CN111751285A - Mems气体传感器 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种MEMS气体传感器(10)，其尤其包括光声传感器(10)，光声传感器(10)包括热发射器(16)和声换能器(17)，热发射器(16)和声换能器(17)布置在相互测量腔(18)内。热发射器(16)包括半导体衬底(11)和由半导体衬底(11)支撑的加热结构(12)。加热结构(12)包括加热元件(13)。MEMS气体传感器(10)还包括热耦合到加热元件(13)的化学传感器(14)，化学传感器(14)包括气体吸附层(15)。

Description

MEMS气体传感器
技术领域
本公开的实施例涉及一种MEMS(微机电系统)气体传感器，例如用于与化学气体传感器相结合物理地感测气体的气敏红外源。
背景技术
在移动设备、家庭自动化和汽车行业中，诸如噪音、声音、温度和气体等环境参数的感测越来越重要。由于某些设备的污染和故障，可能会造成有害的气体浓度。空气质量对健康的影响很大。通过廉价的始终可用且已连接的传感器进行气体检测是未来的主题。
存在几种类型的加热器概念。三种示例性的常规红外源是LED、LASER(激光)或功率损耗导致高温的结构，其中后者目前占据市场主导地位。物理气体传感器大多需要发射IR波长的红外源，其中大多数常见设备是电阻性结构，这些电阻性结构被加热以用作黑体或灰体应用。相反，化学气体传感器经常使用功能化层来吸附气体分子并且改变这些层的电阻值以感测气体，其中这些结构需要再次加热以“释放”分子，从而刷新/重置感测结构。但是，常见化学气体传感器无法检测VOC(挥发性有机化合物)中的CO2或计算其中的等效CO2值(eCO2)。因此，如果应当测量不同种类的气体，则经常需要为此而使用物理气体传感器和单独的化学气体传感器。
DE 10 2010 003 966 B3描述了一种包括光学气体传感器和化学气体传感器的传感器布置。提供了一种包括电阻性加热器的陶瓷载体，其中化学传感器的金属氧化物层布置在陶瓷载体的一侧，并且其中用于外耦合红外辐射的层布置在陶瓷载体的相对侧。在给电阻性加热器通电时，陶瓷载体加热并且发射红外辐射，其中陶瓷载体保形地加热使得整个陶瓷载体在其整个本体上包括均匀的温度。但是，物理气体传感器可以在与化学气体传感器不同的温度下工作。因此，由于整个陶瓷载体上的温度分布均匀，因此气体感测对于化学和物理气体传感器之一可以充分起作用，而对于另一传感器则不能。
因此，期望改进用于感测一种或多种气体的现有解决方案。
发明内容
因此，本公开描述了一种可能的红外MEMS加热器，其能够同时感测各种环境气体。本文中公开的系统可以用于在同一MEMS设备上同时组合物理气体传感器和化学气体传感器。
本公开的第一方面涉及一种MEMS气体传感器，该MEMS气体传感器尤其包括光声传感器，光声传感器包括均布置在相互测量腔中的热发射器和声换能器。光声传感器可以被配置为根据光声原理来检测环境中的气体。因此，热发射器可以被配置为以预定波长光谱向测量腔中发射热辐射，例如，红外辐射。发射的热辐射的特定波长可以取决于要检测的气体，即所谓的分析物或目标气体。发射器可以被配置为间歇性地发射热辐射。因此，测量腔内的环境气体(包括目标气体)吸附间歇性地发射的热辐射，结果，这些气体作为对间歇性地发射的热辐射的反应而间歇性地升温和降温。测量腔内的气体的这种间歇性吸附以及相关的加热和冷却可以在测量腔内产生交替的压力增加和减小。这些压力变化可以通过声换能器(例如，MEMS麦克风)来检测。测量腔内的气体对发射的热辐射的吸附量以及相关压力变化可以取决于腔内的气体的种类，并且可以随相应目标气体而变化。每种目标气体可以包括特征吸附光谱，即，它可以响应于间歇性地发射的热辐射而引起特征压力变化。上述特征吸附光谱也可以称为气体特定指纹。因此，声换能器可以记录对于相应目标气体可以是特征性的信号，使得声换能器可以由此检测和标识相应目标气体。用于发射热辐射的热发射器可以包括半导体衬底和由半导体衬底支撑的加热结构，其中加热结构包括加热元件。加热元件可以例如由加热结构支撑，嵌入在加热结构中，附接到加热结构，安装在加热结构中，在加热结构处或在加热结构上，固定到加热结构，或者以其他方式与加热结构耦合。MEMS气体传感器还包括热耦合到加热元件的化学气体传感器，该化学气体传感器包括气体吸附层。因此，由热发射器产生的热量也可以到达化学气体传感器并且可以加热气体传感器，特别是气体吸附层。因此，MEMS气体传感器的热发射器可以是双重用途的热发射器，因为它既可以用于借助于光声原理来物理地检测目标气体，又可以用于借助于化学感测原理来化学地检测目标气体。化学感测原理可以基于气体吸附层对相应目标气体的分子的吸附，即，气体吸附层可以被配置为吸附相应目标气体的分子。与包括陶瓷体的气体传感器相比，包括构成加热结构并且由半导体衬底支撑的上述加热元件的MEMS气体传感器是一种不同类型的气体传感器。可以通过给加热元件通电来加热加热结构。由于加热结构由半导体衬底支撑，因此温度曲线可以在加热结构与半导体衬底之间变化。加热结构和半导体衬底可以非共形的地或不均匀地加热，使得不同的温度区域可以导致MEMS气体传感器的不同区域。例如，物理气体传感器元件可以布置在可能特别适合于物理气体感测的温度区域，而诸如气体吸附层等化学气体传感器元件可以布置在可能特别适合于化学气体感测的温度区域。
本公开的第二方面涉及一种热发射器，该热发射器尤其包括半导体衬底和由该半导体衬底支撑的加热结构。加热结构可以包括加热元件。热发射器还可以包括热耦合到加热元件的化学传感器，该化学传感器包括气体吸附层。第二方面的热发射器可以与第一方面的MEMS气体传感器结合使用和/或在第一方面的MEMS气体传感器中使用。因此，第一方面的每一个特征可以与第二方面的热发射器组合。特别地，第一方面的每个权利要求可以与第二方面的热发射器组合，这些组合最初在此公开。
附图说明
在下文中，参考附图更详细地描述本公开的实施例，在附图中：
图1A示出了根据一个实施例的MEMS气体传感器的示意性截面图；
图1B示出了根据一个实施例的MEMS气体传感器的示意性截面图；
图2A示出了根据一个实施例的热发射器的示意性横截面和对应的温度曲线；
图2B示出了图2A的热发射器的示意性俯视图；
图2C示出了根据一个实施例的具有不同温度区域的热发射器的示意性截面图和对应的温度曲线；
图3A示出了根据一个实施例的将在MEMS气体传感器中使用的热发射器的示例性温度曲线；
图3B示出了根据一个实施例的将在MEMS气体传感器中使用的热发射器的示例性温度曲线；
图4A示出了根据一个实施例的将在MEMS气体传感器中使用的热发射器的示意性截面图；
图4B示出了根据一个实施例的将在MEMS气体传感器中使用的热发射器的示意性截面图；
图5A-图5E示出了根据一个实施例的将在MEMS气体传感器中使用的热发射器的示意性俯视图；
图5F示出了根据一个实施例的将在MEMS气体传感器中使用的热发射器的示意性截面图；以及
图6示出了根据一个实施例的将在MEMS气体传感器中使用的加热结构的示意性截面图。
具体实施方式
在下面的描述中，通过相同或等同的附图标记来表示相同或等同的元素或具有相同或等同功能的元素。
借助于框图进行描述的并且参考上述框图进行描述的方法步骤也可以以与所描绘的和/或所描述的顺序不同的顺序来执行。此外，涉及设备的特定特征的方法步骤可以替换为上述设备的上述特征，反之亦然。
在下面的描述中，提及红外辐射作为热辐射的一个非限制性示例。热辐射可以是从0°开氏度开始的绝对零以上的任何辐射。通常，红外辐射可以是热辐射的特定部分。
此外，下面将提及膜作为加热结构的非限制性示例。膜的宽度或高度可以基本上小于其在横向延伸方向上的尺寸。然而，根据本文中描述的概念的加热结构可以不仅仅限于膜。
某些元件的厚度(例如，膜结构、半导体衬底、加热结构、加热元件和气体吸附层的厚度)可能没有按比例绘制。
图1A示出了根据第一示例性实施例的MEMS气体传感器100。MEMS气体传感器100可以包括光声传感器10。光声传感器10可以包括热发射器16和声换能器17。热发射器16和声换能器17都布置在相互测量腔18内。光声传感器10可以包括上述测量腔18。测量腔18可以是围绕热发射器16和光声换能器17的基本上关闭的腔，其中测量腔18可以包括至少一个开口，环境气体(例如，周围空气)可以通过该至少一个开口流入测量腔18。测量腔18内的气体由多个示意性气体分子19表示。测量腔18内的至少一种目标气体可以由光声传感器10根据物理光声原理进行检测和/或标识。
热发射器16可以包括半导体衬底11和由半导体衬底11支撑的加热结构12。上述加热结构12可以例如包括膜结构，或者可以是膜结构，例如膜或隔膜。因此，在本文档中，术语“加热结构”、“膜”和“膜结构”可以同义使用。
加热结构12(也可以被称为隔膜结构)可以包括可以由加热结构12支撑的至少一个加热元件13。作为非限制性示例，加热元件13可以嵌入到加热结构12中。加热元件13可以包括例如诸如图1A中示例性示出的环形形状。当然，环形形状可以仅是可能的几何形式的几个非限制性示例之一。下面将参考图4A和图4B进一步详细描述加热元件13。
热发射器16可以被配置为在光声传感器10的操作温度范围内(例如在用于操作操作光声传感器10以物理地(即，根据物理原理，例如光声原理)至少检测测量腔18内的第一目标气体的第一温度范围内)发射热量或热辐射20(例如，红外辐射)。例如，发射器16可以被配置为间歇性地发射热量或热辐射20。所发射的热量或热辐射20可以至少部分被相应地加热的气体分子19吸附。如果热发射器16不再发射热量或热辐射20，则气体分子19将不再吸附热量或热辐射，并且热量或热辐射再次冷却。这种间歇性的加热和冷却在测量腔18内引起压力变化。
这种压力变化可以由声换能器17检测，该声换能器17可以将所测量的压力变化转换成对应的测量信号。声换能器17可以例如包括麦克风，例如MEMS麦克风。
光声传感器10还可以包括控制器21，例如集成电路，例如ASIC(专用集成电路)。控制器21可以布置在测量腔18内部或外部。因此，它在图1A中以虚线示出。控制器21可以从声换能器17接收测量信号并且可以处理测量信号以便根据光声原理来标识至少一种目标气体。
除了物理光声传感器10，MEMS气体传感器100还可以包括用于化学地检测目标气体的化学传感器14，该目标气体可以是上述至少一种目标气体或不同的第二目标气体。化学气体传感器14可以耦合到上述控制器21以处理从化学传感器14接收的测量信号，以便根据化学原理来标识目标气体。备选地，化学传感器14可以包括其自己的专用控制器，即，化学传感器14可以耦合到与控制器21分开的控制器，控制器21与光声传感器10耦合。
化学传感器14可以包括气体吸附层15。气体吸附层15可以提供在测量腔18内吸附待感测气体(分析物或目标气体)的分子19的功能。因此，气体吸附层15也可以称为功能化层。根据一些示例，气体吸附层15可以包括石墨烯和/或金属氧化物(MOX)。
气体吸附层15可以在测量腔18内吸附一个或多个气体分子19。气体吸附层15可以包括预定操作温度，在该预定操作温度下，与其他非操作温度相比，气体分子19的吸附更好。随着气体分子19的吸附增加，气体吸附层15可能随时间而饱和。为了刷新气体吸附层15，可以将气体吸附层15加热到预定刷新温度，在该预定刷新温度下，气体吸附层15可以能够解除吸附所吸附的气体分子19以便再次释放气体分子19。
此外，MEMS气体传感器100可以包括衬底22，例如PCB(印刷电路板)。盖子23可以布置在上述衬底22上以覆盖热发射器16和/或声换能器17并且提供测量腔18。盖子23可以为热发射器16和声换能器17提供壳体。盖子23可以包括一个或多个开口24a、24b以提供与周围的流体连通，例如允许环境气体和/或至少一种目标气体进入测量腔18。例如，一个或多个开口24a可以布置在盖子23的横向侧壁25中。附加地或备选地，一个或多个开口24b可以布置在盖子23的顶壁26(即，与衬底22相对的壁)中。
附加地或备选地，一个或多个开口24c、24d可以布置在衬底22中。例如，开口24c可以布置在声换能器17下方。附加地或备选地，开口24d可以布置在热发射器16下方。
热发射器16可以包括半导体衬底11。半导体衬底11可以包括加热结构12。半导体衬底11可以支撑加热结构12，其中加热结构12可以布置在半导体衬底11的横向围绕的侧壁11s处和/或半导体衬底11的上述横向围绕的侧壁11s之上。
加热结构12可以包括加热元件13。在如图1A所示的该非限制性示例中，加热元件13可以至少部分嵌入加热结构12(例如，膜)中。加热元件13可以例如由加热结构12以不同的方式支撑，例如通过布置在加热结构12的第一表面或第二表面上。例如，加热元件13可以布置在面对衬底22的表面上，即在加热结构12的底侧的表面上。附加地或备选地，加热元件13可以布置在相对的表面上，即在加热结构12的顶侧的表面上。然而，加热元件13也可以布置在加热结构12的第一表面和第二表面(例如，顶侧和底侧)两者上。
图1A所示的实施例可以包括上面讨论的气体吸附层15。气体吸附层15可以包括不同的几何形状，例如环状或环形形状、或者没有任何几何上的干扰的连续形状。气体吸附层15可以由热加热器16支撑，特别是由加热结构12和半导体衬底11中的至少一个支撑。
图1B示出了根据本文中描述的概念的MEMS气体传感器100的另一示例。图1B的实施例的特征可以与图1A的实施例的特征组合，反之亦然。因此，下面将仅描述与先前讨论的实施例的差异。
如图1B所示，热发射器16可以包括过滤器结构27。过滤器结构27可以包括窗口或过滤器元件27a和用于支撑过滤器元件27a的支撑结构27b。过滤器结构27可以被配置为仅选择性地透射预定波长光谱的热辐射，例如仅特定红外波长光谱的红外辐射。
过滤器结构27可以由热发射器16支撑，更具体地由半导体衬底11和/或加热结构12支撑。过滤器结构27可以在垂直于加热结构12的投影中横向地包围加热元件13。
作为以上讨论的一个或多个开口24a、24b、24c、24d的附加或备选，可以提供一个或多个另外的开口24e、24f、24g、24h以允许气体流动。例如，加热结构12可以包括一个或多个开口24e以允许气体在测量腔18与热发射器16的内部之间流动。附加地或备选地，尽管未明确示出，但是加热元件13可以包括一个或多个开口。附加地或备选地，过滤器结构27可以包括一个或多个开口24f、24g。特别地，过滤器元件27a和支撑结构27b中的至少一个可以包括一个或多个开口24f、24g。附加地或备选地，声换能器17可以包括一个或多个开口24h。
如在以上讨论的图1A和1B中都可以看出的，并且根据本文中描述的原理，化学传感器14并且特别是气体吸附层15可以热耦合到加热元件13。加热元件13可以被配置为生成热量。加热元件13可以加热加热结构12，并且至少部分加热半导体衬底11。热发射器16并且特别是加热结构12可以将热量发射或散发到环境中。可以由热发射器16在覆盖气体吸附层15的上述操作温度和刷新温度中的至少一个温度的温度范围内散发热量。
因此，热发射器16可以被配置为在用于操作光声传感器10的第一温度范围ΔT1发射热量或热辐射(例如，红外辐射)，以物理地检测测量腔18内的至少第一目标气体，并且在用于操作吸附层15的第二温度范围ΔT2发射热量或热辐射(例如，红外辐射)，以吸附和/或解除吸附气体分子以化学地检测测量腔18内的第一目标气体和/或第二目标气体。换言之，热发射器16可以被配置为在用于操作光声传感器10的第一温度范围ΔT1内发射热辐射，并且在用于操作化学传感器14的第二温度范围ΔT2内发射热辐射。
根据一个示例，第一温度范围ΔT1可以在400℃及以上之间，或者在450℃至900℃之间。附加地或备选地，第二温度范围ΔT2可以在300℃及以下之间，或者在350℃至100℃之间。
因此，化学传感器14并且特别是气体吸附层15可以通过布置在某些位置(例如，在热发射器16的某些预定部分处)而热耦合到加热元件13。每个热发射器16可以具有其自己的特征温度曲线。温度曲线可以指示高温区域(即，所谓的热点)和低温区域。
图2A和2B示出了属于热发射器16(图2A的底部)的示例性实施例的温度曲线的示例(图2A的顶部)。图2A的底部示出了示例性热发射器16的侧视图，并且图2B示出了图2A的底部的热发射器16的俯视图。
热发射器16包括具有第一侧面11a(顶部)和相对的第二侧面11b(底部)的半导体衬底11。半导体衬底11可以包括在第一侧面11a与第二侧面11b之间延伸穿过半导体衬底11的至少一部分或穿过整个半导体衬底11的开口31。
加热结构12(例如，膜)可以由半导体衬底11支撑。如图2A的非限制性示例所示，加热结构12可以布置为与半导体衬底11的第二侧面(底部)11b相比更靠近半导体衬底11的第一侧面(顶部)11a。
加热结构12可以包括加热元件13。加热元件13可以例如嵌入在加热结构12中。包括气体吸附层15的化学气体传感器14可以与加热结构12和/或加热元件13热耦合，例如，通过布置在加热结构上或处。例如，气体吸附层15可以直接设置在加热结构12的顶表面或底表面12a、12b上。当组装时，加热结构12的顶表面12a可以是加热结构12的面向测量腔18的第一表面(参见图1A)，而当组装时，加热结构12的底表面12b可以是加热结构12的背对测量腔18的相对的第二表面。
加热结构12可以包括中央部分和围绕上述中央部分的外围部分。加热元件13可以布置在上述中央部分处。气体吸附层15可以布置在上述外围部分处。换言之，气体吸附层15可以设置在加热结构12的外围部分之上或之下，即沿着加热结构12的第一(顶)表面12a的外围部分或者沿着加热结构12的第二(底)表面12b的外围部分。
化学气体传感器14并且特别是气体吸附层15可以通过与加热结构12的至少部分直接接触而直接热耦合到加热结构12。备选地，化学气体传感器14并且特别是气体吸附层15可以间接地热耦合到加热结构12，例如借助于可以布置在气体吸附层15与加热结构12之间的一个或多个组件，诸如例如(多个)导热层。因此，气体吸附层15可以是直接或间接(例如，借助于一个或多个组件)热耦合到加热结构12。来自加热元件13的热量可以通过加热结构12传递到化学气体传感器14并且特别是气体吸附层15。
可选地，可以提供电连接器(未明确示出)以电接触加热元件13以激活加热元件13，使得加热元件13产生热量。附加地或备选地，可以提供信号连接器(未明确示出)以从化学气体传感器14接收信号，诸如测量信号。
在激活加热元件13时，加热元件13产生热量，该热量可以通过加热结构12散布。该热量可以通过加热结构12发射或散发，优选地以热(例如，红外)辐射的形式发射或散发到测量腔18中。因为加热结构12可以由半导体衬底11支撑，所以所发射的热量也可以散布在半导体衬底11上。对于不同类型的热发射器16，这种热散布可以是不同的。因此，每个热发射器16和每个加热结构12可以包括个体的和预定的温度曲线，如将在下面进一步详细讨论的。
在图2A中，在上述热发射器16上方示出了属于示例性地示出的热发射器16的预定温度曲线30。所示出的温度曲线30示出了根据距加热结构12的中央的距离(x轴)的温度(y轴)。因此，温度曲线30可以指示取决于距加热元件13的横向距离的热分布。
可以看出，热发射器16和/或加热结构12可以分别包括温度处于第一温度范围ΔT1内的第一部分A1(例如，区或区域)。该第一部分A1可以是在加热元件13处或附近的区域。因此，加热元件13可以被配置为将热发射器16和/或加热结构12的该第一部分A1分别加热到第一温度范围ΔT1内的第一温度T1。
热发射器16和/或加热结构12可以分别包括温度处于第二温度范围ΔT2内的第二部分A2(例如，区或区域)。第二温度范围ΔT2可以低于第一温度范围ΔT1。第一温度范围ΔT1和第二温度范围ΔT2可以具有共同边界，或者可以在一定程度上重叠。
第二部分A2可以是邻近加热元件13和/或在横向上与加热元件13间隔开的区域。因此，加热元件13可以被配置为将热发射器16和/或加热结构12的该第二部分A2分别加热到第二温度范围ΔT2内的第二温度T2。
第一区域A1的第一温度T1可以对应于光声传感器10的操作温度。第一温度范围ΔT1可以对应于光声传感器10的操作温度范围。第一温度T1可以位于第一温度范围ΔT1内。第二区域A2的第二温度T2可以对应于化学传感器14的操作温度。第二温度范围ΔT2可以对应于化学传感器14的操作温度范围。第二温度T2可以位于第二温度范围ΔT2内。化学传感器14并且特别是气体吸附层15可以布置在上述第二区域A2处。
总而言之，热发射器16和/或加热结构12可以分别包括预定温度曲线30，加热元件13被配置为根据该预定温度曲线30将热发射器16和/或加热结构12的第一部分A1分别加热到第一温度T1，并且将热发射器16和/或加热结构12的第二部分A2分别加热到第二温度T2，其中吸附层15布置在热发射器16和/或加热结构12的第二部分A2处。第二温度T2可以低于第一温度T1。
加热元件13与加热结构12(例如，膜)相结合可以被配置为热辐射源，例如红外辐射源。由上述热辐射源12、13产生的热辐射可以用于物理气体感测原理，例如，在光声传感器系统或非分散红外(NDIR)传感器系统中。不同种类的目标气体可能需要由热辐射源12、13发射不同的波长。作为非限制性示例，热发射器16(例如，借助于热辐射源12、13)可以被配置为在300℃至900℃或更高的温度处发射热量，这可以对应于光声传感器10的以上讨论的操作温度范围ΔT1。
化学气体传感器14可以包括上述气体吸附层15以根据化学气体感测原理来感测气体。目标气体(分析物)的分子可以被气体吸附层15吸附。气体吸附层15可以优选地在预定吸附温度范围ΔT2a内的温度下吸附气体分子。一旦已经吸附了临界数目的气体分子，气体吸附层15就可以饱和。为了刷新、恢复、重置和/或重新激活气体吸附层15，可以将气体吸附层15加热到解除吸附温度范围ΔT2d内的恢复温度或刷新温度，在该温度下所吸附的气体分子可以从吸附层15解除吸附。上述解除吸附温度范围可以覆盖在50℃至500℃之间或在100℃至350℃之间的范围。解除吸附温度范围ΔT2d可以低于吸附温度范围ΔT2a。吸附温度范围ΔT2a和解除吸附温度范围ΔT2d中的至少一个可以被化学传感器14的上述操作温度范围ΔT2覆盖。
MEMS气体传感器100可以被配置为优选地通过组合物理和化学气体感测原理来同时感测不同的目标气体。也就是说，由加热元件13产生的热量可以优选地同时用于物理和化学感测原理。因此，MEMS气体传感器100可以被配置为借助于光声传感器10基于物理感测原理来感测第一目标气体，并且MEMS气体传感器100可以被配置为优选地借助于包括气体吸附层15的化学传感器14基于化学感测原理来同时感测第一目标气体和/或第二目标气体。两种感测原理都可以依赖于由热发射器16发射的热量。
因此，加热元件13可以被配置为优选地在相同的激活时间期间，将热发射器16和/或加热结构12的上述第一部分A1分别加热到上述第一温度T1，并且将热发射器16和/或加热结构12的第二部分A2分别加热到第二温度T2。也就是说，在加热元件13的激活期间，MEMS气体传感器100可以被配置为同时借助于光声传感器10检测第一目标气体并且借助于化学传感器14检测第一目标气体和/或第二目标气体。
加热元件13可以自身加热到预定温度范围，例如在50℃至1200℃之间或更高。来自加热元件13的热量可以通过热发射器16散布，使得热发射器16可以包括具有较高温度的区域A1和具有较低温度的区域A2。分别取决于热发射器16和/或加热结构12的构造，每个热发射器16和/或加热结构12可以包括其自身的特性温度曲线30，该特性温度曲线30指示其“高温区域”和“低温区域”，其中加热元件13可以布置在其中的热发射器16和/或加热结构12的区域A1、A2可以位于不同的温度区域中，如稍后参考图2C更详细地讨论的。
然而，首先，从图2A和2B中可以看出，气体吸附层15可以至少部分布置在加热结构12处和/或至少部分布置在半导体衬底11处。备选地，气体吸附层15可以仅整体布置在加热结构12处和/或仅整体布置在半导体衬底11处。
更一般地，气体吸附层15的位置可以分别取决于热发射器16和/或加热结构12的特征温度曲线30，如在图2A的顶部的曲线中示例性地描绘的。例如，气体吸附层15可以设置在热发射器16和/或加热结构12的第二区域A2处，该第二区域A2是包括在化学传感器14的上述操作温度范围ΔT2内的温度的“低温区域”，上述操作温度范围ΔT2可以包括吸附温度范围ΔT2a和/或解除吸附温度范围ΔT2d。
根据图2A和图2B所示的非限制性示例，热发射器16和/或加热结构12可以分别包括特征温度曲线30，根据该特征温度曲线30，温度随着距中央的横向距离的增加或者随着距加热元件13的横向距离的增加而降低。
现在将参考图2C更详细讨论热发射器16和/或加热结构12的上述温度区域的非限制性示例并且特别是上述“低温区域”和“高温区域”的示例。
从图2C中可以看出，热发射器16和/或加热结构12可以包括预定温度曲线30，根据该预定温度曲线30，热发射器16和/或加热结构12分别包括至少三个不同的温度区域TZ1、TZ2、TZ3。第一温度区域TZ1可以位于加热元件13处或附近。第二温度区域TZ2可以邻近于加热元件13布置并且与加热元件13横向间隔开。第三温度区域TZ3可以位于第一温度区域TZ1与第二温度区域TZ2之间。
如借助于温度曲线30中表示相应温度区域TZ1、TZ2、TZ3的曲线的斜率可以看出的，第一温度区域TZ1和第二温度区域TZ2中的温度变化可以小于第三温度区域TZ3中的温度变化。换言之，第一温度区域TZ1中的温度可以保持几乎恒定，即，第一温度区域TZ1中的曲线的斜率较低或几乎为零。第二温度区域TZ2中的温度可以变化，例如略有减少。因此，第二温度区域TZ2中的曲线的斜率分别朝向热发射器16和/或加热结构12的外围部分略微下降。第三温度区域TZ3中的温度变化可以大于第二温度区域TZ2和/或第一温度区域TZ1中的温度变化。这从图2C的非限制性示例中可以看出，因为第三温度区域TZ3中的温度迅速下降，即，第三温度区域TZ3中的曲线的斜率比第二温度区域TZ2和/或第一温度区域TZ1中的曲线的斜率更陡。
第一温度区域TZ1可以包括比第二温度区域TZ2和第三温度区域TZ3更高的平均或均值温度。因此，第一温度区域TZ1也可以被称为“高温区”或“高温区域”。第二温度区域TZ2可以包括比第一温度区域TZ1和第三温度区域TZ3更低的平均或均值温度。因此，第二温度区域TZ2也可以被称为“低温区”或“低温区域”。
例如，第一温度区域TZ1中的平均温度可以高于第三温度区域TZ3中的平均温度，并且第三温度区域TZ3中的平均温度可以高于第二温度区域TZ2中的平均温度。因此，第三温度区域TZ3可以是第一温度区域TZ1与第二温度区域TZ2之间的过渡区域。
如上所述，热发射器16和/或加热结构12的区域A1、A2可以分别位于不同的温度区域TZ1、TZ2、TZ3处。例如，加热元件13可以布置在第一区域A1中，其中第一区域A1可以位于可以是“高温区域”的第一温度区域TZ1中。备选地或附加地，气体吸附层15可以布置在第二区域A2中，其中第二区域A2可以位于可以是“低温区域”的第二温度区域TZ2中。
图3A和图3B示出了其他示例性热发射器16的一些其他示例性和非限制性温度曲线30。
图3A示出了源自由加热结构12支撑的曲折结构的加热元件13的温度曲线。可以在加热结构12的中央部分(在x轴上的位置0)处达到最高温度，并且热量可以朝着加热结构12的外围部分(即，随着距中央部分的横向距离的增加)逐渐减小。该温度曲线30可以相应地指示包括在光声传感器10的操作温度范围ΔT1内的温度的上述第一部分A1以及包括在化学传感器14的操作温度范围ΔT2内的温度的上述第二部分A2。
图3B示出了源自环形加热元件13的温度曲线，类似于先前参考图2A讨论的温度曲线。可以在加热元件13的环形部分处达到最高温度，而温度可以朝着加热结构12的中央部分(即，在环形加热元件13内部)稍微降低。此外，温度可以朝着加热结构12的外围部分随着距环形加热元件13的横向距离的减小而迅速下降。该温度曲线30还可以指示包括在光声传感器10的操作温度范围ΔT1内的温度的上述第一部分A1以及以及包括在化学传感器14的操作温度范围ΔT2内的温度的上述第二部分A2。
图4A和图4B示出了根据本文中描述的概念的可以在MEMS气体传感器100中使用的热发射器16的另一示例性实施例。图4A示出了热发射器16的示意性截面侧视图，并且图4B示出了上述热发射器16的示意性俯视图。
热发射器16包括半导体衬底11和由半导体衬底11支撑的加热结构12，例如膜。加热结构12可以包括加热元件13。加热元件13可以例如嵌入在加热结构12中。
在加热结构12的一侧12a，可以布置有化学传感器14，化学传感器14热耦合到加热元件13。例如，加热元件13可以产生可以通过加热结构12传导到吸附层15的热量。吸附层15可以例如包括可以沉淀到加热结构12上的石墨烯。
因此，化学传感器14并且特别是气体吸附层15可以热耦合到加热结构12和加热元件13中的至少一个。
根据一些实施例，化学传感器14并且特别是气体吸附层15可以直接设置在加热结构12的顶表面或底表面12a、12b上。因此，化学传感器14并且特别是气体吸附层15可以直接通过加热结构12(即，借助于直接热耦合)热耦合到加热元件13。
图4B示出了根据本文中描述的概念的可以在MEMS气体传感器100中使用的热发射器16的另一示例。与以上讨论的实施例的不同之处在于，加热元件13可以由加热结构12支撑。例如，加热元件13可以布置在加热结构12的上述第一表面或侧面12a和第二表面或侧面12b中的至少一个处。例如，加热元件13可以沉积到加热结构12上。例如，可以沉积第一氮化硅层，并且然后可以沉积多晶硅层。然后，可以掺杂多晶硅，如将在下面参考图6更详细地解释的，以便提供热加热元件13。然后，可以例如借助于蚀刻来至少部分结构化(掺杂的)多晶硅，使得可以去除(掺杂的)多晶硅的部分并且可以保留结构化的加热元件13。
加热结构12和加热元件13中的至少一个可以是盘形的。盘可以是圆形的或成角度的，其中盘的宽度可以小于其在其横向延伸方向上的尺寸。
图5A至图5F示出了根据本文中描述的概念的将在MEMS气体传感器100中使用的热发射器16的一些其他非限制性示例。
可以看出，加热元件13和气体吸附层15中的至少一个可以是环形的。在一些示例中(图5A、图5B)，气体吸附层15的覆盖区可以横向地围绕加热元件13的覆盖区。换言之，加热元件13可以布置在与气体吸附层15相比的加热结构12的中央部分的更内部或更近处。当在垂直于加热结构12的投影中观察时，加热元件13可以布置在气体吸附层15内部和/或气体吸附层15可以至少部分横向地围绕加热元件13。当在垂直于加热结构12的投影中观察时，加热元件13和气体吸附层15可以至少部分横向间隔开，如图5A和5B所示。备选地，如图5C所示，当在垂直于加热结构12的投影中观察时，加热元件13和气体吸附层15可以至少部分彼此重叠。
在一些其他示例中，如图5B和图5C所示，气体吸附层15可以被分段成至少两个分段15a、15b、15c、15d，其中每个分段15a、15b、15c、15d可以被配置为对不同的目标气体敏感。每个分段15a、15b、15c、15d可以包括一个或多个信号连接器33a、33b、33c、33d。信号连接器33a、33b、33c、33d可以连接到控制器21例如以将由化学传感器14产生的信号传输到控制器21，以基于上述传输信号来检测目标气体。此外，可以提供电触点41以电接触加热元件13并且为其供电。
图5C示出了另一示例，其中加热元件13可以包括两个加热构件13a、13b。第一加热构件13a可以是环形的。第一加热构件13a和第二加热构件13b可以布置在同一平面上，即它们可以共面。第二加热构件13b可以布置在环形的第一加热构件13a内部。附加地或备选地，当在垂直于加热结构12的投影中观察时，第二加热构件13b可以布置在(分段的)气体吸附层15内部。
根据一些示例，第一加热构件13a可以被配置为以与第二加热构件13b不同的温度发射热量以产生预定温度曲线30。例如，第一加热构件13a和第二加热构件13b之一可以被配置为在光声传感器10的操作温度范围ΔT1内的温度下发射热量，并且第一加热构件13a和第二加热构件13b中的另一个可以被配置为在化学传感器14的操作温度范围ΔT2内的温度下发射热量。附加地或备选地，仅对第一加热构件13a和第二加热构件13b之一供电就可以产生在化学传感器14的操作温度范围ΔT2内的温度，而对第一加热构件13a和第二加热构件13b两者供电可以产生在光声传感器10的操作温度范围ΔT1内的温度。
当在垂直于加热结构12的投影中观察时，(分段的)气体吸附层15可以横向地围绕第一加热构件13a和第二加热构件13b之一，并且(分段的)气体吸附层15可以至少部分覆盖第一加热构件13a和第二加热构件13b中的另一个。在图5C所示的非限制性示例中，(分段的)气体吸附层15可以横向地围绕第二加热构件13b，并且(分段的)气体吸附层15可以至少部分覆盖第一加热构件13a。但是，(分段的)气体吸附层15也可以横向地围绕第一加热构件13a和第二加热构件13b两者，或者未横向地围绕两者中的任一个。
图5D示出了根据本文中描述的原理的将在MEMS气体传感器100中使用的热发射器16的另一示例。热发射器16可以包括由加热结构12支撑的若干先前讨论的加热元件13之一。包括先前讨论的气体吸附层15的化学气体传感器14可以布置在热发射器16旁边。例如，气体传感器14并且特别是气体吸附层15可以布置在分离的分立(电)组件58上，诸如布置在作为开关的MOSFET上，或者布置在作为电路的ASIC上。上述分离的分立组件58可以加热到在用于操作化学传感器14的温度范围内的温度。
图5E示出围绕化学气体传感器14的多个热发射器161、162、163、……、16n的矩阵布置的示例。每个热发射器161、162、163、……、16n可以包括分别由先前讨论的加热结构121、122、123、……、12n支撑的先前讨论的加热元件131、132、133、……、13n。
图5F示出了根据本文中描述的概念的将在MEMS气体传感器100中使用的热发射器16的另一示例。在该示例中，加热结构12可以包括第一结构构件12a(例如，第一膜)和第二结构构件12b(例如，第二膜)。如上所述，第一结构构件12a可以包括嵌入在第一结构构件12a中的加热元件13。化学气体传感器14可以包括嵌入在第二结构构件12b中的气体吸附层15。第二结构构件12b可以与第一结构构件12a直接接触。第二结构构件12b可以与第一结构构件12a热耦合。第二结构构件12b可以与半导体衬底11热耦合。第二结构构件12b可以布置在第一结构构件12a上方或下方(当在垂直于加热结构12的投影中观察时)。第一结构构件12a和第二结构构件12b中的至少一个可以布置在形成在半导体衬底11中的开口31内部。
上述结构构件12a、12b仅是非限制性示例。更一般而言，气体吸附层15可以嵌入在至少一种介电材料51中。介电材料51可以包括第一介电材料层51a和第二介电材料层51b。气体吸附层15可以布置在第一介电材料层51a与第二介电材料层52b之间。从图5F的非限制性示例中可以看出，气体吸附层15可以设置在加热结构12下方。
根据另一示例，至少一个开口52可以设置在至少一种介电材料51中，开口52在气体吸附层15与环境之间延伸以允许气体从环境向气体吸附层15流动。附加地或备选地，介电材料51可以是多孔的以允许朝向气体吸附层15的气体交换。
代替如图5F所示的嵌入在介电材料51中，气体吸附层15可以布置在介电材料51处或上，类似于如先前参考图4A和图4B解释的加热元件13。
图6示出了根据本文中描述的原理的可以在热发射器16中使用的加热结构12的示例。例如，加热结构12可以包括第一层61和第二层62，第一层61包括诸如氮化硅等电隔离材料，第二层62包括诸如氮化硅等隔离材料。第三层63可以包括加热元件13，并且可以布置在第一层61与第二层62之间。第三层63可以包括诸如多晶硅等半导体材料。与第三层63的其余部分相比，第三层63可以包括提供更高电阻的结构的掺杂区域64。第三层63中的这些掺杂区域64可以形成加热元件13。第一层61、第二层62和第三层63可以是加热结构12的组成部分。因此，该示例的加热元件13可以嵌入在加热结构12中。
附加地或备选地，加热元件13可以布置在第一层61和第二层62之一的外侧，即布置在加热结构12的外周上，而不是嵌入在加热结构12中。此外，附加地或备选地，加热元件13可以是布置在第一层61与第二层62之间或在加热结构12的外周上的分立的电气组件(例如，电线)。
在下文中，将以其他方式简要概述本文中描述的原理：
公开了具有限定的温度曲线的膜12、多膜12a、12b或简单地加热结构。“热”结构或热部分可以为物理气体传感器发射红外光。“冷”结构或冷部分可以被配置为恢复/刷新/重置化学气体传感器14。
除了黑体辐射器，电能损耗可以用于加热这些化学结构(例如，用LED技术)。红外加热器上先前未使用的“冷”非IR发射区域可以用于感测带有包括功能化材料(例如，金属氧化物(MOX)、石墨烯……)的气体吸附层15的多气体。
上述“热”结构可以具有450℃至900℃或更高的温度范围(物理感测范围)。上述“冷”结构可以具有100℃至300℃或更低的温度范围(化学感测范围)。
MEMS气体传感器100可以是较大系统(例如光声光谱仪(PAS传感器)或非分散红外(NDIR)传感器)的子部分(组件)，其中MEMS气体传感器100可以用作红外发射器。同时，它可以被配置为借助于气体吸附层15来直接化学地感测来自环境的气体浓度。然而，MEMS气体传感器100也可以是离散的或分离的产品。MEMS气体传感器100可以例如用作独立的多气体感测单元。
本文中描述的基本原理提供了固体膜之间的热网络，该固体膜包括在这些膜之间的加热结构(热源)和流体(主要是空气、特殊气体)耦合以传导和控制从一个膜到另一膜的温度，并且在顶部或底部模处实现所需要的温度曲线或温度模式或温度或光学模式。从这个意义上讲，流体与固体的热相互作用通过最小化热容量来增加光学响应时间。
利用根据该原理的MEMS气体传感器100，可以将物理和化学气体传感器的优点在单个装置中组合。此外，与当前的VOC/CO2传感器相比，可以实现更小的外形尺寸和针对化学传感器的客户特定功能、以及更简单的整体系统。
根据一些实施例(例如，图5A、图5B)，加热元件13可以直接在加热结构12上，被可能分段的化学功能化结构15包围。
根据一些实施例(例如，图5B)，可以提供用于多气体感测的分段的功能化层15。
根据一些实施例(例如，图5C)，可以通过使用两个或更多个加热构件13a、13b来创建具有两个或更多个区域的温度曲线。
根据一些实施例(例如，图5D)，加热元件13可以与例如作为开关的MOSFET组合，其中开关加热并且可以被化学结构15覆盖。
根据一些实施例(例如，图5E)，可以提供两个或更多个MEMS气体传感器100的矩阵布置。每个MEMS传感器100可以包括它们的不同厚度的加热结构12(较慢的加热、较高的热质量引线)。
根据一个方面，提供了一种MEMS气体传感器，所述MEMS气体传感器包括光声传感器，光声传感器包括热发射器和声换能器，所述热发射器和所述声换能器布置在相互测量腔内，其中所述热发射器包括半导体衬底和由所述半导体衬底支撑的加热结构，所述加热结构包括加热元件；以及热耦合到所述加热元件的化学传感器，所述化学传感器包括气体吸附层。
根据另一方面，所述热发射器被配置为发射用于操作所述光声传感器的第一温度范围的红外辐射，并且发射用于操作所述化学传感器的第二温度范围的热量。
根据另一方面，所述第一温度范围ΔT1在450℃及以上之间或者在450℃至900℃之间，和/或所述第二温度范围ΔT2在350℃及以下之间或者在350℃至100℃之间。
根据另一方面，所述热发射器包括预定温度曲线，所述加热元件被配置为根据所述预定温度曲线将所述热发射器的第一部分加热到第一温度，并且将热发射器的第二部分加热到低于所述第一温度的所述第二温度，其中所述吸附层布置在所述热发射器的所述第二部分处。
根据另一方面，所述加热元件被配置为在相同的激活时间期间将所述热发射器的所述第一部分加热到所述第一温度、并且将所述热发射器的所述第二部分加热到所述第二温度。
根据另一方面，所述热发射器包括预定温度曲线，所述热发射器根据所述预定温度曲线包括至少三个不同的温度区域，其中所述第一温度区域和所述第二温度区域中的温度变化小于所述第三温度区域中的温度变化。
根据另一方面，所述第三温度区域中的平均温度高于所述第二温度区域中的平均温度并且低于所述第一温度区域中的平均温度。
根据另一方面，所述加热元件布置在所述第一温度区域处，并且所述气体吸附层布置在所述第二温度区域或所述第三温度区域处。
根据另一方面，所述气体吸附层直接设置在所述加热结构的顶表面或底表面上。
根据另一方面，所述加热结构具有中央部分和外围部分，所述气体吸附层在所述外围部分处设置在所述加热结构之上或之下。
根据另一方面，所述加热结构是盘形的。
根据另一方面，所述加热元件和所述气体吸附层中的至少一项是环形的。
根据另一方面，在垂直于所述加热结构的投影中，所述气体吸附层至少部分围绕所述加热元件。
根据另一方面，在垂直于所述加热结构的投影中，所述加热元件和所述气体吸附层至少部分重叠。
根据另一方面，所述气体吸附层被分段成至少两个分段，其中每个分段被配置为对不同的目标气体敏感。
根据另一方面，所述加热元件包括第一加热构件和第二加热构件，所述第一加热构件被配置为在与所述第二加热构件不同的温度下发射热量以产生预定温度曲线。
根据另一方面，在垂直于所述加热结构的投影中，所述气体吸附层横向地围绕所述第一加热构件和所述第二加热构件之一，并且至少部分覆盖所述第一加热构件和所述第二加热构件中的另一加热构件。
根据另一方面，所述气体吸附层布置在所述半导体衬底和/或所述加热结构上。
根据另一方面，所述气体吸附层设置在所述加热结构下方。
根据另一方面，所述气体吸附层嵌入在至少一种介电材料中。
根据另一方面，所述至少一种介电材料包括第一介电材料层和第二介电材料层，并且其中所述气体吸附层布置在所述第一介电材料层与所述第二介电材料层之间。
根据另一方面，在所述至少一种介电材料中提供有至少一个开口，所述开口在所述气体吸附层与环境之间延伸以允许气体从所述环境向所述气体吸附层流动。
根据另一方面，所述加热元件嵌入在所述加热结构中。
根据另一方面，所述加热结构包括：第一介电材料层、在所述第一介电材料层之上的所述加热元件、以及在所述加热元件之上的第二介电材料层。
根据另一方面，所述加热元件包括掺杂的多晶硅。
根据另一方面，所述掺杂的多晶硅包括磷掺杂的多晶硅。
根据另一方面，所述气体吸附层包括石墨烯。
根据另一方面，所述热发射器包括被配置为选择性地透射预定波长的发射热辐射的过滤器结构。
根据另一方面，提供了一种热发射器，所述热发射器包括：半导体衬底和由所述半导体衬底支撑的加热结构，所述加热结构包括由所述加热结构支撑的加热元件；以及热耦合到所述加热元件的化学传感器，所述化学传感器包括气体吸附层。
在下文中，可以描述本公开的一些其他实施例，这些其他实施例可以全部与本文中公开和讨论的其他方面和实施例组合：
根据第一实施例，可以提供一种MEMS气体传感器，所述MEMS气体传感器包括：
包括膜结构的衬底，所述膜结构包括用于提供热量并且发射红外辐射的加热结构，
用于吸附周围气体的分子的吸附层，
其中所述加热结构被配置为将所述MEMS气体传感器的第一部分加热到第一预定温度，并且将所述MEMS气体传感器的第二部分加热到低于所述第一预定温度的第二预定温度，
其中所述吸附层布置在所述MEMS气体传感器的所述第二部分处。
根据与第一实施例可组合的第二实施例，所述加热结构包括预定温度曲线，其中当所述加热结构处于活动状态时，所述加热结构同时共同加热所述衬底的第一区域和所述衬底的第二区域。
根据与第一实施例或第二实施例可组合的第三实施例，所述MEMS气体传感器被配置为借助于由所述加热结构发射的红外辐射基于物理感测原理来感测第一类型的气体，并且其中所述MEMS气体传感器被配置为借助于所述吸附层基于化学感测原理来感测所述第一类型的气体或第二类型的气体。
根据与第一实施例至第三实施例之一可组合的第四实施例，所述MEMS气体传感器被配置为当所述加热结构处于所述加热结构将所述衬底的第一区域加热到所述第一预定温度的活动状态时、基于物理感测原理来感测第一类型的气体。
根据与第三实施例或第四实施例之一可组合的第四实施例，所述MEMS气体传感器被配置为当所述加热结构处于所述加热结构未将所述衬底的第二区域加热到所述第二预定温度的非活动状态时、基于化学感测原理来感测所述第一类型的气体和所述第二类型的气体之一。
根据与第一实施例至第五实施例之一可组合的第六实施例，所述第二预定温度处于特定温度范围内，在所述特定温度范围内，被所述吸附层吸附的分子从所述吸附层解除吸附，以便在所述加热结构处于活动状态时刷新所述吸附层。
根据与第一实施例至第六实施例之一可组合的第七实施例，所述第一预定温度为400℃或更高或者其中所述第一预定温度在450℃至900℃之间的范围内，并且其中所述第二预定温度为350℃或更低或者其中所述第二预定温度在100℃至300℃之间的范围内。
根据与第一实施例至第七实施例之一可组合的第八实施例，所述膜结构包括第一膜，所述第一膜包括所述加热结构，其中被加热到所述第一温度的所述MEMS气体传感器的所述第一部分包括所述第一膜，并且其中被加热到所述第二温度的所述MEMS气体传感器的所述第二部分包括所述衬底。
根据与第一实施例至第八实施例之一可组合的第九实施例，所述膜结构包括第一膜和第二膜，其中所述第一膜包括所述加热结构并且其中所述第二膜包括所述吸附层。
根据与第九实施例可组合的第十实施例，当在垂直于所述第一膜和所述第二膜的投影中观察时，所述第一膜和所述第二膜彼此堆叠。
根据与第九实施例或第十实施例之一可组合的第十一实施例，被加热到所述第一温度的所述MEMS气体传感器的所述第一部分包括所述第一膜，并且被加热到所述第二温度的所述MEMS气体传感器的所述第二部分包括所述第二膜。
根据与第一实施例至第十一实施例之一可组合的第十二实施例，所述加热结构和所述吸附层中的至少一项包括环形形状。
根据与第一实施例至第十二实施例之一可组合的第十三实施例，所述吸附层被分段成至少两个分段，其中每个分段被配置为对不同类型的气体敏感。
根据与第一实施例至第十三实施例之一可组合的第十四实施例，当在垂直于所述膜的投影中观察时，所述加热结构被布置为与所述吸附层相比更靠近所述MEMS气体传感器的中央。
根据与第一实施例至第十四实施例之一可组合的第十五实施例，当在垂直于所述膜的投影中观察时，所述吸附层至少部分围绕所述加热结构。
根据与第一实施例至第十五实施例之一可组合的第十六实施例，当在垂直于所述膜的投影中观察时，所述加热结构和所述吸附层在横向上彼此间隔开。
根据与第一实施例至第十六实施例之一可组合的第十七实施例，当在垂直于所述膜的投影中观察时，所述加热结构和所述吸附层至少部分重叠。
根据与第一实施例至第十七实施例之一可组合的第十八实施例，所述衬底包括多个膜，每个膜包括加热结构，其中当在垂直于所述膜的投影中观察时，包括所述加热结构的所述多个膜横向地围绕所述吸附层。
根据与第十八实施例可组合的第十九实施例，所述膜包括不同的厚度。
根据与第一实施例至第十九实施例之一可组合的第二十实施例，所述加热结构包括第一加热结构和第二加热结构，所述第一加热结构独立于所述第二加热结构可激活以产生所述预定温度曲线。
根据与第一实施例至第十九实施例之一可组合的第二十一实施例，所述加热结构是包括激光器、发光二极管和电阻性加热器结构中的至少一项的红外加热器结构。
根据与第一实施例至第二十一实施例之一可组合的第二十二实施例，所述加热结构和所述吸附层被单片集成在同一芯片上。
根据与第一实施例至第二十二实施例之一可组合的第二十三实施例，所述MEMS气体传感器被配置为至少感测CO2。
根据与第一实施例至第二十三实施例之一可组合的第二十四实施例，提供了一种MEMS气体传感器，所述MEMS气体传感器尤其包括半导体衬底。所述MEMS气体传感器还包括加热结构，所述加热结构包括掺杂的多晶硅，其中所述加热结构由所述半导体衬底支撑。第二方面的MEMS气体传感器还包括热耦合到所述加热结构的气体吸附层。例如，多晶硅中的掺杂区域可以具有预定电阻，所述掺杂区域在被通电时产生热量。因此，所述掺杂区域可以形成所述加热结构。这样的掺杂区域可以以非常高的精度提供，从而可以创建提供不同温度区域的加热结构。换言之，借助于包括掺杂的多晶硅的所述加热结构可以容易地提供不同的温度曲线。
根据第二十五实施例，提供了一种光声传感器系统，所述光声传感器系统包括根据前述实施例之一的MEMS气体传感器，其中所述加热结构被配置为提供用于操作所述光声传感器系统的波长的红外辐射。
根据第二十六实施例，提供了一种非分散红外传感器系统，所述非分散红外传感器系统包括根据前述实施例之一的MEMS气体传感器，其中所述加热结构被配置为提供用于操作所述非分散红外传感器系统的波长的红外辐射。
尽管已经在装置的上下文中描述了一些方面，但是很明显，这些方面也表示对对应方法的描述，其中框或设备对应于方法步骤或方法步骤的特征。类似地，在方法步骤的上下文中描述的方面也表示对对应装置的对应框或项目或特征的描述。
尽管已经参考说明性实施例描述了本公开，但是该描述并非旨在以限制性的意义来解释。参考说明书，示例性实施例的各种修改和组合以及本公开的其他实施例对于本领域技术人员将是很清楚的。因此，意图在于，所附权利要求涵盖任何这样的修改或实施例。

Claims (29)

1.一种MEMS气体传感器(100)，包括：
光声传感器(10)，包括热发射器(16)和声换能器(17)，所述热发射器(16)和所述声换能器(17)被布置在相互测量腔(18)内，
其中所述热发射器(16)包括半导体衬底(11)和由所述半导体衬底(11)支撑的加热结构(12)，所述加热结构(12)包括加热元件(13)；以及
化学传感器(14)，被热耦合到所述加热元件(13)，所述化学传感器(14)包括气体吸附层(15)。
2.根据权利要求1所述的MEMS气体传感器(100)，其中所述热发射器(16)被配置为发射用于操作所述光声传感器(10)的第一温度范围(ΔT1)的红外辐射，并且发射用于操作所述化学传感器(14)的第二温度范围(ΔT2)的热量。
3.根据权利要求2所述的MEMS气体传感器(100)，
其中所述第一温度范围(ΔT1)在450℃及以上之间或者在450℃至900℃之间，和/或
其中所述第二温度范围(ΔT2)在350℃及以下之间或者在350℃至100℃之间。
4.根据权利要求1至3之一所述的MEMS气体传感器(100)，其中所述热发射器(16)包括预定温度曲线(30)，所述加热元件(13)被配置为根据所述预定温度曲线(30)将所述热发射器(16)的第一部分(A1)加热到第一温度(T1)并且将热发射器(16)的第二部分(A2)加热到低于所述第一温度(T1)的第二温度(T2)，其中所述吸附层(15)被布置在所述热发射器(16)的所述第二部分(A2)处。
5.根据权利要求4所述的MEMS气体传感器(100)，其中所述加热元件(13)被配置为在相同的激活时间期间，将所述热发射器(16)的所述第一部分(A1)加热到所述第一温度(T1)并且将所述热发射器(16)的所述第二部分(A2)加热到所述第二温度(T2)。
6.根据权利要求1至5之一所述的MEMS气体传感器(100)，其中所述热发射器(16)包括预定温度曲线(30)，所述热发射器(16)根据所述预定温度曲线(30)包括至少三个不同的温度区域(TZ1，TZ2，TZ3)，其中所述第一温度区域和所述第二温度区域(TZ1，TZ2)中的温度变化小于所述第三温度区域(TZ3)中的温度变化。
7.根据权利要求6所述的MEMS气体传感器(100)，其中所述第三温度区域(TZ3)中的平均温度高于所述第二温度区域(TZ2)中的平均温度并且低于所述第一温度区域(TZ1)中的平均温度。
8.根据权利要求6或7之一所述的MEMS气体传感器(100)，其中所述加热元件(13)被布置在所述第一温度区域(TZ1)处，并且所述气体吸附层(15)被布置在所述第二温度区域(TZ2)或所述第三温度区域(TZ3)处。
9.根据权利要求1至8之一所述的MEMS气体传感器(100)，其中所述气体吸附层(15)被直接设置在所述加热结构(12)的顶表面或底表面(12a，12b)上。
10.根据权利要求1至9之一所述的MEMS气体传感器(100)，其中所述加热结构(12)具有中央部分和外围部分，所述气体吸附层(15)在所述外围部分处被设置在所述加热结构(12)之上或之下。
11.根据权利要求1至10之一所述的MEMS气体传感器(100)，其中所述加热结构(12)是盘形的。
12.根据权利要求1至11之一所述的MEMS气体传感器(100)，其中所述加热元件(13)和所述气体吸附层(15)中的至少一项是环形的。
13.根据权利要求1至12之一所述的MEMS气体传感器，其中在垂直于所述加热结构(12)的投影中，所述气体吸附层(15)至少部分围绕所述加热元件(13)。
14.根据权利要求1至13之一所述的MEMS气体传感器(100)，其中在垂直于所述加热结构(12)的投影中，所述加热元件(13)和所述气体吸附层(15)至少部分重叠。
15.根据权利要求1至14之一所述的MEMS气体传感器(100)，其中所述气体吸附层(15)被分段成至少两个分段(15a，15b)，其中每个分段(15a，15b)被配置为对不同的目标气体敏感。
16.根据权利要求1至15之一所述的MEMS气体传感器(100)，其中所述加热元件(13)包括第一加热构件(13a)和第二加热构件(13b)，所述第一加热构件(13a)被配置为在与所述第二加热构件(13b)不同的温度下发射热量以产生预定温度曲线。
17.根据权利要求16所述的MEMS气体传感器(100)，其中在垂直于所述加热结构(12)的投影中，所述气体吸附层(15)横向地围绕所述第一加热构件和所述第二加热构件(13a，13b)中的一个加热构件，并且至少部分覆盖所述第一加热构件和所述第二加热构件(13a，13b)中的另一加热构件。
18.根据权利要求1至17之一所述的MEMS气体传感器(100)，其中所述气体吸附层(15)被布置在所述半导体衬底(11)和/或所述加热结构(12)上。
19.根据权利要求1至18之一所述的MEMS气体传感器(100)，其中所述气体吸附层(15)被设置在所述加热结构(12)下方。
20.根据权利要求1至19之一所述的MEMS气体传感器(100)，其中所述气体吸附层(15)被嵌入在至少一种介电材料(51)中。
21.根据权利要求20所述的MEMS气体传感器(100)，其中所述至少一种介电材料(51)包括第一介电材料层(51a)和第二介电材料层(52b)，并且其中所述气体吸附层(15)被布置在所述第一介电材料层(51a)与所述第二介电材料层(52b)之间。
22.根据权利要求20或21所述的MEMS气体传感器(100)，其中至少一个开口(52)被提供在所述至少一种介电材料(51)中，所述开口(52)在所述气体吸附层(15)与环境之间延伸以允许气体从所述环境向所述气体吸附层(15)流动。
23.根据权利要求1至22之一所述的MEMS气体传感器(100)，其中所述加热元件(13)被嵌入在所述加热结构(12)中。
24.根据权利要求1至23之一所述的MEMS气体传感器(100)，其中所述加热结构(12)包括：
第一介电材料层(61)，
在所述第一介电材料层(61)之上的所述加热元件(13)，以及
在所述加热元件(13)之上的第二介电材料层(62)。
25.根据权利要求1至24之一所述的MEMS气体传感器(100)，其中所述加热元件(13)包括掺杂的多晶硅。
26.根据权利要求25所述的MEMS气体传感器(100)，其中所述掺杂的多晶硅包括磷掺杂的多晶硅。
27.根据权利要求1至26之一所述的MEMS气体传感器(100)，其中所述气体吸附层(15)包括石墨烯。
28.根据权利要求1至27之一所述的MEMS气体传感器(100)，
其中所述热发射器(16)包括被配置为选择性地透射预定波长的发射热辐射的过滤器结构(27)。
29.一种热发射器(16)，包括：
半导体衬底(11)和由所述半导体衬底(11)支撑的加热结构(12)，所述加热结构(12)包括由所述加热结构(12)支撑的加热元件(13)；以及
热耦合到所述加热元件(13)的化学传感器(14)，所述化学传感器(14)包括气体吸附层(15)。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113432706A (zh) * 2021-06-04 2021-09-24 北京大学 一种片上集成的声矢量梯度传感器芯片及其实现方法
CN114487036A (zh) * 2022-01-10 2022-05-13 海宁微纳芯传感技术有限公司 一种带气体富集功能的mems气体传感器及其工作方法

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11988600B2 (en) * 2016-12-09 2024-05-21 National University Of Singapore Gas sensor MEMS structures and methods of fabrication thereof
US11238028B2 (en) 2019-04-12 2022-02-01 Aclima Inc. Signal processing for multi-sensor groups
EP3550286B1 (en) 2019-04-17 2021-01-27 Sensirion AG Photoacoustic gas sensor device
US11307186B2 (en) * 2019-05-10 2022-04-19 Aclima Inc. Integration and active flow control for environmental sensors
DE102019134279B3 (de) * 2019-12-13 2021-05-27 Infineon Technologies Ag Photoakustische Sensoren und MEMS-Bauelemente
TWM595221U (zh) * 2019-12-27 2020-05-11 晶元光電股份有限公司 氣體感測器及其封裝元件
MA57561B1 (fr) * 2022-08-05 2024-05-31 Mascir Moroccan Foundation For Advanced Science Innovation & Res Capteur de gaz hybride

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002080620A1 (en) * 2001-03-28 2002-10-10 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Epfl) High temperature micro-hotplate
DE10315190A1 (de) * 2003-04-03 2004-10-21 Robert Bosch Gmbh Gassensor
US20090183552A1 (en) * 2006-05-17 2009-07-23 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. Gas detector having an acoustic measuring cell and selectively adsorbing surface
DE102010003966B3 (de) * 2010-01-02 2011-05-19 Ust Umweltsensortechnik Gmbh Sensoranordnung
US20150097215A1 (en) * 2013-10-09 2015-04-09 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Mechanisms for forming micro-electro mechanical system device
CN106289386A (zh) * 2015-06-24 2017-01-04 英飞凌科技股份有限公司 用于mems换能器的系统和方法
CN207061866U (zh) * 2016-11-30 2018-03-02 意法半导体股份有限公司 换能器模块和电子装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3019387C2 (de) * 1980-05-21 1986-01-23 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Dünnschicht-Halbleiter-Gassensor mit einem in den Sensoraufbau integrierten Heizelement
US20020142478A1 (en) * 2001-03-28 2002-10-03 Hiroyuki Wado Gas sensor and method of fabricating a gas sensor
US20100170888A1 (en) * 2009-01-05 2010-07-08 Electronics And Telecommunications Research Institute Micro heater, method of fabricating the same and environment sensor using the same
US8695402B2 (en) * 2010-06-03 2014-04-15 Honeywell International Inc. Integrated IR source and acoustic detector for photoacoustic gas sensor
KR101772575B1 (ko) * 2013-07-19 2017-08-30 한국전자통신연구원 저전력 구동을 위한 마이크로 반도체식 가스 센서 및 그 제조 방법
US9624769B2 (en) * 2013-11-11 2017-04-18 Halliburton Energy Services, Inc. Determination of fluid compositions
CN105891271B (zh) * 2016-03-31 2018-08-07 吉林大学 一种基于石墨烯/二氧化锡/氧化锌复合材料的电阻型气体传感器、制备方法及其应用
DE102017205982A1 (de) * 2017-04-07 2018-10-11 Siemens Aktiengesellschaft Gassensor mit mikromechanischem Membranaufbau

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002080620A1 (en) * 2001-03-28 2002-10-10 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Epfl) High temperature micro-hotplate
DE10315190A1 (de) * 2003-04-03 2004-10-21 Robert Bosch Gmbh Gassensor
US20090183552A1 (en) * 2006-05-17 2009-07-23 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. Gas detector having an acoustic measuring cell and selectively adsorbing surface
DE102010003966B3 (de) * 2010-01-02 2011-05-19 Ust Umweltsensortechnik Gmbh Sensoranordnung
US20150097215A1 (en) * 2013-10-09 2015-04-09 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Mechanisms for forming micro-electro mechanical system device
CN106289386A (zh) * 2015-06-24 2017-01-04 英飞凌科技股份有限公司 用于mems换能器的系统和方法
CN207061866U (zh) * 2016-11-30 2018-03-02 意法半导体股份有限公司 换能器模块和电子装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113432706A (zh) * 2021-06-04 2021-09-24 北京大学 一种片上集成的声矢量梯度传感器芯片及其实现方法
CN113432706B (zh) * 2021-06-04 2022-02-11 北京大学 一种片上集成的声矢量梯度传感器芯片及其实现方法
CN114487036A (zh) * 2022-01-10 2022-05-13 海宁微纳芯传感技术有限公司 一种带气体富集功能的mems气体传感器及其工作方法

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US11237098B2 (en) 2022-02-01

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