[實用新型]基于硅納米線陣列的微富集器芯片

有效

• 申請號: 201920951256.9
• 申請日: 2019-06-21
• 公開（公告）號: CN210825412U
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 馮飛;趙斌
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: B81B7/02
• 分類號: B81B7/02;B81B7/04;B81C1/00
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;賈允

本實用新型提供基于硅納米線陣列的微富集器芯片，包括：襯底，且所述襯底中形成有凹槽結構；若干個微柱結構，形成于所述襯底上并位于所述凹槽結構中，所述微柱結構包括依次連接的第一延伸部、連接部以及第二延伸部，所述第一延伸部、所述連接部及所述第二延伸部圍成一具有開口的空間區域，且相鄰所述微柱結構基于所述開口嵌套設置；至少兩個微流控端口，形成于所述襯底中，并與所述凹槽結構相連通；以及蓋板，形成于所述襯底形成有所述凹槽結構的一側，并至少覆蓋所述凹槽結構。本實用新型可以獲得大表面積，使得流場均勻分布，延長氣體流路路徑，而提高吸附材料的均勻性，提高吸附氣體的富集率，提高基于硅納米線陣列的微富集器芯片的富集率。

技術領域

本實用新型屬于微電子機械系統領域，特別是涉及一種基于硅納米線陣列的微富集器芯片。

背景技術

富集是一種重要的分析技術。富集器是氣體分析儀器(如氣相色譜儀、離子遷移譜、質譜儀)中的重要部件，常設置于儀器的前端，其主要功能是大量吸附被探測的目標氣體組分，即進行富集，然后使目標氣體組分在極短的時間內脫附，此時目標氣體組分濃度被瞬間放大，并被送入分析儀器進行檢測。一般而言，富集器可將分析儀器的探測能力提高1-3個數量級，當目標氣體濃度比較低，特別是低于分析儀器的探測閾值時，富集器就顯得尤為重要。

傳統的富集器為管狀結構，通常是金屬管或玻璃管，管內填充吸附材料，管外繞制加熱絲。傳統富集器的優點是富集率高，但是其死體積大，熱容量大，升溫速率慢，功耗也較大。而基于MEMS (Micro-electro-mechanical systems)技術的硅基微富集器由于死體積小、熱容量小、升溫迅速、功耗低、易于集成等優點，備受研究者的關注。硅基微富集器結構可分為單溝道式和腔體式。單溝道式的硅基微富集器結構簡單，但由于溝道長度較長使其出入口兩端的壓差大，由于溝道內沒有設計制作微結構，其表面積也小，而現有的腔體式結構會帶來不同的氣流場分布，不均勻的氣體流場分布會限制富集率的進一步提高。

因此，如何提供基于硅納米線陣列的微富集器芯片及制備方法以解決現有技術中的上述問題實屬必要。

實用新型內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本實用新型的目的在于提供基于硅納米線陣列的微富集器芯片及制備方法，用于解決現有技術中氣體流場分布不均勻以及富集率有限等問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本實用新型提供基于硅納米線陣列的微富集器芯片的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：

提供一襯底，并所述襯底中制備凹槽結構；

于所述襯底中制備若干個微柱結構，所述微柱結構位于所述凹槽結構中，所述微柱結構包括依次連接的第一延伸部、連接部以及第二延伸部，所述第一延伸部、所述連接部及所述第二延伸部圍成一具有開口的空間區域，相鄰所述微柱結構基于所述開口嵌套設置；

于所述襯底中制備至少兩個微流控端口，所述微流控端口與所述凹槽結構相連通；及

提供一蓋板，并將所述蓋板制備于所述襯底形成有所述凹槽結構的一側，且所述蓋板至少覆蓋所述凹槽結構。

作為本實用新型的一種可選方案，制備所述蓋板后，還包括步驟：于所述蓋板遠離所述襯底的一側以及所述襯底遠離所述蓋板的一側中的至少一者上制備加熱電阻及測溫電阻。

作為本實用新型的一種可選方案，制備所述加熱電阻及所述測溫電阻的步驟包括：于需要形成所述加熱電阻及所述測溫電阻的結構的表面沉積金屬材料層，并于所述金屬材料層上形成圖形化掩膜層，并基于所述圖形化掩膜層刻蝕所述金屬材料層，以形成所述加熱電阻及所述測溫電阻。

作為本實用新型的一種可選方案，將所述蓋板制備于所述襯底上的方式包括陽極鍵合，其中，所述蓋板包括玻璃蓋板，所述陽極鍵合的鍵合溫度介于200℃-450℃之間，鍵合電壓介于600V-1400V之間。