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CN105452844A - 半导体微量分析芯片和制造它的方法 - Google Patents

半导体微量分析芯片和制造它的方法 Download PDF

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CN105452844A CN201480045049.7A CN201480045049A CN105452844A CN 105452844 A CN105452844 A CN 105452844A CN 201480045049 A CN201480045049 A CN 201480045049A CN 105452844 A CN105452844 A CN 105452844A
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Abstract

实施例之一是用于检测样品液体中的颗粒的半导体微处理的芯片。所述芯片包括：半导体基底；设置在所述半导体基底上以允许样品液体在其中流动的第一流动沟槽；设置在与半导体基底的第一流动沟槽不同的位置处以允许样品液体或者电解溶液在其中流动的第二流动沟槽；在该处第一流动沟槽的一部分和第二流动沟槽的一部分以配置在流动沟槽之间的隔壁彼此邻接或者互相交叉的接触部分；和设置在所述接触部分的所述隔壁上以允许所述颗粒从其通过的精细孔。

Description

半导体微量分析芯片和制造它的方法
技术领域
本文说明的实施例通常涉及能够检测颗粒样品的半导体微量分析芯片和制造该半导体微量分析芯片的方法。
背景技术
近来，在生物工艺学、卫生保健等技术领域中，已经使用微量分析芯片，其具有例如精细的流动沟槽和检测系统的元件。这些微量分析芯片通常具有通过在玻璃基底或者树脂基底上形成的精细凹槽上设置盖形成的隧道流动沟槽。作为一种传感方法，除了激光散射和荧光检测之外，还已知由使用精细孔为精细颗粒计数。
附图说明
图1是示出了第一实施例的半导体微量分析芯片的示意性结构的平面图；
图2是示出了第一实施例的半导体微量分析芯片的示意性结构的透视图；
图3A至3G是示出了制造第一实施例的半导体微量分析芯片的过程的截面图；
图4是示出了第二实施例的半导体微量分析芯片的示意性结构的平面图；
图5是示出了第二实施例的半导体微量分析芯片的示意性结构的透视图；
图6是示出了第二实施例的半导体微量分析芯片的示意性结构的截面图；
图7A和7B是示出牺牲层的过蚀刻的截面图；
图8是示出第二实施例的半导体微量分析芯片的功能操作的截面图；
图9A和9B是示出第二实施例的改进示例的图示；
图10是示出了第三实施例的半导体微量分析芯片的示意性结构的透视图；
图11A至11F是示出了制造第三实施例的半导体微量分析芯片的过程的截面图；
图12是示出了第四实施例的半导体微量分析芯片的示意性结构的平面图；
图13是示出了第四实施例的半导体微量分析芯片的示意性结构的透视图；
图14A至14C是示出了第四实施例的半导体微量分析芯片的示意性结构的截面图；
图15是示出第四实施例的改进示例的平面图；
图16是示出第四实施例的改进示例的透视图；
图17A至17D是示出第四实施例的改进示例的图示；
图18是示出了第四实施例的半导体微量分析芯片的示意性结构的截面图；
图19是示出了第五实施例的半导体微量分析芯片的示意性结构的透视图；
图20是示出了第六实施例的半导体微量分析芯片的示意性结构的透视图；
图21A和21B是示出了第六实施例的半导体微量分析芯片的示意性结构的截面图；
图22是示出了第七实施例的半导体微量分析芯片的示意性结构的平面图；
图23是示出了第八实施例的半导体微量分析芯片的示意性结构的平面图；以及
图24是示出了第八实施例的半导体微量分析芯片的示意性结构的平面图。
具体实施方式
总之，根据一个实施例，用于检测样品液体中的颗粒的半导体微量分析芯片包括：半导体基底；第一流动沟槽，设置在所述半导体基底上，以允许所述样品液体被引入其中；第二流动沟槽，设置在与所述半导体基底的所述第一流动沟槽不同的位置处，以允许所述样品液体或者电解溶液被引入其中；所述第一流动沟槽的一部分和所述第二流动沟槽的一部分以配置在所述第一流动沟槽和所述第二流动沟槽之间的隔壁彼此邻接或者互相相交处的接触部分；和精细孔，设置在所述接触部分的所述隔壁上，并且沟槽用于样品液体中的精细颗粒通过。
该半导体微量分析芯片通过使得小的流动沟槽与精细颗粒检测机构一体形成在半导体基底上来制造。样品液体(即，通过使得精细颗粒分散到电解溶液中获得的悬浮液)被引入到第一流动沟槽的样品液体入口，并且样品液体或者电解液被引入到第二流动沟槽的样品液体入口，然后流动沟槽被每种液体填充。当颗粒通过配置在第一流动沟槽和第二流动沟槽之间的精细孔时，发生通过精细孔的离子电流的变化，由此观察离子电流变化，能电检测所述颗粒。
该半导体微量分析芯片由例如为硅(Si)的半导体晶片制成，然后可以利用具有半导体制造工艺技术的量产技术。为此原因，半导体微量分析芯片与现有技术中通常采用的使用石英基底或者树脂基底的微量分析芯片相比，能显著地小型化并且能大量地被制造。因此能以低成本制造大量的半导体微量分析芯片。此外，根据该实施例的半导体微量分析芯片不需要为形成流动沟槽的密封结构(盖)的另一基底或者玻璃罩的粘结过程。此外，通过引入新颖的结构，例如三维配置的流动沟槽(这根据现有技术是困难的)，能实现超紧凑芯片和高灵敏度检测。由于颗粒被电检测，所以能完成利用电路技术从检测信号分离噪音以及具有实时数据处理(统计处理等)的高灵敏度检测。此外，因为微量分析芯片不需要例如占据较大空间的光学系统这样的设备，所以与光学检测系统相比，该检测系统能特别紧凑。
此后参照附图说明实施例。一些特定材料和结构在下面被举例，但是与其具有相同功能的材料和结构同样可以使用并且不局限于下面说明的那些实施例。
(第一实施例)
图1是示意性示出第一实施例的半导体微量分析芯片的俯视图，图2是示出半导体微量分析芯片的示意性结构的透视图。
在附图中，10表示半导体基底。可以使用各种半导体，如硅(Si)，锗(Ge)，碳化硅(SiC)，砷化镓(GaAs)，磷化铟(InP)，氮化镓(GaN)等作为基底10。在下面的说明书中，硅(Si)被用于半导体基底10。
21表示样品液体在其中流动的第一流动沟槽，22表示样品液体或者电解液在其中流动的第二流动沟槽。流动沟槽21和22在不同的布局中被配置成局部彼此靠近，并且通过例如蚀刻50μm宽且2μm深的硅基底10形成。每个流动沟槽21和22的上部覆盖有绝缘薄膜(例如厚度为200nm)，例如为二氧化碳硅膜(SiO2)、氮化硅膜(SiNx)和氧化铝膜(Al2O3)。如图2所示，流动沟槽帽11(即，用于密封流动沟槽21和22的盖)形成在流动沟槽21和22的上部。第一和第二流动沟槽两者都由此形成为凹槽形的隧道流动沟槽。
41a和42a分别表示位于第一流动沟槽的端部处的样品液体的入口和出口。41b和42b分别表示位于第二流动沟槽的端部处的样品液体或者电解液的入口和出口。41a,41b,42a和42b通过将硅基底10的表面部分蚀刻成深度例如2μm，形状例如为边长1-mm的正方形形成。流动沟槽帽11形成在流动沟槽21和22的范围内，然后入口和出口41a,41b,42a和42b没有帽。由此流动沟槽21和22形成为隧道状的流动沟槽，在入口和出口处开口。
30是设置在第一流动沟槽21和第二流动沟槽22之间的接触部分处的精细孔。精细孔30通过将在流动沟槽21和22之间的隔壁31(例如厚度为0.2μm的SiO2壁)局部蚀刻为狭缝形状形成。精细孔30的尺寸(宽度)可稍微大于要检测的颗粒的尺寸。当要检测的颗粒的尺寸直径为1μm时，在图1中的精细孔30的宽度可以为例如1.5μm。
13a和13b表示构造用于检测颗粒的电极。电极13a和13b形成为分别在流动沟槽21和22的内部部分暴露。作为电极13a和13b的材料，在电极与样品液体接触位置的表面部分中，可以使用氯化银(AgCl)，铂(Pt)，金(Au)等。电极13a和13b不是必须被一体化，如图2所示。即使外部电极被附接在相应的流动沟槽的入口和出口，代替使得电极13a和13b一体化，也能检测颗粒。
流动通过精细孔30的离子电流基本根据精细孔30的孔洞尺寸确定。换句话说，根据精细孔30的孔洞尺寸确定通过施加电压到分别在充满电解溶液的流动沟槽21和22中的电极13a和13b上的流动引起的静电流。
当颗粒通过精细孔30时，颗粒部分地阻塞了离子通过精细孔30的通道，根据阻塞的程度发生离子电流的下降。但是，如果颗粒是导电的或者在表面电平(surfacelevel)下能够变成导电的，那么观察到离子电流对应颗粒穿过精细孔的通过而增加，因为通过给出和接收离子电荷引起的颗粒本身的导电。这种离子电流的变化根据在精细孔30和颗粒之间的在形状、尺寸、长度等上的相对关系确定。为此原因，通过精细孔的颗粒的特征能通过观察离子电流的变化、瞬变等的量来识别。
通过考虑要检测的颗粒的通过的容易性以及离子电流的变化程度(灵敏度)，可确定精细孔30的孔洞尺寸。例如，精细孔30的孔洞尺寸可以是要检测的颗粒的外径的1.5到5倍大。作为用于分散要检测的颗粒的电解溶液，可以使用KCl溶液或者各种缓冲溶液，例如：三乙烯二胺四乙酸(TrisEthylenediaminetetraaceticacid)(TE)缓冲溶液和磷酸盐缓冲液(phosphatebufferedsaline)(PBS)溶液。
在图1和图2所示的本实施例的半导体微量分析芯片中，例如，第一流动沟槽21用作样品液体流动沟槽，样品液体(即，通过将要检测的精细颗粒分散到电解溶液中获得的悬浮液)被滴到入口41a。此时，因为流动沟槽21是如上所述的隧道状的流动沟槽，所以样品液体通过毛细管作用被吸入流动沟槽21内，然后样品液体一进入流动沟槽21，流动沟槽21的内部就充满样品液体。第二流动沟槽22被用作用于接收检测颗粒的流动沟槽。不包括要检测的颗粒的电解溶液被滴入入口41b内，然后流动沟槽22的内部充满电解溶液。在上述状态下，通过精细孔30的颗粒能通过在电极13a和13b之间施加电压而被检测。
在电极13a和13b之间施加的电压的极性根据要检测的颗粒(细菌、病毒、标记颗粒等)的带电荷状态而不同。例如，为了检测带负电荷的颗粒，施加负电压到电极13a，施加正电压到电极13b。在这种构造下，颗粒靠溶液中的电场运动并且通过精细孔，或者颗粒经受电泳运动，然后根据上述提及的机理观察离子电流的变化。
第二流动沟槽22以及第一流动沟槽21可充满样品液体。特别是当要检测的颗粒的电荷不清楚时，或者当带正电荷的颗粒和带负电荷的颗粒混合时，可使用这种状况。即使当要检测的颗粒的电荷是已知的，也可以通过将样品液体填充两个流动沟槽来进行检测。在这种情况下，因为两种类型的溶液，即，样品液体和电解溶液，都不需要制备，所以能简化检测颗粒的相关性。但是，流动沟槽的入口41a和41b(出口42a和42b)需要彼此电分离，即，在其中一个入口(出口)中的样品液体需要与在另一个中的样品液体分离开。
因此，在本实施例的半导体微量分析芯片中，仅通过样品液体的引入和电的观察就能检测颗粒。此外，通过半导体处理技术能够实现超小型化和量产，并且颗粒检测电路、颗粒辨别电路等可集成。为此原因，能以大数量、低成本制造超小型的且高灵敏度的半导体微量分析芯片。因此，使用本实施例的半导体微量分析芯片，能够容易地进行细菌、病毒等的高灵敏度检测，并且通过将半导体微量分析芯片应用到快速检测传染性病原体、引起食品中毒的细菌等，本实施例的半导体微量分析芯片能有助于防止流行病扩散，并维护食品安全性。该半导体微量分析芯片适于需要以非常低的成本提供大量芯片的目的，例如，用于要求采取紧急检疫行动的疾病的高速初检成套工具，例如新型流行性感冒、在普通家庭中的简单的食品中毒检测等。
下文将参照图3A至3G说明制造图1和图2所示的半导体微量分析芯片的方法。典型部分的制造工艺以截面图示出。
图3A至3G是示出本实施例的半导体微量分析芯片的制造工艺的截面图。图3A至3G的左侧的图是示出第一流动沟槽21的截面图。右侧的图是示出沿着电极13a和13b的交叉线看到的第一流动沟槽21和第二流动沟槽22的接触部分的截面图。
在图3A中，10表示硅基底，51表示通过使得二氧化硅膜(SiO2)形成图案获得的蚀刻掩膜。SiO2膜51通过化学气相沉积(CVD)形成，厚度例如为100nm。然后，经由湿式蚀刻或者干式蚀刻，使用具有通过光刻法形成的孔洞图案的抗蚀膜(未示出)使得膜形成图案。此时，带有图案的蚀刻掩膜51的孔洞区域是流动沟槽21和22、入口41a和42a以及狭缝形状的精细孔，其位于孤立的图案31的一部分处，在图3A的右侧图中的中央处，或者在图1的部分30处。在流动沟槽的接触部分处彼此分隔第一流动沟槽21和第二流动沟槽22的隔壁31(即，在图3A的右侧图中的中央处的孤立的图案)的宽度设置为例如100nm。
接下来，如图3B所示，通过使用蚀刻掩膜51蚀刻硅基底10的表面，例如蚀刻2μm。通过深反应离子刻蚀(RIE)，例如为Bosch工艺，进行硅基底10的蚀刻，使得蚀刻的侧表面尽可能地垂直于基底10。
接下来，如图3C所示，在硅基底10的表面上形成热氧化的硅(SiO2)膜11a。此时，在热氧化之前，蚀刻掩膜51可被去除，或者在图3B所示的状态下可被留下。通过例如湿式氧化工艺进行热氧化，以形成SiO2膜，厚度例如为200nm。此时，因为流动沟槽的100nm厚的隔壁31(即，在图3C的右侧图中在中央处的孤立的图案)从两侧表面被完全氧化，所以隔壁31变成了SiO2栅栏，其具有的厚度约为230nm。
接下来，如图3D所示，形成电极13a和13b。电极13a和13b可以在图像反转抗蚀膜图案(未示出)上通过金属蒸发(电阻加热蒸发、电子束加热蒸发、溅射等)以及随后的剥离工艺形成。可选地，可通过在完全表面金属蒸发之后使用抗蚀膜图案蚀刻形成电极。电极材料可以是Ti/Pt,Ti/Pt/Au,Ti/Pt/AgCl等，并且，理想的是，进行液体接触的表面的材料是AgCl,Pt,Au等。
接下来，形成流动沟槽的帽的牺牲层12被嵌入到流动沟槽部分中，如图3E所示。聚酰亚胺树脂等的有机材料被用作牺牲层12。例如，聚酰亚胺树脂聚的前体被旋转喷涂和热固化。在这之后，在SiO2膜11a的表面和电极13a和13b在基底的表面上的部分通过化学机械研磨(CMP)、聚酰亚胺树脂的整体蚀刻等被暴露。牺牲层12的材料可以是这样的材料，其可在最后阶段被选择性地除去，并且允许二氧化硅(SiO2)，氮化硅(SiNx)，氧化铝(Al2O3)等的绝缘膜的层的随后形成，并且可以不仅是有机材料，也可以是其它材料。
接着，通过CVD、溅射等形成将是流动沟槽帽11b的绝缘膜(SiO2,SiNx,Al2O3等)，如图3F所示。形成阻抗图案(未示出)之后，绝缘膜11b选择性地被蚀刻，阻抗图案具有在入口(出口)41a和42a(41b和42b)处的孔洞和电极垫(外部连接端子)部分。
最后，牺牲层12通过氧等离子体灰化等选择性地被蚀刻，如图3G所示。在流动沟槽中的牺牲层12通过流动沟槽21和22的端部的孔洞经由氧等离子体灰化被移除。在去除牺牲层之后，形成具有由绝缘膜所包围的上、下、右和左侧的流动沟槽21和22。
因此，本实施例的半导体微量分析芯片能在使用Si基底的一般的半导体装置制造工艺中被制造。能以高灵敏度检测颗粒，并且半导体技术和量产技术的精加工能被应用到该半导体微量分析芯片中。为此，该半导体微量分析芯片能小型化很多并且能以低成本被制造。
(第二实施例)
图4和图5示出了第二实施例的半导体微量分析芯片的示意性结构。图4是平面图，图5是透视图。在本实施例中，颗粒尺寸过滤器设置在样品液体流动沟槽21中。
在图4和图5中，50a和50b表示微尺寸柱阵列，其包括成规则间隔布置的微细杆柱结构(柱)，用于通过根据该间隔的尺寸过滤样品液体中的颗粒。壁状结构(狭缝)阵列等也可用来代替柱阵列50a和50b。例如，通过将样品液体引入到入口41a并且引导样品液体到流动沟槽21，可以此为例说明颗粒过滤器的结构和功能。
柱阵列(或者狭缝阵列)的图案可在图3A的工艺步骤处结合到蚀刻掩膜51中，并且可通过在流动沟槽21的中部提供掩膜51，同时在图3A的右侧图中的中部处提供孤立的图案31形成。因为柱阵列(或者狭缝阵列)50在流动的样品液体中捕获颗粒，所以有必要在柱阵列和流动沟槽的侧表面或者流动沟槽帽之间不形成间隙，如图6所示。特别是，为了使得柱阵列的上部和流动沟槽帽之间不形成间隙(这不能被掩膜图案控制)，有效的是在图3E的步骤中稍微地初步地过度蚀刻牺牲层12的表面(例如过度蚀刻0.2μm)。
图7A示出了在其中在图3E的步骤中过度蚀刻牺牲层12之后形成绝缘膜11b的状态下基底的截面。因为牺牲层12被过度蚀刻，所以隔壁31部分与牺牲层12相比突出。绝缘膜11b的顶表面(流动沟槽帽)因此在隔壁31部分处是不平坦的。图7B示出了形成图6中的柱阵列的情况。通过蚀刻牺牲层12，使得柱阵列的顶部暴露，绝缘膜11b的顶表面在包括柱阵列的流动沟槽21的上方不平坦。
因此，因为隔壁31或者柱阵列50与牺牲层12的顶表面相比突出，所以流动沟槽能当然地没有间隙地形成在隔壁31上或者柱阵列50上，然后流动沟槽帽和隔壁31或者柱阵列50紧密接触。当Si凹槽用作流动沟槽时，隔壁或者柱形成为具有上述结构是非常有意义的。
图8示意性示出了柱阵列50a和50b的功能。第一柱这列50a设置在精细孔30的上游侧处并且用作构造用于去除会阻塞精细孔30的大颗粒61的过滤器。柱阵列50a形成为具有允许要检测的颗粒62通过柱阵列50a，但是不允许直径大于精细孔30的孔洞的颗粒61通过的间隔。例如，如果要检测的颗粒的尺寸是并且精细孔的直径是1.5μm，那么柱阵列50a就以下述方式配置。形成直径为的杆柱结构或者在一侧上长度为2μm的四棱柱形结构，以沿着横向于流动沟槽的方向上最大的间隔为例如1.3μm，作为柱阵列50a。柱阵列的梯级的数量(即，行数)考虑大颗粒61的陷入效率来确定。如果柱阵列在横向于流动沟槽的方向上具有例如10个梯级(10行)，那么能捕集基本所有的外径为1.3μm或者更大的颗粒。
此外，多梯级过滤器结构可设置成使得具有较大间隔的柱的柱阵列(未示出)可设置在柱阵列50a的上游，以在柱阵列50a之前初步过滤具有例如或者更大尺寸的颗粒。在这种情况下，可容易地防止颗粒过滤器50a本身被大的颗粒61堵塞。为此原因，可以省去样品液体的例如离心过滤的预处理和预处理过滤，然后用于检测颗粒的工作能被简化和加速。
在图8中，柱阵列50b用作收集器，其构造用于收集和集中要检测的颗粒62，其设置在精细孔30的下游侧处。柱阵列50b形成具有不允许待检测的颗粒62通过，但是允许电解溶液和尺寸小于待检测的颗粒62的尺寸的微小颗粒63通过的间隔。例如，如果待检测的颗粒的尺寸为形成直径为的杆柱结构或者在一侧上长度为1μm的四棱柱形结构，使其沿着流动沟槽的横向的方向上的间隔的最大值例如为0.9μm，作为柱阵列50b。柱阵列的梯级的数量(即，行数)可考虑待检测的颗粒62的捕获效率来确定。通过在横向于流动沟槽21的方向上设置例如10梯级(10行)的柱阵列能够捕获基本所有的外径为1.0μm或者更大的颗粒。
此外，柱阵列50b可以对齐，以与流动沟槽21倾斜交叉，精细孔30定位在位于柱的上游侧端部的最下游侧处的一部分附近，如图9A和9B所示。因为捕获的颗粒以好的效率被引导到精细孔30的该部分，所以能够提高检测效率。
可能的是，不仅可以是设置柱阵列50a和50b两者的情况，而且可以是设置柱阵列50a或者柱阵列50b任一者的情况。这可以考虑应用的样品液体的特性、检测步骤的过程等来决定。除了用作颗粒尺寸过滤器的柱阵列50a和50b以外，可遍及流动沟槽形成间隔大于柱阵列50a和50b的间隔的柱阵列。在这种情况下，每个柱可用作流动沟槽的帽的支撑杆柱并且能够防止流动沟槽帽被外部压力或者样品液体的表面张力压倒。此外，电解溶液的表面张力也能在柱之间起作用，其用作吸附电解溶液的驱动力，使得更容易地用样品液体和电解溶液填充流动沟槽。
柱阵列也可形成为在样品液体入口41a和41b以及样品液体出口42a和42b的区域中间隔大于颗粒尺寸过滤器的柱间隔。采用上述构造，滴到入口上的样品液体和电解溶液可以通过柱阵列的表面张力扩散并且溶液能顺畅地流入流动沟槽内。
因此，在本实施例中，通过在样品液体入口流动沟槽中配置柱阵列(或者狭缝阵列)，能够增加颗粒尺寸过滤功能。此外，通过增加去除不必要的颗粒，浓缩待检测的颗粒等，能简化检测步骤并且能提高检测颗粒时的精度。因此，能减少检测时间，并且能减少并且防止检测错误。
(第三实施例)
图10是示出了第三实施例的半导体微量分析芯片的示意结构的透视图。在该实施例中，流动沟槽21和22不是由硅基底10的凹槽构成，而是覆盖有隧道状绝缘膜。
在图2和图5示出的实施例中，形成流动沟槽21和22的凹槽以及选择地用牺牲层12填充凹槽的步骤是必要的(图3E)。但是，在回蚀牺牲层12的整个表面的方法中，在形成凹槽和不形成凹槽的区域之间牺牲层的蚀刻速率变化明显。为此原因，在图3E所示的状态下停止蚀刻是困难的。此外，例如凹槽外部的牺牲层的残余，以及在凹槽处牺牲层的过多蚀刻，这样的蚀刻失败由于在晶片表面中在蚀刻时的变化是容易发生的。另一方面，如果牺牲层使用CMP被嵌入到凹槽中，那么在电极13和13b的有梯级的部分处可能容易发生牺牲层残余。上述提及的状况经常不仅导致例如后形成的膜的剥皮的加工故障，而且导致离子电流在绝缘膜的间隙中的泄露故障。
因此，在本实施例中，具有在硅基底10上用绝缘膜形成的壁和顶棚的中空结构被用作流动沟槽，代替在硅基底10上的凹槽。换句话说，在流动沟槽的图案中形成牺牲层12，由绝缘膜覆盖牺牲层12的顶表面和侧表面，并且去除牺牲层12，就形成了绝缘膜隧道型的流动沟槽。图11A至11F示出了制造步骤。
图11A至11F是示出了本实施例的半导体微量分析芯片的制造过程的截面图。在每个附图中，左侧示出了第一流动沟槽21的柱阵列形成部分的截面图，右侧示出了第二流动沟槽22的截面。在流动沟槽21和22的接触部分处的隔壁31的形成类似于图3A至3G的右侧视图中所示，省略它们的说明。此外，因为电极13a和13b的形成也是类似的，也省略了它们的说明。
在图11A中，10表示硅基底，51表示蚀刻掩膜，其通过由CVD形成厚度为100nm的SiO2膜，并且使用光刻法使得膜形成图案来获得。
如图11B所示，通过使用蚀刻掩膜51作为掩膜的RIE，将硅基底10的表面蚀刻为深度例如2μm。此时，蚀刻掩膜51的孔洞是用于流动沟槽、存储部分和精细孔的区域，但是用于流动沟槽的区域的截面宽度被设置为L，其充分地大于最终流动沟槽宽度。L被设置为包括两个流动沟槽的宽度，并且充分地包括流动沟槽的外部。此外，在该步骤中也形成柱阵列50。通过在比流动沟槽宽度更宽的区域中形成柱阵列50，能够防止由于柱阵列和流动沟槽之间的图案偏移引起的间隙的发生。
接下来，如图11C所示，在硅基底10的表面上形成热的氧化物SiO2膜11a。此时，蚀刻掩膜51可在热氧化之前被去除或者可以照原样保留。例如通过湿式氧化进行热氧化，使得SiO2膜具有200nm的厚度。柱阵列50的整体通过热氧化变成了SiO2膜。
接下来，如图11D所示，形成电极13a和13b(未示出)并且用于形成流动沟槽壁和顶棚的牺牲层12形成在流动沟槽图案中。使用光敏聚酰亚胺树脂作为牺牲层12，可以通过应用、暴露和发展树脂直接形成牺牲层图案。
接下来，如图11E所示，通过CVD或者溅射，将用作流动沟槽壁和帽的绝缘膜11b(SiO2,SiNx,Al2O3等)形成为具有例如500nm的厚度。然后在绝缘膜11b中在存储部分和电极垫部分处形成孔洞。
最后，如图11F所示，通过氧等离子灰化等选择地去除牺牲层12。牺牲层12被灰化，并且通过氧等离子从流动沟槽21和22的端部部分的孔洞被去除。通过去除牺牲层12，形成了流动沟槽21和22，其具有由绝缘膜围绕的上、下、左和右部分。
由于本实施例不包括牺牲层12的回蚀过程或者CMP过程，所以几乎不发生平面中的不平坦，例如牺牲层12的残余和膜厚度的减少。因此明显地减少了在牺牲层形成步骤中的工艺失效。此外，由于本质上几乎不发生由于牺牲层的残余引起的在热氧化膜11a和帽膜11b之间的间隙，所以也基本上解决了离子电流的泄露故障。
本实施例的存储器(41a,41b,42a和42b)能够基本上类似于图2和图5所示形成，但是存储器的液体坝需要形成在绝缘膜型的流动沟槽和存储器之间连接的部分处。为此原因，Si梯台可形成在流动沟槽21和22的端部处的孔洞旁边，如图10所示。此外，类似的流动沟槽可形成到Si梯台部分处，在流动沟槽的端部处的孔洞旁边，并且可用作液体坝。
(第四实施例)
图12是第四实施例的半导体微量分析芯片的示意性结构的平面图。在该实施例中，流动沟槽21和流动沟槽22在不同的步骤中形成，并且设置两个流动沟槽彼此交叉位置的堆叠部分(接触部分)，即，设置双层流动沟槽，其中用作样品供应流动沟槽的流动沟槽21形成在下侧处，用作样品接收流动沟槽的流动沟槽22形成在上侧处。此时，在两个流动沟槽的堆叠部分(接触部分)处设置精细孔30。换句话说，在用作第一流动沟槽21和上表面和第二流动沟槽22的下表面的隔壁(即，第一流动沟槽的帽绝缘膜)处，通过光刻法形成精细孔30。
在图1至图11示出的实施例中，精细孔30需要形成在垂直于硅基底10的隔壁处，因为两个流动沟槽侧部彼此相邻，隔壁夹置其间。为此原因，通过使隔壁从侧部部分形成图案来形成狭缝状精细孔30。此时，精细孔的形状是长方形，当流动沟槽的深度与精细孔的宽度相同时类似于正方形，另外，当流动沟槽的深度大于精细孔的宽度时类似于竖直长狭缝。为此原因，当颗粒通过精细孔30时，精细孔30的孔洞不能被颗粒充分地遮挡，并且然后与圆形的精细孔相比，离子电流中的变化是小的。
但是，在图12示出的实施例中，精细孔30能直接地被图案化，并且精细孔的孔形状能任意地确定。为此原因，精细孔30能被设计为具有圆形孔，通过该圆形孔，离子导电能够被颗粒最有效地屏蔽。此时，在与待检测的颗粒通过精细孔30相关的离子电流中的变化能最大化，并且能以比图1至图11所示的实施例中的检测高很多的灵敏度检测颗粒。
图13示出了双层流动沟槽的具体示例。在该示例中，第一流动沟槽21是Si基底雕刻型的隧道流动沟槽，类似于图2所示的流动沟槽，而第二流动沟槽22是绝缘膜隧道型的流动沟槽，类似于图8所示的流动沟槽。第一流动沟槽21以与图3A至3G所示的步骤相同的方式形成，第二流动沟槽22以与图11A至11F所示的步骤相同的方式形成，排除硅基底10的雕刻步骤。但是，第一流动沟槽21的形成直到图3F所示的步骤才进行。此后，精细孔30形成在绝缘膜11b的流动沟槽接触部分处。
随后，第二流动沟槽22以图11D至11F所示的步骤形成，并且第一流动沟槽21的和第二流动沟槽22的牺牲层12在图11F所示的步骤中同时地完全地被去除。电极13a在图3D所示的步骤形成，并且如果电极13b紧接图11D所示的步骤之后形成，那么电极13b能定位在第二流动沟槽22的上表面上。
因此，第一流动沟槽21是如图14A所示的雕刻类型的隧道流动沟槽，第二流动沟槽22是图14B所示的绝缘膜隧道型的流动沟槽。此外，精细孔30形成在绝缘膜11b中，在两个流动沟槽彼此交叉的接触部分处，如图14C所示，并且精细孔的孔洞形状能任意地确定。用于观察离子电流的电极形成在第一流动沟槽21的下表面和第二流动沟槽22的上表面。由此通过最优化精细孔的形状，能获得高的灵敏度，同时继承了上述实施例的优势。此外，本实施例包括Si雕刻型的隧道流动沟槽，并且第二流动沟槽22形成在绝缘膜11b上。因此，本实施例也具有这样的优势：即使在绝缘膜11a和11b之间由于牺牲层的残余而产生间隙，在两个流动沟槽之间也不会产生漏电流。
在本实施例中，引入到入口41a的样品液体被排放到出口42b，因为两个流动沟槽配置成彼此交叉。但是，两个流动沟槽的配置不局限于交叉。例如，两个流动沟槽可如图15的平面图或者图16的透视图所示地配置。换句话说，两个流动沟槽可配置成被堆叠，然后返回到各自自身的流动沟槽侧(即，被引入入口41a中的样品液体可排放进出口42a中)。
在图17A和17B中，柱阵列50b被配置成，使得柱倾斜跨过流动沟槽21，并且精细孔30定位在上游侧的柱的最下游侧处的部分附近。图17A是平面图，图17B是透视图。因此，由于被柱阵列50b捕获的颗粒以好的效率被引导到精细孔30，所以能提高检测效率。
此外，在图17C和17D中，柱阵列50b配置为关于流动沟槽方向的形式">"。图17C是平面图，图17D是透视图。从柱阵列的该配置也能获得与图17A和图17B所示的配置相同的优势。考虑到精细孔30以预定尺寸形成的情况，在形式">"的配置中，精细孔30被定位在流动沟槽21的中部。为此原因，在图17C和17D中所示的形式">"的配置比在图17A和17B中所示的“倾斜”配置能更容易形成。
图18示意性示出了本实施例的颗粒检测机理。柱阵列50a和50b的功能与图8所示相同。在图18中，在电极13a和13b之间施加电压，由柱阵列50b收集的颗粒62在电极13a和13b之间被施加电泳，并且通过精细孔30运动到流动沟槽22。此时，因为在电极13a和13b之间流动的离子电流变化，所以颗粒62能被检测。
根据本实施例，由于精细孔30通过堆叠第一流动沟槽21和第二流动沟槽22形成为具有圆形孔洞，不仅能获得与第一实施例相同的优势，而且能以更高的灵敏度检测颗粒。
(第五实施例)
图19是示出了第五实施例的半导体微量分析芯片的示意性结构的透视图。本实施例是其中流动沟槽21和流动沟槽22在不同的步骤中形成并且设置两个流动沟槽的堆叠部分(接触部分)的改进情况。
作为样品进入流动沟槽的第一流动沟槽21和作为样品接收流动沟槽的第二流动沟槽22两者都是绝缘膜隧道型的流动沟槽。两个流动沟槽在不同的步骤中形成，并且精细孔30通过光刻法在两个流动沟槽的堆叠部分处形成。
本实施例的特征在于，解决了用样品液体或者电解溶液填充第二流动沟槽时由于第二流动沟槽22与在图13所示的实施例中的存储连接部分(孔洞部分)在高度上不同的原因而有时不能成功地完成的麻烦。在本实施例中，绝缘膜隧道型的第一流动沟槽21形成在在基底上形成的流动沟槽部分10a中，绝缘膜隧道型的第二流动沟槽22在与第一流动沟槽21的同一步骤中在第一流动沟槽21形成之后形成。第一流动沟槽21和第二流动沟槽22由此在它们的存储部分处具有基本相同的高度。
在两个流动沟槽的堆叠部分(即，在图19中的接触部分)处，第二流动沟槽22的空间可如图22所示被保证，因为，在形成第二流动沟槽的过程中，用于第二流动沟槽的牺牲层自动地攀升到第一流动沟槽21上方。在用样品液体(或者电解溶液)填充第一流动沟槽21和第二流动沟槽22的情况下，由此解决了在任一流动沟槽处发生填充失败的问题。
因此，本实施例除了具有第四实施例的优势之外，还具有如下优势：解决了用样品液体或者电解溶液填充流动沟槽上的失败。
(第六实施例)
图20是示出了第六实施例的半导体微处理芯片的示意性结构的透视图。该实施例是其中流动沟槽21和流动沟槽22在不同的步骤中形成并且设置两个流动沟槽的堆叠部分(接触部分)的改进情况。图21A是流动沟槽的截面图，图21B是流动沟槽的接触部分的截面图。
类似于图19所示的实施例，作为样品输入流动沟槽的第一流动沟槽21和作为样品接收流动沟槽的第二流动沟槽22两者都是绝缘膜隧道型的流动沟槽。两个流动沟槽在不同的步骤中形成，并且精细孔30通过光刻法在两个流动沟槽的堆叠部分处形成。此外，第二流动沟槽22形成为高于第一流动沟槽21，如图21A和图21B所示。
用作第二流动沟槽22的在第一流动沟槽21上方的空间当然可保证在流动沟槽21和22的堆叠部分(接触部分)处。因此可以解决在图19中所示的实施例中可能经常出现的第二流动沟槽22在流动沟槽21和22的堆叠部分处被压垮的问题。在图19所示的实施例中，期望第二牺牲层会自然地攀升到第一流动沟槽21上方来形成第二流动沟槽22。但是，由于牺牲层材料的生产变化以及在加工环境中的温度或者湿度的浮动，很难以确定的再现性形成流动沟槽。在图20所示的实施例中，不需要期望第二流动沟槽的顶表面自然地攀升到第一流动沟槽上方，因为具有不同高度的流动沟槽当然能通过用于涂覆牺牲层的不同条件(即，旋转速度等)或者使用不同粘性的牺牲层材料来形成。
此时，理想的是，第一流动沟槽21和第二流动沟槽22形成为具有相同的横截面积，以使得在流动沟槽21和22中填充的样品液体(或者电解溶液)的量相等，这在流动沟槽21和22中引起基本相等的毛细管作用。例如，在第一流动沟槽21的宽度为50μm且高度为2μm并且第二流动沟槽22的宽度为20μm且高度为5μm的情况下，流动沟槽21和22具有相同的横截面积，并且能保证在堆叠部分处在第一流动沟槽和第二流动沟槽之间的3μm高的空间。
因此，本实施例除了具有第五实施例的优势之外，还具有如下优势：解决了压垮流动沟槽21和22的堆叠部分的问题，并且能实现具有更高可靠性的微量分析芯片。
(第七实施例)
图22是第七实施例的半导体微量分析芯片的示意性结构的平面图。在该实施例中，样品液体被引入到流动沟槽21和流动沟槽22两者内，但是电解溶液可被引入到流动沟槽中的一者内，代替样品液体。
能吸收样品液体的吸收器71a配置在存储器41a上，能吸收样品液体或者电解溶液的吸收器71b配置在存储器41b上。此外，能吸收样品液体的吸收器72a配置在存储器42a上，能吸收样品液体或者电解溶液的吸收器72b配置在存储器42b上。作为吸收器，可以使用过滤纸和纤维组件，例如无纺织物。每个吸收器可配置用于覆盖在对应的存储器上，或者配置成部分地覆盖对应的存储器。但是，相邻存储器的吸收器需要彼此分离开。
如在第一实施例所述，样品液体被供应到存储器41a，并且样品液体和电解溶液中的任一者可被供应到存储器41b。下文将说明将样品液体供应到存储器41b的示例。
在该结构中，滴到吸收器71a和71b上的包括带检测的颗粒的样品液体从吸收器71a和71b渗漏，并且被引导进入存储器41a和41b中。被引导进入存储器41a和41b的样品液体分别通过流动沟槽21和22到达存储器42a和42b。流动通过流动沟槽21和22的样品液体被吸收进配置在存储器42a和42b上的吸收器72a和72b内。一旦吸收器72a和72b开始吸收存储器42a和42b中的样品液体，流进存储器42a和42b内的后来的样品液体就被吸收进吸收器72a和72b内。因此，在流动沟槽21和22中的样品液体连续地流动。
换句话说，通过使用吸收器72a和72b吸收样品液体，在流动沟槽21和22中的样品液体能够流动，不需要使用电泳或者外部泵，并且在样品液体中包含的颗粒能在样品液体流中运动。为此原因，能省去在存储器41a和41b的侧部上的吸收器71a和71b。
此外，通过在样品液体入口侧上配置吸收器71a和71b，足够量的样品液体能供应进流动沟槽21和22内，不会增加半导体微量分析芯片的尺寸。通常，通过使用微吸量管等进行样品液体到微量分析芯片的引入，并且样品液体的灌输量约为10到10,000μl。为了容纳该量的样品液体，例如需要深度为100μm的约100mm2的面积。通过整合这样的大容纳区域形成半导体微量分析芯片，其尺寸明显地大于用于整合分析芯片的功能部件所需的尺寸，这使得制造成本显著增加。此外，在样品液体中的颗粒的浓度通常是低的。如果需要检测精细颗粒的量，那么大量的样品液体需要被引入到芯片内，然后样品液体容纳区域需要是巨大的。
在本实施例的半导体微量分析芯片中，在分析芯片的外部提供了足够大的吸收器71a和71b，而不是整合非常大的样品液体容纳部分。然后，样品液体被灌输进吸收器71a和71b中，并且被引导进入流动沟槽21和22。从样品出口侧排放的样品液体能被吸收进吸收器72a和72b。因此，能引导和排放比在分析芯片中包含的样品液体量更大的样品液体量。
理想的是，具有的间隔大于上述颗粒尺寸过滤器的间隔的柱阵列形成在存储器41a,41b,42a和42b的区域中，并且，吸收器配置用于接触柱阵列。因此，样品液体或者电解溶液在吸收器71a,71b,72a和72b和对应的存储器之间的传送通过柱阵列的表面张力顺畅地进行。此外，样品液体或者电解溶液能容易且顺畅地从吸收器被引入流动沟槽中。
因此，根据本实施例，通过将吸收器71a,71b,72a和72b设置在存储器41a,41b,42a和42b上，除了与第一实施例相同的优势之外，还能获得下面的优势。
换句话说，通过在样品液体出口42a和42b的侧部上设置吸收器72a和72b，在流动沟槽21和22中的样品液体能进行流动，不需要使用电泳或者外部泵。此外，通过在样品液体入口41a和41b的侧部上设置吸收器71a和71b，足够量的样品液体能被供应到流动沟槽21和22，不会增加半导体微量分析芯片的尺寸。因此，大量的样品液体能通过非常小尺寸的分析芯片被处理。换句话说，通过将半导体微量分析芯片的功能部分整合在最小区域中，能显著降低成本。
(第八实施例)
图23和图24示出了第八实施例的半导体微量分析芯片的示意性结构。图23是平面图，图24是透视图。
在本实施例中，样品液体入口81设置在封装件80上，封装件80构造用于包含图22所示的半导体微量分析芯片。通过在位于封装件80的吸收器71a和71b上方的顶表面上形成孔洞，并且设置构造用于引导样品液体到吸收器71a和71b的漏斗状溶液引导件，形成样品液体入口端口81。样品液体入口端口81大到足够覆盖在吸收器71a和71b两者上方。构造用于将样品液体分离在吸收器71a和71b中的隔壁板82设置在样品液体入口端口81处。
图23没有示出在样品液体出口侧上的吸收器72a和72b，但是，当然可以设置吸收器72a和72b。此外，半导体微量分析芯片90的结构不局限于在图22中示出的示例，而是可以类似于上述实施例被任意地改进。
在该结构中，仅通过将样品液体滴到样品液体入口端口81的中央部分上，就能将样品液体吸收进具有一定距离的吸收器71a和71b内。然后，样品液体能分别被引导到对应于吸收器71a和71b的存储器41a和42b，并且能进一步流进流动沟槽21和22中。因此，样品液体不需要独立地被引到存储器41a和42b，并且能够通过简单的操作被引导。此外，微量分析芯片的尺寸，特别是存储器部分的尺寸能最小到足够叠置吸收器即可，并且微量分析芯片能被超缩微。因此，能降低用于微量分析芯片的成本。
(改进实施例)
半导体微量分析芯片不局限于上述的实施例。
在这些实施例中主要使用Si基底。基底的材料不局限于Si，也可以使用其它半导体基底材料，只要该半导体基底能在一般的半导体制造工艺中被加工即可。此外，绝缘膜主要表现为电介质(SiO2,SiNx,Al2O3)，但是可以任意地选择膜的类型、成分等。例如，另外地，也可以使用有机绝缘膜。
虽然已经说明了有些实施例，但是这些实施例仅是作为示例的方式被提出，不是为了限制本发明的范围。事实上，本文说明的新颖的实施例可以各种其它形式被实施；此外，在不脱离本发明的精神的情况下，可对本文说明的实施例的形式进行各种的省略、替代和变化。随附的权利要求书和它们的等同物用于覆盖落入本发明的范围和精神中的形式或者改进。

Claims (20)

1.一种半导体微量分析芯片，用于检测样品液体中的颗粒，所述芯片包括：
半导体基底；
设置在所述半导体基底上以允许所述样品液体在其中流动的第一流动沟槽；
设置在与所述半导体基底的所述第一流动沟槽不同位置处以允许所述样品液体或者电解溶液在其中流动的第二流动沟槽；
所述第一流动沟槽的一部分和所述第二流动沟槽的一部分以配置在所述第一流动沟槽和所述第二流动沟槽之间的隔壁彼此邻接或者互相相交处的接触部分；和
设置在所述接触部分的所述隔壁上以允许所述颗粒从其中通过的精细孔。
2.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，还包括：
在所述第一流动沟槽中至少部分暴露的第一电极；和
在所述第二流动沟槽中至少部分暴露的第二电极。
3.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极横过所述精细孔彼此面对。
4.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，还包括：
配置在所述第一流动沟槽和所述第二流动沟槽中的任一个中并且构造用于使得所述颗粒从其通过或者用于收集所述颗粒的颗粒尺寸过滤器。
5.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述第一流动沟槽和所述第二流动沟槽是凹槽形的隧道状的流动沟槽，其通过雕刻所述半导体基底并且设置盖以在所述半导体基底上形成中空结构来形成。
6.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，
所述第一流动沟槽是凹槽形的隧道状的流动沟槽，其通过雕刻所述半导体基底并且设置盖以在所述半导体基底上形成中空结构来形成，并且
所述第二流动沟槽是层叠的隧道状的流动沟槽，其通过设置流动沟槽壁和顶棚以在所述半导体基底上形成中空结构来获得，并且
至少所述隔壁的在所述接触部分处的部分是所述第一流动沟槽的上表面和所述第二流动沟槽的下表面。
7.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，
所述第一流动沟槽和所述第二流动沟槽中的每者都是层叠的隧道状的流动沟槽，其通过设置流动沟槽壁和顶棚以在所述半导体基底上形成中空结构来获得，并且
至少所述隔壁的在所述接触部分处的部分是所述第一流动沟槽的上表面和所述第二流动沟槽的下表面。
8.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，
所述第一流动沟槽和所述第二流动沟槽中的每者都是层叠的隧道状的流动沟槽，其通过设置流动沟槽壁和顶棚以在所述半导体基底上形成中空结构来获得，
所述第一流动沟槽的下表面和所述第二流动沟槽的下表面形成为使得所述下表面中的一个下表面比另一下表面高出所述隔壁的在所述接触部分处的厚度，
所述第一流动沟槽的上表面和所述第二流动沟槽的上表面形成为具有不同的高度，并且
至少所述隔壁的在所述接触部分处的部分是所述第一流动沟槽和所述第二流动沟槽中的一者的上表面，并且是所述第一流动沟槽和所述第二流动沟槽中的另一者的下表面。
9.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，还包括颗粒尺寸过滤器，其配置在所述第一流动沟槽和所述第二流动沟槽中的一者中在所述精细孔的下游侧处，并且构造用于允许所述样品液体从其通过和构造用于收集所述颗粒，
其中，所述颗粒从在设置所述颗粒尺寸过滤器的一侧上的所述流动沟槽通过所述精细孔到另一流动沟槽。
10.根据权利要求9所述的芯片，其特征在于，
所述颗粒尺寸过滤器通过将精微杆柱结构配置为具有规则间隔来形成，并且
所述杆柱结构配置成倾斜地横过所述流动沟槽。
11.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，
所述芯片构成用于包括：在所述第一流动沟槽的端部侧处的样品液体出口，在所述第二流动沟槽的端部侧处的所述样品液体或者所述电解溶液的出口，在所述第一流动沟槽的所述出口上的吸收所述样品液体的第一吸收器，和在所述第二流动沟槽的所述出口上的吸收所述样品液体或者所述电解溶液的第二吸收器。
12.根据权利要求11所述的芯片，其特征在于，
所述芯片构成用于包括：在所述第一流动沟槽的端部侧处的样品液体入口，在所述第二流动沟槽的端部侧处的所述样品液体或者所述电解溶液的入口，在所述第一流动沟槽的所述入口上的、吸收所述样品液体的第三吸收器，和在所述第二流动沟槽的所述入口上的、吸收所述样品液体或者所述电解溶液的第四吸收器。
13.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，
所述芯片构成用于包括：在所述第一流动沟槽的端部侧处的样品液体入口，在所述第二流动沟槽的端部侧处的所述样品液体或者所述电解溶液的入口，在所述第一流动沟槽的所述入口上的、吸收所述样品液体的第一吸收器，和在所述第二流动沟槽的所述入口上的、吸收所述样品液体或者所述电解溶液的第二吸收器。
14.一种半导体微量分析芯片设备，包括：
根据权利要求13所述的半导体微量分析芯片；
构造用于容纳所述半导体微芯片的封装件；
设置在所述封装件的所述第一吸收器和所述第二吸收器上的样品液体入口端口；和
设置在所述样品液体入口端口处并且构造用于将被引入到所述样品液体入口端口的所述样品液体分开地供应到所述第一吸收器和所述第二吸收器的隔壁板。
15.根据权利要求14所述的设备，其特征在于，还包括：
在所述第一流动沟槽中至少部分暴露的第一电极；和
在所述第二流动沟槽中至少部分暴露的第二电极；
其中，所述第一电极和所述第二电极横过所述精细孔彼此面对。
16.根据权利要求14所述的设备，其特征在于，还包括：
配置在所述第一流动沟槽和所述第二流动沟槽中的任一者中并且构造用于使得所述颗粒从其通过或者用于收集所述颗粒的颗粒尺寸过滤器。
17.根据权利要求14所述的设备，其特征在于，所述第一流动沟槽和所述第二流动沟槽是凹槽形的隧道状的流动沟槽，其通过雕刻所述半导体基底并且设置盖以在所述半导体基底上形成中空结构来形成。
18.根据权利要求14所述的设备，其特征在于，
所述第一流动沟槽和所述第二流动沟槽中的每者都是层叠的隧道状的流动沟槽，其通过设置流动沟槽壁和顶棚以在所述半导体基底上形成中空结构来获得，
所述第一流动沟槽的下表面和所述第二流动沟槽的下表面形成为使得所述下表面中的一个下表面比另一下表面高出所述隔壁在所述接触部分处的厚度，
所述第一流动沟槽的上表面和所述第二流动沟槽的上表面形成为在高度上是不同的，并且
至少所述隔壁的在所述接触部分处的部分是所述第一流动沟槽和所述第二流动沟槽中的一者的上表面，并且是所述第一流动沟槽和所述第二流动沟槽中的另一者的下表面。
19.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，
所述第一流动沟槽和所述第二流动沟槽中的每者都是层叠的隧道状的流动沟槽，其通过设置流动沟槽壁和顶棚以在所述半导体基底上形成中空结构来获得，
所述第二流动沟槽的下表面形成为比所述第一流动沟槽的下表面高出所述隔壁在所述接触部分处的厚度，
所述第二流动沟槽的上表面形成为高于所述第一流动沟槽的上表面，
在所述接触部分处的所述隔壁是所述第一流动沟槽的所述上表面和所述第二流动沟槽的下表面，并且
所述第二流动沟槽的宽度形成为比所述第一流动沟槽的宽度窄。
20.一种制造半导体微量分析芯片的方法，所述半导体微量分析芯片构造用于检测样品液体中的颗粒，所述方法包括：
使半导体基底蚀刻预定深度，岛形的掩膜隔开预定间隔，并且形成间隔开预定间隔的杆柱结构阵列；
形成构造用于至少容纳所述杆柱结构阵列的一部分的第一隧道状流动沟槽；
在所述第一隧道状流动沟槽的上表面上形成精细孔；和
形成包括通过所述精细孔连接的一部分的第二隧道状流动沟槽。
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