[发明专利]用于离子迁移过滤器的制造方法

说明书

本技术涉及制造MEMS气体传感器的方法，例如用于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。该方法包括步骤：提供具有孔口的支撑件(S300、S302)；以及在支撑件中形成电连接(S304)。该方法还包括步骤：将电极层附接到支撑件(S306)，使得电极层覆盖孔口；以及通过机械地切割穿过电极层来形成多个离子迁移电极(S308)。每个相邻电极对在它们之间限定出离子通道，并且每个电极与相邻电极分开。

技术领域

本发明涉及制造MEMS气体传感器的方法，例如用于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MEMS传感器。这些传感器可以包括气体流路(例如通道)，其被构造成接收气体样本流。该气体流路可以在器件的功能层中，并且功能层可以由半导体或其它导电材料制成。例如，离子迁移谱仪用于探测例如空气的气体中的特定化学物质。差分式离子迁移谱(differential mobility spectrometry，DMS)，也称为场非对称波形离子迁移谱(field-asymmetric waveform ion mobility spectrometry，FAIMS)，被认为是分离和表征气相离子的有力工具。

存在各种用于制造微机电系统(microelectromechanical System，MEMS)的方法，例如体微加工或面微加工。作为示例，图1a至图1c例示了可以如何制造例如离子过滤器的气体传感器。如图1a和图1b所示，离子过滤器10包括支撑在支撑层12上的电极层16。电极层16包括至少一个限定在一对正极与负极之间的离子通道14。来自样本的离子流通过离子通道以已知的方式通过施加补偿场和分散场予以控制。通过离子通道的离子由探测器探测，并且可以对所得到的输出进行分析，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的外缘与电极层16的外缘连续，并且支撑层12是呈大体矩形框架形式的环形。如图1a中的虚线示意性所示的，支撑层12的内缘限定出孔口，该孔口至少部分地与电极层16中的一个或多个离子通道14对齐，使得离子可以流过该孔口。

制造方法通常包括：将支撑层黏合到电极层，随后蚀刻该电极层，以限定出一个或多个电极和一个或多个离子通道。如图1b例示，在蚀刻过程期间形成的一个或多个离子通道将逐渐收窄(taper)，这导致每个离子通道的一端18根据蚀刻的方向相对于通道的相对端更小。应当理解，出于例示限制，逐渐收窄被放大。逐渐收窄意味着一端18处的尺寸减小幅度随着通道的深度D(或长度)的增加而增加。因此，逐渐收窄明显地限制了可以实现的通道的纵横比(即，深度D对宽度W)。这限制了离子迁移过滤器在过滤不同迁移的离子方面的性能，因为只有较少的离子能够在不接触电极的情况下行进通过逐渐收窄的通道。因此，只有较少的离子可以通过较小的出口离开。

如图1c例示，多个离子过滤器通常形成在单个硅片上。因此，方法中的最后一个步骤是分离晶片内的每个离子过滤器。这通常通过使用非常薄且精确的锯(例如具有金刚石尖端齿的水冷圆锯)对硅片进行切割或切割来完成。

因此，申请人已经认识到需要制造离子过滤器的替代性方法。

发明内容

根据本发明，提供了如所附权利要求中阐述的方法和设备。本发明的其它特征将从从属权利要求和下面的描述中得以明了。

我们描述了一种制造离子迁移过滤器的方法，方法包括：提供包括孔口的支撑件；将电极层附接到支撑件，使得电极层覆盖孔口；以及通过机械地切割穿过电极层来形成多个离子迁移电极；其中，每个相邻电极对在它们之间限定出离子通道，并且每个电极与一个或多个相邻的电极分开。换言之，每个相邻电极对中的两个电极彼此不接触，即，它们既不直接电连接也彼此不物理连接。在使用中，孔口可以适于允许离子过滤气体流过离子迁移过滤器。