MEMS传感器及其提供方法以及测量流体成分的方法与流程

本公开涉及mems传感器，特别是用于检测流体成分的mems传感器，例如气体传感器，涉及提供该传感器的方法和涉及用于测量流体成分的方法。本公开还涉及基于压力检测的压力-温度-气体组合传感器。

背景技术：

mems压力转换器(微机电系统)可以用半导体技术制造和/或包括半导体材料。从属于此的例如是层或晶圆，包括硅材料，砷化镓材料和/或另一种半导体材料。mems结构可以具有层序列，层序列包括导电的，半导电的和/或导电差的或绝缘的层，以便提供相应的mems功能。一些mems传感器可以被实施为压力转换器，这意味着基于静态(压力传感器)或动态(麦克风)的压力变化输出电信号和/或响应于电信号产生在流体中的压力波。

mems传感器中的膜也可用于流体传感器，其中评估在流体和膜之间的相互作用，以得出关于流体的结论。

期望实现精确确定流体和/或其成分的mems传感器。

技术实现要素：

实施例提供了一种mems传感器，具有：衬底；悬置在衬底处的膜，该膜的谐振频率受作用到膜上的环境压力影响；以及评估设备，该评估设备被配置成实施基于膜的谐振频率的测量以便获得测量结果。评估设备被构造成考虑环境压力，使得环境压力对测量结果的影响至少得到部分补偿。这实现至少部分地补偿由环境压力引起的膜的敏感度影响，并且从而实现测量误差的减小或避免测量误差，从而可以精确测量流体或其成分。

实施例提供一种mems传感器，具有衬底和悬置在衬底处的膜以及评估设备，评估设备被配置为在时间上交替地执行基于膜位置的非谐振评估的参考测量和基于膜的谐振频率的测量。非谐振测量可以例如是压力测量和/或温度测量，其中评估膜的电导率和/或偏移。谐振测量可以是谐振频率的评估，即其频率值。这实现了精确和节省位置的测量，因为一方面相同的膜用于不同的测量，这能够节省位置地执行，并且还实现的是，可能的测量误差对所有测量都相同起作用并且可能进行补偿，从而获得精确的测量。

实施例提供一种mems传感器，具有：衬底；悬置在该衬底处的膜；以及评估设备，该评估设备被配置成使用该膜的偏移执行测量。该评估设备被构造成以膜的第一膜敏感度执行测量的第一实施方案，以及以膜的第二膜敏感度执行测量的第二实施方案，或者以另外的膜执行测量的第二实施方案，以便通过组合该第一实施方案的结果和该第二实施方案的结果来获得组合结果。通过差分的组合结果，这实现了精确的测量结果。

根据一个实施例，用于提供mems传感器的方法包括：提供衬底；将膜悬置在衬底处，使得该膜的谐振频率受环境压力影响；并且布置评估设备，使得该评估设备被配置为执行基于膜的谐振频率的测量以获得测量结果，从而评估设备被构造成考虑环境压力，使得环境压力对测量结果的影响至少得到部分补偿。

根据一个实施例，用于提供mems传感器的方法包括：提供衬底；将膜悬置在衬底处；以及布置评估设备，使得评估设备被配置为在时间上交替地执行基于膜位置的非谐振评估的参考测量和基于膜的谐振频率的测量。

根据一个实施例，用于提供mems传感器的方法包括：提供衬底；将膜悬置在衬底处；以及布置评估设备，使得评估设备被配置为使用膜的偏移执行测量。该方法包括配置评估设备，使得该评估设备被配置成以膜的第一膜敏感度执行测量的第一实施方案，以及以膜的第一膜敏感度执行测量的第二实施方案，以及以膜的第二膜敏感度或另外的膜执行测量的第二实施方案，并且通过组合该第一实施方案的结果和该第二实施方案的结果来获得组合结果。

根据一个实施例，一种用于利用流体传感器测量流体成分的方法，流体传感器具有悬置在衬底处的膜，该方法包括：将膜与流体接触，使得膜吸附流体成分；检测膜的谐振频率；考虑环境压力对谐振频率的作用，以获得经修正的谐振频率；并且基于经修正的谐振频率确定流体成分的性质。

附图说明

在下文参考附图阐释实施例。图示：

图1a示出了根据一个实施例的mems传感器的示意性侧剖视图；

图1b示出了根据一个实施例的mems传感器的示意性侧剖视图，其中评估设备被配置为时间上在测量之前或之后执行参考测量；

图2示出了根据一个实施例的mems传感器的示意性侧剖视图，该mems传感器被配置为考虑环境温度；

图3示出了根据一个实施例的如在本文所述的mems传感器中能够使用的膜那样的膜的示意性侧剖视图；

图4a示出了在横坐标处示出时间轴并且在纵坐标处示出所获得的频移的图表；

图4b示出了图4a中的图表在相同时间轴上的逆模型的示意图；

图5示出了根据一个实施例的mems传感器的示意性侧剖视图，mems传感器被配置为向膜施加不同的电偏压；

图6示出了根据一个实施例的mems传感器的示意性侧剖视图，mems传感器具有第一膜和第二膜；

图7示出了根据一个实施例的膜装置的示意性侧剖视图，包括不同起作用的第一膜和第二膜；

图8示出了具有根据一个实施例的关于膜的膜尺寸不同的膜的四种不同类型的膜的示意表格；

图9示出了用于提供mems传感器的根据一个实施例的方法的示意流程图；

图10示出了根据一个实施例的用于提供mems传感器的另一种方法的示意流程图；

图11示出了根据一个实施例的用于提供mems传感器的另一种方法的示意流程图；并且

图12示出了根据一个实施例的用于利用流体传感器测量流体的流体成分的方法的示意性流程图。

具体实施方式

在下面具体参考附图更详细地解释实施例之前，要指出的是，在不同附图中的相同的、功能相同的或作用相同的元件、对象和/或结构设有相同的附图标记，因此在不同实施例中所示出的这些元件的描述是彼此可互换的或者可以应用到彼此。

以下实施例涉及微机电系统(mems)，特别是mems传感器。实施例还涉及用于流体测量的mems传感器，即用于检测流体(例如液体或气体)的至少一个成分的传感器。在此描述的实施例为此具有膜，该膜能够具有敏感度。为了检测或确定流体和/或其成分的性质，该膜可以配置成辅助或提供流体或其成分吸附到实现与流体进行流体接触的表面。基于吸附，可以获得膜的谐振频率的变化，该变化是能够被确定的。基于膜能够吸附哪种流体和/或成分的知识，可以推断出被吸附的材料的类型和/或量，这可以运用到流体的存在和/或浓度。

基于谐振频率的测量以及谐振频率的变化与流体的关系的结论，实施例实现了至少部分地补偿横向影响，横向影响也可以改变膜的谐振频率，然而对流体的测量不太重要或者是微不足道的。从属于此的例如是环境压力和/或作用到膜上的温度。这样的参数能够导致谐振频率的变化，并且具体而言与待检测的流体或其成分是否与膜接触无关。实施例涉及环境压力和必要时温度对谐振频率变化的影响，以获得精确的测量结果。

图1a示出了根据一个实施例的mems传感器10的示意性侧剖视图。mems传感器10包括衬底12和悬置或布置在衬底处的膜14。膜14悬置在衬底12处，使得膜能够沿振动方向16振动。振动可以理解为除了静态偏移之外，还可以进行动态偏移，尤其是使用谐振频率振动的偏移。例如，这可以是第一模式、第二模式或更高阶模式。膜14沿振动方向的振动的谐振频率可能受到材料刚度、弹性模量和/或衬底12相对于膜14所提供的机械应力的影响。因此衬底12相对于膜14的更强的拉力和/或膜14的材料(例如硅、氧化硅和/或氮化硅)的更高的材料刚度导致谐振频率的增加。

谐振频率f0可能受作用到膜14上的环境压力p的影响。环境压力是指相对于参考压力作用到膜14上的压力。因此，与参考状态相比压力p的增加能够导致较高的力作用到膜14上，这可以导致膜14中的拉应力，这也可以理解为虚拟刚度增加。基于此，虚拟刚度增加或增加的压力p可导致谐振频率f0的增加。

mems传感器10包括评估设备18，该评估设备被配置为基于该膜14的谐振频率f0执行测量以获得测量结果。测量结果可以是例如其频率值被确定的谐振频率f0。备选地或附加地，测量结果可以是信息，该信息从谐振频率导出，例如是在所确定的谐振频率与参考状态之间的频移的范围δf等。为此，评估设备18可以被配置成例如使用频率扫描(扫频)和/或宽带激励(例如冲击状)和/或同时或在时间变化中使用多个窄带激励来激励膜14至振动。

评估设备18能够被构造成考虑环境压力p，从而环境压力p对测量结果的影响至少部分被补偿。为此，评估设备18可以接收信号22，该信号具有关于压力p的信息。该信息可以是压力p，例如作为绝对值和/或相对于相对压力的值。备选地或附加地，信号22可以是经预处理的信息，该信息例如表示由于环境压力p造成的频移在膜14中作用的程度，例如以频率值的形式。环境压力的影响可以存储在评估设备18中，评估设备例如知道哪个压力或压力的哪个值导致膜14的性质变化。这可以通过预测量或模拟来完成，并且例如存储在评估设备18可访问的存储器中。备选地，评估设备18也可以直接被提供与膜14中的效果有关的信息，例如，通过压力p获得的谐振频率偏置量。

评估设备18还可以被构造成获得信号24，该信号具有关于膜14的偏移和/或振动的信息。通过组合信号24和信号22中的信息，可以获得经修正的测量结果26，在该测量结果中关于由环境压力p对谐振频移的结果的影响被部分或完全地补偿。

环境压力p可以是相对缓慢变化的环境参数。因此，以例如1小时、15分钟、1分钟、30秒或更短间隔的时间间隔接收信号22就足够了。信号22也可以通过由评估设备18进行的测量来获得，以确定环境压力p。测量可以同时、时间上在测量之前或之后执行以获得信号24。如下面将详细描述的，膜14还可以用于测量环境压力p。换句话说，评估设备18被配置成进行关于环境压力p的校准。为此，膜14能够用于确定环境压力p，从而自校准可以通过自身的器件执行。

图1b示出了mems传感器10'的示意性侧剖视图，其中评估设备18被配置为时间上在用于获得信号24的测量之前或之后执行参考测量，以获得信号22。借助于参考测量，作用在膜14上的环境压力p是可以确定的。信号22可以提供给评估设备18，从而评估设备可以考虑用于测量结果26的起作用的环境压力p。

为了确定环境压力p，评估设备18可以配置成确定膜14的偏移14'。该偏移可以例如在mems传感器10'的制造期间指示压力p相对于参考压力的变化程度。根据一个实施例，mems传感器10'可以构造为压力传感器或者具有至少一个相应的功能。这意味着，可变的环境压力能够导致膜14的可变偏移14'并且评估设备18可以被配置为确定偏移14'并且与作用的环境压力p或由偏移获得的谐振频率f0中的频移相关联。

换句话说，mems传感器10'可以在时间上交替地执行参考测量，参考测量基于对膜14的膜位置的非谐振评估。对此备选地，mems传感器10'可以执行测量以获得信号24。为了评估偏移14'，可以使用膜位置的非谐振评估，这意味着可以省去膜14的谐振激励。除了确定环境压力p之外，作用在膜14上的温度t也可以由评估设备18确定。

评估设备18可以被构造成使用所确定的环境压力p或从其导出的对膜14的效果来执行关于测量24的校准。例如，以间隔或区间所确定的影响可以被存放或存储并且被如此久地用于修正在信号24中的结果，直到再次检测到环境压力p。

除温度和/或压力之外，膜14的固有频率或谐振频率也可受到施加到膜14的电偏压的影响。该电偏压可以在膜14中感应出一同影响谐振频率f0的力。评估设备18可以被构造成基于信号22改变电偏压以考虑环境压力。这意味着由环境压力p和可能的温度t引起的测量结果26的歪曲可以通过膜14的电偏压中的预补偿来补偿。

图2示出了根据一个实施例的mems传感器20的示意性侧剖视图，mems传感器20具有mems传感器10的功能。该评估设备18被配置成获得具有关于环境压力p的信息的信号22和信号28，该信号28具有关于作用到膜14上的环境温度t的信息。相对于参考温度，加温或温度升高可导致膜14的材料的刚度降低，从而可以获得谐振频率f0的减少。相反，冷却可以导致增加谐振频率f0。评估设备18可以被构造成使用关于环境温度t和环境压力p的信息来获得经修正的测量结果26。

评估设备18可以被构造成从温度传感器接收信号28。信号28例如可以包括关于在膜处或在膜14中支配的温度的信息，关于参考温度的温度差和/或通过温度t造成的对谐振频率f0的影响。这意味着，可以配置评估设备18以考虑环境压力p和环境温度t，从而至少部分地补偿了环境压力p和环境温度t对测量结果26的影响。

图3示出了膜14的示意性侧剖视图，如膜可以用在这里描述的mems传感器中。膜14可以相对于衬底12具有主要或完全闭合的参考体积32，从而环境压力p中的变化能够导致膜14的可变偏移。备选地或附加地，膜14可以配置成实现流体成分341的吸附。流体能够具有多种不同的流体成分341和/或342和/或其他成分。膜14可以被构造成允许第一成分341以比第二成分342的吸附更大程度的吸附。例如，与流体连通的膜14的材料可具有相应的选择性。为此，膜本身或其涂层36可具有相应的性质。例如，氮化硅是可以用于膜14的材料，以在与其他元件发生机械接触时防止膜14的电极38短路。同时，可以配置成吸附氢气和/或水。其他材料也可用作膜14和/或涂层36的材料，并具有其它吸附性能。基于成分341的吸附，可以获得膜14的质量变化，质量变化可以导致固有频率的偏移，因为膜14的振动特性改变。基于膜14对于流体的哪种成分341或342具有吸附性能的知识，在知道谐振频移的情况下，可以推断出被吸附在膜14处的质量，并且从而推断出分子的数量和/或成分，并且从而推断出流体中的成分341的浓度。

评估设备可以被构造成例如使用膜14的电极38和参考电极42谐振地激励膜14，参考电极42可以例如与衬底12固定连接。基于此，评估设备可以被构造成获得关于环境流体或所吸附的成分341的信息。

换句话说，mems传感器根据实施例可以使用所谓的μ平衡原理。例如，潮气可以吸附在氮化物上，例如在压力传感器的膜上。这可能导致膜质量增加，并且因此导致谐振频率降低。

膜的敏感度可以基于规则

被描述。其中，s是膜的敏感度，δf是谐振频率的位移，δm是质量变化，m0是参考质量。

压力传感器可以适合用作压力传感器以及用作流体传感器，因为它们具有小的膜质量，即，即使轻微的变化也会导致显著的测量信号。此外，膜具有高谐振频率并因此可以被形成为使得在膜与参考电极(例如电极42)之间的距离可以很小，从而可以利用小电压获得膜的有效偏移。mems传感器根据实施例可以与压力传感器和/或温度传感器相同的技术中被制造。在此可以使用不同和独立的信息来减少或消除温度和/或压力的横向影响。

在实施例中，可以使用电容式压力传感器的方案并且通过附加的谐振读出模式扩展，借助于谐振读出模式例如可以评估关于流体的敏感性并且可以获得流体传感器的功能。压力可以通过电容读出来测量，该压力可以对潮气和/或气体和/或流体相对不敏感。这意味着压力信息可以与流体信息无关地存在。也可以在芯片上测量温度，即在传感器中测量，例如作为读出电路的成分，例如专用集成电路(asic)的成分。关于压力和/或温度的信息可用于计算谐振模式中的横向影响，以提取通过潮气和/或流体成分造成的谐振频率的偏移。

图4a和4b示意性地示出了可变温度影响与流体成分的浓度ppm(百万分率)的可变测量之间的关系。

图4a在此在横坐标处示出时间轴并且在纵坐标处示出所获得的频移δf。第一曲线441在此关于时间示出了所获得的频移δf的原始数据。曲线442示出了在未匹配状态下在时间轴t上的另一纵坐标处的材料(例如潮气或水)的浓度ppm。

图4b示出了在应用拟合函数之后两条曲线的示意图，利用该拟合函数可以获得温度补偿和压力补偿。关于温度的拟合，拟合函数可以根据基于以下的计算规则：

δf＝a0+a1*ppm+a2*t+a3*(ppm*t)

作为非限制性示例，作为值a0例如可以采用-6904.6hz，即，a0表示具有频率单位的系数。作为系数a1可以使用5.500216hz/ppm的值，即，a1表示具有取决于浓度的频率的单位的系数。系数a2例如可以使用-229.733hz/℃作为值，即，a2是具有取决于环境温度的频率的单位的系数。作为系数a3的值可以例如使用-0.11024hz/(ppm*℃)的值，即，a3可以描述具有取决于浓度与环境温度的组合的频率的单位的系数。基于此，浓度可以如下校准：

ppm＝(δf-a0-a2*t)/(a1+a3*t)

图4b在此示出了曲线443，曲线显示图4a中的经匹配的测量值441。此外，曲线442在图4a中示出。压力补偿例如可以基于计算规则

执行，这通过求解或变形根据

对于ppm→ppm(p，t，δf)求解δf(p，t，ppm)多项式

可以进行。因此，可以通过求解ppm的多项式来获得浓度ppm的值。评估设备可能已存储相应的表述或本身确定并应用。变量p在此表示压力，变量t表示温度并且ppm表示浓度。ai，j，k表示系数，如针对系数a0、a1、a2和a3所解释的那样，该系数与相应的参数p，t和/或ppm组合得到频率值。拟合函数或校准函数通常可以表示为n阶多项式。

上述方程可以通过相互作用项来补充，因此相互作用项与来自压力p、浓度ppm和温度t的至少两个参数的组合成比例，例如p*t或p*ppm。通常，可以关于直到第n阶的所有已知测量参量执行回归以便校准传感器。可以检测压力p并因此在实施方式中考虑该压力。ppm相关性在图内具有正系数，这可能与具有较重膜的频率降低的预期相冲突。然而，图表示出正负号反转的δf而不是δf，由此浓度增加也导致该负定义参数的升高。

mems传感器20可以被构造成基于用于确定环境压力p的参考测量并且基于测量提供测量信号，例如信号26，该测量信号具有关于环境压力p、环境温度t和关于与膜14相互作用的流体的信息。这意味着，可以被用于调整或修正测量结果的信息也可以被输出，例如将该信息显示给使用者。关于流体的信息可以是关于流体的成分和/或流体或其成分的浓度的信息。

显然的是，所示的值只不过本质是示例的，与所示的函数一样。其他的函数和/或值可以被使用，只要它们足够准确地表明关于流体成分的测量结果与横向影响、如温度、压力和/或电偏压的相关性。此处显示的值仅用于示出。

换句话说，对用于建筑物自动化的集成环境传感器以及诸如智能电话的消费者设备存在强烈需求。在此，值得注意的测量参数例如是温度、压力和/或空气湿度。当然其他气体如二氧化碳(co2)或挥发性有机化合物(voc)正变得越来越有趣。这种测量可以用mems传感器根据实施例检测并且输出相应的测量数据。在这里实施例使用膜结构，因为膜结构既可用于压力测量，也可用于空气湿度和/或气体传感器的谐振测量。这样的方案实现了湿度传感器或气体传感器与温度传感器和/或压力传感器在相同的技术平台上的单片集成。由此使用了电容式压力测量和电阻式温度测量以及其读出电路的信息，以便至少部分地补偿谐振的湿度信号或气体信号的横向影响或横向敏感度。因此实施例涉及一种用于测量压力、温度、湿度和/或其他气体的组合的传感器/组合传感器，其可以作为集成电容式压力传感器形成和制造。特别是在潮气测量的范围中，与涂覆的聚合物膜(例如用于梳状电容器的那些聚合物膜)相比，mems膜实现了避免或减少材料降解。此外，可以获得长寿命和短响应时间。

实施例利用基于膜的压力传感器和温度传感器，压力传感器和温度传感器两者都可以利用非谐振的读出方法进行评估，并且给该方案添加附加的运行模式，其中该膜的谐振频率被用于测量流体性质、诸如潮气、气体浓度等。其中为此可以使用谐振μ平衡的方案，其中潮气和/或其他气体吸附在膜处，并且因此减少其谐振频率。具体地：

1.膜可以与用于压力测量的膜类似或相似，这意味着可以省去技术成本来改变mems膜，可以面中性地获得附加功能；

2.由于μ平衡的谐振对压力、温度和分子效应(分子负载)敏感，因此可以使用压力和温度的非谐振读出方案来排除或提取浓度效应。利用特定的压力和特定的温度和/或由此得到的信息，可以校准谐振的读出电路并且精确地确定浓度，即精确地确定潮气浓度或气体浓度或液体浓度；

3.mems传感器的响应时间可以是少的，并且可以部分或完全独立于进入材料的缓慢扩散过程，如在聚酰亚胺或其他聚合物中可能发生的那样。此外，mems传感器根据实施例可以与冷凝无关，即，可以省略用于加热膜的加热器或加热元件的布置。这种加热元件可以被构造成反转流体的成分到膜中的扩散。由于在本实施例中到膜中的扩散的较低相关性可以省去这种加热元件的布置。这实现了mems传感器的低功耗并且还实现了避免通过加热mems传感器造成的热噪声，这可能导致对压力传感器的读出电路的影响。

对通过使用环境压力来校准mems传感器以进行谐振测量备选地或附加地，实施例，例如mems传感器10也可以被描述为使得mems传感器具有衬底12和悬置在衬底12处的膜14。评估设备18可以被配置为在时间上交替地执行基于膜位置的非谐振评估的参考测量，例如用于检测压力p和/或温度t。对此备选地，可以执行基于膜的谐振频率的测量，例如用于确定流体成分。

这些实施例可以任意相互组合，也就是说，刚刚描述的实施例也可以被构造成使得mems传感器被配置为基于相对于流体的测量获得测量结果，其中，评估设备18可以被构造成基于参考测量来确定作用在膜14上的环境影响，例如作用的温度和/或作用的压力。评估设备18还能够被构造成考虑环境影响，从而通过环境影响至少部分地补偿测量结果26的影响。

备选地或附加地，评估设备18可以被构造成基于参考测量来提供关于作用到膜14上的环境压力p的信息，评估设备18能够被构造成在测量期间考虑环境压力p对该膜的谐振频率f0的影响。

上述的实施例实现通过使用关于环境条件或环境影响的信息来获得关于流体成分的精确测量和/或其他谐振测量，其例如可以通过例如非谐振测量获得。在下文论述用于获得准确测量的另一种可行方案。

在这里，使用不同的膜敏感度来基于主导状态获得不同的测量结果，该测量结果可以彼此组合。为此，例如可以将单个膜置于不同敏感度的状态中以获得不同的结果。备选地或附加地，可以使用具有不同敏感度的两个彼此不同的膜。诸如膜直径的尺寸对于设定膜的敏感度具有贡献。在不同尺寸的膜上，不同量的流体成分可累积和/或引起质量或谐振频率中的不同变化。备选地或附加地，通过施加相互不同的电偏压(偏压)可以获得相互不同的敏感度。

图5示出了根据一个实施例的mems传感器50的示意性侧剖视图。mems传感器50包括悬置在衬底12处的膜14和评估设备18，配置成使用膜14的偏移执行测量，例如压力测量和/或谐振测量，例如用于评估与膜14相互作用的流体。评估设备18被构造成执行具有膜14的第一膜敏感度的测量的第一实施方案以及具有膜14的第二膜敏感度的测量的第二实施方案。评估设备18被构造成通过组合第一实施方案的结果和第二实施方案的结果来获得组合结果26'。为此，评估设备18例如被构造成施加彼此不同的电偏压u1或u2以用于执行相应测量并且获得相应的信号241和242。为此，评估设备18可以被构造成提供施加膜14的电偏压的控制信号46或具有关于此的至少一个信息。例如，可以相对于参考电极42测量电偏压。可变的电偏压肯定也可以在其他mems传感器、例如mems传感器10、10'或20中实现。

可选地，可以在测量结果26中考虑关于压力p的信号22，如例如结合mems传感器10、10'或20所解释的。可选地，mems传感器50可以被配置为考虑信号22，即关于环境压力的信息。备选地或附加地，也可以进行温度的考虑。

不同的电偏压可以引起不同的力解耦到膜14中，这类似于可变的温度和/或不同的压力和/或不同的膜尺寸导致温度、压力和/或流体吸附对膜的振动特性的不同作用。例如，这可以导致获得不同的谐振频率f0-1或f0-2。通过组合结果，例如通过形成平均值等，可以例如根据差分的测量值形成至少部分地补偿误差。

这意味着，评估设备18可以被构造成执行参考测量，用于利用可变的电偏压例如u1的第一值确定环境压力以获得第一部分结果，评估设备18可以被构造成利用可变电偏压的第二值重新执行测量，以获得第二部分结果。mems传感器50能够被构造成执行第一部分结果和第二部分结果的差分处理以获得测量结果26。对于电容式压力传感器，电压可以增加最大到引入电压，在该引入电压处可以发生膜和定子之间的机械接触。因此作为电偏压可以使用任何小于引入电压的电压。在更高的电压下，膜卡到衬底上并且因此不再振动。该引入电压可以受间隙距离和膜的刚度(厚度、预载荷和/或横向尺寸)的影响。引入电压的可能但非限制值具有至少10v且至多15v的电压值，但也可以通过在高达100v的范围内的匹配来设计引入电压。实施例具有在0v到至多100v，至少5v到至多30v或至少10v且至多15v的范围中，例如在对于机动车相关的约12v的范围中的电偏压。

图6示出了根据一个实施例的mems传感器60的示意性侧剖视图，mems传感器具有第一膜141和第二膜142。膜141和142可以具有彼此不同的敏感度。为此可以将不同的电偏压施加到膜141和142处。备选地或附加地，膜141和142可以具有彼此不同的膜直径或膜面481和482，该膜实现了彼此不同的敏感度。这实现信号241和242在同一时刻或同时被接收，从而可以在短时间内提供组合结果26。

如已经说明的那样，膜141和142可以相对于流体的成分具有不同的敏感度。除了相互不同的直径481和/或482、不同的电偏压等之外，可以使用彼此不同的涂层来设定不同的敏感度。对于结果的差分处理，可以利用具有不同敏感度的不同膜141和142进行相同的测量。如果使用诸如电偏压的可变参数来设置可变敏感度，则也可以使用相同的膜并且进行两次测量，即，在第一过程中和第二过程中。这两个方案：使用两个膜以及改变膜的敏感度，可以相互组合，以获得更高水平的测量结果。

备选地或附加地，也可以构造膜141和142使得膜141和142被配置用于吸附流体的不同成分，以获得与不同成分有关的测量结果。

对于本文该的敏感性，可能的是，敏感度中的一个敏感度具有比其它敏感度更大的值。如果形成商，例如其中具有较大值的敏感度在分子中并且具有较小值的敏感度在分母中，因此该商能够具有至少1.01且至多10，至少1.05和至多3或至少1.08且至多2，约1.1的值。

换句话说，除了温度和压力之外的横向敏感度也可以通过电偏压获得，该电偏压可以是直流电压。为了实现差分评估，可以使用不同敏感度的膜和/或可以改变偏差以改变谐振频率并因此改变敏感度。因此，上述测量原理可以扩展如下：

4.使用不同功能化的膜来扩展向着集成的多气体压力-温度组合-传感器的方向的原理。

5.传感器的dc-直流电压可以用于使得谐振频率f0和由此传感器的敏感度位移，这也可以通过谐振频率的位移δf与质量变化δm的相关性的关系来描述：

其中，vdc是传感器的偏置电压。

6.通过改变或切换偏置电压，因此可以实现不同的读出原理，而不必布置参考单元，这实现了小的空间需求。此外，由此可以补偿传感器中的缓慢变化(漂移)。

可以使用与压力传感器相同的技术制造实施例，这实现维持技术复杂性水平。在膜关于气体或流体的功能化方面可能产生额外的费用，但这伴随着功能增加。为了感测空气湿度，能够使用已经被使用的sin层。压力传感器膜可以直接用于谐振分析，因此mems成分可以以面中性的方式进行。对于膜的进一步功能化，仍然可以布置单片的多气体传感器。加热器也可以在这里使用，虽然加热器不是绝对必要的。传感器作为组合传感器可以提供压力、温度和/或关于流体的信息。偏置电压电路的方案实现避免对稳定和/或匹配的参考单元的要求，并且就此而言甚至可以在漂移消除方面具有优势。使用集成压力传感器膜作为谐振湿度传感器或气体传感器，其中压力和温度被用于横向敏感度的修正并且这是以非谐振的方式进行的并且因此对于潮气和/或气体不敏感，是这里所描述的实施例的一个方面。谐振传感器的电偏压可用于调节其敏感度。这实现差分读出而不需要单独的不敏感参考单元。实施例使用电偏压来主动改变膜的谐振频率并且从而提高其敏感度。

图7示出了膜装置的示意性侧剖视图，膜装置包括第一膜141和第二膜142，它们被不同地功能化并且相对于不同的流体成分341和342具有不同的吸附特性。与流体成分342相比，膜141可以被配置为以更大程度执行流体成分341的吸附或关于流体成分342不允许吸附。膜142可以对此相反地配置并且更确切地说实现流体成分342而不是流体成分341的吸附。

图8示出了具有四种不同类型的膜的示意表格，膜在其膜尺寸方面不同，除此以外该膜特别是在厚度和所用材料方面具有相同的性质。类型1和2具有带有13.2μm直径的单个膜尺寸。相反，类型3具有带有20μm膜尺寸的增大的尺寸，而类型4具有与类型1和2相比减少的12.6μm的膜尺寸。例如以兆赫为单位说明的谐振频率f0对于类型1和2是大约31到32mhz的值。相对较大的膜类型3具有在约17mhz范围内的降低的固有频率，并且相对较小的膜类型4具有以34mhz增大的谐振频率。从中可以看出，不同尺寸的膜可以具有不同的敏感度。

图9示出了用于提供mems传感器、例如mems传感器10、10'，20或另一mems传感器的方法1000的示意性流程图。该方法包括用于提供衬底的步骤1100。在步骤1200中，实现将膜悬置在衬底处，使得膜的谐振频率受环境压力影响。步骤1300包括布置评估设备，使得评估设备被配置为执行基于膜的谐振频率的测量以获得测量结果，从而评估设备被构造成考虑环境压力，使得环境压力对测量结果的影响至少得到部分补偿。

图10示出了用于提供mems传感器、例如mems传感器10'，50或60的方法2000的示意性流程图。在步骤2100中，实现提供衬底。在步骤2200中，实现将膜悬置在衬底处，在步骤2300中，实现布置评估设备，使得评估设备被配置为在时间上交替地执行基于膜位置的非谐振评估的参考测量和基于膜的谐振频率的测量。

图11示出了用于提供mems传感器、例如mems传感器50和/或60的方法3000的示意性流程图。该方法包括在步骤3100中提供衬底。在步骤3200中，实现将膜悬置在衬底处，在步骤3300中，实现布置评估设备，使得评估设备被配置为使用膜的偏移执行测量。在步骤3400中，实现配置评估设备，使得评估设备被构造成以膜的第一膜敏感度执行测量的第一实施方案以及以膜的第二膜敏感度或另外的膜执行测量的第二实施方案，并且通过组合第一实施方案的结果和第二实施方案的结果来获得组合结果。

图12示出了方法4000的示意性流程图，该方法用于利用流体传感器测量流体的流体成分，例如用作流体传感器的mems传感器10、10'，20、50或60。传感器可以具有悬置在衬底12处的膜14。在步骤4100中，实现膜与流体接触，使得膜吸附流体成分。在步骤4200中，实现检测膜的谐振频率。在步骤4300中，实现考虑环境压力对谐振频率的作用，以获得经修正的谐振频率。在步骤4400中，基于经修正的谐振频率实现确定流体成分的性质。

要指出的是，这里使用的描述和编号省略了步骤的顺序。因此例如在方法4000期间，在步骤4100中接触膜之前和/或在步骤4200中检测谐振频率之前，还可以在步骤4300中考虑环境压力。

描述了可以单独使用或与本文描述的特征和功能组合使用的本发明的另外的实施例和方面。

根据第一方面，mems传感器10；10'；20具有以下特征：衬底12；悬置在衬底12处的膜14，该膜的谐振频率f0受作用到膜14上的环境压力p的影响；以及评估设备18，该评估设备被配置为执行基于膜14的谐振频率f0的测量以获得测量结果26；并且其中该评估设备18能够被构造成考虑环境压力p，使得至少部分地补偿环境压力p对测量结果26的影响。

根据第二方面，参考第一方面，评估设备可以被配置为考虑环境压力p和作用在膜14上的环境温度t，使得至少部分地补偿环境压力p和环境温度t对测量结果26的影响。

根据第三方面，参考第一方面，mems传感器可以被配置成时间上在该测量之前或者之后执行参考测量，以用于确定作用到该膜14上的该环境压力p，并且用于将参考测量的结果提供给评估设备18。

根据第四方面，参考第一方面，评估设备18可以被配置为基于膜14的偏移14′确定环境压力p。

根据第五方面，参考第一方面，mems传感器可以被配置为在时间上交替地执行基于膜位置的非谐振评估的参考测量并执行测量。

根据第六方面，参考第五方面，评估设备18可以被构造成使用参考测量的结果来确定环境压力p并且关于测量执行校准。

根据第七方面，参考第一方面，测量结果26可以取决于环境流体341、342，环境流体与膜14相互作用。其中评估设备18可以被构造成谐振激励该膜14以获得关于该环境流体341、342的信息。

根据第八方面，参考第一方面，评估设备18可以被构造成具有基于以下规则考虑与膜14相互作用的流体的成分341、342的浓度，

ppm＝(δf-a0-a2*t)/(a1+a3*t)

其中，δf表示受该环境温度t和该环境压力p的影响而获得的该膜14的该谐振频率f0的位移，a0表示频率，a1表示依赖于浓度的频率，a2表示依赖于环境温度t的频率，a3表示依赖于浓度乘以环境温度t的频率，a1表示环境压力p，a2表示环境温度t，并且a3表示依赖于浓度与环境温度t的组合的频率。

根据第九方面，参考第一方面，mems传感器可以被配置为基于用于确定环境压力p的参考测量并且基于测量提供测量信号26，测量信号具有关于该环境压力p、环境温度t和与该膜14相互作用的流体的信息。

根据第十方面，参考第一方面，膜14可以被构造成在膜14处实现对流体的成分341、342的吸附，其中通过对成分341、342的吸附可以实现该膜14的质量变化，该质量变化造成该膜14的固有频率f0的谐振位移，其中该评估设备18可以被配置为输出具有关于该谐振位移的信息的测量信号26。

根据第十一方面，参考第十方面，膜14可以是第一膜142，并且传感器可以具有至少一个第二膜141，其中，第一膜142和第二膜141被配置用于吸附该流体的不同成分341、342。

根据第十二方面，参照第一方面，mems传感器可以在没有用于加热膜14的加热元件的情况下形成，以使反转流体的成分到膜14中的扩散。

根据第十三方面，参考第一方面，该评估设备18可以被构造成将可变的电偏压u1、u2施加到该膜14处，以调节该膜14的可变固有频率。

根据第十四方面，参考第十三方面，该评估设备18可以被构造成基于该测量的结果改变该可变的电偏压u1、u2。

根据第十五方面，参考第十三方面，该评估设备18可以被构造成利用该可变的电偏压的第一值u1来执行用于确定该环境压力p的参考测量，以获得第一部分结果，并且利用该可变的电偏压的第二值u2重新执行该测量，以获得第二部分结果，其中该mems传感器被构造成执行该第一部分结果和该第二部分结果的差分处理，以获得第二测量的结果。

根据第十六方面，参考第一方面，膜14可以是具有与具有流体的成分相关的敏感度的第一膜14，其中该mems传感器还可以具有第二膜14，该第二膜相对于该流体的成分具有第二敏感度；其中该mems传感器被构造成使用该第一膜14执行该测量的第一过程，并且使用该第二膜14执行该测量的第二过程，其中该mems传感器被构造成执行该第一过程的结果和该第二过程的结果的差分处理，以获得该第二测量的结果。

根据第十七方面，参考第十六方面，该第一敏感度和该第二敏感度形成较大值与较小值的商，该商至少是1.1和至多是10。

根据第十八方面，mems传感器可以包括：衬底12；悬置在衬底12处的膜14；以及评估设备18，该评估设备被配置为在时间上交替地执行基于膜位置的非谐振评估的参考测量和基于该膜14的谐振频率f0的测量。

根据第十九方面，参考第十八方面，mems传感器可以被配置为基于测量获得测量结果26，其中该评估设备18可以被构造成基于该参考测量来确定作用到该膜14上的环境影响，其中该评估设备18被构造成考虑该环境影响，使得至少部分地补偿环境影响对测量结果26的影响。

根据第二十方面，参考第十八方面，该评估设备18可以被构造成基于该参考测量来提供关于作用到该膜14上的环境压力p的信息，其中该评估设备18被构造成在该测量期间考虑该环境压力p对该膜14的该谐振频率f0的影响。

根据第二十一方面，mems传感器可以包括：衬底12；悬置在衬底12处的膜14；以及评估设备18，该评估设备被配置为使用该膜14的偏移14'执行测量；其中该评估设备18可以被构造成以该膜14的第一膜敏感度执行测量的第一实施方案，以及以该膜14的第二膜敏感度或另外的膜14执行测量的第二实施方案，以便通过组合该第一实施方案的结果和该第二实施方案的结果来获得组合结果。

根据第二十二方面，参考第二十一方面，该评估设备18可以被构造成对于该第一实施方案将第一可变的电偏压u1施加到该膜14以获得该第一膜敏感度，并且对于该第二实施方案将第二电偏压u2施加到该膜14以获得该第二膜敏感度。

根据第二十三方面，参考第二十一方面，膜14可以是具有与具有流体的成分341相关的敏感度的第一膜141，其中该mems传感器还可以具有第二膜142，该第二膜相对于该流体的成分342具有第二敏感度；其中该mems传感器被构造成使用该第一膜141执行该测量的第一实施方案，并且使用该第二膜142执行该测量的第二实施方案，其中该mems传感器被构造成执行该第一实施方案的结果和该第二实施方案的结果的差分处理以获得该组合结果。

根据第二十四方面，参考第二十一方面，该第一膜敏感度和该第二膜敏感度形成较大值与较小值的商，该商至少是1.1和至多是10。

根据第二十五方面，参考第二十一方面，该评估设备18可以被构造成考虑作用到该膜14上的环境影响p，t，使得至少部分地补偿该环境影响p，t对该测量的测量结果26的影响。

根据第二十六方面，用于提供mems传感器的方法可以具有以下步骤：提供衬底12；在衬底12处悬置膜14，使得该膜的谐振频率f0受环境压力p影响，并且布置评估设备18，使得该评估设备被配置为执行基于膜14的谐振频率f0的测量以获得测量结果26；从而评估设备18被构造成考虑环境压力p，使得至少部分地补偿了环境压力p对测量结果26的影响。

根据第二十七方面，用于提供mems传感器的方法可以具有以下步骤：提供衬底12；将膜14悬置在衬底12处；以及布置评估设备18，使得该评估设备被配置为在时间上交替地执行基于膜位置的非谐振评估的参考测量和基于膜14的谐振频率f0的测量。

根据第二十八方面，用于提供mems传感器的方法可以具有以下步骤：提供衬底12；将膜14悬置在衬底12处；布置评估设备18，使得该评估设备被配置为使用该膜14的偏移14'执行测量；并且配置评估设备18，使得该评估设备被构造成执行以该膜14的第一膜敏感度执行测量的第一实施方案以及以该膜14的第二膜敏感度或另外的膜142执行测量的第二实施方案，并且通过组合该第一实施方案的结果和该第二实施方案的结果来获得组合结果。

根据第二十九方面，一种利用具有悬置在衬底12处的膜14的流体传感器来测量流体成分的方法可以具有以下步骤：将膜14与流体接触，使得膜14吸附流体成分；检测膜14的谐振频率f0；考虑环境压力p对谐振频率f0的作用，以获得经修正的谐振频率f0，并且基于经修正的谐振频率f0确定流体成分的性质。

尽管已经结合装置描述了一些方面，但显然的是，这些方面也表明对相应方法的描述，因此框或装置的结构元件也被理解为相应的方法步骤或方法步骤的特征。类似地，结合方法步骤或作为方法步骤被描述的方面也表示相应装置的相应块或具体情况或特征的描述。

根据特定的实现要求，本发明的实施例能够以硬件或软件实现。该实现可以使用数字存储介质，如软盘、dvd、蓝光盘、cd、rom、prom、eprom以及eeprom或flash存储器、硬盘或其它磁存储器或光存储器来执行，电子可读控制信号存储在该数字存储介质上，电子可读控制信号与可编程计算机系统能够配合作用或配合作用，使得执行相应的方法。因此，数字存储介质可以是计算机可读的。因此，根据本发明的一些实施例包括数据载体，数据载体具有能够与可编程计算机系统进行交互的电子可读控制信号，以便执行这里描述的方法之一。

通常，本发明的实施例可以实现为具有程序代码的计算机程序产品，其中，当计算机程序产品在计算机上运行时，程序代码可以有效地执行该方法之一。程序代码也能够例如存储在计算机可读的载体上。

其他实施例包括用于执行这里所述的方法之一的计算机程序，其中，计算机程序存储在计算机可读的载体上。

换句话说，根据本发明的方法的实施例因此是计算机程序，该计算机程序具有当该计算机程序在计算机上运行时用于执行本文所描述的方法之一的程序代码。因此，根据本发明的方法的另一个实施例是数据载体(或数字存储介质或计算机可读介质)，在该数据载体上记录有用于执行本文描述的方法之一的计算机程序。

因此，根据本发明方法的另一个实施例是数据流或信号序列，该数据流或信号序列表示用于执行本文描述的方法之一的计算机程序。该数据流或信号序列例如可以被配置为通过数据通信连接(例如通过互联网)得以传送。

另一个实施例包括处理设备，诸如计算机或可编程逻辑结构元件，处理设备被配置成或匹配于执行本文描述的方法之一。

另一个实施例包括计算机，在该计算机上安装有计算机程序以执行这里描述的方法之一。

在一些实施例中，可以使用可编程逻辑结构元件(例如，现场可编程门阵列，fpga)来执行本文描述的方法的一些功能或全部功能。在一些实施例中，现场可编程门阵列可以与微处理器配合作用以执行本文描述的方法之一。通常，在一些实施例中，该方法由任何硬件装置执行。这可以是诸如计算机处理器(cpu)的通用硬件或特定于该方法的硬件，诸如asic。

上述的实施例仅表示本发明的原理的展示。显然的是，其它的专业人员能够明白这里所描述的装置和具体情况的变型方案和变体方案。因此目的是，本发明仅由所附权利要求的保护范围来限制，而不是由借助于实施例的描述和解释而在这里呈现的具体细节来限制。