CN109073601A

CN109073601A - 具有增加的动态测量范围的baw传感器流体装置

Info

Publication number: CN109073601A
Application number: CN201780029007.8A
Authority: CN
Inventors: B.默多克; R.里瓦斯
Original assignee: Qorvo US Inc
Current assignee: Qorvo US Inc
Priority date: 2016-03-11
Filing date: 2017-03-08
Publication date: 2018-12-21
Anticipated expiration: 2037-03-08
Also published as: US10578614B2; JP6898344B2; EP3427043A1; WO2017156127A1; JP2019509488A; US20170261503A1; CN109073601B

Abstract

流体装置包括基底结构，该基底结构包括具有流体通道的至少一个体声波（BAW）谐振器结构，所述流体通道包含覆盖有功能化材料的至少一个功能化活性区域，所述功能化材料适合于结合分析物。限定流体通道的壁结构、盖结构、或基底结构的一部分中的一者或多者包括附加功能化材料，以形成被构造成结合至少一种分析物的至少一个吸收器。当至少一个吸收器被放置在至少一个功能化活性区域上游时，BAW谐振器结构的动态测量范围增加。

Description

具有增加的动态测量范围的BAW传感器流体装置

相关申请的声明

本申请要求于2016年3月11日提交的临时专利申请序列号62/306,799的权益，所述文献的公开内容在此通过引用以其整体包含在本文中。

技术领域

本公开涉及包含声谐振器的流体装置，包括适合于生物感测或生物化学感测应用的流体装置和相关系统。

背景技术

生物传感器（或生物学传感器）是包括生物学元件和将生物学响应转换为电信号的换能器的分析装置。某些生物传感器涉及特异性结合材料（例如，抗体、受体、配体等）与目标种类（species）（例如,分子、蛋白质、DNA、病毒、细菌等）之间的选择性生物化学反应，且这种高度特异性反应的产物通过换能器被转换为可测量的量。其他传感器可利用能够结合可能存在于样品中的多种类型或类别的分子或其他部分的非特异性结合材料，例如，在化学感测应用中可能是有用的。术语“功能化材料”在本文中可以用于总体地涉及特异性和非特异性结合材料两者。换能方法可以基于各种原理，例如，电化学、光学、电学、声学等。在这些之中，声换能提供许多潜在的优点，例如是实时的、无标记的和低成本的，以及展现出高灵敏度。

声波装置采用传播通过压电材料表面或在压电材料表面上传播的声波，由此传播路径的特征的任何改变都影响波的速度和/或幅度。以特异性结合材料实现的功能化材料沿着声波装置的活性（active）区域的存在允许特定分析物结合到特异性结合材料，从而改变由声波振动的质量并改变波传播特征（例如，速度，从而改变谐振频率）。通过测量声波装置的频率、幅度大小或相位特征，能够监测速度的改变，且能够将速度的改变与被测量的物理量相关联。

在压电晶体谐振器的情况下，声波可以实现传播通过压电材料的内部的体声波（BAW），或在压电材料的表面上传播的表面声波（SAW）。SAW装置涉及利用沿着压电材料表面的叉指型换能器来对声波（通常包括二维瑞利波）进行换能，其中波被限制在约一个波长的穿透深度。BAW装置通常涉及利用布置在压电材料的相对的顶部表面和底部表面上的电极对声波进行换能。在BAW装置中，三种波模式可以传播，即，一种纵向模式（实现纵波，也称为压缩波/扩张波）和两种剪切模式（实现剪切波，也称为横波），其中纵向模式和剪切模式分别标识其中粒子运动与波传播方向平行或垂直的振动。纵向模式的特征在于在传播方向上压缩和伸长，而剪切模式包括在没有体积的局部改变的情况下垂直于传播方向的运动。纵向和剪切模式以不同的速度传播。在实践中，这些模式不一定是纯粹的模式，因为粒子振动或偏振既不是纯粹地平行于传播方向，也不是纯粹地垂直于传播方向。相应模式的传播特征取决于材料特性和相应于c轴取向的传播方向。产生剪切位移的能力对于使用流体（例如，液体）的声波装置的操作是有益的，因为剪切波不会向流体中赋予大量能量。

某些压电薄膜能够激发纵向和剪切模式谐振两者，例如，包括（但不限于）氮化铝[AlN]和氧化锌[ZnO]的六角晶体结构压电材料。为了使用布置在电极之间的压电材料来激发包括剪切模式的波，压电薄膜中的偏振轴必须大致不垂直于膜平面（例如，相对于膜平面倾斜）。在涉及液体介质的生物学感测应用中，使用谐振器的剪切分量。在这样的应用中，压电材料可被生长成具有相对于下面的基板的表面不垂直的c轴取向分布，以使得BAW谐振器结构能够当在其电极上施加交流电信号时展现主导（dominant）剪切响应。

通常，由于需要提供适合于促进高频率操作的微尺度特征，BAW装置通过微机电系统（MEMS）制造技术来制造。在生物传感器的背景中，可以通过使用微阵列点样针的微阵列点样（也称为微阵列印刷）来将功能化材料（例如，特异性结合材料；也称为生物活性探针或试剂）沉积在传感器表面上。提供非特异性结合效用（例如，允许结合多种类型或种类的分子）的功能化材料也可用于某些背景中，例如化学感测。

虽然在BAW装置中使用微尺度活性区域使得能够实现高频率操作并且提供了高灵敏度，但是可与活性区域相关联的有限量的功能化材料意味着所述功能化材料可能容易饱和——这对应于功能化活性区域中没有可用于接收附加分析物的结合位点的状况。一旦发生饱和，测量精度就受到影响，因为无法准确地确定分析物浓度。换句话说，包含至少一个功能化微尺度活性区域的BAW装置可能遭受有限的动态测量范围，其中术语"动态测量范围"表示能够确定的最大和最小测量值之间的比率。虽然有可能稀释样品以降低饱和的可能性，但是附加样品制备设备和步骤的使用增加了与样品分析相关联的成本和复杂性。

因此，常规的生物化学感测装置可能遭受有限的动态测量范围，并且可能需要麻烦的样品制备（例如，稀释）步骤以避免传感器饱和。因此，需要包含BAW谐振器结构的流体装置，例如用于生物感测或生物化学感测应用，其克服了与常规装置相关联的限制。

发明内容

本公开涉及流体装置，所述流体装置包括基底结构、壁结构以及盖结构，所述基底结构、壁结构以及盖结构界定流体通道，所述流体通道包含由所述基底结构形成的至少一个体声波（BAW）谐振器结构的功能化活性区域，其中，所述壁结构、所述盖结构、或所述基底结构的与所述功能化活性区域不重合的部分中的一者或多者包括附加功能化材料以形成至少一个吸收器（也称为"吸收器区域"），所述吸收器被构造成结合至少一种分析物。所述至少一个吸收器被构造成通过降低在给定分析物浓度下所述至少一个BAW谐振器结构的所述功能化活性区域的功能化材料饱和可能性来增加所述流体装置的动态测量范围。当存在多个功能化活性区域时，可以通过将吸收器与功能化活性区域串联地散置来增加BAW谐振器结构的动态测量范围。

在一方面中，流体装置包括：基底结构，该基底结构包括：（i）基板；（ii）由所述基板支撑的至少一个体声波谐振器结构，所述至少一个体声波谐振器结构包括压电材料、布置在所述压电材料的一部分上方的顶侧电极、以及布置在所述压电材料的至少一部分下方的底侧电极，其中，所述压电材料的一部分布置在所述顶侧电极与所述底侧电极之间以形成活性区域；和（iii）功能化材料，其布置在所述至少一个体声波谐振器结构的所述活性区域的至少一部分上方以形成至少一个功能化活性区域；布置在所述基底结构的至少一部分上方的壁结构，所述壁结构限定流体通道的侧向边界，所述流体通道包含所述活性区域并且被构造成接收包括多种组分的流体；以及盖结构，其布置在所述壁结构上方并且限定所述流体通道的上边界；其中，所述基底结构限定所述流体通道的下边界；并且其中，所述壁结构、所述盖结构、或者所述基底结构的与所述活性区域不重合的部分中的一者或多者包括附加功能化材料，以形成被构造成结合至少一种分析物的至少一个吸收器。

在某些实施例中，所述至少一个功能化活性区域包括暴露于所述流体通道的第一聚集（aggregate）表面区域，并且所述至少一个吸收器包括暴露于所述流体通道的第二聚集表面区域，所述第二聚集表面区域大于暴露于所述流体通道的所述第一聚集表面区域。在某些实施例中，暴露于所述流体通道的所述第二聚集表面区域是暴露于所述流体通道的第一聚集表面区域至少约10倍大。

在某些实施例中，所述至少一个吸收器的附加功能化材料与所述至少一个功能化活性区域的功能化材料包括相同的化学或生物学成分。

在某些实施例中，所述至少一个体声波谐振器结构包括多个体声波谐振器结构；所述至少一个功能化活性区域包括多个功能化活性区域；所述至少一个吸收器包括多个吸收器；并且相对于包括多种组分的流体通过所述流体通道的流动方向来说，所述多个吸收器中的至少一些吸收器布置在多个功能化活性区域中的一个或多个功能化活性区域的上游。

在某些实施例中，所述流体装置还包括阻挡材料，所述阻挡材料在与所述功能化材料或者所述附加功能化材料不重合的位置处布置在所述壁结构、所述盖结构或者所述基底结构中的一者或多者的至少一部分上方。

在某些实施例中，所述壁结构和所述盖结构以整体式主体结构实现。

在某些实施例中，所述壁结构和所述基底结构以整体式主体结构实现。

在某些实施例中，所述盖结构包括盖层，所述壁结构包括至少一个壁层，所述至少一个壁层布置在所述基底结构与所述盖层之间。

在某些实施例中，所述基底结构还包括布置在所述基板与所述至少一个体声波谐振器结构之间的至少一个声反射器元件。

在某些实施例中，所述基板限定布置在所述活性区域下方的凹部。

在某些实施例中，所述压电材料包括这样的c轴：该c轴具有主要地（predominantly）不平行于所述基板的表面的法线的取向分布。

在某些实施例中，所述流体装置还包括自组装单层，其被布置在所述至少一个功能化活性区域的功能化材料与所述顶侧电极之间。在某些实施例中，所述流体装置还包括布置在所述自组装单层与所述顶侧电极之间的界面层。在某些实施例中，所述流体装置还包括布置在所述界面层与所述顶侧电极之间的密封性层。

在某些实施例中，用于生物学或化学感测的方法包括：将包含分析物的流体供给到本文所公开的流体装置的流体通道中，其中，所述供给被构造成引起所述分析物的第一部分结合到所述至少一个吸收器的附加功能化材料，并且引起所述分析物的第二部分结合到所述至少一个功能化活性区域的功能化材料；在所述至少一个体声波谐振器结构的活性区域中引发体声波；以及感测所述至少一个体声波谐振器结构的幅度大小特性、频率特性或相位特性中的至少一者的改变，以指示存在结合到所述至少一个功能化活性区域的功能化材料的分析物和/或结合到所述至少一个功能化活性区域的功能化材料的分析物的量中的至少一者。

在另一方面中，用于制造流体装置的方法包括：形成基底结构，所述基底结构包括由基板支撑的至少一个体声波谐振器结构，其中，所述至少一个体声波谐振器结构包括压电材料、布置在所述压电材料的一部分上方的顶侧电极、布置在所述压电材料的至少一部分下方的底侧电极、以及由所述压电材料的布置在所述顶侧电极与所述底侧电极之间的部分形成的活性区域；在所述基底结构的至少一部分上方形成壁结构和盖结构，其中：所述壁结构限定流体通道的侧向边界，所述流体通道包含所述活性区域并且被构造成接收包括多种组分的流体，所述盖结构布置在所述壁结构上方并且限定所述流体通道的上边界，并且所述流体通道的下边界由所述基底结构限定；在所述至少一个体声波谐振器结构的活性区域上方沉积功能化材料，以形成至少一个功能化活性区域；以及在下述中的一者或多者上方沉积附加功能化材料以形成至少一个吸收器：所述壁结构的至少一部分；所述盖结构的至少一部分；或者所述基底结构的与所述活性区域不重合的部分。

在某些实施例中，在所述基底结构的至少一部分上方形成所述壁结构或所述盖结构中的至少一者之后执行下述中的至少一种：（i）在所述至少一个体声波谐振器结构的活性区域上方沉积所述功能化材料，或（ii）在所述壁结构的至少一部分、所述盖结构的至少一部分、或者所述基底结构的与所述活性区域不重合的部分中的一者或多者上沉积所述附加功能化材料。

在某些实施例中，所述方法还包括：在所述壁结构的至少一部分、所述盖结构的至少一部分、或者所述基底结构的与所述活性区域不重合的部分中的一者或多者上沉积自组装单层。

在某些实施例中，所述方法还包括：在与所述功能化材料不重合且与所述附加功能化材料不重合的位置处在所述壁结构、所述盖结构、或者所述基底结构中的一者或多者的至少一部分上沉积阻挡材料。

在另一方面中，可以组合如本文所描述的前述方面和/或各种单独的方面和特征中的任何以获得附加的优点。如本文所公开的各种特征和要素中的任何可以与一个或多个其他公开的特征和要素组合，除非本文相反地指示。

在结合附图阅读以下优选实施例的详细描述之后，本领域技术人员将了解本公开的范围并且认识到其附加的方面。

附图说明

包含在本说明书中并形成本说明书的一部分的附图示出本公开的多个方面，且与描述一起用于解释本公开的原理。

图1是可与本文公开的实施例一起使用的体声波（BAW）MEMS谐振器装置的一部分的示意性截面图，其包括具有布置在顶侧电极与底侧电极的重叠部分之间的压电材料的活性区域。

图2是BAW MEMS谐振器装置的上部部分的示意性截面图，其包括覆盖有密封性层、界面层、自组装单层和功能化（例如，特异性结合）材料的顶侧电极和压电材料。

图3A是包括流体通道的流体装置的一部分的示意性俯视平面图，所述流体通道由包含BAW谐振器结构的基底结构从下方界定、由壁结构侧向地界定、并且由限定入口和出口端口的盖结构从上方限定，其中所述BAW谐振器结构的功能化活性区域大致布置在所述入口端口与出口端口之间。

图3B是图3A的流体装置部分的沿图3A中所示出的剖面线A-A截取的示意性截面图，示出了布置在所述功能化活性区域上方的功能化材料并且示出了布置在所述基底结构的与所述功能化活性区域不重合的其他部分上的阻挡材料。

图4A是图3A和图3B的流体装置部分的示意性俯视平面图，其中流体样品在功能化活性区域上方的流体通道内流动。

图4B是图3A、图3B和图4A的流体装置部分的沿图4A中所示出的剖面线A-A截取的示意性截面图，其中流体样品在所述功能化活性区域上方的所述流体通道内流动，并且其中覆盖所述功能化活性区域的功能化材料被与其结合的分析物饱和。

图5A是根据本公开的一个实施例的包括流体通道的流体装置的一部分的示意性俯视平面图，所述流体通道由包含BAW谐振器结构的基底结构从下方界定、由壁结构侧向地界定、并且由限定入口和出口端口的盖结构从上方限定，其中所述BAW谐振器的功能化活性区域大致布置在所述入口端口与出口端口之间，并且其中吸收器区域包括功能化材料、与所述基底结构相关联并且布置在所述功能化活性区域的上游。

图5B是图5A的流体装置部分的沿图5A中所示出的剖面线B-B截取的示意性截面图，示出了与所述功能化活性区域和所述吸收器区域相关联的功能化材料，并且示出了布置在所述基底结构的与所述功能化活性区域和吸收器区域不重合的其他部分上方的阻挡材料。

图6A是图5A和图5B的流体装置部分的示意性俯视平面图，其中流体样品在功能化活性区域上方的流体通道内流动。

图6B是图5A、图5B和图6A的流体装置部分的沿图6A中所示出的剖面线B-B截取的示意性截面图，其中所述流体样品在所述吸收器区域和所述功能化活性区域上方的所述流体通道内流动，并且其中分析物材料结合到所述吸收器区域和所述功能化活性区域的功能化材料。

图7A是根据本公开的一个实施例的包括流体通道的流体装置的一部分的示意性俯视平面图，所述流体通道由包含BAW谐振器结构的基底结构从下方界定、由壁结构侧向地界定、并且由限定入口和出口端口的盖结构从上方限定，其中所述BAW谐振器结构的功能化活性区域大致布置在所述入口端口与出口端口之间，并且其中包括附加功能化材料的吸收器区域与所述基底结构、壁结构和盖结构相关联并且布置在所述功能化活性区域的上游。

图7B是根据一个实施例的图7A的流体装置部分的沿图7A中所示出的剖面线C-C截取的示意性截面图，示出了与所述功能化活性区域和所述吸收器区域相关联的功能化材料，并且示出了布置在所述基底结构的与所述功能化活性区域和吸收器区域不重合的其他部分上方的阻挡材料。

图8是观测浓度和实际浓度对比流体装置（图9中所示出）的位置的绘图，流体装置包含十个BAW谐振器结构，其具有在流体通道内依次布置的包括功能化材料的十个功能化活性区域和十个吸收器区域，其中吸收器区域和功能化活性区域交替地放置，并且其中观测浓度与实际浓度之间的差异示出了前五个功能化活性区域被分析物饱和。

图9是包含十个BAW谐振器结构的流体装置的至少一部分的示意性截面图，其具有在流体通道内依次布置的包括功能化材料的十个功能化活性区域和十个吸收器区域，其中吸收器区域和功能化活性区域交替地放置，并且其中前五个吸收器区域和功能化活性区域被分析物饱，并且剩下的五个吸收器区域和功能化活性区域包括减小量的结合的分析物。

图10A-图10E是图9的流体装置的部分的放大示意性截面图。

图11A是可用在根据某些实施例的装置中的膜体声波谐振器（FBAR）结构的示意性截面图，其中FBAR结构包括倾斜c轴六角晶体结构压电材料、限定可选地被支撑层覆盖的腔的基板、以及与腔配准的活性区域，其中压电材料的一部分布置在顶侧电极与底侧电极的重叠部分之间。

图11B是在所述FBAR结构的至少部分上方添加密封性层、界面层、自组装单层和功能化（例如，特异性结合）材料之后的根据图11A的FBAR结构的示意性截面图。

图12是适合于接收如本文所公开的密封性层、界面层、自组装单层和功能化（例如，特异性结合）材料的体声波MEMS谐振器装置的俯视平面图照片。

图13是微流体装置的透视组装图，所述微流体装置包括：基底结构，其包含如本文所公开的多个体声波MEMS谐振器装置；中间壁结构层，其限定包含所述MEMS谐振器装置的活性区域的微流体通道的侧向边界；以及盖结构层，其限定微流体通道的上边界。

具体实施方式

下文阐述的实施例表示使得本领域技术人员能够实践实施例的必要信息，且示出实践实施例的最佳模式。在参考附图阅读以下描述时，本领域技术人员将理解本公开的构思且将认识到本文未特别地提到的这些构思的应用。应当理解的是，这些构思和应用落入本公开和所附权利要求的范围内。

应当理解的是，虽然在本文中可能使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件，这些元件不应受这些术语限制。这些术语仅用于使一个元件区别于另一元件。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，且类似地，第二元件可以被称为第一元件。如本文所使用的，术语“和/或”包括相关联所列项目中的一个或多个的任何和所有组合。

还应当理解的是，当元件被称为被“连接”或“联接”到另一元件时，该元件可以直接连接或联接到另一元件，或可能存在介于中间的元件。相反，当元件被称为被“直接连接”或“直接联接”到另一元件时，不存在介于中间的元件。

应当理解的是，虽然在本文中可能使用术语“上”、“下”、“底部”、“中间”、“中”、“顶部”等来描述各种元件，这些元件不应当受这些术语限制。这些术语仅用于使一个元件区别于另一元件。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一元件可以被称为“上”元件，且类似地，第二元件可以被称为“上”元件，这取决于这些元件的相对取向。

本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并不旨在限制本公开。如本文所使用的，除非上下文另外清楚地指示，否则单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式。将进一步理解的是，术语“包含”、“包含有”、“包括”和/或“包括有”当在本文中使用时指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或成分的存在，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、成分和/或其组。

除非另外限定，否则本文使用的所有术语（包括技术和科学术语）具有与本公开所属领域的普通技术人员通常所理解的相同的含义。将进一步理解的是，本文使用的术语应当被解释为具有与其在本说明书的上下文和相关领域中的含义一致的含义，并且将不以理想化或过度形式化的意义来解释，除非本文明确地如此限定。

本公开涉及流体装置，其包括基底结构、壁结构和盖结构，它们界定流体通道，所述流体通道包含由基底结构形成的至少一个体声波（BAW）谐振器结构的功能化活性区域。流体通道被构造成接收包括多种组分的流体。壁结构、盖结构、或所述基底结构的与所述功能化活性区域不重合的部分中的一者或多者包括附加功能化材料，以形成被构造成结合至少一种分析物的至少一个吸收器。所述至少一个吸收器被构造成通过降低所述至少一个BAW谐振器结构的功能化活性区域的功能化材料的饱和的可能性来增加所述流体装置的动态测量范围。还提供了用于制造如本文所公开的流体装置的方法，以及用于使用这样的流体装置来进行生物学或化学感测的方法。

优选地，所述至少一个吸收器布置在所述至少一个BAW谐振器结构的上游，使得在流体到达下游的功能化活性区域之前，所述至少一个吸收器能够结合流体流中的分析物。在某些实施例中，可以提供包括多个功能化活性区域的多个BAW谐振器结构，并且可以提供多个吸收器区域，其中，相对于通过包含所述功能化活性区域和吸收器区域的流体通道的流动方向来说，至少一些吸收器区域布置在一个或多个活性功能化区域的上游。在某些实施例中，包括功能化材料的功能化活性区域和吸收器区域可以依次布置在流体通道内，其中吸收器区域和功能化活性区域交替地放置。

在某些实施例中，一个或多个吸收器区域的功能化材料的量超过一个或多个功能化活性区域的功能化材料的量。例如，至少一个功能化活性区域可包括暴露于流体通道的第一聚集表面区域，并且至少一个吸收器区域可包括暴露于流体通道的第二聚集表面区域，所述第二聚集表面区域大于暴露于流体通道的第一聚集表面区域。在某些实施例中，一个或多个吸收器区域的功能化材料与一个或多个功能化活性区域的功能化材料的比率（无论是基于质量、面积、还是结合位点的数量）可以是至少1：1、至少5：1、至少10：1、至少50：1、至少100：1、至少500：1、至少1000：1、至少5000：1、或至少10000：1，其中，前述开放式范围（在合适的情况下）可以可选地由高达100：1、高达500：1、高达1000：1、高达5000：1、高达10000：1、或高达15000：1的上边界比率界定。

在某些实施例中，所述至少一个吸收器区域的功能化材料可以与至少一种功能化活性区域的功能化材料包括相同的化学或生物学成分，以使得所述至少一个吸收器区域能够与所述至少一个功能化活性区域结合相同种属和/或种类的分析物。在其他实施方式中，所述至少一个吸收器区域的功能化材料可以与至少一种功能化活性区域的功能化材料包括不同的化学或生物学成分，例如，可能对于去除与感兴趣的种类竞争的种类有用，从而也可用于增加动态范围。在某些实施例中，所述至少一个吸收器区域和所述至少一个功能化活性区域用特异性结合材料来功能化。在其他实施例中，所述至少一个吸收器区域和所述至少一个功能化活性区域用非特异性结合材料来功能化。

在某些实施例中，阻挡材料可以在与所述功能化材料不重合的区域处布置在界定流体通道的一个或多个表面上。阻挡材料的存在可以防止功能化材料到下面的自组装单层（SAM）的附接和/或分析物到下面的自组装单层（SAM）的非特异性结合。

在某些实施例中，BAW谐振器结构包括六角晶体结构压电材料（例如，氮化铝或氧化锌），其包括具有与其上方形成压电材料的基板的表面的法线不平行（且也不垂直）的取向分布的c轴，从而提供准剪切模式声谐振器。这样的c轴取向分布使得能够以某些频率产生剪切位移（其有益地使得能够在液体环境中实现基于BAW谐振器的感测装置的操作），并且使得能够以其他频率产生纵向位移（其对于促进局部混合可能是有用的）。在于2016年10月13日提交的美国专利申请号15/293,063中公开了用于形成包括具有主要地不平行于基板的表面的法线的取向分布的c轴的六角晶体结构压电材料的方法，其中前述申请在此通过引用包含在本文中。在于1987年2月3日授权的美国专利号4,640,756中公开了用于形成具有倾斜的c轴取向的压电材料的附加方法，其中前述专利在此通过引用包含在本文中。

在描述具有包括功能化材料的功能化活性区域和吸收器区域的流体装置之前，将介绍示例性体声波MEMS谐振器装置、对于提供生物化学感测效用有用的相关联的层、以及包含MEMS谐振器装置的流体装置。

根据某些实施例的微机电系统（MEMS）谐振器装置包括：基板；BAW谐振器结构，其布置在所述基板的至少一部分上方；以及布置在所述BAW谐振器结构的活性区域的至少一部分上方的功能化材料。可以在功能化材料与顶侧电极（其与BAW谐振器结构的活性区域重合）之间布置各种层，例如：密封性层（例如，用于保护顶侧电极在液体环境中免受腐蚀）、界面层和/或自组装单层（SAM），其中所述界面层和/或所述SAM有用于促进至少一个覆盖的材料层的附接，最终包括功能化材料。在某些实施例中，所述界面层促进覆盖的SAM的附接，并且所述SAM促进覆盖的功能化材料的附接。在某些实施例中，可以提供多种功能化材料。

图1是可结合本文公开的实施例使用的体声波（BAW）MEMS谐振器装置10的一部分的示意性截面图。谐振器装置10包括基板12（例如，通常为硅或另一半导体材料）、布置在基板12上的声反射器14、压电材料22以及底侧电极20和顶侧电极28。底侧电极20沿着压电材料22的下表面24的一部分（在声反射器14与压电材料22之间）布置，且顶侧电极28沿着压电材料22的上表面26的一部分布置。其中压电材料22布置在顶侧电极28与底侧电极20的重叠部分之间的区域被认为是谐振器装置10的活性区域30。声反射器14用于反射声波并因此减少或避免声波在基板12中的消散。在某些实施例中，声反射器14包括具有不同声阻抗值的材料（例如，碳氧化硅[SiOC]、氮化硅[Si₃N₄]、二氧化硅[SiO₂]、氮化铝[AlN]、钨[W]和钼[Mo]）的交替薄层16、18，可选地实现为四分之一波长布拉格反射镜，被沉积在基板12上。在某些实施例中，可以使用其他类型的声反射器。用于形成谐振器装置10的步骤可以包括将声反射器14沉积在基板12上，然后沉积底侧电极20，然后生长（例如，经由溅射或其他合适的方法）压电材料22，然后沉积顶侧电极28。

在某些实施例中，压电材料22包括六角晶体结构压电材料（例如，氮化铝或氧化锌），其包括具有主要地不平行于（并且也可以不垂直于）基板12的表面的法线的取向分布的c轴。在合适的状况下，存在具有主要地不平行于基板的表面的法线的取向分布的c轴使得BAW谐振器结构能够被构造成在施加跨越顶侧电极和底侧电极的交流电信号之后展现主导剪切响应。

图1中所示出的体声波MEMS谐振器装置10缺少覆盖活性区域30的将允许谐振器装置10用作生物化学传感器的（例如，包括功能化材料的）任何层。如果期望的话，可以用各种层覆盖图1中所示出的谐振器装置10的至少部分（例如，包括活性区域30），例如，以下中的一者或多者：密封性层；界面层；自组装单层（SAM）；和/或功能化材料（其可以包括特异性结合材料或非特异性结合材料）。

图2是BAW MEMS谐振器装置的上部部分的示意性截面图，该BAW MEMS谐振器装置包括覆盖有密封性层32、界面层34、自组装单层（SAM）36和功能化（例如，特异性结合）材料38的顶侧电极28和压电材料22。在某些实施例中，可在制造期间施加一种或多种阻挡材料（未示出），例如在界面层34的部分上施加，以防止一个或多个随后沉积的层的局部附接，或（如果施加于SAM 36或功能化材料38的所选择的区域上）以防止在不覆盖所述BAW MEMS谐振器装置的活性区域30的区域中捕获分析物。

在某些实施例中，可以使用光刻来促进MEMS谐振器装置的部分上的界面材料或阻挡材料的图案化。光刻涉及使用光来将几何图案从光掩模转移到基板上的光敏化学光刻胶，且是半导体制造领域的普通技术人员众所周知的工艺。光刻中采用的典型步骤包括晶片清洁、光刻胶施加（涉及正性或负性光刻胶）、掩模对准以及曝光和显影。在将特征限定在期望表面上的光刻胶中之后，可以通过在光刻胶层中的一个或多个间隙中进行蚀刻来使界面层图案化，且随后可以去除光刻胶层（例如，通过使用液体光刻胶剥离器，通过经由施加含氧等离子体的灰化、或另一去除工艺）。

在某些实施例中，界面层（例如，可布置在顶侧电极和SAM之间）包括适合于形成有机硅烷SAM的羟基化氧化物表面。包括羟基化氧化物表面的优选界面层材料是二氧化硅[SiO₂]。包含羟基化氧化物表面的用于形成界面层的替代性材料包括二氧化钛[TiO2]、五氧化二钽[Ta₂O₅]、氧化铪[HfO₂]或氧化铝[Al₂O₃]。包含羟基化氧化物表面的其他替代性材料对于本领域技术人员来说将是已知的，且这些替代物被认为是在本公开的范围内。

在其他实施例中，界面层（例如，可布置在顶侧电极与SAM之间）或没有覆盖的界面层的至少一个电极包括金或另一贵金属（例如，钌、铑、钯、锇、铱、铂或银），其适合于接收可覆盖有功能化材料的基于硫醇的SAM。

在包含经受腐蚀的电极材料的某些实施例中，密封性层可以被施加在顶侧电极与界面层之间。当贵金属（例如，金、铂等）用于顶侧电极时，密封性层可能不是必要的。如果被提供，则密封性层优选地包括具有低水蒸气透过率（例如，不大于0.1g/m²/天）的介电材料。在密封性层和界面层的沉积之后，可以在界面层上形成SAM，其中在某些实施例中，SAM包括有机硅烷材料。密封性层保护反应性电极材料（例如，铝或铝合金）在腐蚀性液体环境中免受侵蚀，且界面层促进SAM的适当化学结合。

在某些实施例中，密封性层和/或界面层可以经由一种或多种沉积工艺来施加，例如，原子层沉积（ALD）、化学气相沉积（CVD）或物理气相沉积（PVD）。在前述工艺中，ALD优选用于至少密封性层的沉积（并且也可以优选用于界面层的沉积），这是由于其提供具有在装置特征上的良好阶梯覆盖的优异保形涂层以便提供不具有针孔的层结构的能力。此外，ALD能够形成均匀薄层，其对声振动提供相对小的阻尼，否则其会导致装置性能下降。对于密封性层（如果存在的话）来说充足的覆盖是重要的，以避免下面的电极的腐蚀。如果将ALD用于密封性层的沉积，则在某些实施例中，密封性层可以包括在从约10 nm至约25 nm的范围中的厚度。在某些实施例中，密封性层厚度为约15 nm，或从约12 nm至约18 nm。相反，如果使用例如化学气相沉积的另一工艺，则密封性层可包括这样的厚度：在从约80 nm至约150 nm或更多的范围中、或在从约80 nm至约120 nm范围中。考虑到前述两种工艺，密封性层厚度的范围可以从约5 nm至约150 nm。如果将ALD用于界面层的沉积，则界面层可以包括在从约5 nm至约15 nm范围中的厚度。在某些实施例中，界面层可以包括约10 nm的厚度，或在从约8 nm至约12 nm的范围中的厚度。在某些实施例中可以使用的其他界面层厚度范围和/或不同于ALD的沉积技术。在某些实施例中，可以在真空环境中顺序地施加密封性层和界面层，从而促进在两层之间的高品质界面。

根据某些实施例，如果提供的话，密封性层可以包括用作介电材料并且具有低水蒸气透过率（例如，不大于0.1g/m²/天）的氧化物、氮化物或氮氧化物材料。在某些实施例中，密封性层包括氧化铝[Al₂O₃]或氮化硅[SiN]中的至少一者。在某些实施例中，界面层包括SiO₂、TiO₂或Ta₂O₅中的至少一种。在某些实施例中，可以在单个密封性层中组合多种材料，和/或密封性层可以包括不同材料的多个子层。优选地，进一步选择密封性层以促进与声谐振器的结构的下面的反应性金属（例如，铝或铝合金）电极结构的相容性。虽然铝或铝合金经常被用作BAW谐振器结构中的电极材料，但是也可以将各种过渡金属和后过渡金属用于这样的电极。

在沉积界面层（可选地布置在下面的密封性层上）之后，优选地在界面层上形成SAM。通常通过将固体表面暴露于具有展现出对固体表面的强亲和性的化学基团的两亲性分子来形成SAM。当使用包括羟基化氧化物表面的界面层时，则有机硅烷SAM对附接到羟基化氧化物表面是特别优选的。有机硅烷SAM促进通过硅-氧（Si-O）键的表面键合。更具体而言，有机硅烷分子包括水解敏感基团和有机基团，且因此对于将无机材料联接到有机聚合物是有用的。有机硅烷SAM可以通过如下形成：在存在痕量水的情况下将羟基化氧化物表面暴露于有机硅烷材料，以形成中间硅烷醇基团。这些基团然后与羟基化氧化物表面上的自由羟基反应以共价地固定有机硅烷。与包含羟基化氧化物表面的界面层相容的可能的基于有机硅烷的SAM的示例包括3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷（GPTMS）、3-巯基丙基三甲氧基硅烷（MPTMS）、3-氨基丙基三甲氧基硅烷（APTMS）和十八烷基三甲氧基硅烷（OTMS），包括其乙氧基和氯代变体。可以用于SAM的附加的硅烷包括聚（乙二醇）（PEG）共轭（conjugated）变体。本领域技术人员将认识到的是，存在其他替代物，且这些替代物被认为是在本公开的范围内。示例性SAM可以包括在至少0.5nm或更大的范围中的厚度。优选地，SAM容易结合到局部图案化的界面层，但不容易结合到其他相邻材料层（例如，密封性层、压电材料和/或阻挡材料层）。

当使用包括金或另一贵金属的电极和/或界面层时，则可以使用基于硫醇（例如，基于烷基硫醇）的SAM。烷基硫醇是具有包括烷基链的骨架、尾部基团和S-H头部基团的分子。由于硫对这些金属的强亲和性，硫醇可被用于贵金属界面层上。可以使用的基于硫醇的SAM的示例包括但不限于1-十二烷硫醇（DDT）、11-巯基十一烷酸（MUA）和端羟基（六乙二醇）十一烷硫醇（1-UDT）。这些硫醇包含相同的骨架，但是包含不同的端基团——即，对于DDT、MUA和1-UDT，分别为甲基（CH₃）、羧基（COOH）和端羟基六乙二醇（HO-（CH₂CH₂O）₆）。在某些实施例中，可以通过使用例如无水乙醇的适合的溶剂在硫醇溶液中培育金表面来形成SAM。

在形成SAM之后，SAM可以被生物学功能化，例如，通过接收功能化（例如，特异性结合）材料来实现。在某些实施例中，可以通过使用微阵列点样针或其他适合的方法来将特异性结合材料施加在SAM上或SAM上方。在某些实施例中，界面层可以仅在BAW谐振器结构（其包括基板）的一部分上以高尺寸公差被图案化（例如，使用用于限定界面层的光刻掩模和选择性蚀刻），SAM可以被施加在界面层上，且随后施加的特异性结合材料可以仅附接到SAM。在某些实施例中，与单独通过微阵列点样可以获得的相比，界面层的图案化可以提供对于定位特异性结合材料的更高的尺寸公差。特异性结合材料的示例包括但不限于抗体、受体、配体等。特异性结合材料优选地被构造成接收预先限定的目标种类（例如，分子、蛋白质、DNA、病毒、细菌等）。包括特异性结合材料的功能化材料可以包括在从约5 nm至约1000 nm、或从约5 nm至约500 nm的范围中的厚度。在某些实施例中，可以在多谐振器结构（即，包括多个活性区域的一个或多个谐振器结构）的不同活性区域上提供不同特异性结合材料的阵列，可选地与用作比较（或“参考”）区域的没有特异性结合材料的一个或多个活性区域组合。在某些实施例中，功能化（例如，生物功能化）材料可以提供非特异性结合效用。

某些实施例涉及流体装置，其包括多个如本文所公开的体声波（BAW）MEMS谐振器结构，且包括流体通道（例如，通道、室等），该流体通道布置成传导液体以接触布置在BAWMEMS谐振器结构的至少一个活性区域上的功能化（例如，特异性结合）材料。这样的装置在尺度上可以是微流体的，且可以包括至少一个微流体通道（例如，具有不大于约500微米、或约250微米、或约100微米的至少一个尺寸，例如高度和/或宽度）。例如，在制造体声波MEMS谐振器结构并在其部分上沉积SAM（可选地在其之前沉积密封性层和界面层）之后，微流体装置可以通过如下来制造：在第一体声波MEMS谐振器结构上形成限定微流体通道的侧向边界的一个或多个壁，其中所述第一体声波MEMS谐振器结构的活性区域沿微流体通道的底部表面布置；并且然后使用盖或罩层来围封微流体通道，其可限定实现与微流体通道的流体连通的流体端口（例如，开口）。在某些实施例中，功能化（例如，特异性结合）材料可以在形成微流体通道之前预施加到体声波MEMS谐振器结构的活性区域；在其他实施例中，功能化材料可在形成微流体通道之后施加在体声波谐振器结构的活性区域上。

微流体通道的壁可以由任何适合的材料形成，例如，薄聚合材料和/或层压件的激光切割“模版”层，可选地包括一个或多个自粘合表面（例如，粘合带）。可选地，这样的壁可以在沉积SAM、功能化材料和/或阻挡层之前用SU-8负性环氧树脂抗蚀剂或其他光刻胶材料形成。在某些实施例中，盖或罩层可以与一个或多个壁整体地形成（例如，经由模制或另一适合的工艺）以限定至少一个流体通道的上边界以及侧向边界的一部分，且整体地形成的部分盖/壁结构可以施加（例如，粘附或以其他方式结合）在体声波谐振器结构的至少一部分上以围封所述至少一个流体通道。

在某些实施例中，化学或生物学阻挡材料可以施加在SAM的一部分上，以防止功能化（例如，特异性结合）材料附接在BAW谐振器结构的一个或多个所选择的区域上（例如，除了活性区域之外的一个或多个区域）。用于给定分析的化学或生物学阻挡材料（例如，阻挡缓冲剂）的适当选择取决于样品中存在的目标种类或分析物的类型。可以使用例如高度纯化的蛋白质、血清或牛奶的各种类型的阻挡缓冲剂来阻挡SAM上的自由位点。附加的阻挡剂包括包含乙醇胺或聚环氧乙烷（PEO）的材料。理想的阻挡缓冲剂将结合到远离活性区域的非特异性相互作用的所有潜在位点。为了优化用于特定分析的阻挡缓冲剂，可以使用实证检验来确定信噪比。由于每个抗体-抗原对具有独特的特征，所以没有单个的化学或生物学阻挡材料对于每种情形都是理想的。

图3A提供不具有任何吸收器区域的流体装置60（例如，生物化学传感器装置）的至少一部分的示意性俯视平面图，且图3B提供其示意性截面图，其实现旨在为随后描述的本公开的实施例提供背景的第一比较装置。流体装置60包括流体通道52，该流体通道包括上游段52A、缩窄宽度的中间段52B和下游段52C。流体通道52由包括活性区域30的体声波（BAW）谐振器结构从下方界定，由壁结构44侧向地界定、并且由盖结构46（其可以以盖或罩层实现）从上方界定，盖结构46限定第一流体端口48（例如，流体入口端口）和第二流体端口50（例如，流体出口端口）。流体通道52的中间段52B包含活性区域30。第一和第二肩部区域56、58分别布置在向内突出的侧壁部分的上游和下游，并且分别限定（i）在上游段52A与中间段52B之间的过渡以及（ii）在中间段52B与下游段52C之间的过渡。

流体装置60包括覆盖有声反射器14的基板12和大致布置在压电材料22下方的底侧电极20。顶侧电极28在压电材料22的一部分上方延伸，其中，布置在顶侧电极28与底侧电极20之间的压电材料22的部分实现BAW谐振器结构的活性区域30。底侧电极20沿压电材料22的下表面24的一部分布置。顶侧电极28和压电材料22覆盖有界面层34和自组装单层（SAM）36。在某些实施例中，密封性层（未示出）可布置在界面层34下方。SAM 36的与活性区域30不重合的部分（例如，侧向地布置在活性区域30与壁结构44之间）覆盖有化学或生物学阻挡材料54以防止功能化材料和/或分析物的局部附接。与活性区域30配准的SAM 36的部分覆盖有布置成结合至少一种分析物的功能化（例如，特异性结合）材料38的层，以产生功能化活性区域。活性区域30布置成在第一流体端口48与第二流体端口50之间的位置处的接近（即，在其下方）流体通道52。活性区域30的尺寸至少部分地由对应的BAW谐振器结构的预期操作频率规定。虽然活性区域30被示出为具有主要椭圆形形状，取向成使其长尺寸与流体通道52内的预期流动方向平行，但是要认识到的是，在某些实施例中，活性区域30可以以任何适合的形状和/或取向被提供，例如，圆形形状或椭圆形形状，其中长尺寸横向于流体通道52内的流体的预期流动方向。

壁结构44的壁从活性区域30侧向地移位并且从SAM 36向上延伸以限定流体通道52的侧向边界。壁结构44可由任何适合的材料形成，例如，薄聚合材料和/或层压件的激光切割“模版”层，可选地包括一个或多个自粘合表面（例如，粘合带）。可选地，可以在沉积SAM36、功能化材料38和化学或生物学阻挡材料54之前用SU-8负性环氧树脂抗蚀剂或其他光刻胶材料来形成壁结构44。盖结构46用作流体通道52的上边界。盖结构46可以通过如下来形成：在合适材料（例如，基本上惰性的聚合物、玻璃、硅、陶瓷等）的层中限定第一和第二流体端口48、50（例如，经由激光切割或水喷射切割），并将盖结构46粘附到壁结构44的顶部表面。

图4A提供处于操作中的图3A和图3B的流体装置60的至少一部分的示意性俯视平面图，且图4B提供其示意性截面图。流体体积40（例如，流体样品4）通过第一流体端口48供给到流体通道52的上游段52A中，然后流动通过活性区域30上方的中间段52B，并且然后流动通过下游段52C至第二流体端口50以离开流体通道52。如图4B中所示出，流体体积40中的分析物42结合到覆盖活性区域30的功能化材料38，直至功能化材料38饱和（即，功能化材料38的所有结合位点均被分析物42占据）的点。当通过向所述底侧电极20和所述顶侧电极28供给期望频率的电（例如，交流电）信号而在活性区域30中引发具有主导剪切分量的体声波时，可检测所述BAW谐振器结构的电声响应的改变（例如，幅度大小特性、频率特性或相位特性中的至少一者，例如谐振频率的偏移），以指示存在结合到功能化材料38的分析物42和/或结合到功能化材料38的分析物42的量。但是，由于饱和状况，BAW谐振器结构的电声响应可能不会准确地反映流体体积40中的分析物42的真实浓度，因为流体装置60缺少足够的动态测量范围来检测更大的分析物浓度。

已经描述了图3A-4B的流体装置60来提供背景，现在将描述包括一个或多个功能化吸收器的流体装置，该功能化吸收器被构造成与在流体通道内流动的流体相互作用以增加动态测量范围。

图5A是流体装置66的至少一部分的示意性俯视平面图，且图5B是其示意性截面图，该流体装置66类似于图3A-4B中所示出的装置60，但具有形成吸收器区域62的附加功能化材料64。流体装置66包括流体通道52，该流体通道包括上游段52A、缩窄宽度的中间段52B和下游段52C。第一和第二肩部区域56、58分别布置在向内突出的侧壁部分的上游和下游，并且分别限定（i）在上游段52A与中间段52B之间的过渡；以及（ii）在中间段52B与下游段52C之间的过渡。流体通道52由包括包含活性区域30的体声波（BAW）谐振器结构的基底结构从下方界定，由壁结构44侧向地界定，并且由盖结构46（其可以以盖或罩层实现）从上方界定。流体通道52的中间段52B包含活性区域30，并且吸收器区域62的附加功能化材料64在上游段52A和中间段52B的部分内延伸。相对于可从第一流体端口48通过流体通道52引导至第二流体端口50的流体流，吸收器区域62布置在活性区域30的上游，并且（如图5A中所示出）吸收器区域62包括暴露于流体通道52的区域，该区域是覆盖活性区域30的功能化材料38的对应区域的超过两倍。

BAW谐振器结构包括覆盖有声反射器14的基板12，以及大致布置在压电材料22下方的底侧电极20。底侧电极20沿压电材料22的下表面24的一部分布置。顶侧电极28在压电材料22的一部分上方延伸，其中，所述压电材料22的布置在所述顶侧电极28与所述底侧电极20之间的部分实现所述BAW谐振器结构的活性区域30。界面层34和SAM 36被提供在顶侧电极28和压电材料22上方。在某些实施例中，密封性层（未示出）可布置在界面层34下方。SAM 36的与活性区域30配准的部分覆盖有布置成结合至少一种分析物的功能化（例如，特异性结合）材料38的层。SAM 36的在活性区域30上游且与活性区域30不重合的另一部分包括附加功能化材料64以限定吸收器区域62，吸收器区域相对于活性区域30沿上游方向侧向地移位。如图5B中所示出，化学或生物学阻挡材料54布置在SAM 36的剩余部分上方，其与覆盖所述活性区域30的所述功能化材料38不重合，并且与所述吸收器区域62的附加功能化材料64不重合。壁结构44包括从活性区域30和吸收器区域62侧向地移位的壁，并且所述壁从界面层34向上延伸以限定流体通道52的侧向边界。在某些实施例中，可以在将壁结构44添加到基底结构上方之前和/或在将盖结构46添加到壁结构44上方之前将化学或生物学阻挡材料54、功能化材料38和附加功能化材料64沉积在基底结构的部分上。

图6A提供处于操作中的图5A和图5B的流体装置66的至少一部分的示意性俯视平面图，且图6B提供其示意性截面图。流体体积40（例如，流体样品）通过第一流体端口48供给到流体通道52的上游段52A中，通过跨接所述上游段52A和所述中间段52B的所述吸收器区域62、然后越过所述活性区域30，并且然后进入下游段52C中至第二流体端口50以离开流体通道52。如图6B中所示出，来自流体体积40的分析物42结合到吸收器区域62的附加功能化材料64，并且进一步结合到覆盖活性区域30的功能化材料38，但附加功能化材料64和功能化材料38均不饱和，这是因为在每种情况下并非所有的结合位点都被分析物42占据。当通过向所述底侧电极20和所述顶侧电极28供给期望频率的电（例如，交流电）信号而在活性区域30中引发具有主导剪切分量的体声波时，可检测所述BAW谐振器结构的电声响应的改变（例如，幅度大小特性、频率特性或相位特性中的至少一者，例如谐振频率的偏移），以指示存在结合到功能化材料38的分析物42和/或结合到功能化材料38的分析物42的量。在覆盖活性区域30的功能化材料38上游的具有附加功能化材料64的吸收器区域62的存在起作用以结合流体体积40的分析物42的一部分，否则在省除了吸收器区域62的情况下分析物的该部分会导致覆盖活性区域30的功能化材料38饱和。就此而言，吸收器区域62用于通过降低覆盖活性区域30的功能化材料38饱和的可能性来增加流体装置66的动态测量范围。

在某些实施例中，多个吸收器区域可被提供在包含一个或多个BAW谐振器结构的流体装置中，和/或一个或多个吸收器区域可以布置在不同于包含一个或多个BAW谐振器结构的流体装置的基底结构的表面上。

图7A是流体装置76的至少一部分的示意性俯视平面图，图7B是其示意性截面图，所述流体装置包括分别与基底结构、壁结构44和盖结构46（例如，盖或罩层）相关联的多个吸收器区域62、70、74。流体装置76包括流体通道52，所述流体通道由包含BAW谐振器结构的基底结构从下方界定。流体通道52还由壁结构44侧向地界定并且由限定第一和第二流体端口48、50的盖结构46从上方界定。流体通道52包括上游段52A、缩窄宽度的中间段52B（其包含活性区域30）和下游段52C。第一和第二肩部区域56、58分别布置在向内突出的侧壁部分的上游和下游，并且分别限定（i）在上游段52A与中间段52B之间的过渡；以及（ii）在中间段52B与下游段52C之间的过渡。

BAW谐振器结构包括覆盖有声反射器14的基板12，以及大致布置在压电材料22下方的底侧电极20。底侧电极20沿压电材料22的下表面24的一部分布置。顶侧电极28在压电材料22的一部分上方延伸，其中，所述压电材料22的布置在所述顶侧电极28与所述底侧电极20之间的部分实现所述BAW谐振器结构的活性区域30。界面层34和第一SAM 36被提供在顶侧电极28和压电材料22上方。第一SAM 36的与活性区域30配准的部分覆盖有功能化（例如，特异性结合）材料38的层以产生（功能化）活性区域30，其中功能化材料38布置成结合由流体通道52内的流体体积40承载的至少一种分析物。第一SAM 36的布置在活性区域30上游的另一部分覆盖有附加功能化材料64以形成与基底结构相关联的第一吸收器区域62。第一SAM 36的与活性区域30不重合且与第一吸收器区域62不重合的部分覆盖有化学或生物学阻挡材料54，以防止功能化材料和/或分析物的局部附接。

参照图7A，所述壁结构44的在流体通道52的上游段52A中的侧向部分包括第二SAM68，其中第二SAM 68的一部分覆盖有化学或生物学阻挡材料54（以防止功能化材料和/或分析物的局部附接），并且第二SAM 68的另一部分覆盖有附加功能化材料64以形成第二吸收器区域70。参考图7B，盖结构46的下表面覆盖有第三SAM 72，其中所述第三SAM 72的一部分覆盖有化学或生物学阻挡材料54，并且第三SAM 72的另一部分覆盖有附加的能化材料64以形成第三吸收器区域74。每个吸收器区域62、70、74布置在活性区域30的上游。在某些实施例中，每个吸收器区域62、70、74包括具有相同成分、浓度和/或量的附加功能化材料64。在其他实施例中，前述中的一种或多种可能不同。在某些实施例中，每个吸收器区域62、70、74可包括与活性区域30的功能化材料38具有相同的成分和/或浓度的附加功能化材料64。在其他实施例中，一个或多个吸收器区域62、70、74可包括与活性区域30的功能化材料38具有不同的成分和/或浓度的附加功能化材料64。

在某些实施例中，一个或多个吸收器区域可包括非特异性结合材料，而一个或多个功能化活性区域可包括特异性结合材料。在某些实施例中，吸收器区域和功能化活性区域可以均包括特异性结合材料（例如，具有相同的成分或不同的成分），或可以均包括非特异性结合材料（例如，具有相同的成分或不同的成分）。

在流体装置76的操作中，流体体积40（例如，流体样品）通过第一流体端口48被供给到流体通道52的上游段52A中，越过跨接上游段52A和中间段52B的吸收器区域62、70、74，然后越过活性区域30，并且然后进入下游段52C中至第二流体端口50以离开流体通道52。来自流体体积40的分析物（未示出）可结合到所述吸收器区域62、70、74的附加功能化材料64，并且可以进一步结合到覆盖所述活性区域30的功能化材料38。覆盖所述活性区域30的所述功能化材料38的饱和应当被延迟，直到吸收器区域62、70、74被分析物饱和之后。就此而言，吸收器区域62、70、74将用于通过降低覆盖活性区域30的功能化材料38饱和的可能性来增加流体装置76的动态测量范围。当通过向所述底侧电极20和所述顶侧电极28供给期望频率的电（例如，交流电）信号而在活性区域30中引发具有主导剪切分量的体声波时，可检测所述BAW谐振器结构的电声响应的改变（例如，幅度大小特性、频率特性或相位特性中的至少一者，例如谐振频率的偏移），以指示存在结合到功能化材料38的分析物和/或结合到功能化材料38的分析物的量。

在某些实施例中，多个吸收器区域和多个活性区域可以依次放置，其中吸收器区域和功能化活性区域交替放置。

图8是观测浓度和实际浓度对比流体装置（将在下文结合图9和图10A-10E来讨论）的位置的绘图，所述流体装置包含十个BAW谐振器结构，其具有包括功能化材料的在流体通道内依次布置的十个功能化活性区域和十个吸收器区域，其中可用于与流体体积（例如，流体样品）中存在的分析物相互作用的吸收器区域和功能化活性区域交替放置。示出了三种不同的线类型（即，与实际分析物浓度相对应的虚线、与观测分析物浓度相对应的实线、以及与传感器饱和状况相对应的点划线）。在对应于流体装置的前五个活性区域的图8的左半部中，观测分析物浓度（由实线表示）小于实际分析物浓度，这是因为前五个活性区域的功能化材料被分析物完全饱和。在对应于流体装置的后五个活性区域的图8的右半部中，观测分析物浓度对应于实际分析物浓度，这是因为实际浓度低于与所述活性区域相关联的功能化材料的饱和的阈值（由水平的点划线指示）。流体体积中实际分析物浓度的总体向下趋势可归因于，当流体体积流动通过包含活性区域和吸收器区域的流体通道时分析物结合到活性区域和吸收器区域中的功能化材料。因此图8示出了，利用具有散置的吸收器区域的多个串联地布置的功能化活性区域可有益地增加基于BAW谐振器的流体感测装置的动态测量范围，这是通过降低针对给定的分析物浓度所有功能化活性区域都将饱和的可能性来实现的。

图9是包含十个BAW谐振器结构的流体装置78的至少一部分的示意性截面图，其具有十个功能化活性区域30A-30J和十个吸收器区域62A-62J（每者均包括功能化材料），这些功能化活性区域和吸收器区域顺序地布置在流体通道52内，流体通道52布置成接收流体体积40，其中吸收器区域62A-62J和功能化活性区域30A-30J交替地放置，其中前五个吸收器区域62A-62E和功能化活性区域30A-30E被分析物饱和，并且其中后五个吸收器区域62F-62J和功能化活性区域30F-30J包括减小量的结合的分析物。流体装置78包括基板12、布置在基板12上方的声反射器14、压电材料22、壁结构44、以及限定第一和第二流体端口48、50的盖结构46。由于图9的某些特征太小以致无法清楚地看到，图10A-10E提供了图9的流体装置78的部分的放大示意性截面图，其中这样的部分在图9中的虚线段之间被指示并且分别标记为（10A）至（10E）。

图10A是图9的流体装置78的第一部分的放大示意性截面图，包括第一吸收器区域和第二吸收器区域62A、62B和活性区域30A、30B，以及壁结构44的左部、和被限定在所述盖结构46中的第一流体端口48。底侧电极20A、20B和顶侧电极28A、28B分别布置在压电材料22的下方和上方，其中压电材料22布置在电极20A、20B、28A、28B的重叠区域之间所在的区域形成活性区域30A、30B。顶侧电极28A、28B和压电材料22覆盖有界面层34和自组装单层（SAM）36。SAM 36的与活性区域30A、30B配准的部分覆盖有功能化（例如，特异性结合）材料38的层以产生功能化活性区域30A、30B，其中所述功能化材料38布置成结合由流体通道52内的流体体积40承载的至少一种分析物42。SAM 36的布置在每个活性区域30A、30B上游的另外的部分覆盖有附加功能化材料64，以形成吸收器区域62A，62B。所述SAM 36的与活性区域30A、30B不重合且与吸收器区域62A，62B不重合的又另外的部分覆盖有化学或生物学阻挡材料54，以防止功能化材料和/或分析物的局部附接。

图10B是图9的流体装置78的第二部分的放大示意性截面图，包括第三和第四吸收器区域62C、62D以及活性区域30C、30D。底侧电极20C、20D和顶侧电极28C、28D分别布置在压电材料22的下方和上方，其中压电材料22布置在电极20C、20D、28C、28D的重叠区域之间所在的区域形成活性区域30C、30D。顶侧电极28C、28D和压电材料22覆盖有界面层34和自组装单层（SAM3）36。所述SAM 36的与所述活性区域30C、30D配准的部分覆盖有功能化（例如，特异性结合）材料38的层以产生功能化活性区域30C、30D，所述功能化材料38布置成结合由流体通道52内的流体体积40承载的至少一种分析物42。SAM 36的布置在每个活性区域30C、30D上游的另外的部分覆盖有附加功能化材料64，以形成吸收器区域62C、62D。SAM 36的与活性区域30C、30D不重合且与吸收器区域62C、62D不重合的又另外的部分覆盖有化学或生物学阻挡材料54，以防止功能化材料和/或分析物的局部附接。

图10C是图9的流体装置78的第三部分的放大示意性截面图，包括第五和第六吸收器区域62E、62F以及活性区域30E、30F。底侧电极20E、20F和顶侧电极28E、28F分别布置在压电材料22的下方和上方，其中压电材料22布置在电极20E、20F、28E、28F的重叠区域之间所在的区域形成活性区域30E、30F。顶侧电极28E、28F和压电材料22覆盖有界面层34和自组装单层（SAM）36。SAM 36的与活性区域30E、30F配准的部分覆盖有功能化（例如，特异性结合）材料38以的层产生功能化活性区域30 E、30F，其中所述功能化材料38布置成结合由流体通道52内的流体体积40承载的至少一种分析物42。SAM 36的布置在每个活性区域30E、30F上游的另外的部分覆盖有附加功能化材料64，以形成吸收器区域62E、62F。SAM 36的与活性区域30E、30F不重合且与吸收器区域62E、62F不重合的又另外的部分覆盖有化学或生物学阻挡材料54，以防止功能化材料和/或分析物的局部附接。

图10D是图9的流体装置78的第四部分的放大示意性截面图，包括第七和第八吸收器区域62G、62H以及活性区域30G、30H。底侧电极20G、20H和顶侧电极28G、28H分别布置在压电材料22的下方和上方，其中压电材料22布置在电极20G、20H、28G、28H的重叠区域之间所在的区域形成活性区域30G、30H。顶侧电极28G、28H和压电材料22覆盖有界面层34和自组装单层（SAM）36。SAM 36的与活性区域30G、30H配准的部分覆盖有功能化（例如，特异性结合）材料38的层以产生功能化活性区域30G、30H，其中所述功能化材料38布置成结合由流体通道52内的流体体积40承载的至少一种分析物42。SAM 36的布置在每个活性区域30G、30H上游的另外的部分覆盖有附加功能化材料64，以形成吸收器区域62G、62H。SAM 36的与活性区域30G、30H不重合且与吸收器区域62G、62H不重合的又另外的部分覆盖有化学或生物学阻挡材料54，以防止功能化材料和/或分析物的局部附接。

图10E是图9的流体装置78的第五部分的放大示意性截面图，包括第九和第十吸收器区域62I、62J和活性区域30I、30J以及壁结构44的右部、和被限定在盖结构46中的第二流体端口50。底侧电极20I、20J和顶侧电极28I、28J分别布置在压电材料22的下方和上方，其中压电材料22布置在电极20I、20J、28I、28J的重叠区域之间所在的区域形成活性区域30I、30J。顶侧电极28I、28J和压电材料22覆盖有界面层34和自组装单层（SAM）36。SAM 36的与活性区域30I、30J配准的部分覆盖有功能化（例如，特异性结合）材料38的层，以产生功能化活性区域30I、30J，其中所述功能化材料38布置成结合由流体通道52内的流体体积40承载的至少一种分析物42。SAM 36的布置在每个活性区域30I、30J上游的另外的部分覆盖有附加功能化材料64，以形成吸收器区域62I、62J。SAM 36的与活性区域30I、30J不重合且与吸收器区域62I、62J不重合的又另外的部分覆盖有化学或生物学阻挡材料54，以防止功能化材料和/或分析物的局部附接。

参照图9和10A-10E，在流体装置78的操作期间，将包含分析物的流体体积40供给到流体通道52，并且通过向每对底侧和顶侧电极20A-20J、28A-28J供给期望频率的电（例如，交流电）信号来在每个活性区域30A-30J中引发具有主导剪切分量的体声波。可检测每个活性区域30A-30J的所述BAW谐振器结构的电声响应的改变（例如，幅度大小特性、频率特性或相位特性中的至少一者，例如谐振频率的偏移），以指示存在结合到每个活性区域30A-30J的功能化材料38的分析物42和/或结合到每个活性区域30A-30J的功能化材料38的分析物42的量。如图9和图10A-10E中所示出，当流体体积40包含相对高浓度的分析物时，前五个吸收器62A-62E和前五个活性区域30A-30E的功能化材料38、64分别变得被结合于其上的分析物42饱和（使得功能化材料38、64的所有结合位点都被分析物42占据）。由于这种状况，结合到前五个活性区域30A-30E的分析物42的观测浓度小于流体体积40中的分析物的实际浓度，如图8的左半部中所示出。但是，包括功能化材料38、64的多个吸收器区域62A-62J和活性区域30A-30J的存在引起分析物38从流体体积40减少，使得后五个活性区域30F-30J和吸收器区域62F-62J具有减小量的结合的分析物42并且不被分析物42饱和。结果是，能够从后五个活性区域30F-30J获得与实际分析物浓度相对应的信号。因此，多个吸收器区域62A-62J和活性区域30A-30J的交替串联布置用于增加流体装置78的动态测量范围，这是通过降低针对具有给定分析物浓度的流体体积40与每个单个活性区域30A-30J相关联的功能化材料38将完全饱和的可能性来实现的。

虽然在图9和图10A-10E中示出了十个活性区域30A-30J和十个吸收器62A-62J，但是应当理解的是，可提供任何适合数量的活性区域和吸收器区域，并且所述吸收器的数量可以等于或可以不等于所述活性区域的数量。在某些实施例中，暴露于单个流体通道中的流体体积的一个或多个吸收器区域的聚集区域可超过暴露于同一流体通道中的流体体积的一个或多个活性区域的聚集区域。

图11A是根据一个实施例的包括活性区域30的膜体声波谐振器（FBAR）结构80的示意性截面图，其中，活性区域30的至少部分经受被界面层和自组装单层（SAM）覆盖，该自组装单层适合于接收功能化（例如，特异性结合或非特异性结合）材料以形成至少一个功能化活性区域（未示出）和至少一个功能化吸收器区域（未示出）。FBAR结构80包括基板82（例如，硅或另一半导体材料），其限定可选地被支撑层86（例如，二氧化硅）覆盖的腔84。底侧电极20布置在支撑层86的一部分上，优选地实现倾斜c轴六角晶体结构压电材料（例如，AlN或ZnO）的压电材料22布置在底侧电极20和支撑层86上方，并且顶侧电极28布置在压电材料22的顶部表面的至少一部分上方。压电材料22的布置在顶侧电极28与底侧电极20之间的部分实现所述FBAR结构80的活性区域30。所述活性区域30布置在被设置在所述支撑层86下方的腔84上方并与所述腔84配准。腔84用于通过防止声能消散到基板82中来限制在活性区域30中引发的声波，这是因为声波不能有效地传播跨过腔84。在这方面，腔84提供了图1、图3B、图4B、图5B、图6B、图7B、图9和图10A-10E中所示出的声反射器14的替代物。虽然图11A中所示出的腔84由基板82的减薄部分从下方界定，但是在替代性实施例中，腔84的至少一部分可以延伸通过基板82的整个厚度。用于形成FBAR结构80的步骤可以包括：在基板82中限定腔84；用牺牲材料（未示出）填充腔84，可选地随后进行牺牲材料的平坦化；将支撑层86沉积在基板82和牺牲材料上方；去除牺牲材料（例如，通过使蚀刻剂流动通过限定在基板82或支撑层86中的竖直开口或基板82的侧向边缘）；将底侧电极20沉积在支撑层86上；生长（例如，经由溅射或其他合适的方法）压电材料22；以及沉积顶侧电极28。在某些实施例中，顶侧电极28、压电材料22和底侧电极20的组合可以是自支撑的，并且可以在所述活性区域30附近省除和/或通过蚀刻去除所述支撑层86。

图11B是在添加密封性层32、界面层34、自组装单层36和功能化材料38（例如，特异性结合材料）之后的根据图11A的FBAR结构80的示意性截面图。密封性层32布置在整个压电材料22（以及顶侧电极28）上方，而功能化材料38、SAM 36和界面层34仅布置在活性区域30上方。如图11B中所示出，分析物42与功能化材料38结合，这例如可以在将功能化材料38暴露于包含分析物42的介质（例如，液体或其他流体）之后发生，其可选地作为微流体装置的一部分。应当理解的是，在流体装置的背景中，附加功能化材料（未示出）可以被提供在SAM36的在活性区域30上游的部分上方，以形成至少一个吸收器（未示出）。

如本领域技术人员在参考本公开之后将会认识到的，在某些实施例中，图11A和图11B的FBAR结构80可用本文先前所公开的稳固安装的BAW谐振器结构来代替。在某些实施例中，图11B的FBAR结构80可被包含在如下流体装置（例如，微流体装置）中，所述流体装置包括布置在一个或多个功能化活性区域上游的一个或多个（包括功能化材料的）吸收器。

图12是体声波MEMS谐振器装置10的俯视平面图照片（其与图1中示出的谐振器装置10的部分一致），所述体声波MEMS谐振器装置适合于接收如本文所公开的密封性层、界面层、自组装单层和/或功能化（例如，特异性结合）材料，其中，所述MEMS谐振器装置10可用作如本文所公开的流体装置的基底结构。MEMS谐振器装置10包括布置在基板12上方的压电材料（未示出）、布置在压电材料的一部分下方的底侧电极20、以及布置在所述压电材料的一部分上方的顶侧电极28，其包括活性区域30，在该活性区域中所述压电材料布置在所述顶侧电极28与所述底侧电极20的重叠部分之间。可外部通达的触点20A、28A分别与底侧电极20和顶侧电极28电连通。在谐振器装置10的部分覆盖有如本文所公开的界面层、自组装单层以及功能化（例如，特异性结合）材料之后，谐振器装置10可以被用作传感器和/或包含到微流体装置中。如果期望的话，可以在单个基板12上的阵列中提供多个谐振器装置10。此外，包含所述MEMS谐振器装置10的流体装置（例如，微流体装置）可包括一个或多个如本文所公开的布置在活性区域30的上游的（包括功能化材料的）吸收器。

图13是微流体装置90的透视组装图，微流体装置90包含:基板92，其具有多个体声波MEMS谐振器装置（形成基底结构）；中间壁结构层110，其限定与MEMS谐振器装置的活性区域98A-98N配准的中心微流体通道112；和盖结构层120，其布置成覆盖中间壁结构层110。包括声反射器（未示出）和压电材料（未示出）的基板92的顶部中心部分包括顶侧电极96和底侧电极94A-94N。前述电极彼此重叠并且夹有压电材料所在的区域实现活性区域98A-98N。虽然图13中示出了五个活性区域，但任何适合数量的活性区域98A-98N可以被提供且以串联或并联的方式流体地布置。基板92的顶部外围（或顶端）部分还包括与参考重叠区域100连通的参考顶侧电极106和参考底侧电极104。这样的参考重叠区域100不暴露于流体，并且其存在以提供用于比较从暴露于中心微流体通道112内的流体的活性区域98A-98N获得的信号的基础。基板92覆盖有中间壁结构层110，其中，中心微流体通道112旨在接收流体，且限定布置成以密封方式覆盖参考重叠区域100的外围室114。中间壁结构层110可以由任何适合的材料形成，例如，SU-8负性环氧树脂抗蚀剂、其他光刻胶材料、或可选地包括一个或多个自粘合表面（例如，粘合带）的薄聚合材料的激光切割的“模版”层等。中间壁结构层110进一步包括侧向插入区域116，其使得在组装微流体装置90之后能够通达顶侧电极96和底侧电极94A-94N的侧向部分。盖结构层120包括与中间壁结构层110的侧向插入区域116配准的侧向插入区域126，并且包括微流体端口122、124，所述微流体端口能够沿盖结构层120的顶部表面128通达并且与限定在中间壁结构层110中的中心微流体通道112的端部部分配准以允许流体（例如，液体）被供给到活性区域98A-98N上方的中心微流体通道112。优选地，至少电极94A-94N、96用如本文所公开的密封性层、界面层、自组装单层和功能化（例如，特异性结合）材料覆盖。在某些实施例中，驱动电路可以被构造成向电极94A-94N、96施加交流电，以使得压电材料选择性地展现主导剪切响应。虽然未示出，但应当理解的是，包括功能化材料的多个吸收器可被提供在界定中心微流体通道112的表面上，包括以下中的一者或多者：基底结构（在与活性区域98A-98N不重合的区域中从在基板92上方形成的压电材料和/或电极向上延伸）、中间壁结构层110、或盖结构层120。如本领域技术人员在参考本公开之后将认识到的，可以提供根据其他构造的微流体装置。

可利用本公开的各种实施例获得的技术益处可包括以下中的一者或多者：基于体声波谐振器的感测装置（例如，包括适合于生物感测或生物化学感测应用的装置）的增强的动态测量范围，以及使得未稀释的样品能够与基于体声谐振器的生物感测或生物化学感测装置一起使用。

本领域技术人员将认识到对本公开的优选实施例的改进和修改。所有这样的改进和修改都被认为是在本文公开的构思和随后的权利要求的范围内。

Claims

1.一种流体装置，所述流体装置包括：

基底结构，所述基底结构包括：（i）基板；（ii）由所述基板支撑的至少一个体声波谐振器结构，所述至少一个体声波谐振器结构包括压电材料、布置在所述压电材料的一部分上方的顶侧电极、以及布置在所述压电材料的至少一部分下方的底侧电极，其中，所述压电材料的一部分布置在所述顶侧电极与所述底侧电极之间以形成活性区域；以及（iii）功能化材料，所述功能化材料布置在所述至少一个体声波谐振器结构的所述活性区域的至少一部分上方以形成至少一个功能化活性区域；

壁结构，所述壁结构布置在所述基底结构的至少一部分上方，并且限定流体通道的侧向边界，所述流体通道包含所述活性区域并且被构造成接收包括多种组分的流体；以及

盖结构，所述盖结构布置在所述壁结构上方并且限定所述流体通道的上边界；

其中，所述基底结构限定所述流体通道的下边界；以及

其中，所述壁结构、所述盖结构、或所述基底结构的与所述活性区域不重合的部分中的一者或多者包括附加功能化材料，以形成被构造成结合至少一种分析物的至少一个吸收器。

2.根据权利要求1所述的流体装置，其中，所述至少一个功能化活性区域包括暴露于所述流体通道的第一聚集表面区域，并且所述至少一个吸收器包括暴露于所述流体通道的第二聚集表面区域，所述第二聚集表面区域大于暴露于所述流体通道的所述第一聚集表面区域。

3.根据权利要求2所述的流体装置，其中，暴露于所述流体通道的所述第二聚集表面区域是暴露于所述流体通道的第一聚集表面区域的至少约10倍大。

4.根据权利要求1所述的流体装置，其中，所述至少一个吸收器的附加功能化材料与所述至少一个功能化活性区域的功能化材料包括相同的化学或生物学成分。

5.根据权利要求1所述的流体装置，所述流体装置还包括阻挡材料，所述阻挡材料布置在所述壁结构、所述盖结构或所述基底结构中的一者或多者的至少一部分上方，在与所述功能化材料或所述附加功能化材料不重合的位置处。

6.根据权利要求1所述的流体装置，其中，所述壁结构和所述盖结构以整体的主体结构实现。

7.根据权利要求1所述的流体装置，其中，所述壁结构和所述基底结构以整体的主体结构实现。

8.根据权利要求1所述的流体装置，其中，所述盖结构包括盖层，所述壁结构包括至少一个壁层，并且所述至少一个壁层布置在所述基底结构与所述盖层之间。

9.根据权利要求1所述的流体装置，其中，所述基底结构还包括布置在所述基板与所述至少一个体声波谐振器结构之间的至少一个声反射器元件。

10.根据权利要求1所述的流体装置，其中，所述基板限定布置在所述活性区域下方的凹部。

11.根据权利要求1所述的流体装置，其中，所述压电材料包括这样的c轴：所述c轴具有主要地不平行于所述基板的表面的法线的取向分布。

12.根据权利要求1所述的流体装置，所述流体装置还包括自组装单层，所述自组装单层被布置在所述至少一种功能化活性区域的功能化材料与所述顶侧电极之间。

13.根据权利要求12所述的流体装置，所述流体装置还包括布置在所述自组装单层与所述顶侧电极之间的界面层。

14.根据权利要求13所述的流体装置，所述流体装置还包括布置在所述界面层与所述顶侧电极之间的密封性层。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的流体装置，其中：

所述至少一个体声波谐振器结构包括多个体声波谐振器结构；

所述至少一个功能化活性区域包括多个功能化活性区域；

所述至少一个吸收器包括多个吸收器；以及

相对于包括多个组分的流体通过所述流体通道的流动方向来说，所述多个吸收器中的至少一些吸收器布置在所述多个功能化活性区域中的一个或多个功能化活性区域的上游。

16.一种用于生物学或化学感测的方法，所述方法包括：

将包含分析物的流体供给到根据权利要求1至14中任一项所述的流体装置的流体通道中，其中，所述供给被构造成引起所述分析物的第一部分结合到所述至少一个吸收器的附加功能化材料，并且引起所述分析物的第二部分结合到所述至少一个功能化活性区域的功能化材料；

在所述至少一个体声波谐振器结构的活性区域中引发体声波；以及

感测所述至少一个体声波谐振器结构的幅度大小特性、频率特性或相位特性中的至少一者的改变，以指示存在结合到所述至少一个功能化活性区域的功能化材料的分析物和/或结合到所述至少一个功能化活性区域的功能化材料的分析物的量中的至少一者。

17.一种用于制造流体装置的方法，所述方法包括：

形成基底结构，所述基底结构包括由基板支撑的至少一个体声波谐振器结构，其中，所述至少一个体声波谐振器结构包括压电材料、布置在所述压电材料的一部分上方的顶侧电极、布置在所述压电材料的至少一部分下方的底侧电极、以及由所述压电材料的布置在所述顶侧电极与所述底侧电极之间的部分形成的活性区域；

在所述基底结构的至少一部分上方形成壁结构和盖结构，其中：所述壁结构限定流体通道的侧向边界，所述流体通道包含所述活性区域并且被构造成接收包括多种组分的流体，所述盖结构布置在所述壁结构上方并且限定所述流体通道的上边界，并且所述流体通道的下边界由所述基底结构限定；

在所述至少一个体声波谐振器结构的活性区域上方沉积功能化材料，以形成至少一个功能化活性区域；以及

在下述中的一者或多者上方沉积附加功能化材料以形成至少一个吸收器：所述壁结构的至少一部分；所述盖结构的至少一部分；或者所述基底结构的与所述活性区域不重合的部分。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，在所述基底结构的至少一部分上方形成所述壁结构或所述盖结构中的至少一者之后执行下述中的至少一种：（i）在所述至少一个体声波谐振器结构的活性区域上方沉积所述功能化材料，或（ii）在所述壁结构的至少一部分、所述盖结构的至少一部分、或者所述基底结构的与所述活性区域不重合的部分中的一者或多者上方，沉积所述附加功能化材料。

19.根据权利要求17所述的方法，所述方法还包括：在所述壁结构的至少一部分、所述盖结构的至少一部分、或者所述基底结构的与所述活性区域不重合的部分中的一者或多者上方沉积自组装单层。

20.根据权利要求17所述的方法，所述方法还包括：在与所述功能化材料不重合且与所述附加功能化材料不重合的位置处在所述壁结构、所述盖结构、或者所述基底结构中的一者或多者的至少一部分上方沉积阻挡材料。