JP7221905B2 - 半導体センサの表面処理 - Google Patents

Description

本開示は、概して、半導体センサの表面を処理するためのシステム及び方法、ならびに処理された半導体センサに関する。

半導体基板に形成されるセンサのアレイは、分析化学及び分子生物学等の分野でますます使用されている。例えば、分析物がセンサアレイのセンサパッド上またはセンサパッドの近くで捕捉された場合、その分析物またはその分析物に関連する反応の副生成物が、検出及び使用されて、その分析物に関する情報を解明することができる。具体的には、そのようなセンサアレイは、遺伝子配列決定または定量増幅等の遺伝子分析における用途が見出されている。

製造の際、様々な半導体加工技術により、センサアレイの表面及びセンサアレイの周囲のウェル構造の表面の性質が変化する場合がある。そのような加工は、表面に残留物を残すか、または表面酸化を変化させる可能性がある。そのような表面化学的性質の変化は、センサに近接した分析物の捕捉を阻止または制限し得る。したがって、そのようなセンサアレイの有効性が低下し、そのようなセンサアレイから得られる信号は、誤ったデータを含み得るか、またはデータを含まない場合がある。

一実施例において、表面活性剤が、センサ表面の付近またはセンサ表面上に蒸着される。そのような表面活性剤は、センサがセンサコンポーネントの形態にあるとき、または代替として、ウエハがセンサコンポーネントへとパッケージングされ得るダイへ切り離される前にセンサがウエハに並べられているときに、センサ表面に蒸着される。

特定の実施例では、センサコンポーネントには、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）に基づくセンサのアレイと、対応する反応部位のアレイ、例えば、ウェルが含まれる。１つ以上の表面活性剤が、ＦＥＴに基づくセンサのアレイまたはウェルの表面に配置され得る。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
センサコンポーネントであって、
センサ表面を含むセンサと、
前記センサと連動し、かつ前記センサ表面を露出させる、反応部位であって、前記反応部位は、反応部位表面を含む、反応部位と、
前記反応部位表面または前記センサ表面に結合する表面活性剤であって、前記表面活性剤は、前記センサ表面と反応する表面活性官能基を含み、かつ遠位官能性を含み、前記表面活性官能基は、ホスフェート、ホスホン酸、ホスフィン酸、ビスホスホン酸、多座配位性ホスフェートもしくはホスホネート、ポリホスフェート／ホスホネート、それらのアルコキシ誘導体、またはそれらの任意の組み合わせを含み、前記遠位官能性はアミンを含む、表面活性剤と、を備える、センサコンポーネント。
（項目２）
前記表面活性官能基は、ホスフェート、ホスホン酸、ホスフィン酸、それらのアルコキシ誘導体、またはそれらの任意の組み合わせを含む、項目１に記載のセンサ。
（項目３）
前記アミンは、第二級アミン、第三級アミン、または複素環式アミンから誘導される、項目１または項目２に記載のセンサ。
（項目４）
前記複素環式アミンは、ピロリジン、ピロール、イミダゾール、ピペリジン、ピリジン、ピリミジン、プリン、またはそれらの組み合わせを含む、項目３に記載のセンサ。
（項目５）
前記表面活性剤は、アルキルホスホン酸、第四級アミノホスホン酸の塩、それらのフッ素化もしくは塩素化誘導体、それらの誘導体、またはそれらの組み合わせである、項目１～４のいずれか１項に記載のセンサ。
（項目６）
前記表面活性剤は、第四級アミノホスホン酸の塩素もしくは臭素塩、メチルアンモニウムホスホン酸、エチルアンモニウムホスホン酸、（１２－ドデシルホスホン酸）メチルトリアゾリウム臭化物、（６－ヘキシルホスホン酸）イミダゾリウム、ピリジンアルキルホスホン酸、（１－アミノ－１－フェニルメチル）ホスホン酸、それらのフッ素化もしくは塩素化誘導体、それらの誘導体、またはそれらの任意の組み合わせを含む、項目１～５のいずれか１項に記載のセンサ。
（項目７）
前記表面活性剤は、イミダゾールホスホン酸を含む、項目１～６のいずれか１項に記載のセンサ。
（項目８）
前記表面活性剤は、（１２－ドデシルホスホン酸）メチルトリアゾリウム臭化物を含む、項目１～７のいずれか１項に記載のセンサ。
（項目９）
前記表面活性剤は、官能化アミノビス（アルキルホスホン酸）を含む、項目１～８のいずれか１項に記載のセンサ。
（項目１０）
前記表面活性剤は、ビスホスホン酸または多座配位性ホスホン酸を含む、項目１～９のいずれか１項に記載のセンサ。
（項目１１）
前記表面活性剤は、ジエチレントリアミンペンタ（メチレンホスホン酸）、ヘキサメチレンジアミンテトラ（メチレンホスホン酸）、テトラメチレンジアミンテトラ（メチレンホスホン酸）、またはそれらの任意の組み合わせを含む、項目１０のいずれか１項に記載のセンサ。
（項目１２）
前記表面活性剤は、単一層で結合する、項目１～１１のいずれか１項に記載のセンサ。
（項目１３）
前記センサは、電界効果トランジスタを含む、項目１～１２のいずれか１項に記載のセンサ。
（項目１４）
前記電界効果トランジスタは、イオン感応性電界効果トランジスタを含む、項目１３に記載のセンサ。
（項目１５）
前記センサは、センサアレイの一部であり、前記反応部位は、前記センサアレイに動作可能に連結されたウェルアレイのウェルである、項目１～１４のいずれか１項に記載のセンサ。
（項目１６）
前記表面活性剤は、前記センサ表面に結合する、項目１～１５のいずれか１項に記載のセンサ。
（項目１７）
前記表面活性剤は、前記反応部位表面に結合する、項目１～１６のいずれか１項に記載のセンサ。
（項目１８）
センサコンポーネントを処理する方法であって、
センサコンポーネントを洗浄することであって、前記センサコンポーネントは、反応部位と連動するセンサを含み、前記センサはセンサ表面を含み、前記反応部位は反応部位表面を含む、洗浄することと、
表面活性剤をウエハに塗布することであって、前記表面活性剤は、前記センサ表面と反応する表面活性官能基を含み、かつ遠位官能性を含み、前記表面活性官能基は、ホスフェート、ホスホン酸、ホスフィン酸、ビスホスホン酸、多座配位性ホスフェートもしくはホスホネート、ポリホスフェート／ホスホネート、それらのアルコキシ誘導体、またはそれらの任意の組み合わせを含み、前記遠位官能性はアミンを含む、適用することと、を含む、方法。
（項目１９）
前記表面活性剤を塗布した後に、前記センサコンポーネントをアルコールで洗浄することをさらに含む、項目１８に記載の方法。
（項目２０）
前記アミンは、第二級アミン、第三級アミン、または複素環式アミンから誘導される、項目１８または項目１９に記載の方法。
（項目２１）
前記複素環式アミンは、ピロリジン、ピロール、イミダゾール、ピペリジン、ピリジン、ピリミジン、プリン、またはそれらの組み合わせを含む、項目２０に記載の方法。
（項目２２）
前記表面活性剤は、アルキルホスホン酸、第四級アミノホスホン酸の塩、それらのフッ素化もしくは塩素化誘導体、それらの誘導体、またはそれらの組み合わせである、項目１８～２１のいずれか１項に記載の方法。
（項目２３）
前記表面活性剤は、第四級アミノホスホン酸の塩素もしくは臭素塩、メチルアンモニウムホスホン酸、エチルアンモニウムホスホン酸、（１２－ドデシルホスホン酸）メチルトリアゾリウム臭化物、（６－ヘキシルホスホン酸）イミダゾリウム、ピリジンアルキルホスホン酸、（１－アミノ－１－フェニルメチル）ホスホン酸、それらのフッ素化もしくは塩素化誘導体、それらの誘導体、またはそれらの任意の組み合わせを含む、項目１８～２２のいずれか１項に記載の方法。
（項目２４）
前記表面活性剤は、イミダゾールホスホン酸を含む、項目１８～２３のいずれか１項に記載の方法。
（項目２５）
前記表面活性剤は、（１２－ドデシルホスホン酸）メチルトリアゾリウム臭化物を含む、項目１８～２４のいずれか１項に記載の方法。
（項目２６）
前記表面活性剤は、官能化アミノビス（アルキルホスホン酸）を含む、項目１８～２５のいずれか１項に記載の方法。
（項目２７）
前記表面活性剤は、ビスホスホン酸または多座配位性ホスホン酸を含む、項目１８～２６のいずれか１項に記載の方法。
（項目２８）
前記表面活性剤は、ジエチレントリアミンペンタ（メチレンホスホン酸）、ヘキサメチレンジアミンテトラ（メチレンホスホン酸）、テトラメチレンジアミンテトラ（メチレンホスホン酸）、またはそれらの任意の組み合わせを含む、項目２７に記載の方法。
（項目２９）
前記遠位官能性は、正の電荷を有する、項目１８～２８のいずれか１項に記載の方法。
（項目３０）
前記表面活性剤は、単一層で結合する、項目１８～２９のいずれか１項に記載の方法。
（項目３１）
前記センサは、電界効果トランジスタを含む、項目１８～３０のいずれか１項に記載の方法。
（項目３２）
前記電界効果トランジスタは、イオン感応性電界効果トランジスタを含む、項目３１に記載の方法。
（項目３３）
前記表面活性剤は、前記センサ表面に結合する、項目１８～３２のいずれか１項に記載の方法。
（項目３４）
前記表面活性剤は、前記反応部位表面に結合する、項目１８～３３のいずれか１項に記載の方法。
（項目３５）
センサコンポーネントを形成する方法であって、
ウエハを酸素プラズマで処理することであって、前記ウエハは、複数のダイを含み、前記複数のダイのそれぞれのダイは、センサアレイ及び前記センサアレイと連動する反応部位アレイを含む、処理することと、
表面活性剤を前記ウエハに塗布することであって、前記表面活性剤は、前記センサ表面と反応する表面活性官能基を含み、かつ遠位官能性を含み、前記表面活性官能基は、ホスフェート、ホスホン酸、ホスフィン酸、ビスホスホン酸、多座配位性ホスフェートもしくはホスホネート、ポリホスフェート／ホスホネート、それらのアルコキシ誘導体、またはそれらの任意の組み合わせを含み、前記遠位官能性はアミンを含む、塗布することと、を含む、方法。
（項目３６）
前記表面活性剤を塗布した後に、前記ウエハをアニーリングすることをさらに含む、項目３５に記載の方法。
（項目３７）
前記表面活性剤を塗布した後に、前記ウエハを複数のダイに切り離すことをさらに含む、項目３５または項目３６に記載の方法。
（項目３８）
前記複数のダイの１つのダイをパッケージングすることをさらに含む、項目３７に記載の方法。
（項目３９）
前記アミンは、第二級アミン、第三級アミン、または複素環式アミンから誘導される、項目３５～３８のいずれか１項に記載の方法。
（項目４０）
前記複素環式アミンは、ピロリジン、ピロール、イミダゾール、ピペリジン、ピリジン、ピリミジン、プリン、またはそれらの組み合わせを含む、項目３９に記載の方法。
（項目４１）
前表面活性剤は、アルキルホスホン酸、第四級アミノホスホン酸の塩、それらのフッ素化もしくは塩素化誘導体、それらの誘導体、またはそれらの組み合わせである、項目３５～４０のいずれか１項に記載の方法。
（項目４２）
前記表面活性剤は、第四級アミノホスホン酸の塩素もしくは臭素塩、メチルアンモニウムホスホン酸、エチルアンモニウムホスホン酸、（１２－ドデシルホスホン酸）メチルトリアゾリウム臭化物、（６－ヘキシルホスホン酸）イミダゾリウム、ピリジンアルキルホスホン酸、（１－アミノ－１－フェニルメチル）ホスホン酸、それらのフッ素化もしくは塩素化誘導体、それらの誘導体、またはそれらの任意の組み合わせを含む、項目３５～４１のいずれか１項に記載の方法。
（項目４３）
前記表面活性剤は、イミダゾールホスホン酸を含む、項目３５～４２のいずれか１項に記載の方法。
（項目４４）
前記表面活性剤は、（１２－ドデシルホスホン酸）メチルトリアゾリウム臭化物を含む、項目３５～４３のいずれか１項に記載の方法。
（項目４５）
前記表面活性剤は、官能化アミノビス（アルキルホスホン酸）を含む、項目３５～４４のいずれか１項に記載の方法。
（項目４６）
前記表面活性剤は、ビスホスホン酸または多座配位性ホスホン酸を含む、項目３５～４５のいずれか１項に記載の方法。
（項目４７）
前記表面活性剤は、ジエチレントリアミンペンタ（メチレンホスホン酸）、ヘキサメチレンジアミンテトラ（メチレンホスホン酸）、テトラメチレンジアミンテトラ（メチレンホスホン酸）、またはそれらの任意の組み合わせを含む、項目４６に記載の方法。
（項目４８）
前記遠位官能性は、正の電荷を有する、項目３５～４７のいずれか１項に記載の方法。
（項目４９）
前記表面活性剤は、単一層で結合する、項目３５～４８のいずれか１項に記載の方法。
（項目５０）
前記センサアレイのセンサは、電界効果トランジスタを含む、項目３５～４９のいずれか１項に記載の方法。
（項目５１）
前記電界効果トランジスタは、イオン感応性電界効果トランジスタを含む、項目５０に記載の方法。
（項目５２）
前記表面活性剤は、前記センサ表面に結合する、項目３５～５１のいずれか１項に記載の方法。
（項目５３）
前記表面活性剤は、前記反応部位表面に結合する、項目３５～５２のいずれか１項に記載の方法。
（項目５４）
センサコンポーネントであって、
センサ表面を含むセンサと、
前記センサと連動し、かつ前記センサ表面を露出させる、反応部位であって、前記反応部位は、反応部位表面を含む、反応部位と、
前記反応部位表面または前記センサ表面に結合する表面活性剤であって、前記表面活性剤は、前記反応部位表面または前記センサ表面でブレンステッド塩基またはルイス酸官能性と反応する表面活性官能基を含み、かつ供与電子対を有さない遠位官能性を含む、表面活性剤と、を備える、センサコンポーネント。
（項目５５）
前記表面活性官能基は、シラン、ホスフェート、ホスホン酸、ホスフィン酸、ビスホスホン酸、イソシアネート、カテコール、ヒドロキサメート、それらのアルコキシ誘導体、またはそれらの任意の組み合わせを含む、項目５４に記載のセンサ。
（項目５６）
前記表面活性官能基は、シランまたはそのアルコキシ誘導体を含む、項目５５に記載のセンサ。
（項目５７）
前記表面活性官能基は、ホスフェート、ホスホン酸、ホスフィン酸、ビスホスホン酸、それらのアルコキシ誘導体、またはそれらの任意の組み合わせを含む、項目５５に記載のセンサ。
（項目５８）
前記表面活性官能基は、イソシアネート、カテコール、ヒドロキサメート、それらのアルコキシ誘導体、またはそれらの任意の組み合わせを含む、項目５５に記載のセンサ。
（項目５９）
前記遠位官能性は、アルキル基または第四級アンモニウムを含む、項目５５に記載のセンサ。
（項目６０）
前記第四級アンモニウムは、第二級アミン、第三級アミン、または複素環式アミンから誘導される、項目５９に記載のセンサ。
（項目６１）
前記複素環式アミンは、ピロリジン、ピロール、イミダゾール、ピペリジン、ピリジン、ピリミジン、プリン、またはそれらの組み合わせを含む、項目６０に記載のセンサ。
（項目６２）
前記表面活性剤は、アルキルトリアルコキシシラン、第四級アンモニウムアルキルアルコキシシランの塩、それらのフッ素化もしくは塩素化誘導体、それらの誘導体、またはそれらの組み合わせである、項目５４～６１のいずれか１項に記載のセンサ。
（項目６３）
前記表面活性剤は、アルキルホスホン酸、第四級アミノホスホン酸の塩、それらのフッ素化もしくは塩素化誘導体、それらの誘導体、またはそれらの組み合わせである、項目５４～６２のいずれか１項に記載のセンサ。
（項目６４）
前記遠位官能性は、正の電荷を有する、項目５４～６３のいずれか１項に記載のセンサ。
（項目６５）
前記表面活性剤は、単一層で結合する、項目５４～６４のいずれか１項に記載のセンサ。
（項目６６）
前記センサは、電界効果トランジスタを含む、項目５４～６５のいずれか１項に記載のセンサ。
（項目６７）
前記電界効果トランジスタは、イオン感応性電界効果トランジスタを含む、項目６６に記載のセンサ。
（項目６８）
前記センサは、センサアレイの一部であり、前記反応部位は、前記センサアレイに動作可能に連結されたウェルアレイのウェルである、項目５４～６７のいずれか１項に記載のセンサ。
（項目６９）
前記表面活性剤は、前記センサ表面に結合する、項目５４～６８のいずれか１項に記載のセンサ。
（項目７０）
前記表面活性剤は、前記反応部位表面に結合する、項目５４～６９のいずれか１項に記載のセンサ。
（項目７１）
センサコンポーネントを形成する方法であって、
ウエハを酸素プラズマで処理することであって、前記ウエハは、複数のダイを含み、前記複数のダイのそれぞれのダイは、センサアレイ及び前記センサアレイと連動する反応部位アレイを含む、処理することと、
表面活性剤を前記ウエハに塗布することであって、前記表面活性剤は、前記反応部位の表面または前記センサアレイのセンサの表面に結合し、前記表面活性剤は、前記反応部位表面または前記センサ表面でブレンステッド塩基またはルイス酸官能性と反応する表面活性官能基を含み、かつ供与電子対を有さない遠位官能性を含む、塗布することと、を含む、方法。
（項目７２）
前記表面活性剤を塗布した後に、前記ウエハをアニーリングすることをさらに含む、項目７１に記載の方法。
（項目７３）
前記表面活性剤を塗布した後に、前記ウエハを複数のダイに切り離すことをさらに含む、項目７１または項目７２に記載の方法。
（項目７４）
前記複数のダイの１つのダイをパッケージングすることをさらに含む、項目７３に記載の方法。
（項目７５）
前記表面活性官能基は、シラン、ホスホン酸、ホスフィン酸、ビスホスホン酸、イソシアネート、カテコール、ヒドロキサメート、それらのアルコキシ誘導体、またはそれらの任意の組み合わせを含む、項目７１～７４のいずれか１項に記載の方法。
（項目７６）
前記表面活性官能基は、シランを含む、項目７５に記載の方法。
（項目７７）
前記表面活性官能基は、ホスホン酸を含む、項目７５に記載の方法。
（項目７８）
前記表面活性官能基は、イソシアネート、カテコール、ヒドロキサメート、それらのアルコキシ誘導体、またはそれらの任意の組み合わせを含む、項目７５に記載の方法。
（項目７９）
前記遠位官能性は、アルキル基または第四級アンモニウムを含む、項目７５に記載の方法。
（項目８０）
前記第四級アンモニウムは、第二級アミン、第三級アミン、または複素環式アミンから誘導される、項目７９に記載の方法。
（項目８１）
前記複素環式アミンは、ピロリジン、ピロール、イミダゾール、ピペリジン、ピリジン、ピリミジン、プリン、またはそれらの組み合わせを含む、項目８０に記載の方法。
（項目８２）
前記表面活性剤は、アルキルトリアルコキシシラン、第四級アンモニウムアルキルアルコキシシランの塩、それらのフッ素化もしくは塩素化誘導体、それらの誘導体、またはそれらの組み合わせである、項目７１～８１のいずれか１項に記載の方法。
（項目８３）
前表面活性剤は、アルキルホスホン酸、第四級アミノホスホン酸の塩、それらのフッ素化もしくは塩素化誘導体、それらの誘導体、またはそれらの組み合わせである、項目７１～８２のいずれか１項に記載の方法。
（項目８４）
前記遠位官能性は、正の電荷を有する、項目７１～８３のいずれか１項に記載の方法。
（項目８５）
前記表面活性剤は、単一層で結合する、項目７１～８４のいずれか１項に記載の方法。
（項目８６）
前記センサアレイのセンサは、電界効果トランジスタを含む、項目７１～８５のいずれか１項に記載の方法。
（項目８７）
前記電界効果トランジスタは、イオン感応性電界効果トランジスタを含む、項目８６に記載の方法。
（項目８８）
前記表面活性剤は、前記センサ表面に結合する、項目７１～８７のいずれか１項に記載の方法。
（項目８９）
前記表面活性剤は、前記反応部位表面に結合する、項目７１～８８のいずれか１項に記載の方法。
（項目９０）
センサコンポーネントを処理する方法であって、
センサコンポーネントを洗浄することであって、前記センサコンポーネントは、反応部位と連動するセンサを含み、前記センサはセンサ表面を含み、前記反応部位は反応部位表面を含む、洗浄することと、
表面活性剤を前記ウエハに塗布することであって、前記表面活性剤は、前記反応部位表面または前記センサの表面に結合し、前記表面活性剤は、前記反応部位表面または前記センサ表面でブレンステッド塩基またはルイス酸官能性と反応する表面活性官能基を含み、かつ供与電子対を有さない遠位官能性を含む、塗布することと、を含む、方法。
（項目９１）
前記表面活性剤を塗布した後に、前記センサコンポーネントをアルコールで洗浄することをさらに含む、項目９０に記載の方法。
（項目９２）
前記表面活性官能基は、シラン、ホスホン酸、またはそれらの組み合わせを含む、項目９０または項目９１に記載の方法。
（項目９３）
前記表面活性官能基は、シランを含む、項目９２に記載の方法。
（項目９４）
前記表面活性官能基は、ホスホン酸を含む、項目９２に記載の方法。
（項目９５）
前記遠位官能性は、アルキル基または第四級アンモニウムを含む、項目９２に記載の方法。
（項目９６）
前記第四級アンモニウムは、第二級アミン、第三級アミン、または複素環式アミンから誘導される、項目９５に記載の方法。
（項目９７）
前記複素環式アミンは、ピロリジン、ピロール、イミダゾール、ピペリジン、ピリジン、ピリミジン、プリン、またはそれらの組み合わせを含む、項目９６に記載の方法。
（項目９８）
前記表面活性剤は、アルキルトリアルコキシシラン、第四級アンモニウムアルキルアルコキシシランの塩、それらのフッ素化もしくは塩素化誘導体、それらの誘導体、またはそれらの組み合わせである、項目９０～９７のいずれか１項に記載の方法。
（項目９９）
前表面活性剤は、アルキルホスホン酸、第四級アミノホスホン酸の塩、それらのフッ素化もしくは塩素化誘導体、それらの誘導体、またはそれらの組み合わせである、項目９０～９８のいずれか１項に記載の方法。
（項目１００）
前記遠位官能性は、正の電荷を有する、項目９０～９９のいずれか１項に記載の方法。
（項目１０１）
前記表面活性剤は、単一層で結合する、項目９０～１００のいずれか１項に記載の方法。
（項目１０２）
前記センサは、電界効果トランジスタを含む、項目９０～１０２のいずれか１項に記載の方法。
（項目１０３）
前記電界効果トランジスタは、イオン感応性電界効果トランジスタを含む、項目１０２に記載の方法。
（項目１０４）
前記表面活性剤は、前記センサ表面に結合する、項目９０～１０３のいずれか１項に記載の方法。
（項目１０５）
前記表面活性剤は、前記反応部位表面に結合する、項目９０～１０４のいずれか１項に記載の方法。

添付の図面を参照することによって、本開示をよりよく理解することができ、その多くの特徴及び利点が当業者に明らかになる。

例示的な測定システムの図を含む。 例示的な測定コンポーネントの図を含む。 例示的な測定コンポーネントのアレイの図を含む。 例示的なウェルの構造の図を含む。 例示的なウェル及びセンサの構造の図を含む。 半導体センサの処理のための例示的な方法を示すフロー図を含む。 半導体センサの処理のための例示的な方法を示すフロー図を含む。 例示的な表面活性剤の図を含む。 例示的な表面活性剤の図を含む。 例示的な表面活性剤の図を含む。

異なる図面における同じ参照記号の使用は、同様または同一の項目を示す。

例示的な実施形態において、センサコンポーネントは、センサと、センサと連動して配置される反応部位とを有する。反応部位は、ウェル、チャネル、溝、穴、くぼみ、または他の類似の構造体であり得る。例えば、反応部位はウェルであってもよい。表面活性剤は、反応部位の側壁またはセンサの表面に結合し得る。表面活性剤は、表面上でブレンステッド塩基構造またはルイス酸構造と反応する官能基を含み得、かつ供与電子対を有さないか、またはブレンステッド塩基もしくは酸官能性基を欠く、遠位官能性を含み得る。表面活性剤は、ウエハ加工の際、またはウエハの切り離し及びセンサコンポーネントの形成の後に、表面に適用され得る。

例示的な実施形態では、センサコンポーネントは、センサアレイと関連付けられたウェルアレイを含む。センサアレイのセンサには、イオン感応性電界効果トランジスタ（ＩＳＦＥＴ）等の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）センサが含まれ得る。一実施例において、ウェルは、１００ｎｍ～１０マイクロメートルの深さまたは厚さを有する。別の実施例では、ウェルは、０．１マイクロメートル～２マイクロメートルの範囲の特徴的な直径を有し得る。センサコンポーネントは、配列決定システムの一部を成し得る。

特定の実施例では、配列決定システムには、感知アレイが設置されているフローセルが含まれ、感知アレイと電子通信する通信回路が含まれ、フローセルと流体連通する容器及び流体制御装置が含まれる。例として、図１は、フローセル１００の拡大断面図を示し、フローチャンバ１０６の一部分を示す。試薬１０８がウェルアレイ１０２の表面全体に流れ、ここで、試薬１０８は、ウェルアレイ１０２のウェルの開放された端部の上を流れる。ウェルアレイ１０２及びセンサアレイ１０５がともに集積ユニットを形成して、フローセル１００の下壁部（または床）を形成し得る。基準電極１０４は、フローチャンバ１０６と流体的に連結され得る。さらに、フローセルカバー１３０が、試薬１０８を密閉領域内に収容するように、フローチャンバ１０６を封入する。

図２は、図１の１１０で示されているウェル２０１及びセンサ２１４の拡大図を示す。ウェルの容積、形状、アスペクト比（底幅対ウェル深さ比等）、及び他の寸法特徴は、起こる反応の性質、ならびに試薬、副生成物、または（もしあれば）利用される標識技法に基づいて選択され得る。センサ２１４は化学電界効果トランジスタ（ＣｈｅｍＦＥＴ）、より具体的にはイオン感応性ＦＥＴ（ＩＳＦＥＴ）であり得、フローティングゲート２１８が、センサ表面が画定される材料層２１６によってウェル内部から任意に分離されたセンサプレート２２０を有している。加えて、導電層（図示せず）が、センサプレート２２０上に配置されてもよい。一実施例において、材料層２１６は、イオン感応性材料層を含む。材料層２１６は、とりわけ、ジルコニウム、ハフニウム、タンタル、アルミニウム、または、チタンの酸化物、またはチタンの窒化物といった、セラミック層であり得る。あるいは、材料層２１６は、チタン、タングステン、金、銀、白金、アルミニウム、銅、またはそれらの組み合わせといった、金属から形成されてもよい。一実施例では、材料層２１６は、５ｎｍ～１００ｎｍの範囲、例えば、１０ｎｍ～７０ｎｍの範囲、１５ｎｍ～６５ｎｍの範囲、またはさらには２０ｎｍ～５０ｎｍの範囲の厚さを有し得る。

材料層２１６は、図示のＦＥＴコンポーネントの境界部を超えて延在するものとして示されるが、材料層２１６は、ウェル２０１の底部に沿って、及び場合によってはウェル２０１の壁に沿って、延在してもよい。センサ２１４は、センサプレート２２０とは逆の材料層２１６上に存在する電荷２２４の量に対応することができる（その量に応じて出力信号を生成することができる）。電荷２２４の変化によって、ｃｈｅｍＦＥＴのソース２２１とドレイン２２２との間の電流が変化し得る。次に、ｃｈｅｍＦＥＴを直接使用して、電流ベースの出力信号を提供すること、または追加の回路とともに間接的に使用して、電圧ベースの出力信号を提供することができる。反応物質、洗浄溶液、及び他の試薬は、拡散機構２４０によって、ウェルの内外へと移動することができる。

ある実施形態では、ウェル２０１内で行われる反応は、目的の分析物の特徴または特性を特定または決定するための分析反応であり得る。そのような反応は、副生成物を直接または間接的に生成させ得、この副生成物はセンサプレート２２０に隣接する電荷の量に影響を与える。そのような副生成物が、少量生成される、または急速に劣化する、もしくは他の構成物質と反応する場合、生成される出力信号を増大させるために、同じ分析物の複数の複製物を、ウェル２０１で同時に分析してもよい。ある実施形態では、分析物の複数の複製物は、ウェル２０１内に付着する前後いずれかに、固相支持体２１２に結合され得る。固相支持体２１２は、ポリマーマトリクス、例えば、親水性ポリマーマトリクス等、例えば、ヒドロゲルマトリクス等であり得る。単純かつ容易な説明のため、固相支持体２１２はまた、本明細書においてポリマーマトリクスとも称され得る。

ウェル２０１は、壁部構造体によって画定され得、この壁部構造体は、１つ以上の材料層から形成されてもよい。一実施例において、壁部構造体は、ウェルの下面から上面まで延在する厚さが０．０１マイクロメートル～１０マイクロメートルの範囲、例えば、０．０５マイクロメートル～１０マイクロメートルの範囲、０．１マイクロメートル～１０マイクロメートルの範囲、０．３マイクロメートル～１０マイクロメートルの範囲、または０．５マイクロメートル～６マイクロメートルの範囲であり得る。具体的には、厚さは、０．０１マイクロメートル～１マイクロメートルの範囲、例えば、０．０５マイクロメートル～０．５マイクロメートルの範囲、または０．０５マイクロメートル～０．３マイクロメートルの範囲であり得る。ウェル２０１は、断面積（Ａ）をＰｉで除算した数の４倍の平方根（例えば、ｓｑｒｔ（４＊Ａ／π））として定義される、特徴的な直径を有し得、これは、５マイクロメートル以下、例えば、３．５マイクロメートル以下、２．０マイクロメートル以下、１．６マイクロメートル以下、１．０マイクロメートル以下、０．８マイクロメートル以下、またはさらには０．６マイクロメートル以下である。一実施例では、ウェル２０１は、少なくとも０．０１マイクロメートルの特徴的な直径を有し得る。さらなる実施例では、ウェル２０１には、０．０５ｆＬ～１０ｐＬの範囲の容積、例えば、０．０５ｆＬ～１ｐＬの範囲、０．０５ｆＬ～１００ｆＬの範囲、０．０５ｆＬ～１０ｆＬの範囲、またはさらには０．１ｆＬ～５ｆＬの範囲の容積が画定され得る。

図２は、単層壁部構造体及び単層材料層２１６を示しているが、このシステムは、１つ以上の壁部構造層、１つ以上の導電層、または１つ以上の材料層を含んでもよい。例えば、壁部構造体は、ケイ素の酸化物またはＴＥＯＳを含むか、またはケイ素の窒化物を含む、１つ以上の層から形成され得る。

図３に示される特定の実施例では、システム３００はウェル壁部構造体３０２を含み、これには、センサアレイのセンサパッドに配置されるか、またはそこに動作可能に連結される、ウェル３０４のアレイが画定される。ウェル壁部構造体３０２には、上面３０６が画定される。ウェルに関連する下面３０８は、センサアレイのセンサパッド上に配置される。ウェル壁部構造体３０２は、上面３０６と下面３０８との間に側壁部３１０が画定される。上述のように、センサアレイのセンサパッドに接する材料層は、ウェル３０４のアレイのウェルの下面３０８に沿って、またはウェル壁部構造体３０２によって画定された壁部３１０の少なくとも一部分に沿って、延在し得る。上面３０６には、材料層が存在しなくてもよい。

図２の壁部表面は、実質的に垂直かつ外向きに延在するとして示されているが、壁部表面は、様々な方向に延在し、様々な形状を有してもよい。実質的に垂直にとは、センサパッドによって画定される表面に対してコンポーネントが垂直となる方向に延在することを意味する。例えば、図４に示されるように、ウェル壁部４０２は垂直に延在して、センサパッドによって画定される面の法線成分４１２に平行になり得る。別の実施例では、壁面４０４は、センサパッドから離れて外向きに実質的に垂直に延在して、ウェルの下面の面積よりも大きな開口部がウェルに提供され得る。図４に示されるように、壁面４０４は、表面４１４の法線成分４１２に平行な垂直成分を有する方向に延在する。代替的な実施例では、壁面４０６は、内向きに実質的に垂直に延在して、ウェルの下面の面積よりも小さな開口領域が提供される。壁面４０６は、表面４１４の法線成分４１２に平行な成分を有する方向に延在する。

表面４０２、４０４、または４０６は直線で示されているが、一部の半導体またはＣＭＯＳの製造プロセスでは、非線形形状を有する構造がもたらされ得る。具体的には、壁面４０８等の壁面、及び上面４１０等の上面は、アーチ型の形状であってもよく、または様々な非線形形態をなしてもよい。本明細書に示される構造体及びデバイスは、線形の層、表面、または形状を有するとして示されているが、半導体加工に起因する実際の層、表面、または形状は、ある程度異なってもよく、場合によっては示される実施形態の非線形及びアーチ型の変形を含む。

図５は、イオン感応性材料層を有する例示的なウェルの図を含む。例えば、ウェル構造体５０２には、例示的なウェル５０４、５０６、または５０８等、ウェルのアレイが画定され得る。ウェル（５０４、５０６、または５０８）は、内在するセンサ（図示せず）に、動作可能に連結することができる、またはそのような内在するセンサに接続することができる。例示的なウェル５０４には、ウェル５０４の底部を画定し、構造体５０２内に延在する、イオン感応性材料層５１０が含まれる。図５には示されていないが、ゲート、例えば、イオン感応性電界効果トランジスタのフローティングゲート等の導電層が、イオン感受性材料層５１０の下に存在してもよい。

別の実施例では、ウェル５０６によって示されるように、イオン感応性材料層５１２は、構造体５０２内に延在することなくウェル５０６の底部及びセンサ表面を画定し得る。さらなる実施例では、ウェル５０８は、構造体５０２によって画定されるウェル５０８の側壁５１６の少なくとも一部に沿って延在するイオン感応性層５１４を含み得る。上述のように、イオン感応性材料層５１２または５１４は、導電層または内在する電子デバイスのゲートの上に存在し得、かつそれらにはセンサ表面が画定され得る。

特定の実施例では、ウェル（５０４、５０６、または５０８）の側壁５２０は、金属、半金属、それらの酸化物、もしくはそれらの窒化物、またはそれらの組み合わせから形成され得る。例示的な金属としては、金、銀、白金、銅、アルミニウム、タングステン、チタン、またはそれらの組み合わせが挙げられる。例示的な半金属には、ケイ素が挙げられる。一実施例では、側壁は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、ＴＥＯＳ、またはそれらの組み合わせから形成され得る。具体的には、側壁５２０は、上述の材料のうちの１つ以上のものの１つ以上の層から形成され得る。

センサの表面（例えば、材料層５１０、５１２、または５１４）は、金属、半金属、それらの酸化物、もしくはそれらの窒化物、またはそれらの組み合わせから形成され得る。例示的な金属としては、タングステン、チタン、タンタル、ハフニウム、アルミニウム、ジルコニウム、金、銀、白金、銅、またはそれらの組み合わせが挙げられる。例示的な酸化物または窒化物としては、二酸化チタン、窒化チタン、酸化タンタル、酸化ハフニウム、ジルコニア、アルミナ、またはそれらの組み合わせが挙げられる。

特定の実施例では、側壁５２０の表面またはセンサの表面（５１０、５１２、もしくは５１４）は、ブレンステッド塩基官能性基、例えば、表面ヒドロキシル基もしくはμ－オキソ基等、または遷移金属中心におけるルイス酸官能性を呈し得る。一部の窒化物においてさえも、特に、水溶液の存在下において、表面の少なくとも一部分の酸化により、表面ヒドロキシル基または他のブレンステッド塩基構造の形成がもたらされる。そのようなヒドロキシル基は、緩衝作用を呈し、反応によるイオン性副生成物、例えば、酸性プロトンもしくはヒドロニウムイオンに対する、またはｐＨの変化に対するセンサの応答性を低下させることが示されている。金属セラミック表面については、表面の金属中心が、ルイス酸部位のように機能し得る。

一実施例において、表面活性剤が、側壁５２０及びセンサ表面（５１０、５１２、または５１４）に結合し得る。具体的には、表面活性剤は、表面の１つ以上に単一層として結合し得る。具体的には、表面活性剤には、表面に形成されるブレンステッド塩基またはルイス酸官能性と反応する官能基が含まれる。表面活性剤の例示的な表面反応性官能基としては、シラン、ホスフェート、ホスホン酸、ホスフィン酸、ビスホスホン酸、多座配位性ホスフェートもしくはホスホネート、ポリホスフェート／ホスホネート、イソシアネート、カテコール、ヒドロキサメート、それらのアルコキシ誘導体、またはそれらの任意の組み合わせを挙げることができる。例示的なアルコキシ基としては、メトキシ、エトキシ、またはそれらの組み合わせが挙げられる。別の実施例では、クロドロン酸と官能化第一級アミンとの組み合わせを、表面反応性官能基の代わりに用いてもよい。一実施例では、シランは、多くのセラミック及び金属表面を官能化させ得る。特定の実施例では、シラン、イソシアネート、ヒドロキサメート、及びクロドロン酸が、シリカ表面を官能化させ得る。別の実施例では、ホスフェート、カテコール、及びヒドロキサメートが、チタニア表面の官能化に用いられ得る。さらなる実施例では、特定の表面反応性官能基は、１つ以上の金属またはセラミック表面上に、他の金属またはセラミック表面と比べて選択的に付着し得る。

この官能基から遠位に、表面活性剤は、供与電子対を含まない官能基またはブレンステッド塩基もしくは酸活性を欠く官能基を含み得る。遠位官能基は、正の電荷を有する官能基であってもよく、または中性官能基であってもよい。例示的な中性官能基としては、アルキル基、分岐アルキル基、または環状芳香族基が挙げられる。供与電子対を欠く例示的な正の電荷を有する基としては、窒素を組み込む第二級アミン、第三級アミン、または複素環式基から誘導される第四級アンモニウムイオンの塩が挙げられる。別の実施例では、遠位官能基は、ニトロソ官能基であり得る。窒素を組み込む例示的な複素環式基としては、ピロリジン、ピロール、イミダゾール、ピペリジン、ピリジン、ピリミジン、プリン、トリアゾリウム、またはそれらの組み合わせから誘導される第四級アミンが挙げられる。具体的には、塩には、第四級アンモニウムイオンのハロゲン化物塩、例えば臭化物塩が含まれ得る。第二級、第三級、または第四級アミンを、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、またはｔｅｒｔ－ブチルアルキル基を含む、アルキル基に共役させてもよい。別の実施例では、遠位官能基には、立体障害性第一級、第二級、または第三級アミン、例えば、近位ホスフェート基、ホスホネート基、ホスフィネート基、もしくはシラン基、またはそれらの組み合わせによる立体障害を有するアミンが含まれ得る。特定の実施例では、遠位官能基には、ビオチンまたはその誘導体が含まれ得る。

一実施例において、遠位官能基は、アミド、アルキル、アルコキシ、アリール、またはポリエーテルもしくはチオエーテル部分、あるいはそれらの組み合わせによって、表面反応性官能基に結合され得る。例えば、遠位官能基は、１～１６個の炭素原子、例えば１～１２個の炭素原子を有するアルキル部分によって、表面反応性官能基から離れていてもよい。一実施例では、アルキル部分は、８～１２個の炭素原子、例えば１０～１２個の炭素原子を有し得る。別の実施例では、アルキル部分は、１～６個の炭素原子、例えば１～４個の炭素原子、または１～３個の炭素原子を有し得る。具体的には、立体障害性アミン遠位官能性を含む表面活性剤は、１～６個の炭素原子、例えば１～４個の炭素原子、または１～３個の炭素原子を有するアルキル部分を有し得る。別の実施例では、アルコキシ部分は、アルキル部分のものに類似の範囲の数の炭素原子を有し得る。追加の実施例では、ポリエーテル部分は、１～１０個のエーテル単位を有し得、このエーテル単位は、それぞれが、１～４個の炭素原子、例えば１～３個の炭素原子を有する。例えば、ポリエーテル部分は、１～６個のエーテル部分、例えば１～４個のエーテル部分を有し得る。

特定の実施例では、表面活性剤は、シラン表面反応性官能基を含む。例示的な表面活性剤としては、アルキルトリアルコキシシラン、例えば、オクチルデシルトリエトキシシラン、オクチルデシルトリメトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン（図８のＦ）、もしくはそれらの組み合わせ；第四級アンモニウムアルキルアルコキシシランの塩、例えば、ブチルアンモニウムトリメトキシシラン（図８のＡ）、メチルアンモニウムベンゾトリメトキシシラン（図８）、ウロニウム－シランもしくはチオウロニウム－シラン（図８のＥ）、メトキシ－Ｎシラン（図８のＣ）、短鎖ブチルアンモニウムトリメトキシシラン（図８のＤ）、もしくはそれらの組み合わせ；それらのフッ素化もしくは塩素化誘導体；それらの誘導体；またはそれらの組み合わせが挙げられる。例示的な第四級塩としては、そのような第四級アンモニウムアルキルトリアルコキシシランの塩素塩または臭素塩が挙げられる。そのようなシラン表面活性剤は、半金属または金属酸化物に結合し得る。一部のシラン系表面活性剤は、側壁表面またはセンサ表面に無差別に結合し得る。

別の実施例では、表面活性剤は、ホスホン酸系表面活性剤であり得る。例示的な表面活性剤としては、アルキルホスホン酸、例えば、オクタデシルホスホン酸；第四級アミノホスホン酸、例えばイミダゾールホスホン酸の塩素塩もしくは臭素塩（例えば、１－メチル－３－（ドデシルホスホン酸）イミダゾリウム（図９のＤを参照）もしくは１－メチル－３－（ヘキシルホスホン酸）イミダゾリウム（図９のＥを参照））、（１２－ドデシルホスホン酸）トリメチルアンモニウム臭化物、メチルアンモニウムホスホン酸（図９のＢ）、エチルアンモニウムホスホン酸（図９のＣ）、（１２－ドデシルホスホン酸）トリプロピルアンモニウム臭化物、（１２－ドデシルホスホン酸）トリブチルアンモニウム臭化物；（１２－ドデシルホスホン酸）メチルトリアゾリウム臭化物（図９のＦ）；（６－ヘキシルホスホン酸）イミダゾリウム；ピリジンアルキルホスホン酸（例えば、図９のＡ）；ベンゾアルキルホスホン酸；（１－アミノ－１－フェニルメチル）ホスホン酸；それらのフッ素化もしくは塩素化誘導体；それらの誘導体；またはそれらの任意の組み合わせが挙げられる。別の実施例では、表面活性剤は、ビオチンアルキルホスホン酸（例えば、図１０の構造、ここで、Ｒは、酸素、窒素、硫黄、ポリエーテル、またはそれらの組み合わせを表す）であり得る。一実施例では、ホスフェート及びホスホネートは、センサ表面に選択的に結合し得る。

さらなる実施例において、ホスホン酸系表面活性剤は、１つを上回るホスホン酸表面活性官能基を含み得る。例えば、表面活性剤は、２つのホスホン酸表面活性官能基を含む、ビスホスホン酸、例えば、アレンドロン酸またはその誘導体であってもよい。具体的には、表面活性剤は、例えば、遠位基として働く中心部分に連結された１つを上回るホスホン酸官能基、例えば、第三級アミンまたはアルキルジアミンを含む、多座配位性ホスホン酸系表面活性剤であり得る。例えば、表面活性剤は、官能化アミノビス（アルキルホスホン酸）、例えば、ビオチン官能化アミノビス（メチレンホスホン酸）、ニトリロトリス（アルキルホスホン酸）、例えば、ニトリロトリス（メチレンホスホン酸）、それらのエーテル誘導体、またはそれらの組み合わせであり得る。別の実施例では、表面活性剤は、アルキルジアミンテトラキス（アルキルホスホン酸）、例えば、エチレンジアミンテトラキス（メチレンホスホン酸）（図９のＧを参照されたい）であり得る。さらなる実施例では、表面活性剤は、ジエチレントリアミンペンタ（メチレンホスホン酸）、ヘキサメチレンジアミンテトラ（メチレンホスホン酸）、テトラメチレンジアミンテトラ（メチレンホスホン酸）、またはそれらの組み合わせであり得る。追加の実施例では、表面活性剤は、フェニルジホスホン酸、その官能化誘導体、またはそれらの組み合わせである。

さらなる実施例では、表面活性剤は、カテコール、例えば、カテコールアミン、ニトロカテコール、ニトロカテコールアミン、それらの誘導体、またはそれらの組み合わせであり得る。例えば、カテコールには、ドーパミン、ニトロドーパミン、ノルエピネフリン、エピネフリン、それらのエステル、またはそれらの組み合わせが含まれ得る。特定の実施例では、カテコールは、ドーパミンまたはニトロドーパミンである。

さらなる実施例では、表面活性剤は、イソシアネートまたはヒドロキサメート表面活性官能性基を含み得る。

具体的には、表面活性剤は、センサデバイスの上に適用され得る。センサデバイスには、複数のセンサパッド、ならびに場合によってはセンサパッドの上に画定されるウェルが含まれ得る。表面活性剤は、ウェルの側壁に付着するように適用されてもよく、センサパッド表面に適用されてもよく、またはそれらの組み合わせであってもよい。一実施例では、センサデバイスは、ウェル及びセンサパッドの上に配置される蓋を含み、センサパッド及びウェルの上にフローボリューム及びフローセルが画定される。表面活性剤または表面活性剤の組み合わせを、フローセルまたはフローボリュームを通る溶液に適用して、ウェルまたはセンサパッドと接触させることができる。

例えば、図６に示されるように、方法６００には、任意選択として、６０２に示されるようにセンサコンポーネントを温めることが含まれる。センサコンポーネントには、センサパッドの上に配置される１セットのウェルと、ウェル及びセンサパッド上のフローボリュームまたはフローセルを画定する蓋とが含まれ得る。センサコンポーネントは、３５℃～１００℃の範囲の温度、例えば、４０℃～７５℃の範囲またはさらには４５℃～６５℃の範囲の温度に温めることができる。場合によっては、センサコンポーネントの温度は、プロセス全体にわたってこの範囲の温度で維持されてもよく、または流体が、プロセス全体にわたってこの範囲内の温度で適用されてもよい。

６０４に示されるように、センサコンポーネントは、洗浄され得る。場合によっては、センサコンポーネントは、酸もしくは塩基洗浄液またはそれらの組み合わせにより洗浄され得る。例えば、センサコンポーネントは、塩基溶液、例えば、５０ｍＭ～２Ｍの範囲の濃度、例えば５０ｍＭ～１Ｍの範囲、または５０ｍＭ～２００ｍＭの範囲の濃度を有する、水酸化ナトリウム溶液で洗浄され得る。塩基溶液を適用した後、センサコンポーネントは、１５秒間～５分間の範囲、例えば３０秒間～２分間の範囲、または４５秒間～９０秒間の範囲の期間、塩基溶液の存在下でインキュベートされ得る。

代替または追加として、センサコンポーネントは、酸溶液の存在下でインキュベートしてもよい。酸溶液は、水溶液であってもよく、または非水溶液であってもよい。具体的には、センサコンポーネントは、３０秒間～１０分間の範囲、例えば、４５秒間～５分間の範囲、または９０秒間～１５０秒間の範囲の期間、酸溶液の存在下でインキュベートされ得る。

酸溶液中の例示的な酸としは、スルホン酸、ホスホン酸、またはそれらの組み合わせを挙げることができる。酸溶液は、さらに、有機溶媒を含んでもよい。例示的なスルホン酸には、アルキルスルホン酸、アルキルアリールスルホン酸、またはそれらの組み合わせが挙げられる。例示的なアルキルスルホン酸には、１～１８個の炭素、例えば、１～１４個の炭素、１～１０個の炭素、または１～５個の炭素を有するアルキル基が含まれる。別の実施例では、アルキルスルホン酸のアルキル基は、１０～１４個の炭素を有する。例えば、アルキルスルホン酸には、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、プロパンスルホン酸、ブタンスルホン酸、またはそれらの組み合わせが含まれ得る。別の実施例では、アルキル基は、例えば、スルホン酸官能基の反対側の末端官能基により、官能化することができる。例示的な官能化アルキルスルホン酸としては、末端アミノ基、例えばタウリンにより官能化されたアルキルスルホン酸が挙げられる。さらなる実施例では、スルホン酸のアルキル基は、ハロゲン化、例えばフッ素化してもよい。

さらなる実施例では、スルホン酸には、アルキルアリールスルホン酸が含まれる。アルキルアリールスルホン酸、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸は、１～２０個の炭素を有するアルキル基を有し得る。例えば、アルキル基は、９～１８個の炭素、例えば１０～１４個の炭素を有し得る。特定の実施例では、アルキルアリールスルホン酸には、ドデシルベンゼンスルホン酸が含まれる。ドデシルベンゼンスルホン酸は、炭素が１２個のアルキル基を有するアルキルアリールスルホン酸を少なくとも９０％、例えば、少なくとも９５％有するドデシルベンゼンスルホン酸の精製形態であり得る。あるいは、ドデシルベンゼンスルホン酸は、平均１２個の炭素を有するアルキル基を有するアルキルベンゼンスルホン酸のブレンドを含んでもよい。アルキルアリールスルホン酸は、アルキル鎖に沿った様々な位置でアルキル化され得る。別の実施例では、アルキル基は、１～６個の炭素を有し得る。例えば、アルキルアリールスルホン酸は、トルエンスルホン酸を含み得る。

酸溶液は、１０ｍＭ～５００ｍＭの濃度の酸、例えばスルホン酸を有し得る。例えば、酸溶液は、５０ｍＭ～２５０ｍＭの濃度の酸を有し得る。別の実施例では、酸溶液は、０．５重量％～２５重量％の酸、例えばスルホン酸を含む。例えば、酸溶液は、１重量％～１０重量％の酸、例えば、２．５重量％～５重量％の酸、例えばスルホン酸を含み得る。

酸溶液内の有機溶媒は、少なくとも上述の濃度まで、酸（例えば、スルホン酸）に対する溶解度を提供する非水性溶媒である。一実施例では、有機溶媒は、非プロトン性であり得る。有機溶媒は、非極性有機溶媒であり得る。別の実施例では、有機溶媒は、極性非プロトン性溶媒であり得る。一実施例では、有機溶媒は、３６℃～３４５℃の範囲の標準沸点を有し得る。例えば、標準沸点は、６５℃～２７５℃の範囲内であり得る。別の実施例では、標準沸点は、６５℃～１５０℃の範囲内であり得る。あるいは、標準沸点は、１５０℃～２２０℃の範囲内である。

特定の実施例では、非極性有機溶媒は、アルカン溶媒、芳香族溶媒、またはそれらの組み合わせを含む。アルカン溶媒は、６～２０個の炭素を有し得る。例えば、アルカンは、６～１４個の炭素、例えば６～９個の炭素を有し得る。あるいは、アルカンは、１０～１４個の炭素を有し得る。特定の実施例では、アルカンは、直鎖アルカンである。例えば、アルカン溶媒は、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ウンデカン、ドデカン、またはそれらの組み合わせを含み得る。別の実施例では、アルカンは、ハロゲン化される。例示的な分岐アルカンは、Ｃ１１またはＣ１２アルファオレフィンのハロゲン化二量体を含み得る。

さらなる実施例では、有機溶媒は、極性非プロトン性溶媒を含み得る。例えば、極性非プロトン性溶媒は、テトラヒドロフラン、酢酸エチル、アセトン、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、Ｎ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）、またはそれらの組み合わせを含み得る。別の実施例では、有機溶媒は、エーテル溶媒を含まなくてもよく、例えば、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、またはそれらの組み合わせを含み得る。

洗浄には、アルコール、例えばエタノールもしくはイソプロピルアルコール、またはアルコール／水の混合液を用いた洗浄が含まれ得る。アルコール洗浄液は、非水溶性の溶媒中の酸溶液を用いる場合に特に有用である。

さらなる実施例では、センサコンポーネントの洗浄には、酸溶液洗浄液、アルコール洗浄液、または塩基溶液洗浄液を１回以上、例えば、１回、２回、または３回繰り返し通すことが含まれ得る。あるいは、システムは、酸洗浄液を１回用いた後にアルコール洗浄液を用いるか、塩基洗浄液を１回用いた後に水性洗浄液またはアルコール／水の洗浄液を用いてもよい。

洗浄後、センサコンポーネントは、６０６で示されるように、場合によっては、アルコールで洗浄し、乾燥させてもよい。例えば、センサコンポーネントは、さらに、アルコールでフラッシュし、例えば、真空吸引空気をフローセルに通すか、またはフローセルを通じて乾燥窒素を適用することによって、アルコールを蒸発させてもよい、

表面活性剤が、６０８に示されるように、チップに適用され得る。例えば、表面活性剤は、溶液に組み込まれ、センサコンポーネントに適用され、センサコンポーネント上で１分～２時間の期間インキュベートされ得る。例えば、センサコンポーネントは、１分間～１００分間の範囲、例えば５分間～７５分間の範囲、５分間～６０分間の範囲、５分間～３０分間の範囲、または５分間～１５分間の範囲の期間、表面活性剤溶液の存在下においてインキュベートされ得る。インキュベーション温度は、３５℃～１００℃の範囲、例えば、４０℃～８０℃の範囲、または４５℃～７０℃の範囲であり得る。

一実施例において、表面活性剤溶液には、アルコール（例えば、エタノールまたはイソプロピルアルコール）、Ｎ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、またはそれらの組み合わせといった、溶媒が含まれ得る。場合によっては、この溶液は水を含んでもよい。表面活性剤は、０．１重量％～１０重量％、例えば０．１重量％～７重量％の範囲の量で含まれ得る。具体的には、例示的なシラン系表面活性剤は、２重量％～７重量％の範囲、例えば４重量％～６重量％の範囲の量で溶液に含まれ得る。例示的なホスホン酸表面活性剤は、０．１重量％～２重量％の範囲、例えば、０．１重量％～１重量％、または０．３重量％～０．８重量％の範囲で含まれ得る。

表面活性剤の適用後に、センサコンポーネントは、６１０に示されるように洗浄及び乾燥が行われ得る。例えば、センサコンポーネントは、アルコール、例えばエタノールまたはイソプロピルアルコールで洗浄され、乾燥させてもよい。

別の実施例では、表面活性剤は、半導体チップのセンサコンポーネントを切り離してそれを形成する前に、ウエハのレベルで適用され得る。ウエハには、複数のダイが含まれ得る。各ダイには、センサのアレイ、及びセンサと連動して画定される反応部位のセットが含まれ得る。例えば、センサのセンサパッドを露出するように、ウェルが表面層に形成され得る。一実施例では、ウエハを切り離し、続いて個々のダイをパッケージングしてフローセルの蓋及び基板を含むセンサコンポーネントにする前に、図６に関連して記載されるセンサコンポーネントに類似する様式で、ウエハを処理してもよい。

別の実施例では、ウエハは、酸素プラズマを用いて処理した後に、表面活性剤が適用されてもよい。例えば、図７は、例示的な方法７００を示し、これには、７０２に示されるように、ウエハ、及び特にウエハのウェル及びセンサ表面を、酸素プラズマで処理することが含まれる。一実施例では、ウエハを５０ｍｔｏｒｒ～３００ｍｔｏｒｒの酸素、例えば１００ｍｔｏｒｒ～２００ｍｔｏｒｒ、または１２５ｍｔｏｒｒ～１７５ｍｔｏｒｒの酸素で、１００Ｗ～５００Ｗ、例えば１５０Ｗ～４５０Ｗ、または２００Ｗ～３５０Ｗで、１分間～１０分間、例えば２分間～７分間の範囲の期間、酸素プラズマに曝露する。

７０４に示されるように、表面活性剤溶液がウエハに適用され得る。ウエハを、表面活性剤と溶媒溶液とを含む槽に入れてもよい。一実施例では、溶媒溶液には、Ｎ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）及び水が含まれ得る。あるいは、溶媒溶液には、アルコールまたはアルコール／水の混合物が含まれ得る。表面活性剤は、１ｍｇ／ｍｌ～１０ｍｇ／ｍｌの範囲内の濃度で、表面活性剤溶液に含まれ得る。例えば、濃度は、１ｍｇ／ｍｌ～７ｍｇ／ｍｌの範囲、または２ｍｇ／ｍｌ～６ｍｇ／ｍｌの範囲内であり得る。槽は、３５℃～１００℃の範囲、例えば、４０℃～９０℃の範囲、５０℃～８５℃の範囲、６０℃～８０℃の範囲内の温度で保持され得る。ウエハは、１０分間～１２０分間の期間、例えば、３０分間～９０分間の範囲の期間、または４５分間～７５分間の範囲の期間、表面活性剤溶液中でインキュベートされ得る。

７０６に示されるように、ウエハは、洗浄され、乾燥され得る。例えば、ウエハは、ＮＭＰ／水の溶液中で洗浄した後、水中で洗浄してもよい。ウエハは、その後で乾燥され得る。

場合によっては、ウエハは、７０８に示されるように、アニーリングしてもよい。例えば、ウエハは、長期間高温で保たれ得る。例えば、ウエハは、５０℃～１５０℃の範囲、例えば、７０℃～１３５℃の範囲、または９０℃～１１０℃の範囲の温度でアニーリングされ得る。ウエハは、空気雰囲気下でアニーリングされ得る。あるいは、ウエハは、不活性雰囲気下、例えば窒素雰囲気下またはヘリウム雰囲気下でアニーリングしてもよい。ウエハは、３０分間～５時間の範囲、例えば１時間～４時間の範囲の期間、アニーリングされ得る。

７１０に示されるように、ウエハは、個々のダイに切り離すことができる。ダイのそれぞれが、７１２に示されるように、センサコンポーネントにパッケージングされ得る。例えば、ダイは、回路基板及び基板に取り付けたワイヤに適用することができる。蓋をダイの上に適用して、フローセルを形成してもよい。さらに、ダイをより基板に固定し、ワイヤの接合または相互接続を保護するように、基板／ダイアセンブリを封止してもよい。

上述のセンサコンポーネント及び方法の実施形態は、センサコンポーネントからの重要な信号の増加と関連する技術的利点を提供する。具体的には、このセンサコンポーネントは、より強力な重要な信号、より速い応答、及びより少ないバッファリングを呈し得る。

以下のプロトコルに従い、センサコンポーネントを、ブチルアンモニウムトリメトキシシラン（ＢＡＴＳ）を用いて調製する。ＢＡＴＳは、ＧＥＬＥＳＴから、パーツ番号ＳＩＴ８４２２．０として入手可能である。
チップに、ドデシルベンゼンスルホン酸（ＤＢＳＡ）処理を行う。
ポートエクステンダを取り付ける
２分間５０℃で、ウンデカン中５％のＤＢＳＡ（１００μＬ）（溶液は毎日新しく作製し、５０℃で保管する）
２００μＬのイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）で２回洗浄する
２００μＬのナノ濾過（ＮＦ）水で１回洗浄する
１分間１００ｍＭのＮａＯＨ（２００μＬ）
２００μＬのＮＦ水で１回洗浄する
２００μＬのＩＰＡで１回洗浄する
ポートエクステンダを取り外し、真空下でＩＰＡを除去する
合計３回のＤＢＳＡ／ＮａＯＨサイクルのため、さらに２回繰り返す。
５％ＢＡＴＳ溶液を作製する。１ｍＬの溶液を作製するために：２００μＬのＢＡＴＳ（ＤＭＦ中２５％）と７５０μＬの無水エタノール、及び５０μＬのＮＦ水。
９５％のＥｔＯＨが充填された１．５ｍＬのチューブを備える４ｏｚの瓶に、ＤＢＳＡで清浄したチップを入れる。
入口及び出口ウェルがいずれも確実に完全に満たされるようにして、２００μＬのＢＡＴＳ溶液をチップに加える。
瓶をキャップで注意深く封止する。
７０℃の炉に１時間入れる。
瓶を炉から取り出し、チップを瓶から取り出す。
チップの上部とポートを１ｍＬのエタノールで洗浄する（チップを口の広い容器の上で保持する）。
フィルタなしの２０μＬのチップを備える１ｍＬのピペットチップを用いて、チップに１ｍＬのエタノールを３回かける。
真空によりチップからエタノールを除去する。

実施例２
センサコンポーネント（ＩＯＮ Ｔｏｒｒｅｎｔ（商標）Ｐｒｏｔｏｎ ＩＩ、Ｌｉｆｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能）を、以下のプロトコルを用いてイミダゾールリン酸（ＩｍＰＡ）で処理する。ＩｍＰＡ溶液には、５０％イソプロパノール／５０％脱イオンＨ２Ｏ中５ｍｇ／ｍＬのＩｍＰＡが含まれる。
清浄
１．チップを５０℃のホットプレートに置き、短時間（約３０秒間）温める。
２．１００μＬの５％ＤＢＳＡ溶液を添加する。
３．５分間インキュベートする。
４．２００μＬの量のウンデカンでチップを２回洗浄する。
５．チップをＩＰＡで洗浄し、真空吸引により（または真空が利用できない場合は窒素流により）乾燥させる。
ＩｍＰＡ蒸着
１．清浄し、乾燥させたチップを５０℃のホットプレートに置き、短時間温める。
２．十分なＩｍＰＡ溶液を充填して、フローセル及び両方のポートを満たす（約１５０μＬ）
３．１０分間インキュベートする。
４．真空吸引により（または真空が利用できない場合にはピペットで）ポートを空にする。
５．２００μＬの５０％イソプロパノール溶液でチップを３回洗浄する。
６．チップをＩＰＡで洗浄し、真空吸引により（または真空が利用できない場合は窒素流により）乾燥させる。

実施例３
センサコンポーネント（ＩＯＮ Ｔｏｒｒｅｎｔ（商標）Ｐｒｏｔｏｎ ＩＩ、Ｌｉｆｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能）を、以下のプロトコルを用いて１２－ドデシルホスホン酸トリメトキシアンモニウム臭化物（ＭＡＰＡ）で処理する。ＭＡＰＡ溶液には、脱イオンＨ２Ｏ中５ｍｇ／ｍＬのＩｍＰＡが含まれる。
清浄－
１．チップを５０℃のホットプレートに置き、短時間（約３０秒間）温める。
２．１００μＬの５％ＤＢＳＡ溶液を添加する。
３．５分間インキュベートする。
４．２００μＬの量のウンデカンでチップを２回洗浄する。
５．チップをホットプレートから取り出し、２００ｕＬのウンデカンですすぐ。
６．チップを２００μＬのＩＰＡで２回すすいだ後、２００ｕＬの超純水ですすぐ。
７．チップをＩＰＡで洗浄し、真空吸引により（または真空が利用できない場合は窒素流により）乾燥させる。
ＭＡＰＡ蒸着－
１．５ｍｇ／ｍＬの水溶液を作製する（ＭＡＰＡ：１２－ドデシルホスホン酸トリメトキシアンモニウム臭化物、ＳＩＫ７７２２－１０）。この溶液を超音波処理して、ＭＡＰＡ固体を完全に溶解させる。
２．清浄し、乾燥させたチップを、水が入った１．５ｍＬのチューブを備える密封可能な容器に入れる。
３．各チップに十分なＭＡＰＡ溶液を充填して、フローセル及び両方のポートを満たす（約１５０μＬ）
４．ガラス容器に蓋をし、しっかりと閉める。
５．チップを含む容器を９０℃の炉に移し、１時間インキュベートする。
６．容器を炉から取り出し、チップを容器から取り出す。
７．真空吸引により（または真空が利用できない場合にはピペットで）ポートを空にする。
８．２００μＬの５０％イソプロパノール溶液でチップを３回洗浄する。
９．チップをＩＰＡで洗浄し、真空吸引により（または真空が利用できない場合は窒素流により）乾燥させる。

実施例４
以下のプロセスを用いて、センサチップ（ＩＯＮ Ｔｏｒｒｅｎｔ（商標）Ｐｒｏｔｏｎ ＩＩセンサ、Ｌｉｆｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎより入手可能）へと変換されるセンサダイを含むウエハを、ダイシング及びパッケージングの前にＩｍＰＡで処理する。
１．５００ワットで５分間、２００ｍｔｏｒｒでＭＷセンサ構造のダイを含む８インチのウエハを酸素プラズマ清浄する。
２．ウエハを取り出し、即座に１ｍｇ／ｍＬのＩｍＰＡの５０／５０ＮＭＰ水溶液（７０℃）に１時間浸漬する。
３．ウエハを取り出し、即座に５０／５０ＮＭＰ／水溶液中に浸漬してすすぐ。少しかき混ぜる。
４．ウエハを取り出し、ｎａｎｏｐｕｒｅ水槽に浸漬する。
５．さらなるｎａｎｏｐｕｒｅ水ですすぐ。
６．窒素流で乾燥させる。
７．１００℃で２時間アニーリングする。

実施例５
以下のプロセスを用いて、センサチップ（ＩＯＮ Ｔｏｒｒｅｎｔ（商標）Ｐｒｏｔｏｎ ＩＩセンサ、Ｌｉｆｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎより入手可能）へと変換されるセンサダイを含むウエハを、ダイシング及びパッケージングの前にＩｍＰＡで処理する。

ウエハを導入する前に１回プラズマ清浄器にかける（５分間、３００ワット、１５０ｍｔｏｒｒの酸素）。ウエハをプラズマ清浄器の中央のラックに置く。５分間、１５０ｍｔｏｒｒの酸素で３００ワットのプラズマ清浄でプラズマ清浄器にかける。

次の溶液を作製する（５ｍｇ／ｍＬのＩｍＰＡの２５％ＮＭＰ／７５％水溶液）：１グラムのＩｍＰＡ、５０ｍＬのＮＭＰ、及び１５０ｍＬのｎａｎｏｐｕｒｅ水。軽く超音波処理して、ＩｍＰＡを完全に溶液に溶かす。

ウエハのプラズマ清浄が終わったら、即座にウエハをパイ皿に入れ、ＩｍＰＡ溶液で覆う。２つ目のパイ皿を裏返してカバーとして用いる。７０℃の炉に１時間入れる。カバーしたパイ皿を炉から取り出す。新たな２５％ＮＭＰ／７５％水を入れた新しいパイ皿に浸漬してウエハをすすぐ。かき混ぜてすすぎを助ける。ＩｍＰＡを含むパイ皿を２５／７５ＮＭＰ水混合液ですすぎ、新たな２５／７５ＮＭＰを入れて、２つ目のすすぎ槽として用いる。ウエハを２つ目の槽に移し、かき混ぜてすすぎを助ける。３つ目の２５／７５ＮＭＰ水槽でもう一度繰り返す。

ＮＭＰ／水での３回のすすぎが完了した後、１回目の水でのすすぎのため、ｎａｎｏｐｕｒｅ水を含むパイ皿にウエハを移す。かき混ぜてすすぎを助ける。ウエハにさらに２回の水槽への水浸を行い、合計３回のＮＭＰ／水でのすすぎと、３回の水だけでのすすぎを行う（最初の処置で用いた２つのパイ皿にウエハを交互に入れる）。

ウエハを取り出し、窒素ガス流で乾燥させる。組み立てるために輸送用のウエハ保持器で保管する。

第１の態様において、センサコンポーネントは、センサ表面を含むセンサと；センサと連動し、センサ表面を露出させる反応部位であって、反応部位表面を含む、反応部位と；反応部位表面またはセンサ表面に結合する表面活性剤であって、反応部位表面またはセンサ表面でブレンステッド塩基またはルイス酸官能性と反応する表面活性官能基を含み、かつ供与電子対を有さない遠位官能性を含む、表面活性剤とを含む。

第２の態様では、センサコンポーネントを形成する方法は、ウエハを酸素プラズマで処理することであって、このウエハは複数のダイを含み、複数のダイのそれぞれのダイは、センサアレイ及びセンサアレイと連動する反応部位アレイを含む、処理することと；表面活性剤をウエハに適用することであって、表面活性剤は、反応部位の表面またはセンサアレイのセンサの表面に結合し、表面活性剤は、反応部位表面またはセンサ表面でブレンステッド塩基またはルイス酸官能性と反応する表面活性官能基を含み、かつ供与電子対を有さない遠位官能性を含む、適用することと、を含む。

第３の態様では、センサコンポーネントを処理する方法は、センサコンポーネントを洗浄することであって、センサコンポーネントは反応部位と連動するセンサを含み、センサはセンサ表面を含み、反応部位は反応部位表面を含む、洗浄することと、表面活性剤をウエハに適用することであって、表面活性剤は、反応部位表面またはセンサ表面に結合し、表面活性剤は、反応部位表面またはセンサ表面でブレンステッド塩基またはルイス酸官能性と反応する表面活性官能基を含み、かつ供与電子対を有さない遠位官能性を含む、適用することと、を含む。

第２及び第３の態様の実施例では、本方法はさらに、表面活性剤を適用した後に、センサコンポーネントをアルコールで洗浄することを含む。

第２の態様の別の実施例及び上述の実施例では、本方法はさらに、表面活性剤を適用した後に、ウエハをアニーリングすることを含む。

第２の態様のさらなる実施例及び上述の実施例では、本方法はさらに、表面活性剤を適用した後に、ウエハを複数のダイに切り離すことを含む。例えば、本方法はさらに、複数のダイのうちの１つのダイをパッケージングすることを含んでもよい。

第１、第２、及び第３の態様の実施例ならびに上述の実施例では、表面活性官能基には、シラン、ホスホン酸、またはそれらの組み合わせが含まれる。例えば、表面活性官能基には、シランが含まれる。別の実施例では、表面活性官能基には、ホスホン酸が含まれる。さらなる実施例において、遠位官能性には、アルキル基または第四級アンモニウムが含まれる。例えば、第四級アンモニウムは、第二級アミン、第三級アミン、または複素環式アミンから誘導される。一実施例において、複素環式アミンには、ピロリジン、ピロール、イミダゾール、ピペリジン、ピリジン、ピリミジン、プリン、またはそれらの組み合わせが含まれる。

第１、第２、及び第３の態様の別の実施例ならびに上述の実施例では、表面活性剤は、アルキルトリアルコキシシラン、第四級アンモニウムアルキルアルコキシシランの塩、それらのフッ素化もしくは塩素化誘導体、それらの誘導体、またはそれらの組み合わせである。

第１、第２、及び第３の態様のさらなる実施例ならびに上述の実施例では、表面活性剤は、アルキルホスホン酸、第四級アミノホスホン酸の塩、それらのフッ素化もしくは塩素化誘導体、それらの誘導体、またはそれらの組み合わせである。

第１、第２、及び第３の態様の追加の実施例ならびに上述の実施例では、遠位官能性は、正の電荷を有する。

第１、第２、及び第３の態様の別の実施例ならびに上述の実施例では、表面活性剤は、単一層で結合する。

第１、第２、及び第３の態様のさらなる実施例ならびに上述の実施例では、センサには、電界効果トランジスタが含まれる。例えば、電界効果トランジスタには、イオン感応性電界効果トランジスタが含まれる。

第１、第２、及び第３の態様のさらなる実施例ならびに上述の実施例では、センサは、センサアレイの一部であり、反応部位は、センサアレイに動作可能に連結されたウェルアレイのウェルである。

第１、第２、及び第３の態様の別の実施例ならびに上述の実施例では、表面活性剤は、センサ表面に結合する。

第１、第２、及び第３の態様のさらなる実施例ならびに上述の実施例では、表面活性剤は、反応部位表面に結合する。

第４の態様において、センサコンポーネントは、センサ表面を含むセンサと、センサと連動し、センサ表面を暴露させる、反応部位であって、反応部位表面を含む、反応部位と、反応部位表面またはセンサ表面に結合する表面活性剤と、を含む。表面活性剤は、センサ表面と反応する表面活性官能基を含み、かつ遠位官能性を含む。表面活性官能基には、ホスフェート、ホスホン酸、ホスフィン酸、ビスホスホン酸、多座配位性ホスフェートもしくはホスホネート、ポリホスフェート／ホスホネート、それらのアルコキシ誘導体、またはそれらの任意の組み合わせが含まれる。遠位官能性には、アンモニウムが含まれる。

第５の態様において、センサコンポーネントを処理する方法には、センサコンポーネントを洗浄することが含まれる。センサコンポーネントには、反応部位と連動するセンサが含まれる。センサは、センサ表面を含み、反応部位は、反応部位表面を含む。本方法はさらに、表面活性剤をウエハに適用することを含む。表面活性剤は、センサ表面と反応する表面活性官能基を含み、かつ遠位官能性を含む。表面活性官能基には、ホスフェート、ホスホン酸、ホスフィン酸、ビスホスホン酸、多座配位性ホスフェートもしくはホスホネート、ポリホスフェート／ホスホネート、それらのアルコキシ誘導体、またはそれらの任意の組み合わせが含まれる。遠位官能性には、アミンが含まれる。

第６の態様において、センサコンポーネントを形成する方法は、ウエハを酸素プラズマで処理することを含む。ウエハは、複数のダイを含む。複数のダイのそれぞれのダイには、センサアレイと、センサアレイと連動する反応部位アレイとが含まれる。本方法はさらに、表面活性剤をウエハに適用することを含む。表面活性剤は、センサ表面と反応する表面活性官能基を含み、かつ遠位官能性を含む。表面活性官能基には、ホスフェート、ホスホン酸、ホスフィン酸、ビスホスホン酸、多座配位性ホスフェートもしくはホスホネート、ポリホスフェート／ホスホネート、それらのアルコキシ誘導体、またはそれらの任意の組み合わせが含まれる。遠位官能性には、アミンが含まれる。

上述の態様及び実施例の一実施例において、表面活性官能基には、ホスフェート、ホスホン酸、ホスフィン酸、それらのアルコキシ誘導体、またはそれらの任意の組み合わせが含まれる。

上述の態様及び実施例の別の実施例では、アミンは、第二級アミン、第三級アミン、または複素環式アミンから誘導される。例えば、複素環式アミンには、ピロリジン、ピロール、イミダゾール、ピペリジン、ピリジン、ピリミジン、プリン、またはそれらの組み合わせが含まれる。

上述の態様及び実施例のさらなる実施例では、表面活性剤は、アルキルホスホン酸、第四級アミノホスホン酸の塩、それらのフッ素化もしくは塩素化誘導体、それらの誘導体、またはそれらの組み合わせである。

上述の態様及び実施例のさらなる実施例では、表面活性剤には、第四級アミノホスホン酸の塩素もしくは臭素塩、メチルアンモニウムホスホン酸、エチルアンモニウムホスホン酸、（１２－ドデシルホスホン酸）メチルトリアゾリウム臭化物、（６－ヘキシルホスホン酸）イミダゾリウム、ピリジンアルキルホスホン酸、（１－アミノ－１－フェニルメチル）ホスホン酸、それらのフッ素化もしくは塩素化誘導体、それらの誘導体、またはそれらの任意の組み合わせが含まれる。

上述の態様及び実施例の別の実施例では、表面活性剤には、イミダゾールホスホン酸が含まれる。

上述の態様及び実施例の別の実施例では、表面活性剤には、（１２－ドデシルホスホン酸）メチルトリアゾリウム臭化物が含まれる。

上述の態様及び実施例の別の実施例では、表面活性剤には、官能化アミノビス（アルキルホスホン酸）が含まれる。

上述の態様及び実施例の別の実施例では、表面活性剤には、ビスホスホン酸または多座配位性ホスホン酸が含まれる。例えば、表面活性剤には、ジエチレントリアミンペンタ（メチレンホスホン酸）、ヘキサメチレンジアミンテトラ（メチレンホスホン酸）、テトラメチレンジアミンテトラ（メチレンホスホン酸）、またはそれらの組み合わせが含まれる。

上述の態様及び実施例のさらなる実施例では、表面活性剤は、単一層で結合する。

上述の態様及び実施例の追加の実施例では、センサには、電界効果トランジスタが含まれる。例えば、電界効果トランジスタには、イオン感応性電界効果トランジスタが含まれる。

上述の態様及び実施例の別の実施例では、センサは、センサアレイの一部であり、反応部位は、センサアレイに動作可能に連結されたウェルアレイのウェルである。

上述の態様及び実施例のさらなる実施例では、表面活性剤は、センサ表面に結合する。

上述の態様及び実施例の追加の実施例では、表面活性剤は、反応部位表面に結合する。

第５の態様の一実施例及び上述の実施例では、本方法はさらに、表面活性剤を適用した後に、センサコンポーネントをアルコールで洗浄することを含む。

上述の態様及び実施例の別の実施例では、遠位官能性は、正の電荷を有する。

第６の態様の一実施例及び上述の実施例では、本方法はさらに、表面活性剤を適用した後に、ウエハをアニーリングすることを含む。

第６の態様の別の実施例及び上述の実施例では、本方法はさらに、表面活性剤を適用した後に、ウエハを複数のダイに切り離すことを含む。例えば、本方法はさらに、複数のダイのうちの１つのダイをパッケージングすることを含む。

概要または実施例に記載される上述の動作が全て必要というわけではなく、特定の動作の一部を必要としない可能性があり、上述の動作に加えて１つ以上の動作をさらに行う可能性があるということを留意されたい。さらには、動作が記載される順序は、必ずしも動作が行われる順序ではない。

上述の明細書には、特定の実施形態を参照して概念を記載している。しかしながら、以下の特許請求の範囲に記載される本発明の範囲から逸脱することなく、様々な修正及び変更がなされてもよいことが、当業者には理解される。したがって、本明細書及び図面は、限定的な意味ではなく例示的な意味とみなされるべきであり、そのような全ての修正は本発明の範囲内に含まれることが意図される。

本明細書に使用されるとき、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｅ）」、「有している（ｈａｖｉｎｇ）」という用語、またはそれらの他の変形は、非排他的包含を網羅することを意図する。例えば、プロセス、方法、物品、または装置は、特徴部のリストを含むが、必ずしもそれらの特徴部のみに限定されず、明確に記載されていない特徴部、またはそのようなプロセス、方法、物品、または装置に固有の他の特徴部を含んでもよい。さらに、それとは反対に、明確に記載されない場合、「または」は、排他的な「または」ではなく、包括的な「または」を指す。例えば、条件ＡまたはＢは、以下のうちの任意の１つによって満たされる：Ａが正しく（または存在する）かつＢが誤りである（または存在しない）、Ａが誤りであり（または存在しない）かつＢが正しい（または存在する）、及びＡとＢのいずれもが正しい（または存在する）。

また、「１つ（ａ）」または「１つ（ａｎ）」の使用を採用して、本明細書に記載される要素または構成要素を記載する。これは、単に便宜上行われるものであり、本発明の範囲の一般的な意味合いをもたらすものである。他に意味することが明らかでない限り、それらの記載は、１つまたは少なくとも１つを含んでいると解釈されるべきであり、また、単数形は複数も含んでいる。

実施形態を参照して、利益、他の利点、及び問題の解決策を上述している。しかしながら、任意の利益、利点、または解決策をもたらし得るか、またはそれらをより明白にし得る利益、利点、問題解決策、及び任意の特徴部（複数可）は、任意のまたは全ての特許請求の範囲の重要な、必須の、または必要不可欠な特徴と解釈されるべきではない。

当業者であれば、本明細書を読んだ後に、ある特定の特徴部が、個別の実施形態との関連で明確にするために本明細書に記載されており、単一の実施形態に組み合わせでも提供され得ることを理解するであろう。反対に、単一の実施形態との関連で簡潔にするために記載される様々な特徴部が、個別に、または任意の部分組み合わせでも提供され得る。さらに、範囲で記載される値への言及は、その範囲内のありとあらゆる値を含む。

Claims (24)

1. センサコンポーネントを調製する方法であって、前記方法は、
   センサデバイスの上に洗浄溶液を流すことであって、前記センサデバイスは、
   センサアレイであって、前記センサアレイ内の各センサは、金属、金属もしくは半金属酸化物、または金属もしくは半金属窒化物を含むセンサ表面を有する、センサアレイと、
   前記センサアレイの上に形成され、それに動作可能に連結されたウェルのアレイであって、各ウェルは、反応部位の側壁を提供する、ウェルのアレイと
   を含む、ことと、
   表面活性剤を前記センサデバイスに適用することであって、前記表面活性剤は、
   前記センサ表面、前記側壁、またはそれらの組み合わせと反応する第１の部分であって、前記第１の部分は、ホスフェート、ホスホン酸、ホスフィン酸、ホスホネート、ビスホスホン酸、多座配位性ホスホン酸、またはそれらの任意の組み合わせを含む、第１の部分と、
   窒素を組み込む第四級アンモニウムまたは複素環式アミンを含む正の電荷を有する官能基を含む、前記第１の部分から遠位の第２の部分と
   を含む、ことと
   を含む、方法。
2. 前記センサデバイスに前記表面活性剤を提供することは、表面活性剤溶液を前記センサデバイスの上に流すことを含み、
   前記表面活性剤溶液は、１ｍｇ／ｍｌ～１０ｍｇ／ｍｌの表面活性剤濃度を含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記センサデバイスの上に前記表面活性剤を流すことは、前記表面活性剤溶液を４０°Ｃ～９０°Ｃの温度において維持することをさらに含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記センサデバイスの上に前記表面活性剤溶液を流すことは、前記表面活性剤溶液内で前記センサデバイスを５分間～７５分間にわたってインキュベートすることをさらに含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記表面活性剤は、アルキルホスホン酸、第四級アミノホスホン酸の塩、それらのフッ素化もしくは塩素化誘導体、それらの誘導体、またはそれらの任意の組み合わせである、請求項２に記載の方法。
6. 前記表面活性剤は、メチルアンモニウムホスホン酸、エチルアンモニウムホスホン酸、（１２－ドデシルホスホン酸）メチルトリアゾリウム臭化物、（６－ヘキシルホスホン酸）イミダゾリウム、ピリジンアルキルホスホン酸、（１－アミノ－１－フェニルメチル）ホスホン酸、それらのフッ素化もしくは塩素化誘導体、またはそれらの任意の組み合わせを含む、請求項５に記載の方法。
7. 前記表面活性剤は、イミダゾールホスホン酸を含む、請求項１に記載の方法。
8. センサコンポーネントを調製する方法であって、前記方法は、
   センサデバイスの上に洗浄溶液を流すことであって、前記センサデバイスは、
   センサアレイであって、前記センサアレイ内の各センサは、金属、金属もしくは半金属酸化物、または金属もしくは半金属窒化物を含むセンサ表面を有する、センサアレイと、
   前記センサアレイの上に形成され、それに動作可能に連結されたウェルのアレイであって、各ウェルは、反応部位の側壁を提供する、ウェルのアレイと
   を含む、ことと、
   表面活性剤を前記センサデバイスに適用することであって、前記表面活性剤は、エチレンジアミンテトラキス（メチレンホスホン酸）、ジエチレントリアミンペンタ（メチレンホスホン酸）、ヘキサメチレンジアミンテトラ（メチレンホスホン酸）、テトラメチレンジアミンテトラ（メチレンホスホン酸）またはそれらの組み合わせを含む、ことと
   を含む、方法。
9. 前記第２の部分は、第二級アミン、第三級アミン、または複素環式アミンから誘導されるアミンである、請求項１に記載の方法。
10. 前記複素環式アミンは、ピロリジン、ピロール、イミダゾール、ピペリジン、ピリジン、ピリミジン、プリン、またはそれらの組み合わせを含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記センサアレイは、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）センサアレイである、請求項１に記載の方法。
12. 前記ＦＥＴセンサアレイは、イオン感応性電界効果トランジスタ（ＩＳＦＥＴ）センサアレイである、請求項１１に記載の方法。
13. 洗浄溶液を前記センサデバイスの上に流すことは、塩基溶液を前記センサデバイスの上に流すことを含む、請求項１に記載の方法。
14. 前記塩基溶液を前記センサデバイスの上に流すことは、３０秒間～２分間にわたって行われる、請求項１３に記載の方法。
15. 前記塩基溶液を前記センサデバイスの上に流すことは、水酸化ナトリウム溶液を前記センサデバイスの上に流すことを含む、請求項１３に記載の方法。
16. 前記水酸化ナトリウム溶液を前記センサデバイスの上に流すことは、５０ｍＭ～５００ｍＭの水酸化ナトリウム溶液を前記センサデバイスの上に流すことを含む、請求項１５に
    記載の方法。
17. 前記塩基溶液を前記センサデバイスの上に流すことは、１回～３回繰り返される、請求項１３に記載の方法。
18. 洗浄溶液を前記センサデバイスの上に流すことは、酸溶液を前記センサデバイスの上に流すことを含む、請求項１に記載の方法。
19. 前記酸溶液を前記センサデバイスの上に流すことは、３０秒間～１０分間にわたって行われる、請求項１８に記載の方法。
20. 前記酸溶液を前記センサデバイスの上に流すことは、スルホン酸溶液を前記センサデバイスの上に流すことを含む、請求項１８に記載の方法。
21. 前記酸溶液を前記センサデバイスの上に流すことは、ドデシルベンゼンスルホン酸溶液を前記センサデバイスの上に流すことを含む、請求項２０に記載の方法。
22. 前記ドデシルベンゼンスルホン酸溶液を前記センサデバイスの上に流すことは、１重量％～１０重量％のドデシルベンゼンスルホン酸溶液を前記センサデバイスの上に流すことを含む、請求項２１に記載の方法。
23. 前記酸溶液を前記センサデバイスの上に流すことは、前記酸溶液を流すことおよび塩基溶液を流すことを繰り返すことによって行われる、請求項１８に記載の方法。
24. 前記酸溶液を流すことおよび前記塩基溶液を流すことを繰り返すことは、任意の順序で行われることが可能である、請求項２３に記載の方法。

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