[发明专利]制造离子迁移过滤器的方法

说明书

公开了制造离子迁移过滤器的方法。所公开的技术涉及制造MEMS气体传感器的方法，例如制造可以用作场非对称离子迁移谱过滤器的离子迁移过滤器的方法。所述制造用于光谱系统的离子过滤器的方法包括：提供导电材料的片材并且在所述片材上限定多个离子过滤器。限定所述多个离子过滤器是通过以下步骤获得的：为所述片材上的每一个离子过滤器形成电极层(22)，其中每一个电极层包括：至少一个离子通道(28)和包围所述至少一个离子通道(28)的隔离通道(30)。在每一个电极层上还形成支撑层(24)。每一个支撑层(24)包括孔(25)，该孔(25)至少部分地与所述至少一个离子通道(28)对准。然后将离子过滤器分离。通过利用隔离通道(30)包围所述至少一个离子通道(28)，降低了在分离所述离子过滤器时污染物进入到至少一个离子通道(28)的风险。

技术领域

本发明涉及制造MEMS气体传感器的方法，例如制造可以用作场非对称离子迁移谱过滤器的离子迁移过滤器的方法。

背景技术

存在可以用于分析气体样本的各种类型的微电子机械系统(microelectromechanical system，MEMS)传感器。这些传感器可以包括气体流动路径(例如通道)，其被配置成接收气体样本流。所述气体流动路径可以在器件的功能层中，并且所述功能层可以由半导体二极管或其他导电材料制成。例如，离子迁移谱仪被用于探测气体(例如空气)中的特定化学物质。差分式离子迁移谱(Differential mobilityspectrometry，DMS)，又称场非对称波形离子迁移谱(field-asymmetric waveform ionmobility spectrometry，FAIMS)，被认为是对气相离子进行分离和表征的有力工具。

具有用于制造MEMS的各种方法，例如块体微加工法或表面微加工法。作为一个示例，图1a至图1c示出了可以如何制造气体传感器(例如离子过滤器)。离子过滤器10包括由支撑层12支撑的电极层16。电极层16包括限定位于一对正负电极之间的至少一个离子通道14。通过以已知的方式应用补偿场和色散场来控制来自样本的通过离子通道的离子流。穿过离子通道的离子由探测器予以探测并且可以分析输出结果，以确定样本中存在的物质。

支撑层12可以由或类似的绝缘材料制成。支撑层12的外边缘与电极层16的外边缘邻接，并且支撑层12为大体上矩形框架形式的环形。如图1中的虚线所示意性地显示的，支撑层12的内边缘限定有孔，该孔至少部分地与电极层16中的一个或多个离子通道14对准，以使离子能够流过孔。

已知的制造方法典型地包括：将支撑层与电极层键合，并随后蚀刻电极层，以限定一个或多个电极和离子通道。电极层典型地是硅晶片，并且如图1c所示出的，多个离子过滤器形成在单独的硅晶片上。因此，该方法中的最终步骤是将晶片中的各个离子过滤器分离。这通常是利用非常薄且精准的锯(例如具有金刚石尖端齿的水冷型圆锯)对硅晶片进行切割或划片来完成。

在切割过程中，碎片可能会污染一个或多个离子通道。因此，需要一种制造离子过滤器的可替换的方法。

发明内容

本发明的特征将从以下描述中变得明了。

我们描述了制造用于光谱系统的离子过滤器的方法，所述方法包括：提供导电材料的片材；通过在所述片材上为每一个离子过滤器形成电极层来在所述片材上限定多个离子过滤器，其中每一个电极层包括至少一个离子通道和包围所述至少一个离子通道的隔离通道(isolation channel)；以及在每一个电极层上形成支撑层，其中每一个支撑层包括孔，所述孔与所述至少一个离子通道至少部分地对准；以及将所述多个离子过滤器分离。