专利名称：分子筛过滤器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种过滤器，特别是涉及一种低阻力、高精度的分子筛过滤器。
背景技术：
分子筛是一种具孔状结构的天然或人工合成的物质。由于其多孔型结构，可按分子大小对混合物进行分级分离。分子筛只允许小于其微孔的物质通过，对大于其微孔的大分子物质、细菌等则具有屏障作用。使基质成为限制细菌等有害物质扩散的防御屏障。目前分子筛在化工，电子，石油化工，天然气等工业中广泛使用。但是，在许多应用场合，人们需要低阻力的分子筛过滤器来实现快速、高精度的过滤。如快速微量细菌检测系统中，只允许使用微量的待测样本在很短的时间内获得检测结果。常用的分子筛过滤器无法满足要求。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种低阻力、高精度的分子筛过滤器结构。本实用新型采用以下技术方案解决上述技术问题的一种分子筛过滤器，包括分子筛过滤层，分子筛支撑层，背面过滤槽腐蚀掩膜层，分子筛过滤条，过滤槽通孔，所述分子筛支撑层位于分子筛过滤层和背面过滤槽腐蚀掩膜层之间，分子筛过滤层中心区域包含复数个分子筛过滤条，每个分子筛过滤条上开设复数个分子筛过滤孔洞，过滤槽通孔位于分子筛过滤条的下方，并且穿过背面过滤槽腐蚀掩膜层。优选的，所述复数个分子筛过滤条平行设置。优选的，每个分子筛过滤条通过筛区隔断被分成至少2小块。优选的，所述过滤槽通孔的侧壁垂直于分子筛支撑层的表面。优选的，分子筛过滤层的厚度为O. 5微米I微米，分子筛支撑层的厚度为30(Γ700微米。优选的，所述过滤槽通孔的数量等于分子筛过滤条的数量，每个分子筛过滤条的下方有一条过滤槽通孔。优选的，所述复数个分子筛过滤条平行设置，所述过滤槽通孔之间平行设置。优选的，分子筛过滤条和过滤槽通孔的短边有一个角度，且分子筛过滤条和过滤槽通孔的短边相互平行。优选的，每个过滤槽通孔的两端为背面过滤槽腐蚀时产生的倾斜面。优选的，分子筛过滤层采用双层介质低应力结构。本实用新型的优点在于采用单层过滤结构，而且孔径大小精确可控，可以准确和快速的过滤出指定的分子。涉及本实用新型的所有工艺都与CMOS工艺兼容，可以实现低成本批量生产。
[0016]图I是本实用新型的分子筛过滤器断面结构示意图；图2是本实用新型的分子筛过滤器正面结构示意图；图3是本实用新型的分子筛过滤器背面结构示意图；图4是本实用新型的分子筛过滤器单元网格的立体示意图。其中，I :分子筛过滤层；2 :分子筛支撑层；3 :背面过滤槽腐蚀掩膜层；4 :分子筛过滤条；5 :过滤槽通孔；6 :筛区隔断；7 :背面过滤槽腐蚀时产生的倾斜面；8 :分子筛过滤孔洞。
具体实施方式
如图I所示，一种分子筛过滤器，包括分子筛过滤层1，分子筛支撑层2，背面过滤 槽腐蚀掩膜层3，分子筛过滤条4，过滤槽通孔5。所述分子筛支撑层2位于分子筛过滤层I和背面过滤槽腐蚀掩膜层3之间。如图2所示，分子筛过滤层I中心区域包含复数个分子筛过滤条4。优选的，所述复数个分子筛过滤条4平行设置。更优选的，为了增大分子筛过滤层4的抗压能力和减小工艺过程中的破裂率，每个分子筛过滤条4又通过筛区隔断6被分成至少2小块。过滤槽通孔5位于分子筛过滤条4的下方，并且穿过背面过滤槽腐蚀掩膜层3。优选的，过滤槽通孔5的侧壁垂直于分子筛支撑层2的表面。具体的所述分子筛过滤层I的材料选用氮化硅(Si3N4),因为氮化硅薄膜强度好，耐酸碱性强，且易于加工。本实施例中，分子筛过滤层I中心区域包含14个分子筛过滤条4。氮化硅的厚度根据过滤条件(如表面压强，样品浓度等)的需要来选择。分子筛过滤层I的厚度为O. 5微米 2微米，采用化学气相沉积的方法生长在分子筛支撑层2的表面。为了降低生长过程中产生的薄膜应力，可以在分子筛支撑层2的表面先生长一层二氧化硅再生长氮化硅。分子筛支撑层2的材料选用110型的双面抛光硅片。110型硅片可以在各向异性的湿法腐蚀是获得垂直于表面的侧壁。双面抛光是为了便于硅片双面加工工艺的实行。分子筛支撑层2的厚度一般为30(Γ700微米。背面过滤槽腐蚀掩膜层3的材料可选择金属(如金，银，铜，铬，铝等)或不被KOH腐蚀的介质(如氮化硅，二氧化硅等)。背面过滤槽腐蚀掩膜层3用作背面过滤槽腐蚀时的掩膜，在湿法腐蚀后可以去除也可以保留。一般为了工艺方便，背面过滤槽腐蚀掩膜层3采用和分子筛过滤层I相同的材料。请同时参阅图3和图4，分子筛过滤条4是包含周期性分子筛过滤孔洞8的氮化硅薄膜层，下方为过滤槽通孔5。本实施例中，所述过滤槽通孔5的数量等于分子筛过滤条4的数量，即每个分子筛过滤条4的下方有一条过滤槽通孔5。每个分子筛过滤条4被分成10小块。为了湿法腐蚀时产生的倾斜面尽量少同时起到筛区标示的作用，分子筛过滤条4和过滤槽通孔5的短边有一个角度，且分子筛过滤条4和过滤槽通孔5的短边相互平行。筛区隔断6为不含分子筛过滤孔洞8的氮化硅。硅片的各向异性湿法腐蚀结果与晶向密切相关，(111)型面的腐蚀速率最慢，为湿法腐蚀的停止面。为保证过滤槽通孔5的侧壁垂直于分子筛支撑层2表面，选择过滤槽通孔5的侧壁面为(111)型面，如图4所示。背面过滤槽腐蚀时产生的倾斜面7位于每个过滤槽通孔5的两端。背面过滤槽腐蚀时产生的倾斜面7与分子筛支撑层2表面的角度为35. 26°，因此正面过滤槽5的长度比背面过滤槽5开口的长度减小Δ =2h*atan (35.26° )h为分子筛支撑层2的厚度。考虑到该因素，正面的分子筛过滤条长度小于过滤槽通孔5的开口长度。分子筛过滤孔洞8位于分子筛过滤条4之中。分子筛过滤孔洞8的大小依据需要过滤的分子大小而定，如0. 5微米大小的孔洞可以过滤出大部分的细菌。根据不同的应用需要，还可以在不同的分子筛过滤条4中采用不同大小的分子筛过滤孔洞8，根据结果得出不同大小分子的统计分布情况。典型的分子筛过滤器结构参数如下表
权利要求1.一种分子筛过滤器，其特征在于包括分子筛过滤层，分子筛支撑层，背面过滤槽腐蚀掩膜层，分子筛过滤条，过滤槽通孔，所述分子筛支撑层位于分子筛过滤层和背面过滤槽腐蚀掩膜层之间，分子筛过滤层中心区域包含复数个分子筛过滤条，每个分子筛过滤条上开设复数个分子筛过滤孔洞，过滤槽通孔位于分子筛过滤条的下方，并且穿过背面过滤槽腐蚀掩膜层。
2.根据权利要求I所述的分子筛过滤器，其特征在于所述复数个分子筛过滤条平行设置。
3.根据权利要求I所述的分子筛过滤器，其特征在于每个分子筛过滤条通过筛区隔断被分成至少2小块。
4.根据权利要求I所述的分子筛过滤器，其特征在于所述过滤槽通孔的侧壁垂直于分子筛支撑层的表面。
5.根据权利要求I所述的分子筛过滤器，其特征在于分子筛过滤层的厚度为O.5微米 2微米，分子筛支撑层的厚度为30(Γ700微米。
6.根据权利要求I所述的分子筛过滤器，其特征在于所述过滤槽通孔的数量等于分子筛过滤条的数量，每个分子筛过滤条的下方有一条过滤槽通孔。
7.根据权利要求6所述的分子筛过滤器，其特征在于所述复数个分子筛过滤条平行设置，所述过滤槽通孔之间平行设置。
8.根据权利要求6或7所述的分子筛过滤器，其特征在于分子筛过滤条和过滤槽通孔的短边有一个角度，且分子筛过滤条和过滤槽通孔的短边相互平行。
9.根据权利要求8所述的分子筛过滤器，其特征在于每个过滤槽通孔的两端为背面过滤槽腐蚀时产生的倾斜面。
10.根据权利要求I所述的分子筛过滤器，其特征在于所述分子筛过滤层采用双层介质低应力结构。
专利摘要本实用新型提供一种分子筛过滤器，包括分子筛过滤层，分子筛支撑层，背面过滤槽腐蚀掩膜层，分子筛过滤条，过滤槽通孔，所述分子筛支撑层位于分子筛过滤层和背面过滤槽腐蚀掩膜层之间，分子筛过滤层中心区域包含复数个分子筛过滤条，每个分子筛过滤条上开设复数个分子筛过滤孔洞，过滤槽通孔位于分子筛过滤条的下方，并且穿过背面过滤槽腐蚀掩膜层。本实用新型的优点在于采用单层过滤结构，而且孔径大小精确可控，可以准确和快速的过滤出指定的分子。
文档编号B07B1/00GK202591100SQ20122024515
公开日2012年12月12日 申请日期2012年5月29日 优先权日2012年5月29日
发明者冯俊波, 郭进, 滕婕, 宋世娇 申请人:中国电子科技集团公司第三十八研究所