CN103824813B - 一种单片集成的微荧光分析系统及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种单片集成的微荧光分析系统及其制作方法，所述微荧光分析系统包括：硅基底；样品池，形成于所述硅基底中或键合于所述硅基底表面；发光器件，形成于所述硅基底的第一选区中，且所述发光器件的一个出光侧面与所述样品池的第一侧面相对；硅探测器，形成于所述硅基底的第二选区中，且所述硅探测器的一个光探测面与所述样品池的第二侧面相对；集成电路，形成于所述硅基底中，用于对检测信号进行信号处理、驱动激发光光源、信号分析以及控制信号输出。本发明利用微机电(MEMS)加工技术和CMOS工艺，将荧光分析系统加工在同一硅基平台上，具有极微小的系统体积、极低的制作成本和分析成本，并且真正实现了芯片实验室（LOC）。
Description
技术领域
本发明属于荧光监测系统领域，特别是设计一种采用半导体制造技术实现的单片集成的微荧光分析系统及其制作方法。
背景技术
荧光分析是指通过检测某些对象物的荧光色素在激发光照射下产生荧光的特性及强度，进行对对象物定性和定量的分析方法。作为生物、医学检测以及环境分析，荧光分析系统因其极高的灵敏度和非侵入性而用于痕量级的定量测量。
其中，激光诱导荧光技术具有极高的灵敏度，但激光器成本高、体积大、能耗高等缺点在很大程度上限制了激光诱导荧光技术的应用。半导体激光器具有体积和成本优势，但目前其发射波长主要局限在长波区，在此区域很难找到合适的荧光染料。近年来，发光二极管应用于荧光检测逐渐引起了人们的关注。发光二极管(LED)具有输出功率稳定、能耗低、体积小、寿命长等优点，并且发射波长可选择范围较宽，作为一种新型光源非常适合于仪器的微型化趋势，被越来越多的应用到了分析检测领域。
科学仪器在人类的整个科技发展过程中都起到极其重要的作用。分析仪器的发展趋势就是微型化、集成化与便携化。
Manz和Widmer于1990年首次提出uTAS，它不仅可使珍贵的样品与实际消耗大大降低到微升甚至纳升级，而且极大的提高了分析速度，降低了费用。因此，微型全分析系统(uTAS,miniaturizedtotalanalysissystem或micrototalanalysissystem)正是目前分析仪器发展的重要前沿领域。
微型全分析系统(uTAS)的目的就是最大限度地把分析实验室的功能转移到便携的分析设备中，甚至集成到方寸大小的芯片上。因此，它也被称为“芯片实验室(Lab-on-a-chip,LOC)”。
然而，传统的发光二极管(LED)激发光源都是经过封装，并通过多层透镜聚焦的方式，将出射光对准到样品池区域作为荧光测试的激发光源。同样的，样品发出的荧光也是通过透镜或光纤的方式，导出到探测器的接收端。整个系统体积较大，器件间光路对准要求较高，结构复杂，不适合微型化的应用需求。
因此，本发明为了解决上述问题点，其目的在于：提供一种单片集成的微荧光分析系统及其制作方法，利用微机电(MEMS)加工技术和CMOS工艺，将荧光分析系统加工在同一硅基平台上，以实现具有极微小的系统体积、极低的制作成本和分析成本的真正的芯片实验室(LOC)。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种单片集成的微荧光分析系统及其制作方法，以将荧光分析系统加工在同一硅基平台上，以实现具有极微小的系统体积、极低的制作成本和分析成本的真正的芯片实验室(LOC)。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种单片集成的微荧光分析系统，包括：
硅基底；
样品池，形成于所述硅基底中或键合于所述硅基底表面，用于承载试样；
发光器件，形成于所述硅基底的第一选区中，且所述发光器件的一个出光侧面与所述样品池的第一侧面相对，作为试样的激发光光源；
硅探测器，形成于所述硅基底的第二选区中，且所述硅探测器的一个光探测面与所述样品池的第二侧面相对，用于检测从所述试样产生的荧光；
集成电路，形成于所述硅基底中，用于对检测信号进行信号处理、驱动激发光光源、信号分析以及控制信号输出。
作为本发明的单片集成的微荧光分析系统的一种优选方案，所述样品池的第一侧面与第二侧面的夹角为90～100度。
作为本发明的单片集成的微荧光分析系统的一种优选方案，所述硅基底为电阻率大于10ohm·cm的本征硅基底、N型轻掺杂硅基底、或P型轻掺杂硅基底。
作为本发明的单片集成的微荧光分析系统的一种优选方案，所述样品池为微型容器结构，其至少包括试样入口端以及试样测试通道。
进一步地，所述样品池还包括连接于所述试样测试通道的试样出口端。
作为本发明的单片集成的微荧光分析系统的一种优选方案，所述第一选区为去除了部分硅基底形成的条形沟槽或由多个间隔排列的条形沟槽组成的沟槽阵列。
作为本发明的单片集成的微荧光分析系统的一种优选方案，所述发光器件为发光二极管、激光二极管、由多个发光二极管并联组成的发光二极管阵列或由多个激光二极管并联组成的激光二极管阵列。
进一步地，所述发光二极管及激光二极管的出光侧面为粗糙面，所述发光二极管及激光二极管的上表面形成有反射电极。
进一步地，所述发光二极管及激光二极管所采用的基底材料为III-N族材料。
作为本发明的单片集成的微荧光分析系统的一种优选方案，所述硅探测器包括硅基P-N结光电二极管、硅基P-I-N光电二极管及硅基雪崩二极管中的一种。
本发明还提供一种单片集成的微荧光分析系统的制作方法，包括步骤：
1)提供一硅基底，于所述硅基底表面形成掩膜层，并于第一选区刻蚀所述掩膜层以形成第一窗口；
2)对所述第一窗口内的硅基底进行刻蚀，形成条形沟槽或由多个间隔排列的条形沟槽组成的沟槽阵列；
3)于所述条形沟槽或沟槽阵列内制作发光器件；
4)沉积保护层，于第二选区刻蚀所述保护层以形成第二窗口，并于所述第二窗口内的硅基底表面制作硅探测器及集成电路；
5)再次沉积保护层，于第三选区刻蚀所述保护层以形成第三窗口，并于该第三窗口内制作样品池；
其中，所述发光器件的一个出光侧面与所述样品池的第一侧面相对，所述硅探测器的一个光探测面与所述样品池的第二侧面相对。
作为本发明的单片集成的微荧光分析系统的制作方法的一种优选方案，所述掩膜层及保护层的材料为氮化硅或二氧化硅。
作为本发明的单片集成的微荧光分析系统的制作方法的一种优选方案，所述硅基底为电阻率大于10ohm·cm的本征硅基底、N型轻掺杂硅基底、或P型轻掺杂硅基底，所述硅基底的表面晶向为(111)晶向。
作为本发明的单片集成的微荧光分析系统的制作方法的一种优选方案，所述发光器件为发光二极管、激光二极管、由多个发光二极管并联组成的发光二极管阵列或由多个激光二极管并联组成的激光二极管阵列。
进一步地，所述发光二极管及激光二极管材料为III-N族材料，采用MOCVD选区外延的方法，将多层材料外延于沟槽内暴露的硅晶面；还包括对所述发光二极管及激光二极管的出光侧面进行粗化的形成粗糙面的步骤，所述发光二极管及激光二极管的上表面形成有反射电极。
作为本发明的单片集成的微荧光分析系统的制作方法的一种优选方案，所述硅探测器包括硅基P-N结光电二极管、硅基P-I-N光电二极管及硅基雪崩二极管中的一种。
作为本发明的单片集成的微荧光分析系统的制作方法的一种优选方案，所述样品池为微型容器结构，其至少包括试样入口端以及试样测试通道。
进一步地，所述样品池还包括连接于所述试样测试通道的试样出口端。
作为本发明的单片集成的微荧光分析系统的制作方法的一种优选方案，所述样品池的第一侧面与第二侧面的夹角为90～100度。
作为本发明的单片集成的微荧光分析系统的制作方法的一种优选方案，所述样品池采用MEMS深硅刻蚀工艺直接形成于所述硅基底中或采用键合工艺将已成型的样品池键合于所述硅基底表面。
如上所述，本发明提供一种单片集成的微荧光分析系统及其制作方法，所述微荧光分析系统包括：硅基底；样品池，形成于所述硅基底中或键合于所述硅基底表面，用于承载试样；发光器件，形成于所述硅基底的第一选区中，且所述发光器件的一个出光侧面与所述样品池的第一侧面相对，作为试样的激发光光源；硅探测器，形成于所述硅基底的第二选区中，且所述硅探测器的一个光探测面与所述样品池的第二侧面相对，用于检测从所述试样产生的荧光；集成电路，形成于所述硅基底中，用于对检测信号进行信号处理、驱动激发光光源、信号分析以及控制信号输出。具有以下有益效果：本发明利用微机电(MEMS)加工技术和CMOS工艺，将荧光分析系统加工在同一硅基平台上，具有极微小的系统体积、极低的制作成本和分析成本，并且真正实现了芯片实验室(LOC)。
附图说明
图1a～图1d显示为本发明的单片集成的微荧光分析系统的结构示意图，其中，图1b为图1a在A-A’截面的结构示意图，图1c为图1于B-B’截面的结构示意图，图1d为图1于C-C’截面的结构示意图。
图2显示为本发明的单片集成的微荧光分析系统的制作方法步骤1)所呈现的结构示意图。
图3显示为本发明的单片集成的微荧光分析系统的制作方法步骤2)所呈现的结构示意图。
图4显示为本发明的单片集成的微荧光分析系统的制作方法步骤3)所呈现的结构示意图。
图5a～图5b显示为本发明的单片集成的微荧光分析系统的制作方法步骤4)所呈现的结构示意图，其中，图5b为步骤4)所呈现的俯视结构示意图。
图6a～6d显示为本发明的单片集成的微荧光分析系统的制作方法步骤5)所呈现的结构示意图，其中，图6b为图6a在A-A’截面的结构示意图，图6c为图6a于B-B’截面的结构示意图，图6d为图6a于C-C’截面的结构示意图。
图7显示为本发明的硅基P-I-N光电二极管电流与试样中异硫氰酸荧光素浓度的关系图。
元件标号说明
10硅基底
20样品池
30发光器件
40硅探测器
50集成电路
60掩膜层
70保护层
301N型层
302量子阱层
303P型层
304反射电极
305N电极
101第一窗口
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1a～图7。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图1a～图1d所示，本实施例提供一种单片集成的微荧光分析系统，包括：
硅基底10；
样品池20，形成于所述硅基底10中或键合于所述硅基底10表面，用于承载试样；
发光器件30，形成于所述硅基底10的第一选区中，且所述发光器件30的一个出光侧面与所述样品池20的第一侧面相对，作为试样的激发光光源；
硅探测器40，形成于所述硅基底10的第二选区中，且所述硅探测器40的一个光探测面与所述样品池20的第二侧面相对，用于检测从所述试样产生的荧光；
集成电路50，形成于所述硅基底10中，用于对检测信号进行信号处理、驱动激发光光源、信号分析以及控制信号输出。
作为示例，所述硅基底10为电阻率大于10ohm·cm的本征硅基底10、N型轻掺杂硅基底10、或P型轻掺杂硅基底10。所述硅基底10可以为100晶向或111晶向，在本实施例中，所述硅基底10的晶向为111晶向，这种111晶向的硅基底10，更适合用于生长后续的氮化物基发光二极管。
为了使荧光分析具有最大的灵敏度，排除杂散光的干扰，在设计激发光光源、样品池20以及硅探测器40时需要考虑到他们之间的位置关系；由于样品池20位于激发光光源与探测器之间，但激发光光源-样品池20-硅探测器40夹角最好小于等于90度，即所述样品池20的第一侧面与第二侧面的夹角为不小于90度，这样可以最大程度避免激发光光源杂散光对荧光检测的干扰。在本实施例中，所述样品池20的第一侧面与第二侧面的夹角为90～100度，如图1所示。
作为示例，所述样品池20为微型容器结构，其至少包括试样入口端(用于提供样品收集)以及试样测试通道(用于提供稳定的样品测试区域)。另外，可重复利用的样品池20还包括连接于所述试样测试通道的试样出口端(用于提供样品排出通道)。若为一次性使用的样品池20，则可以不包括试样出口端。当然，所述样品池20内还可以包括其他诸如样品混合、分离、筛选等功能模块，以满足更多的测试需求。作为示例，所述试样一般为液态样品或配置为液态溶液，并且，所述试样本身具有荧光特性。
作为示例，所述第一选区为去除了部分硅基底10形成的条形沟槽或由多个间隔排列的条形沟槽组成的沟槽阵列。在本实施例中，所述第一选区为去除了部分硅基底10形成由多个间隔排列的条形沟槽组成的沟槽阵列。
作为示例，所述发光器件30为发光二极管、激光二极管、由多个发光二极管并联组成的发光二极管阵列或由多个激光二极管并联组成的激光二极管阵列。在本实施例中，所述发光器件30为由多个发光二极管并联组成的发光二极管阵列，所述发光二极管阵列形成于上述的沟槽阵列，如图1a所示。另外，为了增强所述发光器件30的出光效率，所述发光二极管及激光二极管的出光侧面为粗糙面，所述发光二极管及激光二极管的上表面形成有反射电极304。
图1b为图1a在A-A’截面的结构示意图，如图1b所示，所述发光二极管包括形成于所述硅基底10表面的N型层301、结合于所述N型层301表面的量子阱层302、结合于所述量子阱层302表面的P型层303，形成于所述P型层303表面的反射电极304，以及形成于N型层301平台表面的N电极305，另外，所述发光二极管的侧面为粗化面，所述反射电极304可以大大降低发光二极管上表面的出光，所述粗化面则可大大提高其侧面的出光。
在本实施例中，所述发光二极管及激光二极管所采用的基底材料为III-N族材料。所述III-N族材料可以是GaN-AlN-InN或InGaN-AlGaN等氮系化合物，其禁带宽度从AlN的6.3eV到InN1.9eV，发光波长可以从深紫外210nm到红光650nm，因此，可以提供十分广泛的荧光激发光源。
图1d为图1于C-C’截面的结构示意图，由图可见，所述硅探测器40形成于所述硅基底10中，作为示例，所述硅探测器40包括硅基P-N结光电二极管、硅基P-I-N光电二极管及硅基雪崩二极管中的一种，其可基于传统CMOS工艺制作。在本实施例中，所述硅探测器40的光谱范围为300nm-1100nm。
上述的发光器件30与硅探测器40可以通过不同设计进行匹配，如某种荧光素激发波长在480nm，而其荧光在530nm，那本实施例可以生长InGaN/GaN为量子阱的发光二极管或激光二极管，并通过调节In组分来调节发射波长，480nm对应20％In，以此来匹配荧光素激发波长；同样的对于硅探测器40，可以通过调节硅探测器40的P阱的深度以及设计光学镀膜，如SiN/SiO/Ag等，来实现对吸收光谱的设计；通过以上的设计，本实施例的微荧光系统能够覆盖最大激发波长210nm-650nm，荧光波长300nm-1100nm的荧光色素。
图1c为图1于B-B’截面的结构示意图，所述集成电路50集成于所述硅基底10上，所述发光器件30通过金属连线与所述集成电路50连接，另外所述集成电路50表面还覆盖有掩膜层60及保护层70(图1中未予图示)。所述集成电路50可以控制电源提供氮化物发光器件30的驱动电流，也可以控制样品池20中的样品流入、流出等，还负责从硅探测器40中收集信号。另外，所述集成电路50也可以提供信息的基本处理以及信号输出等功能。针对不同应用需求，可以提供I2C的手机接口电路也可以提供USB的接口电路。
本实施例的单片集成的微荧光分析系统具体工作原理如下：
第一步，试样从样品池20进入端口注入，经过样品分流、筛选、处理等步骤，进入试样测试通道。
第二步，激发光光源发射出特性波长的激发光，激发光射入样品测试通道；
第三步，样品测试通道中试样受激发而放出荧光；
第四步，所述硅探测器40接受放出的荧光，输出电流信号至所述集成电路50；
第五步，所述集成电路50接收到信号，处理并输出分析结果。
如图2～图7所示，本实施例还提供一种单片集成的微荧光分析系统的制作方法，包括步骤：
如图2～图3所示，首先进行步骤1)，提供一硅基底10，于所述硅基底10表面形成掩膜层60，并于第一选区刻蚀所述掩膜层60以形成第一窗口101。
作为示例，所述硅基底10为电阻率大于10ohm·cm的本征硅基底10、N型轻掺杂硅基底10、或P型轻掺杂硅基底10。所述硅基底10可以为100晶向或111晶向，在本实施例中，所述硅基底10的晶向为111晶向，这种111晶向的硅基底10，更适合用于生长后续的氮化物基发光二极管。
作为示例，所述掩膜层60的材料为氮化硅或或二氧化硅，在本实施例中，所述掩膜层60的材料为二氧化硅。采用光刻技术于所述第一选区刻蚀所述掩膜层60以形成第一窗口101，所述第一窗口101为由多个间隔排列的条形窗口组成的窗口阵列，如图3所示。
如图3所示，然后进行步骤2)，对所述第一窗口101内的硅基底10进行刻蚀，形成条形沟槽或由多个间隔排列的条形沟槽组成的沟槽阵列。
在本实施例中，藉由上述的窗口阵列刻蚀所述硅基底10，形成由多个间隔排列的条形沟槽组成的沟槽阵列。
如图4所示，接着进行步骤3)，于所述条形沟槽或沟槽阵列内制作发光器件30。
作为示例，所述发光器件30为发光二极管、激光二极管、由多个发光二极管并联组成的发光二极管阵列或由多个激光二极管并联组成的激光二极管阵列。在本实施例中，所述发光器件30为由多个发光二极管并联组成的发光二极管阵列。进一步地，还包括对所述发光二极管及激光二极管的出光侧面进行粗化的形成粗糙面的步骤，所述发光二极管及激光二极管的上表面形成有反射电极304。
在本实施例中，所述发光二极管包括形成于所述硅基底10表面的N型层301、结合于所述N型层301表面的量子阱层302、结合于所述量子阱层302表面的P型层303，形成于所述P型层303表面的反射电极304，以及形成于N型层301平台表面的N电极305，另外，所述发光二极管的侧面为通过RIE刻蚀而成的粗化面，所述反射电极304可以大大降低发光二极管上表面的出光，所述粗化面则可大大提高其侧面的出光。
具体地，所述发光二极管为InGaN/GaN发光二极管，所述发光二极管的宽度3um，长度为100um，其采用横向分布的电极结构。所述发光二极管可以通过调节量子阱MQW中的In组分来改变发射波长，本发明采用约20％的In组分，发射波长为480nm，此波长可以用来激发异硫氰酸荧光素。另外，本发明采用3um间隔排列的8个发光二极管，通过数量增加可增加入射光强。在本实施例中，采用MOCVD选区外延的方法，在沟槽内硅(111)晶面上，将上述多层材料外延于沟槽内暴露的硅(111)晶面。
如图5a～5b所示，然后进行步骤4)，沉积保护层70，于第二选区刻蚀所述保护层70以形成第二窗口，并于所述第二窗口内的硅基底10表面制作硅探测器40及集成电路50。
作为示例，所述保护层70的材料为氮化硅或二氧化硅。
作为示例，所述硅探测器40包括硅基P-N结光电二极管、硅基P-I-N光电二极管及硅基雪崩二极管中的一种，在本实施例中，所述硅探测器40为硅基P-I-N光电二极管，采用标准CMOS工艺制备，通过调节P-well和N-well的注入深度，可以调节光电响应范围。本实施例中的硅基P-I-N光电二极管光谱响应峰值在510nm左右，光谱响应范围为410nm-610nm左右，尺寸为400umx400um。由于异硫氰酸荧光素收到激发以后发出峰值509nm左右的荧光，可以被硅基P-I-N光电二极管吸收探测，转化为电信号。
图7为本实施例的硅基P-I-N光电二极管电流与试样中异硫氰酸荧光素浓度的关系图。其中，图7中的横坐标为异硫氰酸荧光素浓度，单位umol/L，纵坐标为硅基P-I-N光电二极管接收转换的电流，由图可见，上述两者呈线性关系，因此，通过探测硅P-I-N的电流信号，就可以相应计算出异硫氰酸荧光素浓度，并且相应可以计算出被异硫氰酸荧光素染色的试样浓度。
如图6a～6d所示，最后进行步骤5)，再次沉积保护层70，于第三选区刻蚀所述保护层70以形成第三窗口，并于该第三窗口内制作样品池20。
需要说明的是，所述发光器件30的一个出光侧面与所述样品池20的第一侧面相对，所述硅探测器40的一个光探测面与所述样品池20的第二侧面相对。为了使荧光分析具有最大的灵敏度，排除杂散光的干扰，在设计激发光光源、样品池20以及硅探测器40时需要考虑到他们之间的位置关系；由于样品池20位于激发光光源与探测器之间，但激发光光源-样品池20-硅探测器40夹角最好小于等于90度，即所述样品池20的第一侧面与第二侧面的夹角为不小于90度，这样可以最大程度避免激发光光源杂散光对荧光检测的干扰。在本实施例中，所述样品池20的第一侧面与第二侧面的夹角为90～100度。
作为示例，所述保护层70的材料为氮化硅或二氧化硅。
作为示例，所述样品池20为微型容器结构，其至少包括试样入口端(用于提供样品收集)以及试样测试通道(用于提供稳定的样品测试区域)。另外，可重复利用的样品池20还包括连接于所述试样测试通道的试样出口端(用于提供样品排出通道)。若为一次性使用的样品池20，则可以不包括试样出口端。当然，所述样品池20内还可以包括其他诸如样品混合、分离、筛选等功能模块，以满足更多的测试需求。所述样品池20采用MEMS深硅刻蚀工艺直接形成于所述硅基底10中或采用键合工艺将已成型的样品池20键合于所述硅基底10表面。
另外，在后续流片的过程中，所述发光器件30、硅探测器40、以及集成电路50中的器件可以通过金属连线进行连接。
如上所述，本发明提供一种单片集成的微荧光分析系统及其制作方法，所述微荧光分析系统包括：硅基底10；样品池20，形成于所述硅基底10中或键合于所述硅基底10表面，用于承载试样；发光器件30，形成于所述硅基底10的第一选区中，且所述发光器件30的一个出光侧面与所述样品池20的第一侧面相对，作为试样的激发光光源；硅探测器40，形成于所述硅基底10的第二选区中，且所述硅探测器40的一个光探测面与所述样品池20的第二侧面相对，用于检测从所述试样产生的荧光；集成电路50，形成于所述硅基底10中，用于对检测信号进行信号处理、驱动激发光光源、信号分析以及控制信号输出。具有以下有益效果：本发明利用微机电(MEMS)加工技术和CMOS工艺，将荧光分析系统加工在同一硅基平台上，具有极微小的系统体积、极低的制作成本和分析成本，并且真正实现了芯片实验室(LOC)。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种单片集成的微荧光分析系统的制作方法，其特征在于：包括步骤：
1)提供一硅基底，于所述硅基底表面形成掩膜层，并于第一选区刻蚀所述掩膜层以形成第一窗口；
2)对所述第一窗口内的硅基底进行刻蚀，形成条形沟槽或由多个间隔排列的条形沟槽组成的沟槽阵列；
3)于所述条形沟槽或沟槽阵列内制作发光器件；
4)沉积保护层，于第二选区刻蚀所述保护层以形成第二窗口，并于所述第二窗口内的硅基底表面制作硅探测器及集成电路；
5)再次沉积保护层，于第三选区刻蚀所述保护层以形成第三窗口，并于该第三窗口内制作样品池；
其中，所述发光器件的一个出光侧面与所述样品池的第一侧面相对，所述硅探测器的一个光探测面与所述样品池的第二侧面相对。
2.根据权利要求1所述的单片集成的微荧光分析系统的制作方法，其特征在于：所述掩膜层及保护层的材料为氮化硅或二氧化硅。
3.根据权利要求1所述的单片集成的微荧光分析系统的制作方法，其特征在于：所述硅基底为电阻率大于10ohm·cm的本征硅基底、N型轻掺杂硅基底、或P型轻掺杂硅基底，所述硅基底的表面晶向为(111)晶向。
4.根据权利要求1所述的单片集成的微荧光分析系统的制作方法，其特征在于：所述发光器件为发光二极管、激光二极管、由多个发光二极管并联组成的发光二极管阵列或由多个激光二极管并联组成的激光二极管阵列。
5.根据权利要求4所述的单片集成的微荧光分析系统的制作方法，其特征在于：所述发光二极管及激光二极管材料为III-N族材料，采用MOCVD选区外延的方法，将多层材料外延于沟槽内暴露的硅晶面；还包括对所述发光二极管及激光二极管的出光侧面进行粗化的形成粗糙面的步骤，所述发光二极管及激光二极管的上表面形成有反射电极。
6.根据权利要求1所述的单片集成的微荧光分析系统的制作方法，其特征在于：所述硅探测器包括硅基P-N结光电二极管、硅基P-I-N光电二极管及硅基雪崩二极管中的一种。
7.根据权利要求1所述的单片集成的微荧光分析系统的制作方法，其特征在于：所述样品池为微型容器结构，其至少包括试样入口端以及试样测试通道。
8.根据权利要求7所述的单片集成的微荧光分析系统的制作方法，其特征在于：所述样品池还包括连接于所述试样测试通道的试样出口端。
9.根据权利要求1所述的单片集成的微荧光分析系统的制作方法，其特征在于：所述样品池的第一侧面与第二侧面的夹角为90～100度。
10.根据权利要求1所述的单片集成的微荧光分析系统的制作方法，其特征在于：所述样品池采用MEMS深硅刻蚀工艺直接形成于所述硅基底中或采用键合工艺将已成型的样品池键合于所述硅基底表面。
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