[發明專利]氣相色譜柱及其形成方法、以及氣相色譜儀

無效

• 申請號: 201210580103.0
• 申請日: 2012-12-27
• 公開（公告）號: CN103063788A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 王偉軍;李銘;儲佳
• 申請（專利權）人: 上海集成電路研發中心有限公司
• 主分類號: G01N30/60
• 分類號: G01N30/60
• 代理公司: 上海天辰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;林彥之

技術領域

本發明屬于微機電系統，具體地說，涉及一種氣相色譜柱及其形成方法、以及氣相色譜儀。

背景技術

氣相色譜儀主要用于不同種類的氣相化學物質分離。隨使用需求的不斷提高，色譜儀從常規組裝工藝逐步向微型化、集成化發展，隨著半導體集成電路微細加工技術和超精密機械加工技術的發展逐步出現了利用微機電系統（Micro-Electro-Mechanical?Systems，MEMS）技術制造的氣相色譜儀，即量產的、集成化、微型化的氣相色譜儀。

色譜儀主要包括三個部件：進樣器、色譜柱、檢測器。其中色譜柱是其核心部件之一，在色譜柱內完成主要的物質分離。色譜柱的形貌如柱徑、長度等參數，對色譜儀的分離能力起決定性作用。比如，柱徑越小、長度越長，柱效越高，分離能力越強。但是，通常柱徑不能無限制縮小，否則會加長分離時間。另外，如果延長色譜柱長度，也可提高柱效；但是，柱長的延長會增加器件所占面積，不利于器件的小型化以及微型化。

專利號為US8123841的美國專利提出了對于氣相色譜儀微通道進行了改進，基于微通道二維結構對流體性能的影響，但是，這種二維通道結構仍然無法滿足器件的小型化以及微型化需求。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種氣相色譜柱及其形成方法、以及氣相色譜儀，用以實現器件的小型化以及微型化。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種氣相色譜柱的形成方法，其包括：

在襯底的一表面形成若干條第一溝槽，并沿著所述若干條第一溝槽在所述襯底中形成若干條第二溝槽，若干條所述第一溝槽連通形成曲形結構，若干條所述第二溝槽連通形成曲形結構；

沿著所述第二溝槽對部分所述襯底進行刻蝕，形成一曲形結構微通道，然后形成貫穿襯底的通孔，采用形成所述一曲形結構微通道同樣的方式，在襯底另一表面形成另一曲形結構微通道，并利用所述通孔與所述一曲形結構微通道連通，形成整體的微通道結構。

優選的，在本發明的一實施例中，在襯底的一表面形成若干條第一溝槽包括：

在襯底上形成一過渡層；

對所述過渡層進行光刻膠涂覆并進行圖形化處理，形成所述襯底表面上的若干條第一溝槽。

優選的，在本發明的一實施例中，在襯底上形成一過渡層時，通過濕氧形成一氧化層，以作為過渡層。

優選的，在本發明的一實施例中，所述氧化層的厚度為1～1.7um。

優選的，在本發明的一實施例中，在襯底的一表面形成若干條第一溝槽時，使所述第一溝槽的寬度為80～200um，相鄰所述第一溝槽的間隔為200um，第一溝槽的長度為4～8cm。

優選的，在本發明的一實施例中，沿著所述第一溝槽在所述襯底中形成若干條第二溝槽包括：

去除第一溝槽處的部分所述襯底以及部分所述過渡層，形成若干條第二溝槽。

優選的，在本發明的一實施例中，去除第一溝槽處的部分所述過渡層以及部分所述襯底，形成若干條第二溝槽包括：

采用干法刻蝕去除第一溝槽處的部分所述過渡層，形成若干條過渡溝槽；

沿著所述過渡溝槽去除部分所述襯底，形成若干條第二溝槽。

優選的，在本發明的一實施例中，沿著所述第二溝槽對部分所述襯底進行刻蝕時，采用各向同性刻蝕氣氛，沿著所述第二溝槽對部分所述襯底進行刻蝕，形成預定內徑的所述一曲形結構微通道。

優選的，在本發明的一實施例中，在襯底的兩表面側之間形成所述通孔，以將兩表面側的所述一曲形結構微通道以及所述另一曲形結構微通道連通，從而形成整體氣相色譜柱。

為了解決上述技術問題，本發明還提供了一種氣相色譜柱，其包括：位于襯底兩個表面的曲形結構微通道，所述曲形結構微通道是沿著若干條第二溝槽對部分所述襯底進行刻蝕形成的，若干條所述第二溝槽連通形成曲形結構，若干條所述第二溝槽是在襯底的一表面形成若干條第一溝槽并沿著所述若干條第一溝槽在所述襯底中形成的，若干條所述第一溝槽連通形成曲形結構微通道；兩個表面的曲形結構微通道通過貫穿襯底的通孔連通，形成整體的微通道結構。

為了解決上述技術問題，本發明還提供了一種氣相色譜儀，其包括上述的氣相色譜柱。