Структура и способ использования активной поверхности сенсора
Использование: для изготовления проточной ячейки. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для использования по меньшей мере приблизительно половины активной поверхности сенсора содержит несущую структуру; сенсор на несущей структуре, содержащий активную поверхность; пару опор, расположенных на несущей структуре с противоположных сторон сенсора, причем каждая опора из пары опор имеет высоту опоры относительно верхней поверхности несущей структуры, причем высота опоры больше высоты активной поверхности сенсора относительно указанной верхней поверхности несущей структуры; и покровный слой на указанной паре опор над активной поверхностью, при этом покровный слой с противоположных сторон поддерживается указанной парой опор; причем активная поверхность сенсора, покровный слой и пара опор образуют проход над по меньшей мере более чем приблизительно половиной активной поверхности сенсора, при этом несущая структура, сенсор, покровный слой и пара опор вместе образуют проточную ячейку. Технический результат: обеспечение возможности использования большей поверхности сенсора. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 6 ил.
Ссылка на родственные заявки
По настоящей заявке испрашивается приоритет согласно предварительной патентной заявке США №62/626021, поданной 03.02.2018, содержание которой целиком включено в настоящую заявку посредством ссылки.
Уровень техники
В настоящее время крышки проточных ячеек, используемых совместно с сенсором для накристального детектирования, поддерживаются над активной поверхностью сенсора посредством опор, расположенных на активной поверхности. Причина помещения крышки над сенсором заключается в плоскостности и гладкости активной области (субмикронная шероховатость), которые часто требуются, чтобы обеспечить возможность чистого обмена текучей средой без захвата или задержки реагентов. Структуры, применяемые в настоящее время, приводят к уменьшению площади активной поверхности, которая может быть использована для детектирования. В некоторых случаях может быть использована только одна треть (или менее) активной поверхности сенсора.
Поэтому существует необходимость в средствах для использования большей поверхности сенсора.
Раскрытие изобретения
Недостатки существующих подходов могут быть преодолены и получены дополнительные преимущества за счет предлагаемого устройства, соответствующего одному аспекту настоящего изобретения. Устройство содержит несущую структуру; сенсор на несущей структуре, содержащий активную поверхность; пару опор, расположенных на несущей структуре с противоположных сторон сенсора, причем каждая опора из пары опор имеет высоту опоры относительно верхней поверхности несущей структуры, при этом высота опоры больше высоты активной поверхности сенсора относительно указанной верхней поверхности несущей структуры. Устройство также содержит покровный слой на указанной паре опор над активной поверхностью сенсора, при этом покровный слой с противоположных сторон поддерживается указанной парой опор. Активная поверхность сенсора, покровный слой и пара опор образуют проход над по меньшей мере более чем приблизительно половиной активной поверхности сенсора, при этом несущая структура, сенсор, покровный слой и пара опор вместе образуют проточную ячейку.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, предлагается способ. Способ включает изготовление проточной ячейки, включающее в себя: монтаж сенсора, содержащего активную поверхность, на несущей структуре; формирование пары опор, расположенных на противоположных сторонах сенсора, причем каждая опора из пары опор имеет высоту опоры относительно верхней поверхности несущей структуры, при этом высота опоры больше высоты активной поверхности сенсора относительно указанной верхней поверхности несущей структуры; и монтаж покровного слоя на верхних поверхностях указанной пары опор так, чтобы покровный слой и пара опор образовали промежуток над по меньшей мере приблизительно половиной активной поверхности сенсора.
Краткое описание чертежей
Упомянутые и прочие задачи, отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения будут понятны из последующего подробного описания различных аспектов в совокупности с прилагаемыми чертежами, среди которых:
фиг. 1-5 изображают в разрезе один пример различных этапов изготовления устройства, раскрытого в настоящем изобретении.
Фиг. 1 в разрезе изображает один пример микросхемы, содержащей кристалл с установленным на нем сенсором в соответствии с одним и более аспектами настоящего изобретения. Сенсор, например, содержит активную поверхность.
Фиг. 2 в разрезе изображает один пример подготовки к монтажу и монтажа сенсора и кристалла согласно фиг. 1 на несущую структуру в соответствии с одним и более аспектами настоящего изобретения.
Фиг. 3 в разрезе изображает один пример формирования нижних частей опор рядом с каждой стороной кристалла согласно фиг. 2 в соответствии с одним и более аспектами настоящего изобретения.
Фиг. 4 в разрезе изображает один пример формирования верхних частей опор поверх нижних частей согласно фиг. 3 в соответствии с одним и более аспектами настоящего изобретения.
Фиг. 5 в разрезе изображает один пример законченной структуры после монтажа покровного слоя на верхних частях опор, что приводит к формированию промежутка над по меньшей мере приблизительно половиной активной поверхности сенсора (в данном случае над всей или почти всей активной поверхностью) в соответствии с одним и более аспектами настоящего изобретения.
Фиг. 6 изображает блок-схему примера способа изготовления устройства в соответствии с одним и более аспектами настоящего изобретения.
Осуществление изобретения
Аспекты настоящего изобретения, а также конкретные отличительные признаки, преимущества и детали будут описаны более полным образом ниже со ссылками на примеры, которые не несут ограничительного характера, и проиллюстрированы прилагаемыми чертежами. Описания хорошо известных материалов, технологического инструмента, процессов и т.п. будут опущены, чтобы без надобности не заслонять значимые детали. Однако, следует понимать, что подробные описания и конкретные примеры, хотя и указывают на аспекты изобретения, но приведены только в целях иллюстрации, а не в целях установления ограничений. Для специалистов в данной области будет очевидна возможность различных замен, модификаций, дополнений и/или переделок в рамках идеи и/или объема настоящего изобретения.
Язык описания приближенных значений величин, в том виде, в каком он используется везде в описании и формуле изобретения, может быть применен для определения любого числового представления, для которого допустима вариация, не приводящая к изменению базовой функции, к которой числовое представление относится. Соответственно, величина, вместе с которой используется такое определение, как «приблизительно» или «по существу» не ограничивается точным указанным значением. В некоторых случаях язык описания приближенного значения может соответствовать точности прибора для измерения указанной величины.
Используемая в настоящем описании терминология имеет целью только описание конкретных примеров, и не служит целям ограничения. Предполагается, что существительные, именующие элементы в единственном числе включают в себя также и форму множественного числа, если контекст явным образом не указывает на иное. Также следует понимать, что термины «содержать» (в любой форме, такой как «содержит» или «содержащий»), «иметь» (в любой форме, такой как «имеет» или «имеющий»), и «включать в себя» (в любой форме, такой как «включает в себя» или «включающий в себя») являются глаголами открытого состава. В результате, способ или устройство, которые «содержат», «имеют» или «включают в себя» один или более этапов и элементов, обладают указанными одним или более этапами или элементами, но не ограничены только указанными одним или более этапами или элементами. Аналогично, этап способа или элемент устройства, который «содержит», «имеет» или «включает в себя» один или более отличительных признаков, обладает указанными одним или более отличительными признаками, но не ограничен обладанием только этими одним или более отличительными признаками. Кроме того, устройство или конструкция, которая выполнена определенным способом, считается выполненной по меньшей мере указанным способом, но может быть выполнена и способами, которые не перечислены.
Термин «соединенный», когда он относится к двум физическим элементам, означает непосредственное соединение между двумя физическими элементами. Однако, термин «связанный» может означать непосредственное соединение или соединение через один или более промежуточных элементов.
Термины «может» и «может быть» указывают на возможность осуществления события при некотором наборе обстоятельств; обладания определенной собственностью, характеристикой или функцией; и/или уточняют другой глагол, выражая способность, полномочия или возможность, связанные с уточняемым глаголом. Соответственно, использование терминов «может» и «может быть» указывает, что определяемый член предложения очевидным образом является приемлемым, способным или пригодным для указанной деятельности, функции или применения, хотя при этом учитывается, что при определенных обстоятельствах опрерреляемый член предложения может иногда и не быть приемлемым, способным или пригодным. Например, при некоторых обстоятельствах событие или способности могут быть ожидаемы, в то время как при других обстоятельствах событие или способности не могут осуществиться - это различие отражают термины «может» и «может быть».
Если не оговорено иное, то термины «приблизительно», «по существу» и им подобные используются с некоторым значением, например, результатом измерения, размером и т.п., и означают возможность вариации ±10% от указанного значения.
Термин «приклеивать», «приклеенный» и «клеящий» относится к двум предметам, которые надежно соединены друг с другом при помощи клея или клеящего вещества с использованием нагревания или давления. Термин «прикреплять» относится к соединению друг с другом двух предметов с применением или без применения средства крепления (например, винта, клея или клеящего вещества и т.п.). Таким образом, термин «приклеивать» является частным случаем термина «прикреплять».
Далее в описании делаются ссылки на чертежи, которые для облегчения понимания выполнены не в масштабе; при этом для обозначения одинаковых или подобных друг другу компонентов во всех чертежах использованы одинаковые позиционные номера.
В настоящем описании приведены примеры, относящиеся к устройству, позволяющему использовать всю активную поверхность сенсора, и к способу изготовления такого устройства.
На фиг. 1-5 в разрезе представлен пример различных этапов изготовления устройства, раскрытого в настоящем изобретении. Хотя данный пример заключает в себе устройство в виде планарного сенсора, следует понимать, что вместо планарных устройств могут быть использованы непланарные устройства или комбинация планарных и непланарных устройств.
На фиг. 1 в разрезе изображен пример чипа (микросхемы) 100, содержащего кристалл 102 с расположенным не нем сенсором 104 в соответствии с одним или более аспектами настоящего изобретения. Сенсор содержит, например, активную поверхность 105. Термин «активная поверхность» в настоящем описании относится к поверхности или части поверхности сенсора, где активным образом происходит обнаружение (детектирование) физического фактора. Например, активная поверхность цифрового датчика (сенсора) изображений это поверхность, содержащая фоточувствительные области или пиксели для регистрации света. К примерам функций сенсора помимо других возможных можно отнести: обнаружение света (например, в заданном диапазоне длин волн), обнаружение присутствия одного или более веществ (например, биологической или химической субстанции), и обнаружение изменения концентрации чего-либо (например, концентрации ионов). Сенсор может включать в себя, например, один или более полупроводниковых материалов, и может быть выполнен в форме, например, датчика на комплементарной структуре «металл-оксид-полупроводник», (КМОП (CMOS, англ. Complementary Metal-Oxide Semiconductor)) (например, КМОП-датчика изображений), в форме прибора с зарядовой связью, ПЗС (CCD, англ. Charge Coupled Device) или датчика изображений иного типа. В настоящем примере используется КМОП-датчик изображений, но могут быть использованы и другие типы сенсоров. Как известно специалистам, схема КМОП-датчика изображения содержит пассивные электронные компоненты, например, схему тактового генератора, аналого-цифрового преобразователя и т.п., а также массив фотоприемников для преобразования фотонов (света) в электроны, которые затем преобразуются в напряжение. Если основу сенсора составляет полупроводник, то сенсор может быть изготовлен на кремниевой подложке (например, полупроводниковой пластине), причем после вырезания из полупроводниковой пластины подложка становится кристаллом (чипом) интегральной схемы. Толщина кристалла может зависеть от размера (диаметра) полупроводниковой пластины. Например, стандартная кремниевая пластина диаметром 51 мм может иметь толщину приблизительно 275 мкм, в то время как стандартная кремниевая пластина диаметром 300 мм может иметь толщину приблизительно 775 мкм. Термин активная площадь сенсора (сенсоров) в настоящем описании относится к площади сенсора, которая будет вступать в контакт с реагентом (реагентами) для осуществления детектирования. На кристалле может находиться более, чем один сенсор, или один и тот же кристалл может содержать разные сенсоры.
Специалистам должно быть понятно, что термин "КМОП" относится к технологии, используемой для изготовления интегральных микросхем. В настоящем описании термины «КМОП-сенсор» и «КМОП-сенсор изображений» относятся к сенсорам, изготовленным по КМОП-технологии. Аспект комплементарности, который подчеркивается в названии, относится к включению в интегральные схемы (ИС), изготовляемые по КМОП-технологии, полевых транзисторов (MOSFET, англ. Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) как р-типа, так и n-типа. Каждый транзистор MOSFET содержит металлический затвор с подзатворным диэлектриком, таким как оксид (в названии "металл-оксид") и полупроводниковый материал под затвором (в названии "полупроводник"). Изготовление ИС осуществляется на кристалле, который представляет собой часть полупроводниковой подложки, которую после изготовления ИС разрезают, при этом ИС, изготовленные по КМОП-технологии, характеризуются высокой помехоустойчивостью и низким энергопотреблением в статическом режиме (один из транзисторов всегда заперт).
Согласно одному примеру, КМОП-сенсор изображений может содержать, например, миллионы фотоприемников, называемых пикселями. Каждый пиксель содержит фотоприемник, который под воздействием света накапливает заряд, усилитель для преобразования накопленного заряда в напряжение, и ключ выбора пикселя. Каждый пиксель может содержать, например, индивидуальную микролинзу для захвата большего количества света, и другие средства повышения качества для улучшения изображения, например, для снижения шума.
Далее будет рассмотрен один пример изготовления полупроводникового устройства по КМОП-технологии. Если начать, например, с полупроводниковой подложки р-типа, то NMOS-область может быть защищена, в то время как в PMOS-области может быть создан карман n-типа. Это можно осуществить, например, используя один или более литографических процессов. Затем в обеих NMOS- и PMOS-областях может быть сформирован тонкий подзатворный оксид и затвор (например, из поликремния). Легированные области n+-типа могут быть сформированы в подложке р-типа NMOS-области с каждой стороны временного затвора (dummy gate) (т.е. сформированы исток и сток), при этом одна легированная область n+-типа, как корпус (в данном случае карман) контактирует с PMOS-областью. Это может быть осуществлено путем использования, например, маски. Такой же процесс маскирования и легирования может затем быть использован для формирования истока и стока в PMOS-области и соединения с корпусом в NMOS-области. Затем может быть выполнена металлизация для формирования контактных площадок соединения с различными областями NMOS и PMOS транзисторов (т.е. корпусом, истоком, стоком и затвором). В отличие от ПЗС, КМОП-сенсоры изображений могут содержать другие схемы на том же самом кристалле при небольших затратах или вообще без дополнительных затрат, обеспечивая функции, такие как стабилизацию изображения или сжатие изображения на кристалле.
На фиг. 2 в разрезе изображен один пример подготовки и монтажа кристалла 102 и сенсора 104 на несущей структуре 200 в соответствии с одним или более аспектами настоящего изобретения. Согласно одному примеру, несущая структура 200 может иметь форму диэлектрического слоя с проходящими сквозь него одним или более проводящими каналами. Согласно другому примеру, несущая структура напротив может иметь форму одного лишь диэлектрического слоя. Не преследующие цели ограничения примеры диэлектрических материалов, которые могут быть использованы в диэлектрическом слое, включают в себя диэлектрики с пониженной диэлектрической проницаемостью (с диэлектрической проницаемостью меньшей, чем у двуокиси кремния, приблизительно 3,9), такие как легированная фтором двуокись кремния, легированная углеродом двуокись кремния и пористый диоксид кремния, а также диэлектрики с повышенной диэлектрической проницаемостью (с диэлектрической проницаемостью большей, чем у двуокиси кремния, приблизительно 3,9), такие как нитрид кремния (SiNx) и диоксид гафния. Кристалл может быть прикреплен к несущей структуре 200 при помощи, например, клея для крепления кристалла, который может обеспечить низкую или сверхнизкую нагрузку на сенсор и высокую температурную стабильность.
На фиг. 3 в разрезе изображен пример формирования нижних частей 300 и 302 опор, примыкающих к каждой стороне кристалла 102 фиг. 2 в соответствии с одним или более аспектами настоящего изобретения. Не преследующие цели ограничения примеры материала нижних частей опор включают в себя, например, заполнитель, такой как эпоксидный или пластичный формующий компаунд (например, фенольный упрочняющий компонент, кремнезем, катализаторы, пигменты и разделительные составы для пресс-форм). Во время формирования нижних частей опор сенсор может быть защищен, например, посредством съемной пленки (например, из двуокиси кремния). В ином варианте материал нижних частей опор может быть нанесен конформным осаждением, а затем выровнен до уровня сенсора (сенсоров), или же нижние части опор могут быть сформированы, например, с использованием процесса непосредственного осаждения. Согласно одному примеру конформного осаждения и выравнивания, может быть произведено осаждение эпоксидного компаунда на всю поверхность структуры с последующим процессом планаризации (например, химико-механического полирования (СМР, англ. Chemical-Mechanical Polishing).
На фиг. 4 в разрезе изображен пример формирования верхних частей 400 и 402 опор над нижними частями 300 и 302 опор фиг. 3 в соответствии с одним или более аспектами настоящего изобретения. Не преследующие цели ограничения примеры материала верхних частей опор включают в себя, например, заполнитель, такой как эпоксидный или пластичный формующий компаунд, какой был описан выше в отношении участков нижних опор. Во время формирования верхних частей опор сенсор и кристалл могут быть защищены, например, посредством легкосъемной без повреждения сенсора пленки (например, из двуокиси кремния). В ином варианте материал верхних частей опор может быть нанесен конформным осаждением, а затем выровнен до уровня сенсора (сенсоров). Также, хотя в данном примере каждая из опор состояла из двух частей, следует понимать, что вместо этого каждая из опор может представлять собой одну непрерывную опору, или же опоры могут состоять из более, чем двух частей.
На фиг. 5 в разрезе изображен пример конечной структуры 500 (в данном случае проточной ячейки) после нанесения покровного слоя 502 на верхние части 400 и 402 опор в соответствии с одним или более аспектами настоящего изобретения. В настоящем описании термин «проточная ячейка» относится к миниатюрной камере с впускным отверстием (отверстиями) и выпускным отверстием (отверстиями) для текучих сред, исследуемых на подложке (например, стекле), которая может содержать каналы, в которых может быть сформировано множество (может быть миллионы) нанолунок в фиксированных положениях. Каналы и нанолунки на подложке могут быть изготовлены с использованием, например, полупроводниковой технологии, к примеру, нанолунки могут быть получены травлением подложки. Сенсор может быть расположен с примыканием к камере, например, под подложкой, для локального обнаружения различных типов реакций, которые также можно наблюдать вместе с исследуемыми текучими средами (например, наблюдая флуоресценцию посредством сенсора изображений).
Согласно фиг. 5, нанесение покровного слоя может быть выполнено, например, при помощи сравнительно точного робота (также известного как манипулятор-перекладчик), что приводит к формированию промежутка 504 по меньшей мере над более чем приблизительно половиной активной поверхности 105 сенсора 104. Расположение опор на противоположных сторонах сенсора, а не на его активной поверхности можно назвать процессом корпусирования с разветвлением (fan-out packaging). Покровный слой может содержать материалы, которые не реагируют на падающий свет и прозрачны для падающего света или для других волн, которые могут запускать событие обнаружения в сенсоре 104. Не преследующие цели ограничения примеры материалов покровного слоя с низкой автофлуоресценцией или нефлуоресцирующих включают в себя стекло, например, алюмосиликатное стекло или стекло для плоскоэкранных дисплеев (например, стекло "eagle" от компании Corning Inc., Corning, New York). Материал, характеризующийся низкой автофлуоресценцией или отсутствием автофлуоресценции, гарантирует возможность наблюдения в проточной ячейке, например, любую реакцию, сопровождающуюся флуоресценцией. Вещество (вещества), например, биологическое или химическое вещество (вещества) может быть введено в указанный промежуток для накристального обнаружения посредством активной поверхности сенсора.
Согласно одному примеру, активная поверхность сенсора обладает однородной низкой шероховатостью, т.е. активная поверхность настолько гладкая, насколько это возможно. Как вариант, во вспомогательном слое, который расположен поверх сенсора в промежутке 504, может присутствовать множество каналов 506 для жидкости (жидкостей). Такой (необязательный) вспомогательный слой может представлять собой, например, описанное выше стекло, лежащее на поверхности сенсора. Такой вспомогательный слой может иметь шероховатость приблизительно равную шероховатости активной поверхности сенсора, и бесшовную границу с активной поверхностью, чтобы обеспечить обмен текучими средами без их захвата или улавливания.
Далее, согласно фиг. 6, будет рассмотрен один пример способа 600 изготовления устройства, соответствующего настоящему изобретению. Один пример этапа 602 изготовления сенсора был рассмотрен выше согласно фиг. 1. Хотя указанный пример относится к КМОП-сенсору изображений, могут быть использованы и другие типы сенсоров с активными пикселями, например, ПЗС-устройства и устройства, изготовленные по другим технологиям, например, таким как NMOS-технология (также известная как Live MOS технология), а также сенсоры изображений с различными цветными фильтрами, например, микроцветоделителями, которые отличаются от массива цветных фильтров Байера (мозаики микросветофильтров) тем, что преломляют свет так, что различные комбинации длин волн (цветов) попадают на различные фотоприемники. Сенсор Live MOS дает качество изображения сравнимое с ПЗС-сенсором с полнокадровым переносом сигналов (FFT, англ. Full Frame Transfer) с низким энергопотреблением КМОП-сенсора, и может быть отмечена его способность высококачественной регистрации изображений в течение продолжительного периода времени. Упрощенная схема, которая сокращает расстояние от каждого фотодиода до соответствующей ему микролинзы на кристалле (что позволяет получить более плотно упакованный сенсор с более высоким разрешением) обеспечивает превосходную чувствительность и качество изображения, даже когда свет падает под большим углом падения. В ином варианте, вместо изготовления сенсора можно использовать существующий или имеющийся в продаже сенсор.
Этап 604 монтажа кристалла и сенсора может включать в себя подготовку, которая может содержать, например, процессы литографии и нанесения покрытий, при этом монтаж можно выполнять с использованием, например, прецизионных роботов (также называемых манипуляторами-перекладчиками). Затем выполняют этап 606 панелизации, чтобы объединить кристалл сенсора с несущим слоем. Панелизация может включать в себя, например, нанесение несущего слоя, прикрепление сенсора к кристаллу, позиционирование кристалла на несущем слое и крепление при помощи формовочного компаунда, выравнивание (или «верхнюю шлифовку») формовочного компаунда и нанесение пленки на обратную сторону. После панелизации, на этапе 608 осуществляют процесс разветвления (fan-out), чтобы максимально использовать активную поверхность сенсора. Другими словами, формируют открытое пространство с опорами, расположенными на противоположных сторонах сенсора, по отношению к сенсору, как было более подробно описано выше, используя, например, литографию и процессы нанесения покрытий, затем на опоры может быть установлен покровный слой, например, на этапе 610 в процессе поверхностного монтажа. В процессе поверхностного монтажа покровный слой устанавливают на опоры, используя, например, упомянутых выше прецизионных роботов, и прикрепляют некоторым способом (например, при помощи эпоксидного компаунда). Упомянутые роботы могут быть использованы для установки устройств, предназначенных для поверхностного монтажа, на печатную плату или аналогичный элемент. В таких роботах могут использоваться, например, пневматические чашечные присоски, которыми управляют в трех направлениях для осуществления монтажа покровного слоя.
Другие способы максимизации использования активной поверхности сенсора включают в себя, например, разработку и использование сенсора, активная поверхность которого находится вне площади крышки. Другой пример увеличения используемой площади активной поверхности сенсора заключается в реконструировании сенсора в более дешевой многослойной полупроводниковой пластине, например, деформируемой пластически, с использованием, например, процессов переформования или литья через литниковую систему (gate molding).
Согласно настоящему изобретению в его первом аспекте, предложено рассмотренное выше устройство. Устройство содержит несущую структуру, сенсор на несущей структуре, содержащий активную поверхность. Устройство дополнительно содержит пару опор, расположенных на несущей структуре с противоположных сторон сенсора, причем каждая опора из пары опор имеет высоту опоры относительно верхней поверхности несущей структуры, причем высота опоры больше высоты активной поверхности сенсора относительно указанной верхней поверхности несущей структуры, а также покровный слой на указанной паре опор над активной поверхностью, при этом покровный слой с противоположных сторон поддерживается указанной парой опор. Активная поверхность сенсора, покровный слой и пара опор образуют проход над по меньшей мере более чем приблизительно половиной активной поверхности сенсора, при этом несущая структура, сенсор, покровный слой и пара опор вместе образуют проточную ячейку.
Согласно одному варианту осуществления изобретения, опоры, входящие в пару опор, могут содержать, к примеру, нижние части с противоположных сторон сенсора, и верхние части, которые расположены над нижними частями, и материал которых может быть идентичен материалу нижних частей или может отличаться от материала нижних частей опор. Согласно одному варианту осуществления, каждая из опор пары может включать в себя, например, материал - заполнитель. Заполнитель может содержать, например, эпоксидный компаунд или пластичный формующий компаунд.
Согласно одному варианту осуществления, покровный слой в устройстве, соответствующем первому аспекту изобретения, может представлять собой стекло, например, по меньшей мере одно из следующего: алюмосиликатное стекло и стекло для плоскоэкранных дисплеев.
Согласно одному варианту осуществления, несущая структура устройства, соответствующего первому аспекту изобретения, может содержать диэлектрический слой (слои), при этом диэлектрический слой (слои) может включать в себя один или более проводящих каналов.
Согласно одному варианту осуществления, сенсор устройства, соответствующего первому аспекту изобретения, может содержать, например, один или более полупроводниковых материалов, например, сенсор может быть изготовлен с использованием КМОП-технологии (например, как рассмотренный выше КМОП-сенсор изображений).
Согласно одному варианту осуществления, вспомогательный слой на активной поверхности сенсора устройства, соответствующего первому аспекту изобретения, может содержать, например, каналы.
Согласно одному варианту осуществления, устройство, соответствующее первому аспекту изобретения, может, например, быть частью кассеты для по меньшей мере одного из следующего: биологический анализ и химический анализ. Такая кассета может быть использована для секвенирования, например, для секвенирования ДНК, к примеру, секвенирования путем синтеза или секвенирования нового поколения (известного также, как высокопроизводительное секвенирование). Вместо этого, такая кассета может быть использована для генотипирования, которое заключается в определении отличий в генетической конструкции (генотипе) индивидуума путем исследования последовательности ДНК индивидуума посредством биологического анализа и сравнения полученной последовательности с последовательностью ДНК другого индивидуума или со стандартной последовательностью.
Согласно настоящему изобретению в его втором аспекте, предложен рассмотренный выше способ. Способ включает изготовление проточной ячейки, включающее в себя: монтаж сенсора, содержащего активную поверхность, на несущей структуре, формирование пары опор, расположенных на противоположных сторонах сенсора, причем каждая опора из пары опор имеет высоту опоры относительно верхней поверхности несущей структуры, причем высота опоры больше высоты активной поверхности сенсора относительно указанной верхней поверхности несущей структуры, и монтаж покровного слоя на верхних поверхностях указанной пары опор, так чтобы покровный слой и пара опор образовали промежуток над по меньшей мере приблизительно половиной активной поверхности сенсора.
Согласно одному варианту осуществления изобретения, монтаж сенсора может включать в себя монтаж сенсора, изготовленного по КМОП-технологии (например, как рассмотренный выше КМОП-сенсор изображений).
Согласно одному варианту осуществления, формирование пары опор в способе, соответствующем второму аспекту изобретения, может включать в себя, например, формирование нижних частей опор с противоположных сторон сенсора и формирование верхних частей опор над каждой из нижних частей опор.
Согласно одному варианту осуществления, несущая структура в способе, соответствующем второму аспекту изобретения, может содержать диэлектрический слой (слои), при этом диэлектрический слой (слои) может включать в себя проводящий канал (каналы).
Согласно одному варианту осуществления, способ, соответствующий второму аспекту изобретения, может дополнительно включать, например, сопряжение проточной ячейки с кассетой для по меньшей мере одного из следующего: биологический анализ и химический анализ.
Согласно одному варианту осуществления, способ, соответствующий второму аспекту изобретения, может дополнительно включать, например, использование проточной ячейки для секвенирования.
Согласно одному варианту осуществления, способ, соответствующий второму аспекту изобретения, может дополнительно включать, например, использование проточной ячейки для генотипирования.
Согласно одному варианту осуществления, пара опор в способе, соответствующем второму аспекту изобретения, может содержать, например, материал (материалы) заполнитель.
Согласно одному варианту осуществления, материал (материалы) заполнитель в способе, соответствующем второму аспекту изобретения, может содержать, например, по меньшей мере одно из следующего: эпоксидный компаунд и пластичный формующий компаунд.
Хотя в настоящем описании были рассмотрены и проиллюстрированы несколько аспектов настоящего изобретения, для решения тех же самых задач изобретения специалистами могут быть осуществлены иные аспекты. Соответственно, предполагается, что прилагаемая формула изобретения должна охватывать и такие иные аспекты.
Следует понимать, что все комбинации рассмотренных выше идей (при условии, что эти идеи не противоречат друг другу) предполагается считать частью раскрываемого в описании объекта изобретения. В частности, предполагается, что все комбинации заявленного объекта изобретения, которые появляются в конце настоящего описания, являются частью раскрываемого объекта изобретения.
1. Устройство для использования по меньшей мере приблизительно половины активной поверхности сенсора, содержащее:
несущую структуру;
сенсор на несущей структуре, содержащий активную поверхность;
пару опор, расположенных на несущей структуре с противоположных сторон сенсора, причем каждая опора из пары опор имеет высоту опоры относительно верхней поверхности несущей структуры, причем высота опоры больше высоты активной поверхности сенсора относительно указанной верхней поверхности несущей структуры; и
покровный слой на указанной паре опор над активной поверхностью, при этом покровный слой с противоположных сторон поддерживается указанной парой опор;
причем активная поверхность сенсора, покровный слой и пара опор образуют проход над по меньшей мере более чем приблизительно половиной активной поверхности сенсора, при этом несущая структура, сенсор, покровный слой и пара опор вместе образуют проточную ячейку.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что каждая опора из пары опор содержит: нижнюю часть опоры, причем нижние части опор расположены на противоположных сторонах сенсора; и верхнюю часть опоры, причем верхние части опор расположены над нижними частями опор.
3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что указанная пара опор содержит по меньшей мере один материал-заполнитель.
4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что указанный по меньшей мере один материал-заполнитель содержит по меньшей мере одно из следующего: эпоксидный компаунд и пластичный формующий компаунд.
5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что покровный слой содержит стекло.
6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что покровный слой содержит по меньшей мере одно из следующего: алюмосиликатное стекло и стекло для плоскоэкранных дисплеев.
7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что несущая структура содержит один или более диэлектрических слоев, при этом каждый из указанных одного или более диэлектрических слоев содержит один или более проводящих каналов.
8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что сенсор содержит один или более полупроводниковых материалов.
9. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что сенсор представляет собой сенсор изображений, изготовленный с использованием технологии комплементарных структур металл-оксид-полупроводник (КМОП).
10. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что дополнительно содержит защитный слой на активной поверхности сенсора, причем указанный защитный слой содержит множество каналов.
11. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что является частью кассеты для по меньшей мере одного из следующего: биологический анализ и химический анализ.
12. Способ изготовления устройства для использования по меньшей мере приблизительно половины активной поверхности сенсора, включающий:
изготовление проточной ячейки, включающее в себя:
монтаж сенсора, содержащего активную поверхность, на несущей структуре;
формирование пары опор, расположенных на противоположных сторонах сенсора, причем каждая опора из пары опор имеет высоту опоры относительно верхней поверхности несущей структуры, причем высота опоры больше высоты активной поверхности сенсора относительно указанной верхней поверхности несущей структуры; и
монтаж покровного слоя на верхних поверхностях указанной пары опор так, чтобы покровный слой и пара опор образовали промежуток над по меньшей мере приблизительно половиной активной поверхности сенсора.
13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что монтаж сенсора включает в себя монтаж сенсора изображений, изготовленного по КМОП-технологии.
14. Способ по п. 12, отличающийся тем, что формирование пары опор включает в себя:
формирование нижних частей опор на противоположных сторонах сенсора; и формирование верхних частей опор над каждой из нижних частей опор.
15. Способ по п. 12, отличающийся тем, что несущая структура содержит один или более диэлектрических слоев, при этом каждый из указанных одного или более диэлектрических слоев содержит один или более проводящих каналов.
16. Способ по п. 12, отличающийся тем, что дополнительно включает сопряжение проточной ячейки с кассетой для по меньшей мере одного из следующего: биологический анализ или химический анализ.
17. Способ по п. 12, отличающийся тем, что дополнительно включает использование проточной ячейки для секвенирования.
18. Способ по п. 12, отличающийся тем, что дополнительно включает использование проточной ячейки для генотипирования.
19. Способ по п. 12, отличающийся тем, что указанная пара опор содержит по меньшей мере один материал-заполнитель.
20. Способ по п. 12, отличающийся тем, что указанный по меньшей мере один материал-заполнитель содержит по меньшей мере одно из следующего: эпоксидный компаунд и пластичный формующий компаунд.
