Verbundprojekt: Miniaturisierte Infrarot-basierte Sensorsysteme - MIRS -; Teilvorhaben: Optische Waferlevel-Integration von FIR-Sensoren und innovativen pyroelektrischen Sensormaterialien

Miniaturisierte Infrarot-Sensorsysteme - kurz MIRS - ermöglichen die kontaktlose Messung von Temperaturen. Als bildgebende Systeme mit geringer Auflösung von z.B. 24x32 Pixeln können sie zur Präsenzdetektion von Personen oder zur verbesserten Erkennung von Gesten dienen. Im Projekt MIRS werden neue Technologien entwickelt, um durch Kostenreduktion des optischen Systems, neue Sensortechnik und smarte Algorithmen die Verbreitung solcher Systeme zu fördern und sie für spezifische Anwendungen anzupassen. Das ISIT ist für die Prozessentwicklung auf Silizium-Waferbasis und die Integration pyroelektrischer Sensorik und optischer Elemente zuständig. Durch die Kombination von temperaturmessenden Thermopiles und bewegungssensitiven Pyroelementen können neue Konzepte für eine energieeffiziente Überwachung und verbesserte Szenenerkennung entwickelt werden. Sensorentwicklung: Für pyroelektrische Sensoren wird zunächst die Materialentwicklung und -charakterisierung gemeinsam mit der CAU (Universität Kiel) unter dem Gesichtspunkt der CMOS-Prozesskompatibilität durchgeführt. Das Schichtsystem wird am ISIT weiter prozessiert, um die Sensorelemente freizustellen und zu kontaktieren. Für die Charakterisierung der Sensoren ist eine elektrische Prüfung unter Vakuum erforderlich, wofür am ISIT ein spezieller Wafer-Prober aufgebaut wird. - Fraunhofer ISIT untersucht zwei Ansätze zur Integration einer einfachen Optik in Waferlevel-Packages: (a) Einbettung einer refraktiven Linse speziell für niedrig auflösende bildgebende Sensoren. (b) Aufbau einer Reflektor-Optik für sehr schmale Detektionswinkel bei Spot-Temperaturmessung. Es sind Demonstratoren für das Verbundprojekt geplant, in denen die optischen Elemente auf Waferebene mit Thermopile-Sensoren integriert werden.