[发明专利]生物传感器芯片及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物传感器芯片。

而且，本发明涉及一种制造生物传感器芯片的方法。

背景技术

生物传感器可以被表示为可以用来检测分析物的装置，该器件 组合了生物成分和物理化学或物理检测器部件。

例如，生物传感器可以基于以下现象：固定在生物传感器表面 上的捕获分子可以选择性地与流体样本中的目标分子进行杂交，例 如，当作为捕获分子的抗体的抗体结合片段或DNA单链序列适合目标 分子的相应的序列或机构。当在传感器表面上发生这种杂交或传感器 事件时，这会改变表面的电性能，该电性能可以被检测为传感器事件。

WO 2005/106478公开了一种用于官能化生物传感器、特别是那 些基于固定在已结束处理的晶片上的半导体芯片的生物传感器的方 法，该生物传感器被提供了放置在其上的感测区域，这些感测区域可 以是以阵列方式布置的，并用于(例如)用诸如例如DNA、RNA和PNA 之类的核酸或用他们的衍生物、蛋白质、糖分子或抗体之类的有机分 子执行官能化。

传统的生物传感器芯片通常具有布置在半导体结构的前端线部 分中的感应表面，也就是说，空间上位于靠近诸如检测晶体管之类的 集成半导体构件的位置。换句话说，在这种传统的方法中，传感器活 性表面直接布置在处理过的半导体结构的顶部。

发明内容

本发明的目的是提供一种坚固耐用的生物传感器。

为了实现上述目的，提供了一种根据独立权利要求的生物传感 器芯片和制造这种生物传感器芯片的方法。

根据本发明的典型实施例，提供了一种用于检测生物微粒的生 物传感器芯片，该生物传感器芯片包括传感器活性区域，该传感器活 性区域对生物微粒敏感，并被布置在生物传感器芯片的后端线中。

根据本发明的另一个典型实施例，提供了一种用于制造生物传 感器芯片的方法，该方法包括在该生物传感器芯片的后端线(部分) 中布置(或形成)对生物微粒敏感的传感器活性区域。

术语“后端线”(Back End of the Line，BEOL)或“后端线 部分”具体指的是集成电路生产的一部分，其中，在晶片上用线互连 有效部件(晶体管、电阻等)。BEOL通常开始于在处理的晶片上淀 积第一金属层时。它包括接触、绝缘体、金属层以及用于芯片-封装 连接的键合位置。从而，具体来讲，认为集成电路上没有与处理的半 导体衬底直接接触的每个结构部件属于BEOL。

与此相反，属于“前端线”(Front End of the Line，FEOL) 或“前端线部分”具体指的是集成电路制造的第一部分，其中，在半 导体上形成各个器件(晶体管、电阻等)图案。FEOL通常包含了直 到(但不包括)金属层淀积之前的每个部分。从而，具体来讲，可以 认为集成电路上作为被处理的半导体衬底的一部分的每个结构部件 属于FEOL。

换句话说，后端线部分可以直接位于前端线部分的顶部(在对 应于制造过程的空间方向上)。

术语“生物传感器”具体指的是任何可以被用于检测分析物的 装置，分析物包括诸如DNA、RNA、蛋白质、酶、细胞、细菌、病毒 等之类的生物分子。生物传感器可以组合生物成分(例如在传感器活 性表面上能够检测分子的捕获分子)和物理化学或物理检测器部件 (例如其电容值可以被传感器事件改变的电容器，或者其氧化还原电 势可以被传感器事件改变的层，或者其阈值电压或沟道电导率可以被 传感器事件改变的场效应晶体管)。

术语“生物传感器芯片”具体指的是尤其是采用半导体技术、 具体来讲采用硅半导体技术、再具体来讲采用CMOS技术来将生物传 感器形成为集成电路，也就是说，形成为电子芯片。由于采用了微加 工技术，单片集成生物传感器芯片具有尺寸非常小的性质，从而特别 是在生物传感器芯片的尺寸或者更精确地说是其部件的尺寸接近或 达到生物分子的尺寸大小的数量级时，可以具有很大的空间解析度和 高的信噪比。

术语“生物微粒”具体指的是任何在生物学或在生物学或化学 过程中扮演重要角色的微粒，例如，基因、DNA、RNA、蛋白质、酶、 细胞、细菌、病毒等。

术语“传感器活性区域”具体指的是传感器的暴露区域，其与 流体样本相互作用，使得可以在该传感器活性中出现检测事件。换句 话说，传感器活性区域可以是传感器器件的实际敏感区域，在这个区 域中发生了这种形成感测基础的过程。