[實用新型]用于保護(hù)芯片選擇性部分的剛性掩模

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520715062.0
• 申請日: 2015-09-15
• 公開（公告）號: CN205313517U
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: A·布拉曼蒂
• 申請（專利權(quán)）人: 意法半導(dǎo)體股份有限公司
• 主分類號: C12M1/00
• 分類號: C12M1/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 王茂華

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及用于保護(hù)芯片選擇性部分的剛性掩模。

背景技術(shù)

如已知的，根據(jù)各種識別模式，核酸的分析需要以下預(yù)備步驟： 生物物質(zhì)樣本的制備、包含于其中的核物質(zhì)的擴(kuò)增、以及對應(yīng)于序 列尋求的單個靶標(biāo)或參照鏈的雜化。

在預(yù)備步驟的結(jié)尾，必須檢查樣本以確認(rèn)是否已規(guī)則地發(fā)生擴(kuò) 增。

根據(jù)稱為“實時PCR”的方法，通過合適地選擇的熱周期對DNA 進(jìn)行擴(kuò)增，并且在整個過程中通過熒光反應(yīng)檢測和監(jiān)控擴(kuò)增反應(yīng)的 演進(jìn)。

擴(kuò)增反應(yīng)以這樣的方式進(jìn)行，即，包含在設(shè)置于支撐物中的識 別室中的鏈(strand)包含熒光分子或熒光團(tuán)。設(shè)計為用于樣本光學(xué) 讀數(shù)的PCR分析儀在US2012/0170608以及US2013/0004954中描 述。

存在提供具有識別室的芯片的需求，識別室具有親水基體部分 和疏水側(cè)向邊緣部分。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，通過在芯片上設(shè)置親水表面 以及限定多個室的由疏水材料形成的外殼結(jié)構(gòu)(containment structure)來實現(xiàn)上述需求。在缺少疏水限制的情況下，包含在室(包 括生物樣本和反應(yīng)劑)中的溶液可呈現(xiàn)過度的外圍分布，這會損害 反應(yīng)條件(危害反應(yīng)條件的均一性到以至于顯著減慢或完全阻止反 應(yīng)的程度)以及信號的外部檢測。考慮布置在芯片上的情況，設(shè)置 有二氧化硅(可能進(jìn)一步被處理以改進(jìn)其親水性)表面的是聚碳酸 酯結(jié)構(gòu)，該聚碳酸酯結(jié)構(gòu)鄰接在反應(yīng)室上。此外使得這些室中的每 一個設(shè)置有加熱器和溫度傳感器或者其他類型的執(zhí)行器和傳感器。 使得該系統(tǒng)還包括用于檢測指示反應(yīng)本身演進(jìn)的信號的外部系統(tǒng)。 清楚的是，在這樣的構(gòu)造中，這些系統(tǒng)在室的中央?yún)^(qū)域處是最有效 的。例如，加熱器將布置在中央，并且將以最大的精度控制反應(yīng)發(fā) 生在流體降落的中央?yún)^(qū)域中的溫度，而預(yù)期的是溫度的近似徑向梯 度。在其中由于聚碳酸酯的疏水性不足而導(dǎo)致徑向區(qū)域受到流體中 顯著部分的濃度影響，這可表示尤其是在對溫度非常敏感的生物反 應(yīng)(諸如通過PCR進(jìn)行DNA擴(kuò)增)的情況下對反應(yīng)正常進(jìn)行的嚴(yán) 重阻礙。此外，在相同的實例中，用于檢測熒光信號的傳感器將聚 焦在中央?yún)^(qū)域中，在流體體積不足的情況下可減弱檢測到的量化信 號，從而導(dǎo)致在估算通過PCR得到的DNA量方面的錯誤。

例如，已知使用產(chǎn)生等離子體的反應(yīng)器，以便使得聚碳酸酯表 面疏水。

然而，為此，有利的是以保留反應(yīng)室的親水性或者在任何情況 下不使得它們變得疏水的方式對反應(yīng)室的底部進(jìn)行掩模。為此，通 常將諸如鋁、鎳或鉻的金屬，或者將諸如氮化鋁(AlN)或氧化鋁 (Al₂O₃)的化合物，或者再次將碳化硅(SiC)或五氧化二鉭(Ta₂O₅) 作為掩模。可參照例如JohnWiley&Sons出版社出版的“微制造導(dǎo) 論(Introductiontomicrofabrication)”(SamiFranssila著)第二版 第138頁。通過以下步驟獲得所述掩模：借助沉積和蝕刻的連續(xù)步 驟將在反應(yīng)室內(nèi)沉積金屬層用于覆蓋室自身底部，并且然后進(jìn)行等 離子處理用于使室的未進(jìn)行掩模的側(cè)表面疏水。最終，金屬掩模層 在之后被移除。

顯然的是，現(xiàn)有技術(shù)帶來了兼容性和過程的嚴(yán)重問題。特別地， 金屬掩模的形成是不理想的，因為其延長過程步驟并使過程步驟變 得復(fù)雜，并且金屬掩模的形成對于整體形成于芯片自身中的可能電 子設(shè)備而言可能是污染源。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的是提供用于保護(hù)芯片選擇性部分的剛性掩 模，其將能夠降低所述分析過程中的讀數(shù)錯誤的風(fēng)險。

根據(jù)本公開的一個方面，提供了一種剛性掩模，用于在用于生 化反應(yīng)的芯片的化學(xué)/物理處理期間保護(hù)所述芯片的選擇性部分，其 中所述芯片包括多個井，所述生化反應(yīng)在所述井處發(fā)生，所述井具 有底部并且根據(jù)圖案進(jìn)行布置，所述剛性掩模此外在至少第一方向 上相對于所述芯片是活動的，并且所述剛性掩模包括：支撐部分； 以及多個支腿，每個支腿均設(shè)置有剛性芯柱和板，所述剛性芯柱具 有固定至所述支撐部分的第一端以及固定至所述板的第二端，其中 所述支腿根據(jù)所述圖案而固定至所述支撐部分并且以以下方式配 置：當(dāng)每個所述支腿插入在對應(yīng)的井中時，相應(yīng)的板至少部分地覆 蓋所述井的底部，從而在所述化學(xué)/物理處理期間提供保護(hù)。