[發明專利]帶有按圖案設置的結合劑的pH傳感器

有效

• 申請號: 201410333968.6
• 申請日: 2014-05-28
• 公開（公告）號: CN104345084B
• 公開（公告）日: 2018-10-26
• 發明（設計）人: D·霍爾克黑默;P·S·費奇納;D·S·威利茨
• 申請（專利權）人: 霍尼韋爾國際公司
• 主分類號: G01N27/414
• 分類號: G01N27/414
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張凌苗;胡莉莉

本文公開了帶有按圖案設置的結合劑的pH傳感器。這里描述的實施例提供了pH傳感器，其包括基底和離子敏感場效應晶體管(ISFET)管芯。ISFET管芯包括離子感測部分，其被配置為暴露于介質，使得其輸出與介質的pH水平相關的信號。ISFET管芯結合到基底，其中至少一種成分的結合劑材料設置于ISFET管芯和基底之間。至少一種成分的結合劑材料的一個或多個條帶以第一圖案設置于基底和ISFET管芯之間。

關于聯邦資助的研究或開發聲明

本發明在美國海軍研究局授予的合同號為N00014-10-1-0206的政府支持下做出。政府對在發明中具有一定的權利。

背景技術

研究者使用傳感器裝置測量海洋中的pH水平。海洋中的pH水平與溶解在海洋中的CO2的量有關。通過測量不同深度處海洋中的pH水平，研究者能夠監視全球變暖風險和海洋健康。一些pH傳感器能夠通過將離子敏感場效應晶體管(ISFET)浸入海洋中測量這些水平。在海洋中，水溫度和壓力之間存在相反關系。在接近表面處，溫度高而壓力低。在深海中，溫度比較低但壓力高。這樣寬的壓力變化可能限制傳統的pH傳感器的準確度，這是由于在深海中相關聯的大的機械應力引起的測量誤差。

發明內容

這里描述的實施例提供了pH傳感器，其包括基底和離子敏感場效應晶體管(ISFET)管芯。ISFET管芯包括離子感測部分，其被配置為暴露于介質，使得其輸出與介質的pH水平相關的信號。ISFET管芯結合到基底，其中至少一種成分的結合劑材料設置于ISFET管芯和基底之間。至少一種成分的結合劑材料的一個或多個條帶以第一圖案設置于基底和ISFET管芯之間。

附圖說明

圖1是pH傳感器的實施例的橫截面視圖，包括將ISFET管芯附著到基底的結合層。

圖2是圖1的結合層的實施例的頂視圖。

圖3A-3D是圖1的結合層的其他實施例的頂視圖。

圖4A和4B是圖1的結合層的再其他實施例的頂視圖，其中結合層使用單種結合劑材料將基底附著到ISFET管芯。

圖5A-5E是圖1的結合層的又其他實施例的頂視圖。

圖6是圖1的結合層的另一實施例的頂視圖，其中結合層包括彼此不正交的材料條帶。

圖7A-7F圖示了圖1的結合層中設置的結合劑材料條帶的不同實施例。

圖8是形成圖1的pH傳感器的方法的一個實施例的流程圖。

圖9A圖示了從各向異性單晶體形式的固體形成基底層的實施例。

圖9B圖示了使用對齊的纖維合成物形成基底層的實施例。

圖10是形成圖1的pH傳感器的方法的另一實施例的流程圖。

圖11是由圖1的pH傳感器實現的效果的數學模型的示例。

根據通常的實踐，各描述的特征并未按比例繪制，而是繪制來強調與本描述相關的特征。附圖標記貫穿圖和文本表示相似元件。

具體實施方式

圖1是pH傳感器2的示例的橫截面視圖。pH傳感器2包括ISFET管芯10，其具有離子感測部分12，離子感測部分12在其中制造來感測與其接觸的介質的pH。pH傳感器2被配置為向介質(例如海水或海洋的水)暴露離子感測部分12的至少一部分以測量其pH。ISFET管芯10具有通常為平面的結構，限定了第一(主)表面，與第一表面相反的第二(主)表面，以及圍繞介于第一表面和第二表面之間的側的一個或多個邊緣。ISFET管芯10的第一表面具有形成在其中制造的離子感測部分12。