具有光电探测器的集成生物传感装置制造方法及图纸

一种集成生物传感装置在样品被照明时探测来自样品的发射。光电探测器（２０）邻近用于保持样品（４０）或接收撞击样品（４０）的激发辐射的位点。反射器（１０）将照明偏转到样品位点并基本引导激发辐射远离光电探测器。通过提供反射器，可以提高期望的发射探测与不期望的照明光探测之间的比率。这可以通过降低到达光电探测器的照明量，和／或通过增加样品的照明量并因此增加到达探测器的发射量来实现。这可以比利用滤波器更经济有效地实现。如果衬底是透明的，则照明可以来自上方或下方。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及传感器，特别是生物传感器，涉及集成半导体装置，所述 集成半导体装置具有布置为探测来自样品的发射的辐射探测器(例如光电 探测器)，并且涉及制造和使用这类装置的相应方法。本专利技术还涉及辐射探 测器(例如光电探测器)阵列和样品位点阵列，并且涉及制造和使用这类 阵列的相应方法。
技术介绍
微流控装置是大多数生物芯片技术的核心，其被用于准备流控(例如 基于血液的)样品和对这些样品的随后分析。包括生物传感器和微流控装置的集成装置是已知的，例如，被称为DNA/RNA芯片、生物芯片、基因 芯片和芯片实验室。特别地，阵列(例如微阵列)上的高通量筛选是一种 用于化学分析或生化分析的新工具，例如用在诊断学中。这些生物芯片装 置包括小体积的反应池(wdl)或反应器(在其中检查化学反应或生化反应)， 并可以快速且可靠地调节、输送、混合和存储微量流体以大量执行期望的 物理、化学和生化反应和分析。通过在小体积中执行测定，可以实现对时 间的显著节省和对靶、化合物及试剂的成本的显著节省。通常，利用光学探测系统来实现对生物芯片的荧光信号的探测，该光 探测系统包括光源、光滤波器和传感器(例如CCD相机)，其位于台式 (bench-top) /实验室机器中，以量化出现的荧光团的量。这种传感器10 的一个示意性图示说明在图1中示出，其显示了用于照射衬底18上的样品 16的辐射源14。用探测器元件12中的光学器件22来收集由此产生的荧光 信号。此外，台式/实验室机器中所用的荧光探测系统通常需要昂贵的光学 组件来采集和分析荧光信号。典型地，需要用于对^:发辐射20进行滤波的 滤波器以及用于分离来自荧光响应的激发辐射的滤波器24。特别地，使用 具有尖锐的波长截止的昂贵光学滤波器(即高选择性的滤波器)来获得这些光学系统所需要的灵敏度，因为激发光谱(吸收)和发射光谱(荧光)之间的频移通常较小(<50nm)。后者在图2中示出。因此，基于荧光的光 学系统中的主要噪声源是(部分)激发光的反射和激发光的(Rayleigh)散 射。在很多生物技术应用中，诸如分子诊断学，存在对包括光学传感器或 光学传感器阵列的生物芯片的需求，该生物芯片探测荧光信号并且可以并 行地或独立地将其读出，以允许在多种(反应)条件下进行高通量分析。 除其他优点外，合并有光学传感器的生物芯片的优点在于芯片上荧光信 号采集系统提高了分析芯片(例如DNA芯片杂交模式分析)的速度和可靠 性，降低了测定成本，通过例如获得应用于诸如即时诊断(point-of-care diagnostics)和路边测试的便携式手持仪器而获得高便携性(即不再需要中 央台式机器)，可以随着收集的立体角度的增大而扩大荧光强度，以及介质 边界的数量和相应的反射降低。台式机器将能够处理通用生物芯片和生物芯片的多样性。使光学传感 器成为台式机器的一部分需要安装用于特异性测定的特异性滤波器组，这 妨碍通过各个激发光谱和/或发射光谱对荧光标记进行并行(多路复用)探 测。因此，读出(多个)芯片上光学传感器的能力允许灵活的多用途台式 机器，并开创了通向生物芯片、台式机器及其组件的标准化的途径。然而， 对滤波器的需求使得这些生物芯片很昂贵，如果考虑到一次性生物芯片， 这尤其是不利的。在核酸研究(Nucleic Acids Research) 32 (2004)中，Fixe等人描述了 具有集成光学传感器的生物芯片。探测系统使用昂贵的滤波器来滤除激发 光，因此探测灵敏度由于滤波而受到限制。在大量生物技术应用中，诸如分子诊断学中，存在对包含温控隔室阵 列的生化模块(例如传感器，PCR)的需求，可以并行并独立地处理这些温 控隔室以允许高通用性和高通量。本专利技术的一个目标是提供改进的传感器，特别是生物传感器，并提供 具有布置为探测来自样品的发射的诸如光电探测器的辐射探测器的改进的 集成半导体装置，并且提供制造和使用这些装置的相应方法。
技术实现思路
本专利技术由独立权利要求限定。从属权利要求限定有利的实施方式。 通过提供根据本专利技术的反射器，可以提高期望的发射探测与不期望的 照明辐射(例如照明光)探测之间的比率。这可以通过降低到达辐射探测 器(例如光电探测器)的照明量和/或通过增加样品的辐射量(例如照明量) 并因此增加到达探测器的发射量来实现。这可以比通过使用波长滤波器更 经济有效地实现。辐射(例如照明)可以来自外部辐射源，或原则上它可 以由集成在该装置上的辐射源提供。根据所激发的发射类型，辐射(例如 照明)可以是电磁波频谱中的可见波长或不可见波长，例如远红外光、红 外光、可见光、紫外光、远紫外光。类似地，辐射探测器(例如光电探测 器)意图包括电磁波频谱中的可见波长或不可见波长探测器。到达探测器的激发辐射可能小于50%,优选小于25°/。，更优选地小于 10%，再优选地小于1%。所述位点可能是可放置样品的反应池或可能是可 结合辐射发射样品粒子的表面。该位点因此可能是测量腔室中的测量区域。 该装置可以以微阵列的形式实现。用于向样品位点提供激发辐射的反射器 可能适用于将激发辐射偏转到样品位点上。作为替代，用于向样品位点提 供激发辐射的反射器可能适用于在样品位点处产生倏逝场激发辐射。一些实施方式的附加特征是该探测器包括衬底上的层，且布置反射器 以将辐射重定向为垂直于衬底并基本平行于该层经过。这是增大上述比率 的便利方法。一些实施方式的附加特征是该装置是一次性装置。 一次性装置具有可 以降低污染的优点。对于这些装置可能更重要的是使成本下降。一些实施方式的附加特征是该装置具有探测位点阵列，每个具有反射 器、辐射探测器(例如光电探测器)并任选地具有辐射屏蔽以将辐射探测 器(例如光电探测器)与来自其他样品的发射屏蔽开。这可以使得装置能 够同时用于多个测试，或者是相同类型的测试，或者是不同类型的测试。一些实施方式的附加特征是反射器是由棱镜或从衬底突出的棱镜结构 形成的。这些结构可以相对容易地集成在一起。作为替换，如果衬底是透 明的，则原则上该反射器可以凹陷到衬底内。作为替换，可以将由棱镜或 棱镜结构形成的反射器提供给顶层，从而使得它以一角度面向衬底。7一些实施方式的另一附加特征是样品位点上的掩膜以及布置该掩膜以 允许激发辐射(例如照明光)到达反射器并充分降低到达探测器的激发辐 射量。这可以帮助提高上述比率，或者帮助避免需要对于窄束照明的仔细 对准。另一个这种附加特征是同一探测器的不同侧上的两个或更多反射器， 布置这些反射器以偏转越过同一探测器的辐射(例如光)。这也可以帮助提 高上述比率。另一个这种附加特征是一个反射器，将其布置为偏转越过多于一个探 测器的光。这可以实现更高水平的集成化，或者简化设计和制造。另一个这种附加特征是用于从探测器的阵列中的任一个中进行选择并 从其读取的电路。这也可以使得能够集成更多的探测器并使得能够同时执 行更多的测试或多种测试。该电路可以基于大面积的电子器件。特别地，这些电子器件可以包括薄膜晶体管(TFT)或其他TFT器件，诸如二极管 或光电二极管。大面积电子器件技术可以是基于非晶硅、低温多晶硅禾口/或 有机技术的技术。另一个这种附加特征是各个样品位点包括不同类型的生物分子，诸如 不同的DNA样品，其适于与分析物分子结合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成装置，用于在样品被照明时探测来自所述样品的辐射发射，所述装置具有　－辐射探测器（２０），　－位点，用于保持所述样品（４０）邻近所述辐射探测器以能够实现对来自所述样品的辐射发射（６０）的探测，并用于接收撞击所述样品（４０） 的激发辐射，和　－反射器（１０），用于向所述样品位点提供所述激发辐射并基本引导所述激发辐射远离所述辐射探测器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：DJW克隆德，MLM巴利斯特雷里，MMJW范赫佩恩，MT约翰逊，MWG蓬吉，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]