(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一基板（１）から形成されたバイオセンサまたはチップ（２０）の電極（２１）上に材料を選択的に堆積させるための方法であって、
ａ）同一基板（１）上に複数のバイオセンサまたはチップを形成し、この場合、各バイオセンサまたは各チップ（２０，３０，４０，５０，６０，７０）には、選択的材料堆積を上面上において行うべき複数の電極（２１）と、複数のアドレスパッド（２３）と、前記バイオセンサまたはチップに対して割り当てられたアドレスを有しているアドレス領域（２２）と、を設けるとともに、前記アドレス領域を、前記アドレスパッドに対して接続し、前記アドレス領域を、前記バイオセンサまたはチップに対して割り当てられた前記アドレスを認識可能なものとし、これにより、前記アドレスパッド上において受領された命令ワード内に含まれているアドレスに該当する場合には、前記バイオセンサまたはチップを活性状態とし、さらに、前記基板に、前記各バイオセンサまたは各チップ上の前記アドレスパッド（２３）と前記複数の電極（２１）とを、前記バイオセンサまたはチップの活性化と前記電極の分極とを行うためのアドレッシング手段に対して接続するための電気接続形成手段（１００）を設け、
ｂ）バイオセンサまたはチップと、第１材料を上面上に成膜すべき電極と、をアドレッシングするに際し、−前記バイオセンサまたはチップを順次的に活性化させるため、前記バイオセンサまたはチップ（２０）の前記アドレスパッド（２３）上へと適切な命令ワードを順次的に送出し、この場合、適切な命令ワードが認識されたときには、前記バイオセンサまたはチップが活性状態とされ、−前記第１材料の堆積を受領することとなる電極をアドレッシングすることによって、これら電極に対して分極手段を接続し、
ｃ）対象をなす複数の電極上へと電着によって前記第１材料を同時に堆積させ、
ｄ）他の複数の電極上への材料堆積を行うのに必要な回数だけ、上記ステップｂ）と上記ステップｃ）とを繰り返し、
前記基板の前記電気接続形成手段としてリピータ（１１０）を使用し、これにより、前記アドレスパッドに対しての接続を行うことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、
前記堆積材料を、化学種または生化学的種または生物学的種とすることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、同一基板上に形成されたバイオセンサまたはチップの電極上に、材料を選択的に堆積させるための方法に関するものである。本発明は、特に、同一の初期ウェハまたは初期基板上において相互接続された複数の素子を備えているマイクロエレクトロニクスデバイスに関するものである。
【０００２】
本発明は、特に、生物学的なまたは生化学的な分析分野においてあるいはより一般的には薬学的試験の分野において、多領域平面上における集団的試薬固定プロセスを使用して非常に多数のポイントの解析を行うようなマイクロシステムの製造に応用することができる。このようなマイクロシステムは、バイオチップによって形成することができる。バイオチップとは、基板上に形成された電気回路部分（例えば、電極領域）と、チップの表面上に形成された生物学的部分と、から構成されているチップのことである。
【０００３】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
試薬を固定するために使用される１つの技術は、試薬として選択された化学種または生物学的種を付帯した導電性ポリマーからなる複数の電気分極サイト上に、電着を行うことである。基板は、外部に対して電気的に接続されるとともに、堆積させるべき化学種または生物学的種を含有した溶液を収容したバット内へと浸漬される。選択されたサイトが分極され、共重合が起こる。その後、他の試薬を含有した他の溶液が使用される。新たな共重合のために、他のサイトが分極される。このサイクルは、固定すべきすべての試薬に関して繰り返される。
【０００４】
１つの有効な改良は、サイトアドレッシングエレクトロニクスを、基板自体の中に組み込むことである。各サイトは、複数回にわたって分極され、測定のたびごとに、基板は、試薬含有溶液内へと浸漬される。
【０００５】
この方法に関する主要な制限の１つは、個別に処理される数千個のチップの動作に関して必要とされる時間に基づくものである。仏国特許出願公開明細書第２７４１ ４７６号（米国特許明細書第５，７７６，７９１号に対応）には、複数のチップが上面上に形成されるウェハ（または基板）に対してプロセスを適用することが開示されている。この手法は、複数のサイトを機能的なものとする時間に関しての優秀な改良を既にもたらしている。よって、ただ１つの半導体ウェハ上において同時に多数のチップを処理し、各チップの所定電極上に化学種を選択的に堆積させることができる。この場合、ウェハ上のすべてのチップは、並列的に処理される。
【０００６】
複数の手法を使用することによって、ウェハを処理して、複数のチップを得ることができる。例えば、光反復プロセスを使用することによって複数のチップを形成し、フルスライスプロセスを使用することによってアセンブリを形成することができる。また、フルスライスプロセスを使用してすべてを形成することもできる。
【０００７】
しかしながら、得られた複数のチップは、どのプロセスを使用したかにかかわらず、絶対的に同じである。この場合、製造プロセスを変更することなく、同一ウェハ上において異なるチップをどのようにして得るか、という問題が生じる。大量生産的製造プロセスおよび機能化プロセスによって、製造の最終段階において、様々に機能化されたチップが得られるのであれば、有効であろう。
【０００８】
【特許文献１】
仏国特許出願公開明細書第２ ７４１ ４７６号（米国特許明細書第５，７７６，７９１号に対応）
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記欠点を解決する。
【００１０】
本発明の目的は、単一基板から形成された複数のバイオセンサまたはチップの電極上に材料を選択的に堆積させるための方法であって、
ａ）同一基板上に複数のバイオセンサまたはチップを形成し、この場合、各バイオセンサまたは各チップには、選択的材料堆積を上面上において行うべき複数の電極と、複数のアドレスパッドと、バイオセンサまたはチップに対して割り当てられたアドレスを有しているアドレス領域と、を設けるとともに、アドレス領域を、アドレスパッドに対して接続し、アドレス領域を、バイオセンサまたはチップに対して割り当てられたアドレスを認識可能なものとし、これにより、アドレスパッド上において受領された命令ワード内に含まれているアドレスに該当する場合には、バイオセンサまたはチップを活性状態とし、さらに、基板に、各バイオセンサまたは各チップ上のアドレスパッドと複数の電極とを、バイオセンサまたはチップの活性化と電極の分極とを行うためのアドレッシング手段に対して接続するための電気接続形成手段を設け、
ｂ）バイオセンサまたはチップと、第１材料を上面上に成膜すべき電極と、をアドレッシングするに際し、
−バイオセンサまたはチップを順次的に活性化させるため、バイオセンサまたはチップのアドレスパッド上へと適切な命令ワードを順次的に送出し、この場合、適切な命令ワードが認識されたときには、バイオセンサまたはチップが活性状態とされ、
−第１材料の堆積を受領することとなる電極をアドレッシングすることによって、これら電極に対して分極手段を接続し、
ｃ）対象をなす複数の電極上へと電着によって第１材料を同時に堆積させ、
ｄ）他の複数の電極上への材料堆積を行うのに必要な回数だけ、上記ステップｂ）と上記ステップｃ）とを繰り返す、
ことを特徴とする方法である。
【００１１】
アドレスパッドに対しての接続を行うために使用される、基板の電気接続形成手段は、リピータを備えることができる。
【００１２】
堆積材料は、化学種または生化学的種または生物学的種から構成することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明は、ならびに、本発明の他の特徴点や利点は、添付図面を参照しつつ、本発明を何ら限定するものではなく単なる例示としての好ましい実施形態に関する以下の詳細な説明を読むことにより、明瞭となるであろう。
【００１４】
本発明は、半導体ウェハ上に形成された各バイオセンサまたは各チップの個別的アドレッシングを行うために使用される。この場合、本発明においては、ウェハ上のすべてのバイオセンサまたはチップの並列的処理から、各バイオセンサまたは各チップの個別的処理に至るまでの、様々な態様とすることができ、機能化の際の使用を、よりフレキシブルなものとすることができる。より詳細には、本発明においては、ウェハのスケールにおいて電着堆積という原理を使用し、その場合、各バイオセンサまたはチップに対してアドレスを割り当てることによりウェハ上の各バイオセンサまたは各チップの個別的アドレッシングを行い、ウェハ内のすべてのバイオセンサまたはすべてのチップに対して並列的に送出される命令ワード内のアドレスを解読する。
【００１５】
アドレスは、様々なレベルでプログラムすることができる。バイオセンサまたはチップが光反復フィールド内で組み立てられる場合には、そのフィールド内の従来レベルによってアドレスの低位ビットをプログラムすることができ、フルスライス上においてはウェハにおいて高位ビットをプログラムすることができる。また、例えばフルスライス金属化の最終レベルを使用することによって、単一のフルスライスレベルにおいてすべてのアドレスビットをプログラムすることができる。その場合、バイオセンサまたはチップのアドレスをプログラムするには、単一レベルで十分である。このプログラミングは、バイオセンサまたはチップ上において、バーコードと同様にして視覚的に読むことができる。
【００１６】
機能化の際には、各バイオセンサまたは各チップは、個別的に活性化することができ、他のバイオセンサまたはチップが活性化されたにしても、活性のままとすることができる。その場合、活性化されたバイオセンサまたはチップ内の各電極は、外部電源（ポテンショスタット）に対して個別的に接続することができ、したがって、試薬のための取付サイトとして規定することができる。
【００１７】
バイオセンサまたはチップを形成するための基板の処理は、アドレッシングも含めて、上述した仏国特許出願公開明細書第２ ７４１ ４７６号に開示された処理と同一である。この文献においては、プログラミングは、複数のバイオセンサまたはチップからなるネットワークを形成する際に行われる。第１ステップにおいては、基板上に複数のバイオセンサまたはチップからなる１つの組または互いに同一の複数の組を形成し、その場合、バイオセンサまたはチップを、複数の電極と未接続の複数のアドレスパッドとを備えたものとする。この実施形態は、マイクロエレクトロニクスデバイスを製造するためのどの従来プロセスが使用されるにしても、行われる。次なるステップにおいては、すべてのバイオセンサまたはすべてのチップを互いに直接的にあるいはリピータ回路を介して接続することによって、電気ネットワークを形成することである。同じレベルにおける各アドレスビットは、バイオセンサまたはチップアドレスのプロセミングを形成するコードを使用することによって、各バイオセンサまたは各チップに対して接続される。リピータ回路は、すべてのバイオセンサまたはすべてのチップ上に送出された命令を再送出するための、また、バイオセンサまたはチップごとの出力を共通単一出力へと集約するための、付加的な回路である。光反復によってバイオセンサまたはチップを形成する場合には、各光反復フィールドに関してリピータを形成することができる。
【００１８】
図１は、半導体基板（１）の一部を示している。この半導体基板（１）上には、複数のバイオセンサまたはチップ（２０，３０，４０，５０，６０，７０）を見ることができる。各バイオセンサまたはチップには、複数の電極が設けられている。例えば、バイオセンサまたはチップ（２０）には、複数の電極（２１）が設けられている。各バイオセンサまたはチップには、アドレス領域が設けられている。例えば、バイオセンサまたはチップ（２０）には、アドレス領域（２２）が設けられている。アドレス領域は、バイオセンサまたはチップに対して割り当てられた（プログラムされた）アドレスを有している。各バイオセンサまたは各チップには、さらに、複数の相互接続パッドが設けられている。例えば、バイオセンサまたはチップ（２０）には、複数の相互接続パッド（２３）が設けられている。
【００１９】
アドレス領域（２２）の他の実施形態が、図２および図３のそれぞれに例示されている。
【００２０】
符号（１００）は、共通入力を、すべてのバイオセンサまたはすべてのチップに対して、並列的に接続するための電気接続を示している。さらに、リピータ（１１０）が示されている。図示の単純化のために、各バイオセンサまたはチップの内部における電気接続は、図示されていない。
【００２１】
バイオセンサまたはチップの機能化のために、任意の電着プロセスを使用することができる。
【００２２】
バイオセンサまたはチップのアドレスおよび懸架されるべき電極は、以下のようにして形成される。機能化の際には、活性化命令を、ウェハ上における、選択されたバイオセンサまたはチップのアドレスを含有しているすべてのバイオセンサまたはすべてのチップに対して、送出する。命令ワードは、各バイオセンサまたは各チップにおいて解読される。各バイオセンサまたは各チップは、自身のアドレスを認識するだけであり、その活性状態を記憶する。これにより、要求された数のバイオセンサまたはチップが活性化される。次なるステップにおいては、要求された各電極に対してアドレッシングすることによって、活性化されたすべてのバイオセンサまたはチップ上に懸架すべき電極に対して接続する。
【００２３】
その後、電着操作が、従来技術において公知の方法を使用することによって、活性化されたバイオセンサまたはチップの、接続された電極上において行われる。
【００２４】
活性化すべきバイオセンサまたはチップのアドレスは、活性化命令内に含まれている。この命令は、ウェハ上のすべてのバイオセンサまたはチップに対して送出され、アドレスは、各バイオセンサまたは各チップにおいて解読される。ウェハ上のすべての場所におけるバイオセンサまたはチップに対してアドレッシングを行うのに際して必要なビット数は、使用されているバイオセンサまたはチップのサイズやウェハのサイズに依存する。例えば、１２８個のバイオセンサまたはチップに対してアドレッシングを行う場合には、７ビットで十分である。
【００２５】
バイオセンサまたはチップのアドレスをプログラミングするに際しては、いくつかの技術を使用することができる。
【００２６】
図２は、直接接続法によって与えられたアドレスのところのバイオセンサまたはチップをプログラミングするための操作を示している。解読回路（２）は、入力ポートにおいて命令ワード（Ｍ）を受領し、パッド（３）（Ａ０〜Ａ６ｂ）上に、解読したアドレスを出力する。バイオセンサまたはチップの各アドレスパッド（４）（ａ０〜ａ６）は、解読アドレス中の対応パッドに対してあるいは対応パッドの補数パッドに対して、接続される。これにより、パッド（４）は、使用回路（５）に対して、アドレス０１００１１０（図２の場合）を供給する。
【００２７】
図３は、比較法によって与えられたアドレスのところのバイオセンサまたはチップをプログラミングするための操作を示している。解読回路（１２）は、入力としての命令ワード（Ｍ）を受領し、比較回路（１６）の第１入力ポート上に、解読したアドレスを出力する。バイオセンサまたはチップの各アドレスパッド（１４）（ａ０〜ａ６）は、比較回路（１６）の第２入力ポートに対して、接続されている。アドレスパッド（１４）の電位は、コードに応じて、ハイまたはローとされている。図３に示す例においては、バイオセンサまたはチップは、アドレス０１００１１０にプログラミングされている（０１００１１０というアドレスが割り当てられている）。バイオセンサまたはチップのアドレスが、命令ワードにおいて解読されたアドレスと比較される。比較回路（１６）からの出力ポートは、使用回路（１５）に対して接続されている。
【００２８】
本発明は、フルスライス上において電極の機能化を並列的に行うことによって重要な時間の節約を可能とするとともに、必要に応じて、各パス内において活性化されるバイオセンサまたはチップの数を制限するという可能性をもたらす。このことは、ウェハ内の様々なサイトの最終態様に関して、極めて良好なフレキシブルさをもたらす。
【００２９】
使用に応じて、ただ１つのバイオセンサまたはチップを、アドレッシングすることができて、電極の接続に関して活性化することができる。同様に、多数のバイオセンサまたはチップを、次々と活性化することができる。あるいは、基板内のすべてのバイオセンサまたはすべてのチップを、同時に活性化することさえできる。電着操作は、すべての活性化されたバイオセンサまたはチップ上において行うことができる。
【００３０】
本発明においては、基板上のすべてのバイオセンサまたはチップに対する処理の完全なる並列化と、各バイオセンサまたは各チップの個別的処理と、の間にわたっての任意の可能な態様が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に基づいて半導体基板上に形成された複数のチップを示す図である。
【図２】  直接接続法によって与えられたアドレスのところのバイオセンサまたはチップをプログラミングするための操作を示す図である。
【図３】  比較法によって与えられたアドレスのところのバイオセンサまたはチップをプログラミングするための操作を示す図である。
【符号の説明】
１  半導体基板（基板）
２０  バイオセンサまたはチップ
２１  電極
２２  アドレス領域
２３  相互接続パッド（アドレスパッド）
３０  バイオセンサまたはチップ
４０  バイオセンサまたはチップ
５０  バイオセンサまたはチップ
６０  バイオセンサまたはチップ
７０  バイオセンサまたはチップ
１００  電気接続（電気接続形成手段）
１１０  リピータ
【図１】
0004101640.tif 000002
【図２】
0004101640.tif 000003
【図３】
0004101640.tif 000004