半导体微量分析芯片和制造它的方法技术

实施例之一是用于检测样品液体中的颗粒的半导体微处理的芯片。所述芯片包括：半导体基底；设置在所述半导体基底上以允许样品液体在其中流动的第一流动沟槽；设置在与半导体基底的第一流动沟槽不同的位置处以允许样品液体或者电解溶液在其中流动的第二流动沟槽；在该处第一流动沟槽的一部分和第二流动沟槽的一部分以配置在流动沟槽之间的隔壁彼此邻接或者互相交叉的接触部分；和设置在所述接触部分的所述隔壁上以允许所述颗粒从其通过的精细孔。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本文说明的实施例通常设及能够检测颗粒样品的半导体微量分析忍片和制造该 半导体微量分析忍片的方法。
技术介绍
近来，在生物工艺学、卫生保健等
中，已经使用微量分析忍片，其具有例 如精细的流动沟槽和检测系统的元件。运些微量分析忍片通常具有通过在玻璃基底或者树 脂基底上形成的精细凹槽上设置盖形成的隧道流动沟槽。作为一种传感方法，除了激光散 射和巧光检测之外，还已知由使用精细孔为精细颗粒计数。【附图说明】 图1是示出了第一实施例的半导体微量分析忍片的示意性结构的平面图； 图2是示出了第一实施例的半导体微量分析忍片的示意性结构的透视图； 图3A至3G是示出了制造第一实施例的半导体微量分析忍片的过程的截面图； 图4是示出了第二实施例的半导体微量分析忍片的示意性结构的平面图； 图5是示出了第二实施例的半导体微量分析忍片的示意性结构的透视图；[000引图6是示出了第二实施例的半导体微量分析忍片的示意性结构的截面图； 图7A和7B是示出牺牲层的过蚀刻的截面图； 图8是示出第二实施例的半导体微量分析忍片的功能操作的截面图；图9A和9B是示出第二实施例的改进示例的图示； 图10是示出了第Ξ实施例的半导体微量分析忍片的示意性结构的透视图； 图11A至11F是示出了制造第Ξ实施例的半导体微量分析忍片的过程的截面图； 图12是示出了第四实施例的半导体微量分析忍片的示意性结构的平面图； 图13是示出了第四实施例的半导体微量分析忍片的示意性结构的透视图； 图14A至14C是示出了第四实施例的半导体微量分析忍片的示意性结构的截面图； 图15是示出第四实施例的改进示例的平面图；[001引图16是示出第四实施例的改进示例的透视图； 图17A至17D是示出第四实施例的改进示例的图示； 图18是示出了第四实施例的半导体微量分析忍片的示意性结构的截面图； 图19是示出了第五实施例的半导体微量分析忍片的示意性结构的透视图； 图20是示出了第六实施例的半导体微量分析忍片的示意性结构的透视图； 图21A和21B是示出了第六实施例的半导体微量分析忍片的示意性结构的截面图； 图22是示出了第屯实施例的半导体微量分析忍片的示意性结构的平面图； 图23是示出了第八实施例的半导体微量分析忍片的示意性结构的平面图；W及 图24是示出了第八实施例的半导体微量分析忍片的示意性结构的平面图。【具体实施方式】 总之，根据一个实施例，用于检测样品液体中的颗粒的半导体微量分析忍片包括： 半导体基底;第一流动沟槽，设置在所述半导体基底上，W允许所述样品液体被引入其中； 第二流动沟槽，设置在与所述半导体基底的所述第一流动沟槽不同的位置处，W允许所述 样品液体或者电解溶液被引入其中；所述第一流动沟槽的一部分和所述第二流动沟槽的一 部分W配置在所述第一流动沟槽和所述第二流动沟槽之间的隔壁彼此邻接或者互相相交 处的接触部分;和精细孔，设置在所述接触部分的所述隔壁上，并且沟槽用于样品液体中的 精细颗粒通过。 该半导体微量分析忍片通过使得小的流动沟槽与精细颗粒检测机构一体形成在 半导体基底上来制造。样品液体（即，通过使得精细颗粒分散到电解溶液中获得的悬浮液） 被引入到第一流动沟槽的样品液体入口，并且样品液体或者电解液被引入到第二流动沟槽 的样品液体入口，然后流动沟槽被每种液体填充。当颗粒通过配置在第一流动沟槽和第二 流动沟槽之间的精细孔时，发生通过精细孔的离子电流的变化，由此观察离子电流变化，能 电检测所述颗粒。 该半导体微量分析忍片由例如为娃(Si)的半导体晶片制成，然后可W利用具有半 导体制造工艺技术的量产技术。为此原因，半导体微量分析忍片与现有技术中通常采用的 使用石英基底或者树脂基底的微量分析忍片相比，能显著地小型化并且能大量地被制造。 因此能W低成本制造大量的半导体微量分析忍片。此外，根据该实施例的半导体微量分析 忍片不需要为形成流动沟槽的密封结构(盖）的另一基底或者玻璃罩的粘结过程。此外，通 过引入新颖的结构，例如Ξ维配置的流动沟槽(运根据现有技术是困难的），能实现超紧凑 忍片和高灵敏度检测。由于颗粒被电检测，所W能完成利用电路技术从检测信号分离噪音 W及具有实时数据处理(统计处理等）的高灵敏度检测。此外，因为微量分析忍片不需要例 如占据较大空间的光学系统运样的设备，所W与光学检测系统相比，该检测系统能特别紧 凑。 此后参照【附图说明】实施例。一些特定材料和结构在下面被举例，但是与其具有相 同功能的材料和结构同样可W使用并且不局限于下面说明的那些实施例。 (第一实施例） 图1是示意性示出第一实施例的半导体微量分析忍片的俯视图，图2是示出半导体 微量分析忍片的示意性结构的透视图。 在附图中，10表示半导体基底。可W使用各种半导体，如娃（Si),错(Ge)，碳化娃 (SiC)，神化嫁(GaAs)，憐化铜（InP)，氮化嫁(GaN)等作为基底10。在下面的说明书中，娃 (Si)被用于半导体基底10。 21表示样品液体在其中流动的第一流动沟槽，22表示样品液体或者电解液在其中 流动的第二流动沟槽。流动沟槽21和22在不同的布局中被配置成局部彼此靠近，并且通过 例如蚀刻50WI1宽且2μπι深的娃基底10形成。每个流动沟槽21和22的上部覆盖有绝缘薄膜(例 如厚度为200nm)，例如为二氧化碳娃膜(Si〇2)、氮化娃膜(Si化)和氧化侣膜(Ab化）。如图2 所示，流动沟槽帽11(即，用于密封流动沟槽21和22的盖)形成在流动沟槽21和22的上部。第 一和第二流动沟槽两者都由此形成为凹槽形的隧道流动沟槽。 41a和4?分别表示位于第一流动沟槽的端部处的样品液体的入口和出口。4化和 4化分别表示位于第二流动沟槽的端部处的样品液体或者电解液的入口和出口。41a，41b, 42a和4化通过将娃基底10的表面部分蚀刻成深度例如2μπι，形状例如为边长1-mm的正方形 形成。流动沟槽帽11形成在流动沟槽21和22的范围内，然后入口和出口41a，41b，42a和42b 没有帽。由此流动沟槽21和22形成为隧道状的流动沟槽，在入口和出口处开口。 30是设置在第一流动沟槽21和第二流动沟槽22之间的接触部分处的精细孔。精细 孔30通过将在流动沟槽21和22之间的隔壁31(例如厚度为0.2μπι的Si化壁)局部蚀刻为狭缝 形状形成。精细孔30的尺寸（宽度)可稍微大于要检测的颗粒的尺寸。当要检测的颗粒的尺 寸直径为Ιμπι时，在图1中的精细孔30的宽度可W为例如1.5μπι。 13a和13b表示构造用于检测颗粒的电极。电极13a和13b形成为分别在流动沟槽21 和22的内部部分暴露。作为电极13a和13b的材料，在电极与样品液体接触位置的表面部分 中，可W使用氯化银(AgCl)，销(Pt)，金(Au)等。电极13a和13b不是必须被一体化，如图2所 示。即使外部电极被附接在相应的流动沟槽的入口和出口，代替使得电极13a和13b-体化， 也能检测颗粒。 流动通过精细孔30的离子电流基本根据精细孔30的孔桐尺寸确定。换句话说，根 据精细孔30的孔桐尺寸确定通过施加电压到分别在充满电解溶液的流动沟槽21和22中的 电极13a和13b上的流动引起的静电流。 当颗粒通过精细孔30本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体微量分析芯片，用于检测样品液体中的颗粒，所述芯片包括：半导体基底；设置在所述半导体基底上以允许所述样品液体在其中流动的第一流动沟槽；设置在与所述半导体基底的所述第一流动沟槽不同位置处以允许所述样品液体或者电解溶液在其中流动的第二流动沟槽；所述第一流动沟槽的一部分和所述第二流动沟槽的一部分以配置在所述第一流动沟槽和所述第二流动沟槽之间的隔壁彼此邻接或者互相相交处的接触部分；和设置在所述接触部分的所述隔壁上以允许所述颗粒从其中通过的精细孔。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：三木弘子，古山英人，小林贤太郎，小岛章弘，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：日本;JP