具有改进的荧光信号传感特性的生物芯片制造方法以及使用此方法制造的生物芯片技术

一种用于制造具有改进的荧光信号传感特性的生物芯片的方法，以及使用该方法制造的生物芯片。在生物层和光传感器层之间提供有过滤层以移除在生物反应过程中由杂散光产生的噪音。因此能够提高光传感器层的灵敏度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的示例性实施例涉及一种生物芯片制造方法以及使用此方法制造的生物芯片，尤其是涉及一种能够提供基于位置的多传感特性并能够应用到实时定量PCR(聚合物链反应)的具有改进的荧光信号传感特性的生物芯片制造方法，以及使用此方法制造的生物芯片。
技术介绍
通常，生物芯片通过对参考样品进行有规律的排列形成，参考样品包括由玻璃、黄金等金属呕吐尼龙等材料在基板上制成的如DNA或蛋白质等的生物材料。生物芯片基本上使用固定在基板上的参考样品和目标样品之间的生化反应。参考样品和目标样品之间的生化反应的典型实例包括DNA碱基的互补结合、抗原-抗体免疫反应等。使用生物芯片的基于光学的定量和定性诊断通常通过检测参考样品和目标样品之间的生化反应的程度来执行，其中，生化反应的最终产品被转换为可检测的光。通常使用的光学转换媒介基于化合作用产生的色彩构成、化学发光、荧光等。图1是对传统的荧光反应检测系统进行说明的视图。根据图1，传统的荧光反应检测系统包括彼此互相分离的光源10、带通滤波器20、生化反应装置30、荧光带通滤波器40和光传感装置50。当在其中发生生化反应的生化反应装置30和光传感装置50之间的距离以R表示且光传感装置50中的光传感器的开口的半径以r表示时，入射到光传感器上的荧光的数量与生化反应的结果生成的荧光的总量(I)相比，降至1(^!^)/(4 311?2)，同时损失许多光信号。因此，如果r/R的比值降低，则入射到光传感器上的光的数量减少，据此灵敏度减小。当r/R的比值接近1时，灵敏度增大。为使灵敏度最大，有必要将系统具体化以使光传感器和生物反应区域尽量彼此靠近。图2是提供有光传感器以解决上述传统问题的生物芯片的截面图。根据图2，提供有光传感器的传统的生物芯片100包括生物层110和光传感器层120(light sensor layer)。生物层110包括在其中发生参考样品111a和目标样品111b之间的反应的反应区域111。进一步，为了能够确定生化反应的结果，生物层110体现为使得冷光或荧光材料基于反应的程度而保留在反应区域111中。在冷光材料保留的情况下，由于形成的外部环境冷光材料本身发光，因此单独的光源没有必要。然而，在荧光材料保留的情况下，需要外部光源以激发荧光材料。为此，传统技术使用的方法为:在光学传感器的上端设置单独的外部光源和荧光带通滤波器，或者在其下部将具有反射板113的发光装置112安装在生物层110中，从而发光装置发出的光被用于激发生物层中的荧光材料。然而，在传统的生物层中，当作为生化反应的结果依靠外部光源和内部发光装置发出的光制造荧光信号时，也产生达到荧光信号的数千数万倍的激发光的噪音信号。这种噪音信号进入光传感器层，导致难于正确检测生化反应产生的荧光信号。
技术实现思路
各种实施例涉及一种用于制造具有改进的荧光信号传感特性的生物芯片的方法，以及使用该方法制造的生物芯片，其中在其下部之下提供有金属布线层的发光装置形成在生物芯片中以激发荧光材料；用于阻挡荧光所需的激发光的荧光激发光带阻滤波器层分离地形成在生物层和光面元件层之间的边界中；颜色过滤层形成在光传感器层的上表面以根据荧光材料的波长的带阻挡激发光并允许荧光信号借此穿过，据此尽可能阻挡从生物层产生的激发光噪音入射到光传感器层，如此使探测更多的微小的荧光信号成为可能。在一个实施例中，一种用于制造具有改进的荧光信号传感特性的生物芯片的方法包括:在半导体基板上形成包括多个光感单元的光传感器层；整平所述光传感器层的表面；在所述整平的光传感器层之上形成过滤层；在所述过滤层之上形成生物层，所述生物层具有多个反应区域，在各反应区域中发生参考样品和目标样品之间的生化反应，在所述生物层中嵌有发光装置，其中阻挡从各发光装置发出的光入射到对应的光感单元上。在另一个实施例中，一种具有改进的荧光信号传感特性的生物芯片，包括:嵌有下方具有金属布线层的发光装置的生物层，并且形成有多个反应区域，在各反应区域中发生参考样品和目标样品之间的生化反应；形成在所述生物层之下的过滤层；以及形成在所述过滤层之下的光传感器层，并且在各光传感器层中形成多个光感单元，其中所述过滤层经整平所述光传感器层的上部和通过原子层沉积过程(ALD)堆叠氮化硅薄膜形成，并且阻挡从各发光装置发出的光入射到对应的光感单元上。【附图说明】图1是对传统的荧光反应检测系统进行说明的视图。图2是提供有光传感器以解决上述传统问题的生物芯片的截面图。图3是根据本专利技术的具有改进的传感特性的生物芯片制造方法的流程图。图4A至图4D是与根据本专利技术与制造方法的流程图相对应的截面图。图5是根据本专利技术对生物芯片制造方法的过滤层形成步骤的详细过程进行说明的流程图。图6是对应于根据本专利技术对生物芯片制造方法的过滤层形成步骤的详细过程的流程图的截面图。图7是根据本专利技术对生物芯片制造方法的生物层形成步骤的实施例的详细过程进行展示的流程图。图8是根据本专利技术对生物芯片制造方法的生物层形成步骤的另一实施例的详细过程进行展示的流程图。图9是根据本专利技术对生物芯片制造方法的生物层形成步骤的另一实施例的详细过程进行展示的流程图。图10是根据本专利技术对以使用生物芯片制造方法制造的生物芯片的实施例的配置进行说明的视图。图11是根据本专利技术对适用生物芯片制造方法制造的生物芯片的另一实施例的配置进行说明的视图。图12是根据本专利技术对使用该生物芯片制造方法制造的生物芯片的另一实施例的配置进行说明的视图。图13是根据本专利技术对具有改进的荧光信号传感特性的生物芯片的发光装置和金属布线层(metal wiring layer)的厚度和宽度的关系进行说明的视图。图14是根据本专利技术对生物芯片的光感单元(light sensing unit)的配置进行说明的视图。图15是根据本专利技术对使用生物芯片的系统进行说明的视图。图16是根据本专利技术对使用含生物芯片的系统进行实时定量PCR(聚合物链反应)的方法进行展示的视图。图17A和图17B是根据本专利技术对使用生物芯片以微阵列方式进行基于位置的多路复用诊断方法进行说明的视图。【具体实施方式】以下参照附图对实施例的不同实施例进行说明。然而，本专利技术可以不同的方式实现，不应当解释为仅限于在此提出的实施例。相反，提供这些实施例是为了本公开更加清楚和完整，并向本领域的技术人员全面地传达本公开的范围。贯穿本公开，在附图和实施例中，相同的附图标记表示相同的部件。以下参照附图对本专利技术的示例性实施例进行详细说明。图3是根据本专利技术的具有改进的传感特性的生物芯片制造方法的流程图。图4A至图4D是与根据本专利技术与制造方法的流程图相对应的截面图。参照图3和图4，根据本专利技术的生物芯片制造方法包括光传感器层形成步骤S100、整平(planarizat1n)步骤S200、过滤层形成步骤S300和生物层形成步骤S400。在光传感器层形成步骤S100中，将多个光感单元提供在半导体基板上，从而形成光传感器层430(参照图4A)。优选地，使用光电二极管作为各光感单元431。进一步，为保证本专利技术的荧光传感系统的可靠运行以及增大检测范围，具有不同大小的光电二极管被组合在光电二极管阵列中。同时，考虑到光源的光透射深度，对各个光电二极管的放置深度进行调整。用这种方法，过滤功能能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造具有改进的荧光信号传感特性的生物芯片的方法，包括：在半导体基板上形成包括多个光感单元的光传感器层；整平所述光传感器层的表面；在整平后的所述光传感器层之上形成过滤层；以及在所述过滤层之上形成生物层，所述生物层具有多个反应区域，在各个反应区域中发生参考样品和目标样品之间的生化反应，在所述生物层中嵌有发光装置，其中，阻止从各个发光装置发出的光入射到对应的光感单元上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：李道永，
申请(专利权)人：光行科技株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR