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JP6691234B2 - 基板アセンブリ及び関連方法 - Google Patents

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Description

背景
例えば、流体吐出システム（例えば、インクジェットカートリッジ）、微小流体バイオチップ（生体素子）などのような微小流体システムは、微小流体装置（又は微小流体デバイス）を利用することが多い。微小流体装置は、微小流体システムの微小流体流体チャネル又はネットワーク（網状構造）を介した少量の流体の操作および／または制御を可能にすることができる。例えば、微小流体デバイスは、マイクロリットル（即ち、μｌの記号が用いられ、１０−６リットルの単位を表す）、ナノリットル（即ち、ｎｌの記号が用いられ、１０−９リットルの単位を表す）又はピコリットル（即ち、ｐｌの記号が用いられ、１０−１２リットルの単位を表す）のオーダーの量で流体の操作および／または制御を可能にすることができる。
本明細書で開示された技術に従って構成された例示的なセンサ装置を有する例示的な微小流体システムのブロック図である。 本開示の技術に従って構成された例示的なセンサ装置を有する例示的な微小流体デバイスの平面図である。 線２Ｂ−２Ｂに沿った図２Ａの例示的な微小流体デバイスの断面図である。 線２Ｃ−２Ｃに沿った図２Ａの例示的な微小流体デバイスの断面図である。 図２Ａ〜図２Ｃの例示的な微小流体デバイスの斜視図である。 本明細書に開示された例示的なセンサ装置を形成する例示的な方法を示す流れ図である。 本明細書に開示された例示的なセンサ装置を形成する例示的な方法を示す別の流れ図である。 図２Ａ〜図２Ｃ及び図３の例示的なセンサ装置を製造する例示的な方法の段階におけるデバイスを示す図である。 図２Ａ〜図２Ｃ及び図３の例示的なセンサ装置を製造する例示的な方法の段階におけるデバイスを示す図である。 図２Ａ〜図２Ｃ及び図３の例示的なセンサ装置を製造する例示的な方法の段階におけるデバイスを示す図である。 図２Ａ〜図２Ｃ及び図３の例示的なセンサ装置を製造する例示的な方法の段階におけるデバイスを示す図である。 図２Ａ〜図２Ｃ及び図３の例示的なセンサ装置を製造する例示的な方法の段階におけるデバイスを示す図である。 図２Ａ〜図２Ｃ及び図３の例示的なセンサ装置を製造する例示的な方法の段階におけるデバイスを示す図である。 図２Ａ〜図２Ｃ及び図３の例示的なセンサ装置を製造する例示的な方法の段階におけるデバイスを示す図である。 図２Ａ〜図２Ｃ及び図３の例示的なセンサ装置を製造する例示的な方法の段階におけるデバイスを示す図である。 図２Ａ〜図２Ｃ及び図３の例示的なセンサ装置を製造する例示的な方法の段階におけるデバイスを示す図である。 図２Ａ〜図２Ｃ及び図３の例示的なセンサ装置を製造する例示的な方法の段階におけるデバイスを示す図である。 図２Ａ〜図２Ｃ及び図３の例示的なセンサ装置を製造する例示的な方法の段階におけるデバイスを示す図である。 図２Ａ〜図２Ｃ及び図３の例示的なセンサ装置を製造する例示的な方法の段階におけるデバイスを示す図である。 図２Ａ〜図２Ｃ及び図３の例示的なセンサ装置を製造する例示的な方法の段階におけるデバイスを示す図である。 図２Ａ〜図２Ｃ及び図３の例示的なセンサ装置を製造する例示的な方法の段階におけるデバイスを示す図である。 本開示の技術に従って例示的な微小流体デバイスを形成するために図４〜図１９の例示的な方法またはプロセスを実現するための機械可読命令を実行することができる例示的なプロセッサプラットフォームのブロック図である。
常に可能である場合、同じ参照符号が図面（単数または複数）の全体にわたって使用され、同じ又は類似の部品に言及するために記載された説明と共にある。
詳細な説明
特定の例が、上記で特定された図面に示され、以下で詳述される。図面は一律の縮尺に従っておらず、図面の特定の特徴要素および特定の表示は、縮尺で誇張されて、或いは明瞭化および／または簡潔さのために模式的に示され得る。更に、本明細書で開示された例示的な微小流体装置の幾つかの構成要素は、明瞭化のために図面（単数または複数）の幾つかから取り除かれている。以下は、例示的な方法および装置を開示するが、留意されるべきは、係る方法および装置は単なる例示であり、本開示の範囲を制限するものとみなされるべきではない。
本明細書で使用される限り、「上部」、「下部」、「上側（上面）」、「下側（底面）」、「前面」、「裏面」、「先行」、「後続」、「左」、「右」などのような方向を示す用語は、説明されている図面の向きに関連して使用される。本明細書で開示された様々な例の構成要素が多数の異なる向きで配置され得るので、方向を示す用語は、例示のために使用され、制限することが意図されていない。
微小流体デバイスは、数ナノメートルから数百マイクロメートルの範囲にわたる断面の寸法を有する流体チャネルを備える流体ネットワークを介して流体（例えば、液体、生体液など）の操作を可能にするために、微小流体システムにより利用されることが多い。生体サンプルに関する情報を求めるために、「ラボオンチップ」システムと呼ばれることが多い微小流体バイオチップは、例えばセンサ又は分析装置（例えば、バイオセンサ又は生体電気センサ）を介して流体（例えば、生体サンプル）を移送および／または操作するために、微小流体デバイスを利用する。例えば、微小流体デバイスは、流体の流れがセンサを通過する際に流体を分析するために、流体ネットワークの第１の部分（例えば、第１のリザーバ又は入口）及び流体ネットワークの第２の部分（例えば、第２のリザーバ又は出口）を流体結合する流路のネットワークに配置されたセンサを利用する。
幾つかの例において、微小流体デバイスは、医療診断のためのポイント・オブ・ケア診断、食品分析、環境モニタリング、薬剤スクリーニング及び／又は他のポイント・オブ・ケア応用形態を提供するセンサ装置（例えば、バイオセンサ、生体電気センサ、細胞ベースのセンサなど）を利用する。細胞ベースのセンサ装置は、例えば特定種のバクテリア、ウイルス及び／又は病気（例えば、ＨＩＶ、癌など）を同定するために、サンプル流体の生細胞から細胞シグナルを、例えば検出または測定する。動作中、流体がセンサ装置（例えば、電極）に隣接して流れる（例えば、通過する又は横切る）際、センサ装置は、流体内の細胞からの細胞シグナルを検出または当該細胞シグナルを電気信号に変換し、当該電気信号は、センサ（例えば、電極）により検出された細胞シグナルに関連する特定種のバクテリア、ウイルス及び／又は他の病気を把握する又は同定するために分析される。例えば、センサ装置は、流体チャネル又はセンサチャンバに配置された電極を利用することができる。例えば、動作中、流体内の細胞（例えば、細胞単層）と電極の表面との間の相互作用が、小振幅の交流（ＡＣ）電界を印加することにより監視され得る。幾つかの例において、細胞は例えば、低周波数において本質的に非導電であり、細胞膜は電流に対して大きな障壁を提供し、電極によりもたらされた電界を変更する。
しかしながら、電界を利用するセンサ装置を用いた流体内の細胞の検出可能性は、流体チャネル又はセンサチャンバの寸法特性（単数または複数）に依存することが多い。例えば、センサ装置の精度（精密さ）または感度は、流路の寸法的設置面積または寸法特性（例えば、流路の幅、高さ及び／又は長さ）に依存する。例えば、より小さい流体チャネルは、比較的小さい粒子（例えば、サブマイクロメータの粒子または細胞）を有する特定の生体液の強化された検出可能性を可能にする。例えば、第２の流路の幅より小さい第１の寸法（例えば、幅）を有する第１の流路は、より大きい寸法（例えば、幅）を有する第２の流路に比べて、比較的小さい粒子（例えば、サブマイクロメータの粒子）の検出可能性の精密さを可能にする及び／又は強化することができる。例えば、大腸菌のようなバクテリアに関連する細胞を有する生体液は、５μｍ未満である例えば直径を有する細胞を含むことができる。５μｍより大きい幅を有する流体チャネルにより、細胞がセンサを通過して流れることが可能になるが、センサの感度はより大きいサイズの流体チャネルにおいて減少し、それによりサブマイクロメータのサイズを有する細胞を検出するセンサ装置の精度および／または能力を低減する。例えば、より大きいサイズの流路（例えば、５μｍより大きい幅および／または高さを有する流路）に流れる流体のサブマイクロメータの粒子または細胞は、流路に配置されたセンサに接触が少なく及び／又はあまり影響を与えないかもしれない。言い換えれば、サブマイクロメータの粒子（例えば、より小さいサイズの細胞（例えば、５μｍ以下））は、センサ装置により生成された電界に影響を与えないかもしれない（例えば、当該電界の著しい変化または乱れ、検出可能な変化または乱れ、或いは測定可能な変化または乱れを生じないかもしれない）。
一方、例えば５μｍ未満の寸法特性を有する流体チャネルは、流体内のサブマイクロメータの粒子または細胞の検出可能性を強化する。例えば、比較的小さい寸法特性（単数または複数）（例えば、５μｍ未満）を有する流体チャネル又はセンサチャンバは、センサ装置の信号対雑音比を強化し、それによりセンサ装置の感度、精度および／または検出可能性の能力を改善する。かくして、流体チャネルの寸法特性（単数または複数）を制御することは、センサ装置の精度および／または感度を大幅に向上させることができる。
ＳＵ−８材料を利用する従来の微小流体デバイスは、流体チャネル又はセンサチャンバの寸法特性（単数または複数）を正確に制御した状態で形成されることができない。かくして、ＳＵ−８材料から形成された従来の流体デバイスの精度および／または能力、或いは従来の基板形成プロセス（単数または複数）は、バクテリア、ウイルス、病気などの特定のサブマイクロメータの粒子または細胞を検出する際に、制限されるかもしれない。例えば、生体液中のサブマイクロメータの粒子または細胞を検出または検知するために、従来の微小流体デバイスは、例えば溶解および／またはＤＮＡ増幅技術のような予備テスト調節プロセス（単数または複数）を利用することが多いかもしれない。テストのために生体サンプルを準備するための係る予備テスト調節技術は、面倒であり、時間がかかり、費用がかかる可能性があり、及び／又は微小流体デバイスのポイント・オブ・ケア使用法を見えなくするかもしれない。
本明細書で開示される例示的な方法および装置は、従来のセンサに比べて強化された及び／又は強化した感度および／または検出能力を有する、微小流体デバイス用のセンサ装置を提供する。センサ装置の強化された検出可能性および／または感度を提供するために、本明細書で開示される例示的な方法および装置は、流体チャネル及び／又はセンサチャンバの寸法特性（単数または複数）を正確に制御するための製造技術（単数または複数）を利用する。例えば、本明細書で開示される例示的な方法は、マイクロ又はナノ寸法特性（単数または複数）（例えば、おおよそ２μｍから５μｍである寸法的幅、寸法的長さ、及び／又は寸法的高さ）でもって形成される流体チャネル又はセンサチャンバを有するセンサ装置の製造を可能にする。例えば、本明細書で開示される例示的な方法および装置により、三次元センサ装置が、おおよそ２μｍから５μｍである寸法的幅、おおよそ５μｍから１０μｍである寸法的長さ、及びおおよそ３μｍから５μｍである寸法的深さ又は高さを有するセンサチャンバ内に位置することが可能になる。
更に、本明細書で開示される例示的なセンサ装置は、センサ装置のセンサチャンバを横切る電解を生成する電極を利用する。より具体的には、本明細書に開示されるセンサチャンバの寸法特性により、電極が、流体が通過する流体チャネル又はセンサチャンバを横切るより均一な電解を提供することを可能にする。センサ装置の電界を強化するために、寸法特性（単数または複数）により、電界が、検出装置を通過する流体の流れの方向に対して実質的に垂直に生成されることを可能にする。
本明細書で開示される例示的な方法は、本明細書で開示されるセンサ装置の寸法特性（単数または複数）の製造および／または正確な制御を可能にする。本明細書で使用される限り、実質的に及びおおよそ（約）は、問題となっている条件より１％から１０％異なることを意味する。例えば、実質的に垂直は、９０度プラスマイナス１％から１０％を意味する。例えば、おおよそ１０度は、１０度プラスマイナス１％から１０％（例えば、９．９度から１０．１度、又は９度から１１度）を意味する。
センサ装置内の電界の均一性を改善することは、センサ装置の信号対雑音比を強化する。強化された信号対雑音比の結果として、本明細書で開示される例示的なセンサ装置の感度および／または精度は、予備テスト調節および／または準備を必要とせずに、サブマイクロメータの粒子（例えば、細胞、ウイルス、バクテリア）の検出および／または検知を可能にする。言い換えれば、本明細書で開示される例示的なセンサ装置は、溶解、ＤＮＡ増幅および／または他の調節技術（単数または複数）を必要とせずに、５μｍ以下である細胞を有する生体液を検知することができる。かくして、本明細書で開示される例示的なセンサ装置は、ポイント・オブ・ケア使用法を可能にする又は強化する。幾つかの例において、センサ装置の寸法的設置面積は、センサ装置の寸法的設置面積より大きい（例えば、直径において）粒子の通過を阻止または制限することによりフィルタリング能力を提供するために利用され得る。
さらに具体的に図示された例を参照すると、図１は、微小流体システム１００を示す。図示された例の微小流体システム１００は、本開示の教示に従って例示的なセンサ装置１０６と共に構成された流体ネットワーク１０４を有する微小流体デバイス１０２を含む。図示された例の微小流体デバイス１０２及び／又は微小流体システム１００は、アッセイシステム、ポイント・オブ・ケアシステム、及び／又は少量の流体の使用法、操作および／または制御を含む任意のシステムを含む微小流体システムを実現することができる。例えば、微小流体デバイス１０２、及びより一般的には微小流体システム１００は、微小流体バイオチップ又は「ラボオンチップ」のような小さいチップに部屋いっぱいのサイズの実験室またはシステムの構成要素および／または機能を組み込むことができ、係る小さいチップは、例えば混合、加熱および／または分離を含むことができる処置を実行することにより、溶液ベースのサンプル及びシステムを操作および／または処理する。例えば、微小流体バイオチップを用いて、酵素およびＤＮＡを分析、生化学的毒素および病原体を検出、病気、ウイルス、バクテリアなどを診断するためのアッセイ動作を統合することができる。
図示された例の流体ネットワーク１０４は、流体入力１０８及び流体出力１１０を流体結合する。図示された例の流体ネットワーク１０４は、センサ装置１０６、ポンプ１１２、及び流体移送チャネル１１４を含む。特に、図示された例のセンサ装置１０６は、流体移送チャネル１１４を介して流体出力１１０と流体連絡する。幾つかの例において、流体移送チャネル１１４は、複数の流体チャネル又は流体通路を利用することができる。
流体または流体成分、溶液またはサンプル（例えば、生体サンプルなど）を微小流体デバイス１０２に供給するために、図示された例の微小流体システム１００は、流体入力１０８を利用する。流体入力１０８は、例えば生体液サンプル、及び／又は微小流体システム１００により操作されるべき、移動されるべき、分離されるべき及び／又は処理されるべき任意の他の流体を貯蔵または保持するためのリザーバ又はキャビティであることができる。図示された例の流体入力１０８は、微小流体デバイス１０２と共に形成される。幾つかの例において、流体入力１０８は、微小流体デバイス１０２に対して外部に配置されたリザーバであることができる。
図示された例の流体入力１０８は、センサ装置１０６と流体連絡し、流体入力１０８から流体を受け取る。図示された例のセンサ装置１０６は、例えばバイオセンサ又は生体電気センサ、生化学センサ、それらの任意の組み合わせなどのようなオンチップセンサ又は分析装置であることができる。例えば、図示された例のセンサ装置１０６は、サンプル流体に関連するバクテリア、ウイルス及び／又は病気（例えば、ＨＩＶ、癌など）の特定種を同定するために、流体入力１０８を介して供給されたサンプル流体の生細胞から細胞シグナルを検出または測定する。例えば、流体がセンサ装置１０６を通過して又は横切って流れる際、図示された例のセンサ装置１０６は、流体内の細胞からの細胞シグナルを検出または当該細胞シグナルを、電気信号に変換し、電気信号は、サンプル流体の特定種のバクテリア、ウイルス及び／又は他の病気を把握する又は同定するために分析される。図示された例のセンサ装置１０６は、流体ネットワーク１０４の流体チャネル又はセンサチャンバに配置された１つ又は複数の電極を利用する。流体内の細胞（例えば、細胞単層）と電極の表面との間の相互作用が、小振幅の交流（ＡＣ）電界を印加することにより監視され得る。細胞は例えば、低周波数において本質的に非導電であり、細胞膜は電流に対して大きな障壁を提供し、センサ装置１０６の電極により生成された電界を変更する。
幾つかの例において、微小流体デバイス１０２は、反応器、ミクサ、熱検出器、分離チャンバ、流量センサ、ナノ構造センサ又はバイオセンサ、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、標的分子の濃度を検出および／または測定するためのセンサ又はバイオセンサ、及び／又は分析、操作、及び／又は分析のための流体を準備するための任意の他のオンチップデバイスを含むことができるオンチップデバイスも含むことができる。
流体入力１０８からセンサ装置１０６へ及び流体出力１１０の方へ流体を導く又は移動させるために、図示された例の流体ネットワーク１０４は、ポンプ１１２（例えば、慣性マイクロポンプ）を含む。幾つかの例において、ポンプ１１２は、流体入力１０８と流体出力１１０との間で流体を移送および／または運ぶために複数のポンプを利用することができる。流体入力１０８から流体出力１１０へ流体を移動するために、図示された例のポンプ１１２は、流体移送チャネル１１４を介した流体の流れを生じさせる。例えば、ポンプ１１２が流体移送チャネル１１４内で付勢される場合、ポンプ１１２は、比較的高い圧力（例えば、慣性気泡駆動型圧力）を生成する。例えば、比較的高い圧力は、流体移送チャネル１１４を介した流体の流れを引き起こすためのポンプ１１２のポンプサイクル中または動作中に生じることができる（例えば、一時的に又は小さい持続時間）。例えば、大量の流体の大量移送は、比較的高い圧力の結果として生じる比較的小さい圧力差の下で慣性によって、この比較的高い圧力サイクルの後に生じることができる。図示された例のポンプ１１２は、流体ネットワーク１０４の流体チャネル内に適合するためにナノメートルのスケールで配置および／または形成され得る。幾つかの例において、ポンプ１１２は、抵抗器、気泡生成器、圧電素子、音響アクチュエータ、熱気泡抵抗器アクチュエータ、圧電膜アクチュエータ、静電（ＭＥＭＳ）膜アクチュエータ、機械／インパクト駆動型膜アクチュエータ、音声コイルアクチュエータ、磁歪駆動アクチュエータ、機械的駆動、及び／又は任意の他の流体および／または機械的変位アクチュエータであることができる。幾つかの例において、微小流体デバイス１０２は、外部機器およびポンプ機構、毛細管型ポンプ、電気泳動ポンプ、蠕動およびロータリポンプ及び／又は流体アクチュエータ（例えば、気泡生成器、圧電素子、熱抵抗器など）を利用して、微小流体デバイス１０２内の流体の流れを操作または促進することができる。
流体が微小流体デバイス１０２により操作された後の流体を収集するために、図示された例の微小流体デバイス１０２は、流体出力１１０（例えば、収集器またはリザーバ）を含む。図示された例の流体出力１１０は、処理された流体を受け取るリザーバ又はキャビティであることができる。幾つかの例において、微小流体デバイス１０２により処理され且つ流体出力１１０により捕らえられた流体は、例えばオフチップ光学観測装置、オフチップアッセイ及び／又は他の分析機器を用いて分析され得る。
流体ネットワーク１０４を通る流体の流れを制御するために、及びより具体的には、微小流体デバイス１０２の様々な構成要素および機能を制御するために、図示された例の例示的な微小流体システム１００は、コントローラ１１８を利用する。図示された例のコントローラ１１８は、プロセッサ１２０、メモリ１２２、ポンプモジュール１２４、信号生成器１２６、及び信号分析装置１２８を含む。図示された例のポンプモジュール１２４は、ポンプ１１２の選択的な及び／又は制御された付勢を可能にすることができる。例えば、ポンプモジュール１２４は、流体の流れおよび／または流体移送チャネル１１４を介した及びより具体的には、流体ネットワーク１０４を介した体積変位を正確に制御するために、ポンプ１１２を付勢するシーケンス、タイミング及び／又は頻度（周波数）を決定することができる。ポンプ１１２を付勢するシーケンス、タイミング及び／又は頻度（周波数）を決定するために、図示された例のポンプモジュール１２４、プロセッサ１２０及びより具体的には、コントローラ１１８は、コンピュータのようなホストシステムからデータ１３０を受信することができる。プロセッサ１２０は例えば、メモリ１２２にデータを格納することができる。データ１３０は、例えば電子接続、赤外線接続、光接続、有線接続、無線接続、及び／又は他の通信および／または情報伝達経路（単数または複数）のような通信を介して、微小流体システム１００に送信され得る。幾つかの例において、ポンプモジュール１２４及び／又はプロセッサ１２０は、例えば流体ネットワーク１０４内に配置されたセンサから流体の流れの情報を受け取り、ポンプ１１２を付勢するためのシーケンス、タイミング及び／又は頻度を決定することができる。ポンプモジュール１２４、信号生成器１２６、信号分析装置１２８及びより具体的には、コントローラ１１８は、微小流体デバイス１０２と共に形成された導電層（例えば、金層、銅層）及び／又はリード線を介して、ポンプ１１２及び／又はセンサ装置１０６に電気結合され得る。
図示された例の例示的な信号生成器１２６は、センサ装置１０６に電流を供給する。より具体的には、センサ装置１０６は、流体入力１０８と流体移送チャネル１１４を介した流体出力１１０との間で流れる流体を分析するために電界を生成する。例えば、流体入力１０８に供給されたサンプル流体の特性を明らかにするために、図示された例のセンサ装置１０６及び信号分析装置１２８は、流体（例えば、細胞）がセンサ装置１０６を横切って移動する際にセンサ装置１０６により生成された電界のゆらぎ、変動および／または変化（例えば、電界の乱れ又は電位差）を測定、検出または検知する。流体に関連する細胞のタイプ（例えばバクテリアの種、ウイルスなど）を同定するために、図示された例の信号分析装置１２８は、電界の検出された変化（例えば、電界の乱れ）を、例えばメモリ１２２に格納されたルックアップテーブルから取得された所定の値と比較することができる。幾つかの例において、（例えば、センサ装置１０６、オフチップ分析装置などから）分析された流体に関連する情報は、更なる分析または同定のためにコントローラ１１８に伝達され得る。
図示された例の微小流体システム１００は、微小流体デバイス１０２、コントローラ１１８、センサ装置１０６、ポンプ１１２、及び／又は微小流体デバイス１０２及び／又は微小流体システム１００の一部であることができる他の電気構成要素に電力を供給するための電源１３２を含む。例えば、電源１３２は、流体移送チャネル１１４を介した流体の流れを付勢または引き起こすためにポンプ１１２へ、及び電界を生成するためにセンサ装置１０６へ電力を供給する。
流体ネットワーク１０４、コントローラ１１８、微小流体デバイス１０２及びより具体的には、微小流体システム１００の構造および構成要素は、サーマルインクジェット製造、電鋳法、レーザアブレーション、異方性エッチング、スパッタリング、乾式および湿式エッチング、フォトリソグラフィ、鋳造、成形、スタンピング、機械加工、スピンコーティング、積層法、３Ｄ印刷、及び／又は任意のそれらの組み合わせ及び／又は任意の他の微小電気機械システム（即ち、ＭＥＭＳ）、チップ又は基板製造技術（単数または複数）のような、集積回路微細加工技術を用いて製造され得る。このようにして、流体ネットワーク１０４は、単一のチップ又は基板上に複数のセンサ装置１０６、複数の流体移送チャネル１１４及び／又は複数のポンプ１１２を含むことができる。例えば、微小流体デバイス１０２は、数百および／または数千の流体移送チャネル及び／又はポンプを含むことができる。幾つかの例において、流体ネットワーク１０４は、流体移送チャネル１１４と流体連絡する複数のポンプ１１２を含むことができる。更に、センサ装置１０６及び／又は流体ネットワーク１０４は、１次元、２次元および／または３次元の空間配列を含むチャネル（例えば、流体移送チャネル１１４）を含むことができる。
図２Ａは、例えば図１の微小流体システム１００のような微小流体システムを実現するために使用され得る、センサ装置１０６を含む例示的な微小流体デバイス２００を示す。図２Ｂは、線２Ｂ−２Ｂに沿った図２Ａの例示的な微小流体デバイス２００の断面図である。図２Ｃは、線２Ｃ−２Ｃに沿った図２Ａの例示的な微小流体デバイス２００の断面図である。
図２Ａ〜図２Ｃを参照すると、図示された例の微小流体デバイス２００は、流体ネットワーク２０２を介した流体（例えば、液体、生体液）の操作を可能にする。例えば、流体ネットワーク２０２を用いて、図１の例示的な流体ネットワーク１０４を実現することができる。流体ネットワーク２０２の第１の部分または流体入口２０４と流体ネットワーク２０２の第２の部分または流体出口２０６とを流体結合するために、図示された例の流体ネットワーク２０２は、流体移送チャネル２０８を含む。幾つかの例において、第１の部分および第２の部分は、流体ネットワーク２０２の他のネットワークチャネルと流体連絡する流路またはネットワークチャネルであることができる。幾つかの例において、第１の部分および第２の部分は、（例えば、周囲圧力において流体を貯蔵するために）リザーバ、たんつぼ、キャビティなどであることができる。例えば、第１の部分は、図１の流体入力１０８であることができ、第２の部分は、図１の流体出力１１０であることができる。
流体移送チャネル２０８を介して流体を移動または移送するために、微小流体デバイス２００は、ポンプ２１０（例えば、流体アクチュエータ、抵抗器など）を利用する。より具体的には、図示された例のポンプ２１０は、微小流体デバイス２００の流体移送チャネル２０８と流体連絡する（例えば、当該流体移送チャネル２０８により画定された）ポンプチャンバ２１２の内部に配置される。流体移送チャネル２０８を通る流体の流れを引き起こすために、図示された例のポンプ２１０は、流体移送チャネル２０８の全長に対して非対称に配置される（例えば、図２Ｂを参照）。図示された例のポンプ２１０は、流体移送チャネル２０８内に適合するためにナノメートルスケールで形成される。図示された例のポンプ２１０は、例えば図１のコントローラ１１８を介して制御され得る、例えば発熱体または抵抗器を含む流体アクチュエータであることができる。
流体入口２０４に供給された流体サンプルを検出または分析するために、図示された例の例示的な微小流体デバイス２００は、センサ装置１０６を含む。図示された例のセンサ装置１０６は、流体移送チャネル２０８と流体連絡し、流体入口２０４と流体出口２０６との間に配置される。特に、図示された例のセンサ装置１０６は、ポンプ２１０から上流へ配置される。例えば、センサ装置１０６は、流体が流体出口２０６に流れる前に、流体に関連した情報を分析および／または取得するために、オンチップ流体デバイス（例えば、オンチップセンサ）を画定する。
図示された例のセンサ装置１０６は、センサチャンバ２１８に配置された電極２１６を含む。特に、電極２１６及びセンサチャンバ２１８は、流体入口２０４から下流へ且つポンプ２１０から上流へ配置される。動作中、例えば、コントローラ（例えば、図１のコントローラ１１８）は、流体入口２０４から流体出口２０６の方へ方向２２０において流体移送チャネル２０８を通る流体の流れ（例えば、１つの方向の流体の流れ）を引き起こすためにポンプ２１０を付勢する。流体が流体移送チャネル２０８を通って流れる際、流体はセンサチャンバ２１８に流入し、電極２１６を横切って流れる。流体がセンサチャンバ２１８中に存在する間に検出区域を提供するために、図示された例の電極２１６は、電界を生成する。特に、第１の電極２１６ａは、（例えば、図１の信号生成器１２６から）電流を受け取り、第２の電極２１６ｂは、例えば流体が電極２１６を横切って流れる際に電界の変化を検出または測定するために信号を（例えば、図１の信号分析装置１２８に）提供する。
図示された例の流体ネットワーク２０２は、３次元の空間配列（例えば、３次元流体チャネル）を提供する。より具体的には、図示された例の流体ネットワーク２０２は、底面２２４と上面２２６との間に、第１の端部２２８と第１の端部２２８に対向する第２の端部２３０との間に、並びに第１の横方向エッジ２３２と第１の横方向エッジ２３２に対向する第２の横方向エッジ２３４との間に広がる本体２２２（例えば、単一の本体または基板アセンブリ）として形成される。例えば、図示された例の流体移送チャネル２０８は、本体２２２の底面２２４から始まり、上面２２６の方へ進み、第２の端部２３０の方へ水平方向に延び、底面２２４及びセンサチャンバ２１８の方へ下方向に延び、上面２２６の方に上方へ延び、第２の端部２３０の方へ及びポンプチャンバ２１２に水平方向に延びる。ポンプ２１０は、ポンプチャンバ２１２から、本体２２２の上面２２６を貫通して形成された流体出口２０６の方へ流体を放出する。
図２Ｂ及び図２Ｃを参照すると、センサチャンバ２１８及び／又は流体移送チャネル２０８の寸法特性（単数または複数）（例えば、寸法的設置面積）を制御するために、本体２２２は基板アセンブリ２３６として形成される。図４〜図１８に関連して説明されるように、図示された例の基板アセンブリ２３６は、基部２３８、中間部分２４０、及びエポキシ層２４２を含む複数の層を有する。図４〜図１８に関連して説明されるように、流体入口２０４は基部２３８に形成され、センサチャンバ２１８は中間部分２４０に形成され、及び流体移送チャネル２０８はエポキシ層２４２に形成される。
図３は、図２Ａ〜図２Ｃの例示的なセンサ装置１０６の斜視図である。ナノ粒子または微粒子の検出可能性を強化するために、図２Ａ及び図２Ｂの例示的な微小流体デバイス２００のセンサチャンバ２１８は、おおよそ数ナノメートルからおおよそ数百マイクロメートルの範囲にわたる寸法的限界またはプロファイルを有することができる。例えば、例示的なセンサチャンバ２１８の寸法的設置面積を低減することは、より大きな寸法的設置面積を有するセンサチャンバに比べて、粒子と電極２１６との間のより大きな接触面積を可能にする。言い換えれば、センサチャンバ２１８の寸法的設置面積は、電極２１６と流体のナノ粒子または微粒子との間のより大きな表面露出をもたらし、それにより電極２１６の検出可能性が強化される。例えば、図示された例のセンサチャンバ２１８は、おおよそ２μｍから５μｍの第１の寸法特性３０２（例えば、寸法的幅）、おおよそ３μｍから５μｍの第２の寸法特性３０４（例えば、寸法的深さ又は高さ）、及びおおよそ５μｍから１５μｍの第３の寸法特性３０６（例えば、寸法的長さ）を含むことができる。場合によっては、センサチャンバ２１８の寸法的設置面積は、センサチャンバ２１８の寸法的設置面積（例えば、第１の寸法特性３０２又は寸法的幅）より大きい流体の粒子の通過を阻止または制限することにより、フィルタリング能力を提供する。幾つかの例において、第１及び第２の寸法特性３０２及び／又は３０４は、５μｍより大きくなることができ、第３の寸法特性３０６は１０μｍより大きくなることができる。
更に、図示された例の電極２１６は、流体のナノ粒子または微粒子（例えば、細胞）の検出可能性を強化するために３次元電極（例えば、３Ｄ金センサ）である。例えば、電極２１６のそれぞれは、寸法的幅、寸法的長さ、及び寸法的高さを有するセンサチャンバ２１８の部分３１０を有する（例えば、３Ｄセンサ）。例えば、電極２１６のそれぞれは、センサチャンバ２１８に配置され、センサチャンバ２１８の底面または下面３１４から（例えば、上に）オフセットされた上面３１２を有する。特に、電極２１６は、センサチャンバ２１８内の流体の流れの方向３０８に対して実質的に垂直な方向においてセンサチャンバ２１８に電界を生成する。特に、図示された例の電極２１６は、例えば流体の粒子（例えば、細胞）が検出区域を通って流れる際に信号対雑音比を向上させる、センサチャンバ２１８の第１の寸法特性３０２に起因して、流体を貫通するより均一な電界を生成する。言い換えれば、電極２１６間のおおよそ２μｍ未満のより小さい間隙または空間は、流体の流れの方向３０８に対する電界の生成および／または垂直性を強化する。結果として、センサ装置１０６は、電極２１６を横切って流れる流体の粒子（例えば、サブマイクロメータの細胞）により生じる電界の乱れの検出の精度を向上させる。電界の測定された乱れは、電界の乱れを生じた粒子または細胞に関連する病気、ウイルス、バクテリアなどを同定するために使用される。
図４及び図５は、例示的な方法４００及び５００の流れ図であり、図６〜図１９は、本明細書で開示される微小流体ネットワークの例示的な流体チャネル（例えば、センサ装置１０６）を製造する例示的な方法またはプロセスの略図である。例えば、図４〜図１９の例示的な方法を用いて、図１の例示的な微小流体システム１００、及び／又は図２Ａ、図２Ｂ及び図３の微小流体デバイス２００を製造または形成することができる。特に、図４から図１９の方法を用いて、本明細書に開示されるセンサ装置１０６を製造または形成することができる。図６〜図１９の図示された例は、図２Ａの線２Ｃ−２Ｃに類似する向きに沿った断面図である。
例示的なセンサ装置を形成する例示的な方法が図４〜図１９に示されたが、図４〜図１９に示されたステップ及び／又はプロセスの１つは、組み合わされ得る、分割され得る、再配列され得る、省略され得る、取り除かれ得る、及び／又は任意の他の方法で実現され得る。更に、図４〜図１９の例示的な方法は、図４〜図１９に示されたものに加えて、又はそれらの代わりにプロセス及び／又はステップを含むことができ、及び／又は図示されたプロセス及び／又はステップの何れか又は全ての２つ以上を含むことができる。更に、例示的な方法が図４〜図１９に示された流れ図に関連して説明されるが、流体チャネル（例えば、図１の流体ネットワーク１０４及び／又は図２Ａ〜図２Ｃの流体ネットワーク及び／又はセンサチャンバ２１８）を形成する多くの他の方法またはプロセスが、代案として使用され得る。
例示的な方法４００及び５００の説明を容易にするために、例示的な方法４００及び５００は、図１、図２Ａ〜図２Ｃ及び図３の例示的な流体デバイス２００、及び図６〜図１９に示された例示的な方法に関連して説明される。
図４の例示的な方法４００を参照すると、方法４００は、基部層および中間層を有する基板アセンブリにセンサチャンバを形成するために中間層の一部をエッチングすることから始まる（ブロック４０２）。幾つかの例において、基部層は、第１の材料によって構成されることができ、中間層は、第１の材料とは異なる第２の材料によって構成され得る。
幾つかの例において、基板アセンブリは、ブロック４０２のエッチングの前に得られる又は提供される。幾つかの例において、基板アセンブリは、第１の製造プロセスを介して形成され、センサチャンバは第１の製造プロセスとは異なる第２の製造プロセスを介して形成される。幾つかの例において、基板アセンブリは、図２Ａ〜図２Ｃの例示的なセンサチャンバ２１８及び／又は例示的な微小流体デバイス２００の形成と同時に形成される。ブロック４０２のセンサチャンバを形成する一例を説明する前に、基板アセンブリの例示的な形成が以下に提供される。例えば、基板アセンブリを形成する例示的なプロセスが図６に提供される。
例えば、図６を参照すると、例示的な基板アセンブリ６００が、例えばサーマルインクジェット製造プロセス（単数または複数）及び／又は技術（単数または複数）のような微細加工またはＭＥＭＳ製造プロセス（単数または複数）又は技術（単数または複数）を介して得られることができる又は形成され得る。図示された例の基板アセンブリ６００は、基部層６０２を含む（例えば、図２Ａ〜図２Ｃの基部２３８を形成）。図示された例の基部層６０２は、例えばシリコン（Ｓｉ）、ガリウムヒ素、ゲルマニウム、石英、アルミナのようなセラミックス、アルミニウム、窒化物低温焼成セラミックス（ＬＴＣＣ）及び高温焼成セラミックス（ＨＴＣＣ）、金属、又はガラスなどによって構成され得る。幾つかの例において、基部層６０２は、シリコンウェハーであることができる。
センサ装置１０６のセンサチャンバ２１８を形成するために、図示された例の基板アセンブリ６００は、中間層６０４（例えば、図２Ａ〜図２Ｃの中間部分２４０を画定する）を含む。図示された例の中間層６０４は、基部層６０２上に堆積される。図示された例の中間層６０４は、基部層６０２の材料とは異なる材料によって構成される。例えば、図示された例の中間層６０４は、オルトケイ酸テトラエチル（以降、ＴＥＯＳ材料と呼ぶ）によって構成されることができ、基部層６０２は、シリコンによって構成され得る。図示された例の中間層６０４は、第１の分離層６０６（例えば、ＴＥＯＳ材料の第１の層）及び第２の分離層６０８（例えば、ＴＥＯＳ材料の第２の層）によって構成される。幾つかの例において、第１の分離層６０６及び第２の分離層６０８のそれぞれは、約１．５μｍの寸法的厚さを有することができる。
図示された例において、パッシベーション層６１０（例えば、第１のセラミックス層）が第１の分離層６０６と第２の分離層６０８との間に堆積される。例えば、図示された例のパッシベーション層６１０は、炭化ケイ素および／または任意の他の適切なセラミックス材料または他の材料（単数または複数）であることができる。エッチングプロセス（例えば、湿式エッチング又は乾式エッチング）中の停止部を設けるために、キャップ層６１２（例えば、第２のセラミックス層）が、図示された例の第２の分離層６０８上に堆積される。図示された例のキャップ層６１２は、例えば炭化ケイ素、窒化ケイ素、及び／又は任意の他の適切なセラミックス材料または他の材料（単数または複数）であることができる。キャップ層６１２は、おおよそ５０ｎｍ（５００Å）から７０ｎｍ（７００Å）の寸法的高さを有することができる。パッシベーション層６１０及び／又はキャップ層６１２は、化学薬品に対する曝露に対する保護を提供するために、並びに製造中の熱的および機械的応力を低減するために誘電体材料のパッシベーション層であることができる。パッシベーション層６１０及び／又はキャップ層６１２は、例えば、炭化ケイ素（ＳｉＣ）の薄膜が後続する窒化ケイ素（ＳｉＮ）の薄膜を形成するために、プラズマ化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）によって提供され得る。幾つかの例において、図４の例示的な方法４００は、パッシベーション層４１０及び／又はキャップ４１２を含まない。
図４を参照すると、基板アセンブリ６００が得られた後、センサチャンバ２１８が形成される（ブロック４０２）。幾つかの例において、センサチャンバ２１８は、図３に示された特定の寸法特性（単数または複数）３０２、３０４及び３０６にパターン形成される。例示的なセンサチャンバ２１８を形成する例示的なプロセスが図７〜図９に提供される。
例えば、図７を参照すると、エッチングのためのマスク又はパターンを提供するために、フォトレジスト層７０２が、キャップ層６１２及び／又は第２の分離層６０８上に塗布される（例えば、スピン）。フォトレジスト層７０２は、例えばスピンコーティング、電気めっき、スプレーコーティング、積層ドライフィルムプロセス、又はパターン形成されためっきなどによって、キャップ層６１２に塗布され得る。フォトレジスト層７０２は、紫外線光７０４（紫外線スペクトルの波長またはより短い（＜４００ｎｍ））に反応する任意の材料であることができる。幾つかの例において、フォトレジスト層７０２は、光パターン形成可能なポリマーである。フォトレジスト層７０２は、ポジ型またはネガ型であることができる。ポジ型レジストの場合、除去されるべきレジストの部分が特定のタイプの光または放射線に露光される。ポジ型レジストにおいて、光または放射線は、レジストの化学構造を変化させ、その結果、それはより溶けやすくなり、除去され得る。次いで、露光されたレジストは、例えば溶液によって洗い流され、光または放射線に露光されていないレジストのみが残される。ネガ型レジストは、反対に作用する。光または放射線に露光することは、レジストの化学構造を変化させ、その結果、それはより溶けにくくなる。幾つかの例において、フォトレジスト材料は、例えば可視光、ｘ線、紫外線光、直接書き込み電子ビーム露光、又は他の放射線の形態の存在する状態において、化学構造変化の能力がある材料を含むことができる。幾つかの例示的なフォトレジスト材料（単数または複数）は、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリイミド、ＳＵ８などを含むことができる。
図７の図示された例において、フォトレジスト層７０２は、ポジ型レジストである。フォトレジスト層７０２がキャップ層７１２上に堆積された後、センサチャンバ２１８の寸法特性（例えば、寸法特性３０２、３０４及び３０６）を表すフォトレジスト層７０２の一部７０６が、光７０４に露光される一方、フォトレジスト層７０２の一部７０８は光７０４に露光されない。かくして、センサチャンバ２１８の寸法特性（単数または複数）を表すフォトレジスト層７０２は、中間層６０４をエッチングする前にマスキングされる。
図８を参照すると、光７０４に露光されたフォトレジスト層７０２の一部７０６は、センサチャンバ２１８の寸法特性を表すパターン又は領域８０２を形成するために除去される。例えば、センサチャンバ２１８の寸法特性を表すフォトレジスト層７０２の一部７０６が除去されて、キャップ層６１２及び第２の分離層６０８の露出された表面または領域８０２が提供される。フォトレジスト層７０２の露光されていない部分７０８は、キャップ層６１２及び／又は第２の分離層６０８上に堆積された状態のままである。
図９は、第２の分離層６０８に形成されたセンサチャンバ２１８を示す。センサチャンバ２１８を画定するために、キャップ層６１２及び第２の分離層６０８の露出された領域８０２は、所望の深さ（例えば、図３の寸法特性３０４）まで及び／又はエッチング停止部を提供するパッシベーション層６１０まで、エッチングにより除去される。露出された領域８０２により画定された材料を除去するために、湿式エッチングプロセス又は乾式エッチングプロセスが利用され得る。例えば、露出された領域８０２により画定されたキャップ層６１２及び第２の分離層６０８は、例えば、塩化鉄、塩化（第二）銅またはアルカリ性アンモニアを用いて湿式エッチングプロセス（単数または複数）によって除去され得る。代案として、露出された領域８０２により画定されたキャップ層６１２及び第２の分離層６０８は、例えば、露出された領域８０２により画定されたキャップ層６１２及び第２の分離層６０８の部分を除去する窒素、アルゴン、ヘリウム及び／又は他のガスを添加して、フッ化炭素、酸素、塩素、三塩化ホウ素のような反応ガスのプラズマを用いる乾式エッチングプロセス（単数または複数）を用いて除去され得る。
エッチング中、液体（「湿式」）又はプラズマ（「乾式」）化学薬品は、フォトレジスト層７０２により保護されていない領域の基板アセンブリ６００の最上層を除去する。かくして、フォトレジスト層７０２の露光されていない部分７０８は、エッチングプロセス中に、露光されていない部分７０８の下に配置されたキャップ層６１２及び／又は第２の分離層６０８を保護する。エッチングが完了した後、フォトレジスト層７０２は、基板アセンブリ６００から除去される。幾つかの例において、フォトレジスト材料は、フォトレジストを酸化させる（「灰化」）ために及びその除去を容易にするために酸素含有プラズマによって、除去される。
図示された例のセンサチャンバ２１８は、約３μｍから５μｍの深さ（例えば、図３の寸法特性３０４）を含む。センサチャンバ２１８の深さは、例えばエッチング時間およびエッチング液のエッチング速度（例えば、水酸化カリウム（ＫＯＨ）のようなエッチング材料）、及びエッチングされている材料（例えば、ＴＥＯＳのような第２の分離層６０８の材料）を用いて制御され得る。かくして、図示された例のセンサチャンバ２１８の寸法特性３０２、３０４及び３０６は、製造中に正確に制御される。
図示された例において、センサチャンバ２１８の底面９０２（例えば、図９の向きにおいて水平面）は、第１の分離層６０６及び／又はパッシベーション層６１０により画定され、センサチャンバ２１８の側壁９０４（例えば、図９の向きにおいて実質的に垂直な壁）は、第２の分離層６０８及び／又はキャップ層６１２により画定される。幾つかの例において、パッシベーション層６１０は、センサチャンバ２１８の底面９０２を画定する。例えば、エッチングプロセス中、パッシベーション層６１０は、パッシベーション層６１０を通り過ぎて貫通するエッチングを防止するためのエッチング停止部を提供することができる。
図示された例のセンサチャンバ２１８の側壁９０４は、実質的に垂直（例えば、垂直に対して、例えばおおよそ０．１から２度の僅かな傾斜角を有する）であり、図示された例の底面９０２は、直角に対して実質的に水平である（例えば、おおよそ０．１から２度の僅かな傾斜角を有する）。例えば、図示された例のセンサチャンバ２１８は、矩形断面を有する。
図４を参照すると、図４の方法４００は、センサチャンバ２１８に電極２１６（例えば、第１の電極２１６ａ及び第２の電極２１６ｂ）を形成することを続ける（ブロック４０４）。電極２１６を形成する例示的なプロセスは、図１０〜図１３に示される。
図１０を参照すると、幾つかの例において、センサチャンバ２１８を薬剤（単数または複数）又は材料（単数または複数）から保護するために、原子層堆積層１００２（以降、ＡＬＤ層）がセンサチャンバ２１８の側壁９０４及び底面９０２に付着される。例えば、ＡＬＤ層１００２は、例えば図１４〜図１９に関連して説明されるスピンオンガラス層（以降、ＳＯＧ層）１４０２の除去のための湿式エッチングプロセス（単数または複数）（例えば、横方向フッ化水素酸湿式エッチングプロセス）中に使用される薬剤または材料（単数または複数）（フッ化水素酸）から、センサチャンバ２１８を保護する。ＡＬＤ層１００２は、第２の分離層６０８、センサチャンバ２１８の側壁９０４、及びセンサチャンバ２１８の底面９０２上に堆積される。ＡＬＤ層１００２は、例えばＨｆＯ２のような任意のフッ化水素酸に耐える材料（単数または複数）であることができる。幾つかの例において、ＡＬＤ層１００２は提供されなくてもよい。
図１１を参照すると、導電層１１０２（例えば、金属）とＡＬＤ層１００２との間のボンディングを容易にするために、ボンディング層１１０４がＡＬＤ層１００２の上に堆積される。ボンディング層１１０４は例えば、導電層１１０２とＡＬＤ層１００２との間の接着を容易にするために、チタン、クロム及び／又は任意の他の材料であることができる。ボンディング層１１０４は、約１００ｎｍ（１０００Å）から１５０ｎｍ（１５００Å）の高さを有することができる。
図示された例の導電層１１０２は、ボンディング層１１０４がＡＬＤ層１００２上に堆積された後に、ボンディング層１１０４上に堆積される。特に、図示された例の導電層１１０２は、図２Ａ、図２Ｂ及び図３の例示的なセンサ装置１０６の電極２１６を画定する。図示された例の導電層１１０２は金である。しかしながら、幾つかの例において、導電層１１０２は、銅、チタン、白金、銀、及び／又は任意の他の金属または導電特性または特徴（単数または複数）を有する材料であることができる。図示された例の導電層１１０２は、約２００ｎｍ（２０００Å）から３００ｎｍ（３０００Å）の厚さを有する。
図１２を参照すると、第１の電極２１６ａ及び第２の電極２１６ｂのマスク又はパターンを提供するために、フォトレジスト層１２０２が導電層１１０２上にスピン塗布される。例えば、センサ装置１０６の電極２１６を形成するために、フォトレジスト層１２０２が導電層１１０２上にスピン塗布され、導電層１１０２の上にマスキング又はパターン形成される（例えば、ＵＶ光を用いて）。導電層１１０２の露光された表面および／またはフォトレジスト層１２０２で覆われていないボンディング層１１０４が、エッチング（例えば、湿式エッチングプロセス）によって除去され、導電層１１０２から電極２１６が形成される。幾つかの例において、ボンディング層１１０４はチタンであり、導電層１１０２は金である。係る幾つかの例において、金層は、例えばＫＯＨでもっておおよそ３０秒から４５秒の間で、湿式エッチングされることができ、チタン層は、約５分から６分の間で、エッチングされ得る。幾つかの例において、第１の電極２１６ａ及び第２の電極２１６ｂがフォトレジスト層１２０２でパターン形成された又はマスキングされた後、フォトレジスト層１２０２により保護されていない又は覆われていない導電層１１０２、ボンディング層２２０４及び／又はＡＬＤ層１００２がエッチングされる。
図１３を参照すると、導電層１１０２及び／又はボンディング層１１０４がエッチングされた後、導電層１１０２の残っている部分が電極２１６を形成し、フォトレジスト層１２０２が、図１３に示されるように、導電層１１０２から除去される。図１３に示されるように、導電層１１０２は、導電層１１０２を介して覆われたボンディング層１１０４の部分に硬質のマスクを提供し、フォトレジスト層１２０２により保護された導電層１１０２の部分の下に配置されたボンディング層１１０４のエッチングを防止する。
図４の方法４００を参照すると、流体移送チャネル２０８がセンサチャンバ２１８と流体連絡して形成される（ブロック４０６）。流体移送チャネル２０８を形成する例示的なプロセスが図１４〜図１９に示される。流体移送チャネル２０８を形成するために、追加の層が基板アセンブリ６００を構築するために提供される。例えば、流体移送チャネル２０８は、基部層４０２の第１の材料および中間層４０４の第２の材料と異なる第３の材料（例えば、エポキシ樹脂、ＳＵ８）によって構成される。追加の層を支持するために、基板アセンブリ６００は、支持材料でコーティングされ得る。
図１４を参照すると、構造的剛性を提供するために及び／又は基板アセンブリ６００に他の層を追加することを可能にするために、スピンオンガラス層１４０２（例えば、以降、ＳＯＧ層）が、基板アセンブリ６００上に覆うようにコーティングされる。ＳＯＧ層１４０２は、約１μｍから１．５μｍの厚さを有することができる。更に、例示された例のＳＯＧ層１４０２は、ある程度の凸凹な形状を低減するために及びセンサチャンバ２１８の上のへこみの影響を低減または排除するために、実質的に平面状（例えば、平坦）である。図示された例のＳＯＧ層１４０２は、図１９に示された微小流体デバイス２００の形成後に容易に除去され得る犠牲材料である。例えば、図示された例のＳＯＧ層１４０２は、追加の層が流体移送チャネル２０８の形成に提供されることを可能にするために提供される。特に、ＳＯＧ層１４０２は、センサチャンバ２１８に配置され、電極２１６を画定する導電層１１０２及びキャップ層６１２に重なる。ＳＯＧ層１４０２は、４００℃の温度に耐えることができ且つ基板アセンブリ６００から除去され得る材料（単数または複数）でもって形成され得る。幾つかの例において、導電層１１０２、パッシベーション層６１０、キャップ層６１２及び／又は基板アセンブリ６００の上面上に露出された別の表面は、ＳＯＧ層１４０２でコーティングされ得る。基板アセンブリ６００がＳＯＧ層１４０２でコーティングされた後、ＳＯＧ層１４０２はマスキングされる及びパターン形成される。
例えば、図１５を参照すると、フォトレジスト層１５０２がＳＯＧ層１４０２上にスピン塗布されてマスキングされ又はパターン形成され（例えば、フォトリソグラフィによって）、パターンをエッチングされたＳＯＧ層１５０４が提供される。ＳＯＧ層１４０２を覆うフォトレジスト層１５０２のパターンは、センサチャンバ２１８の寸法特性を有する。例えば、フォトレジスト層１５０２のパターンは、センサチャンバ２１８に配置されたＳＯＧ層１４０２の一部上のみに適用される。かくして、ＳＯＧ層１４０２は、センサチャンバ２１８に配置されたＳＯＧ層１５０４を提供するためにエッチングされる。フォトレジスト層１５０２で覆われていない露出されたＳＯＧ層１４０２は、例えばエッチング（例えば、湿式エッチング、乾式エッチング及び／又はそれらの組み合わせ）によって除去される。
例えば、図１６は、露出されたＳＯＧ層１４０２が基板アセンブリ６００から除去されて、結果としてのＳＯＧ層１５０４を残していることを示す。エッチング後、ＳＯＧ層１５０４をマスキングする又はパターン形成するために使用されたフォトレジスト層１５０２は除去される。
図１７を参照すると、導電層１１０２を電気的に密封する及び保護するために、ダイ表面最適化層１７０２（以降、ＤＳＯ層と呼ぶ）が基板アセンブリ６００上に堆積される。ＤＳＯ層１７０２は、導電層１１０２、ＳＯＧ層１５０４及びキャップ層６１２及び／又は第２の分離層６０８の何らかの露出された部分の上に付着される。図示された例のＤＳＯ層１７０２は例えば、チタン、炭化ケイ素、及び／又は任意の他の誘電体材料（単数または複数）であることができる。図示された例のＤＳＯ層１７０２は、約１５０ｎｍ（１５００Å）から２５０ｎｍ（２５００Å）の深さを有することができる。
図１８を参照すると、流体移送チャネル２０８を形成するために、エポキシ層１８０２がＤＳＯ層１７０２上に堆積される。図示された例のエポキシ層１８０２は、ＳＵ８材料（単数または複数）である。エポキシ層１８０２及び／又はＤＳＯ層１７０２の部分は、マスキングされ又はパターン形成され、例えば流体出口２０６、ポンプチャンバ２１２などを形成するためにエッチングされ得る。
図１９を参照すると、次いで、ＳＯＧ層１５０４がセンサチャンバ２１８から除去される。ＳＯＧ層１５０４は、例えば湿式エッチングによって除去され得る。例えば、基板アセンブリ６００は、センサチャンバ２１８内のＳＯＧ層１５０４を除去するために酸（例えば、フッ化水素酸、緩衝酸化物エッチング溶液（例えば、ＢＯＥ））につけられ得る。ＳＯＧ層１５０４の除去は、例えば図２Ａ、図２Ｂ及び図３に示されるように、電極２１６を有するセンサチャンバ２１８を提供する。例えば、図示された例のエポキシ層１８０２は、センサチャンバ２１８上に配置される（例えば、延在する）。エポキシ層１８０２は、センサチャンバ２１８と流体連絡する（例えば、センサチャンバ２１８に流体結合される）流体移送チャネル２０８を画定する。更に、基部層６０２に流体入口２０４を提供するために、穴１９０２が、例えばドリル開けプロセス（単数または複数）によって基部層６０２を貫通して形成され得る。ポンプチャンバ２１２、ポンプ２１０、流体出口２０６及び／又は流体ネットワーク２０２の任意の他の部分、及びより具体的には、微小流体デバイス２００の形成は、例えば基板アセンブリ２３６及び／又は本体２２２を形成するために、図６〜図１９に示されたプロセスの１つ又は複数でもって同時に形成され得る。
図５の例示的な方法は、図１、図２Ａ〜図２Ｃ及び図３の例示的なセンサ装置１０６及び／又は微小流体デバイス２００を形成する代替の方法を提供する。図５を参照すると、方法５００は、基板アセンブリの中間層６０４にセンサチャンバ２１８を形成するために中間層６０４をエッチングすることから始まる（ブロック５０２）。幾つかの例において、方法は、基部層６０２及び中間層６０４を有する基板アセンブリ６００を得ることを含む。幾つかの例において、基板アセンブリ６００は、サーマルインクジェット製造技術（単数または複数）を用いて形成され得る。幾つかの例において、中間層６０４は、約２μｍから５μｍの幅でエッチングされ得る。しかしながら、幾つかの例において、中間層６０４は、５μｍより大きい幅でエッチングされ得る。次いで、導電層１１０２が、センサチャンバ２１８に堆積される（ブロック５０４）。電極２１６が、導電層１１０２を通してセンサチャンバ２１８においてエッチングされる（ブロック５０６）。センサチャンバ２１８は、ＳＯＧ層１５０４でコーティングされる（ブロック５０８）。幾つかの例において、ＤＳＯ層１７０２が、電極２１６及びＳＯＧ層１５０４上に堆積される。エポキシ層１８０２が、センサチャンバ２１８と流体連絡する流体移送チャネル２０８を形成するためにＳＯＧ層１５０４上に堆積される（ブロック５１０）。次いで、ＳＯＧ層１５０４は、センサチャンバ２１８から除去される。
例示的な方法４００と５００及び／又は図６から図１９の例示的なプロセスは、微細加工プロセス（単数または複数）及び技術（単数または複数）でもって実施され得る。例えば、本明細書で説明されるような「微細加工」は、従来の微細加工技術を用いて様々な基板上にナノメートル及び／又はマイクロメートルのサイズの特徴要素を製造するために使用されるプロセスを意味する。本明細書で説明される微細加工のプロセスは、例えば、フォトリソグラフィ、サーマルインクジェット製造技術、集積回路微細加工技術、湿式エッチング、乾式エッチング、異方性エッチング、スピンコーティング、電鋳法または電気めっき、レーザアブレーション、スパッタリング、化学蒸着、プラズマ蒸着、表面改質、射出成形、熱エンボス加工、熱可塑性物質融着、接着剤を用いる低温ボンディング、スタンピング、機械加工、３Ｄ印刷、積層法、及び／又はＭＥＭＳ（微小電気機械システム）又は半導体デバイスの製造に一般に使用される任意の他のプロセスのような、プロセス又はプロセスの組み合わせを含むことができる。更に、本明細書で開示される例示的な流体チャネルは、集積回路サーマルインクジェット製造プロセス（単数または複数）及び／又は技術（単数または複数）を用いて実現されることができ、それにより、比較的小さいフォームファクタ及び低コストの装置が提供される。
図２０は、例示的な方法４００と５００及び／又は図６から図１９の例示的なプロセスを実施するために使用され得る上記の微細加工プロセス（単数または複数）及び／又は技術（単数または複数）を行うことができる機械（マシン）を制御するための命令を実行することができる例示的なプロセッサプラットフォーム２０００のブロック図である。プロセッサプラットフォーム２０００は、例えばサーバ、パーソナルコンピュータ、モバイル機器（例えば、携帯電話、スマートフォン、ｉＰａｄ（登録商標）のようなタブレット）、携帯情報端末（ＰＤＡ）、インターネット家電、又は任意の他のタイプのコンピューティングデバイスであることができる。
例えば、方法４００、方法５００、及び／又は図６から図１９のプロセスは、コード化された命令２０３２によってマシンを制御するために実施され得る。プロセッサ２０１２は、例示的な層塗布コントローラ２００１、例示的なエッチングコントローラ２００３、例示的な光コントローラ２００５、及び／又は例示的な温度コントローラ２００７を含むことができる。例えば、層塗布コントローラ２００１は、基板アセンブリ６００の形成、フォトレジスト層７０２、１２０２及び１５０２、ＡＬＤ層１００２、導電材料１１０２、ボンディング層１１０４、ＳＯＧ層１４０２、ＤＳＯ層１７０２及び／又はエポキシ層１８０２の塗布（付着）を制御することができる。エッチングコントローラ２００３は、センサチャンバ２１８（例えば、図６〜図９）、電極（例えば、図１２〜図１３）、及び／又はＳＯＧ層１５０４のエッチングを制御することができる。図示された例の光コントローラ２００５は、マスキング中に光７０４を照射する光源を制御することができる（例えば、図７、図１２及び図１５）。温度コントローラ２００７は、基板アセンブリ６００の形成中に材料の温度を制御することができる。
図示された例のプロセッサプラットフォーム２０００は、プロセッサ２０１２を含む。図示された例のプロセッサ２０１２はハードウェアである。例えば、プロセッサ２０１２は、１つ又は複数の集積回路、論理回路、任意の所望のファミリ又は製造業者からのマイクロプロセッサ又はコントローラにより実現され得る。
図示された例のプロセッサ２０１２は、ローカルメモリ２０１３（例えば、キャッシュ）を含む。図示された例のプロセッサ２０１２は、バス２０１８を介して、揮発性メモリ２０１４及び不揮発性メモリ２０１６を含むメインメモリと連絡する。揮発性メモリ２０１４は、同期型ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＳＤＲＡＭ）、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、RAMBUSダイナミックランダムアクセスメモリ（ＲＤＲＡＭ）及び／又は任意の他のタイプのランダムアクセスメモリデバイスにより実現され得る。不揮発性メモリ２０１６は、フラッシュメモリ及び／又は任意の他の所望のタイプのメモリデバイスにより実現され得る。メインメモリ２０１４、２０１６に対するアクセスは、メモリコントローラにより制御される。
また、図示された例のプロセッサプラットフォーム２０００は、インターフェース回路２０２０も含む。インターフェース回路２０２０は、イーサネット（登録商標）インターフェース、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）及び／又はPCI-Expressインターフェースのような、任意のタイプのインターフェース規格により実現され得る。
例示された例において、１つ又は複数の入力デバイス２０２２がインターフェース回路２０２０に接続される。入力デバイス（単数または複数）２０２２により、ユーザがプロセッサ２０１２へデータ及びコマンド（命令）を入力することが可能になる。入力デバイス（単数または複数）は、例えばマイクロホン、カメラ（スチール又はビデオ）、キーボード、ボタン、マウス、タッチスクリーン、トラックパッド、トラックボール、イソポイント（isopoint）及び／又は音声認識システムにより、実現され得る。
また、１つ又は複数の出力デバイス２０２４も、図示された例のインターフェース回路２０２０に接続される。出力デバイス２０２４は、例えばディスプレイ装置（例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、液晶ディスプレイ、ブラウン管ディスプレイ装置（ＣＲＴ）、タッチスクリーン、触覚出力デバイス、プリンタ及び／又はスピーカ）により実現され得る。かくして、図示された例のインターフェース回路２０２０は、グラフィックスドライバカード、グラフィックスドライバチップ又はグラフィックスドライバプロセッサを含む。
また、図示された例のインターフェース回路２０２０は、送信機、受信機、トランシーバ、モデム及び／又はネットワーク２０２６（例えば、イーサネット（登録商標）接続、デジタル加入者回線（ＤＳＬ）、電話線、同軸ケーブル、携帯電話システムなど）を介して外部マシン（例えば、任意の種類のコンピューティングデバイス）とのデータの交換を容易にするためのネットワークインターフェースカードのような通信装置も含む。
また、図示された例のプロセッサプラットフォーム２０００は、ソフトウェア及び／又はデータを格納するための１つ又は複数の大容量記憶装置２０２８も含む。係る大容量記憶装置２０２８の例は、フロッピー（登録商標）ドライブディスク、ハードディスクドライブ、コンパクトディスクドライブ、ブルーレイディスクドライブ、ＲＡＩＤシステム、及びＤＶＤドライブを含む。
コード化された命令２０３２は、大容量記憶装置２０２８に、揮発性メモリ２０１４に、不揮発性メモリ２０１６に、及び／又はＣＤ又はＤＶＤのような取り外し可能な有形のコンピュータ可読記憶媒体に格納され得る。
上記の内容から、理解されるように、上記で開示された方法、装置および製品は、微小流体システムの性能を向上させる。特に、本明細書に開示された例示的な微小流体デバイス及び／又は流体チャネルは、寸法特性またはセンサチャンバの設置面積を制御することにより粒子（例えば、細胞）の検出可能性を向上させる。例えば、本明細書に開示されたセンサチャンバの寸法特性は、約２μｍであることができる。約５μｍ未満のセンサチャンバの寸法特性は、従来の製造プロセス（単数または複数）から形成されることができない。その理由は、ＳＵ８のような材料が２μｍの寸法特性で形成されることができないからである。例えば、ＳＵ８材料（単数または複数）は、約５μｍ以上の寸法特性に制限される。場合によっては、ＳＵ８材料でセンサチャンバを形成することにより、センサチャンバの壁が製造中に崩壊するかもしれない。かくして、図４〜図１９に関連して説明された例示的な流体ネットワークを製造する例示的な方法により、センサチャンバは、約２μｍである第１の寸法特性（例えば、寸法的幅）で形成されることが可能になり、それにより、センサの検出可能性が向上する。上述された例示的な方法および装置は、生物学的および／または生化学的用途の微小流体デバイスに関して流体ネットワークのセンサチャンバの寸法的限界を低減しようと努力して開発された。
上述した例の少なくとも幾つかは、以下に制限されないが、以下のことを含む少なくとも１つの特徴および／または利益を含む。
幾つかの例において、方法は、基部層および中間層を含む基板アセンブリにセンサチャンバを形成するために中間層の一部をエッチングすることを含む。係る幾つかの例において、基部層は、第１の材料からなり、中間層は第１の材料と異なる第２の材料からなる。係る幾つかの例において、方法は、第１の電極および第２の電極をセンサチャンバ内に形成することを含む。係る幾つかの例において、方法は、センサチャンバと流体連絡する流体移送チャネルを形成することを含む。係る幾つかの例において、流体移送チャネルは、第１の材料および第２の材料と異なる第３の材料からなる。
幾つかの例において、方法は、中間層を、第２の分離層に隣接する第１の分離層として提供することを含む。
幾つかの例において、方法は、第１の分離層上にパッシベーション層を、及び第２の分離層上にキャップ層を堆積することを含む。
幾つかの例において、方法は、基板アセンブリ上にスピンオンガラス層をスピン塗布することを含む。
幾つかの例において、流体移送チャネルを形成する方法は、スピンオンガラス層および基板アセンブリ上にエポキシ層を堆積することを含む。
幾つかの例において、方法は、エポキシ層がスピンオンガラス材料上に堆積された後、センサチャンバからスピンオンガラス層を除去することを含む。
幾つかの例において、センサチャンバを形成するために中間層の一部をエッチングすることが、約３μｍから５μｍの深さを中間層にエッチングすること、及び約２μｍから５μｍの幅を中間層にエッチングすることを含む。
幾つかの例において、方法は、センサチャンバに第１の電極および第２の電極を形成することが、基板アセンブリ上に及びセンサチャンバ内に導電層を堆積し、第１の電極および第２の電極をマスキングし又はパターン形成し、導電層をエッチングすることを含むことを含む。
幾つかの例において、方法は、基部層および中間層を有する基板アセンブリの中間層をエッチングして中間層にセンサチャンバを形成することを含む。係る幾つかの例において、方法は、センサチャンバ内に導電層を堆積することを含む。係る幾つかの例において、方法は、導電層を通してセンサチャンバ内で少なくとも２つの電極をエッチングすることを含む。係る幾つかの例において、方法は、センサチャンバをスピンオンガラス層でコーティングすることを含む。係る幾つかの例において、方法は、センサチャンバと流体連絡する流体移送チャネルを形成するためにスピンオンガラス層の上にエポキシ層を堆積することを含む。
幾つかの例において、方法は、中間層におけるセンサチャンバのエッチングが、約２μｍから５μｍの幅、及び約３μｍから５μｍの深さでもって中間層をエッチングすることを含むことを含む。
幾つかの例において、方法は、エポキシ層がスピンオンガラス材料上に堆積された後、センサチャンバからスピンオンガラス材料を除去することを含む。
幾つかの例において、微小流体デバイス用のセンサ装置を形成するための方法は、基板アセンブリを形成することを含み、基板アセンブリは、第１の材料からなる基部層と、基部層上に堆積され、第２の材料から形成された第１の分離層と、第１の分離層上に配置されたパッシベーション層と、パッシベーション層上に堆積された第２の分離層と、第２の分離層上に堆積されたキャップ層とを有する。係る幾つかの例において、方法は、センサチャンバを画定するためにキャップ層および第２の分離層をエッチングすることを含む。係る幾つかの例において、方法は、キャップ層およびセンサチャンバ上に導電層を堆積することを含む。係る幾つかの例において、方法は、センサチャンバ内に配置された第１の電極および第２の電極を画定するために導電層の一部をエッチングすることを含む。係る幾つかの例において、方法は、導電層、センサチャンバ内に配置されたパッシベーション層、及びキャップ層を、スピンオンガラス層でコーティングすることを含む。係る幾つかの例において、方法は、センサチャンバ内に配置されたスピンオンガラス層を除いて、スピンオンガラス層をエッチングにより除去することを含む。係る幾つかの例において、方法は、導電層、スピンオンガラス層、及びキャップ層上にダイ表面最適化層を堆積することを含む。係る幾つかの例において、方法は、ダイ表面最適化層の上にエポキシ層を堆積することを含む。係る幾つかの例において、方法は、センサチャンバ内からスピンオンガラス層を除去することを含む。
幾つかの例において、方法は、キャップ層上に第１のフォトレジスト層をスピン塗布し、キャップ層および第２の分離層をエッチングする前にキャップ層の上にセンサチャンバのパターンをマスキングすることを含む。
幾つかの例において、方法は、キャップ層およびセンサチャンバ上に導電層を堆積する前に、センサチャンバを画定するキャップ層および第２の分離層上にボンディング層を堆積することを含む。
幾つかの例において、方法は、センサチャンバの形成後で、導電層を堆積する前に、キャップ層、パッシベーション層、又はセンサチャンバを画定する第２の分離層の壁の少なくとも１つの上に原子層堆積層を堆積することを含む。
幾つかの例において、方法は、導電層上に第２のフォトレジスト層をスピン塗布し、導電層の一部をエッチングする前に第１の電極パターン及び第２の電極パターンをマスキングすることを含む。
幾つかの例において、方法は、導電層上に第３のフォトレジスト層をスピン塗布し、スピンオンガラスをエッチングする前にスピンオンガラスにセンサチャンバのパターンをマスキングすることを含む。
幾つかの例において、微小流体デバイスは、基板アセンブリの中間層に形成されたセンサチャンバを含む。係る幾つかの例において、基板アセンブリは基部層および中間層を有し、基部層は第１の材料からなり、中間層は第１の材料と異なる第２の材料からなる。係る幾つかの例において、第１の電極および第２の電極がセンサチャンバ内に配置される。係る幾つかの例において、流体移送チャネルがセンサチャンバと流体連絡し、流体移送チャネルは、第１の材料および第２の材料と異なる第３の材料からなる。
幾つかの例において、中間層は、第２の分離層に隣接する第１の分離層を有する。
幾つかの例において、センサチャンバは、約３μｍから５μｍの深さ、及び約２μｍから５μｍの幅を有する。
本説明の最初の部分に留意されるように、図面に示された及び上述された例は、例証であり、本開示を制限しない。他の形態、細部、及び例が行われて実現され得る。従って、上記の説明は、以下の特許請求の範囲に定義される本開示の範囲を制限すると解釈されるべきでない。
特定の例示的な方法、装置および製品が本明細書で開示されたが、本発明の有効範囲はそれに制限されない。それどころか、本発明は、本発明の特許請求の範囲内に公正に入る全ての方法、装置および製品を網羅する。

Claims (15)

  1. 基部層および中間層を有する基板アセンブリにセンサチャンバを形成するために前記中間層の一部をエッチングし、前記基部層が、第１の材料からなり、前記中間層が前記第１の材料と異なる第２の材料からなり、
    センサ装置の第１の電極および第２の電極を前記センサチャンバ内に形成し、
    前記センサチャンバと流体連絡する流体移送チャネルを形成することを含み、前記流体移送チャネルが、前記第１の材料および前記第２の材料と異なる第３の材料からなる、方法。
  2. 前記中間層を、第２の分離層に隣接する第１の分離層として提供することを更に含む、請求項１に記載の方法。
  3. 前記第１の分離層上にパッシベーション層を、及び前記第２の分離層上にキャップ層を堆積することを更に含む、請求項２に記載の方法。
  4. 前記基板アセンブリ上にスピンオンガラス層を付着することを更に含む、請求項１〜３の何れか１項に記載の方法。
  5. 前記流体移送チャネルを形成することが、前記スピンオンガラス層および前記基板アセンブリ上にエポキシ層を堆積することを含む、請求項４に記載の方法。
  6. 前記エポキシ層がスピンオンガラス材料上に堆積された後、前記センサチャンバから前記スピンオンガラス層を除去することを更に含む、請求項５に記載の方法。
  7. 前記センサチャンバを形成するために前記中間層の一部をエッチングすることが、約３μｍから５μｍの深さを前記中間層にエッチングすること、及び約２μｍから５μｍの幅を前記中間層にエッチングすることを含む、請求項１〜６の何れか１項に記載の方法。
  8. 前記センサチャンバに前記第１の電極および前記第２の電極を形成することが、前記基板アセンブリ上に及び前記センサチャンバ内に導電層を堆積し、前記第１の電極および前記第２の電極をマスキングし又はパターン形成し、前記センサチャンバ内に配置された三次元の第１の電極および三次元の第２の電極を提供するために前記導電層をエッチングすることを含む、請求項１〜７の何れか１項に記載の方法。
  9. 基部層および中間層を有する基板アセンブリにセンサチャンバを形成するために前記中間層の一部をエッチングし、
    前記センサチャンバ内に導電層を堆積し、
    前記導電層を通して前記センサチャンバ内でセンサ装置の少なくとも２つの電極をエッチングし、
    前記センサチャンバをスピンオンガラス層でコーティングし、
    前記センサチャンバと流体連絡する流体移送チャネルを形成するために前記スピンオンガラス層の上にエポキシ層を堆積することを含む、方法。
  10. 前記中間層における前記センサチャンバのエッチングが、約２μｍから５μｍの幅、及び約３μｍから５μｍの深さでもって前記中間層をエッチングすることを含む、請求項９に記載の方法。
  11. 前記エポキシ層が前記スピンオンガラス層上に堆積された後、前記センサチャンバから前記スピンオンガラス層を除去することを更に含む、請求項９又は１０に記載の方法。
  12. 微小流体デバイス用のセンサ装置を形成するための方法であって、
    第１の材料からなる基部層と、
    前記基部層上に堆積され、第２の材料から形成された第１の分離層と、
    前記第１の分離層上に配置されたパッシベーション層と、
    前記パッシベーション層上に堆積された第２の分離層と、
    前記第２の分離層上に堆積されたキャップ層とを有する基板アセンブリを形成し、
    センサチャンバを画定するために前記キャップ層および前記第２の分離層をエッチングし、
    前記キャップ層および前記センサチャンバ上に導電層を堆積し、
    前記センサチャンバ内に配置された前記センサ装置の第１の電極および第２の電極を画定するために前記導電層の一部をエッチングし、
    前記導電層、前記センサチャンバ内に配置された前記パッシベーション層、及び前記キャップ層を、スピンオンガラス層でコーティングし、
    前記センサチャンバ内に配置された前記スピンオンガラス層を除いて、前記スピンオンガラス層をエッチングにより除去し、
    前記導電層、前記スピンオンガラス層、及びキャップ層上にダイ表面最適化層を堆積し、
    前記ダイ表面最適化層の上にエポキシ層を堆積し、
    前記センサチャンバ内から前記スピンオンガラス層を除去することを含む、方法。
  13. 前記キャップ層上に第１のフォトレジスト層をスピン塗布し、前記キャップ層および前記第２の分離層をエッチングする前に前記キャップ層の上にセンサチャンバのパターンをマスキングすることを更に含む、請求項１２に記載の方法。
  14. 前記センサチャンバの形成後で、前記キャップ層および前記センサチャンバ上に前記導電層を堆積する前に、前記キャップ層、前記パッシベーション層、又は前記センサチャンバを画定する前記第２の分離層の壁の少なくとも１つの上に原子層堆積層を堆積することを更に含む、請求項１２又は１３に記載の方法。
  15. 前記原子層堆積層の上にボンディング層を堆積し、次いで前記ボンディング層の上に前記導電層を堆積することを更に含む、請求項１４に記載の方法。
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