键合焊盘和检测电极所形成的生物传感器芯片的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种生物传感器芯片。键合焊盘和检测电极所形成的生物传感器芯片，所述的键合绝缘性基板上设有一对焊盘搁置片，所述的焊盘搁置片内嵌入有键合焊盘，所述的键合焊盘两端各连通有阴极微流管、阳极微流管；所述的阴极微流管连通于工作电极；所述的阳极微流管连通于参比电极；所述的键合焊盘覆于电解液囊之上，焊盘搁置片与电解液囊之间设有参比电极涂膜层；所述的键合绝缘性基板与电解液囊之间设有工作电极涂膜层。本实用新型使得能够以不同材料形成键合焊盘和检测电极。对键合焊盘和检测电极均使用单一表面处理操作。通过使用相同的处理，可以避免在已平坦化的表面上进行抗蚀剂构图，并且可以确保键合焊盘和检测电极的清洁度。
【专利说明】键合焊盘和检测电极所形成的生物传感器芯片
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种生物传感器芯片。
【背景技术】
[0002]1967年S.J.乌普迪克等制出了第一个生物传感器葡萄糖传感器。将葡萄糖氧化酶包含在聚丙烯酰胺胶体中加以固化，再将此胶体膜固定在隔膜氧电极的尖端上，便制成了葡萄糖传感器。当改用其他的酶或微生物等固化膜，便可制得检测其对应物的其他传感器。固定感受膜的方法有直接化学结合法；高分子载体法；高分子膜结合法。现已发展了第二代生物传感器(微生物、免疫、酶免疫和细胞器传感器)，研制和开发第三代生物传感器，将系统生物技术和电子技术结合起来的场效应生物传感器，90年代开启了微流控技术，生物传感器的微流控芯片集成为药物筛选与基因诊断等提供了新的技术前景。由于酶膜、线粒体电子传递系统粒子膜、微生物膜、抗原膜、抗体膜对生物物质的分子结构具有选择性识别功能，只对特定反应起催化活化作用，因此生物传感器具有非常高的选择性。缺点是生物固化膜不稳定。生物传感器涉及的是生物物质，主要用于临床诊断检查、治疗时实施监控、发酵工业、食品工业、环境和机器人等方面。
[0003]传感器是一种可以获取并处理信息的特殊装置，如人体的感觉器官就是一套完美的传感系统通过眼、耳、皮肤来感知外界的光、声、温度、压力等物理信息，通过鼻、舌感知气味和味道这样的化学刺激。传感器是一类特殊的传感器，它以生物活性单元(如酶、抗体、核酸、细胞等)作为生物敏感单元，对目标测物具有高度选择性的检测器。生物传感器是一门由生物、化学、物理、医学、电子技术等多种学科互相渗透成长起来的高新技术。因其具有选择性好、灵敏度高、分析速度快、成本低、在复杂的体系中进行在线连续监测，特别是它的高度自动化、微型化与集成化的特点，使其在近几十年获得蓬勃而迅速的发展。在国民经济的各个部门如食品、制药、化工、临床检验、生物医学、环境监测等方面有广泛的应用前景。特别是分子生物学与微电子学、光电子学、微细加工技术及纳米技术等新学科、新技术结合，正改变着传统医学、环境科学动植物学的面貌。生物传感器的研究开发，已成为世界科技发展的新热点，形成21世纪新兴的高技术产业的重要组成部分，具有重要的战略意义。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是提供键合焊盘和检测电极所形成的生物传感器芯片。
[0005]本实用新型解决其上述的技术问题所采用以下的技术方案:键合焊盘和检测电极所形成的生物传感器芯片，其主要构造有:工作电极、参比电极、键合焊盘、焊盘搁置片、键合绝缘性基板、阴极微流管、阳极微流管、参比电极涂膜层、工作电极涂膜层、电解液囊，所述的键合绝缘性基板上设有一对焊盘搁置片，所述的焊盘搁置片内嵌入有键合焊盘，所述的键合焊盘两端各连通有阴极微流管、阳极微流管；
[0006]所述的阴极微流管连通于工作电极；
[0007]所述的阳极微流管连通于参比电极；[0008]所述的键合焊盘覆于电解液囊之上，焊盘搁置片与电解液囊之间设有参比电极涂膜层；
[0009]所述的键合绝缘性基板与电解液囊之间设有工作电极涂膜层。
[0010]上述的工作电极、参比电极其可同时连接于键合焊盘两端，并且其连接键合焊盘的数量为广4枚。
[0011]本实用新型的有益效果:使得能够以不同材料形成键合焊盘和检测电极。对键合焊盘和检测电极均使用单一表面处理操作(平坦化)。通过使用相同的处理，可以避免在已平坦化的表面上进行抗蚀剂构图，并且可以确保键合焊盘和检测电极的清洁度。平坦化步骤可以导致对键合焊盘和检测电极进行构图；通过去除向下直到第二覆层的材料，检测电极和键合焊盘可以与之前的检测电极区域和键合焊盘开口自动对准，从而可以将最终的键合焊盘和检测电极视为自对准，因为不需要使用光刻工艺来限定键合焊盘和检测电极的形状和位置。这意味着在限定键合焊盘和检测电极的形状时不再需要提供覆盖容差。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型键合焊盘和检测电极所形成的生物传感器芯片4枚键合焊盘并联于工作电极、参比电极的示意图。
[0013]图2为本实用新型键合焊盘和检测电极所形成的生物传感器芯片剖面结构示意图。
[0014]图3为本实用新型键合焊盘和检测电极所形成的生物传感器芯片单联工作电极、参比电极的键合焊盘示意图。
[0015]图中 1-工作电极，2-参比电极，3-键合焊盘，4-焊盘搁置片，5-键合绝缘性基板，6-阴极微流管，7-阳极微流管，8-参比电极涂膜层，9-工作电极涂膜层，10-电解液囊。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图1-3对本实用新型的【具体实施方式】做一个详细的说明。
[0017]实施例:键合焊盘和检测电极所形成的生物传感器芯片，其主要构造有:工作电极1、参比电极2、键合焊盘3、焊盘搁置片4、键合绝缘性基板5、阴极微流管6、阳极微流管
7、参比电极涂膜层8、工作电极涂膜层9、电解液囊10，所述的键合绝缘性基板5上设有一对焊盘搁置片4，所述的焊盘搁置片4内嵌入有键合焊盘3，所述的键合焊盘3两端各连通有阴极微流管6、阳极微流管7 ；
[0018]所述的阴极微流管6连通于工作电极I ;
[0019]所述的阳极微流管7连通于参比电极2 ；
[0020]所述的键合焊盘3覆于电解液囊10之上，焊盘搁置片4与电解液囊10之间设有参比电极涂膜层8;
[0021]所述的键合绝缘性基板5与电解液囊10之间设有工作电极涂膜层9。
[0022]所述的工作电极1、参比电极2其可同时连接于键合焊盘3两端，并且其连接键合焊盘3的数量为广4枚。
[0023]本实用新型键合焊盘3开口可以限定为穿过两个覆层，使得其深度比用于检测电极的通孔深度大。通过这种方式，键合焊盘3开口不会完全被扩散阻挡层填充。因此可以使用相同的掩模在第一覆层中形成所述至少一个填充导电连接通孔以及在第二覆层中形成所述至少一个通孔。形成第一覆层的操作可以进一步包括在第一覆层下方形成刻蚀停止层，以及形成第二覆层的操作可以进一步包括在第二覆层下方形成刻蚀停止层。这些刻蚀停止层用于停止对检测电极通孔和键合焊盘3开口的刻蚀；形成扩散阻挡层的操作可以包括形成氮化钽层以及在氮化钽层上形成担层，该氮化钽层完全填充第二覆层中的所述至少一个通孔，其中，氮化钽层比担层厚。
[0024]通过上述方式，可以用氮化钽扩散阻挡堆叠填充检测电极区域，所述氮化钽扩散阻挡堆叠具有足够厚以完全填充通孔的氮化钽层。更宽且更深的键合焊盘3开口仅部分地由氮化钽/担扩散阻挡层填充。平坦化操作从检测电极区域中去除键合焊盘3连接层、以及过多的氮化钽，以使得只有氮化钽保留在检测电极通孔中，并填充该通孔直到第二覆层的表面。所述(或每个)刻蚀停止层可以包括氮化硅，第一和第二覆层可以包括氧化硅层或氧化硅和氮化硅层的结合。电介质层中的填充导电连接区域和第一覆层中的填充导电连接区域可以分别用铜填充。键合焊盘3连接层优选的也包括铜。为了这个目的，可以淀积铜晶种层，并且可以电镀铜。可以采用铜化学机械抛光工艺来平坦化键合焊盘3开口中的铜，并且去除芯片表面处的氮化钽/Ta阻挡层。这会在检测电极通孔中保留平坦化的氮化钽插塞。这些氮化钽插塞构成了生物传感器的纳米电极。在氮化钽表面上会形成薄的天然氮化钽。这可以防止表面被腐蚀。为生物传感器提供需要特异性所需的生物探针分子可以容易的附着到氮化钽层。
【权利要求】
1.键合焊盘和检测电极所形成的生物传感器芯片，其主要构造有:工作电极(I)、参比电极(2)、键合焊盘(3)、焊盘搁置片(4)、键合绝缘性基板(5)、阴极微流管(6)、阳极微流管(7)、参比电极涂膜层(8)、工作电极涂膜层(9)、电解液囊(10)，其特征在于:键合绝缘性基板(5)上设有一对焊盘搁置片(4)，所述的焊盘搁置片(4)内嵌入有键合焊盘(3)，所述的键合焊盘(3)两端各连通有阴极微流管(6)、阳极微流管(7); 所述的阴极微流管(6)连通于工作电极(I)； 所述的阳极微流管(7)连通于参比电极(2)； 所述的键合焊盘(3)覆于电解液囊(10)之上，焊盘搁置片(4)与电解液囊(10)之间设有参比电极涂膜层(8); 所述的键合绝缘性基板(5 )与电解液囊(10 )之间设有工作电极涂膜层(9 )。
2.根据权利要求1所述的键合焊盘和检测电极所形成的生物传感器芯片，其特征在于所述的工作电极(I)、参比电极(2)其可同时连接于键合焊盘(3)两端，并且其连接键合焊盘(3)的数量为广4枚。
【文档编号】G01N27/26GK203519549SQ201320727458
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年11月18日 优先权日:2013年11月18日
【发明者】徐云鹏, 燕春晖 申请人:徐云鹏