專利名稱：封裝、生物芯片套件和封裝方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明的實施例涉及封裝、套件(kit)和封裝方法，例如，涉及一種包 含用于雜交(hybridization)的反應空間的晶片級封裝、生物芯片套件及其封
裝方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著基因組工程的發(fā)展，已經(jīng)確定了各種生物體的染色體組的 核苷酸序列。因此，對生物芯片的關(guān)注加大，并以套件的形式來制造各種生 物芯片。生物芯片套件是在測試各種生物樣品過程中已經(jīng)被廣泛應用的工具。 所述的套件提供內(nèi)部反應空間并防止生物芯片被污染或損壞。
為了制造生物芯片套件，有時要將生物芯片單獨封裝。例如，廣泛應用 的封裝技術(shù)包括將集成在晶片上的生物芯片切割成分離的芯片，然后一個接 一個地組裝封裝和生物芯片的方法。這些封裝技術(shù)涉及多個處理步驟，這些 處理步驟會提高生產(chǎn)成本并降低工藝效率。另外，由于形成在晶片上的生物 芯片的表面在經(jīng)歷不同的處理步驟的同時被暴露，所以生物芯片的表面傾向 于被損壞，從而會導致反應效率的降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了 一種具有改進的良率的封裝、具有改進的良率的生物芯片 套件和可以改進良率的封裝方法。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種封裝，該封裝包括支撐件，在支撐 件上設置有多個生物芯片；蓋，結(jié)合到支撐件并與支撐件一起限定用于多個 生物芯片中的每個生物芯片的反應空間，蓋包括至少一個入口/出口。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種封裝，該封裝包括支撐件，在支 撐件上設置有多個生物芯片；分隔件，結(jié)合到支撐件并具有對應于多個生物 芯片的多個開口 ，多個開口中的每個開口暴露多個生物芯片中的每個生物芯 片；蓋，結(jié)合到分隔件，并與支撐件和分隔件一起限定用于多個生物芯片中的每個生物芯片的反應空間。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種生物芯片套件，該生物芯片套件包
括基底，在基底上設置生物芯片；蓋，結(jié)合到基底并與基底一起限定生物 芯片上方的反應空間，蓋包括至少一個入口/出口。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種生物芯片套件，該生物芯片套件包 括基底，在基底上設置生物芯片；分隔件，結(jié)合到基底并具有對應于生物 芯片的開口，開口暴露生物芯片；蓋，結(jié)合到分隔件并與基底和分隔件一起 限定生物芯片上方的反應空間，蓋包括至少一個入口/出口。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種封裝方法，該封裝方法包括的步驟 有提供其上設置有多個生物芯片的支撐件；將蓋結(jié)合到支撐件以形成封裝， 蓋包括至少一個入口Z出口并與支撐件一起限定用于多個生物芯片的每個生 物芯片的反應空間，其中，蓋包括多個蓋突出，每個蓋突出對應于所述多個 生物芯片中的每個生物芯片。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種生物芯片套件封裝方法，該生物芯 片套件封裝方法包括的步驟有提供其上設置有多個生物芯片的支撐件；將 蓋結(jié)合到支撐件，以形成封裝，蓋包括至少一個入口/出口并與支撐件一起限 定用于多個生物芯片的每個生物芯片的反應空間；切割封裝以分離多個生物 芯片，每個生物芯片具有分離的反應空間。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種封裝方法，該封裝方法包括的步驟 有提供其上設置有多個生物芯片的支撐件；將分隔件結(jié)合到支撐件，分隔 件具有對應于多個生物芯片的多個開口 ，多個開口中的每個開口暴露多個生 物芯片中的每個生物芯片；將蓋結(jié)合到分隔件以形成封裝，蓋與支撐件和分 隔件一起限定用于多個生物芯片中的每個生物芯片的反應空間。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種生物芯片套件封裝方法，該生物芯 片套件封裝方法包括的步驟有提供其上設置有多個生物芯片的支撐件；將 分隔件結(jié)合到支撐件，分隔件具有對應于多個生物芯片的多個開口，多個開 口中的每個開口暴露多個生物芯片中的每個生物芯片；將蓋結(jié)合到分隔件以 形成封裝，蓋與支撐件和分隔件一起限定用于多個生物芯片中的每個生物芯 片的反應空間；切割封裝以分離多個生物芯片，每個生物芯片具有分離的反 應空間。
在下面對實施例的描述中，將描述其它方面，或使其它方面是清楚的。


通過參照附圖進行的對實施例的詳細描述，本發(fā)明的上述和其它特征和
優(yōu)點將會變得清楚，在附圖中
圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的晶片級封裝的透視圖2是圖1中示出的晶片級封裝的分解圖3是圖1中示出的晶片級封裝的平面圖4是沿圖3中的線A-A'截取的剖視圖5和圖6是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的晶片級封裝的剖視圖7是根據(jù)本發(fā)明又一實施例的晶片級封裝的透視圖8是根據(jù)本發(fā)明又一實施例的晶片級封裝的分解圖9是根據(jù)本發(fā)明又一實施例的晶片級封裝的平面圖IO是沿圖9中的線B-B'截取的剖視圖;
圖11至圖14是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的晶片級封裝的剖視圖15是根據(jù)本發(fā)明實施例的生物芯片套件的透視圖16是沿圖15中的線C-C喊取的剖視圖17和圖18是根據(jù)本發(fā)明一些實施例的生物芯片套件的剖視圖19是根據(jù)本發(fā)明另 一 實施例的生物芯片套件的透視圖20是沿著圖19中的線D-D喊取的剖視圖21是生物芯片套件的剖視圖，示出了使用生物芯片套件的狀態(tài)；
圖22至圖25是根據(jù)本發(fā)明一些實施例的生物芯片套件的剖視圖26是根據(jù)本發(fā)明實施例的用于解釋封裝方法的中間結(jié)構(gòu)的剖視圖。
具體實施例方式
下面通過參照對實施例的詳細描述和附圖，本發(fā)明和實現(xiàn)本發(fā)明的方法 的其它優(yōu)點和特征會更易于理解。然而，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實 施，并不應該被理解為限于在此提出的實施例。相反，提供這些實施例使得
員。在附圖中，為了清晰起見，會擴大或減小層和區(qū)域的厚度。
在這里可使用空間相對術(shù)語，如"在...下方"、"在…之下"、"下面的"、 "在…之上"和"上面的"等，用來輕松地描述如圖中所示的一個元件或特
征與其它元件或特征的關(guān)系。應該理解的 是，S 間相對術(shù)語意在包含除了在 附圖中描述的方位之外的裝置在使用或操作中的不同方位。在整個說明書中， 相同的標號表示相同的元件。
將參照透視圖、剖視圖和/或平面圖來描述實施例?？筛鶕?jù)制造技術(shù)和/ 或公差來修改示例性圖示的輪廓。即，本發(fā)明的實施例并不意圖限制本發(fā)明 的范圍，而是覆蓋由于制造工藝的變化而導致的所有改變和變形。
首先，將參照圖1至圖4來描述根據(jù)本發(fā)明實施例的晶片級封裝。
圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的晶片級封裝的透視圖。圖2是圖1中示出的 晶片級封裝的分解圖。圖3是圖1中示出的晶片級封裝的平面圖。圖4是沿 圖3中的線A-A'截取的剖視圖。
根據(jù)本發(fā)明實施例的晶片級封裝100包括支撐晶片110，在該支撐晶 片110上集成有多個生物芯片120;蓋晶片130，結(jié)合到支撐晶片110并與支 撐晶片UO—起限定用于多個生物芯片120中的每個的反應空間RS。
例如，支撐晶片110和蓋晶片130可為不透明晶片或透明晶片。不透明 晶片的示例包括柔性基底(如尼龍膜、硝化纖維膜或塑料膜)或剛性基底(如 半導體晶片)。當使用半導體基底作為基底時，可以使用半導體裝置制造工藝、
各種確定的薄膜形成工藝、光刻工藝及其它工藝。透明晶片的示例包括透明 的玻璃晶片(包含鈉鈣玻璃(例如，由鈉鈣玻璃形成))和其它。當在生物樣 品的數(shù)據(jù)分析(例如，雜交分析)中使用利用可見光和/或UV光的熒光材料 檢測方法時，支撐晶片IIO和蓋晶片130中的至少一個可為透光的。例如， 支撐晶片IIO可為不透明晶片(如半導體晶片)，蓋晶片130可為由鈉鈣玻璃 形成的透明的玻璃晶片。當在透明的生物樣品的數(shù)據(jù)分析中使用電信號時， 支撐晶片IIO和蓋晶片130均可為不透明的。結(jié)果，當使用電信號方法時， 支撐晶片IIO和蓋晶片130的組合的示例可為多種多樣的。
多個生物芯片120集成在支撐晶片110上。例如，在基因表達語、基因 分型(genotyping )、突變或多態(tài)(如單核苷酸多態(tài)性(SNP ))的檢測、蛋白 質(zhì)或縮氨酸的分析、潛在藥物篩選及新藥物的研發(fā)與制備中可使用多個生物 芯片120中的每個。
生物芯片120包括設置在支撐晶片IIO上的活性區(qū)(active region)(未 示出)和連接到活性區(qū)的多個探針?；钚詤^(qū)可由在雜交分析中抗水解且基本 穩(wěn)定的材料制成，例如，可由當與pH值為6 9的磷酸鹽或Tris緩沖劑(buffer )
接觸時基本穩(wěn)定的材料制成?；钚詤^(qū)可包括氧化硅層，如等離子體增強的 TEOS (PE-TEOS)層、高密度等離子體(HDP)氧化物層、P-S識4氧化物層 或熱氧化物層；硅酸鹽，如硅酸鉿或硅酸鋯；金屬氧氮化物層，如氮化硅層、 氧氮化硅層、氧氮化鉿層或氧氮化鋯層；金屬氧化物層，如氧化鈦層、氧化 鉭層、氧化鋁層、氧化鉿層、氧化鋯層或氧化銦錫(ITO)層；聚酰亞胺；聚 胺；金屬，如金、銀、銅或鈀；或聚合物，如聚苯乙烯、聚丙烯酸酯或聚乙 蹄。可根據(jù)測試目標生物樣品來改變多個探針。例如，探針可為低聚核苷酸 (oligo皿cleotide)探針。在一些實施例中，活性區(qū)和探針之間的連接可以通 過介于它們之間的連接器(linker)來調(diào)節(jié)。
蓋晶片130包括多個蓋晶片突出170和多個蓋晶片基部(base) 171。蓋 晶片突出170以它們從蓋晶片基部171突出的方式形成，并且蓋晶片基部171 和蓋晶片突出170形成對應于生物芯片120的凹進(recess )。蓋晶片突出170 可被形成為對應于集成在支撐晶片110上的生物芯片120，并且由蓋晶片突 出170形成的凹進的形狀可進行變化并沒有任何限制。
為了形成生物芯片套件，沿切割線CL切割蓋晶片突出170。然而，切割 工藝不應該損壞反應空間RS。通過將支撐晶片110和蓋晶片130結(jié)合，在每 個生物芯片120上限定反應空間RS。在這點上，蓋晶片突出170和/或支撐 晶片突出180 (圖5)中的每個的寬度應該大于被切割工藝損壞的寬度。具體 地講，蓋晶片突出170和/或支撐晶片突出180中的每個的寬度CW應該大于 被切割工藝損壞的寬度。例如，當利用150jam的刀片通過鋸切工藝來切割 晶片級封裝時，蓋晶片突出170和/或支撐晶片突出180中的每個在一個方向 上被損壞的最大寬度可為大約300jam。在一些實施例中，蓋晶片突出170和 /或支撐晶片突出180中的每個的寬度CW可為750)im或者更大。但是為了 通過減小每個突出的寬度來實現(xiàn)增大每晶片的生物芯片的凈芯片量(net-die count),可以將每個突出的寬度減小到大約300nm或更小。
另外，穿過蓋晶片130的至少一個入口/出口 140形成在每個蓋晶片基部 171中。入口/出口 140允許將流體(如生物樣品、洗滌溶液或氮氣)引入到 反應空間RS中或者從反應空間RS中去除流體(如生物樣品、洗滌溶液或氮 氣)。入口/出口 140可以以單一體的形式設置，以同時允許流體的引入或去 除?？蛇x^t奪地或額外地，可設置兩個或多個入口/出口 140,至少一個專用于 引入流體，其它的專用于去除流體?？蓪⑷肟?出口 140安裝到設置在外部的
流體供應管和/或流體排放管。盡管示出的實施例顯示了 一對交替形成的入口
/出口 140,但是入口/出口 140的數(shù)量和位置不限于示出的示例。
形成在蓋晶片130上的多個蓋晶片突出170對應于集成在支撐晶片110 上的多個生物芯片120。更具體地講，蓋晶片基部171位于生物芯片120上 方，蓋晶片突出170圍繞生物芯片120并與支撐晶片IIO結(jié)合。例如，可通 過陽極結(jié)合、利用密封劑的結(jié)合等來執(zhí)行支撐晶片IIO和蓋晶片130的結(jié)合， 但不限于此。
通過結(jié)合支撐晶片IIO和蓋晶片130限定的反應空間RS是由頂表面RSt、 底表面RSb及連接頂表面RSt和底表面RSb的側(cè)壁RSS限定的三維空間。在下 面的示例中，反應空間RS具有四方柱的形狀，但是在本發(fā)明的其它實施例 中，反應空間RS的形狀可根據(jù)蓋晶片130和支撐晶片IIO的內(nèi)部形狀而改變。 例如，反應空間RS的形狀可為正方柱形、矩形柱形、半球柱形等。反應空 間RS的底表面RSb可由支撐晶片110形成，反應空間RS的頂表面RSt可由 蓋晶片130形成，反應空間RS的側(cè)壁RSs可由蓋晶片130的突出170形成。 在一些實施例中，側(cè)壁RSs的高度可近似設置成允許生物芯片120和生物樣 品之間的雜交反應并且不會導致?lián)p壞形成在生物芯片120的表面上的探針 (未示出)，例如，可設置成大約0.1 iam。側(cè)壁RSs的高度可為反應空間RS 的底表面RSb和頂表面RSt之間的直線距離?？赏ㄟ^蓋晶片突出170從蓋晶 片基部171延伸的量來確定側(cè)壁RSs的高度。結(jié)果，可通過蓋晶片突出170 的高度容易地控制反應空間RS的體積，例如，提供雜交反應的反應空間RS 的體積。
反應空間RS的寬度W,是反應空間RS的相對的側(cè)壁RSs之間的距離。 反應空間RS的寬度W,可等于或大于生物芯片120的寬度W2。在一些實施 例中，反應空間RS可包圍生物芯片120的邊緣，以具有余量M為大約0.5cm 至大約1.5cm的尺寸。余量M可有助于雜交反應。
反應空間RS可基本為封閉空間。結(jié)果，即使在經(jīng)過各種處理步驟(如
與生物樣品的結(jié)合反應)之后，也能夠保護生物芯片120在反應空間RS中
免于各種外界污染，并且可易于控制反應空間RS內(nèi)的反應條件。如這里所
使用的，"基本封閉的空間"意思是不僅物理上完全密閉，而且通過孔(如入
口/出口 140 )可局部連通到反應空間RS外部的環(huán)境并可從反應空間RS外部
的環(huán)境局部連通到反應空間RS。即使在反應空間RS包括入口/出口 140的實
施例中，為了控制反應空間RS內(nèi)的清潔度和反應條件，執(zhí)行反應的同時， 可通過閥(未示出)或密封帶(未示出)密閉地密封入口/出口 140。
圖5和圖6是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的晶片級封裝101、 102的剖視圖。 除了反應空間RS的側(cè)壁RSs的結(jié)構(gòu)之外，晶片級封裝101和102與根據(jù)本發(fā) 明的先前實施例的晶片級封裝(見圖4中的100)基本相同。在根據(jù)本發(fā)明 一些實施例的晶片級封裝100、 101和102中，可單獨由支撐晶片110、 111 和]12形成反應空間RS的底表面RSb,可單獨由蓋晶片130、 131和132形 成反應空間RS的頂表面RSt。另外，可單獨由蓋晶片130或支撐晶片111形 成反應空間RS的側(cè)壁RSs或可通過支撐晶片112和蓋晶片132的組合來形成 反應空間RS的側(cè)壁RSS。如上所述，當反應空間RS的側(cè)壁RSs單獨由蓋晶 片130形成時，由蓋晶片130來提供蓋晶片突出(見圖4中的170)。在由支 撐晶片111提供支撐晶片突出180的情況下，如圖5所示，反應空間RS的側(cè) 壁RSs可單獨由支撐晶片111形成。如圖6所示，在由蓋晶片132和支撐晶 片1]2來提供突出170和180時，蓋晶片132和支撐晶片112通過它們的突 出結(jié)合，反應空間RS的側(cè)壁RSs可由支撐晶片112和蓋晶片132形成。
在制造生物芯片套件的過程中可使用這里描述的晶片級封裝。通過在空 間上隔離形成在晶片級封裝中的多個反應空間，可更容易地獲得多個生物芯 片套件。結(jié)果，可以提高工藝效率并可以降低制造成本。
現(xiàn)在，將參照圖7至圖IO來描述根據(jù)本發(fā)明的又一實施例的晶片級封裝。 圖7是根據(jù)本發(fā)明的又一實施例的晶片級封裝的透視圖，其示出了支撐晶片、 分隔晶片和蓋晶片結(jié)合在一起的狀態(tài)。圖8是圖7中示出的晶片級封裝的分 解圖，其示出了支撐晶片、分隔晶片和蓋晶片彼此分開的狀態(tài)。圖9是圖7 中示出的晶片級封裝的平面圖。圖IO是沿圖9中的線B-B'截取的剖視圖。
參照圖7至圖10，根據(jù)本發(fā)明又一實施例的晶片級封裝200包括支撐 晶片110,在支撐晶片IIO上集成有多個生物芯片120;分隔晶片150,結(jié)合 到支撐晶片110并具有與多個生物芯片120對應的多個開口 160，其中，多 個開口 160中的每個開口暴露生物芯片120;蓋晶片130，結(jié)合到分隔晶片 150并與支撐晶片IIO和分隔晶片150—起限定用于多個生物芯片120中的 每個的反應空間RS。除了在支撐晶片IIO上還設置了分隔晶片150之外，晶 片級封裝200與晶片級封裝100、 101和102基本相同。支撐晶片IIO和集成 在支撐晶片IIO上的生物芯片120與如上所述的相同。
與支撐晶片110和蓋晶片130—樣，分隔晶片150可為不透鏡的晶片或 透明的晶片。分隔晶片150的示例與如上述所述的相同。另外，例如，分隔 晶片150可為由自密封材料(如橡膠、聚硅氧烷(silicone )或聚氨酯(urethane )) 制成。當分隔晶片150由橡膠、聚硅氧烷或聚氨酯制成時，可利用移液管 (pipette)、注射器等通過分隔晶片150來引入和去除各種流體。即，分隔晶 片150可用作入口/出口。在通過分隔晶片150引入預定流體或去除預定流體 之后，從分隔晶片150去除移液管或注射器，可以減少或再密封由于使用移 液管或注射器而產(chǎn)生的孔。因此，能夠形成可再密封的和自密封的反應空間 RS，而不需要額外的密封工藝。沒有必要在蓋晶片130中形成單獨的入口/ 出口 。通過省略在晶片級封裝上形成單獨的入口 /出口可以極大地簡化晶片級 封裝制造工藝，可以提高工藝效率，并可以降低制造成本。
如所示，分隔晶片150包括多個開口 160并結(jié)合到支撐晶片110。多個 開口 160中的每個延伸穿過分隔晶片150。更具體地講，多個開口 160形成 為彼此分隔開并對應于集成在支撐晶片110上的生物芯片120。如上所述， 例如，為了有助于雜交反應，可設置余量M以包圍生物芯片120的邊緣?？?慮到余量M,開口 160的寬度OW可等于或大于生物芯片120的寬度BW。
分隔晶片150以多個開口 160對應于多個生物芯片120的方式結(jié)合到支 撐晶片110。生物芯片120通過結(jié)合到支撐晶片110的分隔晶片150的多個開 口 160暴露于外界。然而，由于在分隔晶片150上還形成有蓋晶片130,所 以生物芯片120不直接暴露于外界。即使當沒有形成蓋晶片130時暴露了生 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 芯片使用步驟為止(例如，直到生物芯片與反應溶液反應為止)生物芯片120 不暴露于外部環(huán)境。例如，可通過陽極結(jié)合、利用密封劑的結(jié)合等來執(zhí)行支 撐晶片110和分隔晶片150之間或分隔晶片150和蓋晶片130之間的結(jié)合， 但不限于此。
如圖IO所示，集成在支撐晶片110上的多個生物芯片120通過分隔晶片 150在空間上相互隔離，從而對每個生物芯片120形成分離的反應空間RS。 在每個反應空間RS中，空間上隔離的生物芯片120可與各種生物樣品進行 雜交反應。
通過將支撐晶片110和蓋晶片130與分隔晶片150結(jié)合，對每個生物芯 片120限定反應空間RS。形成反應空間RS的頂表面RSt和底表面RSb與如 上所述的相同。
圖11至圖13是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的晶片級封裝201、 202和203 的剖視圖。除了反應空間RS的側(cè)壁RSs之外，晶片級封裝201、 202和203 與圖7至圖10中示出的晶片級封裝200基本相同?，F(xiàn)在，將更詳細地描述反 應空間RS的側(cè)壁RSS。
反應空間RS的側(cè)壁RSs可單獨由分隔晶片150形成(見圖10),或者通 過支撐晶片110和/或蓋晶片130與分隔晶片150的組合形成。如圖ll所示， 可通過將分隔晶片152結(jié)合到包括多個蓋晶片突出170的蓋晶片133，使得 蓋晶片突出170與分隔晶片152的開口 (見圖8中的160)對齊來形成反應 空間RS。即，可由蓋晶片133和分隔晶片152來形成反應空間RS的側(cè)壁RSs。 反應空間RS的高度可由蓋晶片突出170的長度和分隔晶片152的厚度確定。 可通過蓋晶片突出170的高度和分隔晶片152的厚度容易地控制反應空間RS 的體積。通過在支撐晶片113上形成多個支撐晶片突出，反應空間RS的側(cè)壁 RSs還可以由支撐晶片113和分隔晶片153來形成(見圖12)。另外，可通過 在支撐晶片U4和蓋晶片134上形成多個突出并將所述多個突出結(jié)合到分隔 晶片154，以使所述突出面向分隔晶片154的頂表面和底表面，從而形成反 應空間RS的側(cè)壁RSS (見圖13 )。
圖14是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的晶片級封裝204的剖視圖。晶片級封裝 204與根據(jù)先前實施例的晶片級封裝200、 201、 202和203的不同之處在于 在蓋晶片131中設置至少一個入口/出口 140。所述的入口/出口 140與前面所 述基本相同，將不再對其進行詳細說明。圖14示出了具有單獨由分隔晶片 150形成的反應空間RS的側(cè)壁RSs的晶片級封裝(圖10中的200)的變形。 圖14中示出的晶片級封裝204包括具有入口/出口 140的蓋晶片131。在一些 實施例中，晶片級封裝201、 202和203可分別包括具有至少一個入口/出口 的蓋晶片133、 133和134。
在根據(jù)本發(fā)明一些實施例的晶片級封裝中，根據(jù)分隔晶片150的材料， 形成單獨的入口/出口不是必須的。結(jié)果，可以提高工藝效率并可以降低制造 成本。另外，由分隔晶片150提供反應空間RS的空間余量，從而有助于使 用生物芯片120的雜交反應。另外，通過空間上分離的反應空間來劃分晶片 級封裝，從而容易獲得多個生物芯片套件。
將參照圖15至圖25來描述根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的生物芯片套件。
圖15是根據(jù)本發(fā)明實施例的生物芯片套件的透視圖，圖16是沿圖15的線 C-C'截取的剖視圖，圖17和圖18是根據(jù)本發(fā)明一些實施例的生物芯片套件
的剖視圖。
通過將根據(jù)本發(fā)明一些實施例的晶片級封裝100、 101和102劃分成單獨 的反應空間RS來制造根據(jù)本發(fā)明一些實施例的生物芯片套件300、 301和 302。通過分隔開蓋晶片突出170和/或支撐晶片突出180來形成生物芯片套 件。例如，通過沿切割線CL切割圖4至圖6中示出的晶片級封裝100、 101 和102來獲得圖16至圖18中示出的生物芯片套件300、 301和302。通過沿 切割線CL切割如圖10至圖14所示的根據(jù)本發(fā)明一些其它實施例的晶片級 封裝200、 201、 202、 203和204來制造如圖20和圖22至圖25所示的根據(jù) 本發(fā)明一些其它實施例的生物芯片套件400、 401、 402、 403和404。
如上所述，通過將根據(jù)本發(fā)明一些實施例的晶片級封裝劃分成單獨的反 應空間RS來制造根據(jù)本發(fā)明一些實施例的生物芯片套件，由于生物芯片套 件的功能組件與上述基本相同，所以將不再給出詳細的解釋。
在基底310上形成生物芯片120。反應空間RS的底表面RSb的面積可大 于生物芯片120的面積。生物芯片120可被構(gòu)造成不與反應空間RS的側(cè)壁 RSs接觸。例如，生物芯片120可位于反應空間RS的底表面RSb的中心位置 處。反應空間RS可圍繞生物芯片120的邊緣并具有大約0.5cm至大約1.5cm 的余量M。設置在生物芯片120周圍的余量M可有助于生物芯片120和生物 樣品之間的雜交反應。
圖21是示出了穿過分隔件330提供流體的示例性方法的剖視圖。參照圖 21，當分隔件330由自密封材料(如聚硅氧烷或聚氨酯)制成時，可以利用 細管190 (如移液管或注射器)穿過分隔件330引入各種流體和去除各種流 體。例如，在利用細管190穿過分隔件330引入或去除預定流體之后，從分 隔件330去除細管190，然后用作入口/出口的通路可被再密封，得到再密封 的反應空間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 ，則沒有必要在蓋340中形成單獨的入口/出口 140。通過省略在蓋340 中形成單獨的入口/出口 140,可以極大地簡化晶片級封裝制造工藝，可以提 高工藝效率，并可以降^^'j造成本。
將參照圖2至圖26來描述根據(jù)本發(fā)明實施例的封裝方法。圖26是根據(jù) 本發(fā)明實施例的用于解釋封裝方法的中間結(jié)構(gòu)的剖視圖。
現(xiàn)在將參照圖26來描述制造蓋晶片130的方法。在蓋晶片130上形成多 個蓋晶片突出170?？赏ㄟ^在蓋晶片130上形成多個凹進來制造蓋晶片突出 170。例如，可通過濕法蝕刻、干法蝕刻、噴砂等來形成多個凹進，但是不限于此。
接下來，在蓋晶片130中形成形狀為穿過蓋晶片130延伸的孔的至少一 個入口/出口 140。例如，可通過濕法蝕刻、干法蝕刻、噴石少等來形成入口/出 口 140， ^旦不限于此。
接下來，將具有多個蓋晶片突出170和入口/出口 140的蓋晶片130結(jié)合 到支撐晶片110，使得每個蓋晶片突出170對應于生物芯片120，從而完成晶 片級封裝。例如，可通過陽極結(jié)合、利用密封劑的結(jié)合等來結(jié)合蓋晶片130 和支撐晶片110，但不限于此。
接下來，切割晶片級封裝，以形成空間上隔離的反應空間RS?？赏ㄟ^鋸 切工藝來切割晶片110和130，但不限于此。切割結(jié)合的晶片110和130,以 形成具有在空間上隔離的分離的反應空間RS的多個生物芯片套件300。
圖26通過示例的方式示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的晶片級封裝100的封裝 方法，但是該方法可以應用于根據(jù)本發(fā)明其它實施例的.晶片級封裝101和 102。
可通過將蓋晶片結(jié)合到其上集成有生物芯片的支撐晶片來制造晶片級封 裝，從而在相當程度上簡化了生物芯片套件制造工藝。另外，由于支撐晶片 和蓋晶片在早期階段相互結(jié)合，所以生物芯片未暴露，從而有效地防止生物 芯片被損壞。
現(xiàn)在，將參照圖7和圖8來描述根據(jù)本發(fā)明另一實施例的封裝方法。 首先，將具有多個開口 160的分隔晶片150結(jié)合到其上集成有多個生物 芯片120的支撐晶片110。分隔晶片150包括多個開口 160,所述開口 160的 形狀為穿過分隔晶片150延伸的孔。例如，可通過沖壓、鉆孔等來形成開口 160，但是不限于此。接下來，將分隔晶片150以開口 160對應于生物芯片 120的方式結(jié)合到支撐晶片110。即使在結(jié)合分隔晶片150之后，也暴露支撐 晶片IIO上的生物芯片120。例如，可通過陽極結(jié)合、利用密封劑的結(jié)合等 來結(jié)合支撐晶片IIO和分隔晶片150,但是不限于此。分隔晶片150的其它 特征與如上所述的相同。
接下來，將蓋晶片130結(jié)合到分隔晶片150，以限定由支撐晶片110、分隔晶片150和蓋晶片130形成的反應空間RS。蓋晶片130可包括平坦的表面 和多個蓋晶片突出(見圖11中的170)。在蓋晶片130包括蓋晶片突出的實 施例中，蓋晶片130結(jié)合到分隔晶片150，從而蓋晶片突出170對應于通過 分隔晶片150暴露的生物芯片120。更具體地講，蓋晶片130結(jié)合到分隔晶 片150，從而蓋晶片突出170與形成在分隔晶片150上的開口 160對齊。同 樣地，支撐晶片IIO還可包括支撐晶片突出并可以結(jié)合到分隔晶片150的開 口 160。
接下來，沿切割線CL切割結(jié)合的晶片110、 150和130,從而形成在空 間上隔離的反應空間RS。這個步驟與在根據(jù)前面的實施例的封裝方法中的步 驟基本相同，將不再詳細說明。
盡管已經(jīng)僅僅關(guān)于圖10中示出的晶片級封裝200描述了示出的實施例中 的封裝方法，但是該方法還可以應用于圖ll至圖14中示出的晶片級封裝201、 202、 203和204。
根據(jù)本發(fā)明另 一實施例的封裝方法，通過形成晶片級封裝可以在相當程 度上簡化生物芯片套件制造工藝。另外，在分隔晶片用作入口/出口的實施例 中，不需要在蓋晶片中形成單獨的入口/出口，從而進一步簡化制造工藝。
如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的晶片級封裝中，通過將支撐晶 片結(jié)合到蓋晶片來在生物芯片上形成反應空間，從而簡化制造工藝，提高工 藝效率并降低制造成本。
在根據(jù)本發(fā)明其它實施例的晶片級封裝中，還在支撐晶片和蓋晶片之間 設置分隔晶片，例如，使得可提供用于反應空間的空間余量，從而提高反應 效率。另外，在分隔晶片用作入口/出口的實施例中，不需要在蓋晶片中形成 單獨的入口/出口，這極大地簡化了制造工藝，從而提高了工藝效率并降低成 本。
在根據(jù)本發(fā)明一些其它實施例的生物芯片套件中，由于蓋結(jié)合到具有生 物芯片的基底，所以可以進一步減少用于制造生物芯片套件的工藝步驟的數(shù) 量，這從工藝效率和制造成本的觀點上看是有利的。
在根據(jù)本發(fā)明的其它實施例的生物芯片套件中，可通過在基底和蓋之間 設置分隔件來提供用于反應空間的空間余量，從而進一步提高反應效率。另 外，在分隔件用作入口/出口的實施例中，能夠提供和排出流體，而不需要在 蓋中形成單獨的入口/出口 ，從而極大地簡化制造工藝。
在根據(jù)本發(fā)明的其它實施例的晶片級封裝方法中，通過將蓋晶片結(jié)合到 其上集成有生物芯片的支撐晶片來完成晶片級封裝，從而在相當程度上減少 了用于制造生物芯片套件的工藝步驟的數(shù)量，這從工藝效率和制造成本的觀 點上看是有利的。另外，由于支撐晶片和蓋晶片在早期階段相互結(jié)合，所以 生物芯片并沒有暴露于外界，從而有效地防止生物芯片被損壞。
在根據(jù)本發(fā)明其它實施例的生物芯片套件封裝方法中，由于利用晶片級 封裝來制造生物芯片套件，所以可以簡化生物芯片套件的制造工藝。在一些 實施例中，不需要形成單獨的入口/出口，從而減少了工藝步驟的數(shù)量。
盡管已經(jīng)參照本發(fā)明的示例性實施例具體地示出和描述了本發(fā)明，但是 本領域的技術(shù)人員將會理解，在不脫離由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范 圍的情況下，可以在形式和細節(jié)上做出各種改變。因此，期望這些實施例被 認為在所有方面是示出性的，并不是限制性的，參照權(quán)利要求而不是前面的 描述來表示本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1、一種封裝，包括支撐件，在支撐件上設置有多個生物芯片；蓋，結(jié)合到支撐件并與支撐件一起限定用于多個生物芯片中的每個生物芯片的反應空間，蓋包括至少一個入口/出口。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的封裝，其中，反應空間包括頂表面、底表面和 側(cè)壁，反應空間的頂表面由蓋形成，反應空間的底表面由支撐件形成，反應 空間的側(cè)壁單獨由支撐件形成或單獨由蓋形成，或者由支撐件和蓋的組合形 成。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的封裝，其中，生物芯片套件括多個活性區(qū)和連 接到活性區(qū)的多個探針，活性區(qū)位于支撐件的表面上。
4、 一種封裝，包括支撐件，在支撐件上設置有多個生物芯片；分隔件，結(jié)合到支撐件并具有對應于多個生物芯片的多個開口，多個開 口中的每個開口暴露生物芯片；蓋，結(jié)合到分隔件，并與支撐件和分隔件一起限定用于多個生物芯片中 的每個生物芯片的反應空間。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的封裝，其中，分隔件包含聚硅氧烷或聚氨酯。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的封裝，其中，分隔件包含自密封材料。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的封裝，其中，反應空間包括頂表面、底表面和 側(cè)壁，反應空間的頂表面由蓋形成，反應空間的底表面由支撐件形成，反應 空間的側(cè)壁單獨由支撐件形成，單獨由蓋形成、單獨由分隔件形成或者由支 撐件、分隔件和蓋的組合形成。
8、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的封裝，其中，蓋包括至少一個入口/出口。
9、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的封裝，其中，生物芯片包括多個活性區(qū)和連接 到活性區(qū)的多個探針，活性區(qū)位于支撐件的表面上。
10、 一種生物芯片套件，包括 基底，在基底上設置生物芯片；蓋，結(jié)合到基底并與基底一起限定生物芯片上方的反應空間，蓋包括至 少一個入口/出口 。
11、 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的生物芯片套件，其中，反應空間包括頂表面、 底表面和側(cè)壁，反應空間的頂表面由蓋形成，反應空間的底表面由基底形成， 反應空間的側(cè)壁單獨由基底形成，單獨由蓋形成、或者由基底和蓋的組合形成。
12、 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的生物芯片套件，其中，生物芯片套件括多個 活性區(qū)和連接到活性區(qū)的多個探針，活性區(qū)位于基底上。
13、 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的生物芯片套件，其中，基底包括基底突出， 蓋包括蓋突出，蓋突出對應于基底突出。
14、 一種生物芯片套件，包括 基底，在基底上設置生物芯片；分隔件，結(jié)合到基底并具有對應于生物芯片的開口，開口暴露生物芯片； 蓋，結(jié)合到分隔件并與基底和分隔件一起限定生物芯片上方的反應空間， 蓋包括至少一個入口/出口 。
15、 根據(jù)權(quán)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、 根據(jù)權(quán)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、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的生物芯片套件，其中，反應空間包括頂表面、 底表面和側(cè)壁，反應空間的頂表面由蓋形成，反應空間的底表面由基底形成， 反應空間的側(cè)壁單獨由分隔件形成，由分隔件和蓋的組合形成或者由分隔件 和基底的組合形成。
18、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的生物芯片套件，其中，蓋包括至少一個入口 /出口。
19、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的生物芯片套件，其中，蓋包括對應于生物芯 片的蓋突出。
20、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的生物芯片套件，其中，基底包括基底突出， 蓋包括蓋突出，蓋突出和基底突出相互面對。
21、 一種封裝方法，包括的步驟有 提供其上設置有多個生物芯片的支撐件；將蓋結(jié)合到支撐件以形成封裝，蓋包括至少一個入口/出口并與支撐件一 起限定用于多個生物芯片中的每個生物芯片的反應空間，其中，蓋包括多個
22、 根據(jù)權(quán)利要求21所述的封裝方法，其中，將蓋結(jié)合到支撐件的步驟 包括將蓋結(jié)合到包括多個支撐突出的支撐件，支撐突出對應于蓋突出。
23、 一種生物芯片套件封裝方法，包括的步驟有 提供其上設置有多個生物芯片的支撐件；將蓋結(jié)合到支撐件以形成封裝，蓋包括至少一個入口/出口并與支撐件一 起限定用于多個生物芯片中的每個生物芯片的反應空間；切割封裝以分離多個生物芯片，每個生物芯片具有分離的反應空間。
24、 一種封裝方法，包括的步驟有 . 提供其上設置有多個生物芯片的支撐件；將分隔件結(jié)合到支撐件，分隔件具有對應于多個生物芯片的多個開口， 多個開口中的每個開口暴露多個生物芯片中的每個生物芯片；將蓋結(jié)合到分隔件以形成封裝，蓋與支撐件和分隔件一起限定用于多個 生物芯片中的每個生物芯片的反應空間。
25、 根據(jù)權(quán)利要求24所述的封裝方法，其中，分隔件包含聚硅氧烷或聚氨酯。
26、 根據(jù)權(quán)利要求24所述的封裝方法，其中，分隔件包含自密封材料。
27、 根據(jù)權(quán)利要求24所述的封裝方法，其中，蓋包括至少一個入口/出o 。
28、 一種生物芯片套件封裝方法，包括的步驟有 提供其上設置有多個生物芯片的支撐件；將分隔件結(jié)合到支撐件，分隔件具有對應于多個生物芯片的多個開口 ， 多個開口中的每個開口暴露多個生物芯片中的每個生物芯片；將蓋結(jié)合到分隔件以形成封裝，蓋與支撐件和分隔件一起限定用于多個 生物芯片中的每個生物芯片的反應空間；切割封裝以分離多個生物芯片，每個生物芯片具有分離的反應空間。
29、 根據(jù)權(quán)利要求28所述的生物芯片套件封裝方法，其中 聚硅氧烷或聚氨酯。
30、 根據(jù)權(quán)利要求28所述的生物芯片套件封裝方法，其中 自密封材料。
31、 根據(jù)權(quán)利要求28所述的生物芯片套件封裝方法，其中，分隔件包含 ，分隔件包含 ,蓋包括至少一個入口/出口 。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種具有改進的良率的封裝、生物芯片套件和封裝方法。該封裝包括支撐件，在支撐件上設置有多個生物芯片；蓋，結(jié)合到支撐件并與支撐件一起限定用于多個生物芯片中的每個生物芯片的反應空間，蓋包括至少一個入口/出口。
文檔編號C12M1/00GK101343608SQ200810128359
公開日2009年1月14日 申請日期2008年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月13日
發(fā)明者李東鎬, 李俊榮 申請人:三星電子株式會社