CN208721609U - 电化学传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电化学传感器。本实用新型的一个目的是提供电化学传感器。该电化学传感器限定用于与至少第一和第二电极电连通的电解质的区域，所述电化学传感器包括基底和附接帽，所述附接帽至少部分地被构造成为包括所述电解质的区域提供密封；其中所述基底是可使用集成电路制造技术加工的第一晶片；其中所述附接帽包括第二晶片。一个实施例已经解决了技术问题中的至少一个并且实现了本实用新型的相应的有利效果。

Description

电化学传感器

技术领域

本公开涉及电化学传感器的形成。

背景技术

电化学传感器可以包括与电解质接触的三种电极。这些电极通常被识别为工作电极、对电极和参考电极。一般而言，在这种传感器中，参考电极相对于对电极保持恒定的电位，并且与电解质相互作用的物质的存在可以作为还原/氧化的结果引起工作电极和对电极之间的电流流动(REDOX) 反应在工作电极。其他电化学传感器可能只有工作电极和对电极，并且在这些传感器中可以测量这些电极之间的电位差、电流或电阻。

一般来说，这样的电化学传感器可以一个一个地制造，或者使用相当多变的技术制造。结果，传感器倾向于彼此不同。在一些使用领域中，如一氧化碳传感器，这不是一个问题，因为相关电子设备发出警报的触发阈值设置得如此之高，以至于毫无疑问一氧化碳的不安全水平已达到。但是，对于需要更高精度和/或分辨率的情况，传感器可能必须在使用前进行校准。这通常是昂贵的和/或耗时的。

发明内容

本实用新型的一个目的是提供电化学传感器。

根据本公开的第一方面，提供了一种形成电化学传感器的方法。该方法可以包括使用光刻和蚀刻技术来处理基底以形成具有封闭电解质的电化学传感器。封闭的电解质与至少第一和第二电极电连通。

集成电路制造技术的使用可以使得许多传感器能够在单个批次中制造，并且实际上分布在单个基底上，由此改进了这种传感器的可制造性，因为可以一次制造更多且更节约成本的传感器，同时还改进了从一个传感器到下一个传感器的匹配，从而不需要校准每个传感器。

此外，同一晶片上的传感器之间的可靠和可重复的匹配允许采用改进的测量技术。因此，一些传感器可以密封在参考环境中，例如通过与已知浓度、压力或分压的已知气体接触，并且可以用作一个或多个其他传感器的参考。传感器还可以以桥或差分对配置提供，可能具有不同的操作电位、气体流路径长度、扩散路径或扩散膜，以使得能够对分析物浓度的变化具有更高的灵敏度和/或提供抵抗拒绝来自其他流体或化学品的信号。

根据本实用新型的一个方面，提供有电化学传感器，该电化学传感器限定用于与至少第一和第二电极电连通的电解质的区域，所述电化学传感器包括基底和附接帽，所述附接帽至少部分地被构造成为包括所述电解质的区域提供密封；其中所述基底是可使用集成电路制造技术加工的第一晶片；其中所述附接帽包括第二晶片。

优选地，所述帽包括限定所述第二晶片中的空腔的特征，所述特征与电解质区域对齐。

优选地，所述基底限定至少部分地填充有电解质的储存器。

优选地，所述储存器的内表面涂覆有限定电极的材料。

优选地，所述的电化学传感器包括在所述第一晶片的第一侧上限定工作电极的材料层，所述工作电极包括暴露于所述储存器的部分。

优选地，所述工作电极是多孔的。

优选地，工作电极形成在所述基底的第一表面上，并且对电极和参考电极中的至少一个形成在所述基底的主体中并且与保持电解质的储存器接触。

优选地，工作电极和对电极位于传感器基底和帽之间的插入件上。

优选地，所述电化学传感器是多个传感器中的一个，并且其中多个传感器中的至少一个传感器包括通向电解质区域的开口，所述电解质区域被闭合件密封，该闭合件被配置为响应于电信号而打开。

优选地，所述闭合件包括导电薄膜。

一个实施例已经解决了技术问题中的至少一个并且实现了本实用新型的相应的有利效果。

附图说明

参照附图，通过非限制性示例的方式将讨论本公开的教导，其中：

图1是根据该非闭合件的教导的电化学传感器的实施例的横截面；

图2示意性地示出了图1所示的传感器的制造过程的初始阶段的晶片；

图3示出了形成介电层之后的晶片；

图4示出了在完成的器件中形成参考电极的金属层形成之后的晶片；

图5示出了沉积更多介电材料之后的晶片；

图6示出了形成第一和第二通孔之后的晶片；

图7示出了在过孔上形成接合焊盘并且与另一导体接触工作电极之后的图6的晶片；

图8显示了工作电极沉积后的晶片；

图9显示在选择性背面蚀刻完成后形成储存器的晶片；

图10显示了形成对电极的金属沉积后的晶片；

图11示出了离子束蚀刻以去除介电层中的金属之后的晶片；

图12显示了蚀刻电介质以将工作电极的下侧暴露于储存器之后的晶片；

图13显示了沉积气体扩散层后的晶片；

图14显示了具有较大储存器的图1所示装置的变体；

图15是构成该非闭合件的第二实施例的传感器的横截面；

图16是作为图15的传感器的变型的传感器的第三实施例的横截面；

图17更详细地显示了插入件；

图18以平面图示出了插入件；

图19至22更详细地示出了另一实施例的形成；

图23是构成该非闭合件的第四实施例的传感器的横截面；

图24是构成该非闭合件的第五实施例的传感器的横截面；

图25示出了在制造过程开始时形成图24所示的传感器的晶片；

图26示出了在其表面形成图案化电极之后的晶片；

图27示出了通过留在图案化电极中的间隙蚀刻后的晶片；

图28显示了在SF6蚀刻后在电极下方形成一个或多个空隙的晶片；

图29显示了电解质已经印刷或以其他方式沉积到电极上之后的晶片；

图30显示了经过帽处理后的晶片；

图31显示了完成的传感器中的气体流路；

图32是根据该非闭合件的第六实施例的传感器的横截面；

图33示出了在基底中形成储存器的几个处理步骤之后的晶片，其中参考计数器和工作电极与储存器接触；

图34显示了在电解质已经被引入储存器之后的图33的晶片；

图35显示储存器经过帽处理后的晶片；

图36示出了图32中所示的布置的变型；

图37示出了传感器的另一个实施例。

具体实施方式

图1以截面图示意性地示出了构成该非闭合件的一个实施例的电化学传感器。总体标记为10的传感器包括基底20，基底20已经被处理以在其中形成多个储存器22，每个储存器22都包含电解质24。每个储存器中的电解质24与三个电极连接，形成与相应端子电连接的工作电极30、参考电极32和对电极34。在图1所示的实施例中，基底20由掺杂硅或一些其他导电材料形成，使得基底的主体也可以形成对电极34的一部分。每个储存器22的内部具有显着其部分衬有导体40，导体40与电解质24 形成电极界面。可以看出，如果基底20没有充分导电，则可以对导电材料40制造额外的轨道以便形成功能性对电极。参考电极可以形成为与参考电极端子32接触的穿孔导电层50，并且通过合适的介电材料52与对电极40和工作电极30隔离。对电极40连接到通过通孔35和导电基底20与电极端子34连接。工作电极30在该实例中是多孔的(或至少透气的)，形成在储存器22的顶部上方，该装置如图1所示定向，并且电连接到工作电极端子36。可以将气体可渗透膜70沉积在工作电极30的表面上。最后，如果需要，可以将帽80放置在工作电极。帽可以具有一个或多个孔，例如形成在其侧壁之一中的槽82的形式，以控制诸如气体的流体扩散到工作电极周围的区域中。

正如将要讨论的那样，图1中形成的布置可以使用半导体集成电路制造技术来创建，例如光刻和蚀刻技术。如此，可以在晶片上形成数百或数千个基本相同的传感器。晶片上的每个传感器都经历相同的处理步骤，因此从一个传感器到另一个传感器的变化是最小的。这种传感器的大规模生产至少有两个好处。首先，通过采用半导体行业的技术，每个传感器的单位成本可以降低很多。这使得传感器可以被包含在迄今为止不被使用的应用中。例如，在有环境气体的“物联网”传感器中存在多种设备(例如一氧化碳)的情况下，可能包括这些设备作为通常不会监测环境威胁的设备的附件，例如电话、智能手机、电脑、电视机、冰箱、家用电器等。类似地，传感器可以接受所有其他化学品，例如人的呼吸中的酒精，由于代谢过程而导致个体呼出的气体，这可能反过来有助于疾病的诊断等等，所以也可能包含在有可能与人互动的物体中。这些物品可以包括衣服、防护服 (例如安全帽)或监视徽章或其他可佩戴的监视器，其中单位成本和/或工作寿命可能是重要的商业考虑因素。类似地，可以在冰箱内提供气体传感器以检测食物分解产物并提醒用户。这些例子不是限制性的，而仅仅是为了说明便宜的环境传感器的各种必要用途以及它们可能包括的令人惊讶的地方。

此外，因为传感器在概念上是相同的，所以来自使用该微机械加工技术制造的一个传感器的校准数据可以用于由相同技术形成的附加传感器，潜在地基本上同时并且概念上相同。

现在将描述形成图1中所示的电化学传感器的过程的例子。该过程从由低电阻硅形成的基底20开始。接下来，如图3所示，在基底20上方形成第一介电层，例如氧化物层100。第一氧化物层100将在完成的器件中形成图1中所示的介电层52的一部分。在下一步是金属图案层，当从上方观察时，该金属图案层可以类似于其中形成有孔的板，或者可选地，经由多个导电迹线彼此互连的多个金圆形成在氧化物100。用于形成该层的金属可以是或包括金。图4中的金标记为50，并在完成的传感器中形成参考电极。在这个例子中，选择黄金是因为它具有化学惰性。然而，也可以使用其他导电材料，这取决于参考电极中可以容忍的电阻或取决于它们与电解质的相互作用。因此，例如，可以使用其他金属如铂或铝来代替金，或者可以使用多晶硅来形成图案化的导电迹线。多晶硅可以直接与电解质接触，或者可以与金属电极接触，金属电极又与电解质24接触。后一种方法可以是优选的，因为金属保护硅免于氧化。

在形成形成参考电极的图案化导电材料50之后，在层50上形成另一介电层，并且如果需要则平坦化。如果为了方便起见，电介质与电介质100 相同，那么图5中所示的结构就到达了。然后使电介质层经历光刻，选择性蚀刻和去除掩模材料的步骤以形成用于在电介质内的选定区域处形成第一和第二通孔的通道，使得与金属层50接触的第一通孔110以及与低电阻硅20接触的第二通孔112。通孔可以由诸如钨、金、铝或多晶硅的任何合适的材料形成。这份清单并非详尽无遗。至此形成的器件如图6所示。然后，如图7所示，形成金属键合焊盘和互连。因此，可以呈电镀金形式的金属键合焊盘120与通孔110接触，以形成用于参考电极的端子。类似地，接合焊盘122与通孔120接触以形成对电极的端子。提供金属互连/接合焊盘124，其在完成的器件中形成用于工作电极的端子。从图7中所示的布置继续，下一个处理步骤是将晶片图案化，例如通过施加合适的抗蚀剂，然后沉积工作电极的材料。如图8所示，工作电极用30表示，以保持符合图1中所用的编号。工作电极作为多孔材料提供，使得电极一侧的气体(或化学物质或离子溶液)可以与成品装置中的电解质24接触。因此，工作电极可能必须形成气体、液体、固体三相物质可以相互接触的面。工作电极30可以从任何数量的适合的工作电极材料中选择。因此，在图1所示的实施例中，工作电极30可以由多孔金属形成。多孔金属可以通过在高电流密度下进行电沉积来形成。也可以在存在小颗粒或长丝的情况下进行沉积，所述小颗粒或长丝随后可以溶解、洗涤或烧掉材料以留下多孔结构。在这里描述的示例中，工作电极由以足够高的电流密度沉积的金形成，使得其变得多孔。然而，并不排除使用其他工作电极材料，例如导电聚合物膜或其他已经冲洗过或涂有金属盐的多孔结构，从而在整个结构内产生导电路径，使其适合作为工作电极使用。工作电极30与金属互连124接触，金属互连124又可以形成用于形成工作电极30的有源区域的接合焊盘或端子。

到目前为止，所有的处理都在晶片的第一面进行。现在可以倒转晶片以在其第二侧执行一系列处理(背面处理)。然而，为了图纸的一致性，晶片将继续以与图2至8相同的方向进行说明。

该过程在图9继续进行，其中晶片20被图案化，然后被选择性地蚀刻以形成多个沟槽、沟道或其它凹槽或空隙，其在完成的器件中形成保持电解质24的储存器22。然后如图10所示，沟槽22的内表面上沉积有金属层。金属层在图10中用40表示，以便保持与图1中使用的编号一致。金属层可以是任何合适的材料。为了方便，在该实施例中使用了金，因为它是惰性的。可以看出，取决于所使用的工艺，沉积工艺可能导致电介质 100上沉积有金属。如果是这样的话，则下一步是诸如离子束蚀刻或反应离子蚀刻的蚀刻，以从电介质100上移除金属40，从而达到图11所示的配置。接下来选择性地蚀刻执行电介质100以延伸通道/储存器22，使得其接触参考电极和工作电极30。这种布置在图12中示出。

可选地，并且如图13所示，可以在工作电极30上形成额外的膜70。膜70可以是气体扩散膜，从而控制扩散到工作电极30的气体的量。如果需要测量气体浓度，这是有利的，例如以百万分之一计。另外或可选地，膜70还可以充当疏水性覆盖物，从而减少或基本上抑制电解质的蒸发。

膜70不必是被动的。事实上，它可能含有一种或多种与需要检测的一种或多种化学物质(分析物)反应的化学物质(试剂)。该反应的结果可能产生副产物，副产物在工作电极30和电解质34之间的界面处相互作用，从而被电化学电池检测到。

在电化学电池的一些用途中，可能需要检测液体环境中的分析物。在这种情况下，如图12或13所示的电池可以被封装，使得工作电极30或膜层70可以暴露于液体。

在可以适用于气体环境的其他实施例中，图12或13的布置可以通过结合在电化学电池的最上表面上的盖(通常用80表示)来保护，如图1 所示。盖80也可以通过蚀刻另一硅基底来形成。这具有以下优点：盖和基底的热膨胀系数匹配，从而降低传感器中形成应力的风险。此外，使用硅覆盖物允许选择性蚀刻其壁以限定一个或多个端口，例如端口82，其允许来自环境的气体朝传感器的工作电极30扩散，任选地通过气体可渗透膜70。提供盖子有助于保护电化学传感器的敏感结构，并且还降低电解质从传感器的蒸发速率。

在完成所有半导体类型的处理步骤之后，并且因此基底将不再暴露于潜在升高的温度下，那么电解质24可以通过基底底部中的开孔被引入储存器22。这种引入可以通过诸如丝网印刷或“喷墨”印刷的印刷工艺来执行。或者可以使用真空填充。在这样的过程中，晶片可以被放置在真空环境中并且电解质被施加到晶片的表面。当真空被释放时，电解液被吸入(或根据您的观点推入)储存器。储存器然后可以关闭，例如通过在开孔上粘贴塑料薄膜以关闭它们。应该指出，任何密封电解液的材料都适合这项工作。在进一步的变型中，类似于帽80的第二帽部件140可以填充有电解质，例如电解质凝胶，然后使用低温粘合剂或类似物粘合到基底20上，以提供增强容量的储存器。这种安排如图14所示。

在完成之后，可以对包含多个传感器的晶片进行切割，以便将它们分成各个组件或各组件。

由于其便宜的性质和良好的匹配性，提供多个传感器的可能性具有潜在的优点。传感器可以在使用中老化，并且因此一个或多个传感器可以在第一传感器正在使用时在一段时间内保持未使用，并且随后换出，以便合成具有更长寿命的传感器。避免使用传感器的一种方法是确保工作电极和对电极之间的电流流动路径不被使用，直到需要使用传感器。这提供了一种基于电气的方法来留下传感器备用，以备日后使用。其他方法可以包括通过一个或多个另外的制造步骤闭合帽80中的开口82，然后在稍后的日期选择性地打开这些开口。这可以例如通过在一个或多个开口82上形成薄导电膜，然后使电流流过薄导电膜以便对其进行破坏，从而潜在地使其熔化或蒸发，以打开传感器的气体流路。其他技术可能涉及用相对低熔点的材料(例如蜡)堵塞孔，其可以通过使电流流过热耦合的加热线圈或电阻轨道而从孔中熔化。其他方法可以包括使用可降解材料来覆盖气体入口孔，其中降解速率被选择为使得第二传感器在第一传感器的操作寿命期间变得暴露。这一段时间只有第一个传感器正在运行。随着时间的推移，第二个传感器开始工作，并且一段时间内两个传感器都在工作。然后，当第一个传感器降级时，第二个传感器从第一个传感器接管。在进一步的实施例中，可提供机械致动器以打开和/或关闭流体流动路径或在密封件中钻孔或打开易碎闭合件。在需要精确测量的情况下，可以将一个或多个传感器密封在已知的环境中，例如含有已知浓度的所需分析物，并且可以定期通电以提供原位参考，其可以用于与暴露于周围环境的其他传感器进行比较或校准。

还提出了其他位于非闭合件范围内的传感器配置。

图15示意性地示出了根据这种非闭合件的教导的传感器的另一个实施例。传感器包括底座部分200，底座部分200具有形成在其中的空腔202 以充当储存器。图15中所示的传感器处于其完成的构造中，并且在制造期间，将数百个腔体202蚀刻到基底200中，例如半导体晶片，其随后将其切割以将各个传感器(或传感器组)彼此隔离。基座200被插入件210覆盖，插入件210将基座200与帽212分开。如图所示，帽可以被蚀刻以形成由孔216的网格界定的凹部214。如果插入件210是液体可渗透的，那么如图15所示，工作电极220的一个或多个电极可设置在插入件10 面向帽的一侧。另外的电极222可以形成在插入件210的下侧上。空腔 202填充有电解质。因此传感器的电解液密封在一个封闭的容积内。在图 15中所示的布置的变型中，所有电极可以设置在插入件的一侧上，并且盖 216可以是如图15中所示的类型，或者如图16中所示，可具有形成在其中的多个流体流动导管230。这些可以连接到入口和出口端口到用于多孔插入件210上的液体或气体流动的歧管。插入件210和形成在其上的电极的结构在图17和18中更详细地示出。图17是截面图，而图18是平面图。电极可以印刷或以其他方式形成在插入件的材料上，其可以是多孔塑料、渗透型膜或硅或其他合适材料的薄层。这可以包括钻孔或蚀刻孔彻底的材料，使得孔形成气体流动路径，但是足够小，使得电解质的表面张力阻止其穿过孔。在这个例子中，工作电极220、对电极240和参考电极242全部形成在插入件210的第一侧上。为了控制基座200相对于帽212的电位或者如果需要，可以提供通孔，可以将储存器的内部用作电极表面，如前面关于第一实施例所述。或者，通孔244可以被省略。

图18以平面图示出了插入件上设置有三个电极，即工作电极、对电极和参考电极的配置。在该布置中，对电极和参考电极的工作区域被设置为通过间隙彼此分开并且大体围绕工作电极220的半圆形轨道。可以通过插入件形成一个或多个通孔以允许电极与相应的端子接触。

在制造过程中，该过程开始于基底，例如硅250，如图19所示。接下来，如图所示，基底250被掩蔽、蚀刻，然后去除掩模，然后在完成的设备中去除掩模以在形成基部200的基底250内形成空腔202。然后，如图21所示，空腔202充满电解质。电解质可以呈凝胶形式并喷射印刷或丝网印刷到空腔中或真空填充。最后，如图22所示，将载有电极的插入层放置在基座200的空腔202上，使得电极与电解质254接触。取决于所选择的构造技术，插入件上的电极可以与在基底200上方的电介质中形成的相应导电区域接触，或者可以与穿过插入件210的通孔接触，使得装置的上侧(如图所示)上的触点暴露以用于随后的引线接合或类似的连接。该布置如图22所示。从这里，帽212可以接合在插入件210的上方，从而根据插入件中的电极配置和帽的形状而达到图15或16所示的配置。

图23示出构成该非闭合件的另一个实施例的传感器的横截面。这里，基底300被微加工以在基底的表面中形成多个通道302。在该示例中，通道302位于盖330的边界内。在基底300上方形成两个或更多个电极，其中仅一个电极310处于图23的横截面的平面中。电解质320在电极310 和另一个电极上。电极310是多孔的，使得通道302上的气体可以渗透通过至少电极310以到达电解质。

电解液由也通过微机械加工形成的盖330封闭。盖可以具有形成在其中的孔，其允许气体到达通道302的端部302a。通道302可以或可以不在整个电极下延伸。它们用于将透气电极连接到环境大气。可选地，电极不需要是透气的，在这种情况下，通道302可以直接打开进入盖子下方的容积中，以允许气体扩散到电解质中。

图24示出了与图23所示非常类似的气体传感器的另一个实施例的横截面。这里，两个电极310和311在图24的横截面的平面中可见。通道 302在帽310外打开并且允许气体渗透通过气体可渗透电极310。在该实施例中，帽330没有形成在其中的任何孔，但区域302a在帽330的外部。

如图25所示，图24所示实施例的形成可以从氧化硅绝缘体基底开始，其中第一硅层402在硅基底(处理晶片)400上方形成，并且由电介质层 410隔离。从这里形成图案化的电极。用于形成图案化电极的技术是半导体单片集成电路制造中的标准制造工艺选项，并且不需要在这里详细描述。这产生了图26所示的结构，其中电极420形成为晶格并且还提供电极421和422。在形成电极420、421和422之后，蚀刻晶片以便在沟槽蚀刻工艺中蚀刻未被金属层保护的那些硅402的区域，如图27所示。在图27的沟槽蚀刻完成之后，通过从层402除去硅来进行SF6(六氟化硫) 等离子体蚀刻以对电极进行欠蚀刻，基底400去除硅并通过去除氧化物层 410来蚀刻下电极，从而达到图28所示的配置，其中气体通道430在电极420、421和422下方延伸到一个或多个气体进入孔432。然后将一定体积的电解质440定位在电极上方，例如使用丝网印刷工艺，这种工艺在半导体处理中是有用的。所得到的晶片如图29所示。然后晶片可以具有例如通过粘合剂或其他低温键合步骤固定到其上的帽445，从而产生图30 的结构。完成的结构，包括与电极的焊线450(其他线接合存在于图31 中的图的平面外)和气体流动路径在图31中示出。

图32是构成该非闭合件的另一个实施例的气体传感器500的横截面。传感器包括基座502，基座502已经使用微制造技术被处理以形成储存器504，该储存器504在完成的装置中容纳电解质506。在图32所示的布置中，储存器可以位于基底之上，诸如硅基底，或者它可以由另一层材料例如铝或铜的层来界定。这可以形成电极或者它可以简单地用作基底层，在该基底层上可以形成诸如氧化硅或氮化硅的介电材料层以及可以用于形成对电极的适当定位的电极512、514和可用于形成对电极、参考电极和工作电极的516。工作电极可以由诸如金、铂或任何其他合适材料的材料形成。电极层可以由被材料520的壁界定的边界界定，其可以是例如氧化物或氮化物的保护/钝化层，以保护电极免于无意暴露。储存器被透气聚合物和/或疏水聚合物的扩散膜530覆盖。可选地加工或蚀刻以形成一个或多个扩散孔542的保护帽540可被固定在基座和储存器上。图33至36示出了在制造基座、储存器和电极之后的制造过程中的一些步骤，这些步骤可以通过调整前面给出的教导以形成第一实施例来形成。从完成基底的图 33中，例如通过喷墨印刷将电解质引入储存器中，以达到图34的结构。从图35中可以看出，气体渗透膜530是附近的。然后该结构如图36所示加帽。图36还示出了在一个变体中，一个或多个通道可以被蚀刻穿过传感器的侧壁550或位于传感器的侧壁550下方，以提供简化的帽结构。

图7示出了传感器的另一变型，其中帽结构600可选地在一些电介质 604上形成在基底602上方。帽600具有形成在其中的多个孔，以便在电极610和612以及相应的电极620和622之间形成导电过孔。电极620 可以形成工作电极，并且其可以与通过帽中的通孔形成的气体路径625接触。气体路径可以用气体可渗透材料堵塞以允许气体到达工作电极，但是降低水从电解质中蒸发的速率。电解质640可以是水凝胶并且可以放置在另外的空腔642的上方，空腔642可以被提供以允许膨胀和/或可以将水放置在其中以充当水凝胶的储存器。

此外，本公开的实施方式还可以包括：

1.一种形成电化学传感器的方法，该方法包括：使用平版印刷技术和蚀刻技术处理基底，从而形成电化学传感器，所述电化学传感器限定与至少第一和第二电极电连通的电解质区域；使用集成电路制造技术，从而形成帽并将帽附接到所述基底上，所述帽至少部分地构造成为包含电解质的区域提供密封；和其中所述基底是可使用集成电路制造技术加工的晶片。

2.如1所述的方法，其中形成帽包括蚀刻限定第二晶片中的空腔的至少一个特征，并且将所述第二晶片附接到所述基底，包括使特征与电解质区域对准。

3.如1或2中任一项所述的方法，其中所述基底被选择性蚀刻以在其中形成至少一个储存器，并且在随后的步骤中，至少一个储存器至少部分地填充有电解质。

4.如3所述的方法，其中在将电解质引入贮存器之前，所述贮存器的内表面的至少一部分涂覆有材料以形成电极。

5.如2至4中任一项所述的方法，还包括在蚀刻所述基底之前在所述晶片的第一侧上形成作为工作电极的材料层，其中所述蚀刻将所述工作电极的部分暴露给所述至少一个储库。

6.如5所述的方法，其中所述工作电极是多孔的。

7.如1至6中任一项所述的方法，包括将至少两个传感器分组在所述基底上以形成传感器单元，其中一个传感器在特定条件下与分析物相连以作为参考传感器。

8.1至7中任一项所述的方法，包括以堆叠配置形成至少工作电极和对电极。

9.如1至8中任一项所述的方法，其中至少两个电极形成在与形成用于电解质的储存器的基底不同的层或基底上。

10.如1至9中任一项所述的方法，其中所述至少两个电极形成在流体可渗透膜或流体可渗透材料片上。

11.如10所述的方法，其中所述帽覆盖流体可渗透膜或流体可渗透材料片，并且其中所述帽具有形成在其中的一个或多个流体流动路径。

12.如10至11中任一项所述的方法，其中所述流体是气体。

13.如1至7中任一项所述的方法，包括将第一和第二电极形成为平面结构，将电解质印刷在电极上并用帽封住传感器。

14.如13所述的方法，还包括蚀刻电极和下面的结构中的一个或多个孔以形成到电解质的流体流动路径。

15.一种校准传感器的方法，包括使用集成电路形成技术在基底上形成多个名义上相同的传感器，所述集成电路形成技术包括光刻和蚀刻步骤，从所述多个传感器中选择至少一个传感器用于表征，表征所选择的至少一个传感器，并使用所获得的表征数据作为代表在基底上形成的一个或多个其他传感器。

16.电化学传感器，限定用于与至少第一和第二电极电连通的电解质的区域，所述电化学传感器包括基底和附接帽，所述附接帽至少部分地被构造成为包括所述电解质的区域提供密封；其中所述基底是可使用集成电路制造技术加工的晶片。

17.如16所述的电化学传感器，其中所述附接帽包括第二晶片。

18.如16或17中任一项所述的电化学传感器，其中工作电极形成在所述基底的第一表面上，并且对电极和参考电极中的至少一个形成在所述基底的主体中并且与保持电解质的储存器接触。

19.如16至18中任一项所述的电化学传感器，其中工作电极和对电极位于传感器基底和帽之间的插入件上。

20.如16至19中任一项所述的电化学传感器，其中所述电化学传感器是多个传感器中的一个，并且其中多个传感器中的至少一个传感器包括通向电解质区域的开口，所述电解质区域被闭合件密封，该闭合件被配置为响应于电信号而打开。

21.如20所述的电化学传感器，其中所述闭合件包括导电薄膜。

各种其他变化也是可能的，从而允许形成更大的储存器，或者将设备集合形成为多传感器阵列。这可以通过形成其中在晶片上形成电极和微机械加工结构的传感器“基底”来提供-事实上，晶片可以包含不同的结构- 以便允许气体和液体传感-并且电解质在传感器之间变化以允许单个传感器组检测各种分析物，其中传感器组可以在共享的半导体或微机械基底上。

本文提出的权利要求是适用于在美国专利和商标局提交的单一依赖格式。然而，应当假定，每一项权利要求可以与任何前述权利要求相乘，除非技术上不可行。

Claims (9)

1.一种电化学传感器，限定用于与至少第一电极和第二电极电连通的电解质的区域，所述电化学传感器包括基底和附接帽，所述附接帽至少部分地被构造成为包括所述电解质的区域提供密封；

其中所述基底是能够使用集成电路制造技术加工的第一晶片；

其中所述附接帽包括第二晶片；

其中所述电化学传感器包括在所述第一晶片的第一侧上限定工作电极的材料层，并且所述工作电极是多孔的。

2.根据权利要求1所述的电化学传感器，其中所述帽包括限定所述第二晶片中的空腔的特征，所述特征与电解质区域对齐。

3.根据权利要求1所述的电化学传感器，其中所述基底限定至少部分地填充有电解质的储存器。

4.根据权利要求3所述的电化学传感器，其中所述储存器的内表面涂覆有限定电极的材料。

5.根据权利要求3所述的电化学传感器，其中所述工作电极包括暴露于所述储存器的部分。

6.根据权利要求1所述的电化学传感器，其中工作电极形成在所述基底的第一表面上，并且对电极和参考电极中的至少一个形成在所述基底的主体中并且与保持电解质的储存器接触。

7.根据权利要求1所述的电化学传感器，其中工作电极和对电极位于传感器的基底和帽之间的插入件上。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的电化学传感器，其中所述电化学传感器是多个传感器中的一个，并且其中多个传感器中的至少一个传感器包括通向电解质区域的开口，所述电解质区域被闭合件密封，该闭合件被配置为响应于电信号而打开。

9.根据权利要求8所述的电化学传感器，其中所述闭合件包括导电薄膜。