阅读说明：本技术 基于热电堆的流量感测设备 (Thermopile-based flow sensing device ) 是由 罗伯特·西嘉石 斯科特·爱德华·贝克 王勇发 伊恩·本特利 比尔·胡佛 于 2020-04-20 设计创作，主要内容包括：本发明题为“基于热电堆的流量感测设备”。本文公开了使用基于热电堆的流量感测设备感测流体的流量的示例系统、装置和方法。示例装置包括流量感测设备,该流量感测设备包括具有中心线的加热结构。流量感测设备可以进一步包括热电堆。热电堆的至少一部分可以设置在加热结构上。热电堆可以包括第一热电偶,该第一热电偶具有设置在加热结构的中心线上游的第一热电偶结。热电堆可以进一步包括第二热电偶,该第二热电偶具有设置在加热结构的中心线下游的第二热电偶结。(The invention provides a thermopile-based flow sensing device. Example systems, apparatus, and methods of sensing a flow of a fluid using a thermopile-based flow sensing device are disclosed herein. An example apparatus includes a flow sensing device including a heating structure having a centerline. The flow sensing device may further comprise a thermopile. At least a portion of the thermopile may be disposed on the heating structure. The thermopile may include a first thermocouple having a first thermocouple junction disposed upstream of a centerline of the heating structure. The thermopile may further include a second thermocouple having a second thermocouple junction disposed downstream of the centerline of the heating structure.)

基于热电堆的流量感测设备

技术领域

本公开的示例实施方案总体上涉及传感器，并且更具体地涉及流量传感器。

背景技术

工业和商业应用越来越多地使用流量传感器来测量和控制气体和液体的质量流量。常规流量传感器设计通常表现出降低它们的测量灵敏度的漂移特性。

申请人已经发现了与常规流量传感器相关的许多缺陷和问题。通过所付努力、智慧和创新，包括在本公开的实施方案中的开发解决方案已经解决了许多这些识别的问题，本文详细描述了这些解决方案的许多示例。

发明内容

本文公开了用于提供基于热电堆的流量感测设备的系统、装置、方法和计算机程序产品，该设备具有低漂移或无漂移特性，在某些情况下，该特性与互补金属氧化物半导体(CMOS)处理兼容。

在一个示例性实施方案中，提供了一种用于感测流体流量的装置。该装置可以包括流量感测设备，该流量感测设备包括具有中心线的加热结构。流量感测设备可以进一步包括热电堆。热电堆的至少一部分可以设置在加热结构上。热电堆可以包括第一热电偶，该第一热电偶具有设置在加热结构的中心线上游的第一热电偶结。热电堆可以进一步包括第二热电偶，该第二热电偶具有设置在加热结构的中心线下游的第二热电偶结。

在另一示例实施方案中，提供了一种用于制造用于感测流体流量的装置的方法。该方法可以包括提供具有中心线的加热结构。该方法可以进一步包括将热电堆的至少一部分设置在加热结构上。热电堆可以包括第一热电偶，该第一热电偶具有设置在加热结构的中心线上游的第一热电偶结。热电堆可以进一步包括第二热电偶，该第二热电偶具有设置在加热结构的中心线下游的第二热电偶结。

在又一示例实施方案中，一种用于感测流体流量的装置。该装置可以包括流量感测设备，该流量感测设备包括具有中心线的加热结构。流量感测设备可以进一步包括第一热电堆，该第一热电堆包括设置在加热结构的中心线上游的第一多个热电偶。第一多个热电偶可以包括大致平行于加热结构的中心线对齐的第一多个热电偶的第一子集。第一多个热电偶可以进一步包括大致垂直于加热结构的中心线对齐的第一多个热电偶的第二子集。流量感测设备可以进一步包括第二热电堆，该第二热电堆包括设置在加热结构的中心线下游的第二多个热电偶。第二多个热电偶可以包括大致平行于加热结构的中心线对齐的第二多个热电偶的第三子集。第二多个热电偶可以进一步包括大致垂直于加热结构的中心线对齐的第二多个热电偶的第四子集。

在又一示例实施方案中，提供了一种用于制造用于感测流体流量的装置的方法。该方法可以包括提供具有中心线的加热结构。该方法可以进一步包括将第一热电堆设置在加热结构的中心线上游。第一热电堆可以包括设置在加热结构的中心线上游的第一多个热电偶。第一多个热电偶可以包括大致平行于加热结构的中心线对齐的第一多个热电偶的第一子集。第一多个热电偶可以进一步包括大致垂直于加热结构的中心线对齐的第一多个热电偶的第二子集。该方法可以进一步包括将第二热电堆设置在加热结构的中心线下游。第二热电堆可以包括设置在加热结构的中心线下游的第二多个热电偶。第二多个热电偶可以包括大致平行于加热结构的中心线对齐的第二多个热电偶的第三子集。第二多个热电偶可以进一步包括大致垂直于加热结构的中心线对齐的第二多个热电偶的第四子集。

提供上述发明内容仅是为了概述一些示例实施方案的目的，以提供对本公开一些方面的基本了解。因此，应当理解，上述实施方案仅为示例并且不应理解为以任何方式缩小本公开的范围或实质。应当理解，除了这里总结的那些，本公开的范围还涵盖了很多可能的实施方案，这些实施方案中的一些实施方案将在下面进一步描述。

附图说明

上面已经概括地描述了本公开的某些示例实施方案，现在将参考附图，这些附图示出本公开的示例实施方案和特征并且未必按比例绘制。应当理解，附图中所示的部件和结构可存在于或可不存在于本文所述的本公开的各种实施方案中。因此，在不脱离本公开的范围的情况下，本公开的一些实施方案或特征可包括比附图中所示的那些更少或更多的部件或结构。

图1示出了根据本文所述的一些示例实施方案的基于热电堆的示例流量感测设备的示例布局。

图2A和图2B示出了根据本文所述的一些示例实施方案的基于热电堆的示例流量感测设备的示例温度等值线。

图3示出了根据本文所述的一些示例实施方案的基于热电堆的示例流量感测设备的另一示例布局。

图4示出了根据本文所述的一些示例实施方案的基于热电堆的示例流量感测设备的另一示例布局。

图5示出了根据本文所述的一些示例实施方案的基于热电堆的示例流量感测设备的另一示例布局。

图6示出了根据本文所述的一些示例实施方案的基于热电堆的示例流量感测设备的另一示例布局。

图7示出了根据本文所述的一些示例实施方案的基于热电堆的示例流量感测设备的另一示例布局。

图8示出了根据本文所述的一些示例实施方案的基于热电堆的示例流量感测设备的另一示例布局。

图9A、图9B、图9C、图9D、图9E、图9F、图9G、图9H、图9I、图9J、图9K、图9L、图9M、图9N、图9O、图9P、图9Q、图9R、图9S和图9T示出了用于制造根据本文所述的一些示例实施方案的基于热电堆的示例流量感测设备的示例工艺流程。

图10示出了根据本文所述的一些示例实施方案的基于热电堆的示例流量感测设备的另一示例布局。

图11示出了根据本文所述的一些示例实施方案的用于基于热电堆的示例流量感测设备中的热电偶材料的示例表。

图12示出了示例流程图，该示例流程图示出了根据本文所述的一些示例实施方案的示例方法。

图13示出了示例流程图，该示例流程图示出了根据本文所述的一些示例实施方案的另一示例方法。

具体实施方式

下面的描述应该参照附图来阅读，其中贯穿若干视图类似附图标号表示类似元件。具体实施方式和附图示出了若干实施方案，这些实施方案旨在说明公开内容。应当理解，所公开的特征的任何编号(例如，第一、第二等)和/或与所公开的特征一起使用的方向术语(例如，前、后、下、上等)是表示相关特征之间的例示性关系的相对术语。词语“示例”在本文中使用时旨在表示“用作示例、实例或说明”。本文描述为“示例”的任何实施方式不一定比其他实施方式更优选或有利。

首先应该理解，尽管以下示出了一个或多个方面的说明性实施方式，但是所公开的组件、系统和方法可以使用多种技术来实施。本公开决不应当限于下文所示的示例性实施方式、附图和技术，而是可以在所附权利要求书的范围以及其等同物的全部范围内进行修改。虽然公开了各种元件的尺寸值，但附图可能未按比例绘制。

通常，供电时热线风速计流量传感器管芯输出会漂移。在这些通常使用铂作为电阻器材料的热线风速计流量传感器中，传感器中的漂移是由于铂层中的应力松弛以及铂周围的形成空气桥的氮化硅层中应力的变化导致的，部分地是因为铂具有其电阻应力而变化的压阻特性。换句话说，这些热线风速计流量传感器中的漂移通常是由于铂层中的应力松弛导致的，并且受到空气桥(也称为微桥)中的残余应力的影响。例如，漂移已与微桥的表面上的等离子体增强化学气相沉积(PECVD)氮化硅层中的应力直接相关。由于空气桥被电阻加热器持续加热，PECVD氮化硅层中的这种应力会随时间变化，电阻加热器是流量传感器的组成部分。在实验方面，在空流量下，每天的这种漂移值高达40uV。因此，需要一种可以与气体和液体一起使用的展现低漂移特性的流量传感器。

本文所述的示例实施方案提供了通过提供用于基于热电堆的流量感测设备的各种布置来减少或消除常规流量传感器所经历的漂移的系统、装置和方法。在一些实施方案中，通过使用热电偶或热电堆，由本文公开的基于热电堆的流量感测设备生成的信号是电压源，并且对膜电阻的响应最小。在没有膜电阻灵敏度的情况下，其他灵敏度(诸如应力或磁阻变化)可以忽略不计。附加热电偶可以提供附加的电压、信号和灵敏度，而常规电阻流量传感器对于灵敏度不具备此优点。在一些情况下，热电堆结构可以被制造在微桥结构或膜结构上。在一些实施方案中，本文公开的膜结构可以提供与微桥相同的热电堆结构以及微桥不可能提供的其他结构。

在一些实施方案中，用于制造热电堆流量传感器的一般流程如下：

1.生长热二氧化硅。

2.沉积底部氮化硅。在一些实施方案中，可以用二氧化硅代替所有的氮化硅电介质，诸如PECVD、四乙氧基硅烷(TEOS)或溅射沉积，以降低热导率。

3.沉积并对电阻加热器结构进行图案化。加热器结构可以由以下材料等制成：硅(包括多晶硅)；铂；镍铬合金；坡莫合金；PtSi和其他硅化物；W；TiN；AlN；WN；任何其他合适的材料；或其任何组合。

4.沉积氮化硅层间电介质。

5.沉积并对第一热电偶材料进行图案化。参照图11更详细地讨论了可以用于第一热电偶的各种热电偶材料。

6.沉积层间电介质。在一些情况下，根据所使用的材料，该步骤可以是可选的，但可能导致更高的产量。在一些情况下，如果使用层间电介质，则必须对其进行图案化以打开通向下方热电偶材料的过孔。

7.沉积并对第二热电偶材料进行图案化。参照图11更详细地讨论了可以用于第二热电偶的各种热电偶材料。

8.将层间电介质、图案和敞开过孔沉积到加热器和热电堆连接。

9.沉积金属(诸如Al/1％Cu)并图案化以形成引出线和接合焊盘。

10.沉积氮化硅外敷层并图案化以打开接合焊盘区域。

11.对晶圆背面进行图案化，并使用深反应离子蚀刻(DRIE)在热电堆结构下方产生腔体。

在一些实施方案中，如参照图1、图2、图3、图4、图5、图6、图9、图10和图12所讨论的，加热器结构可以位于单组热电偶(例如一个热电堆)的下方，其中一侧位于加热器结构的上游，另一侧位于加热器结构的下游。在这些布置中，热电偶不位于硅管芯上。相反，热电偶悬在腔体上或驻留在膜结构上。在一些实施方案中，该组热电偶可以统称为热电堆。在一些实施方案中，可以将热电堆放置在热隔离结构(诸如桥或膜)上，其中相对的热电偶(例如，冷结、热结)定向为使得一组结在上游，而另一组结在加热元件中心线的下游。

在一些实施方案中，如参照图7、图8和图13所讨论的，加热器结构可以位于两组热电偶(例如，两个热电堆)之间，其中一组热电偶位于加热器结构的上游，而另一组热电偶位于加热器结构的下游。在这些布置中，存在寄生效应，并且每组热电偶在体硅管芯上都有一侧，该侧在温度上浮动。

在一些实施方案中，以下公式可以用来表征

本文公开的基于热电堆的流量感测设备：

ΔV＝nΔS(ΔT)

其中ΔV＝电势差；n＝热电偶的数量；S＝塞贝克系数(也称为热功率、热电功率(TE)或热电灵敏度)；ΔS＝TE1-TE2(第一热电材料的热电功率-第二热电材料的热电功率)；T＝温度；并且ΔT＝T₁-T_ref。(测得的(多个)热电结处的温度-(多个)参考热电结处的温度)。在一些情况下，诸如图7中所示，T₁可以使用下游热电偶结712在膜结构716上测量，并且可以使用下游热电偶结713在体硅上测量。在其他情况下，诸如在图6中所示，可以在不使用参考温度的情况下使用上游热电偶结608和下游热电偶结610在膜结构716上测量相对温差ΔT。

本文公开的实施方案具有许多优点，诸如：(1)提供低漂移或无漂移设备(例如，如参照图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图12和图13所讨论的)；(2)通过热电偶材料的独特组合提供与CMOS处理的潜在兼容性(例如，如参照图11所讨论的)。

尽管本公开参照流量传感器描述了本文公开的基于热电堆的流量感测设备的特征，但是本文公开的基于热电堆的流量感测设备可以用于在任何合适的传感器、检测器、量规、仪器的测试中或使用、利用精确加热或温度检测或其他需要情况的应用。

图1示出了根据本文所述的一些示例实施方案的基于热电堆的示例流量感测设备100的示例布局。在一些实施方案中，可以提供基于热电堆的示例流量感测设备100以用于感测流体101的流量(例如，气体或液体的流量)。在一些实施方案中，基于热电堆的示例流量感测设备100可以包括具有中心线104的加热结构102。在一些实施方案中，基于热电堆的示例流量感测设备100可以进一步包括热电堆106。在一些实施方案中，热电堆106的至少一部分可以设置在加热结构102上。

在一些实施方案中，热电堆106可以包括具有多个热电偶结的多个热电偶。在一些实施方案中，多个热电偶可以具有设置在加热结构102的中心线104上游的多个上游热电偶结108(例如，十九个上游热电偶结)。在一些实施方案中，多个热电偶可以具有设置在加热结构102的中心线104下游的多个下游热电偶结110(例如，十九个下游热电偶结)。在一些实施方案中，多个上游热电偶结108和多个下游热电偶结110可以设置在加热结构102上。在一些实施方案中，上游热电偶结108的数量和下游热电偶结110的数量可以相同。在一些实施方案中，上游热电偶结108的数量和下游热电偶结110的数量可以取决于热电偶中的热电偶材料的塞贝克系数和期望的输出电压(例如，可以是它们的函数)。

在一些实施方案中，基于热电堆的示例流量感测设备100可以进一步包括设置在加热结构102的中心线104上游的多个上游样本温度感测热电偶结112(例如，两个上游样本温度感测热电偶结)。在一些实施方案中，基于热电堆的示例流量感测设备100可以进一步包括设置在加热结构102的中心线104下游的多个下游样本温度感测热电偶结114(例如，两个下游样本温度感测热电偶结)。在一些实施方案中，多个上游样本温度感测热电偶结112和多个下游样本温度感测热电偶结114可以设置在加热结构102上。

在一些实施方案中，多个上游热电偶结108、多个下游热电偶结110、多个上游样本温度感测热电偶结112、以及多个下游样本温度感测热电偶结114中的每个可以包括第一热电偶材料和第二热电偶材料之间的相应界面，如参照图11更详细描述的。

在一些实施方案中，如图1所示，基于热电堆的示例流量感测设备100可以包括限定膜结构116的基板。在一些实施方案中，加热结构102的一部分可以设置在膜结构116上。在一些实施方案中，热电堆106、多个热电偶、多个上游热电偶结108、多个下游热电偶结110、多个上游样本温度感测热电偶结112、多个下游样本温度感测热电偶结114、它们的一个或多个部分或它们的组合可以设置在膜结构116上。在一些实施方案中，膜结构116可以提供与可以具有高热导率的体(例如，硅)管芯的热隔离。在一些实施方案中，膜结构116的形状可以是矩形、正方形、圆形、椭圆形或任何其他合适的形状或它们的组合。

在其他实施方案中(为了简洁起见，在图1中未示出)，基于热电堆的示例流量感测设备100可以包括限定微桥结构的基板。在一些实施方案中，加热结构102的一部分可以设置在微桥结构上。在一些实施方案中，热电堆106、多个热电偶、多个上游热电偶结108、多个下游热电偶结110、多个上游样本温度感测热电偶结112、多个下游样本温度感测热电偶结114、它们的一个或多个部分或它们的组合可以设置在微桥结构上。

图2A示出了根据本文描述的一些示例实施方案的用于基于热电堆的示例流量感测设备200的示例温度等值线220(例如，包括但不限于温度等值线220A、最大温差等值线220B(延伸通过发生最大温差的位置附近的温度等值线)和温度等值线220C)。

在一些实施方案中，如图2A和图2B所示，可以提供基于热电堆的示例流量感测设备200以用于感测流体201的流量(例如，气体或液体的流量)。在一些实施方案中，基于热电堆的示例流量感测设备200可以包括加热结构202，该加热结构具有中心线204和垂直于中心线204布置的轴线205。在一些实施方案中，基于热电堆的示例流量感测设备200可以进一步包括热电堆。在一些实施方案中，热电堆的至少一部分可以设置在加热结构202上。

在一些实施方案中，如图2A和图2B所示，热电堆可包括具有多个热电偶结的多个热电偶。在一些实施方案中，多个热电偶可以具有设置在加热结构202的中心线204上游的多个上游热电偶结208(例如，十七个上游热电偶结)。在一些实施方案中，多个热电偶可以具有设置在加热结构202的中心线204下游的多个下游热电偶结210(例如，十七个下游热电偶结)。在一些实施方案中，上游热电偶结208的数量和下游热电偶结210的数量可以相同。在一些实施方案中，上游热电偶结208的数量和下游热电偶结210的数量可以取决于热电偶中的热电偶材料的塞贝克系数和期望的输出电压(例如，可以是它们的函数)。

在一些实施方案中，如图2A和图2B所示，多个上游热电偶结208和多个下游热电偶结210中的每个可以沿着最大温差等值线220B(例如，延伸通过最小温差位置222和最大温差位置224附近的温度等值线)产生，其中多个上游热电偶结208中最远的上游热电偶结在最小温差位置222附近出现，并且其中多个下游热电偶结210中最远的下游热电偶结在最大温差位置224附近出现。例如，最大温差可以由中心线204上游的最小温差位置222和位于中心线204下游的最大温差位置224处的最大温差来限定。多个上游热电偶结208可以设置在最大温差等值线220B上的多个位置附近。换句话说，多个上游热电偶结208可以在延伸通过最小温差位置222的最大温差等值线220B的上游部分上的第一多个点附近设置在中心线204的上游。多个下游热电偶结210可以在延伸通过最大温差位置224的最大温差等值线220B的下游部分上的第二多个点附近设置在中心线204的下游。在一些实施方案中，多个上游热电偶结208和多个下游热电偶结210可以不设置在加热结构202上。

图2B示出了设置在最小温差位置222周围的示例最小温度等值线223。图2B进一步示出了设置在最大温差位置224周围的示例最大温度等值线225。

在一些实施方案中，如图2A和图2B所示，最小温差位置222可以位于中心线204上游约135微米处。在一些实施方案中，如图2A和图2B所示，最大温差位置224可以在中心线204下游约137微米处。最小温差位置222和最大温差位置224的位置可以随着膜结构216(例如，形状、厚度)、加热结构202(例如，形状、厚度、(多种)材料)、施加到加热结构202的电压以及其他结构的变化而改变。

在一些实施方案中，多个上游热电偶结208和多个下游热电偶结210中的每个可以包括第一热电偶材料和第二热电偶材料之间的相应界面，如参照图11更详细地描述的。

在一些实施方案中，如图2A和图2B所示，基于热电堆的示例流量感测设备200可以包括限定膜结构216的基板。在一些实施方案中，加热结构202的一部分可以设置在膜结构216上。在一些实施方案中，热电堆、多个热电偶、多个上游热电偶结208、多个下游热电偶结210、它们的一个或多个部分或它们的组合可以设置在膜结构216上。在一些实施方案中，膜结构216可以提供与可以具有高热导率的体(例如，硅)管芯的热隔离。在一些实施方案中，膜结构216的形状可以是矩形、正方形、圆形、椭圆形或任何其他合适的形状或它们的组合。

在其他实施方案中(为了简洁起见，在图2A或图2B中未示出)，基于热电堆的示例流量感测设备200可以包括限定微桥结构的基板。在一些实施方案中，加热结构202的一部分可以设置在微桥结构上。在一些实施方案中，热电堆、多个热电偶、多个上游热电偶结208、多个下游热电偶结210、它们的一个或多个部分或它们的组合可以设置在微桥结构上。

图3示出了根据本文所述的一些示例实施方案的基于热电堆的示例流量感测设备300的示例布局。在一些实施方案中，可以提供基于热电堆的示例流量感测设备300以用于感测流体301的流量(例如，气体或液体的流量)。在一些实施方案中，基于热电堆的示例流量感测设备300可以包括具有中心线304的加热结构302。在一些实施方案中，基于热电堆的示例流量感测设备300可以进一步包括热电堆306。在一些实施方案中，热电堆306的至少一部分可以设置在加热结构302上。

在一些实施方案中，热电堆306可以包括具有多个热电偶结的多个热电偶。在一些实施方案中，多个热电偶可以具有设置在加热结构302的中心线304上游的多个上游热电偶结308(例如，十九个上游热电偶结)。在一些实施方案中，多个热电偶可以具有设置在加热结构302的中心线304下游的多个下游热电偶结310(例如，十九个下游热电偶结)。在一些实施方案中，多个上游热电偶结308和多个下游热电偶结310可以设置在加热结构302上。在一些实施方案中，上游热电偶结308的数量和下游热电偶结310的数量可以相同。在一些实施方案中，上游热电偶结308的数量和下游热电偶结310的数量可以取决于热电偶中的热电偶材料的塞贝克系数和期望的输出电压(例如，可以是它们的函数)。

在一些实施方案中，基于热电堆的示例流量感测设备300可以进一步包括设置在加热结构302的中心线304上游的多个上游样本温度感测热电偶结312(例如，两个上游样本温度感测热电偶结)。在一些实施方案中，基于热电堆的示例流量感测设备300可以进一步包括设置在加热结构302的中心线304下游的多个下游样本温度感测热电偶结314(例如，两个下游样本温度感测热电偶结)。在一些实施方案中，多个上游样本温度感测热电偶结312和多个下游样本温度感测热电偶结314可以设置在加热结构302上。

在一些实施方案中，多个上游热电偶结308、多个下游热电偶结310、多个上游样本温度感测热电偶结312、以及多个下游样本温度感测热电偶结314中的每个可以包括第一热电偶材料和第二热电偶材料之间的相应界面，如参照图11更详细描述的。

在一些实施方案中，如图3所示，基于热电堆的示例流量感测设备300可以包括限定膜结构316的基板。在一些实施方案中，加热结构302的一部分可以设置在膜结构316上。在一些实施方案中，热电堆306、多个热电偶、多个上游热电偶结308、多个下游热电偶结310、多个上游样本温度感测热电偶结312、多个下游样本温度感测热电偶结314、它们的一个或多个部分或它们的组合可以设置在膜结构316上。在一些实施方案中，膜结构316可以提供与可以具有高热导率的体(例如，硅)管芯的热隔离。在一些实施方案中，膜结构316的形状可以是矩形、正方形、圆形、椭圆形或任何其他合适的形状或它们的组合。

在其他实施方案中(为了简洁起见，在图3中未示出)，基于热电堆的示例流量感测设备300可以包括限定微桥结构的基板。在一些实施方案中，加热结构302的一部分可以设置在微桥结构上。在一些实施方案中，热电堆306、多个热电偶、多个上游热电偶结308、多个下游热电偶结310、多个上游样本温度感测热电偶结312、多个下游样本温度感测热电偶结314、它们的一个或多个部分或它们的组合可以设置在微桥结构上。

图1示出了根据本文所述的一些示例实施方案的基于热电堆的示例流量感测设备400的示例布局。在一些实施方案中，可以提供基于热电堆的示例流量感测设备400以用于感测流体401的流量(例如，气体或液体的流量)。在一些实施方案中，基于热电堆的示例流量感测设备400可以包括具有中心线404的加热结构402。在一些实施方案中，基于热电堆的示例流量感测设备400可以进一步包括热电堆406。在一些实施方案中，热电堆406的至少一部分可以设置在加热结构402上。

在一些实施方案中，热电堆406可以包括具有多个热电偶结的多个热电偶。在一些实施方案中，多个热电偶可以具有设置在加热结构402的中心线404上游的多个上游热电偶结408(例如，十九个上游热电偶结)。在一些实施方案中，多个热电偶可以具有设置在加热结构402的中心线404下游的多个下游热电偶结410(例如，十九个下游热电偶结)。在一些实施方案中，多个上游热电偶结408和多个下游热电偶结410可以设置在加热结构402上。在一些实施方案中，上游热电偶结408的数量和下游热电偶结410的数量可以相同。在一些实施方案中，上游热电偶结408的数量和下游热电偶结410的数量可以取决于热电偶中的热电偶材料的塞贝克系数和期望的输出电压(例如，可以是它们的函数)。

在一些实施方案中，基于热电堆的示例流量感测设备400可以进一步包括设置在加热结构402的中心线404上游的多个上游样本温度感测热电偶结412(例如，两个上游样本温度感测热电偶结)。在一些实施方案中，基于热电堆的示例流量感测设备400可以进一步包括设置在加热结构402的中心线404下游的多个下游样本温度感测热电偶结414(例如，两个下游样本温度感测热电偶结)。在一些实施方案中，多个上游样本温度感测热电偶结412和多个下游样本温度感测热电偶结414可以设置在加热结构402上。

在一些实施方案中，多个上游热电偶结408、多个下游热电偶结410、多个上游样本温度感测热电偶结412、以及多个下游样本温度感测热电偶结414中的每个可以包括第一热电偶材料和第二热电偶材料之间的相应界面，如参照图11更详细描述的。

在一些实施方案中，如图4所示，基于热电堆的示例流量感测设备400可以包括限定膜结构416的基板。在一些实施方案中，加热结构402的一部分可以设置在膜结构416上。在一些实施方案中，热电堆406、多个热电偶、多个上游热电偶结408、多个下游热电偶结410、多个上游样本温度感测热电偶结412、多个下游样本温度感测热电偶结414、它们的一个或多个部分或它们的组合可以设置在膜结构416上。在一些实施方案中，膜结构416可以提供与可以具有高热导率的体(例如，硅)管芯的热隔离。在一些实施方案中，膜结构416的形状可以是矩形、正方形、圆形、椭圆形或任何其他合适的形状或它们的组合。

在其他实施方案中(为了简洁起见，在图4中未示出)，基于热电堆的示例流量感测设备400可以包括限定微桥结构的基板。在一些实施方案中，加热结构402的一部分可以设置在微桥结构上。在一些实施方案中，热电堆406、多个热电偶、多个上游热电偶结408、多个下游热电偶结410、多个上游样本温度感测热电偶结412、多个下游样本温度感测热电偶结414、它们的一个或多个部分或它们的组合可以设置在微桥结构上。

图5示出了根据本文所述的一些示例实施方案的基于热电堆的示例流量感测设备500的示例布局。在一些实施方案中，可以提供基于热电堆的示例流量感测设备500以用于感测流体501的流量(例如，气体或液体的流量)。在一些实施方案中，基于热电堆的示例流量感测设备500可以包括具有中心线504的加热结构502。在一些实施方案中，基于热电堆的示例流量感测设备500可以进一步包括热电堆506。在一些实施方案中，热电堆506的至少一部分可以设置在加热结构502上。

在一些实施方案中，热电堆506可以包括具有多个热电偶结的多个热电偶。在一些实施方案中，多个热电偶可以具有设置在加热结构502的中心线504上游的多个上游热电偶结508(例如，十九个上游热电偶结)。在一些实施方案中，多个热电偶可以具有设置在加热结构502的中心线504下游的多个下游热电偶结510(例如，十九个下游热电偶结)。在一些实施方案中，上游热电偶结508的数量和下游热电偶结510的数量可以相同。在一些实施方案中，上游热电偶结508的数量和下游热电偶结510的数量可以取决于热电偶中的热电偶材料的塞贝克系数和期望的输出电压(例如，可以是它们的函数)。

在一些实施方案中，多个上游热电偶结508和多个下游热电偶结510中的每个可以平行于中心线504对齐并且沿着通过最小温差位置(例如，图2A和图2B中所示的最小温差位置222)附近的上游竖直线和通过最大温差位置(例如，图2A和图2B中所示的最大温差位置224)的下游竖直线出现。例如，最大温差可以由位于中心线504上游的第一位置(例如，图2A和图2B所示的最小温差位置222)处的最小温差和位于中心线504下游的第二位置(例如，图2A和图2B所示的最大温差位置224)处的最大温差限定；多个上游热电偶结508可以在延伸通过第一位置附近并大致平行于中心线504对齐的第一线上的第一多个点附近设置在中心线504的上游；并且多个下游热电偶结510可以在延伸通过第二位置附近并且大致平行于中心线504对齐的第二线的第二多个点附近设置在中心线504的下游。在一些实施方案中，多个上游热电偶结508和多个下游热电偶结510可以不设置在加热结构502上。

在一些实施方案中，基于热电堆的示例流量感测设备500可以进一步包括设置在加热结构502的中心线504上游的多个上游样本温度感测热电偶结512(例如，两个上游样本温度感测热电偶结)。在一些实施方案中，基于热电堆的示例流量感测设备500可以进一步包括设置在加热结构502的中心线504下游的多个下游样本温度感测热电偶结514(例如，两个下游样本温度感测热电偶结)。在一些实施方案中，多个上游样本温度感测热电偶结512和多个下游样本温度感测热电偶结514可以设置在加热结构502上。

在一些实施方案中，多个上游热电偶结508、多个下游热电偶结510、多个上游样本温度感测热电偶结512、以及多个下游样本温度感测热电偶结514中的每个可以包括第一热电偶材料和第二热电偶材料之间的相应界面，如参照图11更详细描述的。

在一些实施方案中，如图5所示，基于热电堆的示例流量感测设备500可以包括限定膜结构516的基板。在一些实施方案中，加热结构502的一部分可以设置在膜结构516上。在一些实施方案中，热电堆506、多个热电偶、多个上游热电偶结508、多个下游热电偶结510、多个上游样本温度感测热电偶结512、多个下游样本温度感测热电偶结514、它们的一个或多个部分或它们的组合可以设置在膜结构516上。在一些实施方案中，膜结构516可以提供与可以具有高热导率的体(例如，硅)管芯的热隔离。在一些实施方案中，膜结构516的形状可以是矩形、正方形、圆形、椭圆形或任何其他合适的形状或它们的组合。

在其他实施方案中(为了简洁起见，在图5中未示出)，基于热电堆的示例流量感测设备500可以包括限定微桥结构的基板。在一些实施方案中，加热结构502的一部分可以设置在微桥结构上。在一些实施方案中，热电堆506、多个热电偶、多个上游热电偶结508、多个下游热电偶结510、多个上游样本温度感测热电偶结512、多个下游样本温度感测热电偶结514、它们的一个或多个部分或它们的组合可以设置在微桥结构上。

图6示出了根据本文所述的一些示例实施方案的基于热电堆的示例流量感测设备600的示例布局。在一些实施方案中，可以提供基于热电堆的示例流量感测设备600以用于感测流体601的流量(例如，气体或液体的流量)。在一些实施方案中，基于热电堆的示例流量感测设备600可以包括具有中心线604的加热结构602。在一些实施方案中，基于热电堆的示例流量感测设备600可以进一步包括热电堆606。在一些实施方案中，热电堆606的至少一部分可以设置在加热结构602上。

在一些实施方案中，热电堆606可以包括具有多个热电偶结的多个热电偶。在一些实施方案中，多个热电偶可以具有设置在加热结构602的中心线604上游的多个上游热电偶结608(例如，十九个上游热电偶结)。在一些实施方案中，多个热电偶可以具有设置在加热结构602的中心线604下游的多个下游热电偶结610(例如，十九个下游热电偶结)。在一些实施方案中，上游热电偶结608的数量和下游热电偶结610的数量可以相同。在一些实施方案中，上游热电偶结608的数量和下游热电偶结610的数量可以取决于热电偶中的热电偶材料的塞贝克系数和期望的输出电压(例如，可以是它们的函数)。

在一些实施方案中，多个上游热电偶结608和多个下游热电偶结610中的每个可以沿着最大温差等值线(例如，图2A和图2B中所示的最大温差等值线220B)出现，其中多个上游热电偶结608中最远的上游热电偶结在最小温差位置(例如，图2A和图2B所示的最小温差位置222)处出现，并且其中多个下游热电偶结中610最远的下游热电偶结在最大温差位置(例如，图2A和图2B所示的最大温差位置224)处出现。例如，最大温差可以由位于中心线604上游的第一位置(例如，图2A和图2B所示的最小温差位置222)处的最小温差和位于中心线604下游的第二位置(例如，图2A和图2B所示的最大温差位置224)处的最大温差限定；并且多个上游热电偶结608可以设置在最大温差等值线(例如，图2A和图2B所示的最大温差等值线220B)上的多个位置附近。换句话说，多个上游热电偶结608可以在延伸通过第一位置的最大温差等值线的第一部分(例如，上游部分)上的第一多个点附近设置在中心线604的上游；并且多个下游热电偶结610可以在延伸通过第二位置的最大温差等值线的第二部分(例如，下游部分)上的第二多个点附近设置在中心线604的下游。在一些实施方案中，多个上游热电偶结608和多个下游热电偶结610可以不设置在加热结构602上。

在一些实施方案中，基于热电堆的示例流量感测设备600可以进一步包括设置在加热结构602的中心线604上游的多个上游样本温度感测热电偶结612(例如，两个上游样本温度感测热电偶结)。在一些实施方案中，基于热电堆的示例流量感测设备600可以进一步包括设置在加热结构602的中心线604下游的多个下游样本温度感测热电偶结614(例如，两个下游样本温度感测热电偶结)。在一些实施方案中，多个上游样本温度感测热电偶结612和多个下游样本温度感测热电偶结614可以不设置在加热结构602上。

在一些实施方案中，多个上游热电偶结608、多个下游热电偶结610、多个上游样本温度感测热电偶结612、以及多个下游样本温度感测热电偶结614中的每个可以包括第一热电偶材料和第二热电偶材料之间的相应界面，如参照图11更详细描述的。

在一些实施方案中，如图6所示，基于热电堆的示例流量感测设备600可以包括限定膜结构616的基板。在一些实施方案中，加热结构602的一部分可以设置在膜结构616上。在一些实施方案中，热电堆606、多个热电偶、多个上游热电偶结608、多个下游热电偶结610、多个上游样本温度感测热电偶结612、多个下游样本温度感测热电偶结614、它们的一个或多个部分或它们的组合可以设置在膜结构616上。在一些实施方案中，膜结构616可以提供与可以具有高热导率的体(例如，硅)管芯的热隔离。在一些实施方案中，膜结构616的形状可以是矩形、正方形、圆形、椭圆形或任何其他合适的形状或它们的组合。

在其他实施方案中(为了简洁起见，在图6中未示出)，基于热电堆的示例流量感测设备600可以包括限定微桥结构的基板。在一些实施方案中，加热结构602的一部分可以设置在微桥结构上。在一些实施方案中，热电堆606、多个热电偶、多个上游热电偶结608、多个下游热电偶结610、多个上游样本温度感测热电偶结612、多个下游样本温度感测热电偶结614、它们的一个或多个部分或它们的组合可以设置在微桥结构上。

图7示出了根据本文所述的一些示例实施方案的基于热电堆的示例流量感测设备700的示例布局。在一些实施方案中，可以提供基于热电堆的示例流量感测设备700以用于感测流体701的流量(例如，气体或液体的流量)。在一些实施方案中，基于热电堆的示例流量感测设备700可以包括具有中心线704的加热结构702。在一些实施方案中，基于热电堆的示例流量感测设备700可以进一步包括第一热电堆706和第二热电堆710。

在一些实施方案中，第一热电堆706可以包括多个上游热电偶，该多个上游热电偶具有设置在加热结构702的中心线704上游的第一多个上游热电偶结708(例如，十九个上游热电偶结)和设置在加热结构702的中心线704更上游的第二多个上游热电偶结709(例如，十九个上游热电偶结)。在一些实施方案中，第一多个上游热电偶结708的数量和第二多个上游热电偶结709的数量可以相同。在一些实施方案中，第一多个上游热电偶结708的数量和第二多个上游热电偶结709的数量可以取决于热电偶中的热电偶材料的塞贝克系数和期望的输出电压(例如，可以是它们的函数)。

在一些实施方案中，第一多个上游热电偶结708和第二多个上游热电偶结709可以不设置在加热结构702上。例如，最大温差可以由位于中心线704上游的第一位置(例如，图2A和图2B所示的最小温差位置222)处的最小温差和位于中心线704下游的第二位置(例如，图2A和图2B所示的最大温差位置224)处的最大温差限定；第一多个上游热电偶结708可以在延伸通过第一位置附近并大致平行于中心线704对齐的第一线上的第一多个点附近设置在中心线704的上游；并且第二多个上游热电偶结709可以在大致平行于中心线704对齐的第二线的第二多个点附近设置在中心线704的更上游。

在一些实施方案中，第二热电堆710可以包括多个下游热电偶，该多个下游热电偶具有设置在加热结构702的中心线704下游的第一多个下游热电偶结712(例如，十九个下游热电偶结)和设置在加热结构702的中心线704更下游的第二多个下游热电偶结713(例如，十九个下游热电偶结)。在一些实施方案中，第一多个下游热电偶结712的数量和第二多个下游热电偶结713的数量可以相同。在一些实施方案中，第一多个下游热电偶结712的数量和第二多个下游热电偶结713的数量可以取决于热电偶中的热电偶材料的塞贝克系数和期望的输出电压(例如，可以是它们的函数)。

在一些实施方案中，第一多个上游热电偶结708和第一多个下游热电偶结712中的每个可以平行于中心线704对齐，并且沿着通过最小温差位置(例如，图2A和图2B所示的最小温差位置222)附近的上游竖直线和通过最大温差位置(例如，图2A和图2B所示最大温差位置224)附近的下游竖直线出现。例如，最大温差可以由位于中心线704上游的第一位置(例如，图2A和图2B所示的最小温差位置222)处的最小温差和位于中心线704下游的第二位置(例如，图2A和图2B所示的最大温差位置224)处的最大温差限定；多个第一下游热电偶结712可以在延伸通过第二位置并大致平行于中心线704对齐的第三线上的第三多个点附近设置在中心线704的下游；并且第二多个下游热电偶结可以在大致平行于中心线704对齐的第四线的第四多个点附近设置在中心线704的更下游。在一些实施方案中，第一多个下游热电偶结712和第二多个下游热电偶结可以不设置在加热结构702上。

在一些实施方案中，第一多个上游热电偶结708、第二多个上游热电偶结709、第一多个下游热电偶结712、第二多个下游热电偶结713、多个上游样本温度感测热电偶结和多个下游样本温度感测热电偶结中的每个可以包括第一热电偶材料和第二热电偶材料之间的相应界面，如参照图11更详细描述的。

在一些实施方案中，如图7所示，基于热电堆的示例流量感测设备700可以包括限定膜结构716的基板。在一些实施方案中，加热结构602的一部分可以设置在膜结构616上。在一些实施方案中，第一热电堆706、多个上游热电偶、第一多个上游热电偶结708、第二多个上游热电偶结709、第二热电堆710、多个下游热电偶、第一多个下游热电偶结712、第二多个下游热电偶结713、多个上游样本温度感测热电偶结、多个下游样本温度感测热电偶结、它们的一个或多个部分或它们的组合可以设置在膜结构716上。例如，如图7所示，第一热电堆706的一部分可以设置在膜结构716上，使得第一多个上游热电偶结708可以设置在膜结构716上，而第二多个上游热电偶结709可以不设置在膜结构716上。在另一个示例中，如图7所示，第二热电堆710的一部分可以设置在膜结构716上，使得第一多个下游热电偶结712可以设置在膜结构716上，而第二多个下游热电偶结713可以不设置在膜结构716上。在一些实施方案中，膜结构716可以提供与可以具有高热导率的体(例如，硅)管芯的热隔离。在一些实施方案中，膜结构716的形状可以是矩形、正方形、圆形、椭圆形或任何其他合适的形状或它们的组合。

图8示出了根据本文所述的一些示例实施方案的基于热电堆的示例流量感测设备800的示例布局。在一些实施方案中，可以提供基于热电堆的示例流量感测设备800以用于感测流体801的流量(例如，气体或液体的流量)。在一些实施方案中，基于热电堆的示例流量感测设备800可以包括加热结构802，该加热结构具有中心线804和垂直于中心线804布置的轴线805。在一些实施方案中，基于热电堆的示例流量感测设备800可以进一步包括第一热电堆806和第二热电堆826。

在一些实施方案中，第一热电堆806可以包括设置在加热结构802的中心线804上游的多个上游热电偶。在一些实施方案中，多个上游热电偶可以包括大致平行于加热结构802的中心线804对齐的多个上游热电偶的第一子集，诸如具有第一多个上游热电偶结810(例如六个热电偶结)和第二多个上游热电偶结812(例如七个热电偶结)的第一多个上游平行热电偶808。在一些实施方案中，多个上游热电偶可以进一步包括大致垂直于加热结构802的中心线804对齐的多个上游热电偶的第二子集，诸如具有第三多个上游热电偶结816(例如，十一个热电偶结)和第四多个上游热电偶结818(例如，十二个热电偶结)的多个上游竖直热电偶814。在一些实施方案中，多个上游热电偶可以包括大致平行于加热结构802的中心线804对齐的多个上游热电偶的第三子集，诸如具有第五多个上游热电偶结822(例如六个热电偶结)和第六多个上游热电偶结824(例如六个热电偶结)的第二多个上游平行热电偶820。在一些实施方案中，第一热电堆806可以不设置在加热结构802上。在一些实施方案中，第一多个上游热电偶结810的数量、第二多个上游热电偶结812的数量、第三多个上游热电偶结816的数量、第四多个上游热电偶结的数量818、第五多个上游热电偶结822的数量和第六多个上游热电偶结824的数量可以取决于热电偶中的热电偶材料的塞贝克系数和期望的输出电压(例如，可以是它们的函数)。

在一些实施方案中，第二热电堆826可以包括设置在加热结构802的中心线804下游的多个下游热电偶。在一些实施方案中，多个下游热电偶可以包括大致平行于加热结构802的中心线804对齐的多个下游热电偶的第一子集，诸如具有第一多个下游热电偶结830(例如六个热电偶结)和第二多个下游热电偶结832(例如七个热电偶结)的第一多个下游平行热电偶828。在一些实施方案中，多个下游热电偶可以进一步包括大致垂直于加热结构802的中心线804对齐的多个下游热电偶的第二子集，诸如具有第三多个下游热电偶结836(例如十一个热电偶结)和第四组多个下游热电偶结838(例如十二个热电偶结)的多个下游垂直热电偶834。在一些实施方案中，多个下游热电偶可以包括大致平行于加热结构802的中心线804对齐的多个下游热电偶的第三子集，诸如具有第五多个下游热电偶结842(例如六个热电偶结)和第六多个下游热电偶结844(例如六个热电偶结)的第二多个下游平行热电偶840。在一些实施方案中，第二热电堆826可以不设置在加热结构802上。在一些实施方案中，第一多个下游热电偶结830的数量、第二多个下游热电偶结832的数量、第三多个下游热电偶结836的数量、第四多个下游热电偶结838的数量、第五多个下游热电偶结842的数量和第六多个下游热电偶结844的数量可以取决于热电偶中的热电偶材料的塞贝克系数和期望的输出电压(例如，可以是它们的函数)。

在一些实施方案中，第二多个上游热电偶结812、第四多个上游热电偶结818、第六多个上游热电偶结824、第二多个下游热电偶结832、第四多个下游热电偶结838和第六多个下游热电偶结844中的每个可以设置在体基板(例如，体硅)上方，并且可以处于相同的温度，因此可以用作测量的参考。

在一些实施方案中，第一多个上游热电偶结810、第二多个上游热电偶结812、第三多个上游热电偶结816、第四多个上游热电偶结818、第五多个上游热电偶结822、第六多个上游热电偶结824、第一多个下游热电偶结830、第二多个下游热电偶结832、第三多个下游热电偶结836、第四多个下游热电偶结838、第五多个下游热电偶结842和第六多个下游热电偶结844中的每个可以包括在第一热电偶材料和第二热电偶材料之间的相应界面，如参照图11更详细地描述的。

在一些实施方案中，如图8所示，基于热电堆的示例流量感测设备800可以包括限定膜结构816的基板。在一些实施方案中，加热结构802的一部分可以设置在膜结构856上。在一些实施方案中，多个上游热电偶、多个上游热电偶的第一子集、第一多个上游平行热电偶808、第一多个上游热电偶结810、第二多个上游热电偶结812、多个上游热电偶的第二子集、多个上游垂直热电偶814、第三多个上游热电偶结816、第四多个上游热电偶结818、多个上游热电偶的第三子集、第二多个上游平行热电偶820、第五多个上游热电偶结822、第六多个上游热电偶结824、第二热电堆826、多个下游热电偶、多个下游热电偶的第一子集、第一多个下游平行热电偶828、第一多个下游热电偶结830、第二多下游热电偶结832、多个下游热电偶的第二子集、下游垂直热电偶834、第三多个下游热电偶结836、第四多个下游热电偶结838、多个下游热电偶的第三子集、第二多个下游平行热电偶840、第五多个下游热电偶结842、第六多个下游热电偶结844、它们的一个或多个部分或它们的组合可以设置在膜结构856上。例如，如图8所示，第一热电堆806的一部分可以设置在膜结构856上，使得：第一多个上游热电偶结810可以设置在膜结构856上，而第二多个上游热电偶结812可以不设置在膜结构856上；第三多个上游热电偶结816可以设置在膜结构856上，而第四多个上游热电偶结818可以不设置在膜结构856上；并且第五多个上游热电偶结822可以设置在膜结构856上，而第六多个上游热电偶结824可以不设置在膜结构856上。在另一示例中，如图8所示，第二热电堆826的一部分可以设置在膜结构856上，使得：第一多个下游热电偶结830可以设置在膜结构856上，并且第二多个下游热电偶结832可以不设置在膜结构856上；第三多个下游热电偶结836可以设置在膜结构856上，而第四多个下游热电偶结838可以不设置在膜结构856上；并且第五多个下游热电偶结842可以设置在膜结构856上，而第六多个下游热电偶结844可以不设置在膜结构856上。在一些实施方案中，膜结构856可以提供与可以具有高热导率的体(例如，硅)管芯的热隔离。在一些实施方案中，膜结构856的形状可以是矩形、正方形、圆形、椭圆形或任何其他合适的形状或它们的组合。

图9A、图9B、图9C、图9D、图9E、图9F、图9G、图9H、图9I、图9J、图9K、图9L、图9M、图9N、图9O、图9P、图9Q、图9R、图9S和图9T示出了用于制造根据本文所述的一些示例实施方案的基于热电堆的示例流量感测设备的示例工艺流程。

如图9A所示，在步骤900处，工艺流程可以开始于在基板930(例如，硅管芯或晶圆)的顶表面上制造(例如，通过热氧化)二氧化硅(SiO2)层932A和在基板930的底表面上制造二氧化硅层932B。

如图9B所示，在步骤902处，工艺流程可以继续在二氧化硅层932A的顶表面上制造(例如，通过沉积，诸如通过溅射)氮化硅层936(例如，Si3N4)。

如图9C所示，在步骤904处，工艺流程可以继续在氮化硅层936的顶表面上制造(例如，通过沉积和图案化)限定加热结构938的加热器层(例如，TaN/NiFe/TaN)。

图9D示出了在步骤904处制造的基于热电堆的示例流量感测设备905的示例布局。在一些实施方案中，可以提供基于热电堆的示例流量感测设备905以用于感测流体942的流量(例如，气体或液体的流量)。在一些实施方案中，基于热电堆的示例流量感测设备905可以包括具有中心线940的加热结构938。

如图9E所示，在步骤906处，工艺流程可以继续在氮化硅层936的顶表面和限定加热结构938的加热器层上制造(例如，通过沉积，诸如通过溅射)氮化硅层944A(例如，Si3N4)。

如图9F所示，在步骤908处，工艺流程可以继续在氮化硅层944A的顶表面上制造(例如，通过沉积和图案化)第一热电偶材料层946(例如，60:40NiFe，80：20NiFe)。

图9G示出了在步骤908处制造的基于热电堆的示例流量感测设备909的示例布局。

如图9H所示，在步骤910处，工艺流程可以继续在氮化硅层944A顶表面和第一热电偶材料层946上制造(例如，通过沉积，诸如通过溅射和图案化)氮化硅层944B(例如，Si3N4)和在氮化硅层944B中对接触过孔进行开口，以提供对第一热电偶材料层946的顶表面的接近。

图9I示出了在步骤910处制造的基于热电堆的示例流量感测设备911的示例布局。

如图9J所示，在步骤908处，工艺流程可以继续通过接触在氮化硅层944B中开口的窗而在第一热电偶材料层946的顶表面上制造(例如，通过沉积和图案化)第二热电偶材料层948(例如，Cr)。

图9K示出了在步骤912处制造的基于热电堆的示例流量感测设备913的示例布局。在一些实施方案中，可以提供基于热电堆的示例流量感测设备913以用于感测流体942的流量(例如，气体或液体的流量)。在一些实施方案中，基于热电堆的示例流量感测设备913可以包括具有中心线940的加热结构938。在一些实施方案中，基于热电堆的示例流量感测设备913可以进一步包括热电堆950。在一些实施方案中，热电堆950的至少一部分可以设置在加热结构938上。

在一些实施方案中，热电堆950可以包括具有多个热电偶结的多个热电偶。在一些实施方案中，多个热电偶可以具有设置在加热结构938的中心线940上游的多个上游热电偶结952(例如，十九个上游热电偶结)。在一些实施方案中，多个热电偶可以具有设置在加热结构938的中心线940下游的多个下游热电偶结954(例如，十九个下游热电偶结)。在一些实施方案中，上游热电偶结952的数量和下游热电偶结954的数量可以相同。在一些实施方案中，上游热电偶结952的数量和下游热电偶结954的数量可以取决于(例如，可以是)第一热电偶材料层946的塞贝克系数、第二热电偶材料层948的塞贝克系数和期望的输出电压(例如，可以是它们的函数)。

在一些实施方案中，多个上游热电偶结952和多个下游热电偶结954中的每个可以平行于中心线940对齐，并且沿着通过最小温差位置(例如，图2A和图2B中所示的最小温差位置222)附近的上游竖直线和通过最大温差位置(例如，图2A和图2B中所示的最大温差位置224)的下游竖直线出现。例如，最大温差可以由位于中心线940上游的第一位置(例如，图2A和图2B所示的最小温差位置222)处的最小温差和位于中心线940下游的第二位置(例如，图2A和图2B所示的最大温差位置224)处的最大温差限定；多个上游热电偶结952可以在延伸通过第一位置附近并大致平行于中心线940对齐的第一线上的第一多个点附近设置在中心线940的上游；并且多个下游热电偶结945可以在延伸通过第二位置附近并且大致平行于中心线940对齐的第二线的第二多个点附近设置在中心线940的下游。在一些实施方案中，多个上游热电偶结952和多个下游热电偶结954可以不设置在加热结构938上。

在一些实施方案中，基于热电堆的示例流量感测设备913可以进一步包括设置在加热结构938的中心线940上游的多个上游样本温度感测热电偶结956(例如，两个上游样本温度感测热电偶结)。在一些实施方案中，基于热电堆的示例流量感测设备913可以进一步包括设置在加热结构938的中心线940下游的多个下游样本温度感测热电偶结958(例如，两个下游样本温度感测热电偶结)。在一些实施方案中，多个上游样本温度感测热电偶结956和多个下游样本温度感测热电偶结958可以不设置在加热结构938上。

在一些实施方案中，多个上游热电偶结952、多个下游热电偶结954、多个上游样本温度感测热电偶结956以及多个下游样本温度感测热电偶结958中的每个可以包括第一热电偶材料和第二热电偶材料之间的相应界面，如参照图9J和图11更详细描述的。

如图9L所示，在步骤914处，工艺流程可以继续在氮化硅层944B的顶表面和第二热电偶材料层948上制造(例如，通过沉积，诸如通过溅射和图案化)氮化硅层944C(例如，Si3N4)和在氮化硅层944C中对接触过孔进行开口以提供对第二热电偶材料层948的顶表面的接近。

图9M示出了在步骤914处制造的基于热电堆的示例流量感测设备915的示例布局。

如图9N所示，在步骤916处，工艺流程可以通过在氮化硅层944C中开口的接触过孔继续在第二热电偶材料层948的顶表面上制造(例如，通过沉积和图案化)电接触层960(例如，TiW/Al、TiW/2％Al-Cu)。

图9O示出了在步骤916处制造的基于热电堆的示例流量感测设备917的示例布局。

如图9P所示，在步骤918处，工艺流程可以继续在氮化硅层944C的顶表面和电接触层960上制造(例如，通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD))氮化硅外敷层962(例如，Si_xN_y-H)和对氮化硅外敷层962中的接触过孔进行开口以提供对电接触层960的顶表面的接近。

图9Q示出了在步骤918处制造的基于热电堆的示例流量感测设备919的示例布局。

如图9R所示，在步骤920处，工艺流程可以通过形成(例如，通过DRIE)穿过二氧化硅层932B和基板930的腔体964来继续制造膜结构，直到到达二氧化硅层932A的底表面。在步骤920处，工艺流程可以包括形成(例如，通过DRIE)穿过二氧化硅层932B和基板930的一部分(例如，穿过基板930的厚度的70％)的一个或多个侧腔体966。

图9S示出了在步骤920处制造的基于热电堆的示例流量感测设备921的示例布局。在一些实施方案中，基于热电堆的示例流量感测设备921可以包括限定膜结构968的基板。在一些实施方案中，加热结构938的一部分可以设置在膜结构968上。在一些实施方案中，热电堆950、多个热电偶、多个上游热电偶结952、多个下游热电偶结954、多个上游样本温度感测热电偶结956、多个下游样本温度感测热电偶结958、它们的一个或多个部分或它们的组合可以设置在膜结构968上。在一些实施方案中，膜结构968可以提供与可以具有高热导率的基板930的热隔离。在一些实施方案中，膜结构968的形状可以是矩形、正方形、圆形、椭圆形或任何其他合适的形状或它们的组合。

在其他实施方案中(为了简洁起见，在图9中未示出)，基于热电堆的示例流量感测设备921可以包括限定微桥结构的基板。在一些实施方案中，加热结构938的一部分可以设置在微桥结构上。在一些实施方案中，热电堆950、多个热电偶、多个上游热电偶结952、多个下游热电偶结954、多个上游样本温度感测热电偶结956、多个下游样本温度感测热电偶结958、它们的一个或多个部分或它们的组合可以设置在微桥结构上。

图9T示出了参照图9A、图9B、图9C、图9E、图9F、图9H、图9J、图9L、图9N、图9P和图9R描述的各个示例层的图例。

图10示出了根据本文所述的一些示例实施方案的基于热电堆的示例流量感测设备1000的示例布局。在一些实施方案中，可以提供基于热电堆的示例流量感测设备1000以用于感测流体1001的流量(例如，气体或液体的流量)。在一些实施方案中，基于热电堆的示例流量感测设备1000可以包括具有中心线1004的加热结构1002。在一些实施方案中，基于热电堆的示例流量感测设备1000可以进一步包括热电堆1006。在一些实施方案中，热电堆1006的至少一部分可以设置在加热结构1002上。

在一些实施方案中，热电堆1006可以包括具有多个热电偶结的多个热电偶。在一些实施方案中，多个热电偶可以具有设置在加热结构1002的中心线1004上游的多个上游热电偶结1008(例如，十九个上游热电偶结)。在一些实施方案中，多个热电偶可以具有设置在加热结构1002的中心线1004下游的多个下游热电偶结1010(例如，十九个下游热电偶结)。在一些实施方案中，多个上游热电偶结1008和多个下游热电偶结1010可以不设置在加热结构1002上。在一些实施方案中，上游热电偶结1008的数量和下游热电偶结1010的数量可以相同。在一些实施方案中，上游热电偶结1008的数量和下游热电偶结1010的数量可以取决于热电偶中的热电偶材料的塞贝克系数和期望的输出电压(例如，可以是它们的函数)。

在一些实施方案中，基于热电堆示例的流量感测设备1000可以进一步包括设置在加热结构1002的中心线1004上游的多个上游样本温度感测热电偶结1012(例如，两个上游样本温度感测热电偶结)。在一些实施方案中，基于热电堆的示例流量感测设备1000可以进一步包括设置在加热结构1002的中心线1004下游的多个下游样本温度感测热电偶结1014(例如，两个下游样本温度感测热电偶结)。在一些实施方案中，多个上游样本温度感测热电偶结1012和多个下游样本温度感测热电偶结1014可以不设置在加热结构1002上。

在一些实施方案中，多个上游热电偶结1008、多个下游热电偶结1010、多个上游样本温度感测热电偶结1012、以及多个下游样本温度感测热电偶结1014中的每个可以包括第一热电偶材料和第二热电偶材料之间的相应界面，如参照图11更详细描述的。

在一些实施方案中，如图10所示，基于热电堆的示例流量感测设备1000可以包括限定膜结构1016的基板。在一些实施方案中，加热结构1002的一部分可以设置在膜结构1016上。在一些实施方案中，热电堆1006、多个热电偶、多个上游热电偶结1008、多个下游热电偶结1010、多个上游样本温度感测热电偶结1012、多个下游样本温度感测热电偶结1014、它们的一个或多个部分或它们的组合可以设置在膜结构1016上。在一些实施方案中，膜结构1016可以提供与可以具有高热导率的体(例如，硅)管芯的热隔离。在一些实施方案中，膜结构1016的形状可以是矩形、正方形、圆形、椭圆形或任何其他合适的形状或它们的组合。

在其他实施方案中(为了简洁起见，在图10中未示出)，基于热电堆的示例流量感测设备1000可以包括限定微桥结构的基板。在一些实施方案中，加热结构1002的一部分可以设置在微桥结构上。在一些实施方案中，热电堆1006、多个热电偶、多个上游热电偶结1008、多个下游热电偶结1010、多个上游样本温度感测热电偶结1012、多个下游样本温度感测热电偶结1014、它们的一个或多个部分或它们的组合可以设置在微桥结构上。

图11示出了根据本文所述的一些示例实施方案的用于基于热电堆的示例流量感测设备中的热电偶材料的示例表1100。例如，示例表1100中所示的热电偶材料可以用于提供包括第一热电偶材料和第二热电偶材料之间的界面的热电偶结。在一些实施方案中，本文公开的基于热电堆的示例流量感测设备的热电堆中的热电偶结的数量可以取决于热电偶中的热电偶中的热电偶材料的塞贝克系数和期望的输出电压(例如，可以是它们的函数)。术语“dS”是指热电偶中的热电偶材料的塞贝克系数之间的差。

在一些实施方案中，第一热电偶材料可以包括多晶硅，并且第二热电偶材料可以包括铝。在一些实施方案中，第一热电偶材料和第二热电偶材料可以包括不同掺杂的多晶硅(例如，n型和p型多晶硅)。例如，第一热电偶材料可以包括n型多晶硅(nPoly Si)，并且第二热电偶材料可以包括p型多晶硅(pPoly Si)。在另一示例中，第一热电偶材料可以包括p型多晶硅(pPoly Si)，并且第二热电偶材料可以包括n型多晶硅(nPoly Si)。

在一些实施方案中，第一热电偶材料可以包括镍铁合金(例如60:40NiFe，80:20NiFe)，并且第二热电偶材料可以包括铬(Cr)，其中dS对于60:40NiFe和Cr为约65uV/C或对于80:20NiFe和Cr为约53uV/C。在一些实施方案中，第一热电偶材料可以包括镍铁合金(例如60:40NiFe，80:20NiFe)，并且第二热电偶材料可以包括二硅化铬(CrSi2)，其中dS对于60:40NiFe和CrSi2为约105uV/C或对于80:20NiFe和CrSi2为约93uV/C。在一些实施方案中，第一热电偶材料可以包括镍-铁合金(例如60:40NiFe，80:20NiFe)，并且第二热电偶材料可以包括二硅化铼(ReSi2)。

在一些实施方案中，第一热电偶材料可以包括氮化铬(例如，CrN)，并且第二热电偶材料可以包括铜(Cu)，其中对于CrN和Cu，dS为约146uV/C。在一些实施方案中，第一热电偶材料可以包括氮化铬(例如，CrN)，第二热电偶材料可以包括铝(Al)，其中对于CrN和Al，dS为约138uV/C。在一些实施方案中，第一热电偶材料可以包括氮化铬(例如，CrN)，并且第二热电偶材料可以包括p型多晶硅(pPoly Si)，其中对于CrN和pPoly Si，dS为约270uV/C。

在一些实施方案中，第一热电偶材料可以包括铜(Cu)，并且第二热电偶材料可以包括铜-镍合金(例如，康铜)。

在一些实施方案中，本文公开的基于热电堆的流量感测设备可以包括参照基于热电堆的示例流量感测设备100、200、300、400、500、600、700、800讨论的部件、结构和特征的任何组合以及参照图9所描述的基于热电堆的示例流量感测设备(例如，基于热电堆的示例流量感测设备913、915、917、919、921)中的任何一个(包括添加、省略组件、结构和特征)。

已经描述了本公开中涉及的示例设备的特定部件，下面结合图12和图13描述用于提供基于热电堆的流量感测设备的示例过程。

图12示出了示例流程图1200，该示例流程图包含用于制造或以其他方式提供用于感测根据本文描述的一些示例实施方案的流体流量的装置(例如，装置100、200、300、400、500、600、913、915、917、919、921、1000)的示例操作。

如操作1202所示，示例流程图1200可以通过提供具有中心线(例如，中心线104、204、304、404、504、604、940、1004)的加热结构(例如，加热结构102、202、302、402、502、602、938、1002)开始。

如操作1204所示，示例流程图1200可以继续进行以将热电堆(例如，热电堆106、206、306、406、506、606、950、1006)的至少一部分设置在加热结构上。热电堆可以包括第一热电偶，该第一热电偶具有设置在加热结构的中心线上游的第一热电偶结(例如，一个或多个上游热电偶结108、308、408、508、608、952、1008中的一个)。热电堆可以进一步包括第二热电偶，该第二热电偶具有设置在加热结构的中心线下游的第二热电偶结(例如，一个或多个下游热电偶结110、310、410、510、610、954、1010中的一个)。在一些实施方案中，热电堆中的上游热电偶结的数量和下游热电偶结的数量可以取决于热电偶中的热电偶材料的塞贝克系数和期望的输出电压(例如，可以是它们的函数)。

在一些实施方案中，操作1202和1204可以不一定以图12中描绘的顺序发生。在一些实施方案中，图12中描绘的操作中的一个或多个可基本上同时发生。在一些实施方案中，在图12所示的任何操作之前、之后或之间可涉及一个或多个附加操作。

图13示出了示例性流程图1300，该示例性流程图包含用于制造或以其他方式提供用于感测根据本文所述的一些示例性实施方案的流体流量的装置(例如，装置700、800)的示例性操作。

如操作1302所示，示例流程图1300可以通过提供具有中心线(例如，中心线704、804)的加热结构(例如，加热结构702、802)开始。

如操作1304所示，示例流程图1300可以继续进行以将第一热电堆(例如，热电堆706、806)设置在加热结构的中心线上游。第一热电堆可以包括设置在加热结构的中心线上游的第一多个热电偶。在一些实施方案中，第一多个热电偶可以包括大致平行于加热结构的中心线对齐的第一多个热电偶的第一子集(例如，上游平行热电偶808、820)。在一些实施方案中，第一多个热电偶可以进一步包括大致垂直于加热结构的中心线对齐的第一多个热电偶的第二子集(例如，上游垂直热电偶814)。在一些情况下，第一热电堆可以设置在加热结构上方，诸如在加热结构上方但不在加热结构上的层中。

如操作1306所示，示例流程图1300可以继续进行以将第二热电堆(例如，热电堆710、826)设置在加热结构的中心线的下游。第二热电堆可以包括设置在加热结构的中心线下游的第二多个热电偶。在一些实施方案中，第二多个热电偶可以包括大致平行于加热结构的中心线对齐的第二多个热电偶的第三子集(例如，下游平行热电偶828、840)。在一些实施方案中，第二多个热电偶可以进一步包括大致垂直于加热结构的中心线对齐的第二多个热电偶的第四子集(例如，下游垂直热电偶834)。在一些情况下，第二热电堆可以设置在加热结构上方，诸如在加热结构上方但不在加热结构上的层中。

在一些实施方案中，操作1302、1304和1306可能不一定以图13中描绘的顺序发生。在一些实施方案中，图13中描绘的操作中的一个或多个可基本上同时发生。在一些实施方案中，在图13所示的任何操作之前、之后或之间可涉及一个或多个附加操作。

因此，图12和图13示出了描述根据本公开的示例实施方案执行的操作的示例流程图。应当理解，流程图的每个框、以及流程图中的框的组合可通过各种手段来实现，诸如包括硬件、固件、一个或多个处理器的设备、和/或与包括一个或多个计算机程序指令的软件的执行相关联的电路。在一些实施方案中，可以通过执行程序代码指令来执行上述过程中的一个或多个。例如，上述过程中的一个或多个可通过材料处理设备(例如，机器人臂、伺服马达、运动控制器等)和驻留在非暂态计算机可读存储存储器上的计算机程序指令来执行。就这一点而言，当被执行时导致执行上述过程的程序代码指令可以由计算装置的非暂时性计算机可读存储介质(例如，存储器)存储并且由计算装置的处理器执行。在这方面，体现上述过程的计算机程序指令可由采用本公开的实施方案的装置的存储器存储并且由装置的处理器执行。可以理解，可将任何这样的计算机程序指令加载到计算机或其他可编程装置(例如，硬件)上以产生机器，使得所得的计算机或其他可编程装置提供流程图1200和1300中指定的功能的实施方式。当被执行时，存储在计算机可读存储存储器中的指令产生被配置为实现流程图1200和1300中指定的各种功能的制品。程序代码指令还可以被加载到计算机或其他可编程装置上，以使得在计算机或其他可编程装置上执行一系列操作以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机或其他可编程装置上执行的指令提供用于实现在流程图1200和1300的操作中指定的功能的操作。此外，执行计算机或其他处理电路以执行各种功能将计算机或其他处理电路转换为被配置为执行本公开的示例实施方案的特定机器。

参照图12和图13描述的流程图操作支持用于执行指定功能的装置的组合以及用于执行指定功能的操作的组合。将理解，流程图的一个或多个操作以及流程图中的操作的组合可以由执行指定功能的基于专用硬件的计算机系统或专用硬件和计算机指令的组合来实现。

在一些示例实施方案中，可如下所述修改或进一步放大本文中的操作中的一些。此外，在一些实施方案中，还可包括附加任选的操作。应当理解，本文描述的修改、任选的添加或扩增中的每一个可单独地或与本文描述的特征中的任何其他特征组合地包括在本文的操作中。

提供前述方法描述和过程流程图仅作为说明性示例，并且不旨在要求或暗示必须以所呈现的顺序执行各种实施方案的步骤。如本领域技术人员将理解的，上述实施方案中的步骤顺序可以以任何顺序执行。诸如“之后”、“然后”、“下一个”和类似词的词并不旨在限制步骤的顺序；这些词只是用来引导读者了解方法的描述。此外，例如，使用冠词“一个”、“一种”或“该”对单数形式的权利要求元素的任何引用都不应被解释为将元素限制为单数并且在某些情况下，可以用复数形式来解释。

如上所述，并且基于本公开将认识到，本公开的实施方案可被配置为系统、装置、方法、移动设备、后端网络设备、计算机程序产品、其他合适的设备、以及它们的组合。因此，实施方案可包括各种装置，这些装置包括完全硬件或者软件和硬件的任何组合。此外，实施方案可采取至少一个非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序产品的形式，该计算机程序产品具有体现在存储介质中的计算机可读程序指令(例如，计算机软件)。可利用任何合适的计算机可读存储介质，包括非暂态硬盘、CD-ROM、闪存存储器、光存储设备或磁存储设备。应当理解，可将本文所述的任何计算机程序指令和/或其他类型的代码加载到计算机、处理器或其他可编程装置的电路上以产生机器，使得在该机器上执行代码的计算机、处理器、其他可编程电路形成用于实现各种功能(包括本文所述的那些功能)的装置。在一些实施方案中，本公开的特征可以包括或通信地联接到专用集成电路(ASIC)，该专用集成电路被配置为转换来自一个或多个热电堆的差分输出电压(例如，在单芯片或两芯片配置中)。

尽管上文已经示出和描述了根据本文所公开的原理的各种实施方案，但在不脱离本公开的教导的情况下，本领域的技术人员可以对其做出修改。本文所述的实施方案仅是代表性的而并非意在进行限制。许多变化、组合和修改都是可能的，且在本公开的范围之内。由于合并、整合和/或省略一个或多个实施方案的特征而得到的替代实施方案也在本公开的范围之内。因此，保护范围不受上面给出的描述的限制，而是由以下的权利要求书限定，该范围包括权利要求书的主题的所有等价物。每一项权利要求作为进一步的公开内容并入说明书中，并且权利要求书为本公开的实施方案。此外，任何上述优点和特征可涉及特定实施方案，但不应将此类公布的权利要求书的应用限制为实现任何或所有以上优点或具有任何或所有以上特征的方法和结构。

此外，本文所使用的章节标题是为了与37C.F.R.§1.77的建议一致或者提供组织线索。这些标题不应限制或表征可以从本公开公布的任何权利要求书中所阐述的公开内容。例如，“背景技术”中的技术的描述不应被解读为承认某项技术是本公开中的任何公开内容的现有技术。“发明内容”也不应被认为是在公布的权利要求书中所阐述的公开内容的限制性表征。此外，本公开中对单数形式的“公开内容”或“实施方案”的任何提及不应被用于证明在本公开中仅有一个新颖点。根据从本公开公布的多个权利要求的限制，可以阐述本公开的多个实施方案，并且此类权利要求相应地限定了由其保护的公开内容以及其等同形式。在所有情况下，这些权利要求的范围应根据本公开按照权利要求自身的优点来考虑，而不应受到本文所陈述的标题的限制。

而且，在不脱离本公开的范围的情况下，在各种实施方案中以离散或分开的方式描述和示出的系统、子系统、装置、技术和方法可以与其他系统、模块、技术或方法组合或集成。被示出或讨论为彼此联接或通信的其他设备或部件可以通过一些中间设备或部件间接联接，而不论是通过电、机械还是其他方式进行这种联接。本领域技术人员可确定并且在不脱离本文所公开的范围的情况下可以做出变化、替换和变更的其他示例。

这些实施方案所属领域的技术人员将想到本文所阐述的公开内容的许多修改和其他实施方案，其具有前述描述和相关联附图中呈现的教导的益处。尽管附图仅示出了本文描述的装置和系统的某些部件，但是各种其他部件可以与本文公开的部件和结构结合使用。因此，应当理解，本公开不限于所公开的特定实施方案，并且修改和其他实施方案旨在包括在所附权利要求的范围内。例如，可以将各种元件或部件结合、重新布置或集成到另一个系统中，或者可以省略或不实现某些特征。此外，上述任何方法中的步骤可能不一定以附图中所描绘的顺序发生，并且在一些情况下，所描绘的步骤中的一个或多个可基本上同时发生，或者可涉及附加步骤。尽管本文采用了特定术语，但它们仅以一般性和描述性意义使用，而不是出于限制的目的。