本發(fā)明是有關(guān)于一種傳感器的制造方法及傳感器，且特別是有關(guān)于一種整合芯片在高分子基板中的傳感器的制造方法及傳感器。

背景技術(shù)：

系統(tǒng)級(jí)封裝(systeminpackage，簡(jiǎn)稱(chēng)為：sip)是指將一個(gè)系統(tǒng)或子系統(tǒng)的全部或大部分電子功能整合在一個(gè)基板中。舉例來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)級(jí)封裝可包括多種芯片，其可以2d或3d堆疊方式接合(bonded)到所述基板上。所述芯片可例如是處理器、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(dram)、快閃存儲(chǔ)器結(jié)合其他被動(dòng)元件(如電容器、電阻器等)。因此，系統(tǒng)級(jí)封裝只需要加入極少的外部元件即可運(yùn)作。對(duì)于現(xiàn)今越來(lái)越微型化的電子產(chǎn)品而言，系統(tǒng)級(jí)封裝不僅具有縮小封裝體積、重量的功效，還可降低功耗。

一般而言，場(chǎng)效應(yīng)管(field-effecttransistor，簡(jiǎn)稱(chēng)為：fet)是一種利用電場(chǎng)效應(yīng)來(lái)控制電流大小的半導(dǎo)體元件，由于場(chǎng)效應(yīng)管具有體積小、重量輕、耗電省、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，因此，其應(yīng)用范圍較廣。舉例來(lái)說(shuō)，場(chǎng)效應(yīng)管可應(yīng)用在傳感器上，其包括氣體傳感器或是生物傳感器等。然而，當(dāng)場(chǎng)效應(yīng)管應(yīng)用在生物傳感器時(shí)，傳統(tǒng)硅晶圓制造需耗費(fèi)較多的成本，且具有較低的晶圓面積利用率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種傳感器的制造方法及傳感器，其可整合芯片在高分子基板中，以降低制造成本，進(jìn)而提升商業(yè)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。

本發(fā)明提供一種傳感器的制造方法，包括以下步驟。提供具有模穴的模具。在模穴中配置至少一芯片。芯片具有相對(duì)的主動(dòng)面與背面。主動(dòng)面朝向模穴的底面。將高分子材料填入模穴中，以覆蓋 芯片的背面。進(jìn)行熱處理，使得高分子材料固化為高分子基板。進(jìn)行脫模處理，使得高分子基板從模穴分離出來(lái)。在高分子基板的第一表面上形成多條導(dǎo)線。導(dǎo)線與芯片電性連接。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，在形成上述導(dǎo)線之后，還包括在芯片上形成微流道結(jié)構(gòu)。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，在形成上述微流道結(jié)構(gòu)之前，還包括在高分子基板的第一表面上形成保護(hù)層。保護(hù)層具有開(kāi)口。開(kāi)口至少暴露出芯片的感測(cè)區(qū)。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述高分子基板的第一表面與芯片的主動(dòng)面為共平面。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述高分子材料包括熱固性樹(shù)脂材料。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述熱固性樹(shù)脂材料包括環(huán)氧樹(shù)脂(epoxy)、聚二甲基硅氧烷(pdms)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)或其組合。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述芯片包括晶體管式芯片、表面聲波式芯片、二極管式芯片、半導(dǎo)體電阻式芯片、微機(jī)電式芯片或其組合。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述晶體管式芯片包括高速電子遷移率晶體管、硅基晶體管、奈米線晶體管、奈米碳管晶體管、石墨烯晶體管、二硫化鉬晶體管或其組合。

本發(fā)明提供一種傳感器，包括高分子基板、至少一芯片以及多條導(dǎo)線。芯片內(nèi)埋在高分子基板中。芯片具有相對(duì)的主動(dòng)面與背面。主動(dòng)面外露在高分子基板的第一表面。導(dǎo)線配置在高分子基板上。導(dǎo)線與芯片電性連接。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述傳感器還包括微流道結(jié)構(gòu)配置在芯片上。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述高分子基板的第一表面與芯片的主動(dòng)面為共平面。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述芯片包括晶體管式芯片、表面聲波式芯片、二極管式芯片、半導(dǎo)體電阻式芯片、微機(jī)電式芯片或其 組合。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述晶體管式芯片包括高速電子遷移率晶體管、硅基晶體管、奈米線晶體管、奈米碳管晶體管、石墨烯晶體管、二硫化鉬晶體管或其組合。

基于上述，本發(fā)明通過(guò)將芯片內(nèi)埋在高分子基板中，使得高分子基板的表面與芯片的主動(dòng)面為共平面。接著，將微流道結(jié)構(gòu)配置在芯片上，以形成一種結(jié)合微流道與芯片的傳感器。所述傳感器不僅可降低制造成本，也與現(xiàn)有的半導(dǎo)體工藝相容。因此，在商業(yè)市場(chǎng)上，本發(fā)明的傳感器具有產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。此外，本發(fā)明也可整合多種芯片在高分子基板中，所述芯片可分別具有氣體感測(cè)、壓力感測(cè)、濕度感測(cè)等特性，以達(dá)到系統(tǒng)級(jí)封裝的功效。

為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說(shuō)明如下。

附圖說(shuō)明

圖1a至圖1f所示為本發(fā)明的一實(shí)施例的一種傳感器的制造流程示意圖；

圖2所示為圖1e的部分傳感器的上視示意圖；

圖3所示為圖2的a-a’切線的剖面示意圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：

10：通道；

12、14、212：開(kāi)口；

100：模具；

102：模穴；

104：芯片；

104a：主動(dòng)面；

104b：背面；

106：高分子材料；

106a：高分子基板；

108：微流道結(jié)構(gòu)；

110、120、130：導(dǎo)線；

112：源極端；

114：漏極端；

116：柵極端；

122：反應(yīng)層；

140：感測(cè)區(qū)；

200：藍(lán)寶石基板；

202：gan層；

204：algan層；

206、208：歐姆接觸層；

210：保護(hù)層；

h：高度；

l：長(zhǎng)度；

w：寬度；

s1：第一表面；

s2：第二表面；

p：部分。

具體實(shí)施方式

參照本實(shí)施例的圖式以更全面地闡述本發(fā)明。然而，本發(fā)明也可以各種不同的形式體現(xiàn)，而不應(yīng)限于本文中所述的實(shí)施例。圖式中的層與區(qū)域的厚度會(huì)為了清楚起見(jiàn)而放大。相同或相似的參考號(hào)碼表示相同或相似的元件，以下段落將不再一一贅述。

圖1a至圖1f所示為本發(fā)明的一實(shí)施例的一種傳感器的制造流程示意圖。

請(qǐng)參照?qǐng)D1a，本發(fā)明的一實(shí)施例提供一種傳感器的制造方法，其步驟如下。首先，提供具有模穴102的模具100。在一實(shí)施例中，模具100的材料可例如是聚二甲基硅氧烷(pdms)、壓克力或是其他合適的材料。模穴102凹陷在模具100的表面，其中模穴102的凹陷深度可小于模具100的厚度。在本實(shí)施例中，模穴102的形 狀可例如是矩形，但本發(fā)明不限于此。在其他實(shí)施例中，模穴102的形狀可例如是方形、圓形或是多邊形。

接著，在模穴102中配置芯片104。芯片104具有相對(duì)的主動(dòng)面104a與背面104b。芯片104的主動(dòng)面104a朝向模穴102的底面。在一實(shí)施例中，芯片104可包括晶體管式芯片、表面聲波式芯片、二極管式芯片、半導(dǎo)體電阻式芯片、微機(jī)電式芯片或其組合。晶體管式芯片可例如是高電子遷移率晶體管(highelectronmobilitytransistors，簡(jiǎn)稱(chēng)為：hemt)、硅基晶體管、奈米線晶體管、奈米碳管晶體管、石墨烯晶體管、二硫化鉬晶體管或其組合。雖然在圖1a中僅所示一個(gè)芯片104，但本發(fā)明不以此為限。在其他實(shí)施例中，芯片104的數(shù)量與種類(lèi)可依使用者需求而調(diào)整。舉例來(lái)說(shuō)，芯片104可例如是具有氣體感測(cè)、壓力感測(cè)、濕度感測(cè)、微塵感測(cè)等各種機(jī)械與物理感測(cè)特性。在此實(shí)施例中，可將具有各種感測(cè)特性的芯片104配置在模穴102中，使得本實(shí)施例的傳感器可具有更多的彈性，以更加貼近客戶(hù)或是使用者的需求。

請(qǐng)參照?qǐng)D1a與圖1b，將高分子材料106填入模穴102中，以覆蓋芯片104的背面104b。在一實(shí)施例中，高分子材料106包括熱固性樹(shù)脂材料。熱固性樹(shù)脂材料可例如是環(huán)氧樹(shù)脂(epoxy)、聚二甲基硅氧烷(pdms)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)或其組合，但本發(fā)明不以此為限。在其他實(shí)施例中，高分子材料106可以是具有低熱膨脹系數(shù)的材料，或是可承受后續(xù)導(dǎo)線的蒸鍍工藝溫度或是濺鍍工藝溫度的材料即為本發(fā)明的范疇。雖然在圖1b中，高分子材料106完全填滿模穴102，但本發(fā)明不以此為限。在其他實(shí)施例中，高分子材料106也可不完全填滿模穴102。也就是說(shuō)，只要高分子材料106能覆蓋芯片104的背面104b，使得芯片104內(nèi)埋在高分子材料106中即為本發(fā)明的范疇。

請(qǐng)參照?qǐng)D1b與圖1c，進(jìn)行熱處理，使得高分子材料106固化為高分子基板106a。由于高分子材料106可例如是熱固性樹(shù)脂材料，因此，在進(jìn)行熱處理時(shí)，高分子材料106可固化為固體狀態(tài)的高分子基板106a。此時(shí)，芯片104內(nèi)埋在高分子基板106a中。而芯片 104的主動(dòng)面104a外露在高分子基板106的第一表面s1。在一實(shí)施例中，熱處理的溫度可例如是50℃至200℃。

之后，進(jìn)行脫模處理，使得高分子基板106a從模穴102分離出來(lái)。然后，將高分子基板106a倒置，使得高分子基板106a的第一表面s1朝上，并使得第二表面s2朝下。在本實(shí)施例中，脫模處理沒(méi)有特別限制，其可例如是直接以手動(dòng)方式讓高分子基板106a從模穴102分離出來(lái)。

進(jìn)行脫模處理后的高分子基板106a(或是傳感器)如圖1d所示，其高分子基板106a的第一表面s1與芯片104的主動(dòng)面104a可視為共平面。在一實(shí)施例中，高分子基板106a的長(zhǎng)度l可例如是10mm至50mm；其寬度w可例如是5mm至30mm；而其高度h可例如是0.5mm至2mm。但本發(fā)明不以此為限，其尺寸可依據(jù)使用者需求來(lái)調(diào)整。舉例來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的傳感器的尺寸可符合微安全數(shù)碼(microsecuredigital，簡(jiǎn)稱(chēng)為：microsd)存儲(chǔ)卡的尺寸，其長(zhǎng)度可例如是20mm；其寬度可例如是10mm；其高度可例如是0.7mm。因此，本發(fā)明的傳感器可與現(xiàn)行的微安全數(shù)碼存儲(chǔ)卡的讀取裝置相符，以讀取生物檢測(cè)的結(jié)果。

請(qǐng)參照?qǐng)D1d與圖1e，在高分子基板106a的第一表面s1上形成導(dǎo)線110、120、130。導(dǎo)線110、120、130與芯片104電性連接。在一實(shí)施例中，導(dǎo)線110、120、130可以是金屬導(dǎo)線，金屬導(dǎo)線的材料可例如是金、銀、銅或其組合。導(dǎo)線110、130的材料與導(dǎo)線120的材料可以相同或是不同。舉例來(lái)說(shuō)，導(dǎo)線110、120、130的材料可皆為金。在另一實(shí)施例中，導(dǎo)線110、130的材料可例如是銅，而導(dǎo)線120的材料可例如是金。在一實(shí)施例中，導(dǎo)線110、120、130的形成方法可例如是剝除法(lift-offprocess)，由于剝除法為所屬領(lǐng)域具有通常知識(shí)者所周知，在此便不再詳述。

值得注意的是，本實(shí)施例的傳感器可利用高分子基板106a取代傳統(tǒng)的硅晶圓基板，以降低制造成本，進(jìn)而增加商業(yè)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。另外，由于本實(shí)施例的傳感器的導(dǎo)線110、120、130是形成在高分子基板106a上，因此，相較于傳統(tǒng)的硅基傳感器(si-basedsensor)， 本實(shí)施例的芯片104可有效地縮小，以增加傳感器的面積利用率。

圖2所示為圖1e的部分傳感器的上視示意圖。圖3所示為圖2的a-a’切線的剖面示意圖。為圖面清楚起見(jiàn)，在圖3中僅所示出芯片，而未所示出高分子基板；在圖2中未所示出保護(hù)層。

請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D1e、圖2以及圖3，部分傳感器p包括高分子基板106a、導(dǎo)線110、120、130以及芯片104。芯片104包括源極端112、漏極端114以及設(shè)置在源極端112與漏極端114之間的柵極端116。如圖2所示，導(dǎo)線110與源極端112電性連接，導(dǎo)線130與漏極端114電性連接。另一方面，導(dǎo)線120可包括反應(yīng)層122。反應(yīng)層122相對(duì)于芯片104的柵極端116，且反應(yīng)層122(或?qū)Ь€120)與柵極端116并未電性連接。反應(yīng)層122上具有感測(cè)區(qū)140，其中感測(cè)區(qū)140包括鍵結(jié)于反應(yīng)層122上的受體(receptor)。

具體來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行生物檢測(cè)時(shí)，是將具有能與所述受體產(chǎn)生反應(yīng)的配體的待測(cè)樣品放置在感測(cè)區(qū)140(或反應(yīng)層122)上，使得所述配體鍵結(jié)于所述受體上。接著，施加一電壓于導(dǎo)線120的反應(yīng)層122上，使得反應(yīng)層122與芯片104的柵極端116之間產(chǎn)生一壓差，以得到檢測(cè)電流。所述受體與所述配體的選擇并沒(méi)有特別的限制，只要所述配體能與所述傳感器上的受體相互反應(yīng)鍵結(jié)即為本發(fā)明的范疇。在一實(shí)施例中，所述待測(cè)樣品可例如是核糖核酸(ribonucleicacid，簡(jiǎn)稱(chēng)為：rna)、脫氧核糖核酸(deoxyribonucleicacid，簡(jiǎn)稱(chēng)為：dna)、酵素、蛋白質(zhì)、病毒、脂質(zhì)或其組合，但本發(fā)明不以此為限。

另一方面，如圖3所示，以高電子遷移率晶體管(hemt)為例來(lái)說(shuō)明，芯片104的結(jié)構(gòu)是在藍(lán)寶石(sapphire)基板200上依序形成gan層202以及algan層204。在一實(shí)施例中，algan層204的尺寸小于gan層202。換言之，gan層202的部分頂面被暴露出來(lái)。接著，在algan層204上分別形成歐姆接觸層206、208，其中歐姆接觸層206、208彼此不互相接觸。在一實(shí)施例中，歐姆接觸層206、208的材料可例如是ti、al、ni、au、cr、mo、pt或其組合，其形成方法可例如是蒸鍍或?yàn)R鍍法。

之后，在歐姆接觸層206上形成源極端112(可例如源極電極或?qū)Ь€110的延伸)；在歐姆接觸層208上形成漏極端114(可例如漏極電極或?qū)Ь€130的延伸)。在一實(shí)施例中，源極端112與漏極端114的材料可包括一種或一種以上的導(dǎo)電材料，所述導(dǎo)電材料可例如是金屬材料、金屬化合物或其組合。金屬材料可例如是ti、al、ni、au、w或其組合；金屬化合物可例如tin、tiw、tiwn、wn或其組合。源極端112與漏極端114的形成方法可例如是化學(xué)氣相沈積法、物理氣相沈積法或其他適當(dāng)?shù)男纬煞椒?。物理氣相沈積法可以是蒸鍍或?yàn)R鍍。

然后，在藍(lán)寶石基板200(或是在高分子基板106a的第一表面s1)上形成保護(hù)層210。保護(hù)層210覆蓋gan層202、algan層204、歐姆接觸層206、208、源極端112以及漏極端114的表面。保護(hù)層210具有開(kāi)口212，其中開(kāi)口212暴露出柵極端116的表面(如圖3所示)或是暴露出芯片104的感測(cè)區(qū)(未所示)。在一實(shí)施例中，保護(hù)層210的材料可例如是氮化硅或光刻膠，其形成方法可例如是化學(xué)氣相沈積法或涂布法。在本實(shí)施例中，保護(hù)層210可避免待測(cè)樣品接觸到導(dǎo)線110、120、130，以造成導(dǎo)線110、120、130的損壞。另外，保護(hù)層210也可暴露出靠近導(dǎo)線110、120、130的末端處的區(qū)域，以利于電性連接至讀取裝置的插槽。

請(qǐng)參考圖1e與圖1f，在芯片104上形成微流道結(jié)構(gòu)108。詳細(xì)地說(shuō)，微流道結(jié)構(gòu)108具有通道10以及配置在通道10兩側(cè)的開(kāi)口12、14。也就是說(shuō)，通道10以及開(kāi)口12、14為連通的空間。通道10對(duì)應(yīng)于(或暴露出)芯片104的感測(cè)區(qū)140(如圖2所示)。在一實(shí)施例中，待測(cè)樣品可通過(guò)開(kāi)口12或開(kāi)口14經(jīng)由通道10與芯片104的感測(cè)區(qū)140接觸，以進(jìn)行生物檢測(cè)。在一實(shí)施例中，微流道結(jié)構(gòu)108的材料可例如是聚二甲基硅氧烷(pdms)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)或其組合。

在另一實(shí)施例中，微流道結(jié)構(gòu)108僅具有通道10，而不具有開(kāi)口12、14。詳細(xì)地說(shuō)，本實(shí)施例可將高分子基板106a的第一表面s1與第二表面s2貫穿，以在通道10的兩側(cè)分別形成兩個(gè)開(kāi)口(未 所示)，使得通道10與高分子基板106a中的所述兩個(gè)開(kāi)口連通。因此，待測(cè)樣品可通過(guò)所述兩個(gè)開(kāi)口經(jīng)由通道10與芯片104的感測(cè)區(qū)140接觸，以進(jìn)行生物檢測(cè)。

此外，雖然本實(shí)施例的說(shuō)明是以生物傳感器為例，但本發(fā)明不以此為限。在其他實(shí)施例中，傳感器也可具有氣體感測(cè)、壓力感測(cè)、濕度感測(cè)、微塵感測(cè)等各種機(jī)械與物理感測(cè)特性。

綜上所述，本發(fā)明通過(guò)將芯片內(nèi)埋在高分子基板中，使得高分子基板的表面與芯片的主動(dòng)面為共平面。接著，將微流道結(jié)構(gòu)配置在芯片上，以形成一種結(jié)合微流道與芯片的傳感器。所述傳感器不僅可降低制造成本，也與現(xiàn)有的半導(dǎo)體工藝相容。因此，在商業(yè)市場(chǎng)上，本發(fā)明的傳感器具有產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。此外，本發(fā)明也可整合多種芯片在高分子基板中，所述芯片可分別具有氣體感測(cè)、壓力感測(cè)、濕度感測(cè)等特性，以達(dá)到系統(tǒng)級(jí)封裝的功效。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。