strahlungsleistungsverlust über die Luftspalte des Substrats besonders hoch und es be steht offensichtlich ein grobes Risiko, daß der Faden an dem Substrat anhaftet, wenn der Faden während des Aufheizens durchhängt.

Die in der zitierten Veröffentlichung Nr. 2 zitierte Struk tur eines Glühfadens weist eine Einkapselung unter einem Dünnfilm-Fenster und das Plazieren des Glühfadens in Vakuum auf, um das Aus- bzw. Durchbrennen zu vermeiden. Ein derar tiges Fenster kann nicht breiter als einige zig-Mikrometer sein, wodurch der gesamte Oberflächenbereich des Fadens und folglich der zugehörige Strahlungs-Output klein bleibt. Um das Anhaften des Fadens zu vermeiden ist eine V-förmige Ritze in das Substrat geätzt.

Der in der zitierten Veröffentlichung Nr. 3 diskutierte IR- Emitter hat eine Größe von 100 µm × 100 µm und verwendet zwei "meandrierende" Polysilizium-Widerstände als Heizele ment. Solch eine Struktur neigt dazu, sich während des Auf heizens zu verziehen und großflächig emittierende Elemente können mittels diesem Konzept nicht hergestellt werden. Ob wohl das Heizelement zusammenhängend bzw. durchgehend ist, verursachen die während der Ätzphase des Substrats auf stei genden Gasblasen keine Probleme, da die Größe des Heizele ments im Vergleich zu den umgebenden Öffnungen klein ist. Wie jedoch aus Fig. 2 der zitierten Veröffentlichung er sichtlich ist, ist das Temperaturverteilungsmuster der Struktur nicht besonders gut.

Einem aus dotiertem Polysilizium hergestellter Glühfaden wird eine charakteristische Temperatur zugeordnet, über der der Temperaturkoeffizient des Fadenwiderstands negativ wird, d. h. in dem Faden kann mit steigender Temperatur ein größe rer Strom fliegen. Folglich kann eine solche Komponente nicht mittels Spannung gesteuert werden, sondern muß mit Strom gesteuert werden. Auch können solche Fäden nicht di rekt parallel geschaltet werden, um die Strahlungsfläche zu vergrößern, da der Strom dazu neigt sich in dem Faden mit dem geringsten Widerstand, d. h. mit der höchsten Tempera tur, zu konzentrieren. Eine Serienschaltung erfordert ande rerseits eine Erhöhung der Eingangsspannung auf ein Mehr faches der Spannung für einen einzelnen Faden. Dotieren mit Bor kann keine zufriedenstellend hohe charakteristische Tem peratur bereitstellen, weil hohe Bor-Fremdatomkonzentratio nen nur eine charakteristische Temperatur von ungefähr 600°C zur Folge haben. Wenn die Betriebstemperatur des Fadens hö her als diese Temperatur ist, neigt der Fadenwiderstand dazu mit der Zeit zu driften bzw. sich zu verändern.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Nachteile des vorbeschriebenen Standes der Technik zu überwinden und eine gänzlich neue elektrisch modulierbare thermische Strah lungsquelle und ein Verfahren zur Herstellung derselben be reitzustellen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des An spruchs 1 bzw. 12.

Erfindungsgemäß werden die Glühfäden einer Strahlungsquelle, die vorzugsweise aus polykristallinem Silizium bestehen, so stark mit Phosphor dotiert, daß die charakteristische Tempe ratur der Glühfäden wesentlich über die Betriebstemperatur der Fäden angehoben wird.

Die Erfindung weist signifikante Vorteile auf.

Mit dem erfindungsgemäßen Ansatz werden signifikant bessere Stabilitätscharakteristiken im Vergleich zu Bor-dotierten Glühfäden erreicht. Der Aktivierungspegel von Phosphor än dert sich nicht mit der Temperatur, sondern statt dessen bleibt der Flächenwiderstand bei einer gegebenen Temperatur konstant. Da der Fadenwiderstand bei einer anvisierten Tem peratur konstant bleibt, ist ein derartiger Glühfaden wäh rend des Betriebs extrem stabil. Ein weiterer Vorteil der starken Phosphor-Dotierung besteht darin, daß die charakteristische Temperatur substantiell über die Betriebs temperatur ansteigt (maximal 800°C). Folglich bleibt der Temperaturkoeffizient des Fadens über den gesamten Betriebstemperaturbereich positiv, was eine Parallelschal tung von Fäden und deren spannungsgesteuerten Betrieb er laubt. Die charakteristische Temperatur der Phosphor-dotier ten Fäden kann in der Größenordnung von 900°C liegen. Ein weitere Vorteil der starken Phosphor-Dotierung besteht darin, daß die Betriebsspannung des Fadens niedriger als bei Bor-dotierten Fäden mit einer entsprechenden Geometrie ist. Zusätzlich macht die hohe Konzentration von freien Ladungs trägern aufgrund der starken Phosphor-Dotierung den Glühfa den optisch undurchsichtiger im Vergleich zu Dotierung mit Bor, was hinsichtlich der vorliegenden Anwendung eine äußerst vorteilhafte Eigenschaft ist.

Die bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren ange wandte Nitrid-Einkapselung sichert eine lange Standzeit für die Strahlungsquelle.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungs formen anhand der Zeichnung.

Es zeigt:

Fig. 1a eine Draufsicht auf eine Strahlungsquelle gemäß der Erfindung;

Fig. 1b einen Schnitt entlang A-A der Strahlungsquelle nach Fig. 1a;

Fig. 2a eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Strahlungsquelle;

Fig. 2b einen Schnitt entlang A-A der Strahlungsquelle nach Fig. 2a;

Fig. 3 die Ansicht eines Schnitts von der Seite der ge schichteten Struktur einer Strahlungsquelle ge mäß der Erfindung; und

Fig. 4 einen Graphen der Abhängigkeit des spezifischen Widerstands von Polysilizium von der Phosphor- Dotierung.

Die Erfindung ist insbesondere als eine mit hoher Frequenz elektrisch modulierbare thermische Strahlungsquelle zur Ver wendung bei optischen Analysen gedacht.

Die Erfindung verwendet hohe Phosphor-Fremdatomkonzentra tion, so daß der spezifische Flächenwiderstand des Glühfa dens 10 Ω/Flächeneinheit oder niedriger, typischerweise 5 Ω/Flächeneinheit, ist, wodurch sich der spezifische Wider stand eines 1 µm dicken Films mit 0,001 Ωcm ergibt. Die Phosphor-Fremdatomkonzentration kann sogar 10fach höher sein als die mit Bor-Dotierung erreichbare. Der spezifische Flächenwiderstand gemäß der vorliegenden Erfindung wird durch eine Phosphor-Dotierungskonzentrationen von mehr als 5 × 10¹⁹ Atomen/cm erreicht.

Das notwendige Dotieren mit Phosphor und das Aufbringen der unterschiedlichen Filmschichten kann mittels konventioneller Standardverfahren der Mikroelektronik erreicht werden.

In den Fig. 1a und 1b und auch 2a und 2b ist die Struktur einer solchen Strahlungsquelle gezeigt, bei der eine Mehr zahl von Glühfäden elektrisch parallel geschaltet sind.

In Fig. 1a ist ein monokristalliner Silizium-Chip als großes Quadrat gezeigt und mit 1 bezeichnet, während eine unter Glühfäden 3 gebildete Vertiefung durch ein mit Gehrung ver sehenes Rechteck 2 bezeichnet ist; der schraffierte Bereich 6 in den Fig. 2a und 2b besteht aus Nitrid. Die Glühfäden 3 und metallisierte Kontaktflächen 5 an deren Ende sind als schwarze Streifen dargestellt. Die Fäden 3 sind parallel ge schaltet und die Eingangsspannung wird an die metallisierten Kontaktflächen 5 angelegt. Die Fig. 1a und 1b illustrie ren eine Struktur, bei der die Fäden 3 entlang ihrer ge samten Länge voneinander beabstandet sind. Eine in den Figu ren 2a und 2b gezeigte verbesserte Struktur weist eine Sili zium-Nitridbrücke 6 auf, die die Fäden untereinander mecha nisch verbindet. Die Öffnungen in der Brücke sind notwendig, um ein leichteres Austreten des während des Ätzens sich un ter den Fäden entwickelnden Gases zu ermöglichen. Das Ender gebnis des Ätzschrittes wird damit verbessert. Falls eine geringe Ätzgeschwindigkeit angewandt wird, sind die Öffnun gen nicht notwendig.

Die abstrahlende Fläche kann z. B. einen Quadratmillimeter groß sein. Die Glühfäden 3 schweben über ihre gesamte Länge in der Luft und werden nur an ihren Enden gestützt. Das Si liziumsubstrat 1 unter den Fäden wird auf eine Tiefe von wenigstens 10 µm, typischerweise 100 µm weggeätzt. Die Enden der Fäden 3 sind zueinander mittels der metallisierten Kon taktflächen 5, die jeweils an deren Enden plaziert sind, zu einander parallel geschaltet. Die Dimensionen der Fäden 3 können z. B. durch eine Dicke von 1 µm mal einer Breite 20 µm mal einer Länge von 1 mm und einem Abstand von 5 µm zwi schen den Fäden gegeben sein. Die Fäden 3 werden durch den hindurchströmenden Strom aufgeheizt. Die benötigte Eingangs spannung beträgt einige Volt.

Gemäß der Erfindung werden Glühfäden 3 aus Polysilizium, das stark mit Phosphor dotiert ist, vollständig in Siliziumni trid eingekapselt, wodurch die Oxidationsgeschwindigkeit des Nitrids die Standzeit bzw. die Lebensdauer der Fäden 3 be stimmt. Falls die Strahlungsquelle bei einer Temperatur un ter 800°C im normaler Zimmerluft verwendet wird, kann ihre Standzeit mehr als 10 Jahre betragen. Es wird keine spe zielle Vakuumumgebung mit den dabei notwendigen Austritts fenstern benötigt.

Falls Dotierung mit Bor gemäß dem Stand der Technik ange wandt wird, kann das Wegätzen unter den Glühfadenenden ohne Ni tridisierund des Fadens bzw. der Fäden durchgeführt werden, weil stark mit Bor dotiertes Silizium resistent gegen das Ätzen mit wäßriger KOH-Lösung ist. Wird jedoch Phosphor-Do tierung angewandt, müssen die Fäden 3 gegen das Ätzmittel beispielsweise mit Hilfe von die Fäden umhüllenden Nitrid geschützt werden. Als Ätzmittel kann auch Tetramethylammoni umhydroxid oder alternativ eine wäßrige Ethylendiamin-Lösung mit einen geringen Anteil von Pyrocatechin verwendet werden.

Da die Glühfäden 3 ohne ein darüber angebrachtes Fenster be trieben werden, wird jegliche auf die Fäden 3 fallende or ganische Verunreinigung weggebrannt. Falls die Strahlungs quelle in gepulstem Mode betrieben wird, heizt sich die Luft unter den Glühfäden schnell auf und bläst jeglichen darin befindlichen Staub weg. Folglich besitzt diese Ausführungs form der Erfindung einen inhärenten Selbstreinigungsmecha nismus.

Die Temperaturverteilung quer durch den Glühfaden 3 kann mittels Veränderung der Designgeometrie eingestellt werden. Eine gleichmäßige Temperaturverteilung wird mit einer Faden breite von 20 µm oder weniger erreicht. Die Querschnitt stemperaturverteilung kann weiter dadurch verbessert werden, daß die Fäden 3 thermisch untereinander z. B. mittels Sili ziumnitridbrücken 6 verbunden werden.

Die maximal anendbare Modulationsgeschwindigkeit bzw. Mo dulationsfrequenz der Strahlungsquelle hängt von dem Propor tionen der thermischen Verluste ab. Die Majorität dieser Verluste erfolgt über die Luftschicht unter den Fäden 3 und über die Fadenenden zu dem Siliziumsubstrat. Da der Anteil der Strahlungsverluste an den gesamten Verlusten einige Pro zente beträgt, ist die Temperatur des Glühfadens annähernd eine lineare Funktion der Eingangsleistung. Die maximale Mo dulationsrate kann am einfachsten mittels Variation der Tiefe der Vertiefung 2 unter den Fäden 3 eingestellt werden. Ein passender Tiefenbereich der Vertiefung liegt zwischen 50 und 300 µm. Mit der vorstehend beschriebenen Struktur lädt sich eine thermische Zeitkonstante von ungefähr 1 ms errei chen, was eine elektrische Modulation bis zu ungefähr 1 kHz erlaubt.

In Fig. 3 ist die geschichtete Struktur der erfindungsge mäßen Strahlungsquelle mit mehr Details gezeigt. Ein Bereich 31 ist typischerweise ein Substrat-Chip aus (100) orientiertem, monokristallinem Silizium mit einer darauf aufgebrachten Siliziumnitridschicht 36 mit einer typischen Dicke von 200 nm. Die Nitridschicht 36 wird benötigt, um die Glühfäden von den leitenden Substrat 31 zu isolieren. Wenn ein dielektrisches Substratmaterial verwendet wird, erübrigt sich die Isolierschicht 36 außerhalb dem Bereich der Vertie fung natürlich. Auf der Fläche der Isolierschicht 36 wird eine typischerweise 1 µm dicke Polysiliziumschicht 33 aufge bracht, die mit Phosphor dotiert ist. Darauffolgend wird die Polysiliziumschicht 33 zu die Glühfäden mittels Photolitho graphie und Plasmaätztechniken, wie sie im Bereich der Mi kroelektronik verwendet werden, geformt. Als nächstes wird eine obere Siliziumnitridschicht 32 aufgebracht, wodurch die aus der Polysiliziumschicht 33 herausgeformten Glühfäden vollständig mit einer Nitridschicht eingekapselt werden. Mittel zum Zuführen der Eingangsspannung umfassen metalli sierte Kontaktflächen 34, die beispielsweise aus Aluminium hergestellt werden können. Über Öffnungen, die in die obere Nitridschicht 32, z. B. mittels Plasmaätzen eingebracht wor den sind, bilden diese Kontaktflächen einen ohm′schen Kon takt zu den Polysiliziumelementen 33. Das das Substrat 31 bildende monokristalline Silizium wird schließlich unter den Fäden weggeätzt, wodurch eine Vertiefung 35 gebildet wird. Dieser Ätzschritt geschieht durch Öffnungen zwischen den Fä den und neben den äußeren Fäden.

Das Emissionsvermögen der Strahlungsquelle kann durch Be schichten der Glühfäden, z. B. mit Wolfram, verbessert wer den, daß mittels Sputtern auf die obere Nitridschicht 32 vor dem Ätzen der Vertiefung 35 aufgebracht wird. Wenn die Fäden zum ersten Mal in Luft aufgeheizt werden, oxidieren die Me tallisierungen. Wie bekannt ist, weist ein Oxid ein höheres IR-Emissionsvermögen als nitridisiertes Polysilizium allein auf.

Fig. 4 zeigt die Abhängigkeit des spezifischen Widerstands von Polysilizium von der Phosphor-Fremdatomkonzentration als eine monotone Funktion. Die Vorteile der Erfindung ergeben sich durch Verwendung einer Fremdatomkonzentration von mehr als 5 × 10¹⁹ Atomen/cm³. Besonders vorteilhafte Ergebnisse werden mit einer Fremdatomkonzentration von 8 × 10¹⁹ Ato men/cm³ erreicht. Gemäß dem Diagramm (kleine schraffierte Markierung) entspricht diese Dotierungsmittelkonzentration einem spezifischen Flächenwiderstand von weniger oder gleich 0,001 Ωcm.

Ohne den Schutzumfang und den Geist der vorliegenden Erfin dung zu verlassen, können die Glühfäden alternativ, z. B. paarweise, in Serie geschaltet werden, indem die beiden Ein gangsspannungs-Zuführungskontakte auf eine Seite der Sub stratvertiefung verlegt werden, während jedes benachbarte Paar von Glühfäden dann elektrisch in Serie geschaltet ist, indem ihre Enden auf der anderen Seite der Vertiefung mit einander verbunden werden.

Des weiteren kann die Vertiefung unter den Fäden ohne Ver lassen des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung durch ein sich durch das Substrat hindurch erstreckendes Loch er setzt werden.

Alternative Substratmaterialien mit dielektrischen Eigen schaften sind z. B. Aluminium, Saphir, Quarz und Quarzglas. Alternative Substratmaterialien mit Leitereigenschaften sind z. B. Metalle.

Zitierte Veröffentlichungen:

1. H. Guckel und D. W. Burns, "Integrated transducers based on black-body radiation from heated polysilicon films", Transducers ′85, 364-366 (11-14 Juni, 1985).
2. Carlos H. Mastrangelo, James Hsi-Jen Yeh, und Richard S. Muller: "Electrical and optical characteristics of va cuum sealed polysilicon microlamps", IEEE Transactions on Electron Devices, 39, 6, 1363-1375 (Juni 1992).
3. M. Parameswaran, A. M. Robinson, D. L. Blackburn, M. Gaitan und J. Geist, "Micromachined thermal radiation emitter from a commercial CMOS process", IEEE Electron Device Lett., 12, 2, 57-59 (1991).
4. S.M. Sze, "VLSI technology", McGraw-Hill Book Company, 3. Auflage, 1985, Kapitel 5 und 6.

Claims

1. Elektrisch modulierbare Strahlungsquelle mit

- einem im wesentlichen planaren Substrat (1),
- einer in das Substrat (1) eingearbeiteten Vertiefung (2) oder einem Loch in dem Substrat (1),
- wenigstens einem auf dem Subatrat (1) montierten Glühfaden (3), wobei der Faden an der Vertiefung (2) oder an dem Loch ausgerichtet ist, und mit
- zu beiden Enden des Glühfadens (3) auf dem Substrat (1) gebildeten Kontaktflächen (5), um den elektrischen Strom dem Glühfaden zuzuführen,

dadurch gekennzeichnet,

- daß der Glühfaden (3) mit Phosphor auf eine Fremd atomkonzentration von wenigstens 5 × 10¹⁹ Atomen/cm³do tiert ist.

2. Strahlungsquelle nach Anspruch 1 mit dem Substrat (1), das polykristallines Silizium enthält, dadurch gekenn zeichnet, daß jeder mit Phosphor auf eine Fremdatomkon zentration von wenigstens 5 × 10¹⁹ Atome/cm³dotierte Glühfaden (3) aus Polysilizium hergestellt ist.

3. Strahlungsquelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß wenigstens zwei der Glühfäden (3) elektrisch in Serie geschaltet sind.

4. Strahlungsquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß wenigstens zwei der Glühfäden (3) elektrisch parallel geschaltet sind.

5. Strahlungsquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die frei von dem Substrat schwebenden Teile jeder der Glühfäden (3) unter einer zusammenhängenden, eng anliegenden Siliziumnitridschicht eingeschlossen sind.

6. Strahlungsquelle nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge kennzeichnet, daß die einzelnen Glühfäden (3) mecha nisch miteinander verbunden sind.

7. Strahlungsquelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, daß die einzelnen Glühfäden (3) mittels einer zu sammenhängenden Siliziumnitridbrücke (6) mechanisch miteinander verbunden sind.

8. Strahlungsquelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, daß die einzelnen Glühfäden (3) mittels einer zu sammenhängenden Siliziumnitridbrücke (6), die Öffnungen aufweist, mechanisch miteinander verbunden sind.

9. Strahlungsquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß jeder der einzelnen Glühfäden (3) frei mit Um gebungsluft in Berührung kommt.

10. Strahlungsquelle nach wenigstens einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzel nen Glühfäden (3) mit einer Metalloxidschicht überzogen sind.

11. Strahlungsquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Tiefe der Vertiefung (2) wenigstens 10 µm beträgt.

12. Verfahren zur Herstellung einer elektrisch modulierba ren Strahlungsquelle auf einem Substrat (1) aus mono kristallinem Silizium mit den Verfahrensschritten:

- Bilden einer Siliziumnitridschicht auf dem Substrat (1),
- Bilden einer mit Phosphor dotierten Schicht (33) aus Polysilizium auf der Nitridschicht (36),
- Ausformen der mit Phosphor dotierten Polysilizium schicht (33) zu wenigstens einem Glühfaden (3),
- Aufbringen einer Siliziumnitridschicht (32) auf die mit Phosphor dotierte Polysiliziumschicht (33), und
- Bilden von leitenden Kontaktflächen (34) zum Zuführen von elektrischem Strom zu den aus der mit Phosphor do tierten Polysiliziumschicht (33) geformten Glühfäden (3),

dadurch gekennzeichnet,

- daß die zu wenigstens einem Glühfaden (3) ausgeformte Polysiliziumschicht (33) mit Phosphor auf eine Fremd atomkonzentration von wenigstens 5 × 10¹⁹ Atomen/cm³do tiert wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die stark mit Phosphor dotierte Schicht (33) zu wenig stens zwei Glühfäden (3) ausgeformt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der stark mit Phosphor dotierten Schicht (33) geformten und mit einer Siliziumnitridschicht überzoge nen Glühfäden (3) mit einem Material mit hohem Emis sionsvermögen überzogen werden.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der stark mit Phosphor dotierten Schicht (33) geformten und mit einer Siliziumnitridschicht überzoge nen Glühfäden (3) mit einem Metall beschichtet werden, das man oxidieren läßt.