CN112740016A - 流动池及与其相关的方法 - Google Patents

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Abstract

提供了流动池和相应的方法。流动池可包括具有顶侧和背侧的支撑框架以及从顶侧延伸的至少一个空腔。流动池可包括至少一个光检测设备，该至少一个光检测设备具有设置在至少一个空腔内的有效区域。流动池可包括设置在至少一个空腔中的支撑材料，该支撑材料位于支撑框架与至少一个光检测设备外周之间将它们连接在一起。流动池可包括在至少一个光检测设备上方延伸的盖子，该盖子围绕至少一个光检测设备的外周联接到支撑框架。盖子和至少一个光检测设备的至少上表面形成位于其间的流道。

Description

流动池及与其相关的方法
相关申请的交叉引用
本专利申请要求于2018年9月14日提交的题为流动池及与其相关的方法的美国临时专利申请第62/731,785号的优先权。上述申请的全部内容通过引用在此并入本文。
背景技术
生物或化学研究中的各种方案设计在局部支撑表面或预定义反应室内进行大量受控实验。随后可观察或检测指定反应，后续的分析可有助于鉴定或揭示反应中涉及的物质的性质。例如，在一些多重鉴定中，具有可识别标记(例如，荧光标记)的未知分析物可在受控条件下暴露于数千种已知探针。每一种已知探针可设置到微板的相应孔中。观察孔中已知探针与未知分析物之间发生的任何化学反应，可以有助于鉴定或揭示分析物的性质。此类方案的其他示例包括已知的DNA测序过程，例如通过合成测序(SBS)或循环阵列测序。
在一些传统的荧光检测程序中，光学系统用于将激发光引导到荧光标记的分析物上，并检测可能从分析物中发出的荧光信号。然而，此类光学系统可能是相对昂贵的，并且涉及相对大的台面占地区域。例如，此类光学系统可包括透镜、过滤器和光源的布置。
在其他建议的检测系统中，受控反应发生在局部支撑表面或流动池的预定义反应室中，该流动池不涉及检测荧光发射的大型光学组件支撑。流动池包含定位于支撑表面/反应室附近(例如，下方)的电子固态光检测器装置或成像器(例如，互补金属氧化物半导体(CMOS)光检测器装置或电荷耦合器件(CCD)光检测器装置)，以检测反应产生的光发射。然而，此类提议的固相成像系统可能有一些限制。例如，此类系统的流动池可设计为一次性消耗品。因此，对于流动池来说，将其作为小型和廉价的装置可以会是有益的。在相对小型的流动池中，尽可以多地利用光检测装置的生物传感器有效区域和/或提供尽可以大的生物检测器有效区域可以是有益的。
许多现有的流动池设计不允许充分利用生物检测器的有效区域，因为流动池的盖子部分连接到有效区域，从而使试剂溶液(例如，具有荧光标记的分子的溶液)不能到达此类区域和/或阻止这些区域包含反应位点(例如，包含分析物)。此外，生物检测器有效区域通常由单个传感器提供，具有相对大的生物检测器有效区域的相对大型的传感器价格昂贵。许多现有的流动池设计也只提供有限数量的光检测设备的布线配置。
发明内容
在本发明的一个方面，提供了一种流动池。流动池包含支撑框架，该支撑框架包括顶侧、背侧和从顶侧延伸到底侧的至少一个空腔。流动池还包含设置在至少一个空腔中的至少一个光检测设备，所述至少一个空腔包括有效区域和上表面。流动池还包括支撑材料，其设置在所述支撑框架与所述至少一个光检测设备的外围之间设置在所述至少一个空腔内，将所述支撑框架和所述至少一个光检测装置耦接在一起。流动池还包括至少一个光检测设备上方延伸的盖子，并在所述至少一个光检测设备的外围周围耦接到所述支撑框架的顶侧。所述盖子和至少一个光检测设备的至少上表面形成位于其间的流道。
在一些示例中，支撑框架还包含从顶侧延伸到底侧的至少一个导电过孔。在一些这样的示例中，至少一个光检测设备包括至少一个固态光检测设备，所述至少一个固态光检测设备包含基础晶片部分、多个光传感器、电偶联到光传感器以传输基于光传感器所检测到的光子数据信号的设备电路、以及与多个光传感器相关联的多个光导。在一些这样的示例中，至少一个固态光检测设备的设备电路与支撑框架顶侧的至少一个导电过孔电偶联。
在一些示例中，盖子间接地偶联到支撑框架的顶侧。在一些示例中，至少一个空腔包括其中设置有多个光检测设备的空腔。在一些这样的示例中，多个光检测设备包括彼此间隔的不同的光检测设备，并且支撑材料进一步延伸到相邻的光检测设备之间。在一些其他这样的示例中，多个光检测设备包括至少两个整体式光检测设备，并且所述支撑材料在所述支撑框架和所述至少两个整体式光检测设备的外周之间延伸到。
在一些示例中，至少一个光检测设备包括多个光检测设备。在一些这样的示例中，至少一个空腔包括多个空腔，多个光检测设备中的每一个光检测设备设置在所述支撑框架中的不同空腔中。在一些示例中，至少一个光检测设备包括至少一个固态光检测设备，所述至少一个固态光检测设备包含基础晶片部分、多个光传感器、电偶联到所述光传感器以传输基于光传感器所检测到的光子数据信号的设备电路、以及与多个光传感器相关联的多个光导。在一些这样的示例中，至少一个空腔从顶侧到底侧延伸穿过支撑框架，所述设备电路包括延伸穿过基础晶片部分的过孔，所述流动池还包含还包括电触点，所述电触点至少部分地沿所述支撑框架的背侧设置并且电耦联到所述过孔。在一些其他这样的示例中，所述至少一个光检测设备还包含设置在多个光导上方形成其上表面的反应结构，反应结构包括定位在有效区域内的多个纳米孔。
在一些示例中，至少一个空腔从顶侧到底侧仅部分延伸穿过支撑框架。在一些示例中，至少一个光检测设备包括至少一个互补金属氧化物半导体(CMOS)光传感器。
在一些示例中，流道在至少一个光检测设备的整个有效区域上方延伸。
在本发明的另一方面，提供了一种方法。该方法包括将支撑框架的上表面和基板的平面支撑表面附接，该支撑框架包括从其顶侧到底侧延伸的至少一个空腔。该方法进一步包括将至少一个光检测设备定位在至少一个空腔内，使得其顶侧定位在基板的平面支撑表面上，并且所述空腔的边缘部分在支撑框架与至少一个光检测设备的外周之间延伸，至少一个光检测设备包括有效区域和上表面。该方法还包含用支撑材料填充空腔的边缘部分以将支撑框架和至少一个光检测设备偶联在一起。该方法进一步包括分离支撑框架和基板。该方法还包含绕所述至少一个光检测设备的外周将盖子附接到所述支撑框架的顶侧以形成流动池，所述盖子在至少一个光检测设备上方延伸并在所述盖子与所述至少一个光检测设备的至少上表面之间形成流道。
在一些示例中，所述至少一个光检测设备包括至少一个固态光检测设备，所述固态光检测设备包含形成背侧的基础晶片部分、多个光传感器、电偶联到光传感器以传输基于光传感器所检测到的光子数据信号的设备电路、以及与多个光传感器相关联的多个光导，并且所述支撑框架还包含从顶侧延伸到底侧的至少一个导电过孔，该方法还包括将至少一个固态光检测设备的设备电路电偶联到支撑框架的顶侧的至少一个导电过孔。
在一些示例中，至少一个光检测设备包括至少一个固态光检测设备，该至少一个固态光检测设备包含形成背侧的基础晶片部分、多个光传感器、电偶联到光传感器以传输基于光传感器所检测到的光子数据信号的设备电路、以及与多个光传感器相关联的多个光导，所述设备电路包括通过基础晶片部分延伸到其背侧的过孔，并且所述方法还包括电耦联触点，所述电耦联触点至少部分地沿所述支撑架的背面布置到所述基片部分的背侧的过孔。
在一些示例中，该方法还包括在附接盖子之前在所述至少一个光检测设备上形成反应结构，所述反应结构形成至少所述一个光检测设备的上表面并且包括定位于有效区域内的多个纳米孔。在一些这样的示例中，分离支撑架和基板使支撑材料的凹陷顶侧暴露出来，所述支撑材料的凹陷顶侧延伸到所述支撑框架的顶面和所述至少一个光检测设备的顶部之间，其中所述反应结构在所述支撑材料的凹陷顶侧和所述支撑框架的顶侧上延伸，并且其中所述反应结构形成平面顶表面，所述多个纳米井从该平面顶表面延伸。
在一些示例中，该方法还包括获得至少一个光检测设备，所述获得至少一个光检测设备包括将至少一个互补金属氧化物半导体(CMOS)光传感器从多个集成的CMOS光传感器上切割下来。
在一些示例中，流道在至少一个光检测设备的整个有效区域上方延伸。
在本发明的另一方面，提供了另一种方法。该方法包括将第一支撑材料设置在支撑框架的至少一个空腔的底部部分上，所述至少一个空腔仅部分从支撑框架的顶侧向其底侧延伸。该方法进一步包括将至少一个光检测设备定位在至少一个空腔内并定位在所设置的第一支撑材料上方，使得所述至少一个空腔的边缘部分在支撑框架与至少一个光检测设备的外周之间延伸，所述至少一个光检测设备包括有效区域和上表面。该方法还包含用第二支撑材料填充空腔的边缘部分。该方法进一步包括围绕所述至少一个光检测设备的外围将盖子附于支撑架的顶侧以形成流动池，所述盖子在至少一个光检测设备上方延伸并在所述盖子与至少一个光检测设备的至少上表面之间形成流道。
在一些示例中，流道在至少一个光检测设备的整个有效区域上方延伸。
应理解，前述方面和下文中更详细讨论的其他概念的所有组合(条件是此类概念不会互相矛盾)被认为是本发明主题的一部分并且实现了本文所公开的有点。
通过以下对本发明各个方面的详细描述，结合附图，本发明的这些和其他目标、特征和有点将变得显而易见。
附图说明
当参照附图阅读以下详细描述时，将更好地理解本发明的这些和其他特征、方面和优点，附图中不必按比例绘制，在附图中，相似的附图标记表示相似的方面，其中：
图1在一个示例中说明了根据本发明的一个或多个方面的光检测设备的截面图。
图2在一个示例中说明了根据本发明的一个或多个方面的另一种光检测设备的截面图。
图3在一个示例中说明了根据本发明的一个或多个方面的用于形成流动池的由支撑框架和基板组成的支撑结构。
图4在一个示例中说明了根据本发明的一个或多个方面将光检测设备定位于图3的支撑结构的空腔内。
图5在一个示例中说明了根据本发明的一个或多个方面的定位于图3的支撑结构的空腔内的光检测设备的截面图。
图6在一个示例中说明了根据本发明的一个或多个方面的定位于另一种支撑结构的空腔内的光检测设备的截面图。
图7在一个示例中说明了根据本发明的一个或多个方面的定位于另一种支撑结构的空腔内的光检测设备的截面图。
图8在一个示例中说明了根据本发明的一个或多个方面的定位于另一种支撑结构的空腔内的光检测设备的截面图。
图9在一个示例中说明了根据本发明的一个或多个方面用材料填充围绕定位于图4的支撑结构的空腔内的光检测设备的外围延伸的空腔。
图10在一个示例中说明了根据本发明的一个或多个方面从图4的支撑结构的支撑框架中移除基板。
图11A在一个示例中说明了根据本发明的一个或多个方面的偶联在已移除基板的图4的支撑框架的多个空腔内的多个光检测设备的截面图。
图11B在一个示例中说明了根据本发明的一个或多个方面的偶联在图11A的支撑框架的空腔内的多个光检测设备的俯视图。
图12A在一个示例中说明了根据本发明的一个或多个方面的偶联在已移除基板的支撑框架的空腔内的多个光检测设备的截面图。
图12B在一个示例中说明了根据本发明的一个或多个方面的偶联在图12A的支撑框架的空腔内的多个光检测设备的俯视图。
图13A在一个示例中说明了根据本发明的一个或多个方面的偶联在已移除基板的支撑框架的另一个空腔内的多个光检测设备的截面图。
图13B在一个示例中说明了根据本发明的一个或多个方面的偶联在图13A的支撑框架的空腔内的多个光检测设备的俯视图。
图14在一个示例中说明了根据本发明的一个或多个方面的偶联在另一个支撑框架的空腔内的多个光检测设备的截面图。
图15A在一个示例中说明了根据本发明的一个或多个方面的光检测设备以及支撑框架的空腔内的填充材料的截面图。
图15B在一个示例中说明了根据本发明的一个或多个方面的有反应结构定位于其中的图15A的光检测设备以及支撑框架的空腔内的填充材料的截面图。
图16A在一个示例中说明了根据本发明的一个或多个方面的包含偶联在支撑框架的多个空腔内的多个光检测设备的中间流动池装置的截面图。
图16B-16D在一个示例中说明了在图16A的中间流动池装置上形成背侧接触。
图17A在一个示例中说明了根据本发明的一个或多个方面的包含偶联在支撑框架的多个空腔内的多个光检测设备的另一种中间流动池装置的截面图。
图17B和17C在一个示例中说明了在图17A的中间流动池装置上形成背侧接触(backside contacts)。
图18A在一个示例中说明了根据本发明的一个或多个方面的包含偶联在支撑框架的多个空腔内的多个光检测设备的另一种中间流动池装置的截面图。
图18B和18C在一个示例中说明了图18A的中间流动池装置上形成背侧接触。
图19A在一个示例中说明了根据本发明的一个或多个方面另一种中间流动池装置包含偶联在支撑框架的多个空腔内的多个光检测设备的截面图。
图19B和19C在一个示例中说明了在图19A的中间流动池装置形成背侧接触。
图20在一个示例中说明了根据本发明的一个或多个方面的经由图19C的中间流动池装置形成的多个流动池。
图21在一个示例中说明了根据本发明的一个或多个方面的图20的流动池的光检测设备的流道和有效区域。
图22在一个示例中说明了根据本发明的一个或多个方面的可由图20的多个流动池形成的多个不同流动池。
具体实施方式
在下文中参考附图中所示的非限制性示例更详细地解释了本发明的多个方面及其特定示例、特征、优点和细节。省略已知材料、构建工具、处理方法等的描述以避免不必要地掩盖相关细节。然而，应理解，详细说明和具体实施例在描述了本发明的多个方面的同时，仅以说明方式给出，而不是以限制方式。在本发明概念的精神和/或范围内，各种替代、修改、添加和/或排列对于本领域技术人员来说是显而易见的。
在本文整个公开内容中使用的近似语言可用于修饰任何能可允许地变化的定量表示，而不会导致与之相关的基本上功能发生变化。因此，用例如“约”或“基本上”之类的术语修饰的值不限于所指定的精确值。例如，这些术语可以指小于或等于±5％，例如小于或等于±2％，例如小于或等于±1％，例如小于或等于±0.5％，例如小于或等于±0.2％，例如小于或等于±0.1％，例如小于或等于±0.05％。在某些情况下，近似语言可以对应于测量该值的仪器的精度。
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如本文所用的，除非另有说明，术语“整个”(以及任何其他形式的“整个”)是指至少大部分，例如至少95％或至少99％。因此，除非另有说明，如本文所用的术语“整个”(以及任何其他形式的“整个”)不限于100％。如本文所用的，除非另有说明，术语“层”不限于材料的单个连续体。“层”可包括可以为相同或不同材料的多个子层，和/或可包括涂层、胶粘剂等。此外，本文所公开的流动池的一个或多个层(或子层)可进行修饰(例如，蚀刻、沉积有材料等)以提供本文所述的功能。
本文所述的流动池可在用于学术或商业分析的各种生物或化学过程和系统中使用。更具体地，本文所述的流动池可在需要检测作为指定反应的指证的事件、性质、质量或特性的各种过程和系统中使用。例如，本文所述的流动池可包括光检测设备、生物传感器及其组件以及与生物传感器一起操作的生物测定系统或者与上述装置整合。
流动池可设为促进可个别地或共同地检测的多个指定反应。流动池可设为进行多个循环，在所述多个循环中多个指定反应并行发生。例如，流动池可用于通过酶操作和光或图像检测/获取的迭代周期来对密集的DNA特征序列进行测序。因此，可将流动池与一个或多个微流体通道连通偶联，该一个或多个微流体通道将反应溶液中的试剂或其他反应组分递送至流动池的反应位点。可以预定方式提供或隔开反应位点，如以均匀或重复的模式。可替代地，反应位点可以随机分布。每一个反应位点可以与一个或多个光导和一个或多个光传感器相关，该一个或多个光导和一个或多个光传感器检测来自相关反应位点的光。在一些流动池中，反应位点可以位于反应凹陷或反应室中，该反应凹陷可至少部分分隔其中的指定反应。
如本文所用，“指定反应”包括目标化学或生物物质(如目标分析物)的化学、电、物理或光学性质(或质量)中至少一种的变化。在特定流动池中，指定反应是主动结合事件，例如荧光标记的生物分子与目标分析物的结合。更具体地，指定反应可以是化学转化、化学变化或化学相互作用。指定反应也可以是电性质的变化。在特定流动池中，指定反应包括荧光标记的分子与分析物的结合。分析物可为寡核苷酸，荧光标记的分子可为核苷酸。当将激发光引导到具有荧光核苷酸的寡核苷酸，并且荧光团发射可检测的荧光信号时，可检测指定反应。在可替代的流动池中，检测到的荧光是化学发光或生物发光的结果。指定反应还可例如通过将供体荧光团带到受体荧光团附近来增加荧光(或
Figure BDA0002856014320000091
)共振能转移(FRET)，通过将供体和受体荧光团分开来降低FRET，通过将猝灭剂与荧光团分开来提高荧光强度，或者通过将猝灭剂和荧光团共定位来减少荧光。
如本文所用，“反应溶液”、“反应组分”或“反应剂”包括可用于获得至少一个指定反应的任何物质。例如，可能的反应组分包括例如试剂、酶、样品、其他生物分子和缓冲溶液。可将反应组分递送到本文公开的流动池中的反应位点和/或固定在反应位点处。反应组分可与另一种物质(如固定在流动池中的反应位点处的目标分析物)直接或间接地相互作用。
如本文所用，术语“反应位点”是可能会发生至少一种指定反应的局部区域。反应位点可包括反应结构或基板的支撑表面，其中基板可固定在其上。例如，反应位点可包括其上具有反应组分(如其上的核酸集落)的反应结构的表面(其可定位于流动池的通道中)。在一些流动池中，克隆中的核酸具有相同的序列，例如，其可为单链或双链模板的克隆拷贝。然而，在一些流动池中，反应位点可仅包含例如单链或双链形式的单个核酸分子。
多个反应位点可沿流动池的反应结构随机分布，或者可以以预定方式(例如，在矩阵中并排，如微阵列)排列。反应位点还可包括至少部分限定设为分隔指定反应的空间区域或体积的反应室或凹陷。如本文所用，术语“反应室”或“反应凹陷”包括限定的支撑结构的空间区域(其通常与流道连通)。反应凹陷可至少部分与周围环境或其他空间区域隔开。例如，多个反应凹陷可通过共享的壁彼此隔开。作为更具体的示例，反应凹陷可为由检测器表面的内表面限定的凹痕、凹坑、孔、凹槽、空腔或凹处形成的纳米孔，并且具有开口或孔(即，为开口的)以使得该纳米孔与流道流体连通。
在一些流动池中，流动池的反应结构的反应凹陷可针对固体(包括半固体)来设尺寸和形状，从而使固体可完全或部分插入其中。例如，可将反应凹陷的尺寸和形状设为容纳捕获微球。捕获微球上可具有克隆扩增的DNA或其他物质。可替代地，可将反应凹陷的尺寸和形状设为接收合适数量的球或固体基板。作为另一个示例，反应凹陷可用多孔凝胶或设为控制扩散或过滤可能流入反应凹陷的流体的物质来填充。
流动池的一个或多个光检测设备的光传感器(例如，光电二极管)可与相应的反应位点相关。当指定反应在相关的反应位点发生时，与反应位点相关的光传感器经由至少一个光导检测来自该相关的反应位点的光发射。在一些流动池中，多个光传感器(例如，光检测或摄像装置的若干像素)可与单个反应位点相关。在其他流动池中，单个光传感器(例如，单个像素)可与单个反应位点或一组反应位点相关。流动池的光传感器、反应位点和其他特征可设为使得至少一些光没有反射地被光传感器直接检测到。
如本文所用，“生物或化学物质”包括生物分子、目标样品、目标分析物和其他化合物。生物或化学物质可用于检测、识别或分析其他化合物，或用作中间体以研究或分析其他化合物。在特定流动池中，生物或化学物质包括生物分子。如本文所用，“生物分子”包括以下中的至少一种：生物聚合物、核苷酸、核酸、多核苷酸、寡核苷酸、蛋白质、酶、多肽、抗体、抗原、配体、受体、多糖、碳水化合物、聚磷酸盐、细胞、组织、有机体或其片段或任何其他生物活性化合物(如上述种类的类似物或模拟物)。在另一个示例中，生物或化学物质或生物分子包括用于偶联反应中以检测另一个反应的产物(如酶或试剂)的酶或试剂，如用于在焦磷酸测序反应中检测焦磷酸盐的酶或试剂。
生物分子、样品以及生物或化学物质可为天然或合成的，并且可悬浮在反应凹陷或区域内的溶液或混合物中。生物分子、样品以及生物或化学物质也可结合到固相或凝胶材料上。生物分子、样品以及生物或化学物质也可包含药物组合物。在一些情况中，目标生物分子、样品以及生物或化学物质可称为靶标、探针或分析物。
如本文所用的，“流动池”包括包含在反应结构上方延伸的盖子，盖子与反应结构共同形成位于其间的流道，该流道与反应结构的多个反应位点连通；并且包括至少一个光检测设备，所述至少一个光检测设备设为检测在反应位点处或附近发生的指定反应。流动池可包括固态的光检测或“成像”装置(例如，CCD或CMOS光检测设备)。作为一个具体的示例，流动池可设为与具有集成泵的盒(cartridge)流体地和电偶联，所述盒(cartridge)可设为与生物测定系统流体偶联和/或电偶联。盒(cartridge)和/或生物测定系统可根据预定方案(例如，合成测序)将反应溶液递送到流动池的反应位点，并执行多个成像事件。例如，盒和/或生物测定系统可通过流动池的流道从而沿反应位点引导一种或多种反应溶液。至少一种反应溶液可包括具有相同或不同荧光标记的四种核苷酸。核苷酸可结合至流动池的反应位点，如结合至反应位点处的相应寡核苷酸。盒(cartridge)和/或生物测定系统随后可使用激发光源(例如，固态光源，如发光二极管(LEDs))使反应位点发光。激发光源可具有预定的波长或多个波长，包括波长范围。入射的激发光所激发的荧光标记可提供可被流动池的光传感器检测到的发射信号(例如，具有与激发光不同并且可能彼此不同的一个或多个波长的光)。
所公开的流动池可设为用于物理或化学分析以得到与其相关的任何信息或数据。特定的流动池可包括设为用于各种应用的核酸测序系统(或测序仪)部分，包括但不限于从头测序、全基因组或靶标基因区域及宏基因组学的再测序。测序系统可设为执行DNA或RNA分析。流动池可设为在其有效表面上执行大量平行反应以获得与反应相关的信息。
流动池可包括将溶液引导向一个或多个光检测设备上方的反应结构的有效区域/表面上的反应位点的一个或多个流道，如下文将进一步解释的。因此，在使用中，流动池可与例如可存储用于在流动池中进行指定反应的各种反应组分或反应物的流体存储系统(未示出)流体连通。流体存储系统还可存储用于洗涤或清洁流动池的一个或多个流道和/或稀释反应物的流体。例如，流体存储系统可包括多个储器以存储样品、试剂、酶、其他生物分子、缓冲溶液、水性溶液和非极性溶液等。此外，流体存储系统还可包括用于接收来自流动池的废产物的废料储器。
图1示出了可在本发明的流动池中使用的光检测设备10的一个示例。光检测设备10可包括多个堆叠层(如基层或晶片14)和多个介电层以及在其上延伸的金属介电层。如图1所示，光检测设备10包括光传感器12的传感器阵列和光导18的光导阵列。光检测设备10还可包括沿光检测设备10的顶部部分20(包括在光导18的开口上方)延伸的反应结构20。光检测设备10可配置为使每一个光传感器12对应于或对准位于光检测设备10的上表面22上方的反应结构20的单个光导18和/或单个反应凹陷16(例如，纳米孔)，从使得其仅从中接收光子。然而，在其他示例中，单个光传感器12可接收通过一个以上的光导18和/或来自一个以上的反应凹陷16的光子。单个光传感器12由此可形成一个像素或一个以上的像素。如图1所示，反应凹陷16可由例如反应结构20的上表面中的凹痕或者深度(或厚度)的变化来限定。
如图1所示，反应结构20(以及潜在的光传感器12)的光波导18和反应凹陷16的阵列可以以限定的重复图案提供，使得至少一些凹陷16和/或光导18(以及潜在的光传感器12)在限定的位置图案中彼此间隔相等。在其他示例中，反应凹陷16和/或光导18(以及潜在的光传感器12)可以随机图案提供，和/或反应凹陷16和/或光导18(以及潜在的光传感器12)中的至少一些可以彼此可变间隔。反应凹陷16的阵列之间的间隙区域可基本上为平面。如下文中进一步解释的，反应结构20的反应凹陷16的阵列可具有在其中提供的(例如固定在其表面上的)至少一个相应的反应位点。
光检测设备10的光敏性区域被称为装置10的有效区域。因此，光检测设备10的有效区域包括包含光导18的区域，该光导18将光引导向光传感器12。光检测装置10的上表面22可以包括反应结构20，反应结构20上有一列反应凹陷16，其上/内至少有一个对应的反应位点，这些反应位点可用于/可用于试剂输送和反应(例如，对反应液中的分析物有反应)和流动池操作期间的光照。如图1所示，反应结构20可在光检测设备10的整个(例如，至少96％，或至少99％，或100％)有效区域上方延伸。在这样的结构中，反应结构20的上表面或检测器表面可限定光检测器10的有效表面，反应溶液可在该有效表面上方流动并与反应凹陷16上/中形成的反应位点相互作用。光检测器10的有效表面可包括凹陷16的表面以及在凹陷16之间和周围延伸的间隙区域。
反应结构20的暴露上表面(即，反应凹陷16的暴露上表面和/或在其间和其周围延伸的间隙区域)可包括光滑的平面/平的表面。在特定示例中，反应结构20的暴露上表面的间隙区域和/或反应凹陷16的暴露上表面可为光滑的平面/平的表面，这防止了反应溶液或任何其他生物或化学物质被捕获或留在其上和/或防止跳垫误差(pad hopping errors)。例如，反应结构20的暴露上表面可包括表面粗糙度微观测量范围，如小于或等于20μm，或者小于或等于1μm的表面粗糙度。在一些示例中，反应结构20可包括小于或等于100nm，或者小于或等于10nm的表面粗糙度。
反应结构20可包括一层或多层。在一个示例中，反应结构20包含多个重叠层。反应结构20可包括如下的一个或多个层，其被配置成允许激发光信号和/或来自反应凹陷16中的反应位点的发射光信号(在用反应溶液处理之后)从其中通过，进入一个或多个相应的光导18的开口，并且潜在地连接到一个或多个对应的光传感器12(例如，取决于光导18的配置)。作为另一个示例，反应结构20可包括一层以上，该层可包括防止来自反应凹陷16中的特定反应位点的发射光的串扰或“共享”传播或传递到非对应的传感器12中。反应结构20可提供允许在其上固定目标化学品、生物分子或其他分析物的固体。例如，反应凹陷16上的每一个反应位点可包括固定在其暴露外表面上的生物分子簇。因此，反应结构20可包括允许将反应位点固定到反应凹陷16上的材料。反应结构20可进行物理或化学修饰以促进固定生物分子以形成反应位点和/或促进对其光发射的检测。可形成反应结构20的层的示例包括至少一个SiN层和至少一个TaO层。然而，反应结构20可包括不同的层(例如，不同的层、较少的层和/或额外的层)和/或不同材料。
光导18可包括配置为过滤激发光或包含激发光的波长的波长范围的滤光材料，并允许来自至少一个相应的反应凹陷16的至少一个反应位点的光发射(或者包含该光发射的波长范围)穿过并朝向至少一个对应的光传感器12传播。光导18可以是吸收滤光器(例如，有机吸收滤光器)，使得滤光器材料吸收特定波长(或者波长范围)，并允许至少一个预定波长(或者波长范围)由其中通过。阵列的光导18中的每一个可以包括基本上相同的滤光器材料，或者不同光导18可包括不同的滤光器材料。因此每一个光导18可以相对于装置10的周围材料(例如，介电材料)来设置以形成光导结构。例如，光导18可具有至少约20的折射率。在某些配置中，光导18可被配置为使得激发光的光密度(OD)或吸光度为至少约4OD。
如图1所示，光检测设备10可包括在光传感器12检测到光发射(例如，光子)时传输或传导信号的电路24。如上文中所讨论的，光发射可从或由于反应结构20的反应凹陷16相关的至少一个反应位点发射，并且由至少一个光导18引导或通入相关的光传感器12。电路24可包括互相连接的导电元件(例如，导体、走线、过孔、互连线等)，这些互相连接的导电元件能够传导电流，如传输基于检测到的光子的数据信号。例如，电路24可类似于或包括微电路装置。光检测设备10可包括具有电偶联到电路24的光传感器12的阵列的至少一个集成电路。光检测设备10内的电路24可设为用于信号扩增、数字化、存储和处理中的至少一个。电路24可以收集(并且潜在地分析)传感器12所检测到的光发射并生成用于将检测数据与生物测定系统通信的数据信号。电路24还可在光检测设备10中执行额外的模拟和/或数据信号处理。
如图1所示，光检测设备10的设备电路24可以可延伸到基础部分14附近或仅部分通过基础部分14。因此，基础部分14可以为从其中延伸通过的设备电路24的导电过孔或其他部分的空腔。基础部分14的背侧26可以形成光检测设备10的暴露的背侧表面26，其可以是设备电路24的空腔。换言之，设备电路24可完全定位于光检测设备10内的基础部分14的背侧26上方，使得设备电路24在基础部分14和/或装置10自身的背侧26处不可接近。然而，如图1所示，设备电路24可以延伸至光检测设备10的顶侧。例如，设备电路24可以延伸通过光检测设备10到达并且潜在延伸通过反应结构20。因此，可由反应结构20的暴露上表面(如果存在的话)形成的光检测设备10的顶侧可包括设备电路24，如图1所示。换言之，设备电路24在光检测设备10的顶侧(其可以是反应结构20的顶侧(如果存在的话))处可以是暴露的和可接近的，如图1所示。
可使用集成电路制造工艺来制造光检测设备，如用于制造电荷耦合设备电路(CCD)或互补-金属氧化物半导体(CMOS)装置或电路的工艺。因此光检测设备可以包括，例如，一种或多种半导体材料，并且可为例如CMOS光检测设备(例如，CMOS图像传感器)或CCD传感器(另一种类型的图像传感器)的形式。如图1所示，在本申请的实施例中，光检测设备10是CMOS型图像传感器，但也可使用其他类型的传感器。例如，如图1所示，光检测设备10可以是基于半导体的，并且包括包含装置基础部分14(其可以是例如硅层或晶片)的多个堆叠层。
当设为CMOS-型光检测设备10时，“互补”方面是指在是在使用CMOS技术构建的集成电路(ICs)中同时包含n型和p型金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFETs)。每一个MOSFET均具有带有栅极电解质(如氧化物)的金属栅极(因此在名称中有“金属氧化物”部分)和位于栅极之下的半导体材料(对应于名称中的“半导体”)。当如图1所示设置光检测设备10时，光传感器12可通过例如栅极电偶联到电路24。
对于基于半导体的光检测设备10，至少一些电路24可设在装置或基板层内，光导18可各自通过该装置或基板层延伸。每一个基板层可包括形成至少一部分设备电路24的互相连接的导电元件，介电材料围绕或邻近电路的导电元件。因此电路24的导电元件可以嵌入在介电材料内。光导18还可延伸通过介电材料，并且可与电路隔开。可使用各种金属元件和/或介电材料，如适合集成电路制造(例如，CMOS制造)的那些。例如，导电元件/电路24可以是金属元件，如W(钨)元件，Cu(铜)元件，Al(铝)元件或其组合，但应理解也可使用其他材料和结构。介电材料可以是低-k材料和/或含硅材料，如SiO2，但应理解也可使用其他介电材料和结构。
光检测设备10可以是集成电路芯片。例如，光检测设备10可作为在电子级硅(EGS)或其他半导体(如GaAs)的单个基础部分(例如，晶片)上提供的一大批多个光检测设备10来制造。因此多个这样制造的装置可以是一体的，并且相邻形成/排列和彼此非常近地定位。将晶片切割(即，切)成许多块，每一个均包含至少一个不同光检测设备10。如图1所示，单个不同光检测设备10可由多个整体的如此形成的晶片装置形成(即，切下)。或者，多个集成的相邻光检测设备10可由多个集成的如此形成的晶片装置形成(即，切下)。
图1说明了可用于本发明流动池中的光检测设备110的另一个示例。图2的光检测设备110类似于图1光检测设备10，因此以“1”开头的相似附图表面用于表示相似的组件、方面、功能、方法或功能，以上针对其的描述同样适用，为简洁和清楚起见不再重复。如图2所示，光检测设备110与光检测设备10的区别在于光检测设备110不包含定位在其上表面122上方的反应结构(形成反应凹陷和在其中并围绕其延伸的间隙区域)。相反，所制造或切割光检测设备110可以不含反应结构。反应结构可定位在切割光检测设备110的上表面122上，例如在如下文中进一步解释的对光检测设备110进行处理之后。
光检测设备110与光检测设备10的区别还在于电路124包含完全延伸通过基础晶片部分114的过孔128，如图2所示。因此，在基础晶片部分114和装置110自身的背侧126处暴露和可接近该过孔128。同样如图2所示，基础晶片部分114(以及装置110自身)的背侧126包含从基础晶片部分114的背侧126延伸的一个或多个间隔片部分130。至少一个间隔片部分130可与基础晶片部分114的背侧126上的过孔128隔开、定位于其附近或仅部分与其重叠。这样，可将至少一个间隔片部分130定位于基础晶片部分114的背侧126上，使得在基础晶片部分114和装置110自身的的背侧126暴露和可利用每一个过孔128的至少一部分。如图2所示，光检测设备110可包括沿基础晶片部分114的背侧126的相对侧面延伸的至少两个间隔片部分130。至少一个间隔片部分130可为基础晶片部分114提供结构支撑或刚性，因此装置10自身(其可能已受累于过孔128或被其削弱)。在一些光检测设备110中，至少一个间隔片部分130可以是电绝缘或不导电的(或者是半导体)，以便不干扰传感器112和/或电路124的操作，例如。形成至少一个间隔片部分130的示例性材料包括但不限于玻璃、石英玻璃、水晶、硅、玻璃纤维、塑料、环氧树脂、陶瓷、介电复合材料、纸或其组合。
如图3-5所示，可利用包含支撑框架34和支撑基板44的支撑结构32以形成本发明的流动池。支撑框架34可以限定上表面36、下表面38和在上下表面36/38之间延伸通过框架34的至少一个空腔40(例如，空隙或孔)。支撑结构32可包括任何数目的空腔44。如图3和4所示，支撑框架34可包括多个不同的隔开空腔40的阵列。空腔40的阵列可彼此隔开，使得一部分支撑框架34整个围绕每一个空腔40延伸，因此位于相邻空腔40之间。空腔40的阵列可以重复的(可能是均匀的)模式限定，使得空腔40均匀或一致地隔开。或者，空腔40的阵列可以是随机分布的，使得至少一些空腔40不均匀地隔开。如图5所示，每一个空腔40可由在上下表面36，38之间延伸的支撑框架34的内侧壁50形成。在一些配置中，限定空腔40的支撑框架34的内侧壁50可在上下表面36，38之间垂直延伸，使得空腔40的尺寸可以在上表面36和下表面38处限定出相同的尺寸和形状。
每一个空腔40的尺寸和形状可配置为包括一个或多个光检测设备，如图4和5中所示的上述图2的光检测设备110。然而，如下文中进一步解释的，可在支撑框架34的空腔40内使用不同结构的一个或多个光检测设备，例如，但不限于，上文所述的图1的光检测设备10。此外，第一结构的至少一个光检测设备可用于支撑框架34的一个或多个第一空腔40，第二结构的至少一个光检测设备可用于支撑框架34的一个或多个第二空腔40。
支撑框架34可以是基本上平面的。例如，支撑框架34上表面36和/或下表面38可以是平面的和平行的。在一些结构中，上表面36和/或下表面38可以是基本上光滑的，如包含亚微米尺度的表面粗糙度。在一些结构中，上表面36和/或下表面38可包括小于或等于50nm或者小于或等于10nm的表面粗糙度。在一些示例中，上表面36和/或下表面38可包括1-2nm范围内的表面粗糙度。如下文中进一步解释的，支撑框架34的上表面36可与光检测设备的反应结构的检测器表面(例如，装置的有效表面)合作以形成用于递送试剂溶液的流动池流路，或者反应结构、一个或多个其他层和/或盖子可定位于支撑框架34的上表面36和光检测设备的上部部分122上方。因此，支撑框架34的上表面36(以及反应结构的上表面)的平坦度/光滑度可以配置为使试剂流体流能够流动而不会夹带或截留流体。
支撑框架34以及潜在的基板44可以是相对刚性的，以便牢固地将光检测设备110保持和偶联在空腔40内并防止光检测设备110在本发明的流动池制造、加工和/或使用过程中发生破坏性的扭曲/变形。在一些结构中，支撑框架34(以及可能的基板44)的杨氏模量为至少50GPa或至少70GPA。在一些结构中，支撑框架34(以及可能的基板44)的热膨胀系数(CTE)可为至少约20/℃或至少约30/℃。例如，支撑框架34可包含杨氏模量在70-80Gpa范围内且CTE在30-35/℃范围内的硼铝硅酸盐玻璃(例如，
Figure BDA0002856014320000171
Eagle
Figure BDA0002856014320000172
玻璃)或由杨氏模量在160-170Gpa且CTE在35-40/℃范围内的硅组成。
在定位于光检测设备110的上部部分122上方的反应结构上的反应位点的形成过程中，可使支撑框架34与试剂溶液和/或其他材料/溶液接触。支撑框架34可包括与测序试剂(如用于DNA接枝、聚集、切割、合成和/或读取的测序试剂)不反应的一种或多种材料。例如，测序溶液可以是水性溶液和/或可由油组成。
在由其形成一个或多个流动池的过程中，支撑框架34可经历化学机械抛光(CMP)过程，如下文中进一步解释的。支撑框架34可包括与在由其形成一个或多个流动池的过程中与支撑框架34接触的CMP浆料和混合物不反应一种或多种材料。例如，CMP浆料或混合物可包括磨料颗粒和基础液体。在一些示例中，基础液体可包括水(例如，去离子水)和/或油。在一些示例中，磨料颗粒可包括氧化物，例如，如二氧化硅、二氧化铈和/或氧化铝。
支撑框架34可以使定位在每一个空腔40内的至少一个光检测设备110电绝缘，以便不干扰其光敏操作。支撑围绕/形成空腔40(在上下表面36，38之间延伸)的支撑框架34的部分的厚度/横截面的至少一部分可包括电绝缘(即，不导电)的材料(或者半导体材料)。例如，围绕/形成从上表面36延伸的空腔40的支撑框架34的部分的厚度/横截面的至少一部分，或隔开上下表面36，38的中间部分可包括电绝缘(即，不导电)的材料(或者半导体材料)。在一些结构中，支撑框架34可仅包括电绝缘材料。可形成支撑框架的至少一部分的示例性电绝缘材料包括硅、玻璃(例如，水晶、石英玻璃、玻璃纤维、硼硅酸盐玻璃(例如，碱土金属硼铝硅酸盐玻璃，如
Figure BDA0002856014320000181
Eagle
Figure BDA0002856014320000182
玻璃)、浮法硼硅酸盐玻璃(例如，
Figure BDA0002856014320000183
33玻璃)或其他低自发荧光玻璃)、陶瓷、聚合物(例如，塑料、环氧树脂、硅电荷环氧树脂(silicon charged epoxy)或UV固化环氧树脂或粘合剂)、介电复合材料、纸或其组合。
然而，如下文中进一步解释的，支撑框架34的一部分可包括导电材料，如金属材料。例如，如下文中进一步解释的，支撑框架34可包括导电过孔，其延伸通过支撑框架34部分的厚度/横截面，该部分邻近于(例如，相邻于)在上下表面36，38之间延伸(并且在上下表面36，38处暴露)的空腔40。在一些结构中，支撑框架34的围绕/形成从上表面36和/或下表面34延伸的空腔40的厚度/横截面的一部分可包括导电材料(其可包括过孔的一部分)。
支撑框架34可包括多个视觉指示/标记45，如图4所示。视觉指示45可用于参考支撑框架34整体和/或其一部分或与其偶联的组件(如例如空腔40和定位于空腔40内的一个或多个光检测设备110，如下文中进一步解释)的位置和/或方向。这样，在将支撑框架34(以及与其偶联的组件，如下文中进一步解释)处理成一个或多个中间流动池装置和/或流动池装置(如下文中进一步解释)的过程中，视觉指示45可用作对准标记。例如，在形成一个或多个中间流动池装置和/或流动池装置的加盖和/或切下操作过程中，视觉指示45可用于对齐。
视觉指示45可包括例如相对于人眼和/或成像装置(例如，数码相机)而言在视觉上不同于支撑框架34的任何材料。在一些示例中，视觉指示45可包括颜料、油漆、染料、发光材料、金属、氧化物或其组合。视觉指示45可包括与测序试剂和/或CMP浆料不反应的一种或多种材料。
视觉指示45可设在支撑框架34下表面38(如图4所示)上、支撑框架34的上表面36上、至少部分嵌入在支撑框架34的上下表面36，38之间的支撑框架34的厚度内或其组合。可经由任何方法在支撑框架34形成视觉指示45。在一些示例中，可经由印刷法如喷涂法或平板印刷法在支撑框架34上形成视觉指示45。
如图4和5所示，支撑结构32可包括偶联到基板或载体44的上表面46的支撑框架34的上表面36。支撑框架34和基板44可以是可移除地偶联或固定偶联的。在一些支撑结构32中，基板44可有与支撑框架34的材料相同或相似的材料组成。在一些其他支撑结构32，基板44可由与支撑框架34的材料不同的材料组成。基板44的上表面46可以是基本上光滑和平面的，使得支撑框架34的上表面36与基板44的上表面46平行，并且可能是基本共面的，如图5中所示。在一些结构中，基板44的上表面46可以限定与支撑框架34的上表面36相同或相似的表面光滑度。
同样如图4和5所示，对于偶联到基板44的上表面46的支撑框架34的上表面3，至少一个切割光检测设备110可以“面朝下地”定位在空腔40内，使得至少一个光检测设备110的上表面122定位在或相邻于基板44的上表面46。这样，至少一个光检测设备的上表面122可以是与支撑框架34的上表面36基本上对齐的(例如，共面的)。类似地，如果至少一个切割光检测设备110包含在上表面122上方提供的反应结构(例如，与图1的光检测设备10一样)，检测器的上表面/反应结构的有效表面可定位在或相邻于基板44的上表面46，间隙部分可以是与支撑框架34的上表面36基本上对齐的(例如，共面的)。
如图5中所示，支撑框架34可以比至少一个光检测设备110薄，使得其背侧126延伸穿过支撑框架34的下表面38。在一些其他支撑框架34结构中，支撑框架34的下表面38可以是与至少一个光检测设备110的背侧126持平或在其下方。至少一个光检测设备110可以限定与空腔40相比较小的相应尺寸。因此，切割至少一个光检测设备110可定位于支撑结构32的空腔40内，使得至少一个光检测设备110的外周与支撑框架34的内侧壁50隔开，如图5中所示。例如，空腔40的一部分可围绕至少一个光检测设备110的外围延伸以形成在支撑框架34的空腔40的内侧壁50和至少一个光检测设备110的外围之间延伸的沟槽或边缘空腔部分52支撑。
至少一个光检测设备110可以自由地直接位于空腔40中的基板44的上表面46。在一些这样的设置中，至少一个光检测设备110可通过工具或支撑构件机械地保持在空腔40中。
在图6中示出了根据本发明的另一个示例的支撑结构232。图6的支撑结构232类似于图3-5支撑结构32，因此以“2”开头的类似的附图标记用于表示类似的组件、方面、功能、过程或功能，上文中涉及其的描述同样适用，为简洁和清楚起见不再重复。如图6中所示，支撑结构232与包含中介层构件或层248的支撑结构32的区别在于其将至少一个光检测设备210的上部部分122化学地偶联/结合空腔244内的基板244的上表面246。中介层248可以是任何临时或可移除的结合材料(例如，经由一个或多个化学、机械和/或辐照过程)。在一个示例中，中介层248可包括聚合物材料(例如，一种或多种环烯烃共聚物)，其可以在溶剂浇铸的结合材料组合物中提供。例如，中介层248可包括Brewer Science，Inc.所售的
Figure BDA0002856014320000201
临时结合材料，如
Figure BDA0002856014320000202
220或
Figure BDA0002856014320000203
305。在另一个示例中，中介层248可包括高UV吸收度脱模层和/或粘合剂层，如JSR Corporation出售的JSRELPAC TA系列临时结合材料。可通过旋涂、喷涂、染料狭缝涂布或层压到基板244的上表面246上形成中介层248。
中介层248可包括在空腔240内的基板244的上表面246上方延伸的一个或多个材料层。因此，至少一个光检测设备110的上部部分122可以位于空腔244内的中介层248的上表面247上。中介层248还可在基板244的上表面246和支撑框架234的上表面236之间延伸，如图6中所示。因此支撑框架的顶侧236可以在中介层248的上表面247上方延伸，中介层248可以在基板244的顶侧246上方延伸。
在图7中示出了根据本发明的另一个示例的支撑结构。图7的支撑结构332类似于图3-5的支撑结构32和图6的支撑结构232，因此以“3”开头的类似附图标记用于表示类似的组件、方面、功能、过程或功能，上文中涉及其的描述同样适用，为简洁和清楚起见不再重复。如图7所示，支撑结构332与支撑结构32和支撑结构232的不同之处在于包含将基板344的上表面346与至少一个光检测设备110的上部部分122隔开的间隔片构件/层349。间隔层349可以仅在基板344的上表面346和支撑框架334的上表面336之间延伸，因此不会延伸穿过空腔340。由此方式，间隔层349将支撑框架334的上表面336从基板344的上表面346上抬起，其中至少一个光检测设备110的上部部分122覆盖在该基板344的表面346上。这样，间隔层349以从背侧126延伸到至少一个光检测设备110的上部部分122的方向上将至少一个光检测设备110的上部部分122与支撑框架224的上表面336隔开(即，在其上方)。间隔层349可包括与中介层248相同或相似的材料。可以通过旋涂、喷涂、染料狭缝涂布或层压形成间隔层349。尽管图7的支撑结构332示出为不包含中介层(例如，图6的支撑结构232的中介层248)，但支撑结构332可包括在基板344的上表面346上方在基板344与支撑框架334之间并且跨越空腔340延伸的中介层。
图8中示出了根据本发明的另一个示例的支撑结构432。图8的支撑结构432类似于图3-5的支撑结构32、图6的支撑结构232和图7的支撑结构332，因此以“4”开头的类似附图标记表示类似的组件、方面、功能、过程或功能，上面中涉及其的描述同样适用，为简洁和清楚起见不再重复。如图8所示，支撑结构432与支撑结构32、支撑结构232和支撑结构332的区别在于空腔440的侧壁450的结构。
如图8所示，每一个空腔440可由在上下表面436，438之间延伸的支撑框架434的内侧壁450形成。当限定空腔440的支撑框架434的内侧壁450从下表面438延伸到上表面436时，其可以向内延伸至空腔440的内部，使得与下表面438相比，上表面236处的空腔44的尺寸较小或较窄(即，下表面438处的每一个空腔440的开口大于其在上表面436处的开口。应注意，在上表面436处，侧壁450可以延伸至非常接近至少一个光检测设备110的外周，但仍与其隔开。相应地，当内侧壁450与至少一个光检测设备110的外周之间延伸的空腔440的边缘空腔部分452从下表面438延伸至上表面436时，其可以变窄。
内侧壁450的形状或结构可由任何结构的支撑框架434和/或制造或加工技术形成。例如，支撑框架434可包括具有不同尺寸开口的多个支撑框架层，因此当堆叠偶联在一起时，开口形成空腔40。作为另一个示例，可通过蚀刻或以其他方式使支撑框架434成型或形成来形成内侧壁450的形状或结构。
在一个示例中，内侧壁450可以向内朝向空腔440的内部以一定角度直线地从上表面436延伸至下表面434(即，平面的)，如图8所示。在其他示例中，内侧壁450可以不是直线延伸的(即，平面的)。例如，内侧壁450可以直线地、曲线地或其组合地从下表面438延伸到上表面436，使得空腔440的的尺寸在上表面436处与下表面438相比较小或较窄。在一个这样的示例中，支撑框架434的内侧壁450的限定空腔440的部分可以沿支撑框架534的厚度的一部分垂直地从下表面438延伸到上表面436，另一部分可以从上由其以一定角度(即带角度的平面)直线地向内朝向空腔540内部地延伸至上表面436。
图9-11B说明了将单个不同的光检测设备110经由支撑/填充材料60偶联至图3-5的支撑结构32的支撑框架34的每一个空腔40。如图9所示，可从与支撑框架34的下表面38相邻的暴露侧面将支撑材料60引入到支撑框架34的侧壁50与光检测设备110的外周之间的边缘空腔部分52中。支撑材料60可以将支撑框架34和光检测设备110牢固地偶联在一起。具体地，如图11A和11B所示，支撑材料60可以围绕定位在空腔40内的光检测设备110的侧面的外周延伸。因此支撑材料60可以在定位于空腔40内的光检测设备的侧面的外周和空腔40的侧壁50之间延伸并将它们偶联在一起。在一些示例中，在将支撑材料60设置在每一个空腔40内之后，支撑框架34的下表面38、支撑材料60和/或每一个空腔40内的光检测设备110可经历一个或多个CMP操作。例如，支撑材料60和/或至少一个空腔40内的光检测设备110可以延伸至至少高于支撑框架34的下表面38的邻近部分(即在其上方)，一个或多个CMP操作可以去除支撑材料60和/或光检测设备110的一部分以使支撑框架34的下表面38、支撑材料60和光检测设备110平整。
支撑材料60可以是能够流入或以其他方式引入边缘空腔部分52的任何处理(如以第一状态，例如液态或粉末态)，并且将支撑框架34和空腔40内的光检测设备110牢固地偶联在一起(如以第二状态，例如，硬化或固化态)。支撑材料60可以是电绝缘或不导电的(或者半导体)以便不干扰光检测设备110的操作(例如，传感器112和/或电路124的操作)。在本发明的流动池的反应结构的形成、反应结构上的反应位点的形成、发光/检测和/或制备或清洁的过程中，可使支撑材料60与试剂溶液和/或其他材料/溶液接触。因此，支撑材料60可包括与测序试剂(如用于DNA接枝、聚集、切割、合成和/或读取的测序试剂)不反应的一种或多种材料。例如，测序试剂可包括水和/或油。支撑材料60的示例性材料包括硅、玻璃(例如，水晶、石英玻璃、玻璃纤维、硼硅酸盐玻璃(例如，碱土硼铝硅酸盐玻璃、如
Figure BDA0002856014320000221
Eagle
Figure BDA0002856014320000222
玻璃)、浮法硼硅酸盐玻璃(例如，
Figure BDA0002856014320000231
33玻璃)或其他低自发荧光玻璃)、陶瓷、聚合物(例如，塑料、环氧树脂、硅电荷环氧树脂或UV固化环氧树脂或粘合剂)、介电复合材料或其组合。
如图10-11B所示，在支撑材料60填充边缘空腔部分52并将支撑框架34和至少一个光检测设备110与至少一个空腔40固定偶联之后，可由其移除支撑结构32的剩余部分。例如，可从支撑框架34的上表面36、光检测设备110的上部部分122以及支撑材料60的上表面移除基板44以及与其相关的任何中介层和/或间隔层/构件，如图10所示。分离的支撑框架34、定位在至少一个空腔40内的至少一个光检测设备110以及设置的支撑材料60可包括中间流动池装置62，如图11A和11B所示。中间流动池装置62能够进一步加工成一个或多个流动池，如下文中进一步解释的。如上所述，尽管图2的光检测设备110以图9-11B的中间流动池装置62的支撑框架34的空腔40的阵列进行说明，其他结构的光检测设备如图1的光检测设备10类似地或同样可用于支撑框架34的至少一个空腔40内。
从支撑结构32的其他部分移除中间流动池装置62的方式或方法可以至少部分与支撑框架34和基板44(和/或与其相关的任何中介层和/或间隔层/构件)和/或其附接方式相关。在一些结构中，可将中间流动池装置62与支撑结构32的其余部分脱粘。在一些结构中，可以将基板44以及与其相关的任何中介层和/或间隔层/构件(如果存在的话)化学地和/或机械地从中间流动池装置62上蚀刻下来。在一些结构中，可经由例如在进行或不进行预处理(如切边或激光构图)的情况下进行鼓风、刀片插入、真空脱粘或机械提升而将基板44以及与其相关的任何中介层和/或间隔层/构件(如果存在的话)从中间流动池装置62上移除。
如图9-11B所示，在一些结构中，单个不同光检测设备110可定位在支撑框架34的至少一个空腔40。如上所述和如图9-11B所示，在此类结构中，支撑材料60可设置在支撑框架34的侧壁50与各空腔40内的单个不同的光检测设备110的外周之间的边缘空腔部分52内，以将支撑框架34和单个不同光检测设备110偶联在一起。
如图12A和12B所示，在一些其他结构的中间流动池装置662中，多个隔开的不同光检测设备110A，110B，110C可定位于支撑框架634的至少一个空腔640内。应注意，尽管在本文中使用了三个光检测设备110A，110B，110C来说明多个光检测设备的使用，但同样可使用任何数量的光检测设备(例如，两个光检测设备，三个光检测设备，四个光检测设备，五个光检测设备等)。图12A和12B的中间流动池装置662类似于图11A和11B的中间流动池装置62，因此以“6”开头而不是“1”的类似附图标记用于表示类似的组件、方面、功能、过程或功能，上文中涉及其的描述同样适用，为简洁和清楚起见不再重复。
如图12A和12B所示，在此类结构的中间流动池装置662中，支撑材料660可设置在支撑框架634的侧壁650和与其相邻和/或面对的多个隔开的不同光检测设备110A，110B，110C的外周侧之间的边缘空腔部分652内，以便将支撑框架634和光检测设备110A，110B，110C偶联在一起。此外，如图12A和12B所示，不同光检测设备110A，110B，110C可以彼此隔开，使得间隙或空腔640的内部装置部分653定位在相邻的不同光检测设备110A，110B，110C之间。支撑材料660可以定位在相邻的不同光检测设备110A，110B，110C之间的间隙部分652内以将装置110A，110B，110C偶联在一起并至支撑框架634。这样，支撑材料660可以延伸到位于空腔640内的间隔不同的光检测设备110A，110B，110C的外围。
如图13A和13B所示，在一些其他结构的中间流动池装置762中，多个整体的、偶联的或未隔开的不同光检测设备110A，110B，110C可定位于支撑框架734的至少一个空腔740内。图13A和13B的中间流动池装置762类似于图11A和11B的中间流动池装置62和图12A和12B的中间流动池装置662，因此以“7”开头而不是“1”或“6”的类似附图标记分别用于表示类似的组件、方面、功能、过程或功能，上文中涉及其的描述同样适用，为简洁和清楚起见不再重复。
如图13A和13B所示，在此类配置的中间流动池装置762中，支撑材料760可布置在支撑框架734的侧壁750和与其相邻和/或面对的多个整体的、偶联的或未隔开的不同光检测设备110A，110B，110C的暴露的外周侧之间的边缘空腔部分752内以将支撑框架734和光检测设备110A，110B，110C偶联在一起。由于多个光检测设备110A，110B，110C是整体的、偶联的或未隔开的，空腔740不会在相邻的装置110A，110B，110C之间延伸(因此支撑材料760不会在相邻的装置110A，110B，110C之间延伸)。如上文中所讨论的，多个不同光检测设备110A，110B，110C可以作为多个整体的或偶联的不同光检测设备110A，110B，110C的晶片的一部分来制造。装置的晶片可以切成单个不同光检测设备(如图10-12B所示)和/或多个整体的或偶联的不同光检测设备(包括任何数量的个体不同装置)(如图13A和13B所示)。
图14说明了经由框架834及其一个或多个空腔840内的至少一个光检测设备10形成但没有基础基板或任何相关的中介层和/或间隔层的中间流动池装置862。图14的中间流动池装置862类似于图11A和11B的中间流动池装置62、图12A和12B的中间流动池装置662和图13A和13B的中间流动池装置762，因此以“8”开头的类似附图标记用于表示类似的组件、方面、功能、过程或功能，上文中涉及其的描述同样适用，为简洁和清楚起见不再重复。尽管在图15A和15B中的每一个空腔840中示出了仅单个光检测设备110，如上文中所讨论的，空腔840可包括多个隔开的光检测设备110，并且支撑材料860可以在相邻的隔开的光检测设备110之间延伸。此外，尽管在每一个空腔840中示出了图1的光检测设备10，如上文中所讨论的，同样可使用其他光检测设备10，如图2的光检测设备110。
中间流动池装置862与中间流动池装置62、中间流动池装置662和中间流动池装置762的区别在于支撑框架834的空腔840的结构和支撑材料860。如图14所示，空腔840仅部分延伸通过支撑框架840的厚度。空腔840通过支撑框架840的一部分从其上表面836延伸至下表面838。因此支撑框架841的底部部分841在空腔840的下表面843和支撑框架840的下表面838之间延伸，如图14所示。
同样如图14所示，支撑材料860的底层或底部部分863可以在空腔840的下表面843的上方延伸，至少一个光检测设备10可定位于其上。这样，支撑材料860的底部部分863可以在至少一个光检测设备10的下表面26和对应空腔840的下表面843之间延伸。
在一些示例中，最初可将支撑材料860设置在空腔840的下表面843上方以形成其底部部分863，并将至少一个光检测设备10置于其上，使得支撑材料860的底部部分863在对应的空腔840内原位偶联或以其他方式保持至少一个光检测设备10以进一步处理。例如，在将至少一个光检测设备10置于支撑材料860的底部部分863(例如，定位在支撑材料860的底部部分863的暴露的上表面上的至少一个光检测设备10的下表面26)上方/之上后，可将额外的支撑材料860引入到支撑框架834的侧壁850与至少一个光检测设备10的外周之间的边缘空腔部分852中和支撑材料860的(预先形成的)底部部分863的暴露部分上方。在一些其他示例中，支撑材料860的底部部分863可以不存在，至少一个光检测设备10可直接定位在支撑框架840的下表面838上(或者另一个层或材料可定位于其间)。
如图15A和15B所示，在形成中间流动池装置962之后，可将空腔940内的支撑材料960的上表面961暴露出来。图15A和15B的中间流动池装置962类似于图11A和11B的中间流动池装置62、图12A和12B的中间流动池装置662、图13A和13B的中间流动池装置762和图14的中间流动池装置862，因此以“9”开头的类似附图标记用于表示类似的组件、方面、功能、过程或功能，上文中涉及其的描述同样适用，为简洁和清楚起见不再重复。例如，可经由从支撑框架934的上表面936、支撑材料960的上表面961个个横冲直撞119的上表面122移除或分离支撑基板以及任何相关的中介层和间隔层来形成中间流动池装置962。可替代地，如果空腔840仅部分延伸通过支撑框架834，则可在没有支撑基板的情况下形成中间流动池装置962。
如图15A和15B所示，支撑材料960的暴露的上表面961的至少一部分可以在支撑框架931的上表面/顶侧936和相邻的定位在对应空腔940内的至少一个光检测设备110的上部部分122之下和之间延伸。尽管在图15A和15B中仅示出了单个光检测设备110，但如上文中所讨论的，空腔940可包括多个隔开的光检测设备110，支撑材料960可以在相邻的隔开的光检测设备110之间延伸。在这样的示例中，支撑材料960的此部分的上表面961可以在相邻的光检测设备110的上部部分122之下和之间延伸。因此定位于整个对应空腔940内的支撑材料960的上表面961可以包括定位在支撑框架931的顶侧936和定位在对应空腔940内的至少一个光检测设备110的上部部分12下方的凹陷的顶侧表面部分。
在一些此类中间流动池装置962中，定位在对应空腔940内的至少一个光检测设备110的上部部分122可以不包括在其上延伸的反应结构，如图15A所示。如图15B所示，在一些此类中间流动池装置962中，反应结构120可定位于至少一个光检测设备110的上部部分122和对应空腔940内的支撑材料960的顶侧961的上方，填充在其任何凹陷部分中以形成平面的上表面，多个纳米孔16从该平面的上表面中延伸。
应注意，反应结构120可在至少一个光检测设备110的整个有效区域上方定位在至少一个光检测设备110的上部部分122上。因此反应结构120的平面的上表面可以包括反应结构120的定位在对应空腔940内的支撑材料960上方的部分的上表面，并且反应结构120的间隙区域的上表面可定位于对应空腔940内的至少一个光检测设备110的上，因此可以是共面的。
同样如图15B所示，反应结构120可以进一步在支撑框架934的上表面936上方延伸。因此反应结构120的平面的上表面还可以在围绕对应空腔940的支撑框架934的上表面936的上方延伸。因此，反应结构120的定位在对应空腔40内的支撑材料960上方的部分的上表面、反应结构120的定位在围绕对应空腔940的支撑框架934的上表面936上方的部分的上表面和反应结构120的定位在对应空腔940内的至少一个光检测设备110上方的间隙区域的上表面可以是共面的。
可用于形成反应结构120的层构建方法包括光刻、蚀刻(例如，反应离子蚀刻)、溅射、蒸发、浇铸(例如，旋涂)、化学气相沉积、电沉积、外延附生、热氧化、物理气相沉积等。在一些示例中，可使用阴影技术形成反应结构120。在一些示例中，可使用纳米光刻术如纳米光刻压印术(NIL)形成反应结构12。在一个示例中，可至少部分经由定位在支撑框架934的上表面936、至少一个光检测设备110的上部部分122和对应空腔940内的支撑材料960的顶侧961上方的一个或多个紫外光(UV)固化的树脂层经由一个或多个NIL相关工艺来形成反应结构120。
在一个示例中，反应结构120可包括至少定位在光检测设备110的上部部分122上方的至少一个层，该光检测设备110的上部部分122设为具有反应凹陷16(例如，纳米孔)的阵列(如上文中针对图1所讨论的)。在另一个示例中，反应结构120的至少一个层可包括预先形成的反应凹陷16。任选地，可对反应结构120的至少一个层进行蚀刻以去除其的一部分，形成反应凹陷16的至少一部分。
在一个其他示例中，可通过使反应结构120的至少一个层成型来形成具有反应凹陷16。例如，可将NIL材料至少设置在光检测设备110的上部部分122的上方。NIL材料可包括能够使用NIL技术进行压印的材料。例如，NIL材料可包括聚合物。随后可用具有在NIL层中形成反应凹陷16的特征模式的模具(也称模板)对NIL材料进行压印或铭印。在一些结构中，模具是透明的，从而允许UV或可见光通过其传播。在此类结构中，NIL材料可包括在将模具压入NIL此类中时通过UV或可见光固化的光固化聚合物。因此，NIL材料可以固化(例如，硬化)以形成反应凹陷16。该方法可与步进式闪光压印术(SFIL)相同或相似。在其他结构中，可通过施加热能和/或压力使NIL材料固化。
图16A-16D示出了一种在中间流动池装置1062的背侧上形成多个背侧电触点1072的示例性方法，该触点能够传输或传导来自对应空腔1040内的至少一个光检测设备110的电路124的数据信号(基于其光传感器116所检测到的光子)，以便在用于经由该中间流动池装置1062形成的流动池时，将数据信号传输到生物检测器和/或生物测定系统。尽管中间流动池装置1062示出为具有图11A和11B的中间流动池装置62的结构，但中间流动池装置1062可有不同结构，如图12A和12B的中间流动池装置662的结构或图13A和13B的中间流动池装置762的结构，因此以“10”开头的类似附图标记用于表示类似的组件、方面、功能、过程或功能，上文中涉及其的描述同样适用，为简洁和清楚起见不再重复。应注意，中间流动池装置1062的背侧上的背侧接触1072偶联到对应空腔1040内的至少一个光检测设备110的背侧过孔128。因此，尽管利用图2的光检测设备110示出了中间流动池装置1062，但同样可使用包括背侧过孔128的其他光检测设备结构。
如图16A和16B所示，不导电的基板或材料1070定位于中间流动池装置1062的背侧上。同样如图16A和16B所示，基板1070的背侧1074包含与其偶联的多个暴露的导电的背侧接触1072。背侧接触1072可至少部分嵌入基板1070的背侧1074内。可为每一个空腔1040内的每一个光检测设备110的每一个背侧过孔128(即，唯一相关的过孔128)提供背侧接触1072(潜在地，独立和不同的背侧接触1072)。如图16B所示，相邻的背侧接触1072可彼此隔开，基板1070的一部分可以在其间延伸。
基板1070可包括任何不导电的材料或半导体材料，如聚合物(例如，环氧树脂)、硅、玻璃、陶瓷或其组合。背侧接触1072可包括任何导电材料，如金属(例如，铜)。在一些示例中，基板1070和背侧接触1072可包括印刷电路板。
如图16B所示，基板1070和/或背侧接触1072可包括通孔1076，该通孔至少部分与支撑框架1034的每一个空腔1040内的至少一个光检测设备110的背侧126对齐(例如，重叠)。因此，因此，通孔1076至少部分地与间隔片130(如果提供)和过孔128之间的开口/空间部分对齐(例如，重叠)，过孔128延伸到每个腔1040内的至少一个光检测设备110的背面126处的基片部分114。
如图16C所示，导电线或其他结构1080可在每一个空腔1040内的至少一个光检测设备110的过孔128和相邻或相关的背侧接触1072之间偶联。线1080可包括任何导电材料，如金属(例如，铜)。线1080能够将数据信号从至少一个光检测设备110的电路124的过孔128传输到背侧接触1072。因此每一个线1080可以从中间流动池装置1062的背侧上的对应触点1072延伸到和通过相邻或相关的通孔1076，并到达支撑框架1034的空腔1040内的光检测设备110的对应过孔128，如图16C所示。在一些示例中，线1080可向内的与通孔1076的内侧壁隔开。
对于在对应过孔128和背侧接触1072之间偶联的线1080，该线1080可以被覆盖、密封/包裹在绝缘部分1082中，如图16D所示。绝缘部分1082可包括电绝缘材料，从而使线1080电绝缘。如图16D所示，绝缘部分1082可以覆盖暴露于通孔1076的每一个空腔1040内至少一个光检测设备110的背侧126的一部分(或者全部)。例如，绝缘部分1082可以在对应空腔1040内的每一个光检测设备110的间隔片130(如果提供的话)之间的空间上方延伸并填充该空间。
每一个绝缘部分1082还可以填充通孔1076，并且仅在与每一个空腔1040相关的背侧接触1072的一部分上延伸，以形成背侧接触1072的暴露部分。例如，绝缘部分1082可仅在背侧接触1072的与对应线1080偶联的一部分的上方延伸(并包裹线1080)，例如背侧接触1072上与于对应通孔1076邻近(例如，相邻)的部分。因此，背侧接触1072上没有绝缘部分1082的部分(例如，远离对应通孔1076的部分)可仍保持暴露。背侧接触1072的暴露部分可偶联到另一个结构或装置以传输来自至少一个光检测设备110的数据信号。应注意，在形成绝缘部分1082之后，可将中间流动池装置1062切下以由其形成一个或多个流动池，如下文中进一步解释的。例如，可在光检测设备110上形成反应结构(如果不是已经形成的话)、在光检测设备110的反应结构上形成反应位点和/或加盖之前或之后将中间流动池装置1062切下。
图17A-17C示出了另一种在中间流动池装置1162的背侧上形成多个背侧电触点1172的方法，该背侧电触点1172传输或传递来自对应空腔1140内的至少一个光检测设备110(基于其光传感器116所检测到的光子)的电路124的数据信号，如当用于经由该中间流动池装置1162形成的流动池时将数据信号传输到生物检测器和/或生物测定系统。形成图17A-17C的多个背侧电触点1172和中间流动池装置1162的方法类似于图16A-16D的方法和中间流动池装置1062，因此以“11”开头的类似的附图标记用于表示类似的组件、方面、功能、过程或功能，上文中涉及其的描述同样适用，为简洁和清楚起见不再重复。
如图17A所示，在支撑框架1134的底侧1138上提供导电背侧接触1172。例如，背侧接触1172可至少部分嵌入到支撑框架1134的底侧1138中，如图17A所示。如图17A所示，相邻的背侧接触1172可彼此隔开，支撑框架1134的一部分可以在其间延伸。在一些示例中，背侧接触1172可包括支撑框架1134的空腔1140的底部部分(即，支撑框架1134的侧壁1150的用于形成空腔1140的部分)。在一个示例中，背侧接触1172和支撑框架1134可包括印刷电路板。如图17B所示，线1190可以从光检测设备110的对应过孔128通过其背侧122到达邻近(例如，相邻)的背侧接触1172。在将线偶联到过孔128和背侧接触1172之后，光检测设备110的整个背侧122和背侧接触1172上偶联到线1180的部分被绝缘部分1182覆盖，如图17C所示。线1180还完全被绝缘部分1182包裹。绝缘部分1182仅覆盖一部分背侧接触1172以留下其暴露的部分与另一个结构或装置匹配，从而传输来自至少一个光检测设备110的数据信号。应注意，在形成绝缘部分1182之后，可将中间流动池装置1162切下以由其形成一个或多个流动池，如下文中进一步解释的。例如，可在光检测设备110上形成反应结构(如果不是已经形成的话)、在光检测设备110的反应结构上形成反应位点和/或加盖之前或之后将中间流动池装置1162切下。
图18A-18C示出了另一种在中间流动池装置1262的背侧上形成多个背侧电触点1272的方法，该背侧电触点1272能传输或传导来自对应空腔1240内的至少一个光检测设备110(基于其光传感器116所检测到的光子)的电路124的数据信号，如当用于经由该中间流动池装置1262形成的流动池时将数据信号传输到生物检测器和/或生物测定系统。形成图18A-18C的多个背侧电触点1272和中间流动池装置1262的方法类似于图16A-16D的方法和中间流动池装置1062，因此以“12”开头的类似的附图标记用于表示类似的组件、方面、功能、过程或功能，上文中涉及其的描述同样适用，为简洁和清楚起见不再重复。
如图18A所示，中间流动池装置1262可在背侧126上没有间隔片的每一个空腔1240内包括至少一个光检测设备110。然而，在可替代的示例中，一个或多个空腔1240内的至少一个光检测设备110可包括在背侧126上的间隔片(如图2所示)。如图18A所示，光检测设备110的电路124的过孔128可在背侧126暴露。在一个示例中，如图18A所示，光检测设备110的背侧126处的过孔128的暴露端可与支撑框架1234的背侧1238和/或背侧是基本上对齐的(即，共面的)。
如图18B所示，多个导电互连触点(intercontacts)1278可定位于中间流动池装置1262的背侧上方。互连触点(intercontacts)1278可包括任何导电材料，如金属(例如，铜)，以便从相关联的光检测设备110传输数据信号。每一个互连触点1278均电偶联到光检测设备110的背侧126处的对应过孔128的暴露端表面，并且在光检测设备110的通道1252内的填充材料1260的背侧1265和支撑框架1234的背侧1238的一部分的上方延伸。如图18B所示，支撑框架1234的背侧1238上的相邻的互连触点(intercontacts)1278可彼此隔开，一部分支撑框架1234可以在其间延伸。类似地，光检测设备110的背侧126上的相邻的互连触点(intercontacts)1278可彼此隔开。
通过电偶联到光检测设备110的过孔128的定位于支撑框架1234的背侧1238上的互连触点(intercontacts)1278、填充材料1260的背侧1265和光检测设备110的背侧126，多个背侧接触1272可定位于一部分互连触点(intercontacts)1278的上方(例如之上)，使它们电偶联，如图18C所示。在一些示例中，背侧接触1272可定位在互连触点(intercontacts)1278的(完全或部分)定位在支撑框架1234和/或填充材料1260上方的部分上，如图18C所示。
同样如图18C所示，绝缘材料1282还可定位在互连触点(intercontacts)1278上方。绝缘材料1282可以在互连触点(intercontacts)1278的暴露表面区域上方延伸。绝缘材料1282还可在光检测设备110的背侧126上方和相邻的互连触点(intercontacts)1278与背侧接触1272之间的支撑框架1238的底侧1238的上方延伸。这样，绝缘材料1282可以覆盖或包裹中间流动池装置1262的背侧但不包裹背侧接触1272。因此背侧接触1272的暴露部分能与另一个结构或装置匹配以从至少一个光检测设备110向其传输数据信号。应注意，在形成绝缘材料1282和背侧接触1272之后，可将中间流动池装置1262切下以由其形成一个或多个流动池，如下文中进一步解释的。例如，可在光检测设备110上形成反应结构(如果不是已经形成的话)、在光检测设备110的反应结构上形成反应位点和/或加盖之前或之后将中间流动池装置1262切下。
图19A-19C示出了一种在中间流动池装置1362的背侧上形成多个背侧电触点1372/1398的方法，该多个背侧电触点1372/1398能够从对应空腔1340内的至少一个光检测设备10(基于其光传感器16所检测到的光子)的电路24传输或传导数据信号，从而在用于经由该中间流动池装置1362形成的流动池时将数据信号传输到生物检测器和/或生物测定系统。形成图19A-19C的多个背侧电触点1372和中间流动池装置1362的方法类似于图16A-16D的方法和中间流动池装置1062、图17A-17C的方法和中间流动池装置1162和图18A-18C的方法和中间流动池装置1262，因此以“13”开头的类似的附图标记用于表示类似的组件、方面、功能、过程或功能，上文中涉及其的描述同样适用，为简洁和清楚起见不再重复。此外，尽管在每一个空腔1340中示出了图1的光检测设备10，但如上文中所讨论的，同样可使用其他光检测设备，如图2的光检测设备110。应注意，没有延伸通过其基础晶片部分14的光检测设备可有利地用于支撑框架1362和中间流动池装置1362的形成。
如图19A所示，中间流动池装置1362包括具有从上表面1336延伸至下表面1338的多个导电过孔1384的支撑框架1224。过孔1384可以包括任何导电材料，如金属(例如，铜)，以传输来自相关的光检测设备110的数据信号。暴露支撑框架1334的底侧1338(即中间流动池装置1362的背侧)的一部分过孔1384，并由其形成背侧电触点部分1372，如图19A所示。类似地，同样如图19A所示，暴露支撑框架1334的顶侧1336(即，中间流动池装置1362的前侧)的一部分过孔1384并由其形成前侧电触点部分1373。背侧电触点部分1372和/或者前侧电触点部分1373相比于在其间延伸的过孔1384的中间部分可以是扩大的(例如，限定更大的横截面面积)。
支撑框架1334的相邻过孔1384可以彼此隔开，支撑框架1334的一部分可以在它们之间延伸。例如，相邻的前侧电触点部分1373可以彼此间隔开，支撑框架1334的在支撑框架1334的顶侧1336处的一部分可以在其间延伸，如图19A所示。类似地，相邻的背侧电触点部分1372可以彼此间隔开，支撑框架1334的在支撑框架1334的底侧1338处的一部分可以在其间延伸。
如图19B所示，多个导电互连触点1386可以定位在中间流动池装置1362的前侧以将支撑框架1334的每一个空腔1340内的至少一个光检测设备10的设备电路24电偶联到支撑框架1334的过孔1384的电触点部分1386。每一个互连触点138可以在光检测设备10的顶侧22上包含电路24的暴露部分的部分上方、支撑材料1360的顶侧上相邻于边缘空腔部分1352内的光检测设备10的部分上方和过孔1384的前侧电触点部分137的暴露的上表面的部分上方延伸。因此互连触点138可以将空腔1340内的至少一个光检测设备的电路24电偶联至通过支撑框架1334延伸的过孔1384，由此将来自至少一个光检测设备10的数据信号通过其传输(即传导)并到达背侧电触点部分1373。
在图19C中，绝缘材料部分1382可以定位在互连触点1386上方。绝缘材料1382可以至少在互连触点1386的暴露表面区域上方延伸。绝缘材料1382也可以在支撑框架1334的顶侧1336上方在相邻的互连触点1386之间延伸。这样，绝缘材料1382可以在中间流动池装置1262的顶侧覆盖或包裹其至少一部分导电组件或部分。绝缘材料1382可包括基本上为平面和/或光滑的暴露的上表面1383，如图19C所示。例如，绝缘材料1382的上表面1383可以包括/定义亚微米尺度的表面粗糙度。在一些这样的示例中，绝缘材料1382的上表面1383可以包括/限定小于或等于50nm，或小于或等于10nm的表面粗糙度。在一个示例中，绝缘材料1382的上表面1383可包括或限定1-2nm范围内的表面粗糙度。
背侧接触1372的暴露部分可与另一个结构或装置配合以传输来自各个光检测设备10的数据信号。在图19C中，导电引线或球1398(例如，部分球形)或可以定位在过孔1384的背侧电触点部分1373的暴露表面上方(例如，在其上)以将空腔1340内的至少一个光检测设备10的信号传输或传导至例如生物传感器和/或生物测定系统。球1398可以包括任何导电材料，例如金属焊料。每一个球1398可以在相应的背侧电触点部分1373的暴露表面上方、相邻于相应的背侧电触点部分1373的支撑材料1360的暴露下表面上方以及光检测设备10上与对应的背侧电触点部分1373相关的背侧26的一部分上方延伸，如图19C所示。球1398可包括球栅布置(BGA)型表面安装包装结构的中间流动池装置1362(以及最终由其形成的一个或多个流动池)。
可由本文公开的中间流动池装置形成至少一个流动池，例如通过在光检测设备上形成反应结构，在光检测设备的反应结构上形成反应位点，将光检测设备加盖，和/或切割中间流动池装置。此外，通过将中间流动池切成包括至少一个光检测设备、在其上方延伸的盖子和在光检测设备和盖子之间形成的流道的一个或多个离散的池，可以经由中间流动池形成至少一个流动池。如上所述，例如，支撑框架1334可以包括视觉指示以帮助在加盖和/或切割操作过程中对齐。
在一些示例中，可在形成电偶联至其至少一个光检测设备的背侧接触之前，经由中间流动池形成一个或多个流动池。例如，可由图19A中间流动池装置1362、图16A的中间流动池装置1062、图17A的中间流动池装置1162、图18A的中间流动池装置1262或图19B或19C中的间流动池装置1362形成至少一个流动池1302。在一些其他示例中，可在形成电偶联至其至少一个光检测设备的背侧接触之后，经由中间流动池形成一个或多个流动池。例如，可由图16D中的中间流动池装置1062、图17C的的中间流动池装置1162、图18C的的中间流动池装置1262或图19C的中间流动池装置1362形成至少一个流动池1302。
图20示出了由图19C的中间流动池装置1362形成的一个或多个流动池1302。尽管示出了使用图19B的中间流动池装置1362形成图20的一个或多个流动池1302，但同样可采用例如图16A或16D的中间流动池装置1062、图17A或17C的中间流动池装置1162、图18A、18B或18C的中间流动池装置1262或图19A或19B的中间流动池装置1362。
如图20所示，盖子/覆盖物1396可以在中间流动池装置1362的前侧/顶侧上方延伸。例如，盖子1396的下表面1397可以贴附到中间流动池装置1362的暴露的上表面，如绝缘材料1382的上表面1383，如图20所示。这样，盖子1396可以在定位在每一个空腔1340内的至少一个光检测设备10的上部部分20上方延伸，该光检测设备10可包括具有如上所述的检测器表面的反应结构。
如图20所示，盖子1396的下表面1397可在定位在每一个空腔1340内的至少一个光检测设备10的上部部分22上方隔开，使得在其间形成流道1390。每一个流道1390设为(例如，使其尺寸和形状设为)沿相关的至少一个光检测设备10的反应结构20的检测器表面引导流体，如反应溶液。如图20所示，流道1390的侧面可由绝缘材料1382和/或前侧电触点部分1386限定。流道1390的区域可以基本上与每一个对应空腔1340的至少一个光检测设备10对齐/重叠。例如，流道1390的区域可以是与每一个对应空腔1340的至少一个光检测设备10的有效区域基本上对齐和一致/相符的，如图20所示。在一些其他示例中，流道1390的区域可以与每一个对应空腔1340的至少一个光检测设备10的有效区域对齐并延伸到该区域外面，如图21所示。如上所述，支撑框架1334可包括视觉指示以帮助对准盖子1396的位置。
在一些示例中，流道1390可包括例如约50-400μm范围内或者在约80-200μm范围内的高度(在盖子1396的下表面1397和至少一个光检测设备10的上部部分22(例如，其检测器表面之间延伸)。在一个示例中，流道1390的高度为约100μm。盖子1362的厚度可为例如约300μm至约1000μm。
在一些其他示例中，盖子1396可以经由不同于绝缘材料1382和/或前侧电触点1386的中间层/部分间接地偶联到至少一个光检测设备10、支撑材料1360和/或支撑框架1334的上表面，其可以至少部分限定或不限定流道1390的侧面。在其他示例中，盖子1362可以直接偶联到至少一个光检测设备10、支撑材料1360和/或支撑框架1334的上表面(例如，其绝缘材料或其过孔1384，如经由低自发荧光粘合剂与其直接结合)。在这样的示例中，盖子1362可包括侧壁部分，其将在至少一个光检测设备10上方延伸的盖子1396的下表面1397在至少一个光检测设备10的上部部分22上面隔开。这样的盖子1362的侧壁部分可以限定流道1390的侧面。
同样如图20所示，盖子1362可包括至少一个口1362，其设为与流道1390以及可能的其他口(未示出)流体流体接合。例如，其他口可以来自包括反应溶液或另一种生物或化学物质的盒(cartridge)或工作站。在一些示例中，盖子1362可包括在每一个流道1390内相关联的至少两个口1392作为流道1390的入口和出口。在一些示例中，至少两个口1392的直径可以是约750μm。至少一个口1362允许试剂流体或溶液流入相关联的流道1390，并且可能由其中通过。如上文中所解释的，在流道1390中在试剂溶液和上部部分22上的反应结构20的检测器表面上的反应位点之间发生化学反应。当通过盖子1362发光时，流动池1302的光检测设备10能够感知在流道1390中发生的化学反应并产生响应于该反应的信号。如上文中所解释的，信号可以通过光检测设备10的电路24传导到背侧接触1372(以及球触点1398，如果提供的话)。因此盖子1362可以包括对从流动池1302外部向流道1390传播/传播到流道1390中的激发光来说透明的材料。应注意，激发光可以任何角度和沿相同或不同的角度接近盖子1362。在一些示例中，盖子1362可包括至少对激发光来说光学透明并且具有低自发荧光或无自发荧光的材料，例如但不限于，环烯烃共聚物(COC)。
如图20所示，反应结构20可在将盖子1362附接到中间流动池装置1362之前或之后定位在每一个光检测设备10上部部分22上。如上文中和下文中进一步所解释的，每一个光检测设备10的上部部分22的反应结构20的检测器表面可在每一个对应的光检测设备10的整个有效区域上方延伸。如上文中所讨论的，反应结构20的检测器表面可包括延伸到反应结构20中的纳米孔16和在纳米孔16之间并围绕纳米孔16延伸的平面间隙表面。
可对每一个光检测设备10的检测器表面进行功能化(例如，以适合进行指定反应的方式进行化学或物理修饰)。例如，可对检测器表面进行功能化并且可使其包括位于纳米孔16上/内的其上固定有一个或多个分子的至少一个反应位点。反应位点可包括设为引发反应和/或形成响应于激发光而产生或发射光信号的反应产物的生物或化学物质。在特定的示例中，反应位点可以包括固定在纳米孔16内的检测器表面上的生物分子(例如，寡核苷酸)的簇或集落。例如，在用反应溶液处理之后，反应位点可以响应于入射激发光而产生光发射。可从任何发光系统或来源(未示出)发射或产生激发光，该发光系统或来源可以是或不是流动池1302的一部分。在一些示例中，发光系统可以发射特定波长或特定多个波长的激发光，该激发光激发反应位点的生物或化学物质(例如，由反应溶液引发的反应和/或由反应溶液在反应位点114形成的反应产物)。
最初，光检测设备10的反应结构20的纳米孔16的反应位点可以不包括指定反应。如上文中所讨论的，反应位点可包括固定到纳米孔16的下表面和/或侧表面上的检测器表面的生物或化学物质。在特定示例中，反应位点位于至少一个相应的光传感器18的开口附近，使得在通过用反应溶液处理而发生指定反应之后从反应位点发出的指定或预定的光发射传播通过反应结构20、通过至少一个相应的光传感器18并传播到至少一个相应的光传感器12。
单个反应位点的生物或化学物质可以是相似或相同的(例如，具有共有序列的分析物(例如，寡核苷酸)集落)。然而，在其他示例中，单个反应位点和/或纳米孔16可包括不同的生物或化学物质。在指定反应之前，反应位点可包括至少一个分析物(例如，目标分析物)。例如，分析物可以是寡核苷酸或其集落(例如，目标寡核苷酸)。寡核苷酸可具有有效的共有序列并与预定或特定的荧光标记的生物分子(如荧光标记的核苷酸)结合。
然而，在指定反应之前，荧光标记的生物分子的荧光团不会加入或结合到反应位点114处的生物或化学物质(例如，寡核苷酸)中。为实现指定反应(即，将荧光标记的生物分子加入到反应位点114的生物或化学物质中)，流动池1303可将反应溶液流提供到流道1390中，从而进入反应结构20。反应溶液可以是任何溶液。在一些示例中，反应溶液可包括液体。例如，反应溶液可以是水性溶液。在一个实施方式中，反应溶液包含一种或多种核苷酸，它们中的至少一些是荧光标记的，反应溶液还包含一种或多种生物分子，如聚合物酶，其将核苷酸加入反应位点的生长的寡核苷酸中，从而用荧光标记的核苷酸来标记寡核苷酸。在该实施方式中，流动池1302可提供洗涤溶液以去除没有加入到寡核苷酸中的任何游离核苷酸。随后可用激发光照射反应位点，在那些加入了荧光标记的核苷酸的反应位点中引发荧光。未加入荧光标记的核苷酸的反应位点在入射激发光下不发光。
如图20和21所示，由于盖子1390(直接或间接地)连接到与每一个空腔1340相关的支撑框架1334和/或支撑材料1360的区域，每一个流道1390的区域设为整个在反应结构20的检测器表面上方延伸，使得每一个流道1390横跨对应空腔1340的至少一个光检测设备10的整个(例如，至少95％或至少99％或100％)有效区域1306。由于流道1390与每一个对应空腔1340或多个对应空腔1340的至少一个光检测设备10的有效区域1306对齐或延伸通过该有效区域1306，因此流动池1302可以包括每一个对应空腔1340内的至少一个光检测设备10的约100％的有效区域1306可用于或可供试剂递送和发光。在一个示例中，对应空腔1340的光检测设备10的模具尺寸可以是约8mm x 9mm，其有效区域1306可以是约7mm x 8mm。然而，光检测设备10的模具尺寸和/或有效区域1306可在例如至多约25mmx 25mm范围内。如上所述，每一个流道1390能够与每一个对应空腔1340或多个空腔1340的至少一个光检测设备10的有效区域1306对齐或延伸通过至少一个光检测设备10的有效区域1306(以及至少一个光检测设备10自身)。因此，流道1390的面积可大于每一个对应空腔1340或多个对应空腔1340的至少一个光检测设备10的有效区域1306。
可由本文公开的中间流动池装置形成多个流动池1302。例如，图20和22示出了一个或多个离散的流动池1302的形成，它们可由中间流动池装置1362形成。如图20所示，中间流动池装置1362可在切割线1304处切下以独立的中间流动池装置1362的部分分成一个或多个独立和不同的流动池。应注意，可在将盖子1396偶联到中间流动池装置中间流动池装置1362之后或之前切下该中间流动池装置1362。类似地，可在形成光检测设备10的上表面上形成其反应结构20和/或纳米孔16上/中的反应位点之后或之前切下中间流动池装置1362表面。作为另一个示例，可在形成流动池背侧电触点(如球触点1398)之后或之前切下中间流动池装置1362。如上所述，支撑框架1334可包括视觉指示以帮助在切割中间流动池装置1362的过程中对齐。
如图22所示，可将中间流动池装置1362切下以形成多个独立和不同流动池1302A，1302B，1302C。应注意，尽管在本文中使用三个流动池1302A，1302B，1302C示出了从中间流动池装置形成流动池，但同样可使用任何数量的流动池可以(例如，一个流动池，两个流动池，三个流动池，四个流动池，五个流动池等)。切割流动池1302A，1302B，1302C可包括相同数量和/或结构的光检测设备10/空腔1340，或者可包括不同数量和/或结构的光检测设备10/空腔1340。例如，从中间流动池装置1362形成的第一切割流动池1302A可包括单个空腔1340(流道1390定位于在其整个(例如，至少95％或至少99％或100％)有效区域上方)，该单个空腔1340包括的第一结构(例如，光检测设备10和/或光检测设备110)的第一数量的光检测设备(例如，一个或多个光检测设备)，如图22所示。也可由中间流动池装置1362形成第二切割流动池1302B，其包括一对空腔1340(流道1390定位于在其整个(例如，至少95％或至少99％或100％)有效区域上方)，该空腔1340包括第二结构(例如，光检测设备10和/或光检测设备110)的第二数量的光检测设备(例如，一个或多个光检测设备)。第二切割流动池1302B的光检测设备的第二数量和/或第二结构可与第一切割流动池1302A相同或不同。同样如图22所示，还可由中间流动池装置1362形成第三切割流动池1302C，其可包括三个或更多个空腔1340(流道1390定位于在其整个(例如，至少95％或至少99％或100％)有效区域上方)，该空腔1340包括第三结构(例如，光检测设备10和/或光检测设备110)的第三数量的光检测设备(例如，一个或多个光检测设备)。第三切割流动池1302C的光检测设备的第三数量和/或第三结构可与第一切割流动池1302A和第二切割流动池1302B相同或不同。这样，可通过空腔1340的数量和/或结构(以及由此得到的其至少一个光检测设备10的数量和/或结构)来测定或设置由中间流动池装置1462形成的不同流动池1302A，1302B，1302C的感知吞吐量，该空腔1340从中间流动池装置1362切下以形成不同流动池1302A，1302B，1302C。
应当理解，以上描述仅是示例性的，而非限制性的。例如，上述示例(和/或其多方面)可彼此结合使用。此外，可进行许多修改以使特定的情况或材料适应各个示例的教导而不背离其范围。尽管在本文中描述了材料的尺寸和类型，它们旨在限定各示例中的一些的参数，但它们绝不是限定到所有示例并且仅为例示性的。当阅读以上说明时，许多其他示例对于本领域技术人员将是显而易见的。因此，应当参照所附权利要求书以及此类权利要求享有的全部等效范围来确定各种示例的范围。
在所附权利要求中，术语“包括(including)”和“其中(in which)”用作对应术语“包括(comprising)”和“其中(wherein)”的简洁英语等价物。此外，在以下权利要求中，术语“第一”、“第二”和“第三”仅用作参考标记，并非旨在对其目标强加数量、结构或其他要求。本文中术语“基于”的形式包括其中要素部分基于的关系以及要素完全基于的关系。术语“限定”的形式包括要素被部分限定的关系以及其中要素被完全限定的关系。此外，以下权利要求书的限制不是以装置加功能的格式写的，也不旨在基于35 U.S.C.§112第六段进行解释，除非且直到这样的权利要求限制明确使用“用于……的装置”一词，然后才是进一步结构的功能腔的陈述。应理解不一定所有的上述对象或优点都可以根据任何特定的示例来实现。因此，例如，那些本领域技术人员将认识到，本文描述的装置、系统和方法可以实现或优化本文所教导的一个优点或一组优点的方式实施或进行，而不必实现本文所教导或建议的其他目的或优点。
尽管仅结合有限数量的示例详细描述了本发明，但是应当容易地理解，本发明不限于这种公开的示例。而是，可以对本发明进行修改以结合在前文中未描述但与本发明的精神和范围相称的任何数量的变型、变更、替换或等同布置。另外，尽管已经描述了各种示例，但是应当理解，本发明的方面可以仅包括一个示例或所描述的示例中的一些。同样，尽管一些公开内容被描述为具有一定数量的要素，但是应当理解，可以以少于或大于该一定数量的要素来实施示例。
应理解，前述概念和下文中更详细讨论的附加概念的所有组合(假设这样的概念并不相互矛盾)被认为是本文公开的发明主题的一部分。特别地，出现在本发明的结尾处的要求保护的主题的所有组合被认为是本文公开的发明主题的一部分。

Claims (25)

1.流动池，包括：
支撑框架，其包含顶侧、背侧和从顶侧向底侧延伸的至少一个空腔；
至少一个光检测设备，其设置在包括有效区域(an active aera)和上表面的所述至少一个空腔内；
支撑材料，其设置在所述支撑框架与所述至少一个光检测设备的外围之间的所述至少一个空腔内，将所述支撑框架和所述至少一个光检测设备耦联在一起；和
盖子，其在至少一个光检测设备上延伸，并在所述至少一个光检测设备的外围周围耦接到所述支撑框架的顶侧，
其中所述盖子与所述至少一个光检测设备的至少上表面形成位于其间的流道。
2.权利要求1所述的流动池，其中所述支撑框架还包括从顶侧延伸到底侧的至少一个导电过孔。
3.权利要求2所述的流动池，其中所述至少一个光检测设备包括至少一个固态光检测设备，所述固态光检测设备包含基础晶片部分、多个光传感器、电偶联到所述光传感器以传输基于所述光传感器检测到的光子的数据信号的设备电路、以及与所述多个光传感器相关联的多个光导。
4.权利要求3所述的流动池，其中所述至少一个固态光检测设备的设备电路与所述支撑框架的顶侧的至少一个导电过孔电偶联。
5.权利要求1所述的流动池，其中所述盖子间接地偶联到所述支撑框架的顶侧。
6.如权利要求1所述的流动池，其中所述至少一个空腔包括在其中设置有多个光检测设备的空腔。
7.权利要求6所述的流动池，其中所述多个光检测设备包括彼此隔开的不同的光检测设备，并且其中所述支撑材料进一步在相邻的光检测设备之间延伸。
8.权利要求6所述的流动池，其中所述多个光检测设备包括至少两个整体式光检测设备，并且其中所述支撑材料在所述支撑框架和所述至少两个整体式光检测设备的外周之间延伸。
9.权利要求1所述的流动池，其中所述至少一个光检测设备包括多个光检测设备。
10.权利要求9所述的流动池，其中所述至少一个空腔包括多个空腔，并且其中所述多个光检测设备中的每一个光检测设备设置在所述支撑框架的不同空腔中。
11.权利要求1所述的流动池，其中所述至少一个光检测设备包括至少一个固态光检测设备，所述固态光检测设备包含基础晶片部分、多个光传感器、电偶联到光传感器以传输基于光传感器所检测到的光子数据信号的设备电路、以及与所述多个光传感器相关联的多个光导。
12.权利要求11所述的流动池，其中所述至少一个空腔从所述顶侧到所述底侧延伸穿过所述支撑框架，其中所述设备电路包括延伸穿过所述基础晶片部分的过孔，并且其中所述流动池还包含至少部分沿所述支撑框架的背侧设置并电偶联到所述过孔的电触点。
13.权利要求11所述的流动池，其中所述至少一个光检测设备还包含设置在多个光导上方形成其上表面的反应结构，并且其中所述反应结构包括定位于所述有效区域内的多个纳米孔。
14.权利要求1所述的流动池，其中所述至少一个空腔从所述顶侧向所述底侧仅部分延伸穿过所述支撑框架。
15.权利要求1所述的流动池，其中所述至少一个光检测设备包括至少一个互补金属氧化物半导体(CMOS)光传感器。
16.权利要求1所述的流动池，其中所述流道在所述至少一个光检测设备的整个有效区域上方延伸。
17.一种方法，包括：
将支撑框架的上表面和基板的平面支撑表面附接，所述支撑框架包括从其顶侧延伸到底侧的至少一个空腔；
将至少一个光检测设备定位于所述至少一个空腔内，使其顶侧定位在所述基板的平面支撑表面上，并且所述空腔的边缘部分在所述支撑框架与至少一个光检测设备的外周之间延伸，所述至少一个光检测设备包括有效区域和上表面；
将所述空腔的边缘部分用支撑材料填充以将所述支撑框架和所述至少一个光检测设备偶联在一起；
分离所述支撑框架和所述基板；和
围绕所述至少一个光检测设备的外周将盖子附接到所述支撑框架的顶侧以形成流动池，所述盖子在所述至少一个光检测设备上方延伸并在所述盖子与所述至少一个光检测设备的至少上表面之间形成流道。
18.权利要求17所述的方法，其中所述至少一个光检测设备包括至少一个固态光检测设备，所述至少一个固态光检测设备包含形成背侧的基础晶片部分、多个光传感器、电偶联到所述偶联的光传感器以传输基于所述光传感器所检测到的光子的数据信号的设备电路、以及与所述多个光传感器相关联的多个光导，其中所述支撑框架还包含从顶侧延伸到底侧的至少一个导电过孔，并且所述方法还包括将所述至少一个固态光检测设备的设备电路与所述支撑框架的顶侧的至少一个导电过孔电偶联。
19.权利要求17所述的方法，其中所述至少一个光检测设备包括至少一个固态光检测设备，所述至少一个固态光检测设备包含形成背侧的基础晶片部分、多个光传感器、电偶联到所述偶联的光传感器以传输基于所述光传感器所检测到的光子的数据信号的设备电路、以及与所述多个光传感器相关联的多个光导，其中所述设备电路包括穿过所述基础晶片部分延伸到所述背侧的过孔，并且进一步包括电耦联触点，所述电耦合触点至少部分地沿支撑框架的背侧设置到所述基础晶片部分的过孔。
20.权利要求17所述的方法，还包括在附接所述盖子之前在所述至少一个光检测设备上形成反应结构，所述反应结构形成所述至少一个光检测设备的上表面并且包括定位于所述有效区域内的多个纳米孔。
21.权利要求20所述的方法，其中分离所述支撑框架和所述基板暴露所述支撑材料的凹陷顶侧，所述支撑材料在所述支撑框架的顶侧与所述至少一个光检测设备的顶部的下方和之间延伸，其中所述反应结构在所述支撑材料的凹陷顶侧和所述支撑框架的顶侧上延伸，并且其中所述反应结构形成平面的上表面，所述多个纳米孔从该平面的上表面延伸。
22.权利要求17所述的方法，还包括获得所述至少一个光检测设备，并且其中所述至少一个光检测设备包括将至少一个互补金属氧化物半导体(CMOS)光传感器从多个集成CMOS光传感器上切下来。
23.权利要求17所述的方法，其中所述流道在所述至少一个光检测设备的整个有效区域上方延伸。
24.一种方法，包括：
将第一支撑材料设置在支撑框架的至少一个空腔的底部部分上，所述至少一个空腔从其顶侧到其底侧仅部分延伸通过所述支撑框架；
将至少一个光检测设备定位在至少一个空腔内并且在所述设置的第一支撑材料上，使得所述至少一个空腔的边缘部分在所述支撑框架与所述至少一个光检测设备的外周之间延伸，所述至少一个光检测设备包括有效区域和上表面；
用第二支撑材料填充所述空腔的边缘部分；和
围绕所述至少一个光检测设备的外围将盖子附接到所述支撑框架的顶侧以形成流动池，所述盖子在所述至少一个光检测设备上方延伸、并在所述盖子与所述至少一个光检测设备的至少上表面之间形成流道。
25.权利要求24所述的方法，其中所述流道在所述至少一个光检测设备的整个有效区域上方延伸。
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