封装、生物芯片套件和封装方法

申请号 CN200810128359.1 申请日 2008-07-14 公开(公告)号 CN101343608A 公开(公告)日 2009-01-14
申请人 三星电子株式会社; 发明人 李俊荣; 李东镐;
摘要 本 发明 提供了一种具有改进的良率的封装、 生物 芯片套件和封装方法。该封装包括: 支撑 件,在支撑件上设置有多个生物芯片;盖,结合到支撑件并与支撑件一起限定用于多个生物芯片中的每个生物芯片的反应空间,盖包括至少一个入口/出口。
权利要求

1、一种封装,包括:
支撑件,在支撑件上设置有多个生物芯片;
盖,结合到支撑件并与支撑件一起限定用于多个生物芯片中的每个生物 芯片的反应空间,盖包括至少一个入口/出口。
2、根据权利要求1所述的封装,其中,反应空间包括顶表面、底表面和 侧壁,反应空间的顶表面由盖形成,反应空间的底表面由支撑件形成,反应 空间的侧壁单独由支撑件形成或单独由盖形成,或者由支撑件和盖的组合形 成。
3、根据权利要求1所述的封装,其中,生物芯片套件括多个活性区和连 接到活性区的多个探针,活性区位于支撑件的表面上。
4、一种封装,包括:
支撑件,在支撑件上设置有多个生物芯片;
分隔件,结合到支撑件并具有对应于多个生物芯片的多个开口,多个开 口中的每个开口暴露生物芯片;
盖,结合到分隔件,并与支撑件和分隔件一起限定用于多个生物芯片中 的每个生物芯片的反应空间。
5、根据权利要求4所述的封装,其中,分隔件包含聚烷或聚酯。
6、根据权利要求4所述的封装,其中,分隔件包含自密封材料。
7、根据权利要求4所述的封装,其中,反应空间包括顶表面、底表面和 侧壁,反应空间的顶表面由盖形成,反应空间的底表面由支撑件形成,反应 空间的侧壁单独由支撑件形成,单独由盖形成、单独由分隔件形成或者由支 撑件、分隔件和盖的组合形成。
8、根据权利要求4所述的封装,其中,盖包括至少一个入口/出口。
9、根据权利要求4所述的封装,其中,生物芯片包括多个活性区和连接 到活性区的多个探针,活性区位于支撑件的表面上。
10、一种生物芯片套件,包括:
基底,在基底上设置生物芯片;
盖,结合到基底并与基底一起限定生物芯片上方的反应空间,盖包括至 少一个入口/出口。
11、根据权利要求10所述的生物芯片套件,其中,反应空间包括顶表面、 底表面和侧壁,反应空间的顶表面由盖形成,反应空间的底表面由基底形成, 反应空间的侧壁单独由基底形成,单独由盖形成、或者由基底和盖的组合形 成。
12、根据权利要求10所述的生物芯片套件,其中,生物芯片套件括多个 活性区和连接到活性区的多个探针,活性区位于基底上。
13、根据权利要求10所述的生物芯片套件,其中,基底包括基底突出, 盖包括盖突出,盖突出对应于基底突出。
14、一种生物芯片套件,包括:
基底,在基底上设置生物芯片;
分隔件,结合到基底并具有对应于生物芯片的开口,开口暴露生物芯片;
盖,结合到分隔件并与基底和分隔件一起限定生物芯片上方的反应空间, 盖包括至少一个入口/出口。
15、根据权利要求14所述的生物芯片套件,其中,分隔件包含聚硅氧烷 或聚氨酯。
16、根据权利要求14所述的生物芯片套件,其中,分隔件包含自密封材 料。
17、根据权利要求14所述的生物芯片套件,其中,反应空间包括顶表面、 底表面和侧壁,反应空间的顶表面由盖形成,反应空间的底表面由基底形成, 反应空间的侧壁单独由分隔件形成,由分隔件和盖的组合形成或者由分隔件 和基底的组合形成。
18、根据权利要求14所述的生物芯片套件,其中,盖包括至少一个入口 /出口。
19、根据权利要求14所述的生物芯片套件,其中,盖包括对应于生物芯 片的盖突出。
20、根据权利要求14所述的生物芯片套件,其中,基底包括基底突出, 盖包括盖突出,盖突出和基底突出相互面对。
21、一种封装方法,包括的步骤有:
提供其上设置有多个生物芯片的支撑件;
将盖结合到支撑件以形成封装,盖包括至少一个入口/出口并与支撑件一 起限定用于多个生物芯片中的每个生物芯片的反应空间,其中,盖包括多个 盖突出,每个盖突出对应于所述多个生物芯片中的每个生物芯片。
22、根据权利要求21所述的封装方法,其中,将盖结合到支撑件的步骤 包括:将盖结合到包括多个支撑突出的支撑件,支撑突出对应于盖突出。
23、一种生物芯片套件封装方法,包括的步骤有:
提供其上设置有多个生物芯片的支撑件;
将盖结合到支撑件以形成封装,盖包括至少一个入口/出口并与支撑件一 起限定用于多个生物芯片中的每个生物芯片的反应空间;
切割封装以分离多个生物芯片,每个生物芯片具有分离的反应空间。
24、一种封装方法,包括的步骤有:
提供其上设置有多个生物芯片的支撑件;
将分隔件结合到支撑件,分隔件具有对应于多个生物芯片的多个开口, 多个开口中的每个开口暴露多个生物芯片中的每个生物芯片;
将盖结合到分隔件以形成封装,盖与支撑件和分隔件一起限定用于多个 生物芯片中的每个生物芯片的反应空间。
25、根据权利要求24所述的封装方法,其中,分隔件包含聚硅氧烷或聚 氨酯。
26、根据权利要求24所述的封装方法,其中,分隔件包含自密封材料。
27、根据权利要求24所述的封装方法,其中,盖包括至少一个入口/出 口。
28、一种生物芯片套件封装方法,包括的步骤有:
提供其上设置有多个生物芯片的支撑件;
将分隔件结合到支撑件,分隔件具有对应于多个生物芯片的多个开口, 多个开口中的每个开口暴露多个生物芯片中的每个生物芯片;
将盖结合到分隔件以形成封装,盖与支撑件和分隔件一起限定用于多个 生物芯片中的每个生物芯片的反应空间;
切割封装以分离多个生物芯片,每个生物芯片具有分离的反应空间。
29、根据权利要求28所述的生物芯片套件封装方法,其中,分隔件包含 聚硅氧烷或聚氨酯。
30、根据权利要求28所述的生物芯片套件封装方法,其中,分隔件包含 自密封材料。
31、根据权利要求28所述的生物芯片套件封装方法,其中,盖包括至少 一个入口/出口。

说明书全文

技术领域

发明实施例涉及封装、套件(kit)和封装方法,例如,涉及一种包 含用于杂交(hybridization)的反应空间的晶片级封装、生物芯片套件及其封 装方法。

背景技术

近年来,随着基因组工程的发展,已经确定了各种生物体的染色体组的 核苷酸序列。因此,对生物芯片的关注加大,并以套件的形式来制造各种生 物芯片。生物芯片套件是在测试各种生物样品过程中已经被广泛应用的工具。 所述的套件提供内部反应空间并防止生物芯片被污染或损坏。
为了制造生物芯片套件,有时要将生物芯片单独封装。例如,广泛应用 的封装技术包括将集成在晶片上的生物芯片切割成分离的芯片,然后一个接 一个地组装封装和生物芯片的方法。这些封装技术涉及多个处理步骤,这些 处理步骤会提高生产成本并降低工艺效率。另外,由于形成在晶片上的生物 芯片的表面在经历不同的处理步骤的同时被暴露,所以生物芯片的表面倾向 于被损坏,从而会导致反应效率的降低。

发明内容

本发明提供了一种具有改进的良率的封装、具有改进的良率的生物芯片 套件和可以改进良率的封装方法。
根据本发明的一方面,提供了一种封装,该封装包括:支撑件,在支撑 件上设置有多个生物芯片;盖,结合到支撑件并与支撑件一起限定用于多个 生物芯片中的每个生物芯片的反应空间,盖包括至少一个入口/出口。
根据本发明的另一方面,提供了一种封装,该封装包括:支撑件,在支 撑件上设置有多个生物芯片;分隔件,结合到支撑件并具有对应于多个生物 芯片的多个开口,多个开口中的每个开口暴露多个生物芯片中的每个生物芯 片;盖,结合到分隔件,并与支撑件和分隔件一起限定用于多个生物芯片中 的每个生物芯片的反应空间。
根据本发明的又一方面,提供了一种生物芯片套件,该生物芯片套件包 括:基底,在基底上设置生物芯片;盖,结合到基底并与基底一起限定生物 芯片上方的反应空间,盖包括至少一个入口/出口。
根据本发明的另一方面,提供了一种生物芯片套件,该生物芯片套件包 括:基底,在基底上设置生物芯片;分隔件,结合到基底并具有对应于生物 芯片的开口,开口暴露生物芯片;盖,结合到分隔件并与基底和分隔件一起 限定生物芯片上方的反应空间,盖包括至少一个入口/出口。
根据本发明的另一方面,提供了一种封装方法,该封装方法包括的步骤 有:提供其上设置有多个生物芯片的支撑件;将盖结合到支撑件以形成封装, 盖包括至少一个入口/出口并与支撑件一起限定用于多个生物芯片的每个生 物芯片的反应空间,其中,盖包括多个盖突出,每个盖突出对应于所述多个 生物芯片中的每个生物芯片。
根据本发明的另一方面,提供了一种生物芯片套件封装方法,该生物芯 片套件封装方法包括的步骤有:提供其上设置有多个生物芯片的支撑件;将 盖结合到支撑件,以形成封装,盖包括至少一个入口/出口并与支撑件一起限 定用于多个生物芯片的每个生物芯片的反应空间;切割封装以分离多个生物 芯片,每个生物芯片具有分离的反应空间。
根据本发明的另一方面,提供了一种封装方法,该封装方法包括的步骤 有:提供其上设置有多个生物芯片的支撑件;将分隔件结合到支撑件,分隔 件具有对应于多个生物芯片的多个开口,多个开口中的每个开口暴露多个生 物芯片中的每个生物芯片;将盖结合到分隔件以形成封装,盖与支撑件和分 隔件一起限定用于多个生物芯片中的每个生物芯片的反应空间。
根据本发明的另一方面,提供了一种生物芯片套件封装方法,该生物芯 片套件封装方法包括的步骤有:提供其上设置有多个生物芯片的支撑件;将 分隔件结合到支撑件,分隔件具有对应于多个生物芯片的多个开口,多个开 口中的每个开口暴露多个生物芯片中的每个生物芯片;将盖结合到分隔件以 形成封装,盖与支撑件和分隔件一起限定用于多个生物芯片中的每个生物芯 片的反应空间;切割封装以分离多个生物芯片,每个生物芯片具有分离的反 应空间。
在下面对实施例的描述中,将描述其它方面,或使其它方面是清楚的。
附图说明
通过参照附图进行的对实施例的详细描述,本发明的上述和其它特征和 优点将会变得清楚,在附图中:
图1是根据本发明实施例的晶片级封装的透视图;
图2是图1中示出的晶片级封装的分解图;
图3是图1中示出的晶片级封装的平面图;
图4是沿图3中的线A-A′截取的剖视图;
图5和图6是根据本发明另一实施例的晶片级封装的剖视图;
图7是根据本发明又一实施例的晶片级封装的透视图;
图8是根据本发明又一实施例的晶片级封装的分解图;
图9是根据本发明又一实施例的晶片级封装的平面图;
图10是沿图9中的线B-B′截取的剖视图;
图11至图14是根据本发明另一实施例的晶片级封装的剖视图;
图15是根据本发明实施例的生物芯片套件的透视图;
图16是沿图15中的线C-C′截取的剖视图;
图17和图18是根据本发明一些实施例的生物芯片套件的剖视图;
图19是根据本发明另一实施例的生物芯片套件的透视图;
图20是沿着图19中的线D-D′截取的剖视图;
图21是生物芯片套件的剖视图,示出了使用生物芯片套件的状态;
图22至图25是根据本发明一些实施例的生物芯片套件的剖视图;
图26是根据本发明实施例的用于解释封装方法的中间结构的剖视图。

具体实施方式

下面通过参照对实施例的详细描述和附图,本发明和实现本发明的方法 的其它优点和特征会更易于理解。然而,本发明可以以许多不同的形式来实 施,并不应该被理解为限于在此提出的实施例。相反,提供这些实施例使得 本公开将是彻底和完全的,并将本发明的构思充分地传达给本领域的技术人 员。在附图中,为了清晰起见,会扩大或减小层和区域的厚度。
在这里可使用空间相对术语,如“在...下方”、“在...之下”、“下面的”、 “在...之上”和“上面的”等,用来轻松地描述如图中所示的一个元件或特 征与其它元件或特征的关系。应该理解的是,空间相对术语意在包含除了在 附图中描述的方位之外的装置在使用或操作中的不同方位。在整个说明书中, 相同的标号表示相同的元件。
将参照透视图、剖视图和/或平面图来描述实施例。可根据制造技术和/ 或公差来修改示例性图示的轮廓。即,本发明的实施例并不意图限制本发明 的范围,而是覆盖由于制造工艺的变化而导致的所有改变和变形
首先,将参照图1至图4来描述根据本发明实施例的晶片级封装。
图1是根据本发明实施例的晶片级封装的透视图。图2是图1中示出的 晶片级封装的分解图。图3是图1中示出的晶片级封装的平面图。图4是沿 图3中的线A-A′截取的剖视图。
根据本发明实施例的晶片级封装100包括:支撑晶片110,在该支撑晶 片110上集成有多个生物芯片120;盖晶片130,结合到支撑晶片110并与支 撑晶片110一起限定用于多个生物芯片120中的每个的反应空间RS。
例如,支撑晶片110和盖晶片130可为不透明晶片或透明晶片。不透明 晶片的示例包括柔性基底(如尼龙膜、硝化纤维膜或塑料膜)或刚性基底(如 半导体晶片)。当使用半导体基底作为基底时,可以使用半导体装置制造工艺、 各种确定的薄膜形成工艺、光刻工艺及其它工艺。透明晶片的示例包括透明 的玻璃晶片(包含钠玻璃(例如,由钠钙玻璃形成))和其它。当在生物样 品的数据分析(例如,杂交分析)中使用利用可见光和/或UV光的荧光材料 检测方法时,支撑晶片110和盖晶片130中的至少一个可为透光的。例如, 支撑晶片110可为不透明晶片(如半导体晶片),盖晶片130可为由钠钙玻璃 形成的透明的玻璃晶片。当在透明的生物样品的数据分析中使用电信号时, 支撑晶片110和盖晶片130均可为不透明的。结果,当使用电信号方法时, 支撑晶片110和盖晶片130的组合的示例可为多种多样的。
多个生物芯片120集成在支撑晶片110上。例如,在基因表达谱、基因 分型(genotyping)、突变或多态(如单核苷酸多态性(SNP))的检测、蛋白 质或缩酸的分析、潜在药物筛选及新药物的研发与制备中可使用多个生物 芯片120中的每个。
生物芯片120包括设置在支撑晶片110上的活性区(active region)(未 示出)和连接到活性区的多个探针。活性区可由在杂交分析中抗解且基本 稳定的材料制成,例如,可由当与pH值为6~9的磷酸盐或Tris缓冲剂(buffer) 接触时基本稳定的材料制成。活性区可包括:层,如等离子体增强的 TEOS(PE-TEOS)层、高密度等离子体(HDP)氧化物层、P-SiH4氧化物层 或热氧化物层;硅酸盐,如硅酸铪或硅酸锆;金属氧氮化物层,如氮化硅层、 氧氮化硅层、氧氮化铪层或氧氮化锆层;金属氧化物层,如氧化层、氧化 钽层、氧化层、氧化铪层、氧化锆层或氧化铟(ITO)层;聚酰亚胺;聚 胺;金属,如金、或钯;或聚合物,如聚苯乙烯、聚丙烯酸酯或聚乙 烯。可根据测试目标生物样品来改变多个探针。例如,探针可为低聚核苷酸 (oligonucleotide)探针。在一些实施例中,活性区和探针之间的连接可以通 过介于它们之间的连接器(linker)来调节。
盖晶片130包括多个盖晶片突出170和多个盖晶片基部(base)171。盖 晶片突出170以它们从盖晶片基部171突出的方式形成,并且盖晶片基部171 和盖晶片突出170形成对应于生物芯片120的凹进(recess)。盖晶片突出170 可被形成为对应于集成在支撑晶片110上的生物芯片120,并且由盖晶片突 出170形成的凹进的形状可进行变化并没有任何限制。
为了形成生物芯片套件,沿切割线CL切割盖晶片突出170。然而,切割 工艺不应该损坏反应空间RS。通过将支撑晶片110和盖晶片130结合,在每 个生物芯片120上限定反应空间RS。在这点上,盖晶片突出170和/或支撑 晶片突出180(图5)中的每个的宽度应该大于被切割工艺损坏的宽度。具体 地讲,盖晶片突出170和/或支撑晶片突出180中的每个的宽度CW应该大于 被切割工艺损坏的宽度。例如,当利用150μm的刀片通过锯切工艺来切割 晶片级封装时,盖晶片突出170和/或支撑晶片突出180中的每个在一个方向 上被损坏的最大宽度可为大约300μm。在一些实施例中,盖晶片突出170和 /或支撑晶片突出180中的每个的宽度CW可为750μm或者更大。但是为了 通过减小每个突出的宽度来实现增大每晶片的生物芯片的净芯片量(net-die count),可以将每个突出的宽度减小到大约300μm或更小。
另外,穿过盖晶片130的至少一个入口/出口140形成在每个盖晶片基部 171中。入口/出口140允许将流体(如生物样品、洗涤溶液或氮气)引入到 反应空间RS中或者从反应空间RS中去除流体(如生物样品、洗涤溶液或氮 气)。入口/出口140可以以单一体的形式设置,以同时允许流体的引入或去 除。可选择地或额外地,可设置两个或多个入口/出口140,至少一个专用于 引入流体,其它的专用于去除流体。可将入口/出口140安装到设置在外部的 流体供应管和/或流体排放管。尽管示出的实施例显示了一对交替形成的入口 /出口140,但是入口/出口140的数量和位置不限于示出的示例。
形成在盖晶片130上的多个盖晶片突出170对应于集成在支撑晶片110 上的多个生物芯片120。更具体地讲,盖晶片基部171位于生物芯片120上 方,盖晶片突出170围绕生物芯片120并与支撑晶片110结合。例如,可通 过阳极结合、利用密封剂的结合等来执行支撑晶片110和盖晶片130的结合, 但不限于此。
通过结合支撑晶片110和盖晶片130限定的反应空间RS是由顶表面RSt、 底表面RSb及连接顶表面RSt和底表面RSb的侧壁RSs限定的三维空间。在下 面的示例中,反应空间RS具有四方柱的形状,但是在本发明的其它实施例 中,反应空间RS的形状可根据盖晶片130和支撑晶片110的内部形状而改变。 例如,反应空间RS的形状可为正方柱形、矩形柱形、半球柱形等。反应空 间RS的底表面RSb可由支撑晶片110形成,反应空间RS的顶表面RSt可由 盖晶片130形成,反应空间RS的侧壁RSs可由盖晶片130的突出170形成。 在一些实施例中,侧壁RSs的高度可近似设置成允许生物芯片120和生物样 品之间的杂交反应并且不会导致损坏形成在生物芯片120的表面上的探针 (未示出),例如,可设置成大约0.1μm。侧壁RSs的高度可为反应空间RS 的底表面RSb和顶表面RSt之间的直线距离。可通过盖晶片突出170从盖晶 片基部171延伸的量来确定侧壁RSs的高度。结果,可通过盖晶片突出170 的高度容易地控制反应空间RS的体积,例如,提供杂交反应的反应空间RS 的体积。
反应空间RS的宽度W1是反应空间RS的相对的侧壁RSs之间的距离。 反应空间RS的宽度W1可等于或大于生物芯片120的宽度W2。在一些实施 例中,反应空间RS可包围生物芯片120的边缘,以具有余量M为大约0.5cm 至大约1.5cm的尺寸。余量M可有助于杂交反应。
反应空间RS可基本为封闭空间。结果,即使在经过各种处理步骤(如 与生物样品的结合反应)之后,也能够保护生物芯片120在反应空间RS中 免于各种外界污染,并且可易于控制反应空间RS内的反应条件。如这里所 使用的,“基本封闭的空间”意思是不仅物理上完全密闭,而且通过孔(如入 口/出口140)可局部连通到反应空间RS外部的环境并可从反应空间RS外部 的环境局部连通到反应空间RS。即使在反应空间RS包括入口/出口140的实 施例中,为了控制反应空间RS内的清洁度和反应条件,执行反应的同时, 可通过(未示出)或密封带(未示出)密闭地密封入口/出口140。
图5和图6是根据本发明另一实施例的晶片级封装101、102的剖视图。 除了反应空间RS的侧壁RSs的结构之外,晶片级封装101和102与根据本发 明的先前实施例的晶片级封装(见图4中的100)基本相同。在根据本发明 一些实施例的晶片级封装100、101和102中,可单独由支撑晶片110、111 和112形成反应空间RS的底表面RSb,可单独由盖晶片130、131和132形 成反应空间RS的顶表面RSt。另外,可单独由盖晶片130或支撑晶片111形 成反应空间RS的侧壁RSs或可通过支撑晶片112和盖晶片132的组合来形成 反应空间RS的侧壁RSs。如上所述,当反应空间RS的侧壁RSs单独由盖晶 片130形成时,由盖晶片130来提供盖晶片突出(见图4中的170)。在由支 撑晶片111提供支撑晶片突出180的情况下,如图5所示,反应空间RS的侧 壁RSs可单独由支撑晶片111形成。如图6所示,在由盖晶片132和支撑晶 片112来提供突出170和180时,盖晶片132和支撑晶片112通过它们的突 出结合,反应空间RS的侧壁RSs可由支撑晶片112和盖晶片132形成。
在制造生物芯片套件的过程中可使用这里描述的晶片级封装。通过在空 间上隔离形成在晶片级封装中的多个反应空间,可更容易地获得多个生物芯 片套件。结果,可以提高工艺效率并可以降低制造成本。
现在,将参照图7至图10来描述根据本发明的又一实施例的晶片级封装。 图7是根据本发明的又一实施例的晶片级封装的透视图,其示出了支撑晶片、 分隔晶片和盖晶片结合在一起的状态。图8是图7中示出的晶片级封装的分 解图,其示出了支撑晶片、分隔晶片和盖晶片彼此分开的状态。图9是图7 中示出的晶片级封装的平面图。图10是沿图9中的线B-B′截取的剖视图。
参照图7至图10,根据本发明又一实施例的晶片级封装200包括:支撑 晶片110,在支撑晶片110上集成有多个生物芯片120;分隔晶片150,结合 到支撑晶片110并具有与多个生物芯片120对应的多个开口160,其中,多 个开口160中的每个开口暴露生物芯片120;盖晶片130,结合到分隔晶片 150并与支撑晶片110和分隔晶片150一起限定用于多个生物芯片120中的 每个的反应空间RS。除了在支撑晶片110上还设置了分隔晶片150之外,晶 片级封装200与晶片级封装100、101和102基本相同。支撑晶片110和集成 在支撑晶片110上的生物芯片120与如上所述的相同。
与支撑晶片110和盖晶片130一样,分隔晶片150可为不透镜的晶片或 透明的晶片。分隔晶片150的示例与如上述所述的相同。另外,例如,分隔 晶片150可为由自密封材料(如橡胶、聚硅氧烷(silicone)或聚氨酯(urethane)) 制成。当分隔晶片150由橡胶、聚硅氧烷或聚氨酯制成时,可利用移液管 (pipette)、注射器等通过分隔晶片150来引入和去除各种流体。即,分隔晶 片150可用作入口/出口。在通过分隔晶片150引入预定流体或去除预定流体 之后,从分隔晶片150去除移液管或注射器,可以减少或再密封由于使用移 液管或注射器而产生的孔。因此,能够形成可再密封的和自密封的反应空间 RS,而不需要额外的密封工艺。没有必要在盖晶片130中形成单独的入口/ 出口。通过省略在晶片级封装上形成单独的入口/出口可以极大地简化晶片级 封装制造工艺,可以提高工艺效率,并可以降低制造成本。
如所示,分隔晶片150包括多个开口160并结合到支撑晶片110。多个 开口160中的每个延伸穿过分隔晶片150。更具体地讲,多个开口160形成 为彼此分隔开并对应于集成在支撑晶片110上的生物芯片120。如上所述, 例如,为了有助于杂交反应,可设置余量M以包围生物芯片120的边缘。考 虑到余量M,开口160的宽度OW可等于或大于生物芯片120的宽度BW。
分隔晶片150以多个开口160对应于多个生物芯片120的方式结合到支 撑晶片110。生物芯片120通过结合到支撑晶片110的分隔晶片150的多个开 口160暴露于外界。然而,由于在分隔晶片150上还形成有盖晶片130,所 以生物芯片120不直接暴露于外界。即使当没有形成盖晶片130时暴露了生 物芯片120,在形成分隔晶片150之后,密封生物芯片120也使得直到生物 芯片使用步骤为止(例如,直到生物芯片与反应溶液反应为止)生物芯片120 不暴露于外部环境。例如,可通过阳极结合、利用密封剂的结合等来执行支 撑晶片110和分隔晶片150之间或分隔晶片150和盖晶片130之间的结合, 但不限于此。
如图10所示,集成在支撑晶片110上的多个生物芯片120通过分隔晶片 150在空间上相互隔离,从而对每个生物芯片120形成分离的反应空间RS。 在每个反应空间RS中,空间上隔离的生物芯片120可与各种生物样品进行 杂交反应。
通过将支撑晶片110和盖晶片130与分隔晶片150结合,对每个生物芯 片120限定反应空间RS。形成反应空间RS的顶表面RSt和底表面RSb与如 上所述的相同。
图11至图13是根据本发明另一实施例的晶片级封装201、202和203 的剖视图。除了反应空间RS的侧壁RSs之外,晶片级封装201、202和203 与图7至图10中示出的晶片级封装200基本相同。现在,将更详细地描述反 应空间RS的侧壁RSs。
反应空间RS的侧壁RSs可单独由分隔晶片150形成(见图10),或者通 过支撑晶片110和/或盖晶片130与分隔晶片150的组合形成。如图11所示, 可通过将分隔晶片152结合到包括多个盖晶片突出170的盖晶片133,使得 盖晶片突出170与分隔晶片152的开口(见图8中的160)对齐来形成反应 空间RS。即,可由盖晶片133和分隔晶片152来形成反应空间RS的侧壁RSs。 反应空间RS的高度可由盖晶片突出170的长度和分隔晶片152的厚度确定。 可通过盖晶片突出170的高度和分隔晶片152的厚度容易地控制反应空间RS 的体积。通过在支撑晶片113上形成多个支撑晶片突出,反应空间RS的侧壁 RSs还可以由支撑晶片113和分隔晶片153来形成(见图12)。另外,可通过 在支撑晶片114和盖晶片134上形成多个突出并将所述多个突出结合到分隔 晶片154,以使所述突出面向分隔晶片154的顶表面和底表面,从而形成反 应空间RS的侧壁RSs(见图13)。
图14是根据本发明另一实施例的晶片级封装204的剖视图。晶片级封装 204与根据先前实施例的晶片级封装200、201、202和203的不同之处在于: 在盖晶片131中设置至少一个入口/出口140。所述的入口/出口140与前面所 述基本相同,将不再对其进行详细说明。图14示出了具有单独由分隔晶片 150形成的反应空间RS的侧壁RSs的晶片级封装(图10中的200)的变形。 图14中示出的晶片级封装204包括具有入口/出口140的盖晶片131。在一些 实施例中,晶片级封装201、202和203可分别包括具有至少一个入口/出口 的盖晶片133、133和134。
在根据本发明一些实施例的晶片级封装中,根据分隔晶片150的材料, 形成单独的入口/出口不是必须的。结果,可以提高工艺效率并可以降低制造 成本。另外,由分隔晶片150提供反应空间RS的空间余量,从而有助于使 用生物芯片120的杂交反应。另外,通过空间上分离的反应空间来划分晶片 级封装,从而容易获得多个生物芯片套件。
将参照图15至图25来描述根据本发明的一些实施例的生物芯片套件。 图15是根据本发明实施例的生物芯片套件的透视图,图16是沿图15的线 C-C′截取的剖视图,图17和图18是根据本发明一些实施例的生物芯片套件 的剖视图。
通过将根据本发明一些实施例的晶片级封装100、101和102划分成单独 的反应空间RS来制造根据本发明一些实施例的生物芯片套件300、301和 302。通过分隔开盖晶片突出170和/或支撑晶片突出180来形成生物芯片套 件。例如,通过沿切割线CL切割图4至图6中示出的晶片级封装100、101 和102来获得图16至图18中示出的生物芯片套件300、301和302。通过沿 切割线CL切割如图10至图14所示的根据本发明一些其它实施例的晶片级 封装200、201、202、203和204来制造如图20和图22至图25所示的根据 本发明一些其它实施例的生物芯片套件400、401、402、403和404。
如上所述,通过将根据本发明一些实施例的晶片级封装划分成单独的反 应空间RS来制造根据本发明一些实施例的生物芯片套件,由于生物芯片套 件的功能组件与上述基本相同,所以将不再给出详细的解释。
在基底310上形成生物芯片120。反应空间RS的底表面RSb的面积可大 于生物芯片120的面积。生物芯片120可被构造成不与反应空间RS的侧壁 RSs接触。例如,生物芯片120可位于反应空间RS的底表面RSb的中心位置 处。反应空间RS可围绕生物芯片120的边缘并具有大约0.5cm至大约1.5cm 的余量M。设置在生物芯片120周围的余量M可有助于生物芯片120和生物 样品之间的杂交反应。
图21是示出了穿过分隔件330提供流体的示例性方法的剖视图。参照图 21,当分隔件330由自密封材料(如聚硅氧烷或聚氨酯)制成时,可以利用 细管190(如移液管或注射器)穿过分隔件330引入各种流体和去除各种流 体。例如,在利用细管190穿过分隔件330引入或去除预定流体之后,从分 隔件330去除细管190,然后用作入口/出口的通路可被再密封,得到再密封 的反应空间RS。即,分隔件330可用作入口/出口。如果分隔件330用作入 口/出口,则没有必要在盖340中形成单独的入口/出口140。通过省略在盖340 中形成单独的入口/出口140,可以极大地简化晶片级封装制造工艺,可以提 高工艺效率,并可以降低制造成本。
将参照图2至图26来描述根据本发明实施例的封装方法。图26是根据 本发明实施例的用于解释封装方法的中间结构的剖视图。
现在将参照图26来描述制造盖晶片130的方法。在盖晶片130上形成多 个盖晶片突出170。可通过在盖晶片130上形成多个凹进来制造盖晶片突出 170。例如,可通过湿法蚀刻、干法蚀刻、喷砂等来形成多个凹进,但是不限 于此。
接下来,在盖晶片130中形成形状为穿过盖晶片130延伸的孔的至少一 个入口/出口140。例如,可通过湿法蚀刻、干法蚀刻、喷砂等来形成入口/出 口140,但不限于此。
接下来,将具有多个盖晶片突出170和入口/出口140的盖晶片130结合 到支撑晶片110,使得每个盖晶片突出170对应于生物芯片120,从而完成晶 片级封装。例如,可通过阳极结合、利用密封剂的结合等来结合盖晶片130 和支撑晶片110,但不限于此。
接下来,切割晶片级封装,以形成空间上隔离的反应空间RS。可通过锯 切工艺来切割晶片110和130,但不限于此。切割结合的晶片110和130,以 形成具有在空间上隔离的分离的反应空间RS的多个生物芯片套件300。
图26通过示例的方式示出了根据本发明实施例的晶片级封装100的封装 方法,但是该方法可以应用于根据本发明其它实施例的晶片级封装101和 102。
可通过将盖晶片结合到其上集成有生物芯片的支撑晶片来制造晶片级封 装,从而在相当程度上简化了生物芯片套件制造工艺。另外,由于支撑晶片 和盖晶片在早期阶段相互结合,所以生物芯片未暴露,从而有效地防止生物 芯片被损坏。
现在,将参照图7和图8来描述根据本发明另一实施例的封装方法。
首先,将具有多个开口160的分隔晶片150结合到其上集成有多个生物 芯片120的支撑晶片110。分隔晶片150包括多个开口160,所述开口160的 形状为穿过分隔晶片150延伸的孔。例如,可通过冲压、钻孔等来形成开口 160,但是不限于此。接下来,将分隔晶片150以开口160对应于生物芯片 120的方式结合到支撑晶片110。即使在结合分隔晶片150之后,也暴露支撑 晶片110上的生物芯片120。例如,可通过阳极结合、利用密封剂的结合等 来结合支撑晶片110和分隔晶片150,但是不限于此。分隔晶片150的其它 特征与如上所述的相同。
接下来,将盖晶片130结合到分隔晶片150,以限定由支撑晶片110、分 隔晶片150和盖晶片130形成的反应空间RS。盖晶片130可包括平坦的表面 和多个盖晶片突出(见图11中的170)。在盖晶片130包括盖晶片突出的实 施例中,盖晶片130结合到分隔晶片150,从而盖晶片突出170对应于通过 分隔晶片150暴露的生物芯片120。更具体地讲,盖晶片130结合到分隔晶 片150,从而盖晶片突出170与形成在分隔晶片150上的开口160对齐。同 样地,支撑晶片110还可包括支撑晶片突出并可以结合到分隔晶片150的开 口160。
接下来,沿切割线CL切割结合的晶片110、150和130,从而形成在空 间上隔离的反应空间RS。这个步骤与在根据前面的实施例的封装方法中的步 骤基本相同,将不再详细说明。
尽管已经仅仅关于图10中示出的晶片级封装200描述了示出的实施例中 的封装方法,但是该方法还可以应用于图11至图14中示出的晶片级封装201、 202、203和204。
根据本发明另一实施例的封装方法,通过形成晶片级封装可以在相当程 度上简化生物芯片套件制造工艺。另外,在分隔晶片用作入口/出口的实施例 中,不需要在盖晶片中形成单独的入口/出口,从而进一步简化制造工艺。
如上所述,在根据本发明的一些实施例的晶片级封装中,通过将支撑晶 片结合到盖晶片来在生物芯片上形成反应空间,从而简化制造工艺,提高工 艺效率并降低制造成本。
在根据本发明其它实施例的晶片级封装中,还在支撑晶片和盖晶片之间 设置分隔晶片,例如,使得可提供用于反应空间的空间余量,从而提高反应 效率。另外,在分隔晶片用作入口/出口的实施例中,不需要在盖晶片中形成 单独的入口/出口,这极大地简化了制造工艺,从而提高了工艺效率并降低成 本。
在根据本发明一些其它实施例的生物芯片套件中,由于盖结合到具有生 物芯片的基底,所以可以进一步减少用于制造生物芯片套件的工艺步骤的数 量,这从工艺效率和制造成本的观点上看是有利的。
在根据本发明的其它实施例的生物芯片套件中,可通过在基底和盖之间 设置分隔件来提供用于反应空间的空间余量,从而进一步提高反应效率。另 外,在分隔件用作入口/出口的实施例中,能够提供和排出流体,而不需要在 盖中形成单独的入口/出口,从而极大地简化制造工艺。
在根据本发明的其它实施例的晶片级封装方法中,通过将盖晶片结合到 其上集成有生物芯片的支撑晶片来完成晶片级封装,从而在相当程度上减少 了用于制造生物芯片套件的工艺步骤的数量,这从工艺效率和制造成本的观 点上看是有利的。另外,由于支撑晶片和盖晶片在早期阶段相互结合,所以 生物芯片并没有暴露于外界,从而有效地防止生物芯片被损坏。
在根据本发明其它实施例的生物芯片套件封装方法中,由于利用晶片级 封装来制造生物芯片套件,所以可以简化生物芯片套件的制造工艺。在一些 实施例中,不需要形成单独的入口/出口,从而减少了工艺步骤的数量。
尽管已经参照本发明的示例性实施例具体地示出和描述了本发明,但是 本领域的技术人员将会理解,在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范 围的情况下,可以在形式和细节上做出各种改变。因此,期望这些实施例被 认为在所有方面是示出性的,并不是限制性的,参照权利要求而不是前面的 描述来表示本发明的范围。
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