TW201830604A - 流通槽封裝及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種流通槽封裝包括第一及第二表面經修飾之圖案化晶圓及分隔層。該第一表面經修飾之圖案化晶圓包括：第一凹陷，其由第一間隙區域分離；第一官能化分子，其結合至該等第一凹陷中之至少一些中的第一矽烷或矽烷衍生物；以及第一引子，其接枝至該等第一凹陷中之該至少一些中的該第一官能化分子。該第二表面經修飾之圖案化晶圓包括：第二凹陷，其由第二間隙區域分離；第二官能化分子，其結合至該等第二凹陷中之至少一些中的第二矽烷或矽烷衍生物；以及第二引子，其接枝至該等第二凹陷中之該至少一些中的該第二官能化分子。該分隔層將至少一些第一間隙區域接合至至少一些第二間隙區域，且至少部分地界定該流通槽封裝之各別流體室。

Description

流通槽封裝及其製造方法 〔相關申請案之交叉參考〕
本申請案主張2016年12月22日申請的序列號為62/438,316之美國臨時申請案的權益，該申請案之內容以全文引用之方式併入本文中。
生物陣列包括於用於偵測及分析分子，包括去氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid；DNA)及核糖核酸(ribonucleic acid；RNA)的各種工具中。在此等應用中，該等陣列經工程改造而包括用於人類及其他有機體中之基因中所存在的核苷酸序列的探針。舉例而言，在某些應用中，個別DNA及RNA探針可附著於陣列支撐件上之幾何柵格中的(或隨機)較小位置處。例如來自已知個人或有機體之測試樣本可暴露於該柵格，以使得互補片段雜交至陣列中之個別位點處的探針。可隨後藉由在該等位點上掃描特定頻率的光，從而藉由片段發生雜交之位點處的螢光來識別該樣本中的哪些片段是存在的。
生物陣列可用於基因定序。一般而言，基因定序涉及測定一定長度之遺傳物質中的核苷酸或核酸，諸如DNA或RNA之片段的次序。分析不斷增長之鹼基對序列，且所得序列資訊可用於多種生物資訊方法中以在邏輯上將 片段擬合在一起以便可靠地測定出衍生出該等片段的遺傳物質之具有廣泛長度之序列。已研發出自動化的基於計算機之特徵性片段之檢查，且已用於基因組測繪、基因及其功能之鑑別、某些病狀及疾病病況之風險評估等。除此等應用以外，生物陣列可用於偵測及評估各種分子、分子家族、基因表現量、單核苷酸多形現象及基因分型。
在本文中所揭示之方法的一實例中，形成表面經修飾之圖案化晶圓，且表面經修飾之圖案化晶圓中之兩者與其間的分隔層接合在一起。為形成表面經修飾之圖案化晶圓，矽烷或矽烷衍生物附著於包括由間隙區域分離之凹陷的圖案化晶圓之表面以形成矽烷化凹陷及矽烷化間隙區域。官能化分子之塗層形成於矽烷化凹陷中及矽烷化間隙區域上。塗層自矽烷化間隙區域拋光。在一些實例中，塗層使用以下自矽烷化間隙區域拋光：i)pH範圍為約7.5至約11且包括硬度小於圖案化晶圓之硬度的研磨顆粒之鹼性含水漿料；或ii)拋光墊及不含研磨顆粒之溶液。將引子接枝至矽烷化凹陷中之塗層以形成官能化凹陷。
在本文所揭示之方法之另一實例中，該方法包含藉由以下形成表面經修飾之圖案化晶圓：電漿灰化包括由間隙區域分離之凹陷的圖案化晶圓之表面；在凹陷中及間隙區域上形成官能化分子之塗層；(視情況使用i)pH範圍為約7.5至約11且包括硬度小於圖案化晶圓之硬度的研磨顆粒之鹼性含水漿料或ii)拋光墊及不含研磨顆粒之溶液)自間隙區域拋光塗層；以及將引子接枝至凹陷中之塗層以形成官能化凹陷。此方法亦包含將表面經修飾之圖案化晶圓中之兩者與其間的分隔層接合一起。
流通槽封裝之一實例包括第一及第二表面經修飾之圖案化晶圓 及分隔層。該第一表面經修飾之圖案化晶圓包括：第一凹陷，其由第一間隙區域分離；第一官能化分子，其結合至該等第一凹陷中之至少一些中的第一矽烷或矽烷衍生物；以及第一引子，其接枝至該等第一凹陷中之該至少一些中的該第一官能化分子。該第二表面經修飾之圖案化晶圓包括：第二凹陷，其由第二間隙區域分離；第二官能化分子，其結合至該等第二凹陷中之至少一些中的第二矽烷或矽烷衍生物；以及第二引子，其接枝至該等第二凹陷中之該至少一些中的該第二官能化分子。該分隔層將至少一些第一間隙區域接合至至少一些第二間隙區域，且該分割層至少部分地界定該流通槽封裝之各別流體室。
流通槽封裝之另一實例包括第一及第二表面經修飾之圖案化晶圓及分隔層，其中該第一表面經修飾之圖案化晶圓包括：第一凹陷，其由第一間隙區域分離；第一官能化分子，其結合至第一凹陷中之至少一些中的第一表面經修飾之圖案化晶圓；以及第一引子，其接枝至第一凹陷中之至少一些中的第一官能化分子。該經第二表面修飾之圖案化晶圓包括：第二凹陷，其由第二間隙區域分離；第二官能化分子，其結合至第二凹陷中之至少一些中的第二表面經修飾之圖案化晶圓；以及第二引子，其接枝至第二凹陷中之至少一些中的第二官能化分子。該分隔層將至少一些第一間隙區域接合至至少一些第二間隙區域，且該分割層至少部分地界定該流通槽封裝之各別流體室。
在使用流通槽封裝之方法的一實例中，該流通槽封裝分割成含有各別流體室中之至少兩者的個別流通槽。在使用流通槽封裝之方法的另一實例中，該流通槽封裝分割成含有各別流體室中之至少一者的個別流通槽。
參考以下實施方式及附圖，本揭示之實例之特徵及優勢將變得顯而易見，在附圖中，類似的元件符號對應於類似但或許不相同的組件。出於 簡潔起見，具有先前所描述功能之元件符號或特徵可以或可以不結合出現該等元件符號或特徵之其他附圖來描述。
圖1為包括由間隙區域分離之凹陷的實例圖案化晶圓之俯視圖；圖2A為圖1之圖案化晶圓的沿線2A-2A截取之橫截面視圖；圖2A至圖2E為一起說明用於形成表面經修飾之圖案化晶圓之方法的一實例之橫截面視圖；圖3A為包括接合在一起的表面經修飾之圖案化晶圓中之兩者的實例流通槽封裝之橫截面視圖，其中分隔層界定流體室且凹陷為在各別流體室之流通通道內之孔；圖3B為具有頂表面經修飾之圖案化晶圓之圖3A之流通槽封裝的俯視圖，該頂表面經修飾之圖案化晶圓經移除以更清楚地展示接合至底表面經修飾之圖案化晶圓的分隔層，圖3B中之虛線描繪可分割封裝以形成個別流通槽之線；圖4A為包括接合在一起的表面經修飾之圖案化晶圓中之兩者的實例流通槽封裝之橫截面視圖，其中分隔層界定流體室且凹陷為分別與一個流體室相關聯之流通通道；且圖4B為具有頂部表面經修飾之圖案化晶圓的圖4A之流通槽封裝的透視圖，該頂部表面經修飾之圖案化晶圓經移除以更清楚地展示流通通道。
在一態樣中，方法包含藉由以下形成表面經修飾之圖案化晶圓：將矽烷或矽烷衍生物附著至包括由間隙區域分離之凹陷的圖案化晶圓之表面，藉此形成矽烷化凹陷及矽烷化間隙區域；在矽烷化凹陷中及矽烷化間隙區域上形成官能化分子之塗層；(視情況使用i)pH範圍為約7.5至約11且包括硬度小於圖案化晶圓之硬度的研磨顆粒之鹼性含水漿料或ii)拋光墊及不含研磨 顆粒之溶液)自矽烷化間隙區域拋光塗層；以及將引子接枝至矽烷化凹陷中之塗層以形成官能化凹陷。該方法亦包含將表面經修飾之圖案化晶圓中之兩者與其間的分隔層接合一起。
在此態樣之一個實例中，將矽烷或矽烷衍生物附著至圖案化晶圓之表面涉及氣相沉積及產量工程系統(Yield Engineering Systems；YES)方法中之至少一者。在另一實例中，附著涉及化學氣相沉積(chemical vapor deposition；CVD)。在其他實例中，附著涉及電漿增強型CVD、初始化CVD、金屬有機CVD或其他沉積法。
在此態樣之一個實例中，形成官能化分子之塗層涉及使官能化分子之官能基與矽烷或矽烷衍生物之不飽和部分反應，且其中該不飽和部分選自由以下組成之群：環烯、環炔、雜環烯、雜環炔、其經取代之變體，及其組合。
在此態樣之另一實例中，形成官能化分子之塗層包括將包括官能化分子之溶液沉積於矽烷化凹陷及矽烷化間隙區域上，及固化該官能化分子。在一些實例中，固化用以在官能化分子與矽烷或矽烷衍生物之間形成共價鍵。
在此態樣之另一實例中，形成官能化分子之塗層包括將包括官能化分子之溶液沉積於表面經修飾之圖案化晶圓之凹陷及間隙區域上，及固化該官能化分子。在此等實例中，官能化分子可與晶圓表面形成共價鍵。在一些實例中，晶圓表面在將官能化分子沉積於晶圓表面上之前經處理至電漿灰化條件。
在方法之一個實例態樣中，鹼性含水漿料進一步包括螯合劑、界面活性劑、分散劑，或其組合。
在此態樣之一個實例中，將引子接枝至塗層涉及浸塗、噴塗、 覆液分配，或其組合。
在此態樣之一個實例中，方法進一步包含在附著矽烷或矽烷衍生物之前電漿灰化圖案化晶圓。
在方法之此態樣中，官能化分子之塗層厚度為約200nm或更小。
方法之此態樣可進一步包含將經接合的表面經修飾之圖案化晶圓分割成各別流通槽。
在方法之此態樣之實例中，分隔層包含輻射吸收材料。在此等實例中，接合涉及：將輻射吸收材料定位於兩個表面經修飾之圖案化晶圓之間的界面，以使得輻射吸收材料接觸兩個表面經修飾之圖案化晶圓中之每一者的間隙區域中之至少一些；及在該界面處施加壓縮；及輻照輻射吸收材料。在方法之此態樣的其他實例中，分隔層包括與其接觸的輻射吸收材料。在此等實例中，接合涉及：將輻射吸收材料定位於分隔層與兩個表面經修飾之圖案化晶圓中之每一者之間的各別界面，以使得輻射吸收材料接觸兩個表面經修飾之圖案化晶圓中之每一者的間隙區域中之至少一些；及在各別界面處施加；及輻照輻射吸收材料。在此等方法之一些實例中，與輻射吸收材料接觸之間隙區域如本文中所描述的矽烷化(例如，歸因於在拋光之後保留在表面上之殘餘矽烷)及/或藉由電漿灰化而激活。
在方法之此態樣的一實例中，研磨顆粒選自由碳酸鈣、瓊脂糖及石墨組成之群。在其他實例中，研磨顆粒為二氧化矽、氧化鋁或氧化鈰。在一些實例中，研磨顆粒為二氧化矽。
應理解，方法之此態樣之任何特徵可以任何期望的方式及/或組態組合在一起。
在另一態樣中，方法包含藉由以下形成表面經修飾之圖案化晶 圓：電漿灰化包括由間隙區域分離之凹陷的圖案化晶圓之表面；在凹陷中及間隙區域上形成官能化分子之塗層；(視情況使用i)pH範圍為約7.5至約11且包括硬度小於圖案化晶圓之硬度的研磨顆粒之鹼性含水漿料或ii)拋光墊及不含研磨顆粒之溶液)自間隙區域拋光塗層；以及將引子接枝至凹陷中之塗層以形成官能化凹陷。該方法亦包含將表面經修飾之圖案化晶圓中之兩者與其間的分隔層接合一起。
在該方法之此其他態樣的一實例中，研磨顆粒選自由碳酸鈣、瓊脂糖及石墨組成之群。在其他實例中，研磨顆粒為二氧化矽、氧化鋁或氧化鈰。
應理解，方法之此態樣之任何特徵可以任何期望的方式組合在一起。此外，應理解，方法之此態樣及/或方法之第一態樣之特徵的任何組合可一起使用，及/或此等態樣中之任一者或兩者的任何特徵可與本文所揭示之實例中之任一者組合。
在若干方法之一些實例中，兩個表面經修飾之圖案化晶圓經定位以使得兩個表面經修飾之圖案化晶圓中之一者的官能化凹陷中之至少一些與兩個表面經修飾之圖案化晶圓中之另一者的各別官能化凹陷對準以形成流體室，且分隔層在相鄰流體室之間界定縱壁。在一些態樣中，兩個表面經修飾之圖案化晶圓經定位以使得兩個表面經修飾之圖案化晶圓中之一者的官能化凹陷中之至少一些與兩個表面經修飾之圖案化晶圓中之另一者的各別官能化凹陷對準以形成經對準官能化凹陷對，其中兩個表面經修飾之圖案化晶圓界定複數個流體室之頂部及底部且分隔層在相鄰流體室之間界定縱壁，且其中每個流體室包含複數個經對準官能化凹陷對。
在若干方法之一些實例中，官能化凹陷中之每一者位於由兩個經接合的表面經修飾之圖案化晶圓界定之流通通道中。在一些實例中，每個官 能化凹陷為在流通通道內之複數個孔中之一者。
流通槽封裝之態樣包含：第一表面經修飾之圖案化晶圓，其包括由第一間隙區域分離之第一凹陷、結合至第一凹陷中之至少一些中之第一矽烷或第一矽烷衍生物的第一官能化分子，及接枝至第一凹陷中之至少一些中之第一官能化分子的第一引子；第二表面經修飾之圖案化晶圓，其包括由第二間隙區域分離之第二凹陷、結合至第二凹陷中之至少一些中之第二矽烷或第二矽烷衍生物的第二官能化分子，及接枝至第二凹陷中之至少一些中之第二官能化分子的第二引子；以及分隔層，其將第一間隙區域中之至少一些接合至第二間隙區域中之至少一些，其中分隔層至少部分地界定流通槽封裝之各別流體室。
在流通槽封裝之此態樣的一實例中，第一凹陷中之至少一些及第二凹陷中之至少一些經對準以形成各別流體室中之一者，且分隔層在相鄰流體室之間形成縱壁。在此實例中，第一及第二凹陷中之至少一者：位於由兩個經接合的表面經修飾之圖案化晶圓界定之流通通道中；或為在流通通道內的複數個孔中之一者。在一些態樣中，兩個表面經修飾之圖案化晶圓經定位以使得兩個表面經修飾之圖案化晶圓中之一者的官能化凹陷中之至少一些與兩個表面經修飾之圖案化晶圓中之另一者的各別官能化凹陷對準以形成經對準官能化凹陷對，其中兩個表面經修飾之圖案化晶圓界定複數個流體室之頂部及底部且分隔層在相鄰流體室之間界定縱壁，且其中每個流體室包含複數個經對準官能化凹陷對。
在流通槽封裝之此態樣的一實例中，第一官能分子及第二官能分子中之每一者包括式(I)之重現單元：
其中：R1為H或視情況經取代之烷基；R A 係選自由以下組成之群：疊氮基、視情況經取代之胺基、視情況經取代之烯基、視情況經取代之腙、視情況經取代之肼、羧基、羥基、視情況經取代之四唑、視情況經取代之四、氧化腈、硝酮及硫醇；R5係選自由H及視情況經取代之烷基組成之群；-(CH2)p-中之各者可視情況經取代；p為1至50範圍內之整數；n為1至50,000範圍內之整數；且m為1至100,000範圍內之整數。
一般熟習此項技術者將認識到，包括式(I)之重現單元的聚合物涵蓋存在於整個聚合物之隨機序列中之複數個「n」及「m」子單元。一般熟習此項技術者亦將認識到其他單體組分可存在於聚合物中。
在另一態樣中，第一官能分子及第二官能分子中之每一者包含式(Ia)之重現單元：
其中： R1為H或烷基；RA係選自由以下組成之群：胺基、視情況經取代之烯基、視情況經取代之炔基、氧代胺基、疊氮基、甲醯基、鹵基、羥基、肼基、腙基、三基、羧基、環氧丙基、活化酯、氮丙啶基、三唑啉基、環氧基及硫醇；-(CH2)o-基團中之每一者視情況經取代；且o為1到50之間的整數。
在一些實例中，第一及第二官能分子分別共價結合至第一矽烷或矽烷衍生物，或共價結合至第二矽烷或矽烷衍生物。
在此實例中，第一官能分子經由第一矽烷或第一矽烷衍生物之第一不飽和部分共價結合至第一矽烷或第一矽烷衍生物；第二官能分子經由第二矽烷或第二矽烷衍生物之第二不飽和部分共價結合至第二矽烷或第二矽烷衍生物；且該等不飽和部分單獨地選自由以下組成之群：降莰烯、雜降莰烯、降莰烯衍生物、反式環辛烯、反式環辛烯衍生物、環辛炔、雙環炔、其視情況經取代之變體，及其組合。
在流通槽封裝之此態樣的一實例中，分隔層為黑聚醯亞胺。合適分隔層物質之其他實例為聚酯薄膜、聚乙烯薄膜、環烯烴聚合物(例如Zeonor®)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(acrylonitrile butadiene styrene；ABS)、聚碳酸酯(polycarbonate；PC)薄膜及其類似者。
在流通槽封裝之此態樣的一實例中，第一表面經修飾之圖案化晶圓及第二表面經修飾之圖案化晶圓中之每一者的直徑範圍為約200mm至約300mm。在一實例中，圖案化晶圓之形狀為圓形、橢圓形或矩形。在其他實例中，圖案化晶圓為圓形的，且直徑範圍為約200mm至約300mm。
應理解，流通槽封裝之此態樣之任何特徵可以任何期望的方式組合在一起。此外，應理解，流通槽封裝及/或方法之此態樣之特徵的任何組合可一起使用，及/或此等態樣中之任一者或兩者的任何特徵可與本文所揭示之實 例中之任一者組合。
使用流通槽封裝之方法的一態樣包含將流通槽封裝分割成含有各別流體室中之至少兩者之個別流通槽。在另一態樣中，使用流通槽封裝之方法包含將流通槽封裝分割成含有各別流通通道或流體室中之至少兩者的個別流通槽。
應理解，使用流通槽封裝之方法之任何特徵可以任何期望的方式組合在一起。此外，應理解，該等方法中之任一者或兩者及/或流通槽封裝之特徵的任何組合可一起使用，及/或此等態樣中之任一者或所有者之任何特徵可與本文所揭示之實例的特徵中之任一者組合。
本文所揭示之方法之實例涉及開放式晶圓處理以在圖案化晶圓上沉積表面化學物質(例如矽烷化、官能化分子層、引子)，從而形成表面經修飾之圖案化晶圓。表面經修飾之圖案化晶圓接著可併入至可劃分成流通槽之流通槽封裝中，該等流通槽適用於生物應用，如定序。
本文所揭示之開放式晶圓處理為可擴展的且在執行任何接合之前實現表面經修飾之圖案化晶圓之高量裝配，包括高量塗佈及接枝，以形成流通槽封裝。開放式晶圓處理亦實現表面化學物質之可再生的穩定沉積，而不有害地影響底層圖案化晶圓。
開放式晶圓處理亦實現待用於品質控制及特性化之各種計量/分析技術。在經接合以形成流通槽封裝之前，表面經修飾之圖案化晶圓可暴露於例如原子力顯微法(atomic force microscopy；AFM)、掃描電子顯微法(scanning electron microscopy；SEM)、橢圓對稱法、測角法、散射量測及/或螢光技術。
應理解，除非另外規定，否則本文所使用之術語將採用其在相關領域中之普通含義。本文所使用之若干術語及其含義闡述於下文中。
除非上下文另有明確規定，否則單數形式「一(a/an)」及「該(the)」包括複數個指示物。
術語包含、包括、含有及此等術語之各種形式彼此為同義的且意謂同等廣義。
術語頂部、底部、下部、上部、上(on)等在本文中用以描述流通槽封裝及/或流通槽封裝之各種組件。應理解，此等方向性術語不意欲暗示特定定向，但用於指定組件之間的相對定向。方向性術語之使用不應解釋為將本文所揭示之實例限制於任何特定定向。
如本文中所使用，「烷基」係指完全飽和(亦即不含雙鍵或三鍵)之直鏈或分支鏈烴鏈。烷基可具有1至20個碳原子。實例烷基包括甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、第三丁基、戊基、己基及其類似者。作為一實例，名稱「C1-4烷基」指示烷基鏈中存在一至四個碳原子，亦即，烷基鏈係選自由以下組成之群：甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第二丁基及第三丁基。
如本文中所使用，「烯基」係指含有一或多個雙鍵之直鏈或分支鏈烴鏈。烯基可具有2至20個碳原子。實例烯基包括乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基、己烯基及其類似者。烯基可表示為例如「C2-4烯基」，其指示烯基鏈中存在兩至四個碳原子。
如本文所用，「炔基」係指含有一或多個三鍵之直鏈或分支鏈烴鏈。炔基可具有2至20個碳原子。炔基可表示為例如「C2-4炔基」，其指示炔基鏈中存在兩至四個碳原子。
「胺基」官能基係指-NRaRb基團，其中Ra及Rb各自獨立地選自氫、C1-6烷基、C2-6烯基、C2-6炔基、C3-7碳環基、C6-10芳基、5至10員雜芳基及5至10員雜環基，如本文中所定義。
如本文中所使用，「芳基」係指環主鏈中僅含有碳之芳族環或環系統(亦即，共用兩個相鄰碳原子之兩個或多於兩個稠合環)。當芳基為環系統時，該系統中的每一個環為芳族的。芳基可具有6至18個碳原子，其可表示為C6-18。芳基之實例包括苯基、萘基、薁基及蒽基。
如本文所用，術語「附著」係指兩個事物彼此接合、緊固、黏著、連接或結合之狀態。舉例而言，核酸可藉由共價或非共價鍵附著至官能化分子之塗層。共價鍵之特徵在於原子之間共用電子對。非共價鍵為不涉及電子對共用之化學鍵，且可包括例如氫鍵、離子鍵、凡得瓦爾力(van der Waals force)、親水相互作用及疏水相互作用。
「疊氮(azide)」或「疊氮基(azido)」官能基係指-N3。
如本文中所使用，「碳環基」意謂環系統主鏈中僅含有碳原子之非芳族環或環系統。當碳環基為環系統時，兩個或多於兩個環可以稠合、橋連或螺連接方式接合在一起。碳環基可具有任何飽和度，其限制條件為環系統中之至少一個環不為芳族環。因此，碳環基包括環烷基、環烯基及環炔基。碳環基可具有3至20個碳原子(亦即C3-20)。碳環基環之實例包括環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環己烯基、2,3-二氫-茚、雙環[2.2.2]辛烷基、金剛烷基及螺[4.4]壬基。
如本文所用，術語「羧酸」或「羧基」如本文中所使用係指-C(O)OH。
如本文中所使用，「環烷基」意謂完全飽和碳環基環或環系統。實例包括環丙基、環丁基、環戊基及環己基。
如本文中所使用，「伸環烷基(cycloalkylene)」意謂經由兩個附著點附著至分子之其餘部分的完全飽和碳環基環或環系統。
如本文中所使用，「環烯基」或「環烷」意謂具有至少一個雙 鍵之碳環基環或環系統，其中環系統中並無環為芳族環。實例包括環己烯基或環己烯及降莰烯或降莰烯基。亦如本文中所使用，「雜環烯基」或「雜環烯」意謂在環主鏈中具有至少一個雜原子之碳環基環或環系統，其具有至少一個雙鍵，其中環系統中並無環為芳族環。
如本文中所使用，「環炔基」或「環炔」意謂具有至少一個三鍵之碳環基環或環系統，其中環系統中並無環為芳族環。一實例為環辛炔。另一實例為雙環壬炔。亦如本文中所使用，「雜環炔基」或「雜環炔」意謂在環主鏈中具有至少一個雜原子之碳環基環或環系統，其具有至少一個三鍵，其中環系統中並無環為芳族環。
如本文中所使用，術語「官能化分子之塗層」意欲指可透過液體及氣體之半剛性或非剛性(例如凝膠狀)材料。通常，官能化分子之塗層為可在吸收液體時膨脹且可在藉由脫水移除液體時收縮之水凝膠。
如本文所用，術語「沉積」係指任何適合之應用技術，其可為人工或自動化的。一般而言，可使用氣相沉積技術、塗佈技術、接枝技術或其類似者進行沉積。一些特定實例包括化學氣相沉積(CVD)、噴塗、旋塗、浸塗(dunk/dip coating)、網板印刷、槽模塗佈、條帶塗佈、覆液分配或其類似者。
如本文中所使用，術語「凹陷」係指具有由圖案化晶圓表面的間隙區域完全包圍之表面開口的圖案化晶圓中之離散凹面特徵。凹陷在表面中的其開口處可具有多種形狀中之任一者，包括例如圓形、橢圓形、正方形、多邊形、星形(具有許多頂點)等。與表面正交獲得之凹陷的橫截面可為曲線、正方形、多邊形、雙曲線、錐形、角形等。作為實例，凹陷可為孔或流通通道。亦如本文中所使用，「官能化凹陷」係指附著官能化分子及引子之塗層的離散凹面特徵。
當參考條項之集合使用時，術語「各(each)」意欲識別該集合中之個別條項，但未必指代該集合中之每一條項。若揭示內容或上下文另外明確規定，則可存在例外狀況。
如本文中所使用，「流通通道」可為界定於沿晶圓之主要部分延伸的晶圓表面中之凹陷，或可為界定於其中具有複數個凹陷的兩個經接合的表面經修飾之圖案化晶圓之間的區域。流通槽可包含複數個流通通道。在一些態樣中，各流通槽包含至少兩個、三個、四個流通通道。
「流體室」為流通槽封裝之可容納液體樣品的區域。流體室界定於兩個經接合的表面經修飾之圖案化晶圓之間，且分隔層界定流體室之縱壁。
本文所提及之「官能化分子」包括選自以下之官能團：視情況經取代之烯基、疊氮/疊氮基、視情況經取代之胺基、羧基、視情況經取代之腙、視情況經取代之肼、羥基、視情況經取代之四唑、視情況經取代之四、氧化腈、硝酮或硫醇。在其他態樣中，官能化分子包括選自以下之官能團：上文所列之彼等基團以及環氧基、甲醯基、縮水甘油基、三基、氮丙啶基、氧代胺基及鹵基。在一些實例中，官能化分子不為降莰烯或聚合降莰烯。在一實例中，官能化分子包含式(I)或(Ia)之重現單元。在一實例中，官能化分子為聚(N-(5-疊氮基乙醯胺基戊基)丙烯醯胺-共-丙烯醯胺)(poly(N-(5-azidoacetamidylpentyl)acrylamide-co-acrylamide)；PAZAM)。
如本文中所使用，「雜芳基」係指在環主鏈中含有一或多個雜原子(亦即除碳以外的元素，包括但不限於氮、氧及硫)之芳族環或環系統(亦即共用兩個相鄰原子之兩個或多於兩個稠合環)。當雜芳基為環系統時，該系統中的每一環為芳族。雜芳基可具有5至18個環成員。
如本文中所使用，「雜環基」意謂在環主鏈中含有至少一個雜 原子的非芳族環或環系統。雜環基可以稠合、橋連或螺連接方式接合在一起。雜環基可具有任何飽和度，其限制條件為環系統中的至少一個環不為芳族環。在環系統中，雜原子可存在於非芳族或芳族環中。雜環基可具有3至20個環成員(亦即構成環主鏈之原子的數目，包括碳原子及雜原子)。雜環基可命名為「3-6員雜環基」或類似名稱。在一些實例中，雜原子為O、N或S。
如本文中所使用，術語「肼」或「肼基」係指-NHNH2基團。
如本文中所使用，術語「腙」或「腙基」如本文中所使用係指 基團，其中Ra及Rb為本文先前所定義。
如本文中所使用，「羥基」為-OH基團。
如本文中所使用，術語「間隙區域」係指基板/晶圓中或表面上與基板/晶圓或表面之其他區域隔開的區域。舉例而言，間隙區域可將陣列之一個特徵與陣列之另一特徵隔開。彼此隔開的兩個特徵可為離散的，亦即彼此不接觸。在另一實例中，間隙區域可將特徵之第一部分與特徵之第二部分隔開。在許多實例中，間隙區域為連續的，而特徵為離散的，例如如同另外的連續或平面表面中所界定之複數個孔之情況一般。由間隙區域提供之分隔可為部分隔開或完全隔開。間隙區域之表面材料可不同於表面上界定之特徵的表面材料。舉例而言，陣列之特徵可具有一定量或濃度之塗層及引子，該量或濃度超過間隙區域中所存在的量或濃度。在一些實例中，塗層及引子可能不會存在於間隙區域。
如本文中所使用，「氧化腈」意謂「RaC=N+O-」，其中Ra為本文先前所定義。製備氧化腈之實例包括藉由用氯醛甲醯胺-T(chloramide-T)處理或經由基於醯亞胺基氯化物[RC(Cl)=NOH]之作用由醛肟原位生成。
如本文中所使用，「硝酮」意謂「RaRbC=NRc +O-」基團，其中 Ra及Rb為本文先前所定義且Rc選自C1-6烷基、C2-6烯基、C2-6炔基、C3-7碳環基、C6-10芳基、5至10員雜芳基及5至10員雜環基，如本文中所定義。
如本文中所使用，「核苷酸」包括含氮雜環鹼基、糖及一或多種磷酸基團。核苷酸為核酸序列之單體單元。在RNA中，糖為核糖，且在DNA中為去氧核糖，亦即不含存在於核糖中之2'位處之羥基的糖。含氮雜環鹼基(亦即核鹼基)可為嘌呤鹼基或嘧啶鹼基。嘌呤鹼基包括腺嘌呤(A)及鳥嘌呤(G)以及其經修飾之衍生物或類似物。嘧啶鹼基包括胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T)及尿嘧啶(U)以及其經修飾之衍生物或類似物。去氧核糖之C-1原子鍵結至嘧啶之N-1或嘌呤之N-9。
如本文所用，術語「開放式晶圓處理」係指用於在任何鍵結製程之前用表面化學物質修飾圖案化晶圓之表面的一系列循序製程。
術語「圖案化晶圓」係指具有在其中或其上界定凹陷之表面的基板(例如，晶圓)。基板通常為剛性的且不可溶於水性液體中。基板可對用於修飾或塗覆官能化分子之塗層的化學物質呈惰性。舉例而言，基板可對用於將塗層附著於矽烷或矽烷衍生物層或至活化表面層之化學物質，及/或對用於以本文所闡述之方法將引子附著於塗層之化學物質呈惰性。適合基板之實例包括環氧基矽氧烷、玻璃及經修飾或官能化玻璃、塑膠(包括丙烯酸聚合物、聚苯乙烯及苯乙烯與其他物質之共聚物、聚丙烯、聚乙烯、聚丁烯、聚胺甲酸酯、聚四氟乙烯(如來自Chemours之TEFLON®)、環烯烴/環烯烴聚合物(cyclo-olefin polymers；COP)(如來自Zeon之ZEONOR®)、聚醯亞胺等)、耐綸、陶瓷、二氧化矽、熔融矽石或基於二氧化矽之物質(例如矽倍半氧烷及/或多面體寡聚矽倍半氧烷(polyhedral oligomeric silsesquioxane；POSS)物質)、矽酸鋁、矽及經修飾之矽、氮化矽、氧化鉭、碳、金屬、無機玻璃及光纖束。基板(或圖案化晶圓)之硬度範圍可為約5GPa至約6GPa。
如本文中所使用，「電漿灰化」係指藉由氧電漿自圖案化晶圓移除有機物之製程。可用真空泵/系統移除由電漿灰化產生之產物。電漿灰化可藉由引入反應性羥基(結合至碳或矽之-OH基團)或羧基來激活圖案化晶圓。電漿灰化亦可用於藉由自表面移除有機物來激活晶圓。
如本文中所使用，「引子」定義為充當DNA或RNA合成之起始點的單股核酸序列(例如單股DNA或單股RNA)。引子之5'端可經修飾以允許與官能化分子之塗層進行偶合反應。引子長度可為任何數目之鹼基長且可包括多種非天然核苷酸。在一實例中，定序引子為短股，包括20至40個鹼基。
如本文中所使用，術語「矽烷」及「矽烷衍生物」係指含有一或多個矽原子之有機或無機化合物。無機矽烷化合物之一實例為SiH4或鹵化SiH4，其中氫經一或多個鹵素原子置換。有機矽烷化合物之一實例為X-RB-Si(ORC)3，其中X為非水解有機基團，諸如胺基、乙烯、環氧基、甲基丙烯酸脂、硫、烷基、烯基、炔基；RB為間隔基，例如-(CH2)n-，其中n為0至1000；RC選自氫、視情況經取代之烷基、視情況經取代之烯基、視情況經取代之炔基、視情況經取代之碳環基、視情況經取代之芳基、視情況經取代之5至10員雜芳基及視情況經取代之5至10員雜環基，如本文中所定義。在一些情況下，各RC相同，且在其他情況下，其可有所不同。在一些實例中，X為烯基或環烯基，RB為-(CH2)n-，其中n為2至6，且/或RC為烷基。在另一實例中，矽烷化合物為X-R B -Si(RD)3，其中X及R B 如上文所定義，且各RD獨立地為RC或ORC。在一些實例中，X包含基板或載體。如本文最所使用，術語「矽烷」及「矽烷衍生物」可包含不同矽烷及/或矽烷衍生物之混合物。
在一些實例中，矽烷或矽烷衍生物包括能夠與官能化分子之官能基反應的不飽和部分。如本文中所使用，術語「不飽和部分」係指包括以下之化學基團：包括至少一個雙鍵或一個三鍵之環烯、環炔、雜環烯、雜環炔或 其視情況經取代之變體。不飽和部分可為單價或二價的。當不飽和部分為單價的時，環烯、環炔、雜環烯及雜環炔可分別與環烯基、環炔基、雜環烯基及雜環炔基互換使用。當不飽和部分為二價的時，環烯、環炔、雜環烯及雜環炔可分別與伸環烯基、伸環炔基、伸雜環烯基及伸雜環炔基互換使用。在一些實例中，不飽和部分為降莰基或降莰基衍生物。在其他實例中，不飽和部分為降莰基。
不飽和部分可直接共價附著於矽烷或矽烷衍生物之矽原子，或經由連接基團間接附著。適合連接基團之實例包括視情況經取代之伸烷基(亦即二價飽和脂族基(諸如伸乙基)，其被視為藉由斷開雙鍵而由烯烴衍生或藉由自不同碳原子移除兩個氫原子而由烷烴衍生)、經取代之聚乙二醇或其類似者。在一些實例中，連接基團為伸乙基。
如本文所用，「分隔層」係指將兩個表面經修飾之圖案化晶圓接合在一起的材料。在一些實例中，分隔層可為有助於黏合之輻射吸收材料，或可與有助於黏合之輻射吸收材料接觸。
如本文中所使用，術語「表面化學物質」在一些態樣中係指矽烷或矽烷衍生物、官能化分子之塗層，及附著於圖案化晶圓之表面上之塗層的至少一部分之引子。在其他態樣中，「表面化學物質」係指圖案化晶圓之活化表面上的官能化分子之塗層及附著於該塗層之至少一部分的引子。
「硫醇」官能基係指-SH。
如本文所用，術語「四」及「四基」係指包含四個氮原子之六員雜芳基。四可視情況經取代。
如本文中所使用，「四唑」係指包括四個氮原子之五員雜環基。四唑可視情況經取代。
如本文中所使用，術語「YES方法」係指一種由Illumina公司研 發之化學氣相沉積方法，其使用由產量工程系統(「YES」)提供之化學氣相沉積工具。該工具包括三個不同氣相沉積系統。自動化YES-VertaCoat矽烷蒸氣系統經設計用於批量生產，其具有可容納200mm或300mm晶圓之可撓性晶圓處理模組。人工負載YES-1224P矽烷蒸氣系統經設計用於多功能批量生產，其具有可組態之大容量腔室。Yes-LabKote為針對可行性研究及R&D理想的低成本桌面形式。
本文中所闡述且申請專利範圍中所列舉之態樣及實例可鑒於以上定義加以理解。
現將參考圖式描述表面經修飾之圖案化晶圓、流通槽封裝以及製造及使用其的方法之實例。
圖1為圖案化晶圓10之俯視圖，且圖2A為圖案化晶圓10之橫截面視圖。圖案化晶圓10包括晶圓/基板12、界定於基板12之暴露層或表面之上或之中的凹陷14，及隔開相鄰凹陷14之間隙區域16。在本文中所揭示之實例中，凹陷14用表面化學物質官能化，同時間隙區域16可用於接合但將不具有存在於其上之引子(示於圖2E中)。
可使用先前所描述之基板12之任何實例。在一實例中，基板12的直徑範圍為約200mm至約300mm。
凹陷14可使用多種技術在基板12之中或之上製造，該等技術包括例如光微影術、奈米壓印微影術、衝壓技術、壓花技術、模製技術、微蝕刻技術、印刷技術、離地技術等。如熟習此項技術者將瞭解，所用之技術將取決於晶圓/基板12之組成及形狀以及基板材料之性質。
可設想凹陷14之多種不同佈局，包括有規則、重複及非規則圖案。在一實例中，出於緊密堆積及改良密度，將凹陷14安置於六方柵格中。其他佈局可包括例如長方體(亦即矩形)佈局(參見圖4B)、三角佈局等。如圖 1中所示，佈局或圖案可為成列及成行之凹陷14的x-y格式。在一些其他實例中，佈局或圖案可為凹陷14及/或間隙區域16之重複排列。在另外其他實例中，佈局或圖案可為凹陷14及/或間隙區域16之隨機排列。圖案可包括點、板、孔、柱、條帶、漩渦、線、三角形、矩形(例如界定圖4A中所示之流通通道14")、環、圓弧、方格、格子、對角線、箭頭、正方形及/或交叉線。可用於本文所闡述之實例的圖案化表面之另外其他實例描述於美國專利第8,778,849號；第9,079,148號；第8,778,848號及美國專利公開案第2014/0243224號中，其中之各者以全文引用之方式併入本文中。
佈局或圖案可關於所界定區域中凹陷14之密度(亦即凹陷14之數量)來特性化。舉例而言，凹陷14可以大致2百萬個每平方毫米之密度存在。密度可調整至不同密度，包括例如以下密度：至少約100個每平方毫米、約1,000個每平方毫米、約10萬個每平方毫米、約1百萬個每平方毫米、約2百萬個每平方毫米、約5百萬個每平方毫米、約1千萬個每平方毫米、約5千萬個每平方毫米或更大。替代地或另外，密度可調整為不超過約5千萬個每平方毫米、約1千萬個每平方毫米、約5百萬個每平方毫米、約2百萬個每平方毫米、約1百萬個每平方毫米、約10萬個每平方毫米、約1,000個每平方毫米、約100個每平方毫米或更小。應進一步理解，基板12上之凹陷14的密度可介於選自以上範圍之下限值中之一者與上限值中之一者之間。作為實例，高密度陣列可特性化為使凹陷14隔開小於約100nm，中等密度陣列可特性化為使凹陷14隔開約400nm至約1μm，且低密度陣列可特性化為使凹陷14隔開大於約1μm。
佈局或圖案亦可或替代性地按照平均間距，亦即一個凹陷14之中心距相鄰凹陷之中心的間距(中心距)來特性化。圖案可為有規則的以使得關於平均間距之變化係數較小，或圖案可為不規則的，在此情況下，變化係數可能相對較大。在任一情況下，平均間距可為例如至少約10nm、約0.1μm、約 0.5μm、約1μm、約5μm、約10μm、約100μm或更大。替代地或另外，平均間距可為例如至多約100μm、約10μm、約5μm、約1μm、約0.5μm、約0.1μm或更小。位點16之特定圖案的平均間距可介於選自以上範圍的下限值中之一者與上限值中之一者之間。在一實例中，凹陷14之間距(中心距)為約1.5μm。
在圖1及圖2A中所示之實例中，凹陷14為孔14'，且因此基板12包括其表面中之孔14'之陣列。孔14'可為微孔或奈米孔。各孔14'之特徵可在於其容積、孔開口面積、深度及/或直徑。
各孔14'可具有能夠限制液體之任何容積。可選擇最小或最大容積，例如以適應陣列10之後續使用所期望的輸送量(例如多樣性)、解析度、分析物組成、或分析物反應性。舉例而言，容積可為至少約1×10-3μm3、約1×10-2μm3、約0.1μm3、約1μm3、約10μm3、約100μm3或更大。替代地或另外，容積可為至多約1×104μm3、約1×103μm3、約100μm3、約10μm3、約1μm3、約0.1μm3或更小。應理解，官能分子之塗層可填充孔14'之容積的全部或部分。個別孔14'中之塗層之體積可大於、小於以上指定之值，或介於該等值之間。
可根據如上文關於孔容積所闡述之類似標準選擇表面上之各孔開口所佔面積。舉例而言，表面上之各孔開口的面積可為至少約1×10-3μm2、約1×10-2μm2、約0.1μm2、約1μm2、約10μm2、約100μm2或更大。替代地或另外，面積可為至多約1×103μm2、約100μm2、約10μm2、約1μm2、約0.1μm2、約1×10-2μm2或更小。
各孔14'之深度可為至少約0.1μm、約1μm、約10μm、約100μm或更大。替代地或另外，深度可為至多約1×103μm、約100μm、約10μm、約1μm、約0.1μm或更小。
在一些情況下，各孔16'之直徑可為至少約50nm、約0.1μm、約 0.5μm、約1μm、約10μm、約100μm或更大。替代地或另外，直徑可為至多約1×103μm、約100μm、約10μm、約1μm、約0.5μm、約0.1μm或更小(例如約50nm)。
圖案化晶圓10可暴露於一系列製程以修飾至少凹陷14之表面。圖2B至圖2E說明形成表面經修飾之圖案化晶圓10'(示於圖2E中)之製程。
雖然圖中未示，但應理解，圖案化晶圓10可暴露於電漿灰化以清潔及激活表面。舉例而言，電漿灰化製程可移除有機材料並引入表面羥基或羧基。
圖案化晶圓10(示於圖2A中)接著可暴露於矽烷化，其將矽烷或矽烷衍生物18(圖2B)附著於圖案化晶圓表面。矽烷化跨越表面，包括在凹陷14、14'中(例如，在底表面上及沿側壁)及在間隙區域16上引入矽烷或矽烷衍生物18。
矽烷化可使用任何矽烷或矽烷衍生物18來實現。矽烷或矽烷衍生物18之選擇可部分地取決於待用於形成塗層20(示於圖2C中)之官能化分子，因為可能需要在矽烷或矽烷衍生物18與隨後沉積的官能化分子之間形成共價鍵。用於將矽烷或矽烷衍生物18附著於基板12之方法可取決於正使用的矽烷或矽烷衍生物18而變化。本文闡述若干實例。
在一實例中，矽烷或矽烷衍生物18為(3-胺丙基)三乙氧基矽烷((3-aminopropyl)triethoxysilane；APTES)或(3-胺丙基)三甲氧基矽烷((3-aminopropyl)trimethoxysilane；APTMS)(亦即X-R5-Si(ORC)3，其中X為胺基，RB為-(CH2)3-，且R C 為乙基或甲基)。在此實例中基板12表面可用(3-胺丙基)三乙氧基矽烷(APTES)或(3-胺丙基)三甲氧基矽烷(APTMS)預處理以將矽共價連接至表面上之一或多個氧原子(在不意欲藉由機構保持的情況下，各矽可鍵結至一個、兩個或三個氧原子)。將此以化學方式處理之表面烘烤以形成胺 基單層。胺基接著與磺基-HSAB反應以形成疊氮基衍生物。在21℃下具有1J/cm2至30J/cm2之能量的UV激活產生活性氮烯物種，其可容易地進行多種與PAZAM(例如官能化分子)之插入反應。
亦可使用其他矽烷化方法。適合矽烷化方法之實例包括氣相沉積、YES方法、旋塗或其他沉積法。可用於使本揭示之實例中之基板12矽烷化之方法及物質的一些實例描述於美國專利公開案第2015/0005447號中，該公開案以全文引用之方式併入本文中。
在利用YES CVD烘箱的一實例中，圖案化晶圓10置放於該CVD烘箱中。腔室可排氣且接著開始矽烷化循環。在循環期間，矽烷或矽烷衍生物容器可維持在適合溫度(例如針對降莰烯矽烷為約120℃)，矽烷或矽烷衍生物蒸汽管線維持在適合溫度(例如針對降莰烯矽烷為約125℃)，且真空管線維持在適合溫度(例如約145℃)。
在另一實例中，矽烷或矽烷衍生物18(例如液體降莰烯矽烷)可沉積於玻璃瓶內且置放於具有圖案化晶圓10之玻璃真空乾燥器內。乾燥器接著可抽空至範圍為約15mTorr至約30mTorr的壓力，且置放於溫度範圍為約60℃至約125℃之烘箱內。允許繼續進行矽烷化，且接著乾燥器自烘箱移除、冷卻且排氣到空氣中。
氣相沉積、YES方法及/或真空乾燥器可與多種矽烷或矽烷衍生物18，諸如包括本文所揭示之不飽和部分之實例的彼等矽烷或矽烷衍生物18一起使用。作為實例，此等方法可在矽烷或矽烷衍生物18包括環烯不飽和部分時使用，該環烯不飽和部分諸如降莰烯、降莰烯衍生物(例如(雜)降莰烯，包括代替碳原子中之一者的氧或氮)、反式環辛烯、反式環辛烯衍生物、反式環戊烯、反式環庚烯、反式環壬烯、雙環[3.3.1]壬-1-烯、雙環[4.3.1]癸-1(9)-烯、雙環[4.2.1]壬-1(8)-烯及雙環[4.2.1]壬-1-烯。此等環烯中之任一者可如美國專利公 開案第2015/0005447號中所描述經取代。降莰烯衍生物之實例包括[(5-雙環[2.2.1]庚-2-烯基)乙基]三甲氧基矽烷。作為其他實例，此等方法可在矽烷或矽烷衍生物18包括環炔不飽和部分時使用，該環炔不飽和部分諸如環辛炔、環辛炔衍生物或雙環壬炔(例如雙環[6.1.0]壬-4-炔或其衍生物、雙環[6.1.0]壬-2-炔或雙環[6.1.0]壬-3-炔)。此等環炔可如美國專利公開案第2015/0005447號中所描述經取代。
如圖2B中所示，矽烷或矽烷衍生物18之附著形成矽烷化圖案化晶圓10S，包括矽烷化凹陷及矽烷化間隙區域。
矽烷化圖案化晶圓10S接著可暴露於將在矽烷化凹陷及矽烷化間隙區域上形成官能分子之塗層20的製程。此製程由片語圖2B及圖2C之間的「官能分子層(functional molecule layer；FML)形成」表示。
官能化分子之實例包括包含如本文所定義之式(I)或式(Ia)之重現單元的化合物。
官能化分子之一特定實例為聚(N-(5-疊氮基乙醯胺基戊基)丙烯醯胺-共-丙烯醯胺PAZAM(參見例如美國專利公開案第2014/0079923 A1號或第2015/0005447 A1號，其中之各者以全文引用之方式併入本文中)，該PAZAM包含以下所示之結構： 其中n為1至20,000範圍內之整數，且m為1至100,000範圍內之整數。如同式(I)一般，一般熟習此項技術者將認識到，「n」及「m」次單元為以隨機次序存在於聚合物結構中之重現單元。
官能化分子或PAZAM之分子量可在約10kDa至約1500kDa範圍內，或在一具體實例中，可為約312kDa。
在一些實例中，官能化分子或PAZAM為線性聚合物。在一些其他具體實例中，官能化分子或PAZAM為輕度交聯聚合物。在一些具體實例中，官能化分子包含分支鏈。
其他官能化分子可用於形成塗層20，只要其經官能化以與圖案化晶圓12相互作用且隨後塗覆引子22。適合官能化分子之其他實例包括具有膠態結構之彼等，諸如瓊脂糖；或具有聚合物網狀結構之彼等者，如明膠；或具有交聯聚合物結構之彼等者，諸如聚丙烯醯胺聚合物及共聚物、無矽烷丙烯醯胺(silane free acrylamide；SFA，參見例如美國專利公開案第2011/0059865號，其以全文引用之方式併入本文中)或SFA之疊氮化形式。適合聚丙烯醯胺聚合物之實例可由丙烯醯胺及丙烯酸或含有乙烯基之丙烯酸形成，如例如WO 2000/031148(以全文引用之方式併入本文中)中所描述，或由形成[2+2]光致環加成反應之單體形成，例如如WO 2001/001143或WO 2003/0014392(其中之各者以全文引用之方式併入本文中)中所描述。其他適合之聚合物為SFA與衍生有溴-乙醯胺基團之SFA(例如BRAPA)的共聚物或SFA與衍生有疊氮基-乙醯胺基團之SFA的共聚物。
官能化分子(例如PAZAM)可在正壓或負壓下使用旋塗，或浸漬或浸塗，或官能化分子之流通，或使用美國專利第9,012,022號中所闡述之技術沉積於矽烷化圖案化晶圓10S之表面上(亦即矽烷化凹陷及矽烷化間隙區域上)該美國專利以全文引用之方式併入本文中。官能化分子可存在於溶液中。在一實例中，溶液將PAZAM包括於乙醇與水混合物中。
在經塗佈後，官能化分子亦可暴露於固化製程以形成示於圖2C中之塗層20。在一實例中，固化官能化分子可在室溫(例如約25℃)至約60℃ 範圍內之溫度下進行約5分鐘至約2小時範圍內之時間。
官能化分子與矽烷化凹陷及矽烷化間隙區域之附著可經由共價鍵合。官能化分子與矽烷化凹陷之共價連接有助於在多種使用期間貫穿最終形成的流通槽之使用壽命維持凹陷14、14'中之塗層20。以下為可以在矽烷或矽烷衍生物18與官能化分子之間進行的反應之一些實例。
當矽烷或矽烷衍生物18包括作為不飽和部分之降莰烯或降莰烯衍生物時，降莰烯或降莰烯衍生物可：i)與PAZAM之疊氮/疊氮基團進行1,3-偶極環加成反應；ii)與附著至PAZAM之四基團進行偶合反應；與附著至PAZAM之腙基團進行環加成反應；與附著至PAZAM之四唑基團進行光點擊反應；或與附著至PAZAM之氧化腈基團進行環加成。
當矽烷或矽烷衍生物18包括作為不飽和部分之環辛炔或環辛炔衍生物時，環辛炔或環辛炔衍生物可：i)與PAZAM之疊氮/疊氮基進行菌株促進的疊氮-炔1,3-環加成(strain-promoted azide-alkyne 1,3-cycloaddition；SPAAC)反應，或ii)與附著至PAZAM之氧化腈基團進行菌株促進的炔-氧化腈環加成反應。
當矽烷或矽烷衍生物18包括作為不飽和部分之雙環壬炔時，雙環壬炔可由於雙環系統中之菌株而與附著至PAZAM之疊氮化物或氧化腈進行類似的SPAAC炔環加成。
雖然圖中未示，但應理解，在方法之一些實例中，圖案化晶圓12可並未暴露於矽烷化。相反，圖案化晶圓12可暴露於電漿灰化，且接著官能化分子可直接旋塗(或以其他方式沉積)在電漿灰化的圖案化晶圓12上。在此實例中，電漿灰化可產生可將官能化分子黏附至圖案化晶圓12的表面激活劑(例如-OH基團)。在此等實例中，選擇官能化分子以使得其與由電漿灰化產生的表面基團反應。在此等實例中，表面經修飾之圖案化晶圓由以下形成：電 漿灰化包括由間隙區域16隔開之凹陷14的圖案化晶圓12之表面；在凹陷14中及間隙區域16上形成官能化分子之塗層20；(視情況使用i)pH範圍為約7.5至約11且包括硬度小於圖案化晶圓之硬度的研磨顆粒之鹼性含水漿料或ii)拋光墊及不含研磨顆粒之溶液)自間隙區域16拋光塗層20；以及將引子22接枝至凹陷14中之塗層20以形成官能化凹陷。在一些態樣中，使用硬度小於圖案化晶圓之硬度的包含研磨顆粒之含水漿料來完成拋光。
返回參考圖2A至圖2E中所示之方法，雖然圖中未示，但應理解，矽烷化及經塗佈圖案化晶圓10SC(示於圖2C中)可暴露於清潔製程。此製程可利用水浴及音波處理。水浴可維持在約22℃至約45℃範圍內之相對較低溫度下。在另一實例中，水浴溫度在約25℃至約30℃範圍內。
如圖2C與圖2D之間所示，矽烷化及經塗佈圖案化晶圓10SC接著暴露於拋光以自矽烷化間隙區域移除塗層20之部分。本文所揭示之拋光製程不同於用於微機電系統(microelectromechanical system；MEMS)處理中之典型拋光製程，其可涉及苛刻化學製品及堅硬厚表面(例如金屬)。矽烷化及經塗佈圖案化晶圓10SC相對較軟，且塗層20之厚度可為約200nm或更小。考慮到此等條件，溫和的化學漿料(包括具有特定硬度及粒徑之研磨劑)可在拋光期間使用，其可以自矽烷化間隙區域移除薄的塗層20而不有害地影響彼等區域處之底層基板12。替代地，可用不包括磨料顆粒之溶液進行拋光。
溫和的化學漿料為pH範圍為約7.5至約11且包括硬度小於圖案化晶圓12(其硬度可大於塗層20之硬度)之硬度的研磨顆粒之鹼性含水漿料。應理解，溫和的化學漿料可具有任何鹼性pH，例如範圍為大於7至8或11至14。在一實例中，圖案化晶圓12之硬度在約5GPA至約5GPa範圍內，塗層20之硬度在約0.5GPa至約0.7GPa範圍內，且研磨顆粒之硬度為約0.2GPa。然而，應理解，可使用硬度小於圖案化晶圓12之硬度的任何研磨顆粒。選擇磨料顆粒之硬 度以使得凹陷14中之塗層20為完整的且在進行拋光後至少實質上不含疵點。研磨顆粒之實例包括碳酸鈣(CaCO3)、瓊脂糖、石墨、聚(甲基丙烯酸甲酯)(poly(methyl methacrylate)；PMMA)、二氧化矽、鋁氧化物(亦即氧化鋁)、二氧化鈰、聚苯乙烯，及其組合。在一些實例中，研磨顆粒係選自由碳酸鈣(CaCO3)、瓊脂糖及石墨組成之群。磨料顆粒平均粒徑可在約15nm至約5μm範圍內，且在一個實例中，為約700nm。
除了磨料顆粒以外，鹼性含水漿料亦可包括緩衝劑、螯合劑、界面活性劑及/或分散劑。緩衝劑之一實例包括三羥甲基胺基甲烷(亦即三(羥基甲基)胺基甲烷)，其可存在於pH約為9之溶液中。螯合劑之一實例為乙二胺四乙酸(ethylenediaminetetraacetic acid；EDTA)，其可存在於pH約為8之溶液中。界面活性劑之一實例為陰離子界面活性劑，如十二烷基硫酸鈉。可使用具有不同分子量之聚丙烯酸酯分散劑。分散劑之一實例為聚(丙烯酸鈉鹽)。分散劑可幫助維持磨料顆粒之大小，且至少實質上防止磨料顆粒之沉降。
在一實例中，鹼性含水漿料藉由將緩衝劑添加至去離子(deionized；DI)水形成，因此緩衝劑之最終莫耳濃度為約100mM。在達成此莫耳濃度的一個實例中，緩衝劑與DI水之比率為約5：4。螯合劑可以約1vol%之量(按溶液之總體積計)添加。在一實例中，螯合劑在鹼性含水漿料中之濃度為約1mM。分散劑可以約0.025vol%至約2.5vol%範圍內之量(按溶液之總體積計)添加。分散劑之此範圍含有適合之ζ電位值。界面活性劑可以任何適合之量添加，該量之一實例包括約0.125vol%。可將內容物混合，且接著添加至乾燥研磨顆粒粉末或珠粒中以形成漿料。此漿料可進一步用DI水稀釋以用於拋光。
鹼性含水漿料可用於化學機械拋光系統中以拋光矽烷化及經塗佈圖案化晶圓10SC之表面。用於該系統中之拋光頭/拋光墊或其他拋光工具能 夠自間隙區域16拋光塗層20，同時將塗層20保留在凹陷14、14'中且使底層基板12至少實質上完整。作為一實例，拋光頭可為Strasbaugh ViPRR II拋光頭。
如上文所提及，拋光可用拋光墊及溶液來進行，而不需任何研磨劑。舉例而言，拋光墊可與不含研磨顆粒之溶液(亦即不包括磨料顆粒之溶液)一起使用。
拋光自矽烷化間隙區域移除塗層20之一或多個部分，且將塗層20之一或多個部分保留在矽烷化凹陷中，如圖2D中所示。亦如圖2D中所示，間隙區域16在完成拋光後可保持矽烷化。換言之，矽烷化間隙區域在拋光後可保持完整。替代地，矽烷或矽烷衍生物18可由於拋光而自間隙區域16移除。
雖然圖中未示，但應理解，矽烷化、經塗佈及經拋光圖案化晶圓10SCP(示於圖2D中)可暴露於清潔製程。此製程可利用水浴及音波處理。水浴可維持在約22℃至約30℃範圍內之相對較低溫度下。矽烷化、經塗佈及經拋光圖案化晶圓10SCP亦可旋轉乾燥，或經由另一適合技術乾燥。
矽烷化、經塗佈及經拋光圖案化晶圓10SCP接著可暴露於將接枝引子22至矽烷化凹陷中之官能分子塗層20的製程。接枝引子22形成官能化凹陷15，其之一實例示於圖2E之放大部分中。
適合引子22之實例包括正向擴增引子或反向擴增引子。適合引子22之特定實例包括P5或P7引子，其用於由Illumina公司出售之商購流通槽的表面上以用於在HiSeq®、HiSeqX®、MiSeq®、MiSeqX®、NextSeq®及Genome Analyzer®儀器平台上進行定序。
接枝可藉由浸塗、噴塗、覆液分配、槽模塗佈或藉由將引子22附著至凹陷14、14'中之至少一些中的塗層20的另一適合方法實現。此等實例中之各者可利用引子溶液或混合物，其可包括引子22、水、緩衝劑及催化劑。
浸塗可涉及將矽烷化、經塗佈及經拋光圖案化晶圓10SCP浸沒 至一系列溫度控制浴中。該等浴亦可為流控的及/或覆蓋有氮氣層。該等浴可包括引子溶液或混合物。在多種浴中，引子22將附著至凹陷14、14'中之至少一些中的塗層20。在一實例中，矽烷化、經塗佈及經拋光圖案化晶圓10SCP將引入至包括引子溶液或混合物之第一浴中，在該第一浴中發生反應以附著引子22，且接著陣列10'將移動至用於清洗之其他浴。矽烷化、經塗佈及經拋光圖案化晶圓10SCP可使用機械臂或手動地在浴與浴之間移動。脫水系統，諸如加熱氮氣動刮刀或旋塗器亦可用於浸塗。
噴塗可藉由將引子溶液或混合物直接噴射至矽烷化、經塗佈及經拋光圖案化晶圓10SCP上來實現。可在約0℃至約70℃範圍內之溫度下將經噴塗之晶圓培育持續約4分鐘至約60分鐘範圍內之時間。在培育之後，可稀釋且使用例如旋塗器移除引子溶液或混合物。
覆液分配可根據彙集及旋離法進行，且因此可用旋塗器實現。引子溶液或混合物可塗覆(手動地或經由自動化製程)至矽烷化、經塗佈及經拋光圖案化晶圓10SCP。經塗覆之引子溶液或混合物可塗覆至矽烷化、經塗佈及經拋光圖案化晶圓10SCP的整個表面或在其上擴散。可在約0℃至約80℃範圍內之溫度下將經引子塗佈之晶圓10SCP培育持續約2分鐘至約60分鐘範圍內之時間。在培育之後，可稀釋且使用例如旋塗器移除引子溶液或混合物。
將引子接枝至矽烷化凹陷14、14'中之至少一些中的塗層20形成官能化凹陷15，如圖2E中所示。在接枝之後，已塗覆所要表面化學物質，且形成表面經修飾之圖案化晶圓10'。
表面經修飾之圖案化晶圓10'可暴露於任何所要品質控制及/或表面品質鑑定技術。舉例而言，表面經修飾之圖案化晶圓10'可暴露於例如原子力顯微法(AFM)、掃描電子顯微法(SEM)、橢圓對稱法、測角法、散射量測、雜交品質控制方法及/或螢光技術。
表面經修飾之圖案化晶圓10'可用於形成流通槽封裝30，如圖3A中所示。為了形成流通槽封裝30，表面經修飾之圖案化晶圓10'(圖3A中展示為10'A及10'B)中之兩者可接合在一起。
一般而言，兩個表面經修飾之圖案化晶圓10'可經定位以使得表面經修飾之圖案化晶圓10'A中之一者(第一)之官能化凹陷15中的至少一些與表面經修飾之圖案化晶圓10'B中之另一者(第二)之官能化凹陷15中的至少一些對準，且使得表面經修飾之圖案化晶圓10'A中之一者(第一)之間隙區域16中的至少一些與表面經修飾之圖案化晶圓10'B中之另一者(第二)之間隙區域16中的至少一些對準。兩個表面經修飾之圖案化晶圓10'A、10'B可在至少實質上對準之間隙區域16處接合在一起。兩個表面經修飾之圖案化晶圓可在至少實質上對準之間隙區域中之一些處接合在一起，以便界定複數個離散流體室。兩個表面經修飾之圖案化晶圓可在不包含凹陷之區域中接合在一起。兩個表面經修飾之圖案化晶圓可在至少實質上對準之間隙區域中之一些處及在不具有凹陷且不為間隙區域之晶圓的區域中(例如圍繞晶圓之邊緣)接合在一起。晶圓接合可使用任何適合之技術來實現，技術如雷射接合、擴散接合、陽極接合、共晶接合、電漿激活接合、玻璃粉接合或此項技術中已知之其他方法。
圖3A及圖3B(後者為不具有上表面經修飾之圖案化晶圓10'B的封裝30之俯視圖)中所示之實例包括分隔層24，其經定位而與至少實質上對準之間隙區域16中的至少一些接觸且接合該等間隙區域中的至少一些。如圖3B中之俯視圖所示，分隔層24可能不會接觸晶圓10'A、10'B中之所有間隙區域16。此可為所期望的，例如當官能化凹陷15之若干列及行將存在於單個流體室28、28'、28"、28'''中時。舉例而言，圖3A及圖3B之流體室28、28'、28"、28'''包括三行八列之官能化凹陷15，且流體室28、28'、28"、28'''內之間隙區域16保持暴露。應理解，分隔層24可經預切割以符合晶圓大小以及將形成之流體室28、 28'、28"、28'''之所期望的數量。
在圖3A及圖3B中所示之實例中，流體室28、28'、28"、28'''由分隔層24至少部分地界定且位於兩個經接合的表面經修飾之圖案化晶圓10'A、10'B之間。在圖3A及圖3B中所示之實例中，分隔層24界定流體室28、28'、28"、28'''中之各者之縱壁29及末端31(圖3B)。
在此實例中，各流體室28、28'、28"、28'''包括流通通道26、26'、26"、26'''。同樣在此實例中，各流通通道26、26'、26"、26'''為界定於其中具有複數個官能化凹陷15之經接合的表面經修飾之圖案化晶圓10'A、10'B之間的區域。
分隔層24可為將表面經修飾之圖案化晶圓10'A、10'B之間隙區域16中之至少一些密封在一起的任何材料。分隔層24及與分隔層24接合之實例描述於美國專利公開案第2016/0023208號中，該專利公開案以全文引用之方式併入本文中。
在一個實例中，分隔層24可為以一定波長吸收由基板12傳輸之輻射的輻射吸收材料。所吸收之能量轉而在分隔層24與各別表面經修飾之圖案化晶圓10'A、10'B之間形成接合。此輻射吸收材料之一實例為來自DuPont(美國)之黑Kapton®(含有碳黑之聚醯亞胺)，其在約1064nm下吸收。應理解，可在不添加碳黑之情況下使用聚醯亞胺，不過波長將必須改變成由天然聚醯亞胺材料大量吸收之波長(例如480nm)。作為另一實例，聚醯亞胺CEN JP可在用532nm下的光輻照時接合。
當分隔層24為輻射吸收材料時，分隔層24可定位於晶圓10'A與10'B之間的界面處，以使得分隔層24接觸所要矽烷化間隙區域。可施加壓縮(例如大致50、60、70、80、90或100PSI，或大致60PSI之壓力)同時以適合波長將雷射能量施加至界面(亦即輻照輻射吸收材料)。可將來自頂部及來自 底部兩者之雷射能量施加至界面，以便在分隔層24與各別晶圓10'A、10'B之間實現適合之接合。
在另一實例中，分隔層24可包括與其接觸之輻射吸收材料。可將輻射吸收材料塗覆於分隔層24與晶圓10'A之間的界面以及分隔層24與晶圓10'B之間的界面。作為一實例，分隔層24可為聚醯亞胺且隔開的輻射吸收材料可為碳黑。在此實例中，隔開的輻射吸收材料吸收在分隔層24與各別表面經修飾之圖案化晶圓10'A、10'B之間形成接合之雷射能量。
當分隔層24與隔開的輻射吸收材料接觸時，輻射吸收材料可定位於分隔層24與晶圓10'A及10'B中之各者之間的各別界面處，以使得輻射吸收材料接觸晶圓10'A、10'B中之各者以及分隔層24之矽烷化間隙區域中的至少一些。可在各別界面處施加壓縮，同時以適合之波長將雷射能量施加至界面(亦即輻照輻射吸收材料)。可將來自頂部及來自底部兩者之雷射能量施加至界面，以便在分隔層24與各別晶圓10'A、10'B之間實現適合之接合。
在圖3A及圖3B中所示之實例中，分隔層24(及接合區域)可位於流體室28之間以使得分隔層24以物理方式隔開一個流體室28與相鄰流體室28(以防止交叉污染)，且可位於晶圓10'A、10'B之周邊(以密封流通槽封裝30)。然而，應理解，分隔層24(及接合區域)可取決於實施而位於任何所要區域中。
圖3B亦繪示可分割流通槽封裝30以形成各別流通槽40A及40B之虛線。流通槽封裝30可根據任何所期望的組態分割，以使得所形成之個別流通槽40A、40B具有至少兩個流體室28。在一些實例中，可能需要分割包裝流通槽30以使得各流通槽40A、40B包括八個隔開的流體室。在其他實例中，流通槽封裝經分割形成兩個、三個、四個或更多個流通槽。在其他實例中，各流通槽包括一個、兩個、三個、四個、五個、六個、七個或八個隔開的流體室。在其他 實例中，各流通槽包括兩個、四個或八個隔開的流體室。
現參考圖4A及圖4B，描繪流通槽40C之另一實例。應理解，此流通槽40C可根據本文所揭示之方法形成為流通槽封裝之部分。因此，在流通槽封裝已分割之後展示流通槽40C。在此實例中，各別凹陷14(及因此官能化凹陷15)為跨各晶圓部分10'C、10'D之基板12的大部分長度延伸之流通通道14"(而非示於先前圖式中之孔14')。
流通槽40C包括兩個在接合區域處與分隔層24接合在一起的表面經修飾之圖案化晶圓部分10'C、10'D。在此實例中，分隔層24可接觸晶圓部分10'C、10'D中之所有間隙區域16。此可為期望的，例如當官能化凹陷15為伸長流體通道14"而非離散孔14'時。各通道14"與單個流體室28、28'、28"相關聯。
在圖4A及圖4B中所示之實例中，流體室28、28'、28"部分地由分隔層24界定且位於兩個經接合的表面經修飾之圖案化晶圓部分10'C、10'D之間。在圖4A及圖4B中所示之實例中，分隔層24界定流體室28、28'、28"中之各者之縱壁29及末端31的部分，同時各晶圓部分10'C、10'D之凹陷/流通通道14'、14"形成流體室28、28'、28"中之各者之縱壁29及末端31的剩餘部分。
流通槽40A、40B、40C可用於在反應自動化裝置中，諸如在核苷酸定序器中執行受控化學或生物化學反應。雖然圖中未示，但應理解，可穿過底表面經修飾之圖案化晶圓10'A、10'D之基板12鑽孔至各別流體室28。藉由連接至孔口，反應自動化裝置可在密封流體室28中控制試劑流及產物。在一些應用中，反應自動化裝置可調整流通槽40A、40B、40C之壓力、溫度、氣體組成及其他環境條件。另外，在一些應用中，可在頂表面經修飾之圖案化晶圓10'B、10'C之基板12中或頂部及底部基板12兩者中鑽孔。在一些應用中，可藉由成像或熱量量測、光發射及/或螢光穿過基板12監測密封流體室28中所發生之 反應。
本文所揭示之流通槽40A、40B、40C可用於多種定序方法或技術中，包括通常稱為合成定序(sequencing-by-synthesis；SBS)、連接定序、焦磷酸根定序法等。在此等技術中之任一者之情況下，由於官能分子及所附著之定序引子22存在於官能化凹陷中且不在間隙區域16上，擴增將受限於官能化凹陷。
簡言之，合成定序(SBS)反應可在諸如來自Illumina(聖地牙哥(San Diego)，加州)之HiSeq®、HiSeqX®、MiSeq®或NextSeq®定序器系統之系統上進行。將待定序的一組靶標DNA分子雜交至結合定序引子22且接著藉由橋式擴增或藉由動力排除擴增來擴增。變性保留錨定至官能化分子(塗層20)之單股模版，且生成數百萬密集叢集之雙股DNA(亦即叢集生成)。接著進行定序反應。將資料與參考比對及相比，且鑑別定序差異。
其他註釋
應瞭解，前述概念(假設此類概念並非相互不一致)之所有組合預期為本文所揭示之發明性主題的部分。詳言之，在本揭示結尾處所主張主題的全部組合預期為本文所揭示之發明性主題的部分。亦應瞭解，本文中明確採用的亦可出現在以引用方式併入之任何揭示案中的術語應符合與本文所揭示之特定概念大部分一致的含義。
本說明書中所引用之所有公開案、專利及專利申請案均以全文引用之方式併入本文中。
本說明書通篇對「一個實例」、「另一實例」、「一實例」等之引用意謂結合實例描述之特定元件(例如構件、結構及/或特徵)包括於本文中所描述之至少一個實例中，且在其他實例中，可能或可能不存在。另外，應理解除非上下文另外明確規定，否則用於任何實例的所描述元件可以任何適合 方式組合在各種實例中。
應理解，本文提供的範圍包括陳述的範圍及陳述範圍內的任何值或子範圍。舉例而言，約200mm至約300mm之範圍應解釋為不僅包括所明確列舉之約200mm至約300mm之限值，且亦包括諸如約208mm、約245mm、約275.5mm等之個別值及如約225mm至約990mm、約235mm至約280mm等之子範圍。另外，當「約」及/或「實質上」用於描述值時，其意謂涵蓋所陳述值的較小變化(達至+/-10%)。
雖然已詳細描述若干實施例，但應理解，所揭示之實施例可加以修改。因此，前述描述應視為非限制性的。

Claims (33)

  1. 一種方法，其包含：藉由以下形成表面經修飾之圖案化晶圓：將矽烷或矽烷衍生物附著至包括由間隙區域隔開之凹陷的圖案化晶圓之表面，藉此形成矽烷化凹陷及矽烷化間隙區域；在該等矽烷化凹陷中及該等矽烷化間隙區域上形成官能化分子之塗層；自該等矽烷化間隙區域拋光該塗層，視情況使用：i)pH範圍為約7.5至約11且包括硬度小於該圖案化晶圓之硬度的研磨顆粒之鹼性含水漿料或ii)拋光墊及不含該研磨顆粒之溶液；以及將引子接枝至該等矽烷化凹陷中之該塗層以形成官能化凹陷；以及將該等表面經修飾之圖案化晶圓中之兩者與其間的分隔層接合在一起。
  2. 如請求項1所述之方法，其中將該矽烷或該等矽烷衍生物附著於該圖案化晶圓之該表面涉及氣相沉積、旋塗、化學氣相沉積或產量工程系統(YES)方法中之至少一者。
  3. 如請求項1或請求項2之任一項所述之方法，其中形成該官能化分子之該塗層涉及使該官能化分子之官能基與該矽烷或矽烷衍生物之不飽和部分反應，且視情況其中該不飽和部分係選自由以下組成之群：環烯、環炔、雜環烯、雜環炔、其經取代之變體，及其組合。
  4. 如請求項1或請求項2中之任一項所述之方法，其中形成該官能化分子之該塗層包括：將包括該官能化分子之溶液沉積於該等矽烷化凹陷及該等矽烷化間隙區域上；以及固化該官能化分子。
  5. 如前述請求項中之任一項所述之方法，其中該鹼性含水漿料進一步包括螯合劑、界面活性劑、分散劑，或其組合。
  6. 如前述請求項中之任一項所述之方法，其中將該引子接枝至該塗層涉及浸塗、噴塗、覆液分配，或其組合。
  7. 如前述請求項中之任一項所述之方法，其進一步包含在附著該矽烷或該等矽烷衍生物之前電漿灰化該圖案化晶圓。
  8. 如前述請求項中之任一項所述之方法，其中該官能化分子之該塗層厚度為約200nm或更小。
  9. 如前述請求項中之任一項所述之方法，其進一步包含將該等經接合的表面經修飾之圖案化晶圓分割成各別流通槽。
  10. 如前述請求項中之任一項所述之方法，其中該分隔層為輻射吸收材料。
  11. 如請求項10所述之方法，其中該接合涉及：將該輻射吸收材料定位於該兩個表面經修飾之圖案化晶圓之間的界面，以使得該輻射吸收材料接觸該兩個表面經修飾之圖案化晶圓中之各者的間隙區域中之至少一些；以及在該界面處施加壓縮及輻照該輻射吸收材料。
  12. 如請求項1至9中之任一項所述之方法，其中該分隔層包括與其接觸之輻射吸收材料。
  13. 如請求項12所述之方法，其中該接合涉及：將該輻射吸收材料定位於該分隔層與該兩個表面經修飾之圖案化晶圓中之各者之間的各別界面，以使得該輻射吸收材料接觸該兩個表面經修飾之圖案化晶圓中之各者的該等間隙區域中之至少一些；以及在該等各別界面處施加壓縮及輻照該輻射吸收材料。
  14. 如請求項10至13中之任一項所述之方法，其中：該兩個表面經修飾之圖案化晶圓經定位以使得該兩個表面經修飾之圖案化晶圓中之一者的該等官能化凹陷中之至少一些與該兩個表面經修飾之圖案化晶圓中之另一者的各別官能化凹陷對準以形成流體室；且該分隔層在相鄰流體室之間界定縱壁。
  15. 如請求項14所述之方法，其中該等官能化凹陷中之各者：為位於由該兩個經接合的表面經修飾之圖案化晶圓界定之流通通道中；或為在該流通通道內的複數個孔中之一者。
  16. 如前述請求項中之任一項所述之方法，其中該研磨顆粒係選自由碳酸鈣、瓊脂糖及石墨組成之群。
  17. 一種流通槽封裝，其包含：第一表面經修飾之圖案化晶圓，其包括：第一凹陷，其由第一間隙區域隔開；第一官能化分子，其結合至該等第一凹陷中之至少一些中的第一矽烷或第一矽烷衍生物；及第一引子，其接枝至該等第一凹陷中之該至少一些中的該第一官能化分子；第二表面經修飾之圖案化晶圓，其包括：第二凹陷，其由第二間隙區域隔開；第二官能化分子，其結合至該等第二凹陷中之至少一些中的第二矽烷或第二矽烷衍生物；及第二引子，其接枝至該等第二凹陷中之該至少一些中的該第二官能化分子；及分隔層，其將該等第一間隙區域中之至少一些接合至該等第二間隙區域中 之至少一些，其中該分隔層至少部分地界定該流通槽封裝之各別流體室。
  18. 如請求項17所述之流通槽封裝，其中：該等第一凹陷中之該至少一些與該等第二凹陷中之該至少一些對準以形成該等各別流體室中之一者；且該分隔層在相鄰流體室之間形成縱壁。
  19. 如請求項17所述之流通槽封裝，其中該等第一及第二凹陷中之至少一者：為位於由該兩個經結合的表面經修飾之圖案化晶圓界定之流通通道中；或為在該流通通道內的複數個孔中之一者。
  20. 如請求項17至19中之任一項所述之流通槽封裝，其中：該第一官能分子及該第二官能分子中之各者包括式(I)之重現單元： 其中：R 1為H或視情況經取代之烷基；R A 係選自由以下組成之群：疊氮基、視情況經取代之胺基、視情況經取代之烯基、視情況經取代之腙、視情況經取代之肼、羧基、羥基、視情況經取代之四唑、視情況經取代之四 、氧化腈、硝酮及硫醇；R 5係選自由H及視情況經取代之烷基組成之群；-(CH 2) p-中之各者可視情況經取代；p為1至50範圍內之整數；n為1至50,000範圍內之整數；且 m為1至100,000範圍內之整數。
  21. 如請求項17至19中之任一項所述之流通槽封裝，其中：該第一官能分子經由該第一矽烷或第一矽烷衍生物之第一不飽和部分共價結合至該第一矽烷或該第一矽烷衍生物；該第二官能分子經由該第二矽烷或第二矽烷衍生物之第二不飽和部分共價結合至該第二矽烷或該第二矽烷衍生物；且該等不飽和部分單獨地選自由以下組成之群：降莰烯、雜降莰烯、降莰烯衍生物、反式環辛烯、反式環辛烯衍生物、環辛炔、雙環炔、其視情況經取代之變體，及其組合。
  22. 如請求項17至21中之任一項所述之流通槽封裝，其中該分隔層包含黑聚醯亞胺。
  23. 如請求項17至22中之任一項所述之流通槽封裝，其中該第一表面經修飾之圖案化晶圓及該第二表面經修飾之圖案化晶圓中之各者的直徑範圍為約200mm至約300mm。
  24. 如請求項17至23中之任一項所述之流通槽封裝，其包含複數個流通槽。
  25. 一種方法，其包含：藉由以下形成表面經修飾之圖案化晶圓：電漿灰化包括由間隙區域隔開之凹陷的圖案化晶圓之表面；在該等凹陷中及該等間隙區域上形成官能化分子之塗層；該等間隙區域拋光該塗層，視情況使用：i)pH範圍為約7.5至約11且包括硬度小於圖案化晶圓之硬度的研磨顆粒之鹼性含水漿料或ii)拋光墊及不含該研磨顆粒之溶液；以及將引子接枝至該等凹陷中之該塗層以形成官能化凹陷；以及 將該等表面經修飾之圖案化晶圓中之兩者與其間的分隔層接合在一起。
  26. 如請求項25所述之方法，其中該研磨顆粒係選自由碳酸鈣、瓊脂糖及石墨組成之群。
  27. 一種流通槽封裝，其包含：第一及第二表面經修飾之圖案化晶圓及分隔層，其中該經第一表面修飾之圖案化晶圓包含：由第一間隙區域分離之第一凹陷、結合至該等第一凹陷中之至少一些中的該第一表面經修飾之圖案化晶圓之第一官能化分子，以及接枝至該等第一凹陷中之該至少一些中的該第一官能化分子之第一引子；該經第二表面修飾之圖案化晶圓包含：由第二間隙區域分離之第二凹陷、結合至該等第二凹陷中之至少一些中的該第二表面經修飾之圖案化晶圓之第二官能化分子，以及接枝至該等第二凹陷中之該至少一些中的該第二官能化分子之第二引子。 該分隔層將至少一些第一間隙區域接合至至少一些第二間隙區域，且該分隔層至少部分地界定該流通槽封裝之各別流體室。
  28. 如請求項27所述之流通槽封裝，其中：該等第一凹陷中之該至少一些與該等第二凹陷中之該至少一些對準以形成該等各別流體室中之一者；且該分隔層在相鄰流體室之間形成縱壁。
  29. 如請求項27所述之流通槽封裝，其中該等第一及第二凹陷中之至少一者：為位於由該兩個經結合的表面經修飾之圖案化晶圓界定之流通通道中；或為在該流通通道內的複數個孔中之一者。
  30. 如請求項27至29中之任一項所述之流通槽封裝，其中： 該第一官能分子及該第二官能分子中之各者包括式(I)之重現單元： 其中：R 1為H或視情況經取代之烷基；R A 係選自由以下組成之群：疊氮基、視情況經取代之胺基、視情況經取代之烯基、視情況經取代之腙、視情況經取代之肼、羧基、羥基、視情況經取代之四唑、視情況經取代之四 、氧化腈、硝酮及硫醇；R 5係選自由H及視情況經取代之烷基組成之群；-(CH 2) p-中之各者可視情況經取代；p為1至50範圍內之整數；n為1至50,000範圍內之整數；且m為1至100,000範圍內之整數。
  31. 如請求項27至29中之任一項所述之流通槽封裝，其中該分隔層包含黑聚醯亞胺。
  32. 如請求項27至31中之任一項所述之流通槽封裝，其中該第一表面經修飾之圖案化晶圓及該第二表面經修飾之圖案化晶圓中之各者的直徑範圍為約200mm至約300mm。
  33. 如請求項27至32中之任一項所述之流通槽封裝，其包含複數個流通槽。
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