[发明专利]用于测量温度和检测气体的热电堆红外单个传感器

权利要求书

1.一种外壳中的热电堆红外单个传感器，所述外壳填充有气体介质并具有光学单元以及一个或多个传感器芯片，所述传感器芯片具有单个的传感器单元，所述传感器单元具有具备网状膜的红外传感器结构，其红外敏感区域各自由至少一个载体主体中的空腔上的梁所跨越，具有良好的热传导性，其特征在于，在每种情况下，分别具有一个红外敏感区域的多个单个的相邻传感器单元(18)与膜(12)上的热电堆结构(14、15)在单个芯片的公共载体主体(1)上组合起来，以形成单个热电堆传感器结构，所述单个热电堆传感器结构具有在外壳中的信号输出，由用基板(3)密封的盖子(12)组成，并具有公共气体介质(10)。

2.根据权利要求1所述的热电堆红外单个传感器，其特征在于，将每个传感器芯片的单个传感器单元(18)的所述信号组合起来，以通过串联电路、并联电路或串并联电路的组合形成一个输出信号，并通过端子(4)引出。

3.根据权利要求1所述的热电堆红外单个传感器，其特征在于，具有红外敏感区域的每个膜(12)下的空腔(11)具有垂直或近乎垂直的壁，其从晶圆后面驱动。

4.根据权利要求1所述的热电堆红外单个传感器，其特征在于，具有红外敏感区域的每个膜(12)下的空腔(11)具有倾斜壁，其从正面通过膜中的槽刻蚀出。

5.根据权利要求1所述的热电堆红外单个传感器，其特征在于，在正常大气压下，所述公共气体介质(10)是具有摩尔质量显著大于空气摩尔质量的气体，例如，氙气、氪气、氩气。

6.根据权利要求5所述的热电堆红外单个传感器，其特征在于，所述公共气体介质(10)是具有明显低于正常大气压的压力的气体或气体混合物。

7.根据前述权利要求中任一项所述的热电堆红外单个传感器，其特征在于，传感器芯片的单个传感器单元(18)的每一个的信号通过具有单个前置放大器、阻抗变换器、或模拟数字变换器的单个预处理通道(19)引导。

8.根据权利要求7所述的热电堆红外单个传感器，其特征在于，单个传感器单元的一些或所有单个预处理通道(19)具有至少一种积分功能或低通功能。

9.根据权利要求7或8所述的热电堆红外单个传感器，其特征在于，传感器芯片的单个传感器单元的预处理信号组合到电子求和电路(20)中，例如多路复用器和/或微控制器，以形成输出信号。

10.根据前述权利要求中任一项所述的热电堆红外单个传感器，其特征在于，单个单元(18)的信号处理通道(19)和求和单元(20)封装在相同的半导体载体主体(1)上或在具有公共气体介质(10)的传感器外壳内的相邻半导体芯片上。

11.根据前述权利要求中任一项所述的热电堆红外单个传感器，其特征在于，除了信号预处理通道(19)和求和单元(20)，其他电子信号处理单元，例如温度或电压参考值或用于计算温度或气体浓度，封装在相同的半导体载体主体(1)上或在具有公共气体介质的传感器外壳内的相邻半导体芯片上。

12.根据权利要求1所述的热电堆红外单个传感器，其特征在于，所述热电堆结构(14、15)由应用于CMOS工艺中的n导电和p导电多晶硅、非晶硅、锗、或硅锗的混合形式、或由铋或锑构成的热电薄金属层组成。

13.根据权利要求1至12中任一项所述至少两个热电堆红外单个传感器的用途，所述每个传感器形成传感器通道，所述传感器通道在公共底板(27)上的公共盖子(26)下彼此相邻，作为气体检测器，其中，为每个通道提供不同波长的单独光学滤波器(23、24)，并且其中在每种情况下隔壁(25)布置在相邻传感器通道之间。

14.根据权利要求13所述的用途，其特征在于，所述传感器通道的其中一个装备有参考滤波器。

15.根据权利要求13和14所述的热电堆红外单个传感器形成传感器通道用于NDIR气体检测的用途。