传感器装置及其制造方法制造方法及图纸

本申请提供了一种用于分析流体样品的传感器装置，其中该传感器装置包括包含至少三个感测层的堆叠感测配置和多层结构，其中多层结构具有形成在其中的适于让流体样品通过的孔，并且其中堆叠感测配置以在流体样品通过孔时流体样品通过堆叠感测配置的方式形成在多层结构中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及传感器装置，具体地涉及用于分析流体样品的传感器装置。而且，本专利技术涉及制造传感器装置的方法。
技术介绍
生物传感器可以表示为可以用于被分析物的检测并可以将生物元件与物理化学或物理检测器元件结合在一起的装置。聚合物(特别是核酸)的快速、可靠且便宜的表征已经日益变得重要。可以在单分子水平探测并直接读出杂交状态、碱基堆积、以及关键生物聚合物(如DNA、RNA、甚至蛋白质之类的细胞)的序列的高吞吐量装置将显著地改变生物学发展的速度。例如，US 5，795，782披露了偏压可以驱动单链荷电多核苷酸通过脂双层中的1_2纳米的跨膜通道。 通道离子电流中的变化形式的数据在分子和原子水平提供了对生物聚合物的表征和结构的深刻理解。单个链通过通道可以被观察为离子电流的瞬时减少。采用生物隔膜和微孔的试验已经展示出对转位分子(translocating molecule)的结构具有特别的电子灵敏度。然而，常规方法和装置可能仍然存在一些关于流体样品的表征或区分流体样品的不同组分的可靠性的问题。
技术实现思路
因此，对于可以更加可靠地区分流体样品或被分析物，特别是DNA链的DNA碱基的不同组分或部分的传感器装置存在着需求。为了满足上述需求，提供了根据独立权利要求的传感器装置和制造传感器装置的方法。在从属权利要求中描述了其它增强方面。根据一个示例性方面，提供了用于分析流体样品的传感器装置，其中该传感器装置包括包含至少三个感测层的堆叠感测配置和多层结构，其中多层结构具有形成在其中的适于让流体样品通过的孔，并且其中堆叠感测配置以在流体样品通过孔时流体样品通过堆叠感测配置的方式形成在多层结构中。具体地，例如，所述孔可以为具有圆形或矩形横截面的纳米孔。纳米孔的直径或宽度可以小于20nm，具体地小于lOnm，更具体地小于5nm，如，小于2nm。所述孔可以为通孔， 如，穿过整个多层结构的孔。因此，所述孔可以使得流体样品，如，被分析物，流过所述孔并因此流过多层结构。例如，流过所述孔的流体样品可以在每个感测配置的两部分之间形成间隔，即堆叠感测配置的每一层的一部分可以设置在所述孔的一侧，而堆叠感测配置的每一层的其它部分可以设置在所述孔的相对侧，如，堆叠感测配置的层可以形成限定所述孔的壁的一部分，然而，堆叠感测配置的每一层的所述部分可以电绝缘，其中所述孔和/或流体样品可以形成所述两部分之间的电绝缘。此外，可以设置密封层，其形成所述孔的侧壁， 并将堆叠感测配置和流过所述孔的流体样品彼此隔离。根据一个示例性方面，提供了一种用于分析流体样品的传感器阵列，其中该传感器阵列包括根据示例性方面的多个传感器装置。具体地，所述多个传感器装置可以形成在包括多个孔的单个多层结构中，每个孔与对应的堆叠感测配置相关联。根据一个示例性方面，提供了一种制造堆叠感测配置的方法，该堆叠感测配置用于传感器装置，该传感器装置用于分析流体样品的组分，其中该方法包括提供包括堆叠感测配置的多层结构，并形成穿过堆叠感测配置的孔，其中所述孔适于让流体样品通过。具体地，所述孔的形成可以标准光刻技术，如蚀刻进行。然而，每一种适合的方法可以用来形成所述孔，如电子束、离子束等。在形成所述孔之后，可以对所述孔进行修改或处理。例如，在一些情况中，可以根据需要改变所述孔的尺寸。一种可行的改变可以是通过在所述孔的侧壁上沉积或形成间隔物(spacer)而减小所述尺寸。具体地，例如，所述多层结构的一个或多个层可以形成位于堆叠感测配置之上或之下的停止层，其可以用于进一步的处理步骤， 如，蚀刻步骤或抛光步骤。例如，堆叠感测配置可以多个感测层，即，适于实时测量表示在该点通过感测层的流体样品的具体特性的信号的层。根据特定实施方式，感测层可以为导电层。术语"传感器阵列"可以具体地表示多个传感器或传感器装置的例如成规则图案(如矩阵图案)的配置。这种传感器阵列的传感器的数量可以大于两个，具体地大于10 个，更具体地大于100个。 术语“传感器装置“可以具体地表示可以用于检测流体样品或被分析物的任何装置。可以根据示例性实施方式实现的传感器的示例是气体传感器、生物传感器、PH传感器，湿度传感器等。根据一种实施方式，该传感器装置所基于的原理可以为电传感器原理， 其可以根据例如通过采用堆叠感测配置的电测量检测流体样品或颗粒。术语"流体样品"可以具体地表示任何物质状态的子集。这种流体可以包括液体、气体、等离子体，和在某种程度上为固体，以及其混合物。流体样品的示例为包含DNA的流体、包含细胞的流体、血液、皮下组织中的间隙液体、肌肉或脑组织、尿或其它体液。例如， 流体样品可以为生物物质。这种物质可以包括蛋白质、多肽、核酸、DNA链等。而且，流体样品可以包括颗粒，如，分子、有机分子、生物颗粒、DNA、RNA、蛋白质、氨基酸、珠子(bead)、纳米珠(nano-beads)、纳米管等，特别是生物颗粒，如，在生物学或在生物或生物化学程序中扮演重要作用的任何颗粒，如基因、DNA、RNA、蛋白质、酶、细胞、细菌、病毒等。术语"感测层"可以具体地表示能够单独或与其它感测层结合以检测流体样品的诸如电的、介电的、磁的或光学特性之类的具体特性的材料层。感测层可以由导电材料 (Ta、TaN, Cu、Al、Ti...)或导电材料的组合组成。感测层可以完全或部分覆盖多层结构。 它可以被图案化。术语"堆叠感测配置"可以具体地表示数个感测层，例如至少三个感测层的配置，其中感测层配置在彼此之上，并具有设置在其间的电介质层，所述电介质层用于电绝缘感测层，使得可以形成多个独立的感测配置。术语"彼此之上"可以具体地表示堆叠感测配置可以具有近似二维范围，即沿两个维度的范围比沿第三个维度的范围大很多，并且感测层相对于第三方向，即具有小范围的方向堆叠或堆积。每个感测层可以适于进行通过的流体样品的特定特性的独立测量，其中所述测量可以基于流体样品或流体样品中的颗粒的电的、介电的、磁的或光学特性。感测层的组合可以适于进行通过的流体样品的特定特性的测量，其中所述测量可以基于流体样品或流体样品中的颗粒的电的、介电的、磁的或光学特性。通过设置包括堆叠感测配置的传感器装置，能够为通过堆叠感测配置的一种相同流体样品或被分析物进行多次测量。因此，能够在之后进行统计和/或误差消除处理，因为流体样品，如，DNA,可以一个接一个地面对所述孔的数个感测层，或者可以面对感测层的组合。而且，堆叠感测配置的使用使得能够具有下述可能性，即将感测层设置为彼此靠近，以便可以实现关于流体样品的不同组分的良好分辨率。具体地，能够形成提供下述可能性的感测层配置，即可以进行流体样品的顺序"读取"或分析。例如，当DNA链穿过所述孔并因此穿过堆叠感测配置时，甚至能够区分DNA链的不同DNA碱基。此外，堆叠感测配置的使用使得能够在多层结构中实施数个金属层，以便还可以在多层结构中实现集成电路。例如，能够将电子元件集成在多层结构中，如，片上放大或片上信号处理是可行的。此外，包括多个传感器装置的传感器阵列的设置可以导致检测或分析流体样品的并行性的增加。可选地，传感器装置或传感器阵列可以设置在衬底上或中，所述衬底可以形成传感器装置或传感器阵列的支撑，和/或也可以支撑或实现适于进行由通过的流体样品诱导或引起的信号的某些测量或处本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于分析流体样品的组分的传感器装置，该传感器装置包括：堆叠感测配置（２０２），包括至少三个感测层；和多层结构（２００），其中多层结构（２００）具有形成在其中的适于让流体样品通过的孔（２９９）；其中堆叠感测配置（２０２）以在流体样品通过孔（２９９）时流体样品通过堆叠感测配置（２０２）的方式形成在多层结构（２００）中。

【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：埃弗利娜·格里德莱特，巴勃罗·特洛，迈克尔·乔斯·范杜里恩，纳德·阿基尔，
申请(专利权)人：NXP股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL