CN109427697A - 一种基因检测芯片、其制作方法及检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基因检测芯片、其制作方法及检测方法，该基因检测芯片中数据线为具有多个膜层的多层结构；数据线的第一膜层与电极同层设置；第一膜层的材料为第一类金属材料；数据线的多个膜层中除第一膜层之外的至少一个膜层的材料为第二类金属材料；第二类金属材料的电阻率小于第一类金属材料的电阻率。这样通过将数据线设置为多层结构，其中数据线的第一膜层可以与电极同层同材质，采用与基因分子匹配性较好但电阻率高的金属材料，而数据线的其他膜层采用电阻率较小的金属材料，这样既能保证电极的匹配性又能降低数据线的电阻，从而可以降低基因检测的噪声。

Description

一种基因检测芯片、其制作方法及检测方法
技术领域
本发明涉及基因检测技术领域，尤其涉及一种基因检测芯片、其制作方法及检测方法。
背景技术
近年来基因测序市场飞速发展，从2007年的794.1万美元增长到2013年的45亿美元，复合增长率为33.5％。预计未来几年依旧会保持快速增长的趋势。而基因测序的费用在2001年完成人类基因组测序的成本是30亿美金，2007年就只需100万美金，到了2014年1月份这个成本下降到了1000美元以下。根据麦考利(McCauley)的预测，2年后其价格可能低于100美元，而到了2020年，完成一次人类基因组测序的成本可能只需要1美元。但是到目前来说，测试人体的全基因组的成本还是无法普遍接受的，且针对一些主要的疾病的基因检测的普及度也比较低，所以目前基因检测市场上急需一种对人体主流疾病的基因检测，例如一些主流癌症的检测就显得极为必要了。
液体活检芯片的诞生标志着此种愿望的实现，液体活检芯片技术可以不需要检测全基因组来实现疾病进行诊断，而是直接采集人体的一些体液进行检测的技术。例如检测肺癌，肝癌等一些人体常见癌症，只需要采集人体的少部分血液，甚至无创的唾液、汗液就可以进行疾病基因的检测，同时不需要昂贵的设备进行支撑，通过观测电极上的电信号的变化就可以进行诊断，目前诊断正确率在95％以上。而现有的基因检测芯片结构中用于采集电信号的数据线的电阻较高，导致测试噪声较高。
因此，如何降低基因检测芯片的测试噪声，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种基因检测芯片、其制作方法及检测方法，用以解决现有技术中存在的基因检测芯片的测试噪声较高的问题。
本发明实施例提供了一种基因检测芯片，包括：位于衬底基板上的多个检测单元；其中，每个所述检测单元包括多个电极，以及多条数据线；
所述数据线为具有多个膜层的多层结构；所述数据线的第一膜层与所述电极同层设置；所述第一膜层的材料为第一类金属材料；所述数据线的多个膜层中除所述第一膜层之外的至少一个膜层的材料为第二类金属材料；所述第二类金属材料的电阻率小于所述第一类金属材料的电阻率。
在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的上述基因检测芯片中，所述数据线的多个膜层中除所述第一膜层之外的所有膜层的材料为第二类金属材料。
在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的上述基因检测芯片中，所述第一类金属材料为贵金属材料。
在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的上述基因检测芯片中，述多条数据线分布于所述电极的两侧；
每个所述检测单元中包括的多个所述电极分为多组，每组所述电极中的各所述电极连接同一条所述数据线。
在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的上述基因检测芯片中，所述电极呈矩阵排列。
在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的上述基因检测芯片中，每个所述检测单元包括两条所述数据线，奇数行所述电极连接于一条所述数据线，偶数行所述电极连接于另一条所述数据线。
在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的上述基因检测芯片中，每行所述电极中相邻两个所述电极之间相连。
在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的上述基因检测芯片中，所述检测单元，还包括：导电层和靶向基底层；其中，
所述导电层位于所述电极之上；
所述靶向基底层位于所述导电层之上，且用于生长基因配对靶。
在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的上述基因检测芯片中，所述检测单元，还包括：封装部；
所述封装部用于对所述电极进行封装，形成基因检测时用于放入待测样品的检测空间。
在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的上述基因检测芯片中，所述检测单元在衬底基板上呈矩阵排列。
本发明实施例提供了一种基因检测芯片的制作方法，包括：
在衬底基板上形成多个检测单元；
其中，每个所述检测单元包括多个电极，以及分布于所述电极两侧的多条数据线；所述电极分为多组，每组所述电极中的各所述电极连接同一条所述数据线；所述数据线为具有多个膜层的多层结构；所述数据线的第一膜层与所述电极同层设置；所述第一膜层的材料为第一类金属材料；所述数据线的多个膜层中除所述第一膜层之外的至少一个膜层的材料为第二类金属材料；所述第二类金属材料的电阻率小于所述第一类金属材料的电阻率。
在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的上述制作方法中，形成每个所述检测单元的步骤，具体包括：
采用一次构图工艺，在所述衬底基板上形成多个所述电极以及所述数据线的第一膜层；
对形成有所述电极与所述第一膜层的衬底基板进行构图工艺，形成所述数据线除所述第一膜层之外的其他膜层。
在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的上述制作方法中，对形成有所述电极与所述第一膜层的衬底基板进行构图工艺，形成所述数据线除所述第一膜层之外的其他膜层，具体包括：
在形成有所述电极与所述第一膜层的衬底基板上形成绝缘层，对所述绝缘层进行构图工艺，暴露出所述电极，并在所述第一膜层之上形成过孔；
在形成有所述过孔的所述绝缘层上形成第一复合层，对所述第一复合层进行一次构图工艺，形成位于所述第一膜层之上的所述数据线的第二膜层；
重复上述步骤N次直至形成所述数据线中除所述第一膜层之外的其他膜层，其中N＝0，1，2……。
在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的上述制作方法中，形成每个所述检测单元的步骤，还包括：
在形成的所述电极之上形成一层导电层；
在形成的所述导电层之上形成一层靶向基底层；
在形成的所述靶向基底层远离所述衬底基板的一面生长基因配对靶；
对所述电极进行封装，形成基因检测时用于放入待测样品的检测空间。
本发明实施例提供了一种本发明实施例提供的上述基因检测芯片的检测方法，包括：
将待测样品放入所述基因检测芯片的检测单元中；
待反应预设时间后，通过所述检测单元连接的数据线检测电流值；
确定测得的所述电流值与标准电流值的差值大于预设范围时，所述待测样品与所述检测单元中的基因配对靶发生配对。
本发明实施例的有益效果包括：
本发明实施例提供了一种基因检测芯片、其制作方法及检测方法，该基因检测芯片包括：位于衬底基板上的多个检测单元；其中，每个检测单元包括多个电极，以及多条数据线；数据线为具有多个膜层的多层结构；数据线的第一膜层与电极同层设置；第一膜层的材料为第一类金属材料；数据线的多个膜层中除第一膜层之外的至少一个膜层的材料为第二类金属材料；第二类金属材料的电阻率小于第一类金属材料的电阻率。这样通过将数据线设置为多层结构，其中数据线的第一膜层可以与电极同层同材质，采用与基因分子匹配性较好但电阻率高的金属材料，而数据线的其他膜层采用电阻率较小的金属材料，这样既能保证电极的匹配性又能降低数据线的电阻，从而可以降低基因检测的噪声。
附图说明
图1为本发明实施例提供的基因检测芯片的结构示意图；
图2和图3分别为本发明实施例提供的检测单元的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的基因检测芯片的制作方法流程图；
图5a-图5c分别为本发明实施例提供的基因检测芯片的制备过程示意图；
图6为本发明实施例提供的数据线的制作方法流程图；
图7为本发明实施例提供的基因检测芯片的检测方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明实施例提供的基因检测芯片、其制作方法及检测方法的具体实施方式进行详细的说明。
本发明实施例提供了一种基因检测芯片，如图1所示，包括：位于衬底基板上的多个检测单元m；其中，如图2所示，每个检测单元m包括多个电极01，以及多条数据线02；如图3所示，数据线02为具有多个膜层的多层结构；数据线02的第一膜层021与电极01同层设置；第一膜层021的材料为第一类金属材料；数据线02的多个膜层中除第一膜层021之外的至少一个膜层的材料为第二类金属材料；第二类金属材料的电阻率小于所述第一类金属材料的电阻率。
本发明实施例提供的上述基因检测芯片中，通过将数据线设置为多层结构，其中数据线的第一膜层可以与电极同层同材质，采用与基因分子匹配性较好但电阻率高的金属材料，而数据线的其他膜层采用电阻率较小的金属材料，这样既能保证电极的匹配性又能降低数据线的电阻，从而可以降低基因检测的噪声。
在具体实施时，本发明实施例提供的上述基因检测芯片中，为了降低数据线的电阻，从而降低基因检测芯片的测试噪声，可以采用第二类金属材料作为数据线的多个膜层中除第一膜层之外的所有膜层的材料。而第一膜层则与电极同层同材质，采用第一类金属材料来制作，且第一类金属材料为贵金属材料，该类金属材料与基因分子的匹配性较好，且不易发生化学反应，满足基因检测的需求。这样可以采用单纯的叠加或者增加几次掩模制备工艺来避免数据线的电阻较高的问题，即将数据线部分叠加一层或多层金属膜层，而在与电极同层的部分采用相同金属材料，这样既能保证电极的匹配又能降低数据线的电阻。
在具体实施时，本发明实施例提供的上述基因检测芯片中，电极可以呈矩阵排列，且电极的形状可以为矩形或圆形等任一满足设计需求的形状，此外，电极还可以设置成一行一个的条状电极，在此不做限定。具体地，每个检测单元中包括的多个电极可以分为多组，多条数据线可以分布于电极的两侧，每组电极中的各电极连接同一条所述数据线。例如，每个检测单元可以包括两条数据线，按照奇数行、偶数行来分组，可以将奇数行电极连接于一条数据线，偶数行电极连接于另一条数据线。在具体实施时，本发明实施例提供的上述基因检测芯片中，每行电极包括多个电极时，相邻两个电极之间相连，即每行电极中的多个电极可以串联设置。
在具体实施时，本发明实施例提供的上述基因检测芯片中，如图3所示，检测单元还包括：导电层03和靶向基底层04；其中，导电层03位于电极01之上；靶向基底层04位于导电层03之上，且用于生长基因配对靶05。具体地，本发明实施例提供的上述基因检测芯片中，为了实现对待测样品的检测，检测单元还可以包括：封装部06；封装部06用于对电极01进行封装，形成基因检测时用于放入待测样品的检测空间。这样将电极封装起来形成基因检测的空间，可以用于放入待测样品实现基因检测。
在具体实施时，本发明实施例提供的上述基因检测芯片可以包括多个用于基因检测的检测单元，从而可以实现同时对多个待测样品的检测，有利于提高基因检测的效率，多个检测单元在衬底基板上可以呈矩阵排列，也可以其他排布方式进行排布，在此不做限定。
基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种基因检测芯片的制作方法，包括：在衬底基板上形成多个检测单元；其中，每个检测单元包括多个电极，以及分布于电极两侧的多条数据线；电极分为多组，每组电极中的各电极连接同一条数据线；数据线为具有多个膜层的多层结构；数据线的第一膜层与电极同层设置；第一膜层的材料为第一类金属材料；数据线的多个膜层中除第一膜层之外的至少一个膜层的材料为第二类金属材料；第二类金属材料的电阻率小于第一类金属材料的电阻率。
本发明实施例提供的上述制作方法中，可以在衬底基板上形成用于基因检测的多个检测单元，其中通过将检测单元的数据线设置为多层结构，且数据线的第一膜层可以与电极同层同材质，采用与基因分子匹配性较好但电阻率高的金属材料，而数据线的其他膜层采用电阻率较小的金属材料，这样既能保证电极的匹配性又能降低数据线的电阻，从而可以降低基因检测的噪声。
在具体实施时，本发明实施例提供的上述制作方法中，形成每个检测单元的步骤，如图4所示，可以具体包括：
S101、采用一次构图工艺，在衬底基板上形成多个电极以及数据线的第一膜层；
具体地，可以采用一次掩模刻蚀工艺制备电极和数据线的第一膜层，形成的电极01和数据线的第一膜层021如图5a所示；
S102、对形成有电极与第一膜层的衬底基板进行构图工艺，形成数据线除第一膜层之外的其他膜层；具体地，形成的多层结构的数据线02如图5c所示。
在具体实施时，本发明实施例提供的上述制作方法中，如图6所示，步骤S102可以具体包括：
S201、在形成有电极与第一膜层的衬底基板上形成绝缘层，对绝缘层进行构图工艺，暴露出电极，并在第一膜层之上形成过孔；
具体地，可以采用一次掩模刻蚀工艺，暴露出电极并制备出数据线的第一膜层上的过孔，形成的过孔k如图5b所示；
S202、在形成有过孔的绝缘层上形成第一复合层，对第一复合层进行一次构图工艺，形成位于第一膜层之上的数据线的第二膜层；
具体地，可以采用一次掩模刻蚀工艺制备出数据线的第二膜层，形成的第二膜层022如图5c所示；
S203、重复上述步骤N次直至形成数据线中除第一膜层之外的其他膜层，其中，N＝0，1，2……。
具体地，本发明实施例提供的上述制作方法中，在形成数据线的第一膜层之后，可以采用构图工艺制备过孔进而再进行第二膜层的制备，依此类推，形成数据线的第三膜层、第四膜层……直至完成数据线的多层结构，形成数据线的复合层。
在具体实施时，本发明实施例提供的上述制作方法中，形成每个检测单元的步骤，还可以包括：在形成的电极之上形成一层导电层；具体地，形成的导电层03如图3所示，在形成的导电层之上形成一层靶向基底层，具体地，形成的靶向基底层04，如图3所示；在形成的靶向基底层远离衬底基板的一面生长基因配对靶05，如图3所示；对电极进行封装，形成基因检测时用于放入待测样品的检测空间。
基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种本发明实施例提供的上述基因检测芯片的检测方法，如图7所示，可以包括：
S301、将待测样品放入基因检测芯片的检测单元中；
S302、待反应预设时间后，通过检测单元连接的数据线检测电流值；
S303、确定测得的电流值与标准电流值的差值大于预设范围时，待测样品与检测单元中的基因配对靶发生配对。
具体地，采用本发明实施例提供的上述基因检测芯片进行基因检测，其检测方法简单且测试噪声低。
本发明实施例提供了一种基因检测芯片、其制作方法及检测方法，该基因检测芯片包括：位于衬底基板上的多个检测单元；其中，每个检测单元包括多个电极，以及多条数据线；数据线为具有多个膜层的多层结构；数据线的第一膜层与电极同层设置；第一膜层的材料为第一类金属材料；数据线的多个膜层中除第一膜层之外的至少一个膜层的材料为第二类金属材料；第二类金属材料的电阻率小于第一类金属材料的电阻率。这样通过将数据线设置为多层结构，其中数据线的第一膜层可以与电极同层同材质，采用与基因分子匹配性较好但电阻率高的金属材料，而数据线的其他膜层采用电阻率较小的金属材料，这样既能保证电极的匹配性又能降低数据线的电阻，从而可以降低基因检测的噪声。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (15)

1.一种基因检测芯片，其特征在于，包括：位于衬底基板上的多个检测单元；其中，每个所述检测单元包括多个电极，以及多条数据线；
所述数据线为具有多个膜层的多层结构；所述数据线的第一膜层与所述电极同层设置；所述第一膜层的材料为第一类金属材料；所述数据线的多个膜层中除所述第一膜层之外的至少一个膜层的材料为第二类金属材料；所述第二类金属材料的电阻率小于所述第一类金属材料的电阻率。
2.如权利要求1所述的基因检测芯片，其特征在于，所述数据线的多个膜层中除所述第一膜层之外的所有膜层的材料为第二类金属材料。
3.如权利要求1所述的基因检测芯片，其特征在于，所述第一类金属材料为贵金属材料。
4.如权利要求1所述的基因检测芯片，其特征在于，所述多条数据线分布于所述电极的两侧；
每个所述检测单元中包括的多个所述电极分为多组，每组所述电极中的各所述电极连接同一条所述数据线。
5.如权利要求4所述的基因检测芯片，其特征在于，所述电极呈矩阵排列。
6.如权利要求5所述的基因检测芯片，其特征在于，每个所述检测单元包括两条所述数据线，奇数行所述电极连接于一条所述数据线，偶数行所述电极连接于另一条所述数据线。
7.如权利要求6所述的基因检测芯片，其特征在于，每行所述电极中相邻两个所述电极之间相连。
8.如权利要求1-7任一项所述的基因检测芯片，其特征在于，所述检测单元，还包括：导电层和靶向基底层；其中，
所述导电层位于所述电极之上；
所述靶向基底层位于所述导电层之上，且用于生长基因配对靶。
9.如权利要求8所述的基因检测芯片，其特征在于，所述检测单元，还包括：封装部；
所述封装部用于对所述电极进行封装，形成基因检测时用于放入待测样品的检测空间。
10.如权利要求1所述的基因检测芯片，其特征在于，所述检测单元在衬底基板上呈矩阵排列。
11.一种基因检测芯片的制作方法，其特征在于，包括：
在衬底基板上形成多个检测单元；
其中，每个所述检测单元包括多个电极，以及分布于所述电极两侧的多条数据线；所述电极分为多组，每组所述电极中的各所述电极连接同一条所述数据线；所述数据线为具有多个膜层的多层结构；所述数据线的第一膜层与所述电极同层设置；所述第一膜层的材料为第一类金属材料；所述数据线的多个膜层中除所述第一膜层之外的至少一个膜层的材料为第二类金属材料；所述第二类金属材料的电阻率小于所述第一类金属材料的电阻率。
12.如权利要求11所述的制作方法，其特征在于，形成每个所述检测单元的步骤，具体包括：
采用一次构图工艺，在所述衬底基板上形成多个所述电极以及所述数据线的第一膜层；
对形成有所述电极与所述第一膜层的衬底基板进行构图工艺，形成所述数据线除所述第一膜层之外的其他膜层。
13.如权利要求12所述的制作方法，其特征在于，对形成有所述电极与所述第一膜层的衬底基板进行构图工艺，形成所述数据线除所述第一膜层之外的其他膜层，具体包括：
在形成有所述电极与所述第一膜层的衬底基板上形成绝缘层，对所述绝缘层进行构图工艺，暴露出所述电极，并在所述第一膜层之上形成过孔；
在形成有所述过孔的所述绝缘层上形成第一复合层，对所述第一复合层进行一次构图工艺，形成位于所述第一膜层之上的所述数据线的第二膜层；
重复上述步骤N次直至形成所述数据线中除所述第一膜层之外的其他膜层，其中N＝0，1，2……。
14.如权利要求11-13任一项所述的制作方法，其特征在于，形成每个所述检测单元的步骤，还包括：
在形成的所述电极之上形成一层导电层；
在形成的所述导电层之上形成一层靶向基底层；
在形成的所述靶向基底层远离所述衬底基板的一面生长基因配对靶；
对所述电极进行封装，形成基因检测时用于放入待测样品的检测空间。
15.一种如权利要求1-10任一项所述的基因检测芯片的检测方法，其特征在于，包括：
将待测样品放入所述基因检测芯片的检测单元中；
待反应预设时间后，通过所述检测单元连接的数据线检测电流值；
确定测得的所述电流值与标准电流值的差值大于预设范围时，所述待测样品与所述检测单元中的基因配对靶发生配对。
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