CN117813162A - 具有有效表面的传感器 - Google Patents

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A·伊马迪
H·德兰
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Abstract

本文中的示例包括一种装置，该装置具有：基板；传感器，该传感器位于该基板上，该传感器包括有效表面和传感器接合焊盘；模制层，该模制层位于基板上并且覆盖传感器的侧面，该模制层具有下部部分和上部部分，该下部部分具有相对于基板的顶表面的第一模制高度，该上部部分具有相对于基板的顶表面的第二模制高度，该第一模制高度和该第二模制高度均大于有效表面的高度，第二模制高度大于第一模制高度；和封盖层，该封盖层位于模制层的下部部分的至少一些上和有效表面上。封盖层和模制层在传感器的有效表面上形成空间，该空间限定流动通道。

Description

具有有效表面的传感器
相关申请的交叉引用
本PCT国际专利申请要求于2021年11月5日提交的名称为“具有有效表面的传感器(Sensor Having An Active Surface)”的美国临时专利申请第63/263,631号的优先权，其全部内容据此以引用方式并入本文。
背景技术
生物或化学研究中的各种方案涉及在局部支撑表面上或预定义的反应室内进行大量受控反应。然后可观察或检测指定反应，并且随后的分析可有助于识别或揭示反应中所涉及的物质的性质。例如，在一些多重测定中，具有可识别标签(例如，荧光标签)的未知分析物可以在受控条件下暴露于数千种已知探针。可以将每种已知探针放入微孔板的对应孔中。观察孔内的已知探针与未知分析物之间发生的任何化学反应可以有助于鉴定或揭示分析物的性质。此类方案的其他示例包括已知的DNA测序过程，诸如边合成边测序(SBS)或循环阵列测序。
在一些现有的荧光检测方案中，光学系统用于将激发光引导到荧光标记的分析物上，并且还用于检测可从分析物发射的荧光信号。然而，此类光学系统可能相对昂贵并且涉及相对较大的台面占有面积。例如，此类光学系统可包括透镜、滤光器和光源的布置。在其它现有的检测系统中，受控反应发生在局部支撑表面上或流通池的预定义的反应室内，流通池不需要大的光学组件来检测荧光发射。此类系统的流通池可以设计为一次性消耗品。
在至少一些现有的检测系统中，试剂在封盖和传感器的有效表面之间流过流通池的流动通道。用于特定方案的试剂的体积可至少部分地取决于封盖与传感器的有效表面之间的距离(称为间隙高度)。
发明内容
因此，可能有益的是，流通池是小型且廉价的设备。在相对小的流通池中，可能有益和有利的是利用光检测设备的尽可能多的传感器有效区域和/或提供尽可能大的传感器有效区域。此外，可能有益和有利的是使封盖与传感器的有效表面之间的间隙高度尽可能小以减少在特定方案(诸如SBS)期间使用的试剂的体积。可克服现有方法的缺点，并且通过本文所提供的示例提供额外益处及优点。
在一个方面中，提供一种装置，例如传感器装置。该装置包括：基板，该基板具有基板接合焊盘；传感器，该传感器位于基板上，该传感器包括有效表面和传感器接合焊盘；模制层，该模制层位于该基板上并且覆盖传感器的侧面，模制层具有下部部分和上部部分，该下部部分具有相对于基板的顶表面的第一模制高度，该上部部分具有相对于基板的顶表面的第二模制高度，该第一模制高度和该第二模制高度均大于有效表面的高度，第二模制高度大于第一模制高度；和封盖层，该封盖层位于模制层的下部部分的至少一些上和有效表面上；其中封盖层和模制层共同在传感器的有效表面上形成空间，该空间限定流动通道。
在一些示例中，该装置还包括将传感器接合焊盘连接到基板接合焊盘的焊线。
在一些示例中，模制层的上部部分覆盖焊线。
在一些示例中，上部部分的第二模制高度大于封盖层的顶表面相对于基板的顶表面的高度。
在一些示例中，该装置还包括位于传感器的有效表面上的钝化层。
在一些示例中，钝化层包括反应凹槽。
在一些示例中，该装置还包括位于钝化层上的功能化涂层。
在一些示例中，流动通道包围传感器的有效表面的基本上全部。
在一些示例中，流动通道包围传感器的整个有效表面和传感器的非有效表面的至少一部分。
在一些示例中，下部部分是平坦的。
在一些示例中，上部部分是平坦的。
在一些示例中，封盖层包括入口端口和出口端口。
在一些示例中，模制层的表面在流动通道内在入口端口与传感器的有效表面之间。
在一些示例中，基板包括一个或多个介电层，一个或多个介电层中的每个介电层在其中包括一个或多个导电路径。
在一些示例中，传感器包括互补金属氧化物半导体(CMOS)检测设备。
在一些示例中，装置是盒的一部分，用于执行生物分析、化学分析或两者。
根据另一个方面，提供了一种方法。该方法包括：将传感器放置在基板上，该传感器包括有效表面和传感器接合焊盘，其中该基板包括基板接合焊盘；在基板上形成覆盖传感器的侧面的模制层，该模制层具有下部部分和上部部分，该下部部分具有相对于基板的顶表面的第一模制高度，该上部部分具有相对于基板的顶表面的第二模制高度，该第一模制高度和该第二模制高度均大于有效表面的高度，第二模制高度大于第一模制高度；以及将封盖层放置在模制层的下部部分的至少一些上和传感器表面上，以在传感器的有效表面上形成空间，其中该空间限定流动通道。
在一些示例中，该方法还包括将传感器接合焊盘引线接合到基板接合焊盘。
在一些示例中，该方法还包括用模制层的上部部分覆盖焊线。
在一些示例中，该方法还包括在封盖层中形成入口端口和出口端口。
在一些示例中，该方法还包括在传感器表面上形成钝化层。
在一些示例中，该方法还包括在钝化层中形成反应凹槽。
在一些示例中，该方法还包括在钝化层上形成功能化涂层。
根据另一方面，提供了一种使用流通池的方法。该方法包括：将流通池连接到设备，该流通池包括：基板，该基板具有基板接合焊盘；传感器，该传感器位于基板上，该传感器包括有效表面和传感器接合焊盘；模制层，该模制层位于基板上并且覆盖传感器的侧面，模制层具有下部部分和上部部分，该下部部分具有相对于基板的顶表面的第一模制高度，该上部部分具有相对于基板的顶表面的第二模制高度，该第一模制高度和该第二模制高度均大于有效表面的高度，第二模制高度大于第一模制高度；和封盖层，该封盖层位于模制层的下部部分的至少一些上和有效表面上，其中封盖层和模制层共同在传感器的有效表面上形成空间，该空间限定流动通道；利用有效表面在流通池中执行指定反应，该利用包括：经由流动通道将至少一种反应组分递送到有效表面；以及将指定反应的结果发送到该设备。
根据另一方面，提供了一种使用流通池的方法。该方法包括：经由流通池的流动通道将至少一种反应组分递送到流通池的有效表面，该流通池包括：基板，该基板具有基板接合焊盘；传感器，该传感器位于基板上，该传感器包括有效表面和传感器接合焊盘；模制层，该模制层位于该基板上并且覆盖传感器的侧面，模制层具有下部部分和上部部分，该下部部分具有相对于基板的顶表面的第一模制高度，该上部部分具有相对于基板的顶表面的第二模制高度，该第一模制高度和该第二模制高度均大于有效表面的高度，第二模制高度大于第一模制高度；和封盖层，该封盖层位于模制层的下部部分的至少一些上和有效表面上，其中封盖层和模制层共同在传感器的有效表面上形成空间，该空间限定流动通道；以及使用有效表面检测指定反应。
应当理解，前述方面和下文更详细讨论的附加概念(假设此类概念不相互矛盾)的所有组合都被设想为是本文所公开的发明主题的一部分。
通过结合附图对本公开的各个方面进行以下详细描述，本公开的这些和其他目的、特征和优点将变得显而易见。
附图说明
通过结合附图对本公开的各个方面进行以下详细描述，本公开的这些和其他目的、特征和优点将变得显而易见，在附图中：
图1至图5是根据本公开的选定具体实施制造装置的各个阶段的示例的剖视图。
图1是切割具有多个传感器的传感器晶片的一个示例的剖视图。传感器包括例如有效表面。
图2是根据本公开的一个或多个方面的将图1的传感器管芯附接到基板上的一个示例的剖视图。
图3是根据本公开的一个或多个方面的形成从图2的传感器接合焊盘到基板接合焊盘的焊线的一个示例的剖视图。
图4A是根据本公开的一个或多个方面的在图3的基板上形成模制层的一个示例的剖视图。
图4B是图4A的一部分的放大剖视图。
图5A是根据本公开的一个或多个方面的图4A的结构的俯视图。
图5B是在封盖层附接之后穿过图5A的虚线“X”的剖视图，示出了根据本公开的一个或多个方面的扇出结构。
图5C是根据本公开的一个或多个方面的在封盖层附接之后穿过图5A的虚线“Y”的剖视图。
图6是根据本公开的一个或多个方面的制造图5B中所公开的装置的一个示例的流程图。
具体实施方式
下面参考附图中示出的非限制性示例更全面地解释本公开的各方面及其某些特征、优点和细节。省略了对公知材料、制造工具、处理技术等的描述，以免不必要地模糊相关细节。然而，应理解，详细描述和具体示例虽然指示本公开的方面，但仅以说明的方式而非以限制的方式给出。根据本公开内容，在基本发明构思的精神和/或范围内的各种替换、修改、添加和/或布置对于本领域技术人员而言将是显而易见的。
如本文在整个说明书和权利要求所使用的近似语言可用于修饰任何定量表示，该定量表示可允许变化而不导致其所涉及的基本功能的改变。因此，由诸如“约”或“基本上”等一个或多个术语修饰的值或参数不限于所指定的精确值。例如，这些术语可以指小于、大于或等于值或参数的±5％，诸如小于、大于或等于±2％，诸如小于、大于或等于±1％，诸如小于、大于或等于±0.5％，诸如小于、大于或等于±0.2％，诸如小于、大于或等于±0.1％，诸如小于、大于或等于±0.05％。例如，术语“基本上全部”可以涵盖某物的全部、比全部少5％、比全部少2％、比全部少1％、比全部少0.5％或比全部少0.1％。作为另一示例，术语“基本上等于”可涵盖等于一定值、一定值的±5％、一定值的±2％、一定值全部的±1％、一定值的±0.5％或一定值的±0.1％。在一些情况下，近似语言可以对应于用于测量该值的仪器的精度。在一些情况下，近似语言可以对应于用于测量该值的仪器的精度。
本文所用的术语仅出于描述特定示例的目的，并非旨在进行限制。如本文所用，除非上下文另有明确指示，否则单数形式“一个”、“一种”和“该”旨在也包括复数形式。将进一步理解，术语“包括(comprise)”(以及任何形式的包括，诸如”包括(comprises)”和“包括(comprising)”)、“具有”(以及任何形式的具有，诸如“具有(has)”和“具有(having)”)、“包括(include)”(以及任何形式的包括，诸如“包括(includes)”和“包括(including)”)以及“含有”(以及任何形式的含有，诸如“含有(contains)”和“含有(containing)”)是开放式连接动词。因此，“包括(comprises)”、“具有”、“包括(includes)”或“含有”一个或多个步骤或元件的方法或设备拥有那些一个或多个步骤或元件，但不限于仅拥有那些一个或多个步骤或元件。同样地，“包括(comprises)”、“具有”、“包括(includes)”或“含有”一个或多个特征的方法的步骤或设备的元件拥有那些一个或多个特征，但不限于仅拥有那些一个或多个特征。此外，以某种方式配置的设备或结构至少以该方式配置，但是也可以以未列出的方式配置。
此外，术语“连接”、“连接的”、“接触”等在本文中被广义地定义为涵盖多种分散布置和组装技术。这些布置和技术包括但不限于：(1)一个部件和另一个部件的直接耦接，其间没有居间部件(即，部件直接物理接触)；以及(2)一个部件和另一个部件的耦接，其间具有一个或多个部件，前提条件是该一个部件“连接到”或“接触”该另一个部件在某种程度上是与该另一个部件是操作性连通(例如，电气、流体、物理、光学连通等)(尽管期间存在一个或多个附加部件)。应当理解，彼此直接物理接触的一些部件可彼此电接触和/或流体接触或可不彼此电接触和/或流体接触。此外，电连接或流体连接的两个部件可直接物理接触或可不直接物理接触，并且一个或多个其他部件可设置在这两个部件之间。
如本文所用，“流通池”可包括具有封盖的设备，该封盖在反应结构上方延伸以在其间形成与反应结构的多个反应位点连通的流动通道，并且可包括被配置为检测在反应位点处或附近发生的指定反应的检测设备。流通池可包括固态光检测或“成像”设备，诸如电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)(光)检测设备。作为一个具体示例，流通池可被配置为流体耦接和电耦接到盒(具有集成泵)，该盒可被配置为流体耦接和/或电耦接到生物测定系统。盒和/或生物测定系统可根据预定方案(例如，边合成边测序)将反应溶液递送到流通池的反应位点，并且执行多个成像事件。例如，盒和/或生物测定系统可引导一种或多种反应溶液通过流通池的流动通道，从而沿着反应位点流动。反应溶液中的至少一种可包含四种类型的具有相同或不同荧光标记的核苷酸。核苷酸可结合至流通池的反应位点，诸如结合至反应位点处的对应寡核苷酸。然后，盒和/或生物测定系统使用激发光源(例如固态光源，诸如发光二极管(LED))照亮反应位点。激发光可具有预定的一个或多个波长，包括一个波长范围。由入射激发光激发的荧光标记可提供可由流通池的光传感器检测的发射信号(例如，与激发光不同并且可能彼此不同的一个或多个波长的光)。
本文所述的流通池可被配置为执行各种生物或化学过程。更具体地，本文所述的流通池可用于期望检测指示指定反应的事件、性质、质量或特征的各种过程和系统中。例如，本文所述的流通池可包括光检测设备、生物传感器及其部件，以及与生物传感器一起操作的生物测定系统，或者与前述设备集成。
该流通池可被配置为促进可单独或共同检测的多个指定反应。该流通池可被配置为执行多个循环，其中该多个指定反应并行发生。例如，该流通池可用于通过酶操纵和光或图像检测/采集的迭代循环对DNA特征的密集阵列进行测序。因此，流通池可与一个或多个微流体通道流体连通，微流体通道将反应溶液中的试剂或其他反应组分递送到流通池的反应位点。反应位点可以预定方式提供或间隔开，诸如以均匀或重复的模式提供或间隔开。另选地，反应位点可以是随机分布的。反应位点中的每个位点可与一个或多个光导以及检测来自相关联反应位点的光的一个或多个光传感器相关联。在一个示例中，光导包括用于过滤某些波长的光的一个或多个滤光器。光导可以是例如吸收滤光器(例如，有机吸收滤光器)，使得滤光材料吸收特定波长(或波长范围)并且允许至少一个预定的波长(或波长范围)从中通过。在一些流通池中，反应位点可位于反应凹槽或反应室中，这可至少部分地分隔其中的指定反应。
如本文所用，“指定反应”包括感兴趣的化学或生物物质(例如，感兴趣的分析物)的化学、电、物理或光学性质(或质量)中的至少一者的变化。在特定流通池中，指定反应为阳性结合事件，例如，将荧光标记的生物分子与感兴趣的分析物结合。更一般地，指定反应可以是化学转化、化学变化或化学相互作用。指定反应也可为电性质的变化。在特定流通池中，指定反应包括将荧光标记的分子与分析物结合。分析物可为寡核苷酸，并且荧光标记的分子可为核苷酸。当激发光被导向具有标记核苷酸的寡核苷酸，并且荧光团发出可检测的荧光信号时，可检测到指定反应。在流通池的另一个示例中，检测到的荧光是化学发光或生物发光的结果。指定反应还可例如通过使供体荧光团接近受体荧光团来增加荧光(或)共振能量转移(FRET)，通过分离供体荧光团和受体荧光团来降低FRET，通过分离淬灭基团与荧光团来增加荧光，或通过共定位淬灭基团和荧光团来减少荧光。
如本文所用，“电耦接”是指在电源、电极、基板的导电部分、液滴、导电迹线、导线、其他电路片段等的任何组合之间传递电能。术语“电耦接”可与直接或间接连接结合使用，并且可经过各种中间物，诸如流体中间物、气隙等。
如本文所用，“反应溶液”、“反应组分”或“反应物”包括可用于获得至少一种指定反应的任何物质。例如，可能的反应组分包括例如试剂、酶、样品、其他生物分子和缓冲液。可将反应组分递送至本文所公开的流通池中的反应位点和/或固定在反应位点处。反应组分可直接或间接地与另一种物质相互作用，诸如固定在流通池的反应位点处的感兴趣的分析物。
如本文所用，术语“反应位点”是可发生至少一个指定反应的局部区域。反应位点可包括其上可固定物质的反应结构或基板的支撑表面。例如，反应位点可包括其上具有反应组分(诸如其上的核酸群体)的反应结构的表面(可位于流通池的通道中)。在一些流通池中，群体中的核酸具有相同的序列，例如为单链或双链模板的克隆拷贝。然而，在一些流通池中，反应位点可仅包含单个核酸分子，例如单链或双链形式。
下面参考附图，为了便于理解，附图未按比例绘制，其中在所有不同的附图中使用相同的参考标号来表示相同或类似的部件。
图1是根据本公开的一个或多个方面的其中包括多个传感器的传感器晶片100的一个示例的剖视图。传感器包括例如有效表面115、非有效表面116和传感器接合焊盘126。虚线105指示将传感器晶片100切割成单独传感器121、123及125。
在一个示例中，传感器表面可由有效表面和非有效表面组成。如本文所用，术语“传感器表面”是指有效表面和非有效表面。如本文所用，术语“有效表面”是指传感器的主动发生感测的表面或表面部分。术语“有效表面”和“有效传感器表面”在本文中可互换使用。例如，数字图像传感器的有效表面是包括用于感测光的感光点或像素的表面。传感器功能的非限制性示例包括，例如，光感测(例如，具有感测到的预定波长范围)、检测一种或多种物质(例如，生物或化学物质)的存在以及检测物质的浓度(例如，离子浓度)的变化。生物或化学物质包括生物分子、感兴趣的样品、感兴趣的分析物和可用于检测、识别或分析其它化合物或用作研究或分析其它化合物的中间体的其它化合物。在一个示例中，有效表面是连续区域，而在另一示例中，有效表面可以包括传感器表面上的离散区域。如本文所用，术语“非有效表面”是指传感器的未被配置成执行感测的表面或表面部分。在一个示例中，非有效表面是围绕有效表面并且沿着传感器表面的周边延伸的连续区域。在另一示例中，非有效表面可包括传感器表面上的与一个或多个有效表面相邻的离散区域。非有效表面可包括例如如图1所示的传感器接合焊盘126。
如本文所用，“传感器”可包括(例如)一种或多种半导体材料，且可采取(例如)互补金属氧化物半导体(CMOS)检测设备(例如，CMOS成像器)或电荷耦合器件(CCD)、另一类型的图像检测设备的形式。CMOS检测设备的电路系统可以包括无源电子元件，诸如时钟和定时生成电路、模数转换器等，以及将光子(光)转换为电子、然后将电子转换为电压的光电检测器阵列。传感器可以在硅基板(例如，硅晶片)上制造，随后从硅基板切割传感器。传感器的厚度可以取决于制造传感器的硅晶片的尺寸。在硅晶片为圆形的一个示例中，“尺寸”可指直径。例如，直径为51mm的标准硅晶片可以具有约275微米(μm)的厚度，而直径为300mm的标准硅晶片可以具有约775微米的厚度。此外，可以通过诸如研磨或化学机械抛光(CMP)等技术将晶片减薄到期望的厚度。如本文所用，传感器的有效区域是指将与用于感测的反应组分接触的传感器表面。尽管本示例包括平面传感器设备，但应理解，可替代地使用非平面设备或其组合。传感器可以包括附加部件。例如，传感器还可包括滤光器、反应室、钝化层和功能化涂层等，如本文所述。
如本文所用，“CMOS检测设备”及“CMOS成像器”是指使用CMOS技术制造的传感器或包括CMOS元件的传感器。现在将提供使用CMOS技术制造的半导体器件的制造的一个示例。例如，从p型半导体基板开始，可以保护NMOS(负沟道金属氧化物半导体)区域，同时在PMOS(正沟道金属氧化物半导体)区域中产生n型阱。这可以使用例如一个或多个光刻工艺来完成。然后可在NMOS及PMOS区域两者中形成薄栅极氧化物及栅极(例如，多晶硅)。N+型掺杂剂区域可以在NMOS区域的p型基板中形成在虚拟栅极的任一侧上(即，形成源极和漏极)，并且n+型掺杂剂的一个区域作为PMOS区域中的体(此处为阱)接触。这可以使用例如掩模来完成。然后可以使用相同的掩蔽和掺杂工艺来形成PMOS区域中的源极和漏极以及NMOS区域中的体接触。然后可执行金属化以形成到NMOS及PMOS晶体管的各种区域(即，主体、源极、漏极及栅极)的端子。
名称的“互补”方面是指在使用CMOS技术制造的集成电路(IC)中包括n型和p型金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)两者。每个MOSFET具有金属栅极，该金属栅极具有栅极电介质，诸如氧化物(因此，该名称的“金属氧化物”部分)和栅极下面的半导体材料(对应于该名称中的“半导体”)。在半导体基板或晶片的一部分上制造IC，该半导体基板或晶片在制造之后被切割，并且使用CMOS技术制造的IC的特征在于例如高的抗噪性和低的静态功耗(晶体管中的一个晶体管始终截止)。
在一个示例中，CMOS检测设备可包括(例如)数百万个光电检测器(也称为像素)。每个像素包括累积来自光的电荷的光电传感器、将累积的电荷转换成电压的放大器、以及像素选择开关。每个像素还可包括(例如)单独的微透镜以捕获更多光，或具有其它增强以改进图像，诸如例如降噪。在一个示例中，CMOS检测设备为约9200μm长、约8000μm宽且约600μm-1000μm厚。在一个示例中，CMOS检测设备为680μm厚。CMOS检测设备可包括像素阵列。在一个示例中，像素阵列是4384×3292像素，具有7272μm×5761μm的总体尺寸。
在一个示例中，传感器包括生物传感器，该生物传感器包括具有多个反应位点的反应结构，该反应结构被配置为检测在反应位点处或附近发生的指定反应。传感器可包括固态光检测或“成像”设备(例如，CCD或CMOS光检测设备)以及任选地安装到其上的流通池。流通池可包括与反应位点流体连通以将反应溶液引导至反应位点的至少一个流动通道。多个反应位点可沿着反应结构随机分布或以预定方式布置(例如，在矩阵中并排布置，诸如在微阵列中)。反应位点还可包括反应室或反应凹槽，其至少部分地限定了被配置为分隔指定反应的空间区域或体积。反应凹槽可至少部分地与周围环境或其他空间区域隔开。例如，反应凹槽可以是包括由检测表面的内表面限定的凹痕、凹坑、孔、槽、腔或凹陷的纳米孔，并且具有开口或孔口(即，为敞开的)，使得纳米孔可与流动通道流体连通。
作为一个具体示例，传感器被配置为流体耦接和电耦接到生物测定系统。生物测定系统可根据预定方案(例如，边合成边测序)将反应溶液递送到反应位点，并且执行多个成像事件。例如，生物测定系统可引导反应溶液沿反应位点流动。反应溶液中的至少一种可包含四种类型的具有相同或不同荧光标记的核苷酸。核苷酸可结合至反应位点，诸如结合至反应位点处的对应寡核苷酸。然后，生物测定系统可使用激发光源(例如固态光源，诸如发光二极管(LED))照亮反应位点。激发光可具有预定的一个或多个波长，包括一个波长范围。由入射激发光激发的荧光标记可提供可由光传感器检测的发射信号(例如，与激发光不同并且可能彼此不同的一个或多个波长的光)。
图2是根据本公开的一个或多个方面的从图1的传感器晶片100制备传感器(例如，传感器121、123及125)及将传感器放置到基板130上的一个示例的剖视图。对于下面的讨论，将参考传感器121。例如，基板130可以是晶片形式或面板形式。在一个示例中，基板130可包括或采取介电层或多层电介质的形式，其中一个或多个导电路径穿过该介电层或多层电介质。在另一示例中，基板可替代地采取不具有导电路径的介电层的形式。可用于介电层中的介电材料的非限制性示例包括低k介电材料(介电常数小于二氧化硅的介电常数，约3.9)，诸如玻璃增强的环氧层压板、聚酰胺、氟掺杂的二氧化硅、碳掺杂的二氧化硅和多孔二氧化硅，以及高k介电材料(介电常数高于约3.9)，诸如氮化硅(SiNx)和二氧化铪。传感器121可以使用例如管芯附接粘合剂膏或膜附接到基板130，粘合剂膏或膜可以例如在传感器上提供低或超低应力和高温稳定性。管芯附接膏的示例包括美斯邦(MasterBond)(美国)制造的Supreme 3HTND-2DA和EP3HTSDA-1以及美国的德国汉高公司(Henkel Corp.USA)制造的LOCTITE ABLESTIK ATB-F100E。管芯附接粘合剂膜的示例是德国汉高公司(美国)制造的LOCTITE ABLESTIK CDF100。在一个示例中，传感器可以直接附接到基板，而在其它示例中，结构、涂层或层可以插入基板和传感器之间。传感器121包括有效表面115、非有效表面116和传感器接合焊盘126。在一个示例中，穿过基板130的导电路径包括顶侧基板接合焊盘145、电通孔150和底侧基板接合焊盘155。在一个示例中，顶侧基板接合焊盘145是可以包括印刷电路板(PCB)或陶瓷材料的矩栅阵列(LGA)的一部分。因此，传感器121电连接至底侧基板接合焊盘。在一个示例中，传感器的表面包括一个或多个反应凹槽106。在一个示例中，反应凹槽106是纳米孔。在一个示例中，基板130可含有许多金属层。
在一个示例中，在传感器表面上提供钝化层以保护传感器免受有害反应组分影响且充当用于晶片级化学物质的支撑表面或基板。钝化层可以包括单层或多层。在多层的示例中，不同的层可包括相同或不同的材料。在一个示例中，钝化层包括氧化物，诸如二氧化硅或氮氧化硅。在另一示例中，钝化层包括金属氧化物，诸如五氧化二钽(Ta2O5)。在另一示例中，钝化层可以包括低温膜，诸如氮化硅(SixNy)。例如，钝化层可以包括多个层，其中子层中的至少一个子层包括五氧化二钽(Ta2O5)并且子层中的至少一个子层包括低温膜。在一些方面中，钝化层具有在约5纳米至约500纳米范围内的厚度。钝化层可以具有基本上平坦的表面，或者可以被图案化以包括通道和/或特征，诸如反应凹槽。钝化层可以例如通过化学气相沉积(CVD)工艺形成，诸如等离子体增强CVD(PECVD)或低压CVD(LPCVD)。在一个示例中，反应凹槽106形成于钝化层中。基板上的反应凹槽106可使用例如半导体制造技术来制造，使得反应凹槽可被图案化并蚀刻到钝化层或传感器表面上的其它基板中。反应凹槽可限定含有用于进行期望反应的反应位点的反应区域。
图3是形成焊线以将传感器电连接到基板的一个示例的剖视图。焊线140将传感器接合焊盘126连接到顶侧基板接合焊盘145，这些顶侧基板接合焊盘通过如图3所示的单个通孔150或者另选地通过延伸穿过基板130的多个金属层的若干通孔电连接到底部基板接合焊盘155。焊线可由一种或多种金属诸如铝、铜、银、金或它们的任何组合构成。焊线中的金属可为元素形式、合金形式或复合形式。例如，引线接合可包括例如形成共晶金属键。
图4A是形成于基板130上的模制层160的一个示例的剖视图。图4B是图4A中示出传感器125的区段4B的放大剖视图。在一个示例中，模制层直接形成于基板上，而在另一示例中，可在模制层与基板之间插入中间结构(例如，涂层或层)。模制层160覆盖基板130的表面(包括基板接合焊盘145)。模制层还覆盖传感器121的侧面、焊线140和传感器接合焊盘126。取决于传感器的几何形状，模制层可以不同程度或相同程度地覆盖传感器的不同侧面。模制层160具有对应于传感器的有效表面(例如传感器121的有效表面115)的开口或孔口118。在图4A的示例中，孔口118包围有效表面115、以及非有效表面116的一部分。在另一个示例中，孔口118不包围(即不暴露)非有效表面116的一部分。模制层160可包括下部部分191和上部部分192，具有成角度的悬伸部161。下部部分191可在传感器表面上。在一些示例中，上部部分192可以不在传感器表面上。在其它示例中，上部部分192中的一些可在传感器表面上。成角度的悬伸部161可以至少部分地在传感器表面上，并且可以成角度(例如，成45度或更大)以使得能够在制造期间更方便地从传感器释放模具。在此示例中，模制悬伸部161的厚度随着从传感器接合焊盘运动到传感器的外围或外边缘而增加。模制层160被配置成具有下部部分191的顶表面，该顶表面足够平面或平坦以使得封盖层能够放置在模制层160的顶部上(如图5所示)。上部部分也可以是平坦的。模制层160形成到相对于基板130的顶表面一定高度(即，“模制高度”)，该高度大于传感器121的有效表面115相对于基板130的顶表面的高度(即，“有效表面高度”)。参照图4B，上部部分的模制高度由“h3”表示，下部部分的模制高度由“h2”表示，并且有效表面高度由“h1”表示。在一个示例中，上部部分的模制高度比有效表面高度大约40微米至约200微米。在一个示例中，上部部分的模制高度比有效表面高度大约75微米。在另一示例中，上部部分的模制高度比有效表面高度大约100微米。在一个示例中，下部部分的模制高度比有效表面高度大约25微米到约100微米。在一个示例中，下部部分的模制高度比有效表面高度大约50微米。因此，控制模制层的下部部分的厚度以调节传感器表面115上的封盖层的高度，如下文结合图5所述。在一个示例中，上部部分的模制高度大于封盖层的顶表面相对于基板的顶表面的高度。在其它示例中，封盖层的厚度和上部部分的模制高度可以使得上部部分的模制高度小于封盖层的顶表面相对于基板的顶表面的高度；然而，在这样的示例中，上部部分的模制高度将大于封盖层的底部或下表面相对于基板的顶表面的高度。
如图4B所示，上部部分的模制高度大于下部部分的模制高度。封盖层放置在封盖层的下部部分的顶部并固定到封盖层的下部部分，这至少部分地限定传感器表面和封盖层之间的流动通道的间隙高度或高度。将传感器接合焊盘126连接到顶侧基板接合焊盘145的焊线140可具有相对于基板的顶表面的最大高度，该最大高度大于下部部分的模制高度。上部部分192的模制高度大于焊线140相对于基板的顶表面的最大高度。同样地，成角度的悬伸部161的一部分可以在焊线的高度上方延伸，而成角度的悬伸部161的另一部分可以在焊线的高度下方延伸。在其它示例中，模制层不具有成角度的悬伸部161，在此情况下，模制层的下部部分邻接或邻近模制层的上部部分。这些示例提供了封盖层与有效传感器表面之间的流动通道的减小的间隙高度，同时还允许模制层覆盖或封闭焊线，这些焊线相对于基板的顶表面的高度超过封盖层的下表面相对于基板的顶表面的高度。
模制层160的材料的非限制性示例包括(例如)环氧树脂或塑料模制化合物(例如，酚类硬化剂、二氧化硅、催化剂、颜料和脱模剂)。在模制层的形成期间，传感器表面可以用例如保护层(例如机械固定装置，诸如模制销)来保护，该保护层在模制层被沉积之后被移除以在有效表面上方提供孔口(例如，图4A的孔口118)。另选地，模制层可以适形地沉积，然后向下平面化至传感器。在适形沉积和平面化的一个示例中，模制层可毯覆式沉积在结构上，然后，对于下部部分和上部部分两者，进行平面化工艺(例如，化学机械抛光(CMP))以在传感器表面上方达到期望厚度。此外，尽管在该示例中模制层被描述为单层，但是应当理解，模制层可以由多层构成。例如，模制层160可以用多种材料在多个步骤中形成。
图5A为图4的结构的俯视图的示例，描绘了基板130上的传感器121、123及125。传感器121包括有效表面115、传感器接合焊盘126、焊线140和基板接合焊盘145，如上文结合图2至图4所描述的。图5B是根据本公开的一个或多个方面的在将封盖层170放置在模制层160上以形成流通池之后穿过图5A的虚线“X”的剖视图。在一个示例中，封盖层170与模制层160直接接触，更具体地，与模制层的下部部分191直接接触。在另一个示例中，封盖层170和模制层160不直接接触并且被中间层(例如，间隔层或插入层)、涂层或膜隔开，其中封盖层170在下部部分191上，但不在悬伸部161或上部部分192上。封盖层170的放置可以使用例如相对精密机器人机器(也称为拾放机)来完成，从而在传感器121的有效表面115上产生空间181。在一个示例中，封盖层170放置在模制层160上和传感器表面上在传感器的有效表面上形成空间181，该空间限定流动通道。
因此，模制层160的下部部分191用作封盖层170和传感器表面之间的间隔件。在一个示例中，有效表面上的空间181限定流通池的流动通道180。在图5B所示的示例中，流动通道180包围传感器121的整个有效表面115以及传感器121的非有效表面116的一部分。如本文所用，流动通道被称为“包围”形成限定流动通道的空间181的表面。例如，参考图5B，流动通道180包围有效表面115、和非有效表面116的一部分。类似地，流动通道180包围模制层160和封盖层170的形成空间181的部分。在一个示例中，流动通道180包围传感器121的有效表面115的基本上全部。在另一个示例中，流动通道180包围传感器121的有效表面115的约一半以上。
图5C是根据本公开的一个或多个方面在将封盖层170放置在模制层160上以形成流通池之后穿过图5A的传感器123的虚线“Y”的剖视图。封盖层170包括提供流体流入到并流出流动通道180的入口端口和出口端口175。入口端口和出口端口中的每者可用作入口或出口，这取决于流动的方向。参照图5C，端口175中的任一个端口可用作入口端口或出口端口。如图5C的视图所示，流动通道包围传感器123的整个有效表面115、传感器123的整个非有效表面116以及模制层160的部分。由流动通道180包围的模制层160的水平部分(即模制层表面162)提供入口端口/出口端口175和传感器的有效表面之间的距离。因此，模制层表面162位于入口端口/出口端口175和传感器的有效表面之间。如此，从端口175流入流体通道180的流体能够在到达传感器的传感器表面之前实现更均匀的流动，这对于指定反应的检测和有效传感器表面的更有效利用是期望的。在一个示例中，流动通道180包围传感器123的有效表面115的基本上全部。在另一个示例中，流动通道180包围传感器123的有效表面115的约一半以上。
在传感器115的有效表面之外的区域中而不是在传感器的有效表面上形成模制层可被称为扇出封装工艺。通过例如提供改善有效传感器表面的利用的电路径和封盖方法，本文所述的扇出封装工艺提供有效传感器表面的更大利用。封盖层可包括不与入射光或可触发来自传感器的感测动作的其它波反应且对其透明的材料。期望封盖层材料具有低自发荧光或为非荧光的，以促进例如流通池中的荧光反应的检测。封盖层170的材料可以是低自发荧光塑料或玻璃。在一个示例中，封盖层可以是铝硅酸盐玻璃。在另一个示例中，封盖层可以是硼硅酸盐玻璃(例如，碱土硼铝硅酸盐玻璃，诸如美国康宁公司(Corning,USA)的Eagle 玻璃)。在另一个示例中，封盖层可以是浮法硼硅酸盐玻璃(例如，德国肖特公司(Schott AG,Germany)的/>33玻璃)。封盖层的厚度可为例如约300μm至约1000μm。物质(例如生物或化学物质)可以被引入流动通道180中以通过传感器的有效表面进行感测。
在一个示例中，传感器的有效表面具有相对均匀的低粗糙度，即，有效表面与合适的制造工艺所允许的一样平滑。在另一示例中，用于液体的多个通道可存在于空间中在传感器上的辅助层中。可选的辅助层可以包括例如在传感器表面上的如上所述的玻璃。这种辅助层可以具有与传感器的有效表面基本上相等的粗糙度和与有效表面的无缝界面，以使得流体交换能够减少，并且在一些情况下，流体的夹带或截留被最小化或者甚至没有。
现将相对于图6的流程图描述根据本公开的用于制造图5B的装置的工艺600的一个示例。在一个示例中，如上文相对于图1所描述在晶片上制造传感器。虽然该示例涉及CMOS检测设备，但是可以使用其他类型的有效像素传感器。例如，电荷耦合器件(CCD)和其它技术、诸如例如NMOS图像传感器技术(也称为实时MOS传感器)和具有各种滤色器(例如微彩光分滤镜(microcolor splitter))的图像传感器，这些图像传感器不同于拜耳滤色器阵列(微型微滤色器阵列)之处在于它们衍射光，使得波长(颜色)的各种组合击中不同的感光点。实时MOS传感器提供可与全帧传送(FFT)CCD传感器相当的图像质量(其中CMOS检测设备需要低功率)，并且在一些示例中可在延长的时间段内具有高质量成像能力。减小从每个光电二极管到其对应微透镜的距离的简化电路系统(制造更密集、更高分辨率的传感器)可以促进优异的灵敏度和图像质量，即使当光以高入射角照射它时。在一个示例中，传感器制造可包括在传感器表面上形成钝化层(如上文结合图2所描述)以保护传感器免受有害反应组分影响且充当晶片级化学物质的支撑表面。
可以将晶片级化学物质应用于传感器表面的全部或一部分(即，“功能化涂层”)，以便于将生物分子(或生物或化学物质)固定到其上。功能化涂层可包括多个功能化分子，在一些方面中，这些功能化分子包括共价附接到基板上的钝化层表面的聚合物涂层。聚合物涂层(诸如聚(N-(5-叠氮基乙酰氨基戊基)丙烯酰胺-共-丙烯酰胺)(PAZAM))用于形成和操作基板，诸如分子阵列和流通池。钝化层可以在至少一个区域中通过使用涂覆有共价附接的聚合物(诸如PAZAM)的珠粒来涂覆，并且在一些方面中用于确定附接到基板表面的多核苷酸的核苷酸序列。在一些示例中，核酸可固定到功能化传感器表面，诸如固定到反应凹槽(例如，纳米孔)的表面。可以使用天然核苷酸和被配置为与天然核苷酸相互作用的酶。天然核苷酸包括例如核糖核苷酸或脱氧核糖核苷酸。天然核苷酸可为单磷酸盐、二磷酸盐或三磷酸盐形式，并且可具有选自腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、尿嘧啶(U)、鸟嘌呤(G)或胞嘧啶(C)的碱基。然而，应当理解，可使用非天然核苷酸、经修饰的核苷酸或前述核苷酸的类似物。
在610处，在基板上放置一个或多个传感器。例如，传感器可由经切割且经单独化的(singulated)传感器晶片提供。将传感器放置在基板上可包括制备，制备可涉及(例如)光刻及镀覆工艺，且可使用(例如)精密机器人机器(也称为拾放机)来完成放置。在一个示例中，然后可进行这种拼板以接合传感器和支撑层。拼板可包括(例如)载体层压、将传感器附接到管芯、将管芯定位在支撑层上且用模制化合物固定、模制化合物的平坦化(或“顶部研磨”)及背面膜层压。
接下来，在620处，将传感器接合焊盘(例如，图4A的传感器接合焊盘126)引线接合到基板接合焊盘(例如，图4A的基板接合焊盘145)。在630处，在基板上但不在有效传感器表面上形成模制层。模制层的形成可以包括用例如保护层(例如机械固定装置，诸如模制销)覆盖/保护传感器表面，该保护层在模制层被沉积之后被移除。模制层形成还包括形成下部部分和上部部分。在一些示例中，在模制层形成期间还形成成角度的悬伸部。例如，模制层可以以液体或固体形式沉积并使用压缩模制形成。
在630处，将封盖层放置在模制层的下部部分上和传感器表面上以限定流动通道。封盖层的放置可以使用例如表面安装工艺来完成。在此示例中，在晶片级执行封盖，但在另一示例中，可在切割之后进行封盖。在表面安装过程中，使用例如上述精密机器人机器将封盖层定位在模制层上，并且以某种方式(例如，使用环氧树脂)附接。此类机器可用于将表面安装设备放置到印刷电路板或类似结构上。此类机器可使用例如在三个维度上操纵的气动吸盘来实现封盖层的放置。模制层可与封盖层直接接触，或者另选地可被涂层、膜或其它材料层隔开。封盖层的组成可以是如上文结合图4所述的。例如，封盖层可以是结合到模制层的玻璃晶片。在过程600之后，例如，可以将基板切割成单独的管芯，每个管芯含有一个或多个流通池传感器。
在一个方面中，提供一种装置，例如传感器装置。该装置包括：基板，该基板具有基板接合焊盘；传感器，该传感器位于基板上，该传感器包括有效表面和传感器接合焊盘；模制层，该模制层位于该基板上并且覆盖传感器的侧面，模制层具有下部部分和上部部分，该下部部分具有相对于基板的顶表面的第一模制高度，该上部部分具有相对于基板的顶表面的第二模制高度，该第一模制高度和该第二模制高度均大于有效表面的高度，第二模制高度大于第一模制高度；和封盖层，该封盖层位于模制层的下部部分的至少一些上和有效表面上；其中封盖层和模制层共同在传感器的有效表面上形成空间，该空间限定流动通道。
在一些示例中，该装置还包括将传感器接合焊盘连接到基板接合焊盘的焊线。
在一些示例中，模制层的上部部分覆盖焊线。
在一些示例中，上部部分的第二模制高度大于封盖层的顶表面相对于基板的顶表面的高度。
在一些示例中，该装置还包括位于传感器的有效表面上的钝化层。
在一些示例中，钝化层包括反应凹槽。
在一些示例中，该装置还包括位于钝化层上的功能化涂层。
在一些示例中，流动通道包围传感器的有效表面的基本上全部。
在一些示例中，流动通道包围传感器的整个有效表面和传感器的非有效表面的至少一部分。
在一些示例中，下部部分是平坦的。
在一些示例中，上部部分是平坦的。
在一些示例中，封盖层包括入口端口和出口端口。
在一些示例中，模制层的表面在流动通道内在入口端口与传感器的有效表面之间。
在一些示例中，基板包括一个或多个介电层，一个或多个介电层中的每个介电层在其中包括一个或多个导电路径。
在一些示例中，传感器包括互补金属氧化物半导体(CMOS)检测设备。
在一些示例中，装置是盒的一部分，用于执行生物分析、化学分析或两者。
根据另一个方面，提供了一种方法。该方法包括：将传感器放置在基板上，该传感器包括有效表面和传感器接合焊盘，其中该基板包括基板接合焊盘；在基板上形成覆盖传感器的侧面的模制层，该模制层具有下部部分和上部部分，该下部部分具有相对于基板的顶表面的第一模制高度，该上部部分具有相对于基板的顶表面的第二模制高度，该第一模制高度和该第二模制高度均大于有效表面的高度，第二模制高度大于第一模制高度；以及将封盖层放置在模制层的下部部分的至少一些上和传感器表面上，以在传感器的有效表面上形成空间，其中该空间限定流动通道。
在一些示例中，该方法还包括将传感器接合焊盘引线接合到基板接合焊盘。
在一些示例中，该方法还包括用模制层的上部部分覆盖焊线。
在一些示例中，该方法还包括在封盖层中形成入口端口和出口端口。
在一些示例中，该方法还包括在传感器表面上形成钝化层。
在一些示例中，该方法还包括在钝化层中形成反应凹槽。
在一些示例中，该方法还包括在钝化层上形成功能化涂层。
根据另一方面，提供了一种使用流通池的方法。该方法包括：将流通池连接到设备，该流通池包括：基板，该基板具有基板接合焊盘；传感器，该传感器位于基板上，该传感器包括有效表面和传感器接合焊盘；模制层，该模制层位于基板上并且覆盖传感器的侧面，模制层具有下部部分和上部部分，该下部部分具有相对于基板的顶表面的第一模制高度，该上部部分具有相对于基板的顶表面的第二模制高度，该第一模制高度和该第二模制高度均大于有效表面的高度，第二模制高度大于第一模制高度；和封盖层，该封盖层位于模制层的下部部分的至少一些上和有效表面上，其中封盖层和模制层共同在传感器的有效表面上形成空间，该空间限定流动通道；利用有效表面在流通池中执行指定反应，该利用包括：经由流动通道将至少一种反应组分递送到有效表面；以及将指定反应的结果发送到该设备。
根据另一方面，提供了一种使用流通池的方法。该方法包括：经由流通池的流动通道将至少一种反应组分递送到流通池的有效表面，该流通池包括：基板，该基板具有基板接合焊盘；传感器，该传感器位于基板上，该传感器包括有效表面和传感器接合焊盘；模制层，该模制层位于该基板上并且覆盖传感器的侧面，模制层具有下部部分和上部部分，该下部部分具有相对于基板的顶表面的第一模制高度，该上部部分具有相对于基板的顶表面的第二模制高度，该第一模制高度和该第二模制高度均大于有效表面的高度，第二模制高度大于第一模制高度；和封盖层，该封盖层位于模制层的下部部分的至少一些上和有效表面上，其中封盖层和模制层共同在传感器的有效表面上形成空间，该空间限定流动通道；以及使用有效表面检测指定反应。
应当理解，以上描述旨在为例示性的而非限制性的。例如，上述示例(和/或其各方面)可彼此结合使用。此外，在不脱离各种示例的范围的情况下，可以进行许多修改以使特定情况或材料适应各种示例的教导内容。虽然本文可能描述材料的尺寸和类型，但是它们旨在限定各种示例中的一些示例的参数，并且它们决不限于所有示例并且仅仅是示例性的。在查看上述描述时，许多其他示例对于本领域的技术人员而言将是显而易见的。因此，各种示例的范围应参考所附权利要求以及这些权利要求赋予的等同物的全部范围来确定。
在所附权利要求中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作参考标签，并非旨在对其对象施加数字、结构或其他要求。术语“定义”的形式涵盖元件被部分定义的关系以及元件被完全定义的关系。此外，不一定可根据任何特定示例来实现上述所有此类目的或优点。因此，例如，本领域的技术人员将认识到，本文所述的设备、系统和方法可以实现或优化本文所教导的一个优点或一组优点而不一定实现本文可教导或建议的其他目的或优点的方式来实施或执行。
虽然仅结合有限数量的示例详细描述了本公开，但应当容易理解，本公开不限于此类所公开的示例。相反，可修改本公开以结合此前未描述但与本公开的实质和范围相当的任何数量的变型、更改、替换或等同布置。另外，虽然已经描述了各种示例，但是应当理解，本公开的各方面可包括所述示例中的仅一个示例或一些示例。另外，虽然一些公开被描述为具有一定数量的元件，但是应当理解，这些示例可以用小于或大于一定数量的元件来实践。
应当理解，前述概念和下文更详细讨论的附加概念(假设此类概念不相互矛盾)的所有组合都被设想为是本文所公开的发明主题的一部分。具体地讲，出现在本公开末尾的要求保护的主题的所有组合都被设想为是本文所公开的发明主题的一部分。

Claims (25)

1.一种装置，所述装置包括：
基板，所述基板具有基板接合焊盘；
传感器，所述传感器位于所述基板上，所述传感器包括有效表面和传感器接合焊盘；
模制层，所述模制层位于所述基板上并且覆盖所述传感器的侧面，所述模制层具有下部部分和上部部分，所述下部部分具有相对于所述基板的顶表面的第一模制高度，所述上部部分具有相对于所述基板的所述顶表面的第二模制高度，所述第一模制高度和所述第二模制高度均大于所述有效表面的高度，所述第二模制高度大于所述第一模制高度；和
封盖层，所述封盖层位于所述模制层的所述下部部分的至少一些上和所述有效表面上；
其中所述封盖层和所述模制层共同在所述传感器的所述有效表面上形成空间，所述空间限定流动通道。
2.根据权利要求1所述的装置，所述装置还包括将所述传感器接合焊盘连接到所述基板接合焊盘的焊线。
3.根据权利要求2所述的装置，其中所述模制层的所述上部部分覆盖所述焊线。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中所述上部部分的所述第二模制高度大于所述封盖层的顶表面相对于所述基板的所述顶表面的高度。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，所述装置还包括位于所述传感器的所述有效表面上的钝化层。
6.根据权利要求5所述的装置，其中所述钝化层包括反应凹槽。
7.根据权利要求5至6中任一项所述的装置，所述装置还包括位于所述钝化层上的功能化涂层。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其中所述流动通道包围所述传感器的所述有效表面的基本上全部。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其中所述流动通道包围所述传感器的整个有效表面和所述传感器的非有效表面的至少一部分。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的装置，其中所述下部部分是平坦的。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的装置，其中所述上部部分是平坦的。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的装置，其中所述封盖层包括入口端口和出口端口。
13.根据权利要求12所述的装置，其中所述模制层的表面在所述流动通道内在所述入口端口和所述传感器的所述有效表面之间。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的装置，其中所述基板包括一个或多个介电层，所述一个或多个介电层中的每个介电层在其中包括一个或多个导电路径。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的装置，其中所述传感器包括互补金属氧化物半导体(CMOS)检测设备。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的装置，其中所述装置是盒的一部分，用于执行生物分析、化学分析或两者。
17.一种方法，所述方法包括：
将传感器放置在基板上，所述传感器包括有效表面和传感器接合焊盘，其中所述基板包括基板接合焊盘；
在所述基板上形成覆盖所述传感器的侧面的模制层，所述模制层具有下部部分和上部部分，所述下部部分具有相对于所述基板的顶表面的第一模制高度，所述上部部分具有相对于所述基板的所述顶表面的第二模制高度，所述第一模制高度和所述第二模制高度均大于所述有效表面的高度，所述第二模制高度大于所述第一模制高度；以及
将封盖层放置在所述模制层的所述下部部分的至少一些上和所述传感器表面上，以在所述传感器的所述有效表面上形成空间，其中所述空间限定流动通道。
18.根据权利要求17所述的方法，所述方法还包括将所述传感器接合焊盘引线接合到所述基板接合焊盘。
19.根据权利要求18所述的方法，所述方法还包括用所述模制层的所述上部部分覆盖所述焊线。
20.根据权利要求17至19中任一项所述的方法，所述方法还包括在所述封盖层中形成入口端口和出口端口。
21.根据权利要求17至20中任一项所述的方法，所述方法还包括在所述传感器表面上形成钝化层。
22.根据权利要求21所述的方法，所述方法还包括在所述钝化层中形成反应凹槽。
23.根据权利要求21至22中任一项所述的方法，所述方法还包括在所述钝化层上形成功能化涂层。
24.一种使用流通池的方法，所述方法包括：
将所述流通池连接到设备，所述流通池包括：
基板，所述基板具有基板接合焊盘；
传感器，所述传感器位于所述基板上，所述传感器包括有效表面和传感器接合焊盘；
模制层，所述模制层位于所述基板上并且覆盖所述传感器的侧面，所述模制层具有下部部分和上部部分，所述下部部分具有相对于所述基板的顶表面的第一模制高度，所述上部部分具有相对于所述基板的顶表面的第二模制高度，所述第一模制高度和所述第二模制高度均大于所述有效表面的高度，所述第二模制高度大于所述第一模制高度；和
封盖层，所述封盖层位于所述模制层的所述下部部分的至少一些上和所述有效表面上，其中所述封盖层和所述模制层共同在所述传感器的所述有效表面上形成空间，所述空间限定流动通道；
利用所述有效表面在所述流通池中执行指定反应，所述利用包括：
经由所述流动通道将至少一种反应组分递送到所述有效表面；以及
将所述指定反应的结果发送到所述设备。
25.一种使用流通池的方法，所述方法包括：
经由所述流通池的流动通道将至少一种反应组分递送到所述流通池的有效表面，所述流通池包括：
基板，所述基板具有基板接合焊盘；
传感器，所述传感器位于所述基板上，所述传感器包括有效表面和传感器接合焊盘；
模制层，所述模制层位于所述基板上并覆盖所述传感器的侧面，所述模制层具有下部部分和上部部分，所述下部部分具有相对于所述基板的顶表面的第一模制高度，所述上部部分具有相对于所述基板的顶表面的第二模制高度，所述第一模制高度和所述第二模制高度均大于所述有效表面的高度，所述第二模制高度大于所述第一模制高度；和
封盖层，所述封盖层位于所述模制层的所述下部部分的至少一些上和所述有效表面上，其中所述封盖层和所述模制层共同在所述传感器的所述有效表面上形成空间，所述空间限定流动通道；以及
使用所述有效表面检测指定反应。
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