用于保护芯片选择性部分的刚性掩模制造技术

一种刚性掩模(10)，用于保护用于生化反应的芯片(1)的选择性部分，芯片包括多个井(5)，所述刚性掩模包括：支撑部分(12)；以及多个支腿(14)，每个支腿均设置有刚性芯柱(14a)和板(14b)。支腿(14)以与井(5)的空间布置呈镜面反射的方式相对于支撑部分(12)固定地布置，并且以以下方式配置：当每个支腿(14)插入到对应的井(5)中时，相应板(14b)至少部分地覆盖井的底部，从而在井的侧壁的化学/物理处理期间保护所述底部。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及用于保护芯片选择性部分的刚性掩模。
技术介绍
如已知的，根据各种识别模式，核酸的分析需要以下预备步骤：生物物质样本的制备、包含于其中的核物质的扩增、以及对应于序列寻求的单个靶标或参照链的杂化。在预备步骤的结尾，必须检查样本以确认是否已规则地发生扩增。根据称为“实时PCR”的方法，通过合适地选择的热周期对DNA进行扩增，并且在整个过程中通过荧光反应检测和监控扩增反应的演进。扩增反应以这样的方式进行，即，包含在设置于支撑物中的识别室中的链(strand)包含荧光分子或荧光团。设计为用于样本光学读数的PCR分析仪在US2012/0170608以及US2013/0004954中描述。存在提供具有识别室的芯片的需求，识别室具有亲水基体部分和疏水侧向边缘部分。根据现有技术，通过在芯片上设置亲水表面以及限定多个室的由疏水材料形成的外壳结构(containmentstructure)来实现上述需求。在缺少疏水限制的情况下，包含在室(包括生物样本和反应剂)中的溶液可呈现过度的外围分布，这会损害反应条件(危害反应条件的均一性到以至于显著减慢或完全阻止反应的程度)以及信号的外部检测。考虑布置在芯片上的情况，设置有二氧化硅(可能进一步被处理以改进其亲水性)表面的是聚碳酸酯结构，该聚碳酸酯结构邻接在反应室上。此外使得这些室中的每一个设置有加热器和温度传感器或者其他类型的执行器和传感器。使得该系统还包括用于检测指示反应本身演进的信号的外部系统。清楚的是，在这样的构造中，这些系统在室的中央区域处是最有效的。例如，加热器将布置在中央，并且将以最大的精度控制反应发生在流体降落的中央区域中的温度，而预期的是温度的近似径向梯度。在其中由于聚碳酸酯的疏水性不足而导致径向区域受到流体中显著部分的浓度影响，这可表示尤其是在对温度非常敏感的生物反应(诸如通过PCR进行DNA扩增)的情况下对反应正常进行的严重阻碍。此外，在相同的实例中，用于检测荧光信号的传感器将聚焦在中央区域中，在流体体积不足的情况下可减弱检测到的量化信号，从而导致在估算通过PCR得到的DNA量方面的错误。例如，已知使用产生等离子体的反应器，以便使得聚碳酸酯表面疏水。然而，为此，有利的是以保留反应室的亲水性或者在任何情况下不使得它们变得疏水的方式对反应室的底部进行掩模。为此，通常将诸如铝、镍或铬的金属，或者将诸如氮化铝(AlN)或氧化铝(Al2O3)的化合物，或者再次将碳化硅(SiC)或五氧化二钽(Ta2O5)作为掩模。可参照例如JohnWiley&Sons出版社出版的“微制造导论(Introductiontomicrofabrication)”(SamiFranssila著)第二版第138页。通过以下步骤获得所述掩模：借助沉积和蚀刻的连续步骤将在反应室内沉积金属层用于覆盖室自身底部，并且然后进行等离子处理用于使室的未进行掩模的侧表面疏水。最终，金属掩模层在之后被移除。显然的是，现有技术带来了兼容性和过程的严重问题。特别地，金属掩模的形成是不理想的，因为其延长过程步骤并使过程步骤变得复杂，并且金属掩模的形成对于整体形成于芯片自身中的可能电子设备而言可能是污染源。
技术实现思路
本技术的目的是提供用于保护芯片选择性部分的刚性掩模，其将能够降低所述分析过程中的读数错误的风险。根据本公开的一个方面，提供了一种刚性掩模，用于在用于生化反应的芯片的化学/物理处理期间保护所述芯片的选择性部分，其中所述芯片包括多个井，所述生化反应在所述井处发生，所述井具有底部并且根据图案进行布置，所述刚性掩模此外在至少第一方向上相对于所述芯片是活动的，并且所述刚性掩模包括：支撑部分；以及多个支腿，每个支腿均设置有刚性芯柱和板，所述刚性芯柱具有固定至所述支撑部分的第一端以及固定至所述板的第二端，其中所述支腿根据所述图案而固定至所述支撑部分并且以以下方式配置：当每个所述支腿插入在对应的井中时，相应的板至少部分地覆盖所述井的底部，从而在所述化学/物理处理期间提供保护。优选地，所述支撑部分和所述多个支腿由金属材料形成。优选地，所述支撑部分至少包括由铁磁金属材料形成的区域。优选地，所述第一方向平行于轴延伸，轴与所述井的相应底部的所在平面正交。优选地，每个板具有在所述井的相应底部的所在平面上测得的尺寸，所述尺寸等于或小于所述井的底部在所在平面上测得的尺寸。优选地，相应井的所述底部中的每一个在其所在平面上均具有从带有相应直径的圆形和多边形之间选出的形状，并且其中所述板中的每一个在所述所在平面上均具有从以下形状中选出的形状：具有等于或小于相应底部的直径的直径的圆形；具有等于或小于相应底部的直径的直径的多边形；以及具有等于或小于相应底部的直径的长轴的椭圆形。优选地，所述支撑结构以以下方式成形：当每个支腿插入在对应的井中时，所述井能够流体进入的。优选地，所述支撑结构设置有至少一个贯通开口，使得所述井通过所述贯通开口是能够流体进入的。优选地，每个井的所述底部具有根据沟槽路径而产生的沟槽，并且其中所述板包括伸出区域，所述伸出区域以与所述沟槽路径一致的方式产生，并且所述伸出区域以当相应板至少部分地覆盖相应井的底部时穿入到所述沟槽的方式配置。优选地，所述刚性掩模还包括多个对准标记，所述多个对准标记布置在所述支撑结构与相应支腿之间，并且所述多个对准标记在所述所在平面上均具有使得所述对准标记能插入在相应的井中的空间延伸部以及比相应的井的入口区段的面积更小的相应面积。优选地，所述刚性芯柱在所述所在平面上具有小于相应的井在所述所在平面上的对应尺寸的尺寸。本公开的实施例提供了用于保护芯片选择性部分的刚性掩模，其将能够降低所述分析过程中的读数错误的风险。附图说明为了更好地理解本技术，本技术的一些实施例将参考所附的附图并仅仅以非限定的实例的形式来描述，其中：图1为根据本技术的一个实施例的包括用于生化分析的微反应器或芯片以及用于芯片选择性部分的刚性掩模的结构的分解立体图；图2为图1的结构沿着图3或图4的截面线II-II截取的横截面图，其中刚性掩模安装在芯片上；图3为根据本技术一个方面的图2的结构的顶视平面图；图4为根据本技术另一方面的图2的结构的顶视平面图；图5为根据本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种刚性掩模(10)，其特征在于，用于在用于生化反应的芯片(1)的化学/物理处理期间保护所述芯片(1)的选择性部分，其中所述芯片包括多个井(5)，所述生化反应在所述井处发生，所述井具有底部(17)并且根据图案进行布置，所述刚性掩模(10)此外在至少第一方向(Z)上相对于所述芯片(1)是活动的，并且所述刚性掩模包括：‑支撑部分(12)；以及‑多个支腿(14)，每个支腿均设置有刚性芯柱(14a)和板(14b)，所述刚性芯柱具有固定至所述支撑部分的第一端以及固定至所述板的第二端，其中所述支腿(14)根据所述图案而固定至所述支撑部分(12)并且以以下方式配置：当每个所述支腿(14)插入在对应的井(5)中时，相应的板(14b)至少部分地覆盖所述井的底部，从而在所述化学/物理处理期间提供保护。

【技术特征摘要】
2014.12.15 IT TO2014A0010441.一种刚性掩模(10)，其特征在于，用于在用于生化反应的芯片(1)的化学/物理处理期间保护所述芯片(1)的选择性部分，其中所述芯片包括多个井(5)，所述生化反应在所述井处发生，所述井具有底部(17)并且根据图案进行布置，
所述刚性掩模(10)此外在至少第一方向(Z)上相对于所述芯片(1)是活动的，并且所述刚性掩模包括：
-支撑部分(12)；以及
-多个支腿(14)，每个支腿均设置有刚性芯柱(14a)和板(14b)，所述刚性芯柱具有固定至所述支撑部分的第一端以及固定至所述板的第二端，
其中所述支腿(14)根据所述图案而固定至所述支撑部分(12)并且以以下方式配置：当每个所述支腿(14)插入在对应的井(5)中时，相应的板(14b)至少部分地覆盖所述井的底部，从而在所述化学/物理处理期间提供保护。
2.根据权利要求1所述的刚性掩模，其特征在于，所述支撑部分(12)和所述多个支腿(14)由金属材料形成。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的刚性掩模，其特征在于，所述支撑部分(12)至少包括由铁磁金属材料形成的区域。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的刚性掩模，其特征在于，所述第一方向平行于(Z)轴延伸，(Z)轴与所述井(5)的相应底部(17)的所在平面(XY)正交。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的刚性掩模，其特征在于，每个板(14b)具有在所述井(5)的相应底部(17)的所在平面(XY)上测得的尺寸，所述尺寸等于或小于所述井(5)的底部在所在平面(XY)上测得的尺寸。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的刚性掩模，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·布拉曼蒂，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：新型
国别省市：意大利;IT