特許 7702013 バイオチップ及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-06-24

(45)【発行日】2025-07-02

(54)【発明の名称】バイオチップ及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/414 20060101AFI20250625BHJP

【ＦＩ】

G01N27/414 301U

G01N27/414 301V

G01N27/414 301Y

【請求項の数】 10

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2024050277

(22)【出願日】2024-03-26

(65)【公開番号】P2025040927

(43)【公開日】2025-03-25

【審査請求日】2024-03-26

(31)【優先権主張番号】112134650

(32)【優先日】2023-09-12

(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW

(73)【特許権者】

【識別番号】524115969

【氏名又は名称】漢磊科技股▲ふん▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＥＰＩＳＩＬ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ ＩＮＣ．

(74)【代理人】

【識別番号】100204490

【弁理士】

【氏名又は名称】三上 葉子

(72)【発明者】

【氏名】許 文廷

(72)【発明者】

【氏名】劉 徳權

(72)【発明者】

【氏名】李 國瑜

【審査官】黒田 浩一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０４６２６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０７３１０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１２８８０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－０９９３３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０２２－５４０２９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／２２５６６０（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２７／２６－２７／４９

Ｇ０１Ｎ ２７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被検液中の生体物質を検出するように構成されたバイオチップであって、
基板と、
前記基板上に配置された絶縁層と、
前記絶縁層上に配置され、反応領域を有する半導体層と、
前記半導体層上に配置され、前記半導体層の前記反応領域を露出させる第１の開口部を有する誘電層と、
前記誘電層上に配置され、
それぞれ前記半導体層に電気的に接続されたソース及びドレインと、
前記第１の開口部、前記ソース、及び前記ドレインを取り囲む壁構造と、
を含む金属層と、
前記金属層上に配置され、平坦部、突出部、第２の開口部、及び第３の開口部を有する保護層と、
を備え、
前記平坦部は、前記第２の開口部を取り囲んで画定し、前記突出部は、前記壁構造に対応して配置され、前記突出部は、前記第３の開口部を取り囲んで画定し、
前記第２の開口部は、前記第３の開口部と前記第１の開口部を接続して、前記反応領域を露出させる、
バイオチップ。

【請求項2】

前記ソース、前記ドレイン、及び前記壁構造は互いに分離され、前記ソース及び前記ドレインは、前記壁構造から電気的に絶縁される、
請求項１に記載のバイオチップ。

【請求項3】

前記バイオチップの立体図では、前記壁構造は、前記第１の開口部を完全には取り囲まない、
請求項１に記載のバイオチップ。

【請求項4】

前記バイオチップの立体図では、前記壁構造は、前記第１の開口部を完全に取り囲む、
請求項１に記載のバイオチップ。

【請求項5】

前記壁構造と前記ソースの間の最小距離は、０．１マイクロメートルから５マイクロメートルである、
請求項１に記載のバイオチップ。

【請求項6】

前記バイオチップの立体図では、前記第３の開口部は前記第２の開口部よりも大きい、
請求項１に記載のバイオチップ。

【請求項7】

前記突出部は、前記第１の開口部及び前記第２の開口部を完全に取り囲む、
請求項１に記載のバイオチップ。

【請求項8】

被検液は第１の開口内に配置され、被検液の上面は、突出部の上面と平坦部の上面との間に位置する、
請求項１に記載のバイオチップ。

【請求項9】

前記金属層は、ソース拡張パッド及びドレイン拡張パッドをさらに備え、
前記バイオチップは、
前記絶縁層上にそれぞれ配置された第１の転送パッド及び第２の転送パッドと、をさらに備え、
前記ソースは、前記第１の転送パッドを介して前記ソース拡張パッドに電気的に接続され、前記ドレインは、前記第２の転送パッドを介して前記ドレイン拡張パッドに電気的に接続される、
請求項１に記載のバイオチップ。

【請求項10】

被検液中の生体物質を検出するように構成されたバイオチップの製造方法であって、
基板を提供することと、
前記基板上に絶縁層を形成することと、
前記絶縁層上に反応領域を有する半導体層を形成することと、
前記半導体層の前記反応領域を露出させる第１の開口部を有する誘電層を半導体層上に形成することと、
それぞれ前記半導体層に電気的に接続されたソース及びドレインと、
前記第１の開口部、前記ソース、及び前記ドレインを取り囲む壁構造と、
を備える金属層を前記誘電層上に形成することと、
平坦部、突出部、第２の開口部、及び第３の開口部を有する保護層を前記金属層上に形成することと、
を備え、
前記平坦部は、前記第２の開口部を取り囲んで画定し、前記突出部は、前記壁構造に対応して配置され、前記突出部は、前記第３の開口部を取り囲んで画定し、
前記第２の開口部は、前記第３の開口部と前記第１の開口部を接続して、前記反応領域を露出させる、
バイオチップの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体チップ及びその製造方法に関し、特に、バイオチップ及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般的なバイオチップでは、通常、反応領域の大きさによって被検液を入れることができる空間が制限されるため、被検液の量が多くなったり、被検液の添加を誤ったりすると、被検液がオーバーフローする問題が発生しやすくなる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明は、被検液のオーバーフローの問題を回避し、多量の被検液に対応できるバイオチップ及びその製造方法を提供する。これにより、バイオチップ内に複数の反応領域が配置されている場合、反応領域をそれぞれ異なる種類の生体物質の検出に利用することができ、異なる反応領域間での被検液のオーバーフローによるクロスコンタミネーションの問題を心配する必要がなく、したがって、複数の生体物質を同時に検出する効果を達成することができる。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明のバイオチップは、被検液中の生体物質を検出するように構成されて良い。バイオチップは、基板、絶縁層、半導体層、誘電層、金属層、及び保護層を含む。絶縁層は、基板上に配置される。半導体層は、絶縁層上に配置され、反応領域を有する。誘電体層は、半導体層上に配置され、第１の開口部を有する。金属層は、誘電体層上に配置され、ソース、ドレイン、及び壁構造を含む。ソース及びドレインは、それぞれ半導体層に電気的に接続される。壁構造は、第１の開口部、ソース及びドレインを取り囲む。保護層は、金属層上に配置され、平坦部、突出部、第２の開口部、及び第３の開口部を有する。平坦部は、第２の開口部を取り囲んで画定する。突出部は、壁構造に対応して配置され、突出部は、第３の開口部を取り囲んで画定する。第２の開口部は、第３の開口部と第１の開口部を接続して反応領域を露出させる。

【0005】

本発明の一実施形態において、ソース、ドレイン及び壁構造は互いに分離され、ソース及びドレインは壁構造から電気的に絶縁される。

【0006】

本発明の一実施形態において、バイオチップの立体図では、壁構造は第１の開口部を完全には取り囲まない。

【0007】

本発明の一実施形態において、バイオチップの立体図では、壁構造は、第１の開口部を完全に取り囲む。

【0008】

本発明の一実施形態において、壁構造と線源の間の最小距離は、０．１マイクロメートルから５マイクロメートルである。

【0009】

本発明の一実施形態において、バイオチップの立体図では、第３の開口部は第２の開口部よりも大きい。

【0010】

本発明の一実施形態において、突出部は、第１の開口部及び第２の開口部を完全に取り囲む。

【0011】

本発明の一実施形態において、被検液は第１の開口部内に配置され、被検液の上面は突出部の上面と平坦部の上面との間に位置する。

【0012】

本発明の一実施形態において、金属層は、ソース拡張パッド及びドレイン拡張パッドをさらに備え、バイオチップは、第１の転送パッド及び第２の転送パッドをさらに備える。第１の転送パッド及び第２の転送パッドは、絶縁層上にそれぞれ配置される。ソースは、第１の転送パッドを介してソース拡張パッドに電気的に接続され、ドレインは、第２の転送パッドを介してドレイン拡張パッドに電気的に接続される。

【0013】

本発明のバイオチップの製造方法は、以下を含む。基板が提供される。基板上に絶縁層が形成される。絶縁層上に半導体層が形成される。半導体層は反応領域を有する。半導体層上に誘電体層が形成される。誘電体層は第１の開口部を有する。誘電体層上に金属層が形成される。金属層は、ソース、ドレイン、及び壁構造を含む。ソース及びドレインはそれぞれ半導体層に電気的に接続され、壁構造は、第１の開口部、ソース及びドレインを取り囲む。金属層上に保護層が形成される。保護層は、平坦部、突出部、第２の開口部及び第３の開口部を有する。平坦部は、第２の開口部を取り囲んで画定する。突出部は、壁構造に対応して配置され、突出部は、第３の開口部を取り囲んで画定する。第２の開口部は、第３の開口部と第１の開口部を接続して、反応領域を露出させる。

【発明の効果】

【0014】

以上に基づいて、本発明に係るバイオチップ及びその製造方法では、壁構造を設定することにより、保護層の形成と同時に突出部を形成することができるため、工程を簡略化する効果がある。突出部が第１の開口部を囲む閉パターンであって良いため、被検液が第３の開口部内に限定され、第３の開口部の外に被検液がオーバーフローするのを防ぐことができる。一般的なバイオチップと比較して、本発明のバイオチップは、第３の開口部の設定により、被検液を保持できるバイオチップの体積を増加させることができるため、被検液のオーバーフローを回避し、大量の被検液に対応し、バイオチップの動作裕度や利便性を向上させることができる。このようにして、本発明のバイオチップに複数の反応領域が配置されている場合、反応領域をそれぞれ異なる種類の生体物質の検出に利用でき、異なる反応領域間での被検液のオーバーフローによるクロスコンタミネーションの問題を心配する必要がなく、したがって、複数の生体物質を同時に検出する効果を達成することができる。

【0015】

前述の内容をより理解しやすくするために、図面を参照していくつかの実施形態を以下に詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0016】

添付の図面は、本発明のさらなる理解を提供するために含まれており、本明細書に組み込まれ、その一部を構成する。図面は、本発明の例示的な実施形態を示し、説明とともに、本発明の原理を説明するのに役立つ。

【図1】本発明の一実施形態に係るバイオチップの製造方法の概略立体図である。

【図2】本発明の一実施形態に係るバイオチップの製造方法の概略立体図である。

【図3】本発明の一実施形態に係るバイオチップの製造方法の概略立体図である。

【図4】本発明の一実施形態に係るバイオチップの製造方法の概略立体図である。

【図5】図４のバイオチップの切断線Ｉ‐Ｉ’に沿った概略断面図である。

【図6】図４のバイオチップの切断線ＩＩ‐ＩＩ’に沿った概略断面図である。

【図7】本発明の別の実施形態に係るバイオチップの製造方法の概略立体図である。

【図8】本発明の別の実施形態に係るバイオチップの製造方法の概略立体図である。

【図9】本発明の別の実施形態に係るバイオチップの製造方法の概略立体図である。

【図10】本発明の別の実施形態に係るバイオチップの製造方法の概略立体図である。

【図11】図１０のバイオチップの切断線ＩＩＩ‐ＩＩＩ’に沿った概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

図１から図４は、本発明の一実施形態に係るバイオチップの製造方法の概略立体図である。図５は、図４のバイオチップの切断線Ｉ‐Ｉ’に沿った概略断面図である。図６は、図４のバイオチップの切断線ＩＩ‐ＩＩ’に沿った概略断面図である。図面を明確にし、図示を容易にするために、図４では、バイオチップ１００内の半導体層１２０、金属層１４０、及び被検液２００を省略している。

【0018】

まず、図４～図６を参照すると、本実施形態のバイオチップ１００は、基板１１０、絶縁層ＩＬ、半導体層１２０、誘電層１３０、金属層１４０、及び保護層１５０を含んで良い。半導体層１２０は、絶縁層ＩＬ上に配置され、反応領域１２１を有する。誘電層１３０は、半導体層１２０上に配置され、第１の開口部Ｏ１を有する。金属層１４０は、誘電層１３０上に配置され、ソースＳＤ１、ドレインＳＤ２、及び壁構造１４１を含む。ソースＳＤ１及びドレインＳＤ２は、それぞれ半導体層１２０に電気的に接続される。壁構造１４１は、第１の開口部Ｏ１、ソースＳＤ１、及びドレインＳＤ２を取り囲む。保護層１５０は、金属層１４０上に配置され、平坦部１５１、突出部１５２、第２の開口部Ｏ２、及び第３の開口部Ｏ３を有する。平坦部１５１は、第２の開口部Ｏ２を囲んで画定する。突出部１５２は、壁構造１４１に対応して配置され、突出部１５２は、第３の開口部Ｏ３を取り囲んで画定する。第２の開口部Ｏ２は、第３の開口部Ｏ３と第１の開口部Ｏ１を接続し、反応領域１２１を露出させる。また、本実施形態のバイオチップ１００は、被検液２００中の生体物質２１０を検出するように構成されても良い。

【0019】

次に、本実施形態のバイオチップ１００の製造方法について説明する。本実施形態のバイオチップ１００の製造方法は、以下の工程を含んで良い。

【0020】

まず、図１を参照すると、基板１１０が提供される。本実施形態において、基板１１０はシリコン基板又はシリコンウェハであって良い。例えば、基板１１０はＰ型シリコン基板であって良いが、これに限定されるものではない。

【0021】

次に、図１を参照すると、基板１１０上に絶縁層ＩＬが形成される。本実施形態において、絶縁層ＩＬは、例えば、ゲート酸化層であるが、これに限定されるものではない。

【0022】

次に、図１を参照すると、絶縁層ＩＬ上に半導体層１２０が形成される。本実施形態において、半導体層１２０は、反応領域１２１、ソース領域１２２、及びドレイン領域１２３を有する。反応領域１２１は、ソース領域１２２とドレイン領域１２３との間に位置する。本実施形態において、半導体層１２０の材料は、ポリシリコン又は他の適切な半導体材料を含んで良いが、これに限定されるものではない。いくつかの実施形態において、半導体層１２０は、トランジスタ構造におけるチャネルと見なすことができる。したがって、半導体層１２０の閾値電圧を超えると、チャネルが開き、電流が流れることができる。

【0023】

いくつかの実施形態において、被検液２００中の生体物質２１０を特異的に（ｓｐｅｃｉｆｉｃｉｔｙ）識別して結合させるために、半導体層１２０の反応領域１２１上に識別部（図示せず）が設けられても良い。具体的には、識別部の一端は、反応領域１２１に接続されて固定されて良く、識別部の他端は、生体物質２１０を認識して結合するために使用されても良い。識別部は、化学分子であっても生体分子であっても良い。例えば、識別部は、抗体、抗原、核酸、炭水化物、又はそれらの組み合わせであっても良いが、識別部が生体物質２１０を特異的に認識して結合できる限り、これに限定されるものではない。

【0024】

次に、図２を参照すると、半導体層１２０上に誘電体層１３０が形成される。誘電体層１３０は、第１の開口部Ｏ１、開口部１３１、及び開口部１３２を有する。第１の開口部Ｏ１は、反応領域１２１と絶縁層ＩＬの一部を露出させることができ、第１の開口部Ｏ１は側壁Ｏ１１を有する。開口部１３１は、ソース領域１２２の一部を露出させることができ、開口部１３２は、ドレイン領域１２３の一部を露出させることができる。

【0025】

次に、図３を参照すると、誘電体層１３０上に金属層１４０が形成される。本実施形態において、金属層１４０は、誘電体層１３０の一部を覆い、誘電体層１３０の別の部分を露出させることができる。金属層１４０は、ソースＳＤ１、ドレインＳＤ２、及び壁構造１４１を含んで良い。ソースＳＤ１は、誘電体層１３０上及び開口部１３１内に配置されて良く、ドレインＳＤ２は、誘電体層１３０上及び開口部１３１内に配置されて良い。これにより、ソースＳＤ１及びドレインＳＤ２は、それぞれ半導体層１２０のソース領域１２２及びドレイン領域１２３に電気的に接続されることができる。ソースＳＤ１、ドレインＳＤ２及び壁構造１４１は同層上に配置され、ソースＳＤ１、ドレインＳＤ２及び壁構造１４１は互いに物理的に分離される。ソースＳＤ１及びドレインＳＤ２は、壁構造１４１から電気的に絶縁される。

【0026】

本実施形態において、バイオチップ１００の立体図において、壁構造１４１は、第１の開口部Ｏ１、ソースＳＤ１、及びドレインＳＤ２を取り囲んで良く、壁構造１４１は、第１の開口部Ｏ１を完全には取り囲まなくても良い。具体的には、本実施形態において、壁構造１４１は、第１の部分１４１１及び第２の部分１４１２を含んで良い。第１の部分１４１１は、端点Ｐ１及びＰ２を有し、第２の部分１４１２は、端点Ｐ３及びＰ４を有する。端点Ｐ１とソースＳＤ１との間、端点Ｐ３とソースＳＤ１との間、端点Ｐ２とドレインＳＤ２との間、及び端点Ｐ４とドレインＳＤ２との間には、最小距離Ｇ１がある。最小距離Ｇ１は、例えば、０．１マイクロメートル（μｍ）から５マイクロメートルであって良く、最小距離Ｇ１は、後続に形成される保護層１５０によって突出部１５２の一部として充填され積層されて良いが、これに限定されるものではない。最小距離Ｇ１が０．１マイクロメートル未満である場合、壁構造１４１とソースＳＤ１（又はドレインＳＤ２）との間の短絡又はブリッジ接続のおそれがある。最小距離Ｇ１が５μｍを超えると、後に形成される保護層が間隙を埋めることができず、環状突出部１５２に切り欠きが生じるおそれがある。例えば、保護層１５０の厚さＴ１が１マイクロメートルである場合、最小距離Ｇ１は１．２マイクロメートルであり、その後に形成される保護層１５０は最小距離Ｇ１を埋めることができる。また、本実施形態において、第１の部分１４１１及び第２の部分１４１２の外形形状はＵ字状であるが、これに限定されるものではない。

【0027】

次に、図４～図６を参照すると、金属層１４０上に保護層１５０が形成される。本実施形態において、保護層１５０は、平坦部１５１、突出部１５２、第２の開口部Ｏ２、及び第３の開口部Ｏ３を有する。平坦部１５１は、金属層１４０によって露出された誘電体層１３０の他の部分を覆って良く、平坦部１５１は、金属層１４０に隣接して配置されて良い。平坦部１５１は、第２の開口部Ｏ２を取り囲んで画定する。平坦部１５１は、誘電体層１３０とは反対側を向く上面１５１１を有する。本実施形態において、保護層１５０の厚さＴ１は、例えば、１マイクロメートルから３マイクロメートルであって良いが、これに限定されるものではない。

【0028】

第２の開口部Ｏ２は、第３の開口部Ｏ３と第１の開口部Ｏ１を接続して、反応領域１２１を露出させても良い。第２の開口部Ｏ２は、基板１１０の法線方向Ｚにおいて第１の開口部Ｏ１に対応して重なっても良い。第２の開口部Ｏ２は、側壁Ｏ２１を有する。第２の開口部Ｏ２の側壁Ｏ２１は、第１の開口部Ｏ１の側壁Ｏ１１と実質的に面一であっても良いが、これに限定されるものではない。

【0029】

突出部１５２は、金属層１４０及び平坦部１５１上に配置され、突出部１５２は、基板１１０の法線方向Ｚにおいて壁構造１４１、ソースＳＤ１、及びドレインＳＤ２に対応して重なるように配置されても良い。突出部１５２は、第３の開口部Ｏ３を取り囲んで画定して良く、突出部１５２は、第３の開口部Ｏ３を形成するように配置されて良い。突出部１５２は、第１の開口部Ｏ１及び第２の開口部Ｏ２を完全に取り囲んで良い。突出部１５２は、金属層１４０とは反対側を向く上面１５２１を有する。基板１１０の法線方向Ｚにおいて、突出部１５２の上面１５２１は、平坦部１５１の上面１５１１より高くても良い。

【0030】

いくつかの実施形態において、突出部１５２は、保護層１５０が金属の上面１４２（すなわち、誘電体層１３０とは反対側の金属層１４０の表面）から金属層１４０から離れる方向に突出した連続的な三次元構造とみなすことができる。層１４０は、金属層１４０から離れる方向に連続しており、連続している。いくつかの実施形態では、バイオチップ１００の上面図において、突出部１５２の形状は、被検液２００の流出を防止するために、閉じた切欠のない環状とみなすことができる。

【0031】

第３の開口部Ｏ３は、第２の開口部Ｏ２に接続されて良く、第３の開口部Ｏ３は、基板１１０の法線方向Ｚにおいて第２の開口部Ｏ２に対応して重なっても良い。第３の開口部Ｏ３は、側壁Ｏ３１を有する。第３の開口部Ｏ３の側壁Ｏ３１は、第２の開口部Ｏ２の側壁Ｏ２１と面一ではない。さらに、バイオチップ１００の立体図において、第３の開口部Ｏ３は、第１の開口部Ｏ１、第２の開口部Ｏ２及び反応領域１２１より大きくても良い。

【0032】

次に、図５及び図６を参照すると、被検液２００は、生体物質２１０及び液体２２０を含んで良い。被検液２００は、例えば、血清などの体液を含んで良く、生体物質２１０は、例えば、微生物又は生体分子を含んで良いが、これに限定されるものではない。微生物としては、例えば、細菌、ウイルス、又はそれらの組み合わせが挙げられ、生体分子としては、例えば、核酸（デオキシリボ核酸、リボ核酸、又はそれらの組み合わせを含む）、ヌクレオチド、タンパク質、炭水化物、脂質、又はそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されるものではない。

【0033】

本実施形態において、被検液２００は、第１の開口部Ｏ１、第２の開口部Ｏ２、及び第３の開口部Ｏ３に配置されて良く、被検液２００の上面２００ａは、第３の開口部Ｏ３内の平坦部１５１の上面１５１１を覆っても良い。基板１１０の法線方向Ｚにおいて、被検液２００の上面２００ａは、平坦部１５１の上面１５１１よりも高くても良く、被検液２００の上面２００ａは、突出部１５２の上面１５２１と平坦部１５１の上面１５１１との間にあっても良い。

【0034】

本実施形態では、壁構造１４１の設定により、保護層１５０の形成と同時に突出部１５２を形成することができるため、第３の開口部Ｏ３を形成するために使用される突出部１５２を製造するために追加の工程を必要とせず、工程を簡略化する効果がある。

【0035】

本実施形態では、壁構造１４１が第１の開口部Ｏ１、ソースＳＤ１、及びドレインＳＤ２を取り囲むことができるため、壁構造１４１の上部に設置される突出部１５２は、第１の開口部Ｏ１を取り囲む閉パターン（例えば、閉じた長方形）であって良く、これにより、図５及び図６に示されるように、被検液２００が第３の開口部Ｏ３内に限定され、被検液２００が第３の開口部Ｏ３の外にオーバーフローすることが防止される。例えば、第１の開口部Ｏ１に添加された被検液２００が第２の開口部Ｏ２を超えた場合（又は、第１の開口部Ｏ１に添加された被検液２００の上面２００ａが平坦部１５１の上面１５１１よりも高い場合）、突出部１５２の設定により、被検液２００が第３の開口部Ｏ３内に限定され、被検液２００がオーバーフローするのを防止することができ、これにより、被検液が別の隣接する反応領域にオーバーフローして、別の生体物質の結果に干渉するのを避けることができる。したがって、本実施形態のバイオチップ１００は、第３の開口部Ｏ３の設定により、一般的なバイオチップと比較して、被検液２００を保持できるバイオチップ１００の体積を増加させることができ、これにより、より多量の被検液２００に対応でき、バイオチップ１００の動作裕度や利便性を向上させることができる。このようにして、本実施形態のバイオチップ１００では、異なる生体物質を同時に検出するために、複数の反応領域を配置することができ、異なる反応領域間での被検液のオーバーフローによるクロスコンタミネーションの問題を心配する必要がなく， したがって、複数の生体物質を同時に検出する効果を達成することができる。

【0036】

他の実施形態を説明のために以下に列挙する。なお、以下の実施形態では、前述の実施形態の符号及び一部の内容を引き続き使用し、同一又は類似の構成要素を示すために同じ符号を使用し、同じ技術的内容の説明を省略することに留意されたい。省略された部分の説明については、前述の実施形態を参照することができ、以下の実施形態では繰り返さない。

【0037】

図７から図１０は、本発明の別の実施形態に係るバイオチップの製造方法の概略立体図である。図１１は、図１０のバイオチップの切断線ＩＩＩ‐ＩＩＩ’に沿った概略断面図である。図面を明確にし、図示を容易にするために、図１０では、バイオチップ１００ａ内の半導体層１２０、第１の転送パッド１２０ａ、第２の転送パッド１２０ｂ、金属層１４０ａ、及び被検液２００を省略している。

【0038】

図１から図６及び図７から図１１を併せて参照すると、本実施形態のバイオチップ１００ａは、図１から図６のバイオチップ１００と類似しているため、図１から図６の実施形態と同じ又は類似する本実施形態の構成要素は、同じ材料又は方法を使用して実行することができる。したがって、２つの実施形態における同一及び同様の説明は以下では繰り返さず、主に２つの実施形態間の相違点に焦点を当てる。

【0039】

具体的には、本実施形態のバイオチップ１００ａの製造方法は、以下の工程を含んで良い。

【0040】

まず、図７を参照すると、基板１１０が提供され、絶縁層ＩＬ上に半導体層１２０、第１の転送パッド１２０ａ、及び第２の転送パッド１２０ｂが形成される。半導体層１２０、第１の転送パッド１２０ａ、及び第２の転送パッド１２０ｂは同層に配置され、半導体層１２０、第１の転送パッド１２０ａ、及び第２の転送パッド１２０ｂは互いに物理的に分離される。本実施形態において、第１の転送パッド１２０ａ及び第２の転送パッド１２０ｂの材料は、ポリシリコン又は他の適切な半導体材料を含んで良いが、これに限定されるものではない。

【0041】

次に、図８を参照すると、半導体層１２０、第１の転送パッド１２０ａ、及び第２の転送パッド１２０ｂ上に誘電体層１３０ａが形成される。誘電体層１３０ａは、第１の開口部Ｏ１、開口部１３１、開口部１３２、開口部１３３、開口部１３４、開口部１３５、及び開口部１３６を有する。開口部１３３と開口部１３４は、それぞれ第１の転送パッド１２０ａの別の部分を露出させることができ、開口部１３５と開口部１３６はそれぞれ第２の転送パッド１２０ｂの別の部分を露出させることができる。

【0042】

次に、図９を参照すると、誘電体層１３０ａ上に金属層１４０ａが形成される。本実施形態において、金属層１４０ａは、ソースＳＤ１、ドレインＳＤ２、壁構造１４１ａ、ソース拡張パッドＳＤ１ａ、及びドレイン拡張パッドＳＤ１ａを含んで良い。ソースＳＤ１は、誘電体層１３０ａ上と開口部１３４及び１３１内に配置されて良く、これによりソースＳＤ１は、第１の転送パッド１２０ａと半導体層１２０のソース領域１２２にそれぞれ電気的に接続されることができる。ソース拡張パッドＳＤ１ａは、誘電体層１３０ａ上及び開口部１３３内に配置されるため、ソース拡張パッドＳＤ１ａは、第１の転送パッド１２０ａと電気的に接続されることができる。ドレインＳＤ２は、誘電体層１３０ａ上と開口部１３２及び１３５内に配置されて良く、これにより、ドレインＳＤ２は、ドレイン領域１２３及び半導体層１２０の第２の転送パッド１２０ｂにそれぞれ電気的に接続されることができる。ドレイン拡張パッドＳＤ２ａは、誘電体層１３０ａ上及び開口部１３６内に配置されて良く、これにより、ドレイン拡張パッドＳＤ２ａは、第２の転送パッド１２０ｂに電気的に接続されることができる。つまり、ソースＳＤ１は、第１の転送パッド１２０ａを介してソース拡張パッドＳＤ１ａに電気的に接続されることができ、ドレインＳＤ２は、第２の転送パッド１２０ｂを介してドレイン拡張パッドＳＤ２ａに電気的に接続されることができる。

【0043】

本実施形態では、バイオチップ１００の立体図において、壁構造１４１ａは、第１の開口部Ｏ１を完全に取り囲んで良い。壁構造１４１ａとソースＳＤ１との間、壁構造１４１ａとソース拡張パッドＳＤ１ａとの間、壁構造１４１ａとドレインＳＤ２との間、及び壁構造１４１ａとドレイン拡張パッドＳＤ２ａとの間には、最小距離Ｇ２がある。最小距離Ｇ２は、例えば、０マイクロメートルより大きくて良いが、これに限定されるものではない。さらに、本実施形態において、壁構造１４１ａの外形形状は長方形であるが、これに限定されるものではない。

【0044】

次に、図１０及び図１１を参照すると、金属層１４０ａ上に保護層１５０が形成される。本実施形態において、保護層１５０は、平坦部１５１、突出部１５２ａ、第２の開口部Ｏ２、及び第３の開口部Ｏ３を有する。突出部１５２ａは、基板１１０の法線方向Ｚにおいて壁構造１４１ａ、ソースＳＤ１、ドレインＳＤ２、ソース拡張パッドＳＤ１ａ、及びドレイン拡張パッドＳＤ２ａに対応して配置されて良い。突出部１５２ａは、第３の開口部Ｏ３を取り囲んで画定して良く、突出部１５２ａは、第３の開口部Ｏ３を形成するように配置されて良い。突出部１５２ａは、第１の開口部Ｏ１及び第２の開口部Ｏ２を完全に取り囲んで良い。

【0045】

本実施形態のバイオチップ１００ａでは、壁構造１４１ａが切り欠きのない閉じた環状構造であるため、壁構造１４１ａ上に形成される保護層１５０の突出部１５２ａも、切り欠きのない閉じた環状構造となることが保証される。

【0046】

本実施形態のバイオチップ１００ａでは、ソースＳＤ１及びドレインＳＤ２は、それぞれ第１の転送パッド１２０ａと第２の転送パッド１２０ｂの設定を通じて信号を送受信する必要があるため、信号強度が減衰する。これに対し、図１から図６に示したバイオチップ１００のソースＳＤ１及びドレインＳＤ２は、転送パッドの設定を通じて信号を送受信する必要がないため、信号減衰のおそれを回避できる。

【0047】

まとめると、本発明に係るバイオチップ及びその製造方法では、壁構造を設定することにより、保護層の形成と同時に突出部を形成することができるため、工程を簡略化する効果がある。突出部が第１の開口部を取り囲む閉パターンであって良いため、被検液が第３の開口部内に限定され、第３の開口部の外に被検液が溢れ出るのを防ぐことができる。一般的なバイオチップと比較して、本発明のバイオチップは、第３の開口部の設定により、被検液を保持できるバイオチップの体積を増加させることができるため、被検液のオーバーフローを回避し、大量の被検液に対応し、バイオチップの動作裕度や利便性を向上させることができる。このようにして、本発明のバイオチップに複数の反応領域が配置されている場合、反応領域をそれぞれ異なる種類の生体物質の検出に利用でき、異なる反応領域間での被検液のオーバーフローによるクロスコンタミネーションの問題を心配する必要がなく、したがって、複数の生体物質を同時に検出する効果を達成することができる。

【0048】

本発明の範囲又は精神から逸脱することなく、開示された実施形態に対してさまざまな修正及び変形を行うことができることは、当業者には明らかである。上記を考慮して、本発明は、特許請求の範囲及びその均等物の範囲内にある限り、修正及び変形を包含することが意図されている。

【産業上の利用可能性】

【0049】

本発明のバイオチップ及びその製造方法は、被検液のオーバーフローの問題を回避し、多量の被検液に対応しながら、複数の生体物質を同時に検出することができる。

【符号の説明】

【0050】

１００： バイオチップ
１１０： 基板
１２０： 半導体層
１２１： 反応領域
１３０： 誘電層
１４０： 金属層
１４１： 壁構造
１４２， １５１１， １５２１， ２００ａ： 上面
１５０： 保護層
１５１： 平坦部
１５２： 突出部
２００： 被検液
２１０： 生体物質
２２０： 液体
ＩＬ： 絶縁層
Ｏ１： 第１の開口部
Ｏ１１， Ｏ２１， Ｏ３１： 側壁
Ｏ２： 第２の開口部
Ｏ３： 第３の開口部
Ｔ１： 厚さ
Ｚ： 法線方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】