鍵合焊盤和檢測電極所形成的生物傳感器晶片的製作方法

2023-09-21 19:00:15 2

鍵合焊盤和檢測電極所形成的生物傳感器晶片的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種生物傳感器晶片。鍵合焊盤和檢測電極所形成的生物傳感器晶片，所述的鍵合絕緣性基板上設有一對焊盤擱置片，所述的焊盤擱置片內嵌入有鍵合焊盤，所述的鍵合焊盤兩端各連通有陰極微流管、陽極微流管；所述的陰極微流管連通於工作電極；所述的陽極微流管連通於參比電極；所述的鍵合焊盤覆於電解液囊之上，焊盤擱置片與電解液囊之間設有參比電極塗膜層；所述的鍵合絕緣性基板與電解液囊之間設有工作電極塗膜層。本實用新型使得能夠以不同材料形成鍵合焊盤和檢測電極。對鍵合焊盤和檢測電極均使用單一表面處理操作。通過使用相同的處理，可以避免在已平坦化的表面上進行抗蝕劑構圖，並且可以確保鍵合焊盤和檢測電極的清潔度。
【專利說明】鍵合焊盤和檢測電極所形成的生物傳感器晶片
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種生物傳感器晶片。
【背景技術】
[0002]1967年S.J.烏普迪克等制出了第一個生物傳感器葡萄糖傳感器。將葡萄糖氧化酶包含在聚丙烯醯胺膠體中加以固化，再將此膠體膜固定在隔膜氧電極的尖端上，便製成了葡萄糖傳感器。當改用其他的酶或微生物等固化膜，便可製得檢測其對應物的其他傳感器。固定感受膜的方法有直接化學結合法；高分子載體法；高分子膜結合法。現已發展了第二代生物傳感器(微生物、免疫、酶免疫和細胞器傳感器)，研製和開發第三代生物傳感器，將系統生物技術和電子技術結合起來的場效應生物傳感器，90年代開啟了微流控技術，生物傳感器的微流控晶片集成為藥物篩選與基因診斷等提供了新的技術前景。由於酶膜、線粒體電子傳遞系統粒子膜、微生物膜、抗原膜、抗體膜對生物物質的分子結構具有選擇性識別功能，只對特定反應起催化活化作用，因此生物傳感器具有非常高的選擇性。缺點是生物固化膜不穩定。生物傳感器涉及的是生物物質，主要用於臨床診斷檢查、治療時實施監控、發酵工業、食品工業、環境和機器人等方面。
[0003]傳感器是一種可以獲取並處理信息的特殊裝置，如人體的感覺器官就是一套完美的傳感系統通過眼、耳、皮膚來感知外界的光、聲、溫度、壓力等物理信息，通過鼻、舌感知氣味和味道這樣的化學刺激。傳感器是一類特殊的傳感器，它以生物活性單元(如酶、抗體、核酸、細胞等)作為生物敏感單元，對目標測物具有高度選擇性的檢測器。生物傳感器是一門由生物、化學、物理、醫學、電子技術等多種學科互相滲透成長起來的高新技術。因其具有選擇性好、靈敏度高、分析速度快、成本低、在複雜的體系中進行在線連續監測，特別是它的高度自動化、微型化與集成化的特點，使其在近幾十年獲得蓬勃而迅速的發展。在國民經濟的各個部門如食品、製藥、化工、臨床檢驗、生物醫學、環境監測等方面有廣泛的應用前景。特別是分子生物學與微電子學、光電子學、微細加工技術及納米技術等新學科、新技術結合，正改變著傳統醫學、環境科學動植物學的面貌。生物傳感器的研究開發，已成為世界科技發展的新熱點，形成21世紀新興的高技術產業的重要組成部分，具有重要的戰略意義。

【發明內容】

[0004]本實用新型的目的是提供鍵合焊盤和檢測電極所形成的生物傳感器晶片。
[0005]本實用新型解決其上述的技術問題所採用以下的技術方案:鍵合焊盤和檢測電極所形成的生物傳感器晶片，其主要構造有:工作電極、參比電極、鍵合焊盤、焊盤擱置片、鍵合絕緣性基板、陰極微流管、陽極微流管、參比電極塗膜層、工作電極塗膜層、電解液囊，所述的鍵合絕緣性基板上設有一對焊盤擱置片，所述的焊盤擱置片內嵌入有鍵合焊盤，所述的鍵合焊盤兩端各連通有陰極微流管、陽極微流管；
[0006]所述的陰極微流管連通於工作電極；
[0007]所述的陽極微流管連通於參比電極；[0008]所述的鍵合焊盤覆於電解液囊之上，焊盤擱置片與電解液囊之間設有參比電極塗膜層；
[0009]所述的鍵合絕緣性基板與電解液囊之間設有工作電極塗膜層。
[0010]上述的工作電極、參比電極其可同時連接於鍵合焊盤兩端，並且其連接鍵合焊盤的數量為廣4枚。
[0011]本實用新型的有益效果:使得能夠以不同材料形成鍵合焊盤和檢測電極。對鍵合焊盤和檢測電極均使用單一表面處理操作(平坦化)。通過使用相同的處理，可以避免在已平坦化的表面上進行抗蝕劑構圖，並且可以確保鍵合焊盤和檢測電極的清潔度。平坦化步驟可以導致對鍵合焊盤和檢測電極進行構圖；通過去除向下直到第二覆層的材料，檢測電極和鍵合焊盤可以與之前的檢測電極區域和鍵合焊盤開口自動對準，從而可以將最終的鍵合焊盤和檢測電極視為自對準，因為不需要使用光刻工藝來限定鍵合焊盤和檢測電極的形狀和位置。這意味著在限定鍵合焊盤和檢測電極的形狀時不再需要提供覆蓋容差。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型鍵合焊盤和檢測電極所形成的生物傳感器晶片4枚鍵合焊盤並聯於工作電極、參比電極的示意圖。
[0013]圖2為本實用新型鍵合焊盤和檢測電極所形成的生物傳感器晶片剖面結構示意圖。
[0014]圖3為本實用新型鍵合焊盤和檢測電極所形成的生物傳感器晶片單聯工作電極、參比電極的鍵合焊盤示意圖。
[0015]圖中 1-工作電極，2-參比電極，3-鍵合焊盤，4-焊盤擱置片，5-鍵合絕緣性基板，6-陰極微流管，7-陽極微流管，8-參比電極塗膜層，9-工作電極塗膜層，10-電解液囊。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖1-3對本實用新型的【具體實施方式】做一個詳細的說明。
[0017]實施例:鍵合焊盤和檢測電極所形成的生物傳感器晶片，其主要構造有:工作電極1、參比電極2、鍵合焊盤3、焊盤擱置片4、鍵合絕緣性基板5、陰極微流管6、陽極微流管
7、參比電極塗膜層8、工作電極塗膜層9、電解液囊10，所述的鍵合絕緣性基板5上設有一對焊盤擱置片4，所述的焊盤擱置片4內嵌入有鍵合焊盤3，所述的鍵合焊盤3兩端各連通有陰極微流管6、陽極微流管7 ；
[0018]所述的陰極微流管6連通於工作電極I ;
[0019]所述的陽極微流管7連通於參比電極2 ；
[0020]所述的鍵合焊盤3覆於電解液囊10之上，焊盤擱置片4與電解液囊10之間設有參比電極塗膜層8;
[0021]所述的鍵合絕緣性基板5與電解液囊10之間設有工作電極塗膜層9。
[0022]所述的工作電極1、參比電極2其可同時連接於鍵合焊盤3兩端，並且其連接鍵合焊盤3的數量為廣4枚。
[0023]本實用新型鍵合焊盤3開口可以限定為穿過兩個覆層，使得其深度比用於檢測電極的通孔深度大。通過這種方式，鍵合焊盤3開口不會完全被擴散阻擋層填充。因此可以使用相同的掩模在第一覆層中形成所述至少一個填充導電連接通孔以及在第二覆層中形成所述至少一個通孔。形成第一覆層的操作可以進一步包括在第一覆層下方形成刻蝕停止層，以及形成第二覆層的操作可以進一步包括在第二覆層下方形成刻蝕停止層。這些刻蝕停止層用於停止對檢測電極通孔和鍵合焊盤3開口的刻蝕；形成擴散阻擋層的操作可以包括形成氮化鉭層以及在氮化鉭層上形成擔層，該氮化鉭層完全填充第二覆層中的所述至少一個通孔，其中，氮化鉭層比擔層厚。
[0024]通過上述方式，可以用氮化鉭擴散阻擋堆疊填充檢測電極區域，所述氮化鉭擴散阻擋堆疊具有足夠厚以完全填充通孔的氮化鉭層。更寬且更深的鍵合焊盤3開口僅部分地由氮化鉭/擔擴散阻擋層填充。平坦化操作從檢測電極區域中去除鍵合焊盤3連接層、以及過多的氮化鉭，以使得只有氮化鉭保留在檢測電極通孔中，並填充該通孔直到第二覆層的表面。所述(或每個)刻蝕停止層可以包括氮化矽，第一和第二覆層可以包括氧化矽層或氧化矽和氮化矽層的結合。電介質層中的填充導電連接區域和第一覆層中的填充導電連接區域可以分別用銅填充。鍵合焊盤3連接層優選的也包括銅。為了這個目的，可以澱積銅晶種層，並且可以電鍍銅。可以採用銅化學機械拋光工藝來平坦化鍵合焊盤3開口中的銅，並且去除晶片表面處的氮化鉭/Ta阻擋層。這會在檢測電極通孔中保留平坦化的氮化鉭插塞。這些氮化鉭插塞構成了生物傳感器的納米電極。在氮化鉭表面上會形成薄的天然氮化鉭。這可以防止表面被腐蝕。為生物傳感器提供需要特異性所需的生物探針分子可以容易的附著到氮化鉭層。
【權利要求】
1.鍵合焊盤和檢測電極所形成的生物傳感器晶片，其主要構造有:工作電極(I)、參比電極(2)、鍵合焊盤(3)、焊盤擱置片(4)、鍵合絕緣性基板(5)、陰極微流管(6)、陽極微流管(7)、參比電極塗膜層(8)、工作電極塗膜層(9)、電解液囊(10)，其特徵在於:鍵合絕緣性基板(5)上設有一對焊盤擱置片(4)，所述的焊盤擱置片(4)內嵌入有鍵合焊盤(3)，所述的鍵合焊盤(3)兩端各連通有陰極微流管(6)、陽極微流管(7); 所述的陰極微流管(6)連通於工作電極(I)； 所述的陽極微流管(7)連通於參比電極(2)； 所述的鍵合焊盤(3)覆於電解液囊(10)之上，焊盤擱置片(4)與電解液囊(10)之間設有參比電極塗膜層(8); 所述的鍵合絕緣性基板(5 )與電解液囊(10 )之間設有工作電極塗膜層(9 )。
2.根據權利要求1所述的鍵合焊盤和檢測電極所形成的生物傳感器晶片，其特徵在於所述的工作電極(I)、參比電極(2)其可同時連接於鍵合焊盤(3)兩端，並且其連接鍵合焊盤(3)的數量為廣4枚。
【文檔編號】G01N27/26GK203519549SQ201320727458
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年11月18日 優先權日:2013年11月18日
【發明者】徐雲鵬, 燕春暉 申請人:徐雲鵬