晶片级测序流通池制造制造技术

一种用于形成测序流通池的方法包括：提供覆盖有介电层的半导体晶片；并且在所述介电层上形成图案化层。所述图案化层具有差异表面，所述差异表面包括交替的第一表面区域和第二表面区域。所述方法还可以包括：将所述盖晶片附着于所述半导体晶片以形成复合晶片结构，所述复合晶片结构包括多个流通池。然后切割所述复合晶片结构以形成多个管芯。每个管芯包括流通池。所述测序流通池可以包括：入口和出口，在所述图案化层的一部分与所述盖晶片的一部分之间的流动通道。此外，所述方法可以包括对所述测序流通池进行功能化以产生差异表面。

Wafer level sequencing flow cell manufacturing

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】晶片级测序流通池制造相关申请的交叉引用本申请要求2017年9月19日提交的名称为“WaferLevelSequencingFlowCellFabrication”的美国临时专利申请No.62/560,585和2018年5月10日提交的名称为“WaferLevelSequencingFlowCellFabrication”的美国临时专利申请No.62/669,890的优先权，两者均共同转让，并且出于所有目的，通过引用将其整体并入本文中。
本专利技术总体上涉及用于生物学或化学分析的生物传感器，并且更具体地，涉及形成测序流通池的方法，包括在晶片级进行封装。
技术介绍
化学物质和/或生物物质的高通量分析是诊断和治疗领域中的重要工具。可以将附接的一系列化学物质和/或生物物质设计为定义特定的靶序列，分析基因表达模式，识别特定的等位基因变异，确定DNA序列的拷贝数以及在全基因组范围内识别蛋白质的结合位点(例如转录因子和其他调节分子)。在一个具体的示例中，人类基因组计划的到来要求开发改进的核酸测序方法，例如DNA(脱氧核糖核酸)和RNA(核糖核酸)测序方法。单倍体人类基因组的整个3,000,000,000碱基序列的确定为鉴定多种疾病的遗传基础提供了基础。高通量分析(例如，大规模平行DNA测序)经常用流通池，流通池含有可用于进行分析的化学及/或生物物质阵列。在各种配置中，作为用来进行生物分析的整体系统的一部分的检测流通池包括承载物(carrier)，该承载物中可提供试验基板(assaysubstrate)，其中大部分的试验基板可用来进行生化分析，因为这些流通池的承载物部件设计成可提供功能性，在现有技术系统中是由试验基板本身来呈现该功能性。这些流通池可用于自动化系统中且通常呈平坦状以用于成像。这些流通池的部件的各种配置可使蒸发作用减至最小，还使得能精确地控制流体的吸入与排出。现行许多流通池设计的制造及使用可能成本高，且该流通池设计在功能化表面区域的利用率上通常效率低，使得利用该流通池所能获取的数据量减少。
技术实现思路
本专利技术的实施方案提供用于DNA测序应用的纳米阵列流通池的晶片级芯片封装方法。晶片级封装技术可实质降低流通池的制造成本。在某些实施方案中，在这些晶片上形成硬的差异表面，可选择性地对这些硬差异表面进行功能化以用于装载DNA纳米球(DNBloading)。此所述实施方案中形成的硬表面可承受标准半导体晶片级的制造及封装工艺而无任何复杂的限制条件，从而能增进制造及芯片封装产率。根据一些实施方案，一种用于形成测序流通池的方法包括：提供覆盖有介电层的半导体晶片；并且在所述介电层上形成图案化层。所述图案化层具有差异表面，所述差异表面包括交替的第一表面区域和第二表面区域。所述方法还可以包括：将所述盖晶片附着于所述半导体晶片以形成复合晶片结构，所述复合晶片结构包括多个流通池。然后切割所述复合晶片结构以形成多个管芯。每个管芯形成测序流通池。所述测序流通池可以包括：入口和出口、在所述图案化层与所述盖晶片之间的流动通道。所述测序流通池可以包括：在所述图案化层中的一或多个第一表面区域和在所述图案化层中的一或多个第二表面区域。此外，所述方法可以包括对所述测序流通池进行功能化以产生差异表面。在上述方法的一些实施方案中，所述第一表面区域为亲水性表面，而所述第二表面区域为疏水性表面。在一些实施方案中，所述第一表面区域为疏水性表面，而所述第二表面区域为亲水性表面。在一些实施方案中，在测序流通池中，第一表面区域或第二表面区域是被配置用于接收核酸大分子以用于测序的亲水性表面。在一些实施方案中，所述方法还包括在附着所述盖晶片之前，于所述半导体晶片中形成多个通孔，所述多个通孔被配置用作所述流通池的入口和出口。在一些实施方案中，所述方法还包括在将所述盖晶片附着于所述半导体晶片之前，在所述盖晶片中形成入口和出口。在一些实施方案中，所述半导体晶片还可以包括位于所述介电层下方的CMOS层。在一些实施方案中，形成图案化层可以包括：在所述半导体晶片上的所述介电层上形成金属氧化物层；以及将所述金属氧化物层图案化而成为多个金属氧化物区域。所述金属氧化物区域是配置用来接收核酸大分子。在一些实施方案中，形成图案化层可以包括：形成金属氧化物层；在所述金属氧化物层上形成氧化硅层；以及图案化所述氧化硅层。所述金属氧化物层未被所述氧化硅层所覆盖的区域被配置用来接收核酸大分子。在一些实施方案中，所述方法还包括：在将所述盖晶片附着于所述半导体晶片之前，在所述半导体晶片上形成支撑结构。在一些实施方案中，所述方法还包括：使所述盖晶片与所述支撑结构接合。在一些实施方案中，所述盖晶片可以包括玻璃晶片。在一些实施方案中，所述方法还可以包括：对所述测序流通池进行功能化，其中对所述测序流通池进行功能化可以包括：使所述流动通道暴露于经由所述入口和出口所提供的材料。在一些实施方案中，切割所述复合晶片结构可以包括：使用晶片切割工艺将所述复合晶片结构分割成独立的管芯。根据一些实施方案，一种用于形成测序流通池的方法可以包括：提供半导体晶片，所述半导体晶片具有介电层，所述介电层覆盖在互补金属-氧化物-半导体(CMOS)层上。所述CMOS层可以包括：光感测层，所述光感测层包括多个光电二极管，以及电子电路层，所述电子电路层耦合至所述光感测层以用于处理所感测到的信号。所述方法可以包括：在所述介电层上形成图案化层，所述图案化层具有交替的金属氧化物区域和氧化硅区域。所述方法可以包括：将玻璃晶片附着于所述半导体晶片以形成复合晶片结构。所述玻璃晶片可以包括多个孔。所述复合晶片结构包括多个测序流通池。每个测序流通池可以包括：玻璃层，所述玻璃层具有孔，所述孔被配置作为所述测序流通池的入口和出口。每个测序流通池可以包括：多个金属氧化物区域和氧化硅区域，以及在所述玻璃层与所述多个金属氧化物区域以及氧化硅区域之间的流动通道。可以切割所述复合晶片结构以形成多个管芯，每个管芯可以包括测序流通池。在上述方法的一些实施方案中，形成图案化层可以包括：在所述半导体晶片上的所述介电层上形成金属氧化物层；以及将所述金属氧化物层图案化而成为多个金属氧化物区域。所述金属氧化物区域被配置用来接收核酸大分子。在一些实施方案中，形成图案化层可以包括：形成金属氧化物层；在所述金属氧化物层上形成氧化硅层；以及图案化所述氧化硅层。所述金属氧化物层未被所述氧化硅层所覆盖的区域被配置用来接收核酸大分子。在一些实施方案中，所述方法还包括：使所述玻璃晶片与所述半导体晶片接合。该接合步骤可以与本文所述的方法的步骤的各种组合一起使用。在一些实施方案中，所述方法还可以包括对所述测序流通池进行功能化，并且对所述测序流通池进行功能化可以包括：使所述测序流通池暴露于经由所述入口和出口所提供的材料。该功能化步骤可以与本文所述的方法的步骤的各种组合一起使用。根据一些实施方案，一种用于形成测序流通池的方法可以包括：提供覆盖有介电层的半导体晶片；以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于形成测序流通池的方法，其包括：/n提供覆盖有介电层的半导体晶片；/n在所述介电层上形成图案化层，所述图案化层具有差异表面区域，所述差异表面区域包括第一表面区域和第二表面区域；/n将所述盖晶片附着于所述半导体晶片以形成复合晶片结构，所述复合晶片结构包括多个测序流通池，其中每个测序流通池包括：/n在所述图案化层与所述盖晶片之间的流动通道；/n在所述图案化层中的一或多个第一表面区域；/n在所述图案化层中的一或多个第二表面区域；以及/n耦合至所述流动通道的入口和出口；并且/n切割所述复合晶片结构以形成多个管芯，每个管芯包括测序流通池。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170919 US 62/560,585;20180510 US 62/669,8901.一种用于形成测序流通池的方法，其包括：
提供覆盖有介电层的半导体晶片；
在所述介电层上形成图案化层，所述图案化层具有差异表面区域，所述差异表面区域包括第一表面区域和第二表面区域；
将所述盖晶片附着于所述半导体晶片以形成复合晶片结构，所述复合晶片结构包括多个测序流通池，其中每个测序流通池包括：
在所述图案化层与所述盖晶片之间的流动通道；
在所述图案化层中的一或多个第一表面区域；
在所述图案化层中的一或多个第二表面区域；以及
耦合至所述流动通道的入口和出口；并且
切割所述复合晶片结构以形成多个管芯，每个管芯包括测序流通池。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一表面区域为亲水性表面，而所述第二表面区域为疏水性表面。


3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一表面区域为疏水性表面，而所述第二表面区域为亲水性表面。


4.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括在附着所述盖晶片之前，于所述半导体晶片中形成多个通孔，所述多个通孔被配置用作所述流通池的入口和出口。


5.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括在将所述盖晶片附着于所述半导体晶片之前，在所述盖晶片中形成入口和出口。


6.根据权利要求1所述的方法，其中所述半导体晶片进一步包括位于所述介电层下方的CMOS层。


7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中形成图案化层包括：
在所述半导体晶片上的所述介电层上形成金属氧化物层；以及
将所述金属氧化物层图案化而成为多个金属氧化物区域，
其中所述金属氧化物区域是配置用来接收核酸大分子。


8.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中形成图案化层包括：
形成金属氧化物层；
在所述金属氧化物层上形成氧化硅层；以及
图案化所述氧化硅层，
其中所述金属氧化物层未被所述氧化硅层所覆盖的区域被配置用来接收核酸大分子。


9.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：在将所述盖晶片附着于所述半导体晶片之前，在所述半导体晶片上形成支撑结构。


10.根据权利要求9所述的方法，其进一步包括：使所述盖晶片与所述支撑结构接合。


11.根据权利要求1所述的方法，其中所述盖晶片包括玻璃晶片。


12.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：对所述测序流通池进行功能化，其中对所述测序流通池进行功能化包括：使所述流动通道暴露于经由所述入口和出口所提供的材料。


13.根据权利要求1所述的方法，其中切割所述复合晶片结构包括：使用晶片切割工艺将所述复合晶片结构分割成独立的管芯。


14.一种用于形成测序流通池的方法，其包括：
提供半导体晶片，所述半导体晶片具有介电层，所述介电层覆盖在互补金属-氧化物-半导体(CMOS)层上，其中所述CMOS层包括：
光感测层，所述光感测层包括多个光电二极管；
电子电路层，所述电子电路层耦合至所述光感测层以用于处理所感测到的信号；以及
在所述介电层上形成图案化层，所述图案化层具有金属氧化物区域和氧化硅区域；
将玻璃晶片附着于所述半导体晶片以形成复合晶片结构，所述玻璃晶片包括多个孔，以及所述复合晶片结构包括多个测序流通池，其中每个测序流通池包括：
玻璃层，所述玻璃层具有孔，所述孔被配置作为所述测序流通池的入口和出口；
多个金属氧化物区域和氧化硅区域；以及
在所述玻璃层与所述多个金属氧化物区域以及氧化硅区域之间的流动通道；以及
切割所述复合晶片结构以形成多个管芯，每个管芯包括测序流通池。


15.根据权利要求14所述的方法，其中形成图案化层包括：
在所述半导体晶片上的所述介电层上形成金属氧化物层；以及
将所述金属氧化物层图案化而成为多个金属氧化物区域，
其中所述金属氧化物区域被配置用来接收核酸大分子。


16.根据权利要求14所述的方法，其中形成图案化层包括：
形成金属氧化物层；
在所述金属氧化物层上形成氧化硅层；以及
图案化所述氧化硅层，
其中所述金属氧化物层未被所述氧化硅层所覆盖的区域被配置用来接收核酸大分子。


17.根据权利要求14、15或16所述的方法，其进一步包括：使所述玻璃晶片与所述半导体晶片接合。


18.根据权利要求14、15或16所述的方法，其进一步包括对所述测序流通池进行功能化，其中对所述测序流通池进行功能化包括：使所述测序流通池暴露于经由所述入口和出口所提供的材料。


19.一种用于形成测序流通池的方法，其包括：
提供覆盖有介电层的半导体晶片；
在所述介电层上形成图案化层，所述图案化层具有金属氧化物区域和氧化物区域；
形成贯穿所述半导体晶片的多个通孔；
将玻璃晶片附着于所述半导体晶片以形成复合晶片结构，所述复合晶片结构包括多个测序流通池，其中每个测序流通池包括：
玻璃层；
多个金属氧化物区域和氧化物区域；以及
在所述玻璃层与所述多个金属氧化物区域以及氧化物区域之间的流动通道，
其中所述半导体晶片中的所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李世峰，龚剑，林彦佑，诚·弗兰克·钟，
申请(专利权)人：深圳华大智造科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44