一种用于测序芯片表面化学处理及封装键合的方法技术

本发明专利技术公开了一种用于测序芯片表面化学处理及封装键合的方法。所述方法包括：对晶圆衬底进行打孔，在晶圆盖板蚀刻流道结构，将打孔后的晶圆衬底和蚀刻后晶圆盖板进行键合，得到键合晶圆，对键合晶圆进行表面处理，进行切割，得到所述测序芯片。本发明专利技术从晶圆级别进行封装键合以及表面处理，最后进行单个芯片的切割和组装，能够解决目前测序芯片制备中存在的相关技术问题，并且在此基础上简化操作流程，降低工艺成本，显著提高生产效率和产能。显著提高生产效率和产能。显著提高生产效率和产能。

【技术实现步骤摘要】
一种用于测序芯片表面化学处理及封装键合的方法


[0001]本专利技术属于基因测序
，涉及一种用于测序芯片表面化学处理及封装键合的方法。

技术介绍

[0002]基因测序是一种新型基因检测技术，整个平台系统包括测序仪器，生化反应试剂和基因测序芯片等，通过相互配合来完成测序全流程，测序芯片是基因测序系统的重要耗材和载体，测序芯片表面需要经过一定化学修饰而形成特定的基团，此化学基团能够捕捉所要检测的DNA片段，并且可以将DNA片段稳定的固定在其表面，同时，测序芯片经过特殊的封装键合工艺可以在内部形成特定的腔体，在测序仪器液路系统的驱动下下，生化反应试剂会根据流体时序依次进入芯片流道中，试剂和芯片表面的DNA进行反应，测序仪器可以通过检测NDA片段上所携带的光学以及电学信号而获取DNA片段的生物信息，从而完成整个测序流程。
[0003]目前，大部分测序芯片的加工处理工艺基本类似，首先在芯片衬底材料上面进行表面化学处理，常规的处理方法主要包括化学气相沉积和液相浸泡法，化学气相沉积获得的表面均匀性和稳定性比较好，不过化学气相沉积的成本相对比较高，液相浸泡的方法成本低廉，不过其均匀性和稳定性略差一些，相比于液相浸泡的方法，目前大部分的量产测序芯片的表面化学处理方法均采用化学气相沉积的方式。
[0004]芯片的衬底材料在进行表面化学处理后，需要将处理后的衬底材料和玻璃进行封装键合而形成密封的腔体，目前主要的封装键合方法包括双面胶PSA的粘结，液体胶水(例如UV胶和热固胶)的粘结，胶粘的封装键合工艺比较繁琐，且成本比较高；且芯片衬底表面已经进行的表面化学处理无法承受高温，这就意味着芯片封装难以采用阳极键合等高温键合工艺，因此，目前大部分的量产测序芯片的键合方式主要是胶粘的方式。经过上述的芯片衬底材料的表面化学处理，胶粘的封装键合，然后再对单个的芯片进行后续的组装，整个流程的工序比较多，导致操作比较繁琐和良率下降，并且芯片的封装键合是基于单个芯片，整体产能也比较受限。
[0005]综上所述，基于基因测序芯片开发和生产中存在的技术问题，亟需开新的测序芯片的制备方法，以提高基因测序芯片的产能和降低基因测序芯片的成本。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的不足和实际需求，本专利技术提供一种用于测序芯片表面化学处理及封装键合的方法，本专利技术重新设计制备测序芯片的方法，简化操作流程，降低工艺成本，实现测序芯片的标准化和批量化生产加工。
[0007]为达上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供一种用于测序芯片表面化学处理及封装键合的方法，所述方法包括：
[0009]对晶圆衬底进行打孔，在晶圆盖板蚀刻流道结构，将打孔后的晶圆衬底和蚀刻后晶圆盖板进行键合，得到键合晶圆，对键合晶圆进行表面处理，进行切割，得到所述测序芯片。
[0010]本专利技术中，重新设计制备测序芯片工艺流程，从晶圆级别进行封装键合，然后从晶圆级别进行化学的表面处理，最后进行单个芯片的切割和组装，能够显著简化操作流程、提高生产效率并降低生产成本。
[0011]本专利技术中，晶圆衬底和晶圆盖板是整个芯片的核心部件，晶圆盖板其中一个作用是蚀刻形成特定的流道，晶圆衬底和晶圆盖板的主要功能是通过特定的表面属性将DNA进行捕获，然后使DNA和芯片中的试剂进行反应，最后仪器对基板或者盖板上的信号尽心检测，晶圆衬底和晶圆盖板的性能好坏直接影响生化反应效果和测试结果。
[0012]优选地，所述晶圆衬底和晶圆盖板的材质各自独立地选自石英玻璃、普通玻璃或硅片中任意一种或至少两种的组合。
[0013]优选地，所述晶圆衬底的厚度为0.5mm～1mm，包括但不限于0.6mm、0.7mm、0.8mm或0.9mm。
[0014]优选地，所述晶圆盖板的厚度为0.1mm～0.5mm，包括但不限于0.2mm、0.3mm或0.4mm。
[0015]优选地，所述方法还包括在打孔和蚀刻前分别对晶圆衬底和晶圆盖板进行清洗的步骤。
[0016]本专利技术中，打孔的目的是为了使测序芯片和测序仪器相连通，形成芯片的进液孔和出液孔，清洗的作用是去除基板上面的杂质，为后续的表面处理提供洁净的表面。
[0017]优选地，所述清洗的方式包括浸泡清洗、超声清洗或等离子清洗。
[0018]优选地，所述清洗使用的清洗液包括超纯水。
[0019]优选地，所述清洗后还包括使用惰性气体吹干的步骤。
[0020]优选地，所述惰性气体包括氮气。
[0021]优选地，所述打孔的方法包括激光打孔、机械打孔或喷砂打孔。
[0022]优选地，所述打孔包括形成进液孔和出液孔。
[0023]优选地，所述进液孔和出液孔的孔径各自独立地为0.5mm～2.0mm，包括但不限于0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1mm、1.2mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm或1.9mm。
[0024]优选地，所述打孔后还包括进行超声清洗的步骤。
[0025]本专利技术中，可根据需求设计流道结构，并利用流体的模拟仿真进行计算分析和优化，流体的模拟仿真可以采用Comsol和Ansys等软件，同时，确认芯片在晶圆上的结构分布，根据上述的流道结构设计和芯片在晶圆上的分布，设计对应的光学掩膜版。
[0026]优选地，所述蚀刻包括根据所需流道结构设计光学掩膜版，利用所述光学掩膜版对晶圆盖板进行蚀刻。
[0027]优选地，所述蚀刻的方法包括湿法刻蚀或干法刻蚀。
[0028]优选地，所述流道结构的深度为0.05mm～0.1mm，包括但不限于0.06mm、0.07mm、0.08mm或0.09mm。
[0029]本专利技术中，利用掩膜版对晶圆盖板进行流道的蚀刻加工的深度公差控制可以是+/
‑
0.5μm、+/
‑
1μm或+/
‑
2μm等。
[0030]本专利技术中，蚀刻好的晶圆盖板和打孔好的晶圆衬底进行键合，整个键合过程需要依次进行晶圆盖板和晶圆衬底进行对准，晶圆盖板和晶圆衬底的贴合，晶圆盖板和晶圆衬底的键合，晶圆盖板和晶圆衬底对准和贴合的具体操作过程可以在晶圆对准机上进行，晶圆衬底和晶圆盖板的键合可以在键合机上进行。
[0031]优选地，所述键合的方法包括阳极键合、激光键合或热压键合。
[0032]优选地，所述阳极键合的温度为200℃～400℃，包括但不限于201℃、202℃、203℃、205℃、210℃、250℃、260℃、280℃、300℃、350℃、360℃、370℃、380℃或390℃。
[0033]优选地，所述表面处理的方法包括化学气相沉积处理或液相浸泡处理。
[0034]本专利技术中，化学气相沉积设备中的试剂可以通过晶圆衬底上面的进出液孔扩散到键合后晶圆内部的腔体，从而在腔体内部产生化学反应而沉积到表面，达到表面化学修饰的效果。
[0035]本专利技术中，表面处理的效果根据具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于测序芯片表面化学处理及封装键合的方法，其特征在于，所述方法包括：对晶圆衬底进行打孔，在晶圆盖板蚀刻流道结构，将打孔后的晶圆衬底和蚀刻后晶圆盖板进行键合，得到键合晶圆，对键合晶圆进行表面处理，进行切割，得到所述测序芯片。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述晶圆衬底和晶圆盖板的材质各自独立地选自石英玻璃、普通玻璃或硅片中任意一种或至少两种的组合；优选地，所述晶圆衬底的厚度为0.5mm～1mm；优选地，所述晶圆盖板的厚度为0.1mm～0.5mm。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在打孔和蚀刻前分别对晶圆衬底和晶圆盖板进行清洗的步骤；优选地，所述清洗的方式包括浸泡清洗、超声清洗或等离子清洗；优选地，所述清洗使用的清洗液包括超纯水；优选地，所述清洗后还包括使用惰性气体吹干的步骤；优选地，所述惰性气体包括氮气。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的方法，其特征在于，所述打孔的方法包括激光打孔、机械打孔或喷砂打孔；优选地，所述打孔包括形成进液孔和出液孔；优选地，所述进液孔和出液孔的孔径各自独立地为0.5mm～2.0mm；优选地，所述打孔后还包括进行超声清洗的步骤。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的方法，其特征在于，所述蚀刻包括根据所需流道结构设计光学掩膜版，利用所述光学掩膜版对晶圆盖板进行蚀刻；优选地，所述蚀刻的方法包括湿法刻蚀或...

【专利技术属性】
技术研发人员：周魏，宋扬，
申请(专利权)人：深圳太古语科技有限公司，
类型：发明
国别省市：