ES2948117T3 - Biosensor - Google Patents

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Abstract

Las realizaciones de la invención proporcionan un biosensor mejorado para análisis biológicos o químicos. Según realizaciones de la invención, se pueden usar sensores de imagen de semiconductores de óxido metálico complementarios (CMOS) con iluminación posterior (BSI) para analizar y medir eficazmente la fluorescencia o quimioluminiscencia de una muestra. Este valor medido se puede utilizar para ayudar a identificar una muestra. Las realizaciones de la invención también proporcionan métodos para fabricar un biosensor mejorado para análisis biológicos o químicos y sistemas y métodos de secuenciación de ADN. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Biosensor
Referencias cruzadas con solicitudes relacionadas
Esta solicitud reivindica la prioridad de la solicitud de patente provisional de los Estados Unidos n.° 62/416,813, presentada el 3 de noviembre de 2016.
Campo de la invención
La presente invención se refiere en general a un biosensor para análisis biológico o químico, y más específicamente, a un biosensor que incluye un sensor de imagen del semiconductor de óxido metálico complementario (CMOS) de iluminación trasera (BSI) y métodos para fabricación del mismo.
Antecedentes de la invención
Los sensores de imagen del CMOS encuentran uso en dispositivos electrónicos de formación de imágenes, que incluyen cámaras digitales, equipos de formación de imágenes médicas, dispositivos de radar y similares. Usando circuitos integrados y una serie de fotodiodos, los sensores de imagen de CMOS pueden capturar la luz y convertirla en señales eléctricas.
Los sensores de imagen del CMOS se implementan normalmente en chips. Los chips pueden tener un amplificador para cada píxel. Aunque la inclusión de muchos amplificadores en un chip puede resultar en una menor área para la captura de luz, se pueden integrar otros componentes en el chip para dirigir más luz a los fotodiodos. Por ejemplo, se pueden colocar microlentes delante de los fotodiodos para dirigir la luz hacia los fotodiodos. Para aumentar aún más la cantidad de luz que llega a los fotodiodos, se puede utilizar la iluminación trasera (BSI). BSI coloca efectivamente los fotodiodos más cerca de la fuente de luz, en lugar de debajo y entre el cableado del circuito integrado, lo que reduce la interferencia destructiva. Los sensores del CMOS de BSI también tienen otras ventajas. Por ejemplo, los sensores del CMOS de BSI pueden tener un bajo voltaje de operación, bajo consumo de energía, alta eficiencia y bajo nivel de ruido.
Los sensores de imagen del CMOS de BSI normalmente tienen dos áreas funcionales: un área de detección de luz y un área de circuito electrónico. El área de detección de luz incluye los fotodiodos dispuestos en una matriz, acoplados a transistores de semiconductores de óxido de metal (MOS) que detectan la intensidad de la luz. El área del circuito electrónico proporciona conexiones entre los transistores de MOS y conexiones externas, como a otros dispositivos para procesar los datos de los transistores de MOS.
En la práctica, un sensor de imagen del CMOS de BSI emplea filtros que dividen la luz incidente en bandas de luz de diferentes longitudes de onda. La luz es recibida por los fotodiodos sobre un sustrato y transformada en señales eléctricas de diferente intensidad. Por ejemplo, un haz incidente puede dividirse en luz roja, verde y azul y ser recibido por fotodiodos respectivos para cada color. Cada fotodiodo transforma la intensidad de la luz detectada en señales eléctricas. Esto se logra cuando el fotodiodo acumula una carga. Por ejemplo, cuanto mayor sea la intensidad de la luz, mayor será la carga acumulada en el fotodiodo. La carga acumulada se puede entonces correlacionar con un color y un brillo.
Además de los usos descritos anteriormente, los sensores de imagen del CMOS también se pueden usar para análisis biológico o químico. Para tales análisis, se puede colocar una muestra biológica o química sobre un fotodiodo, y la luz emitida por la muestra biológica o química se puede dirigir al fotodiodo. El fotodiodo puede detectar la fluorescencia o quimioluminiscencia de la muestra y determinar el color y el brillo. Este color y brillo pueden usarse para identificar la muestra biológica o química.
El documento US 2015/056097 A1 describe un biosensor que comprende un sensor de imagen del CMOS de BSI, una capa de pasivación de óxido sobre los fotosensores del sensor de imagen, y una capa de filtro de color sobre la capa de pasivación. La capa de filtro de color está cubierta por una capa de quimisorción sobre la cual se proporciona un arreglo de puntos separados formados por moléculas de anclaje químico capaces de unirse a un analito de interés en una relación uno a uno con los fotosensores. La capa de filtro de color tiene una pluralidad de elementos filtrantes de color configuradas para bloquear la luz de excitación y para actuar como guías de onda para guiar la luz fluorescente emitida por moléculas fluorescentes acopladas a las moléculas de analito unidas a las moléculas de anclaje a los fotosensores.
El documento US 8,216,827 B2 describe un dispositivo de análisis biológico para ensayos basados en fluorescencia, bioluminiscencia o quimioluminiscencia que incluye una cámara de fluidos para recibir un fluido que se va a analizar y un medio de detección óptico basado en un chip APS (sensor de pixeles activos) que tiene una cara frontal de detección en forma de pixeles pasivados, una cara posterior, y almohadillas de contacto eléctrico ubicadas en la cara posterior. Los pixeles pasivados se vuelven funcionales mediante sondas biológicas y/o químicas capaces de unirse a un analito de interés.
Sumario de la invención
La presente invención está dirigida a un biosensor como se define en la reivindicación 1. Como se usa en el presente documento, el término "biosensor" puede usarse para referirse a un aparato para determinar una sustancia emisora de luz dentro o unida a una molécula biológica, particularmente una macromolécula de ácido nucleico ejemplificada por ADN y ácidos nucleicos ramificados o bien derivados. Como se usa en el presente documento, el término "macromolécula de ácido nucleico" puede referirse, por ejemplo, a DNB o realizaciones monocatenarias.
Breve descripción de los dibujos
Se describen realizaciones ilustrativas en detalle a continuación con referencia a las siguientes figuras en las que esas realizaciones de un biosensor que incluye una capa de filtro de color están fuera del alcance de la invención reivindicada.
La FIG. 1 es una vista en sección transversal de un sensor de imagen del CMOS de iluminación trasera, usada en algunas realizaciones.
La FIG. 2 es una vista en sección transversal de un sensor de imagen del CMOS de iluminación trasera con una primera capa de pasivación, usada en algunas realizaciones.
La FIG. 3 es una vista en sección transversal de un sensor de imagen del CMOS de iluminación trasera con una primera capa de metal, usada en algunas realizaciones.
La FIG. 4 es una vista en sección transversal de un sensor de imagen del CMOS de iluminación trasera con una primera capa de metal grabada, usada en algunas realizaciones.
La FIG. 5 es una vista en sección transversal de un sensor de imagen del CMOS de iluminación trasera con una capa dieléctrica, usada en algunas realizaciones.
La FIG. 6 es una vista en sección transversal de un sensor de imagen del CMOS de iluminación trasera con una capa de filtro de color, usada en algunas realizaciones.
La FIG. 7 es una vista en sección transversal de un sensor de imagen del CMOS de iluminación trasera con una capa de filtro de color plana, usada en algunas realizaciones.
La FIG. 8A es una vista en sección transversal de un sensor de imagen del CMOS de iluminación trasera con una segunda capa de pasivación, una primera capa de material y una segunda capa de metal, usada en algunas realizaciones.
La FIG. 8B es una vista en sección transversal de un sensor de imagen del CMOS de iluminación trasera con una segunda capa de pasivación y una segunda capa de metal, usada en algunas realizaciones.
La FIG. 9 es una vista en sección transversal de un biosensor que utiliza un sensor de imagen del CMOS de iluminación trasera, de acuerdo con algunas realizaciones. Aunque la FIG. 9 muestra una capa de filtro de color, la capa de filtro de color está fuera del alcance de la invención reivindicada.
La FIG. 10 es una vista en sección transversal de un biosensor que usa un sensor de imagen del CMOS de iluminación trasera y microlentes, de acuerdo con algunas realizaciones fuera del alcance de la invención reivindicada.
La FIG. 11 es una vista en sección transversal de un biosensor que utiliza un sensor de imagen del CMOS de iluminación trasera, microlentes y una tercera capa de metal, de acuerdo con algunas realizaciones fuera del alcance de la invención reivindicada.
La FIG. 12 es una vista en sección transversal de un biosensor que utiliza un sensor de imagen del CMOS de iluminación trasera, microlentes, una tercera capa de metal y una capa de planarización, de acuerdo con algunas realizaciones fuera del alcance de la invención reivindicada.
La FIG. 13 es una vista en sección transversal de un biosensor que utiliza un sensor de imagen del CMOS de iluminación trasera, de acuerdo con algunas realizaciones fuera del alcance de la invención reivindicada.
La FIG. 14A es una vista superior de un filtro de color de dos canales que puede usarse en un biosensor, de acuerdo con algunas realizaciones fuera del alcance de la invención reivindicada.
La FIG. 14B es una vista superior de un filtro de color de cuatro canales que puede usarse en un biosensor, de acuerdo con algunas realizaciones fuera del alcance de la invención reivindicada.
Las FIG. 15A-15C son imágenes fotográficas que muestran señales de DNB en numerosos puntos de la matriz en un chip del CMOS de BSI en varias etapas de una secuenciación de múltiples etapas.
Descripción detallada de la invención
Las FIG. 1-13 describen varias etapas de fabricación de un biosensor de acuerdo con realizaciones de la presente divulgación. Otras realizaciones de fabricación y configuración serán evidentes a partir de esta descripción para los expertos en la técnica. Por lo tanto, se pretende que la siguiente descripción sea descriptiva pero no limitativa.
Para facilitar la lectura, el texto siguiente está organizado en secciones. Sin embargo, se entenderá que una descripción del tema en una sección (por ejemplo, descripciones de macromoléculas, filtros, métodos de secuenciación, etc.) también puede aplicarse al tema en otras secciones.
Los biosensores de acuerdo con realizaciones de la invención no se limitan a un uso particular. En un aspecto, los biosensores de las realizaciones de la invención encuentran un uso particular para la secuenciación masiva de ADN en paralelo. Las tecnologías de secuenciación de ADN son bien conocidas (vease, por ejemplo, Drmanac et al., 2010, "Human genome sequencing using unchained base reads on selfassembling DNA nanoarrays," Science 327: 78-81; Shendure & Ji, (2008, "Next-generation DNA sequencing," Nature Biotechnology 26: 1135-45) y, por lo tanto, se describen solo en términos generales en las secciones a continuación. Los siguientes párrafos brindan una breve discusión inicial de la secuenciación y la terminología asociada para que ciertas características de los biosensores que se describen a continuación puedan entenderse más fácilmente.
Se conocen una variedad de métodos de secuenciación de ADN. En muchos enfoques, las moléculas grandes (por ejemplo, el ADN genómico) se dividen en muchos fragmentos más pequeños, cada uno con una secuencia de ADN característica. En las tecnologías basadas en matrices, los fragmentos se distribuyen en una matriz de posiciones en un sustrato de modo que cada posición en la matriz contenga un fragmento de ADN con una única secuencia característica. La información de secuencia ("lecturas") se obtiene de los ADN en cada una de las miles, o más a menudo, millones, de posiciones simultáneamente y ensambladas por un ordenador. En la mayoría de los enfoques de secuenciación, los fragmentos se amplifican antes de la determinación de la secuencia. La amplificación puede ocurrir antes del posicionamiento de los fragmentos en cada posición, después del posicionamiento de los fragmentos en cada posición, o antes y después del posicionamiento. La etapa o etapas de amplificación producen "amplicones" que sirven como "plantillas" en un proceso de secuenciación. Por lo tanto, para ilustración, la amplificación puede usar RCA para producir un concatámero monocatenario (por ejemplo, una nanoesfera de ADN) en cada posición en la matriz o usar PCR puente para producir una población clonal (o agrupación) de moléculas de ADN con la misma secuencia en cada posición.
Se entenderá que la referencia a una "macromolécula de ADN" y similares abarca nanoesferas de ADN, estructuras ramificadas y poblaciones clonales agrupadas (es decir, más de una sola molécula) o sus precursores. Además, una "macromolécula de ADN" y similares pueden abarcar moléculas de ADN auxiliares tales como cebadores y cadenas en crecimiento producidas por extensión de cebador u otros procesos. En muchas tecnologías de secuenciación, son las moléculas auxiliares de ADN las que comprenden (o están "etiquetadas" con) un colorante detectable (por ejemplo, fluorescente o quimioluminiscente) que emite luz detectada por fotodiodos del biosensor. Por lo tanto, se entenderá que una frase como "iluminar la macromolécula de ácido nucleico con una fuente de luz de excitación y detectar la luz emitida por la macromolécula" abarca "exponer una nanoesfera de ADN o una agrupación clonal y moléculas auxiliares etiquetadas asociadas con una fuente de luz de excitación y detectar luz emitida por los colorantes de las moléculas auxiliares etiquetadas".
En los métodos de secuenciación basados en matrices y los biosensores de las realizaciones de la invención, las macromoléculas de ADN se colocan sobre un sustrato en pocillos o en "puntos". Los pocillos o puntos son capaces de recibir y retener la macromolécula. A menudo, los puntos, a veces denominados "regiones discretas separadas" o "almohadillas", comprenden un sustrato funcionalizado para recibir una macromolécula de ácido nucleico y los puntos están separados por áreas que son "inertes" en el sentido de que las macromoléculas de ADN no se unen a tales áreas. Por ejemplo, y sin limitación, véase Drmanac 2010, citado anteriormente. Los "pocillos" son un tipo de punto que comprende paredes que forman un límite o barrera para las macromoléculas de ADN. Excepto donde esté claro por el contexto, la referencia a "puntos" a continuación puede incluir pocillos.
En los biosensores de las realizaciones de la invención, los puntos generalmente tienen dimensiones uniformes y están organizados como una matriz regular (es decir, no aleatoria). Los puntos de una matriz generalmente se organizan en un patrón rectilíneo, a menudo en columnas y filas, pero se pueden usar otros patrones regulares (por ejemplo, una espiral). Los puntos de una matriz pueden tener dimensiones, altura y densidad características. Los propios puntos pueden ser circulares, cuadrados, hexagonales o de otra forma. En la discusión a continuación, generalmente se supone que los puntos son circulares (es decir, se pueden describir como si tuvieran un diámetro). Se entenderá que la referencia a un "diámetro" también puede referirse a dimensiones lineales de otros puntos con forma (por ejemplo, diagonal, largo o ancho). Por lo tanto, como se usa en este documento, "dimensión lineal" puede referirse al diámetro de un círculo, el ancho de un cuadrado, una diagonal y similares. En el contexto de los biosensores de las formas de realización de la invención, el tamaño de los puntos es significativo de dos formas. En primer lugar, los puntos pueden dimensionarse y/o funcionalizarse de forma que limiten la ocupación a una sola secuencia objetivo. Esta puede ser una sola nanoesfera de ADN (un concatámero de una sola secuencia objetivo) o una agrupación clonal con una sola secuencia objetivo. Véase, por ejemplo, la patente de los Estados Unidos n.° 8,133,719 B2 y la publicación de la solicitud de patente de los Estados Unidos n.° 2013/0116153 A1. En segundo lugar, generalmente los puntos pueden dimensionarse y posicionarse en relación con los fotodiodos subyacentes de modo que cada fotodiodo reciba la luz emitida desde un único punto. En algunas realizaciones, se puede colocar una matriz de puntos sobre una matriz de un fotodiodo o fotodiodos correspondientes (y/o filtros de color) con una correlación de 1 a 1. Es decir, la luz emitida, por ejemplo, por una macromolécula de ADN en un punto individual pasa a un filtro subyacente y la luz no bloqueada por el filtro es detectada por un solo fotodiodo asociado con el filtro, o la luz emitida, por ejemplo, por una macromolécula de ADN, en el punto individual pasa a una pluralidad de filtros subyacentes, cada uno asociado con un filtro (específico para longitudes de onda particulares), cada uno asociado con un solo fotodiodo, y la luz no bloqueada por un filtro es detectada por el fotodiodo asociado. Por lo tanto, como también se analiza a continuación, en algunas realizaciones, la luz emitida desde un solo punto puede ser detectada por más de un fotodiodo (por ejemplo, 2, 3, 4, etc.) fotodiodos. En estas realizaciones, un grupo de múltiples fotodiodos asociados con un solo punto puede denominarse "celda unitaria" de fotodiodos. Los puntos y filtros (por ejemplo, filtros individuales o celdas unitarias) pueden disponerse en el biosensor de modo que cada fotodiodo en la celda unitaria reciba la luz emitida desde el mismo punto único. Además, en algunas realizaciones, el área de la superficie receptora de luz de un fotodiodo, o el área combinada de las superficies receptoras de luz de múltiples fotodiodos asociados con el mismo punto, es menor que el área del punto (desde el cual se emite la luz). Dicho de otro modo, el punto puede ser más pequeño que el o los fotodiodos subyacentes, de modo que el límite del punto, si se proyecta sobre la superficie receptora de luz del o los fotodiodos, está contenido dentro de la superficie receptora de luz.
Como es bien sabido, la secuenciación de ácidos nucleicos generalmente implica un proceso iterativo en el que una etiqueta fluorescente o quimioluminiscente se asocia en una secuencia de una manera específica con la plantilla de ADN (amplicón) que se está secuenciando, se detecta la asociación y la etiqueta se elimina en el sentido de que ya no emite una señal. Véase, por ejemplo, la publicación de la solicitud de patente de los Estados Unidos n.° 2016/0237488 A1; la solicitud de patente de los Estados Unidos n.° 2012/0224050 A1; las patentes de los Estados Unidos n.° 8,133,719 B2; 7,910,354 B2; 9,222,132 B2; 6,210,891 B1; 6,828,100 B1, 6,833,246 B2; y 6,911,345 B2. Por lo tanto, se apreciará que, por ejemplo, "etiquetar una macromolécula de ácido nucleico con una etiqueta fluorescente" puede referirse a asociar una molécula o moléculas auxiliares etiquetadas con un plantilla de ADN inmovilizada en un punto.
Volviendo ahora a los dibujos, la FIG. 1 es una vista en sección transversal de un sensor de imagen del CMOS con iluminación trasera (BSI) 100 de acuerdo con algunas realizaciones. El sensor de imagen del CMOS de BSI 100 puede incluir una primera capa dieléctrica 110. Aunque se describe como dieléctrica, se contempla que la primera capa dieléctrica 110 puede incluir cualquier material eléctricamente aislante adecuado. La primera capa dieléctrica 100 puede incluir cableado metálico 113. El cableado metálico 113 puede incluir materiales de circuitos integrados y conexiones externas. Juntos, la primera capa dieléctrica 100 y el cableado metálico 113 pueden denominarse colectivamente en este documento como una "capa de circuito electrónico" del sensor de imagen del CMOS de BSI.
Se puede proporcionar una capa de sustrato 115 sobre la primera capa dieléctrica 110 y el cableado de metal 113. La capa de sustrato 115 puede estar hecha de cualquier material adecuado, tal como, por ejemplo, silicio grupo III-V sobre silicio, grafeno sobre silicio, silicio sobre aislante, combinaciones de los mismos, y similares. La capa de sustrato 115 puede incluir aberturas en las que se pueden colocar componentes de detección de luz (por ejemplo, fotodiodos 117). Aunque se describe en este documento con respecto a los fotodiodos 117, se contempla que se puede usar cualquier componente de detección de luz adecuado fuera del alcance de la invención reivindicada.
Los fotodiodos 117 pueden configurarse para convertir la luz medida en corriente. Los fotodiodos 117 pueden incluir la fuente y el drenaje de un transistor de MOS (no mostrado) que puede transferir la corriente a otros componentes, tal como a otros transistores de MOS. Los otros componentes pueden incluir un transistor de reinicio, un seguidor de fuente de corriente o un selector de fila para transformar la corriente en señales digitales, y similares. Juntos, la capa de sustrato 115 y los fotodiodos 117 pueden denominarse colectivamente en este documento como una "capa de detección de luz" del sensor de imagen del CMOS de BSI.
Los fotodiodos 117 pueden estar en contacto con el cableado metálico 113 para comunicar las señales digitales a las conexiones externas a través del cableado metálico 113. En el sensor de imagen del CMOS de BSI 100 ilustrado en la FIG. 1, la superficie receptora de luz se coloca en la parte superior de los fotodiodos 117 (es decir, en una superficie que no está en contacto con la capa del circuito electrónico y opuesta a la capa del circuito electrónico), y los fotodiodos 117 reciben la luz incidente en esta superficie receptora de luz.
De acuerdo con la FIG. 2, para construir un biosensor 200, se puede depositar una primera capa de pasivación 120 mediante técnicas convencionales de procesamiento de semiconductores (por ejemplo, deposición de vapor químico de plasma a baja temperatura) sobre la capa de sustrato 115 y los fotodiodos 117 del sensor de imagen del CMOS de BSI 100. La primera capa de pasivación 120 puede incluir cualquier material protector adecuado. Por ejemplo, la primera capa de pasivación 120 puede incluir materiales tales como silicio, óxido, metales, combinaciones de los mismos y similares. De acuerdo con la invención reivindicada, la capa de pasivación incluye un óxido. La primera capa de pasivación 120 puede actuar como una parada de grabado para posteriores etapas de grabado, como se describe más adelante en este documento. La primera capa de pasivación 120 puede actuar alternativa o adicionalmente para proteger el dispositivo activo (es decir, el sensor de CMOS de iluminación trasera). La primera capa de pasivación 120 puede actuar alternativa o adicionalmente para proteger los fotodiodos 117 del desgaste causado por el uso frecuente. La primera capa de pasivación 120 puede ser transparente. En un ejemplo, la primera capa de pasivación 120 puede tener un espesor de 100 nanómetros o menos.
A. Biosensor 200 de la FIG. 2
La FIG. 2 ilustra un biosensor 200 que puede usarse para análisis biológico o químico (por ejemplo, para detectar la quimioluminiscencia de una macromolécula o un complejo macromolecular), de acuerdo con algunas realizaciones. El biosensor 200 incluye un sensor de imagen del CMOS de iluminación trasera 100. El sensor de imagen del CMOS de iluminación trasera 100 incluye una capa de circuito electrónico (compuesta por la primera capa dieléctrica 110 y el cableado metálico 113) y una capa fotosensora sobre la capa de circuito electrónico (compuesta por una capa de sustrato 115 y fotodiodos 117). De acuerdo con la invención reivindicada, los fotodiodos 117 están en contacto con la capa del circuito electrónico de manera que las señales electrónicas pueden transmitirse desde el fotodiodo 117 a la capa de circuito electrónico y, en algunas realizaciones, a un dispositivo externo. Una superficie receptora de luz está definida por una superficie de los fotodiodos 117 que es opuesta a la capa del circuito electrónico (es decir, la superficie en contacto con la primera capa de pasivación 120).
De acuerdo con la invención reivindicada, el biosensor 200 puede incluir además la primera capa de pasivación 120 sobre el sensor de imagen del CMOS de iluminación trasera 100, y puntos o pocillos (no mostrados) formados sobre o en la primera capa de pasivación 120 en o sobre los cuales se pueden colocar muestras químicas o biológicas para análisis. En algunas realizaciones, el biosensor 200 puede adaptarse para detectar una señal óptica (p. ej., emisión fluorescente o quimioluminiscente) de una matriz correspondiente de biomoléculas, donde las biomoléculas individuales pueden colocarse sobre (p. ej., en puntos o pocillos) uno o más fotodiodos de modo que uno o más fotodiodos reciban luz de la biomolécula, como se analiza con mayor detalle a continuación.
A continuación, se pueden describir varias realizaciones adicionales para construir biosensores utilizando un sensor del CMOS de iluminación trasera 100. Aunque los ejemplos ilustrados en las FIGS. 3-9, incluyen una capa de filtro de color, la capa de filtro de color está fuera del alcance de la invención reivindicada. De acuerdo con la FIG. 3, se puede depositar una primera capa de metal 123A mediante técnicas convencionales de procesamiento de semiconductores sobre la primera capa de pasivación 120 del biosensor 200 (por ejemplo, mediante técnicas de deposición de metal). La primera capa de metal 123A puede incluir cualquier material metálico adecuado. Por ejemplo, la primera capa de metal 123A puede incluir materiales tales como tungsteno, aluminio, oro, cobre, combinaciones o aleaciones de los mismos y similares. En algunas realizaciones, la primera capa de metal 123A puede ser una capa gruesa, por ejemplo, más gruesa que la primera capa de pasivación 120. Por ejemplo, la primera capa de metal 123A puede tener hasta 3 micrómetros.
De acuerdo con la FIG. 4, la primera capa de metal 123A puede grabarse para proporcionar primeras aberturas por encima de los fotodiodos 117, dejando la primera capa de metal 123B. La primera capa de metal 123A puede grabarse mediante cualquier proceso adecuado, tal como, por ejemplo, grabado en húmedo, grabado en seco, combinaciones de los mismos y similares. Se contempla que grabar la primera capa de metal 123A puede implicar, por ejemplo, el uso de una máscara. El grabado puede completarse usando cualquiera de una variedad de materiales, tales como, por ejemplo, ácidos (por ejemplo, ácido clorhídrico, ácido fluorhídrico, ácido nítrico, etc.), álcali con oxidantes, combinaciones de los mismos y similares. Se contempla que el tipo de ácido necesario para grabar la primera capa de metal 123A puede depender del material utilizado para formar la primera capa de metal 123A. En algunas realizaciones, las primeras aberturas pueden estar alineadas de centro a centro con los fotodiodos 117, maximizando la eficiencia de los fotodiodos 117 en un uso posterior. Una máscara (no mostrada) puede definir las aberturas sobre los fotodiodos 117, dejando remanente la primera capa de metal 123B, y la primera capa de pasivación 120 puede actuar como una parada de grabado al grabar las aberturas en la primera capa de metal 123A. Como se describe en este documento, los pilares de la primera capa de metal 123B pueden separar la luz recibida por filtros de color separados y pueden reflejar la luz de fondo destinada a un filtro de color determinado hacia ese filtro de color o hacia el fotodiodo 117 correspondiente.
De acuerdo con la FIG. 5, se puede depositar una segunda capa dieléctrica 125 sobre la primera capa de metal 123B y en las primeras aberturas mediante técnicas convencionales de procesamiento de semiconductores. En algunas realizaciones, la segunda capa dieléctrica 125 se puede formar en todos los lados expuestos de la primera capa de metal 123B. Aunque se describe como dieléctrica, se contempla que la segunda capa dieléctrica 125 puede incluir cualquier material eléctricamente aislante adecuado, tal como nitruro de silicio, óxido de tantalio, combinaciones de los mismos y similares. La segunda capa dieléctrica 125 puede estar formada por un material igual o diferente al de la primera capa dieléctrica 110.
De acuerdo con la FIG. 6, el material del filtro de color 127A puede depositarse sobre la segunda capa dieléctrica 125. En algunas realizaciones, el material de filtro de color 127A puede depositarse mediante recubrimiento por rotación. El material de filtro de color 127A llena las aberturas creadas por la segunda capa dieléctrica 125. En esta realización, el material de filtro de color 127A también se deposita en las partes de la segunda capa dieléctrica 125 entre las aberturas. De este modo, de acuerdo con la FIG. 7, el exceso de material de filtro de color 127A por encima de las aberturas de la segunda capa dieléctrica 125 puede eliminarse, como por ejemplo, mediante planarización químicomecánica (CMP), dejando el material de filtro de color 127B en las aberturas de la segunda capa dieléctrica 125.
Sin embargo, también se contempla que en algunas realizaciones, el proceso que se muestra en la FIG. 6 puede omitirse. En otras palabras, como en la FIG. 7, el material de filtro de color 127B se puede depositar selectivamente solo en las aberturas de la segunda capa dieléctrica 125, de modo que más de un (por ejemplo, 2, 3 o 4) material de filtro de color diferente 127B se puede colocar encima de los fotodiodos 117. En algunas aplicaciones, cada material de filtro de color diferente 127B puede asociarse con un fotodiodo 117 separado.
El material de filtro de color 127B puede incluir, por ejemplo, un polímero a base de pigmento, un colorante a base de pigmento, un polímero a base de colorante, una resina u otro material de base orgánica, combinaciones de los mismos y similares. El material de filtro de color 127B puede ser necesario para el biosensor, por ejemplo, porque los fotodiodos 117 solos pueden detectar la intensidad de la luz con poca o ninguna especificidad de longitud de onda y, por lo tanto, no pueden separar la información de color.
El material de filtro de color 127B puede incluir material de filtro azul, material de filtro rojo, material de filtro verde, material de filtro esmeralda, material de filtro cian, material de filtro amarillo, material de filtro magenta, material de filtro blanco, combinaciones de los mismos y similares. Por lo tanto, el material de filtro de color 127B puede filtrar la luz incidente por intervalo de longitud de onda, de modo que las intensidades filtradas separadas incluyan información sobre el color de la luz. Por ejemplo, el material de filtro de color rojo 127B puede proporcionar información sobre la intensidad de la luz en las regiones de longitud de onda roja. El material de filtro de color azul 127B puede dar información sobre la intensidad de la luz en las regiones de longitud de onda azul. El material de filtro de color verde 127B puede proporcionar información sobre la intensidad de la luz en las regiones de longitud de onda verde, y así sucesivamente.
En algunas realizaciones, el material de filtro de color 127B puede incluir material de un solo color. Por ejemplo, cada uno de los materiales de filtro de color 127B puede ser rojo. En algunas realizaciones, el material de filtro de color 127B puede incluir material de diferentes colores, correspondiendo cada material de filtro de color 127B a un fotodiodo 117 separado. Por ejemplo, un material de filtro de color 127B puede ser rojo y un material de filtro de color 127B vecino puede ser verde. La FIG. 14A ilustra una realización de este tipo, en la que se utiliza un filtro de color de dos canales. En la FIG. 14A, una muestra biológica o química (p. ej., una macromolécula de ADN) se puede colocar en un punto o pocillo 1450 de manera que las emisiones de la macromolécula entren tanto en el material de filtro de color rojo 1427b como en el material de filtro de color verde 1427A (p. ej., superponiendo tanto el material de filtro de color rojo 1427B como el material de filtro de color verde 1427A), y de modo que se pueda detectar la longitud de onda de la luz emitida a través de los diferentes colores del material de filtro de color. En otro ejemplo, más de dos materiales de filtro de color circundantes 127B pueden incluir material de diferentes colores. La FIG. 14B ilustra una realización de este tipo, en la que se utiliza un filtro de color de cuatro canales. El filtro de color de cuatro canales puede incluir un material de filtro de color 1427B que es rojo, un material de filtro de color 1427D que es amarillo, un material de filtro de color 1427A que es verde y un material de filtro de color 1427C que es azul. En este ejemplo, una muestra biológica o química puede colocarse en un punto o pocillo 1450 en la intersección de los cuatro filtros de color, de modo que pueda detectarse la longitud de onda de la luz emitida a través de los cuatro colores del material del filtro de color. En algunas realizaciones, el punto o pocillo 1450 pueden estar por encima de cada uno de los materiales de filtro de color subyacentes (y los fotodiodos correspondientes) por igual, es decir, de modo que áreas iguales de cada filtro subyacen al punto.
La FIG. 8A ilustra una realización en la que se construye el biosensor 800. De acuerdo con la FIG. 8A, la segunda capa de pasivación 130 se puede depositar de acuerdo con las técnicas convencionales de semiconductores sobre la segunda capa dieléctrica 125 y el material de filtro de color 127B. La segunda capa de pasivación 130 puede ser como se describe a continuación con respecto a la FIG. 8B. Se puede depositar una primera capa de material 135 sobre la segunda capa de pasivación 130. La primera capa de material 135 puede incluir cualquier material adecuado, tal como nitruro de silicio, óxido de tantalio, combinaciones de los mismos y similares. Se puede depositar una segunda capa de material 137 sobre la primera capa de material 135. La segunda capa de material 137 puede incluir cualquier material adecuado, tal como dióxido de silicio y similares. En algunas realizaciones, la primera capa de material 135 puede tener un índice de refracción superior al índice de refracción de la segunda capa de material 137. En algunas realizaciones, la primera capa de material 135 puede tener un índice de refracción superior al de la segunda capa de pasivación 130. Por lo tanto, la realización de la FIG. 8A puede dar como resultado un suministro eficiente de luz de excitación a la superficie receptora de luz en el caso de la medición de fluorescencia. Por ejemplo, la primera capa de material 135 puede formar el núcleo de una guía de onda óptica, permitiendo así una transmisión de luz de excitación de baja pérdida. En algunas realizaciones, las muestras biológicas o químicas pueden colocarse en la segunda capa de material 137 por encima de los fotodiodos 117 (en algunas realizaciones, en aberturas o pocillos formados en la segunda capa de material 137), y su fluorescencia o quimioluminiscencia puede medirse mediante los fotodiodos 117, como se describe más adelante en este documento. Cuando se mide la fluorescencia en la realización que se muestra en la FIG. 8A, sin embargo, la luz de excitación puede dirigirse lateralmente, a lo largo de la superficie del biosensor 800, en algunos ejemplos.
B. Biosensor 800 de la FIG. 8A
Por lo tanto, la FIG. 8A ilustra un biosensor 800 que puede usarse para análisis biológico o químico de acuerdo con algunas realizaciones. El biosensor 800 puede incluir un sensor de imagen del CMOS de iluminación trasera 100. El sensor de imagen del CMOS de iluminación trasera 100 incluye una capa de circuito electrónico (compuesta por la primera capa dieléctrica 110 y el cableado de metal 113) y una capa fotosensora sobre la capa de circuito electrónico (compuesta por una capa de sustrato 115 y fotodiodos 117). Los fotodiodos 117 pueden estar en contacto con la capa de circuito electrónico de manera que las señales electrónicas pueden transmitirse desde el fotodiodo 117 a la capa de circuito electrónico y, en algunas realizaciones, a un dispositivo externo. Una superficie receptora de luz está definida por una superficie de los fotodiodos 117 que es opuesta a la capa del circuito electrónico (es decir, la superficie en contacto con la primera capa de pasivación 120).
El biosensor 800 puede incluir además la primera capa de pasivación 120 sobre el sensor de imagen del CMOS de iluminación trasera 100, y una primera capa de metal 123B sobre la primera capa de pasivación 120. La primera capa de metal 123B también puede colocarse sobre la capa de sustrato 115. La primera capa de metal 123B puede incluir primeras aberturas. El biosensor 800 puede incluir además una segunda capa dieléctrica 125 sobre la capa de metal 123B y la primera capa de pasivación 120. La segunda capa dieléctrica 125 también puede colocarse en las primeras aberturas de la capa de metal 123B.
El biosensor 800 puede incluir además material de filtro de color 127B sobre la segunda capa dieléctrica 125 y en y por encima de las primeras aberturas de la capa de metal 123B, de modo que una superficie superior del material de filtro de color 127B puede ser plana con una superficie superior de la segunda capa dieléctrica 125 sobre la capa de metal 123B. El biosensor 800 puede incluir además una segunda capa de pasivación 130 sobre la segunda capa dieléctrica 125 y el material de filtro de color 127. El biosensor 800 puede incluir además una primera capa de material 135 y una segunda capa de material 137. La primera capa de material 135 puede tener un índice de refracción más alto que la segunda capa de material 137. Se puede colocar una muestra biológica o química en puntos o pocillos (no mostrados) formados en o sobre la segunda capa de material 137 para análisis, como se describe más adelante en este documento.
La FIG. 8B ilustra una realización alternativa a la FIG. 8A. De acuerdo con la FIG. 8B, se puede depositar una segunda capa de pasivación 130 de acuerdo con técnicas convencionales de semiconductores sobre la segunda capa dieléctrica 125 y el material de filtro de color 127B. La segunda capa de pasivación 130 puede incluir cualquier material adecuado, tal como, por ejemplo, nitruro de silicio, óxido de tantalio, combinaciones de los mismos y similares. En algunas realizaciones, la segunda capa de pasivación 130 puede incluir uno o más materiales de alta k. La segunda capa de pasivación 130 puede incluir materiales iguales o diferentes que la primera capa de pasivación 120. En algunas realizaciones, la segunda capa de pasivación 130 está hecha de un material más denso que la primera capa de pasivación 120. La segunda capa de pasivación 130 puede, en algunas realizaciones, actuar como un material protector entre una muestra que se analiza y el material de filtro de color 127B. En algunas realizaciones, la segunda capa de pasivación 130 actúa como una parada de grabado para las etapas de grabado posteriores. La segunda capa de pasivación 130 puede ser transparente.
Además de semiconductores la FIG. 8B, se puede depositar una segunda capa de metal 133A de acuerdo con técnicas de semiconductores convencionales sobre la segunda capa de pasivación 130. La segunda capa de metal 133A puede incluir cualquier material metálico adecuado, como, por ejemplo, tungsteno, aluminio, cobre, combinaciones de los mismos y similares. La segunda capa de metal 133A puede estar hecha del mismo material que la primera capa de metal 123B o de uno diferente. La segunda capa de metal 133A puede ser opaca a la luz incidente o de excitación.
Por lo tanto, de acuerdo con la FIG. 9, la segunda capa de metal 133B puede grabarse fuera de la segunda capa de metal 133A o modelarse, creando segundas aberturas 150A-C en la segunda capa de metal 133A. En algunas realizaciones, las segundas aberturas 150A-C pueden estar alineadas de centro a centro con los fotodiodos 117. En algunas realizaciones, las segundas aberturas 150A-C pueden tener un diámetro en el intervalo de 100 nanómetros a 1 micrómetro. Las segundas aberturas 150A-C pueden tener un ancho o diámetro menor que el material de filtro de color 127B. En algunas realizaciones, las muestras biológicas o químicas se pueden colocar en las segundas aberturas 150A-C, y la luz emitida por las muestras se puede usar para medir su fluorescencia o quimioluminiscencia, como se describe más adelante en este documento. En realizaciones en las que las segundas aberturas 150A-C son más pequeñas en anchura o diámetro que el material de filtro de color 127B, puede haber un mayor bloqueo de la luz incidente o de excitación, lo que da como resultado menos ruido en la detección de la fluorescencia o luminiscencia de una muestra. El ancho o diámetro de las segundas aberturas 150A-C puede corresponder aproximadamente al tamaño de la muestra biológica o química que se analiza.
C. Biosensor 900 de la FIG. 9
Por lo tanto, la FIG. 9 ilustra un biosensor 900 que puede usarse para análisis biológico o químico de acuerdo con algunas realizaciones. El biosensor 900 incluye un sensor de imagen del CMOS de iluminación trasera 100. El sensor de imagen del CMOS de iluminación trasera 100 incluye una capa de circuito electrónico (compuesta por la primera capa dieléctrica 110 y el cableado metálico 113) y una capa fotosensora sobre la capa de circuito electrónico (compuesta por de una capa de sustrato 115 y fotodiodos 117). Los fotodiodos 117 pueden estar en contacto con la capa de circuito electrónico de manera que las señales electrónicas pueden transmitirse desde el fotodiodo 117 a la capa de circuito electrónico y, en algunas realizaciones, a un dispositivo externo. Una superficie receptora de luz está definida por una superficie de los fotodiodos 117 que es opuesta a la capa del circuito electrónico (es decir, la superficie en contacto con la primera capa de pasivación 120).
El biosensor 900 puede incluir además la primera capa de pasivación 120 sobre el sensor de imagen del CMOS de iluminación trasera 100, y una primera capa de metal 123B sobre la primera capa de pasivación 120. La primera capa de metal 123B también puede colocarse sobre la capa de sustrato 115. La primera capa de metal 123B puede incluir primeras aberturas. El biosensor 900 puede incluir además una segunda capa dieléctrica 125 sobre la capa de metal 123B y la primera capa de pasivación 120. La segunda capa dieléctrica 125 también puede colocarse en las primeras aberturas de la capa de metal 123B.
El biosensor 900 puede incluir además material de filtro de color 127B sobre la segunda capa dieléctrica 125 y en y por encima de las primeras aberturas de la capa de metal 123B, de modo que una superficie superior del material de filtro de color 127B puede ser plana con una superficie superior de la segunda capa dieléctrica 125 sobre la capa de metal 123B. El biosensor 900 puede incluir además una segunda capa de pasivación 130 sobre la segunda capa dieléctrica 125 y el material de filtro de color 127. El biosensor 900 puede incluir además una segunda capa de metal 133B que tiene segundas aberturas 150A-C. Las segundas aberturas 150A-C pueden funcionar como puntos o pozos configurados para recibir muestras biológicas o químicas, como se describe más adelante en este documento.
Con referencia nuevamente a la realización de la FIG. 9, se pueden implementar varias técnicas de fabricación adicionales para mejorar aún más la señal, como se describe en el presente documento con respecto a las FIGS. 10­ 13 . De acuerdo con la FIG. 10, las microlentes 140A pueden crecer sobre la segunda capa de pasivación 130 y la segunda capa de metal 133B. En algunas realizaciones, las microlentes 140A pueden alinearse de centro a centro con los fotodiodos 117. Las microlentes 140A pueden incluir una variedad de materiales, tales como vidrio, polímeros, plásticos, combinaciones de los mismos y similares. Las microlentes 140A pueden incluirse en el dispositivo encima de cada uno de los filtros de color 127B para enfocar la luz emitida en cada uno de los filtros de color 127B.
Las microlentes 140A pueden crecer de acuerdo con cualquier proceso de fabricación de microlentes adecuado, tal como las que se usan comúnmente con respecto a los sensores de imagen del CMOS. Como ejemplo, la fotolitografía se puede realizar en un material epoxi curable por ultravioleta o fotorresistencia y el material se puede fundir para formar conjuntos de microlentes 140a . Como otro ejemplo, se pueden fundir pequeños filamentos de vidrio y la tensión superficial del vidrio fundido puede formar superficies esféricas lisas. A continuación, el vidrio de superficie esférica puede montarse y pulirse según corresponda para formar microlentes 140A. En otro ejemplo más, se puede utilizar la óptica a nivel de oblea (WLO), en la que se alinean con precisión, obleas de múltiples lentes, se unen entre sí y se cortan en cuadrados para formar pilas de elementos múltiples que se pueden utilizar como microlentes 140A.
De acuerdo con la FIG. 11, se puede depositar una tercera capa de metal 143A de acuerdo con las técnicas convencionales de procesamiento de semiconductores sobre las microlentes 140A. La tercera capa de metal 143A puede incluir cualquier material adecuado, tal como tungsteno, aluminio, cobre, combinaciones de los mismos y similares. La tercera capa de metal 143A puede ser una capa relativamente delgada, por ejemplo, más delgada que la segunda capa de metal 123B. La tercera capa de metal 143A puede estar hecha de materiales iguales o diferentes que la primera capa de metal 123B y/o la segunda capa de metal 133B.
De acuerdo con la FIG. 12, se puede depositar una capa de planarización 145A sobre la tercera capa de metal 143A. La capa de planarización 145A puede incluir cualquier material adecuado. La capa de planarización 145A puede depositarse, por ejemplo, mediante revestimiento por rotación o mediante cualquier otro método adecuado. Si la capa de planarización 145A excede una superficie superior expuesta de la tercera capa de metal 143A, la capa de planarización 145A puede planarizarse, por ejemplo, mediante planarización químico-mecánica (CMP), dejando la capa de planarización 145A en las aberturas entre la tercera capa de metal 143A y creando una superficie superior sustancialmente plana.
De acuerdo con la FIG. 13, las terceras aberturas 155A-C pueden grabarse a través de la capa de planarización 145A (dejando la capa de planarización 145B restante), la tercera capa de metal 143A (dejando la tercera capa de metal 143B restante) y las microlentes 140A (dejando las microlentes 140B restantes). Por ejemplo, la capa de planarización 145B se puede recubrir por rotación con una fotorresistencia (no mostrada) para grabar las terceras aberturas 155A-C. En algunas realizaciones, el ancho de las terceras aberturas 155A-C puede corresponder al ancho de las segundas aberturas 150A-C, de modo que la segunda capa de metal 133B no necesita ser grabada adicionalmente. Las terceras aberturas 155A-C pueden grabarse en la segunda capa de pasivación 130, actuando la segunda capa de pasivación 130 como un tope de grabado. En algunos ejemplos, las terceras aberturas 155A-C pueden tener un diámetro entre 100 nanómetros y 1 micrómetro, y pueden alinearse de centro a centro con el material de filtro de color 127B y/o el fotodiodo 117. En algunas realizaciones, las muestras biológicas o químicas pueden ser colocadas en las terceras aberturas 155A-C en la segunda capa de pasivación 130, y la fluorescencia o quimioluminiscencia de las muestras puede medirse, como se describe más adelante en este documento.
D. Biosensor 1300 de la FIG. 13
Por lo tanto, la FIG. 13 ilustra un biosensor 1300 que puede usarse para análisis biológico o químico de acuerdo con algunas realizaciones. El biosensor 1300 incluye un sensor de imagen del CMOS de iluminación trasera 100. El sensor de imagen del CMOS de iluminación trasera 100 incluye una capa de circuito electrónico (compuesta por la primera capa dieléctrica 110 y el cableado metálico 113) y una capa fotosensora sobre la capa de circuito electrónico (compuesta por una capa de sustrato 115 y fotodiodos 117). Los fotodiodos 117 pueden estar en contacto con la capa de circuito electrónico de manera que las señales electrónicas pueden transmitirse desde el fotodiodo 117 a la capa de circuito electrónico y, en algunas realizaciones, a un dispositivo externo. Una superficie receptora de luz está definida por una superficie de los fotodiodos 117 que es opuesta a la capa del circuito electrónico (es decir, la superficie en contacto con la primera capa de pasivación 120).
El biosensor 1300 puede incluir además la primera capa de pasivación 120 sobre el sensor de imagen del CMOS de iluminación trasera 100, y una primera capa de metal 123B sobre la primera capa de pasivación 120. La primera capa de metal 123B también puede colocarse sobre la capa de sustrato 115. La primera capa de metal 123B puede incluir primeras aberturas. El biosensor 1300 puede incluir además una segunda capa dieléctrica 125 sobre la capa de metal 123B y la primera capa de pasivación 120. La segunda capa dieléctrica 125 también puede colocarse en las primeras aberturas de la capa de metal 123B.
El biosensor 1300 puede incluir además material de filtro de color 127B sobre la segunda capa dieléctrica 125 y en y por encima de las primeras aberturas de la capa de metal 123B, de modo que una superficie superior del material de filtro de color 127B pueda ser plana con una superficie superior de la segunda capa dieléctrica 125 sobre la capa de metal 123B. El biosensor 1300 puede incluir además una segunda capa de pasivación 130 sobre la segunda capa dieléctrica 125 y el material de filtro de color 127. El biosensor 1300 puede incluir además una segunda capa de metal 133B sobre la segunda capa de pasivación 130 que tiene segundas aberturas 150A-C.
El biosensor 1300 puede incluir además microlentes 140B sobre la segunda capa de metal 133B, una tercera capa de metal 143B sobre las microlentes 140B y una capa de planarización 145 sobre la tercera capa de metal 143B. La tercera capa de metal 143B puede servir para varios propósitos diferentes en el biosensor 1300. Por ejemplo, la tercera capa de metal 143B puede ayudar a bloquear la entrada de luz incidente en el material de filtro de color 127B. Además, debido a que la tercera capa de metal 143B está curvada, cualquier luz emitida por una muestra biológica o química puede pasar a través de las microlentes 140B, reflejarse en la tercera capa de metal 143B y dirigirse nuevamente hacia el material de filtro de color 127B y, por lo tanto, la superficie receptora de luz del fotodiodo 117. En otras palabras, la cantidad de luz emitida que puede ser medida por el fotodiodo 117 puede maximizarse.
La capa de planarización 145 puede formar una superficie plana sobre la tercera capa de metal 143B. Las microlentes 140B, la tercera capa de metal 143B y la capa de planarización 145 pueden tener terceras aberturas 155A-C formadas en ellas que pueden superponerse con las segundas aberturas 150A-C en algunas realizaciones. Por ejemplo, las terceras aberturas 155A-C pueden tener el mismo ancho que las segundas aberturas 150A-C. Sin embargo, se contempla que en algunas realizaciones, las terceras aberturas 155A-C pueden tener un ancho diferente al de las segundas aberturas 150A-C. Juntas, las segundas aberturas 150A-C y las terceras aberturas 155A-C pueden funcionar como puntos o pocillos configurados para recibir muestras biológicas o químicas, como se describe más adelante en este documento. Debido a que las terceras aberturas 155A-C de la FIG. 13 son más profundas que las segundas aberturas 150A-C de la FIG. 9, la luz de excitación generalmente puede ser dirigida desde una fuente colocada directamente encima de las terceras aberturas 155A-C en el biosensor 1300. El biosensor 900 puede tolerar una mayor desalineación angular de la luz de excitación porque las segundas aberturas 150A-C no son tan profundas como las terceras aberturas 155A-C.
Aplicaciones de secuenciación de ácidos nucleicos
Como se ha descrito anteriormente con respecto a las FIGS. 2, 8A, 9 y 13, se pueden colocar muestras biológicas o químicas en cada uno de los biosensores descritos arriba del material de filtro de color 127B y los fotodiodos 117. La muestra biológica o química puede incluir cualquiera de varios componentes. Por ejemplo, la muestra puede contener macromoléculas de ácido nucleico (por ejemplo, ADN, ARN, etc.), proteínas y similares. La muestra puede analizarse para determinar una secuencia génica, hibridación ADN-ADN, polimorfismos de un solo nucleótido, interacciones proteicas, interacciones peptídicas, interacciones antígeno-anticuerpo, control de glucosa, control de colesterol y similares.
Como se discutió anteriormente, en algunas realizaciones, la biomolécula es un ácido nucleico, tal como ADN. Sin limitación, la biomolécula de ADN puede ser una nanoesfera de ADN (concatámero monocatenario) hibridada con sondas etiquetadas (p. ej., en la secuenciación de DNB mediante métodos de ligación o cPAL) o con cadenas complementarias en crecimiento (p. ej., en la secuenciación de DNB mediante métodos de síntesis) o ambas; o a una sola molécula de ADN (p. ej., en la secuenciación de una sola molécula); o a una población clonal de moléculas de ADN, tal como se crea en la secuenciación basada en PCR puente. Por lo tanto, la referencia a "una biomolécula", "una macromolécula de ADN" o "una macromolécula de ácido nucleico" puede abarcar más de una molécula (por ejemplo, un DNB asociado con múltiples cadenas complementarias en crecimiento o una agrupación de ADN que comprende una población clonal de cientos o miles de moléculas de ADN). Véase, por ejemplo, la publicación de la solicitud de patente de los Estados Unidos n.° 2013/0116153 A1; la publicación de la solicitud de patente de los Estados Unidos n.° 2016/0237488 A1; la publicación de la solicitud de patente de los Estados Unidos n.° 2012/0224050 A1; las patentes de los Estados Unidos n.° 8,133,719 B2; 7,910,354 B2; 9,222,132 B2; 6,210,891 B1; 6,828,100 B1, 6,833,246 B2; y 6,911,345 B2.
En algunas realizaciones, las macromoléculas de ácido nucleico pueden ser amplicones de fragmentos de ADN genómico o una biblioteca de ADNc. Como se usa en el presente documento, un "amplicón" puede ser el producto de la amplificación de una molécula de ácido nucleico, normalmente un fragmento de ADN genómico o una biblioteca de ADNc. Los métodos de amplificación incluyen, pero no se limitan a, la amplificación por círculo rodante, como se describe, por ejemplo, en la patente de los Estados Unidos n.° 8,445,194 B2, o reacción en cadena de la polimerasa puente (PCR) como se describe, por ejemplo, en la patente de los Estados Unidos n.° 7.972.820 B2. La amplificación se puede realizar antes de que el ácido nucleico se ponga en contacto con el biosensor, o in situ, como se describe, por ejemplo, en la patente de los Estados Unidos n.° 7,910,354 B2.
En algunas realizaciones, el material de filtro de color 127B se puede dimensionar y funcionalizar para recibir (en puntos o pocillos por encima del material de filtro de color 127B) muestras biológicas o químicas y para absorber la luz emitida por la muestra biológica o química en algunos ejemplos. Por ejemplo, si el material de filtro de color 127B es rojo y la luz emitida por la muestra biológica o química es verde, el material de filtro de color 127B puede absorber la luz verde emitida. En algunas realizaciones, el material de filtro de color 127B se puede dimensionar y funcionalizar para recibir (en puntos o pocillos por encima del material de filtro de color 127B) muestras biológicas o químicas y pasar la luz emitida por la muestra biológica o química a través del material de filtro de color 127B y sobre la superficie receptora de luz del fotodiodo 117. Por ejemplo, si el material de filtro de color 127B es azul y la luz emitida por la muestra biológica o química es azul, el material de filtro de color 127B puede pasar la luz azul emitida a través de la superficie receptora de luz del correspondiente fotodiodo 117. En otras palabras, en algunas realizaciones, la luz emitida puede ser absorbida por el material de filtro de color 127B. En algunas realizaciones, la luz emitida puede transmitirse a través del material de filtro de color 127B y al fotodiodo 117.
Por ejemplo, una muestra biológica, tal como una macromolécula, oligonucleótido o nucleótido de ADN, asociada con un colorante fluorescente o quimioluminiscente, puede colocarse sobre un fotodiodo 117. En el caso de la fluorescencia, el colorante puede iluminarse mediante excitación de luz de una fuente de luz de excitación. La luz de excitación puede corresponder a cualquier tipo o intensidad de luz adecuada, incluyendo, por ejemplo, luz visible, infrarroja (IR), ultravioleta (UV) y similares. La luz de excitación también puede provenir de cualquier fuente adecuada, tal como diodos emisores de luz (LED), lámparas, láseres, combinaciones de los mismos y similares. Cuando el colorante se ilumina con luz de excitación a una cierta longitud de onda, la muestra biológica puede absorber la luz y luego emitir luz de una longitud de onda diferente. Por ejemplo, la muestra biológica puede absorber luz de excitación con una longitud de onda de 450 nm, pero emitir luz con una longitud de onda de 550 nm. En otras palabras, la luz fluorescente de una longitud de onda característica puede emitirse cuando el colorante se ilumina con luz de una longitud de onda característica diferente (es decir, la fuente de luz de excitación). Sin embargo, debido a que la luz de excitación se usa para medir la fluorescencia, debe filtrarse para tomar medidas precisas en el fotodiodo 117.
En el caso de la quimioluminiscencia, no se necesita una fuente de luz de excitación para que el fotodiodo 117 detecte la luz emitida. En cambio, la muestra biológica puede emitir luz debido a una reacción química o enzimática que puede ocurrir entre la muestra biológica y el colorante quimioluminiscente (u otra solución), lo que hace que se emita luz debido a la ruptura o formación de enlaces químicos.
Tanto para la fluorescencia como para la quimioluminiscencia, el fotodiodo 117 puede detectar la intensidad de la luz emitida y transformarla en una señal electrónica basada en la intensidad de la luz que se puede proporcionar a un dispositivo externo a través del cableado metálico 113. El dispositivo externo puede correlacionar la señal electrónica con una longitud de onda y brillo particulares, en función de la señal electrónica y el color del material de filtro de color 127B utilizado sobre ese fotodiodo 117 particular.
Para lograr una alta densidad y ayudar en la alineación entre las macromoléculas de ácido nucleico y los fotodiodos 117 del biosensor, la superficie del biosensor se puede construir de modo que haya puntos o pocillos activos (p. ej., aberturas 150A-C, aberturas 155A -C, etc.) que están dimensionadas y químicamente funcionalizadas para recibir una macromolécula de ácido nucleico, rodeadas por áreas de la superficie a las que las macromoléculas de ácido nucleico no pueden unirse. Las macromoléculas de ácido nucleico pueden fijarse a la superficie activa alineada con el fotodiodo 117 utilizando cualquier química de superficie adecuada. Esto puede incluir la interacción no covalente (por ejemplo, con un área que tiene carga positiva) o la interacción con una sonda de captura o un oligonucleótido adherido a la superficie, que tiene una secuencia que es complementaria a una secuencia contenida en la macromolécula de ácido nucleico. Véase, por ejemplo, la patente de los Estados Unidos n.° 8,445,194 B2. Alternativamente, el punto activo puede adaptarse químicamente para unirse a un solo fragmento de ADN, que luego puede amplificarse para llenar una región más grande en y alrededor del sitio de unión original.
Algunas realizaciones de la presente divulgación pueden usarse para determinar diferentes etiquetas correspondientes a diferentes longitudes de onda de luz. Las etiquetas pueden ser, por ejemplo, etiquetas fluorescentes, quimioluminiscentes o bioluminiscentes. Por ejemplo, en la secuenciación de genes (o secuenciación de ADN), las realizaciones de la presente divulgación pueden usarse para determinar el orden preciso de las bases de nucleótidos dentro de una macromolécula de ácido nucleico (p. ej., una cadena de ADN). Las bases de nucleótidos se pueden etiquetar con una etiqueta fluorescente específica (p. ej., adenina (A), guanina (G), citosina (C) o timina (T)). Alternativamente, pueden usarse por ejemplo métodos de secuenciación de un color, dos colores o tres colores.
Con respecto a la fluorescencia, cada una de las bases de nucleótidos puede determinarse en orden excitando sucesivamente la macromolécula de ácido nucleico con luz de excitación. La macromolécula de ácido nucleico puede absorber la luz de excitación y transmitir una luz emitida de una longitud de onda diferente a un biosensor como se describe en este documento (p. ej., como se muestra en las FIGS. 2, 8A, 9 o 13). El biosensor puede medir la longitud de onda de la luz emitida y la intensidad recibida por el fotodiodo. Cada nucleótido, cuando es excitado por la luz de excitación de cierta longitud de onda y/o intensidad, puede emitir una cierta longitud de onda de luz y/o intensidad en el fotodiodo (es decir, una "etiqueta fluorescente"), lo que permite la identificación de la presencia de un nucleótido particular con base en una posición particular en la macromolécula de ácido nucleico. Una vez que se ha determinado esa base de nucleótido particular, se puede eliminar de la macromolécula de ácido nucleico, de manera que la siguiente base de nucleótido sucesiva se puede determinar de acuerdo con un proceso similar.
Una macromolécula de ácido nucleico se puede etiquetar con una o más etiquetas fluorescentes, quimioluminiscentes o bioluminiscentes diferentes antes o después de unirse al biosensor para cualquier fin. Por ejemplo, la macromolécula de ácido nucleico puede hibridarse con una sonda de oligonucleótido etiquetada o un cebador de amplificación. Alternativamente, la macromolécula de ácido nucleico puede hibridarse con un oligonucleótido no etiquetado, que luego puede ligarse a una sonda etiquetada o extenderse utilizando análogos de nucleótidos etiquetados. A modo de ilustración, el etiquetado se puede realizar con el fin de caracterizar la macromolécula de ácido nucleico (por ejemplo, la presencia de un polimorfismo de un solo nucleótido (SNP) asociado con una enfermedad), o para la secuenciación de ácido nucleico de toda o parte de la macromolécula de ácido nucleico, como se ha descrito anteriormente. La secuenciación de ADN mediante hibridación de sondas se describe, por ejemplo, en la patente de los Estados Unidos n.° 8,105,771 B2. La secuenciación por ligadura de sonda de anclaje se describe, por ejemplo, en la patente de los Estados Unidos n.° 8,592,150 B2. La secuenciación por síntesis se describe, por ejemplo, en la patente de los Estados Unidos n.° 7,883,869 B2. En general, la secuenciación por síntesis es un método en el que los nucleótidos se añaden sucesivamente a un grupo hidroxilo 3' libre proporcionado por un cebador de secuenciación hibridado con una secuencia plantilla, lo que da como resultado la síntesis de una cadena de ácido nucleico en la dirección 5' a 3'. En un enfoque, se pueden emplear otro tipo de ejemplos de SBS, técnicas de pirosecuenciación (Ronaghi et al., 1998, Science 281:363).
En algunas realizaciones, el biosensor que se muestra en las FIGS. 2, 8A, 9 y 13 puede acoplarse a una celda de flujo (no mostrada). La macromolécula de ácido nucleico puede unirse al biosensor poniendo en contacto el biosensor con una muestra líquida en la celda de flujo. La celda de flujo puede incluir uno o más canales de flujo que están en comunicación fluida con los sitios de reacción (por ejemplo, las aberturas 150A-C, las aberturas 155A-C, etc.). En un ejemplo, el biosensor puede acoplarse de forma eléctrica y fluida con un sistema de bioensayo. El sistema de bioensayo puede suministrar reactivos a los sitios de reacción de acuerdo con un protocolo predeterminado y realizar eventos de formación de imágenes. Por ejemplo, el sistema de bioensayo puede dirigir las soluciones para que fluyan a lo largo de los sitios de reacción. La solución puede incluir cuatro tipos de nucleótidos que tengan etiquetas fluorescentes iguales o diferentes. El sistema de bioensayo puede entonces iluminar los sitios de reacción utilizando una fuente de luz de excitación. La luz de excitación puede tener una longitud de onda o longitudes de onda predeterminadas. Las etiquetas fluorescentes excitadas pueden proporcionar señales de emisión que pueden ser detectadas por los fotodiodos 117.
Un usuario puede prepararse para la secuenciación poniendo en contacto un biosensor de acuerdo con las realizaciones descritas (p. ej., en las FIG. 2, 8A, 9 y 13) con amplicones de ácido nucleico, o con un ácido nucleico que se amplifica posteriormente, de modo que la macromolécula de ácido nucleico se une y es retenida por los puntos o pocillos activos, y el exceso de macromolécula de ácido nucleico puede eliminarse por lavado. Las macromoléculas de ácido nucleico pueden ponerse en contacto de antemano o in situ con un reactivo etiquetado. A continuación, el biosensor puede funcionar como se describe en el presente documento para determinar la luz emitida sobre o alrededor de macromoléculas de ácido nucleico en la matriz. La luz puede cuantificarse o puede ser suficiente para determinar de forma binaria cuáles de las macromoléculas de ácido nucleico en la superficie han sido etiquetadas con etiquetas que emiten a una longitud de onda particular. Se pueden usar simultáneamente diferentes sondas o diferentes análogos de ácidos nucleicos que tengan etiquetas que emitan luz a diferentes longitudes de onda, por ejemplo, para determinar diferentes bases en una posición particular en la secuencia, o para secuenciar múltiples ubicaciones.
Ejemplo
Este ejemplo demuestra que los sensores del CIS de BSI pueden usarse para detectar señales débiles de moléculas emisoras de fotones unidas a la superficie. Se construyó un biosensor como se describe en la FIG. 9, pero sin una capa de filtro de color (es decir, sin los elementos 120, 123B, 125 y 127B). Además, la superficie 133B se volvió hidrófoba y las superficies inferiores de las aberturas 150A/B/C se volvieron hidrófilas (de modo que las DNB se distribuyeron hacia las superficies hidrófilas y lejos de las superficies hidrófobas).
Se aplicó una solución diluida de nanoesferas de ADN (DNB) a la matriz de biosensores, lo que permitió que las DNB individuales se asentaran en los puntos de la matriz. A los efectos de este experimento, todas las DNB tienen la misma secuencia, en contraste con los métodos de secuenciación en los que esencialmente todas las DNB en una matriz tendrán secuencias diferentes, y en los que la secuencia de una DNB es cualquier punto/posición específica que no se conocerá antes de la determinación de la secuencia.
Se hibridaron dos cebadores con las plantillas de ADN (véase la FIG. 15A, arriba). El cebador "izquierdo" tiene un extremo 3' bloqueado (no extensible) y está marcado en el extremo 5' con un colorante fluorescente. El colorante fluorescente se usó para establecer la posición de las DNB en la matriz (no se muestra). El cebador "derecho" actúa como un cebador extensible para la secuenciación por síntesis. Se añadieron reactivos de secuenciación y reactivos de detección 4 (ADN polimerasa, estreptavidina, luciferasa 3 biotinilada, ATP y luciferina) junto con dATP marcado con biotina a través de un enlazador escindible. En este sistema, la estreptavidina 2 se asocia con la biotina conjugada con el nucleótido incorporado y también se asocia con la luciferasa biotinilada, como se muestra en la FIG. 15A. (Biotina 1 simbolizada por un diamante). El ATP actúa como un sustrato para la generación de luz mediante la conversión de luciferina en oxiluciferina mediada por luciferasa. La luz es recibida por los fotodiodos, generando una señal. La señal se correlaciona con la incorporación de dATP, lo que indica la presencia de timina en la posición correspondiente de la secuencia de plantilla. La FIG. 15A muestra la señal de las DNB en numerosos puntos de la matriz.
Luego se usó THPP para escindir el enlazador escindible, liberando el complejo biotina/estreptavidina/luciferasa, y la matriz se lavó para eliminar todos los reactivos solubles. La FIG. 15B muestra que la señal posterior a la etapa de lavado de la matriz está ausente o significativamente reducida.
Se llevó a cabo una segunda ronda de incorporación usando dTTP-digoxina y ADN polimerasa como se muestra en la FIG. 15C. La incorporación de dTTP se detecta utilizando un anticuerpo antidigoxina biotinilado, estreptavidina, luciferasa biotinilada, ATP y luciferina. El uso de anticuerpos anti-digoxina biotinilados amplifica la señal generada por cada evento de incorporación. La FIG. 15C es una imagen que muestra que se generó luz quimioluminiscente en numerosos puntos de la matriz. Este ejemplo demuestra, usando dos dNTP diferentes y dos sistemas de detección diferentes, que los sensores del CIS de BSI de la invención pueden usarse para detectar señales débiles de moléculas emisoras de fotones unidas a la superficie tales como DNB.
Aunque los procesos descritos en el presente documento se describen con respecto a un cierto número de etapas que se realizan en un cierto orden, se contempla que se pueden incluir etapas adicionales que no se muestran y/o describen explícitamente. Además, se contempla que se pueden incluir menos etapas que loas mostradas y descritas (es decir, una o algunas de las etapas descritas pueden ser opcionales). Además, se contempla que las etapas descritas en este documento pueden realizarse en un orden diferente al descrito.
La invención se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (10)

REIVINDICACIONES
1. Un biosensor (200) que comprende:
un sensor de imagen de semiconductor de óxido de metal complementario (CMOS) con iluminación trasera (100) que incluye:
una capa de circuito electrónico (110, 113); y
una capa de fotodetección sobre la capa de circuito electrónico, en la que la capa de fotodetección incluye: una capa de sustrato (115), y
una pluralidad de fotodiodos (117) en contacto con la capa de circuito electrónico (110, 113), y
en el que una superficie receptora de luz está definida por una superficie de la pluralidad de fotodiodos opuesta a la capa de circuito electrónico;
una capa de pasivación (120) sobre la pluralidad de fotodiodos, en la que la capa de pasivación incluye un óxido; y una matriz regular de puntos sobre la capa de pasivación por encima de la superficie receptora de luz, en la que cada punto es un área discreta que tiene una carga positiva dimensionada y funcionalizada para recibir y retener una macromolécula de ácido nucleico por interacción no covalente en la que cada punto superpone un solo fotodiodo o superpone una celda unitaria que comprende una pluralidad de fotodiodos, y en la que cada punto de la matriz de puntos está separado de otros puntos por áreas que son inertes en el sentido de que no reciben y retienen macromoléculas de ácido nucleico, y en las que el biosensor no comprende una capa de filtro de color.
2. El biosensor de la reivindicación 1, en el que la capa de pasivación tiene un espesor de 100 nm o menos.
3. El biosensor de la reivindicación 1o 2, en el que:
la pluralidad de fotodiodos se caracteriza cada uno por una primera dimensión lineal; y
en el que los puntos se caracterizan cada uno por una segunda dimensión lineal que es más pequeña que la primera dimensión lineal.
4. El biosensor de la reivindicación 1, en el que la capa de circuito electrónico comprende:
una capa dieléctrica (110); y
un alambre metálico (113) formado en la capa dieléctrica, en el que el alambre metálico esta configurado para acoplar la pluralidad de fotodiodos a un dispositivo externo.
5. El biosensor de la reivindicación 1, en el que cada punto se superpone a un solo fotodiodo.
6. El biosensor de la reivindicación 1, que comprende además:
una pluralidad de macromoléculas de ácido nucleico, estando cada macromolécula de ácido nucleico posicionada en un punto de la matriz de puntos.
7. El biosensor de la reivindicación 6, en el que las macromoléculas de ácido nucleico son nanoesferas de ADN (DNB).
8. El biosensor de la reivindicación 7, en el que cada fotodiodo de la pluralidad de fotodiodos está configurado para detectar luz emitida desde una etiqueta quimioluminiscente en una nanoesfera de ADN.
9. El biosensor de cualquiera de las reivindicaciones 1-8, que no comprende una fuente de luz de excitación.
10. El biosensor de la reivindicación 8 o 9 en el que la quimioluminiscencia emitida de las nanoesferas de ADN es producida por una conversión mediada por luciferasa de luciferina en oxiluciferina.
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TW (3) TWI777989B (es)
WO (1) WO2018085642A1 (es)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4123293A3 (en) 2016-11-03 2023-04-05 MGI Tech Co., Ltd. Biosensor and method of manufacturing the same
EP3602629B1 (en) 2017-03-20 2024-07-03 MGI Tech Co., Ltd. Biosensors for biological or chemical analysis and methods of manufacturing the same
US10784103B2 (en) 2017-09-19 2020-09-22 Mgi Tech Co., Ltd. Water level sequencing flow cell fabrication
TWI646678B (zh) * 2017-12-07 2019-01-01 晶相光電股份有限公司 影像感測裝置
CN113227767B (zh) * 2018-12-01 2024-05-24 深圳华大智造科技股份有限公司 改善生物传感器光收集效率的方法和结构
JP7393429B2 (ja) * 2018-12-05 2023-12-06 深▲せん▼華大智造極創科技有限公司 ローリングサークル増幅方法、シーケンシングライブラリの調製方法及び調製されたｄｎａナノスフィア
US20210348227A1 (en) * 2019-01-09 2021-11-11 Hitachi High-Tech Corporation Substrate for nucleic acid analysis, flow cell for nucleic acid analysis, and image analysis method
WO2020232581A1 (en) * 2019-05-17 2020-11-26 Genesense Technology Limited Analytical system for molecule detection and sensing
US10957731B1 (en) * 2019-10-04 2021-03-23 Visera Technologies Company Limited Sensor device and method for manufacturing the same
EP4042481A4 (en) 2019-10-09 2023-10-18 Illumina, Inc. IMAGE SENSOR STRUCTURE
US11705472B2 (en) 2019-10-10 2023-07-18 Visera Technologies Company Limited Biosensor and method of distinguishing a light
US11630062B2 (en) 2019-10-10 2023-04-18 Visera Technologies Company Limited Biosensor and method of forming the same
US11105745B2 (en) * 2019-10-10 2021-08-31 Visera Technologies Company Limited Biosensor
US20230003648A1 (en) 2020-03-20 2023-01-05 GeneSense Technology Inc. High throughput analytical system for molecule detection and sensing
US11846574B2 (en) 2020-10-29 2023-12-19 Hand Held Products, Inc. Apparatuses, systems, and methods for sample capture and extraction
KR102697002B1 (ko) * 2020-11-30 2024-08-20 (주) 솔 형광 필터 및 이를 포함한 이미지 센서 모듈
WO2022114830A1 (ko) * 2020-11-30 2022-06-02 (주) 솔 형광 필터 및 이를 포함한 이미지 센서 모듈
EP4033275A4 (en) 2020-11-30 2023-10-25 Sol Inc. FLUORESCENT FILTER AND IMAGE SENSOR MODULE CONTAINING SAME
US20220285422A1 (en) * 2021-03-04 2022-09-08 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited Image sensor device and methods of forming the same
US20230067667A1 (en) * 2021-08-30 2023-03-02 Visera Technologies Company Limited Biosensor structure, biosensor system, and method for forming biosensor

Family Cites Families (82)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9620209D0 (en) 1996-09-27 1996-11-13 Cemu Bioteknik Ab Method of sequencing DNA
US6117643A (en) * 1997-11-25 2000-09-12 Ut Battelle, Llc Bioluminescent bioreporter integrated circuit
GB9901475D0 (en) 1999-01-22 1999-03-17 Pyrosequencing Ab A method of DNA sequencing
US6818395B1 (en) 1999-06-28 2004-11-16 California Institute Of Technology Methods and apparatus for analyzing polynucleotide sequences
EP1218543A2 (en) 1999-09-29 2002-07-03 Solexa Ltd. Polynucleotide sequencing
US6325977B1 (en) 2000-01-18 2001-12-04 Agilent Technologies, Inc. Optical detection system for the detection of organic molecules
AR031640A1 (es) 2000-12-08 2003-09-24 Applied Research Systems Amplificacion isotermica de acidos nucleicos en un soporte solido
ES2593683T3 (es) * 2001-03-09 2016-12-12 Trovagene, Inc. Sondas conjugadas y detección óptica de analitos
DE10133844B4 (de) 2001-07-18 2006-08-17 Micronas Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Detektion von Analyten
CN1791682B (zh) 2003-02-26 2013-05-22 凯利达基因组股份有限公司 通过杂交进行的随机阵列dna分析
JP2006010582A (ja) 2004-06-28 2006-01-12 Sony Corp 固相表面に非特異的吸着が発生しないヌクレオチドアレイチップ、ハイブリダイゼーション検出方法、並びにインターカレーターの結合重量の予測方法とプローブｄｎａの固定方法
US7585664B2 (en) 2004-10-14 2009-09-08 The Hong Kong University Of Science And Technology Integrated circuit optical detector for biological detection
FR2881363B1 (fr) 2005-02-02 2008-03-14 Commissariat Energie Atomique Dispositif d'analyses biologiques avec detecteur integre
US7262622B2 (en) 2005-03-24 2007-08-28 Memsic, Inc. Wafer-level package for integrated circuits
US7495462B2 (en) 2005-03-24 2009-02-24 Memsic, Inc. Method of wafer-level packaging using low-aspect ratio through-wafer holes
US7709197B2 (en) 2005-06-15 2010-05-04 Callida Genomics, Inc. Nucleic acid analysis by random mixtures of non-overlapping fragments
FR2892196B1 (fr) * 2005-10-18 2008-06-20 Genewave Soc Par Actions Simpl Procede de fabrication d'un biocapteur a detection integree
US8637436B2 (en) 2006-08-24 2014-01-28 California Institute Of Technology Integrated semiconductor bioarray
JP2007333497A (ja) * 2006-06-14 2007-12-27 Hitachi High-Technologies Corp 蛍光検出デバイスおよび装置
KR100846569B1 (ko) 2006-06-14 2008-07-15 매그나칩 반도체 유한회사 Ｍｅｍｓ 소자의 패키지 및 그 제조방법
US7910302B2 (en) 2006-10-27 2011-03-22 Complete Genomics, Inc. Efficient arrays of amplified polynucleotides
WO2008069973A2 (en) 2006-12-01 2008-06-12 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Four-color dna sequencing by synthesis using cleavable fluorescent nucleotide reversible terminators
EP2465609B1 (en) 2007-06-21 2016-12-28 Gen-Probe Incorporated Method for mixing the contents of a detection chamber
KR100822672B1 (ko) 2007-06-27 2008-04-17 (주)실리콘화일 이미지센서를 이용한 진단장치 및 그 제조방법
JP2009082675A (ja) 2007-10-01 2009-04-23 Tamiko Sato 浴湯の浮遊型濾過・浄化装置
US8592150B2 (en) 2007-12-05 2013-11-26 Complete Genomics, Inc. Methods and compositions for long fragment read sequencing
WO2009097368A2 (en) 2008-01-28 2009-08-06 Complete Genomics, Inc. Methods and compositions for efficient base calling in sequencing reactions
JP4702384B2 (ja) 2008-03-26 2011-06-15 ソニー株式会社 固体撮像素子
AU2009243993B2 (en) 2008-05-09 2013-08-22 Zhiping Liu A molecule detecting system
US8213015B2 (en) 2008-09-25 2012-07-03 Agilent Technologies, Inc. Integrated flow cell with semiconductor oxide tubing
AU2009316628B2 (en) 2008-11-18 2016-06-16 Bionano Genomics, Inc. Polynucleotide mapping and sequencing
KR101569833B1 (ko) 2009-02-11 2015-11-18 삼성전자주식회사 집적된 바이오칩 및 이의 제조방법
US8921280B2 (en) * 2009-02-11 2014-12-30 Samsung Electronics Co., Ltd. Integrated bio-chip and method of fabricating the integrated bio-chip
TW201107749A (en) 2009-08-24 2011-03-01 Nat Applied Res Laboratories Field-effect-transistor-based bio-sensor and the bio-signal amplification method thereof
CN105974571B (zh) * 2009-10-28 2019-05-28 阿兰蒂克微科学股份有限公司 显微成像
US20140152801A1 (en) * 2009-10-28 2014-06-05 Alentic Microscience Inc. Detecting and Using Light Representative of a Sample
US8026559B2 (en) 2009-11-27 2011-09-27 Visera Technologies Company Limited Biosensor devices and method for fabricating the same
JP6017107B2 (ja) 2009-12-28 2016-10-26 ソニー株式会社 イメージセンサ及びその製造方法、並びにセンサデバイス
KR101062330B1 (ko) * 2010-01-14 2011-09-05 (주)실리콘화일 배면광 포토다이오드 구조를 갖는 이미지 센서를 구비한 바이오칩
EP4378584A2 (en) * 2010-02-19 2024-06-05 Pacific Biosciences Of California, Inc. Integrated analytical system and method for fluorescence measurement
US20120045368A1 (en) 2010-08-18 2012-02-23 Life Technologies Corporation Chemical Coating of Microwell for Electrochemical Detection Device
US9671344B2 (en) 2010-08-31 2017-06-06 Complete Genomics, Inc. High-density biochemical array chips with asynchronous tracks for alignment correction by moiré averaging
US9941319B2 (en) * 2010-10-13 2018-04-10 Monolithic 3D Inc. Semiconductor and optoelectronic methods and devices
US20120156100A1 (en) 2010-12-20 2012-06-21 Industrial Technology Research Institute Apparatus for single molecule detection and method thereof
KR101751741B1 (ko) 2011-03-08 2017-06-28 삼성전자주식회사 이종 망을 포함하는 무선통신 시스템에서 초기 레인징을 위한 방법 및 장치
US8368152B2 (en) 2011-04-18 2013-02-05 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. MEMS device etch stop
JP2013070030A (ja) * 2011-09-06 2013-04-18 Sony Corp 撮像素子、電子機器、並びに、情報処理装置
JP2013084747A (ja) * 2011-10-07 2013-05-09 Sharp Corp 固体撮像素子およびその製造方法、電子情報機器
JP2013088378A (ja) 2011-10-21 2013-05-13 Sony Corp ケミカルセンサ、ケミカルセンサモジュール、生体分子検出装置及び生体分子検出方法
JP2013092393A (ja) * 2011-10-24 2013-05-16 Sony Corp ケミカルセンサ、生体分子検出装置及び生体分子検出方法
AU2012328662B2 (en) 2011-10-28 2015-12-17 Illumina, Inc. Microarray fabrication system and method
US8637242B2 (en) 2011-11-07 2014-01-28 Illumina, Inc. Integrated sequencing apparatuses and methods of use
NO2694769T3 (es) * 2012-03-06 2018-03-03
US8906320B1 (en) * 2012-04-16 2014-12-09 Illumina, Inc. Biosensors for biological or chemical analysis and systems and methods for same
US9258536B2 (en) * 2012-05-03 2016-02-09 Semiconductor Components Industries, Llc Imaging systems with plasmonic color filters
AU2013306373B2 (en) * 2012-08-20 2017-09-07 Illumina, Inc. Method and system for fluorescence lifetime based sequencing
JP6510978B2 (ja) * 2012-10-16 2019-05-08 アボツト・モレキユラー・インコーポレイテツド 核酸を配列決定する方法および装置
WO2014077783A1 (en) 2012-11-15 2014-05-22 Nanyang Technological University Image capture device and image capture system
US9616617B2 (en) 2013-03-08 2017-04-11 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Scalable biochip and method for making
US8951716B2 (en) 2013-03-15 2015-02-10 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Surface modification, functionalization and integration of microfluidics and biosensor to form a biochip
US20150177714A1 (en) 2013-05-14 2015-06-25 James David Smith Battery powered wireless theatrical prop controller
DE102013211872B4 (de) 2013-06-24 2023-06-07 Robert Bosch Gmbh Mikro-elektromechanischer Reflektor und Verfahren zum Herstellen eines mikro-elektromechanischen Reflektors
US9683937B2 (en) * 2013-08-23 2017-06-20 Semiconductor Components Industries, Llc Imaging devices for molecule detection
US20150091115A1 (en) * 2013-10-02 2015-04-02 Visera Technologies Company Limited Imaging devices with partitions in photoelectric conversion layer
KR102240166B1 (ko) * 2013-11-17 2021-04-14 퀀텀-에스아이 인코포레이티드 분자들을 프로빙 검출 및 분석하기 위한 외부 광원을 구비한 통합 디바이스
AU2014364006B2 (en) 2013-12-10 2019-07-11 Illumina, Inc. Biosensors for biological or chemical analysis and methods of manufacturing the same
US9349768B2 (en) * 2014-03-28 2016-05-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. CMOS image sensor with epitaxial passivation layer
CN107003241B (zh) 2014-08-27 2022-01-11 加利福尼亚太平洋生物科学股份有限公司 集成分析器件阵列
CA2959312A1 (en) 2014-08-28 2016-03-03 Apdn (B.V.I.) Inc. In-field dna extraction, detection and authentication methods and systems therefor
GB201419879D0 (en) 2014-11-07 2014-12-24 Ibm Self-limited, anisotropic wet etching of transverse vias in microfluidic chips
JP6461196B2 (ja) 2014-12-26 2019-01-30 株式会社東芝 バイオセンサ
US9812413B2 (en) * 2015-01-21 2017-11-07 Xintec Inc. Chip module and method for forming the same
KR20170109242A (ko) 2015-01-30 2017-09-28 휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피. 마이크로유체 감지
AU2016220404B2 (en) 2015-02-17 2021-05-27 Mgi Tech Co., Ltd. DNA sequencing using controlled strand displacement
SG11201708557TA (en) 2015-04-22 2017-11-29 Berkeley Lights Inc Freezing and archiving cells on a microfluidic device
EP3336530B1 (en) 2015-08-11 2022-08-10 Toray Industries, Inc. Semiconductor element, method for manufacturing same, and sensor in which same is used
JP6912463B2 (ja) 2015-10-28 2021-08-04 コーボ ユーエス，インコーポレイティド バルク音波（ｂａｗ）共振器と基板を貫通する流体ビアを有するセンサー装置
US10161901B2 (en) 2015-12-07 2018-12-25 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Dual gate biologically sensitive field effect transistor
EP4123293A3 (en) 2016-11-03 2023-04-05 MGI Tech Co., Ltd. Biosensor and method of manufacturing the same
TWI772752B (zh) 2017-01-07 2022-08-01 美商伊路米納有限公司 光學偵測裝置以及方法
EP3602629B1 (en) 2017-03-20 2024-07-03 MGI Tech Co., Ltd. Biosensors for biological or chemical analysis and methods of manufacturing the same
US10784103B2 (en) 2017-09-19 2020-09-22 Mgi Tech Co., Ltd. Water level sequencing flow cell fabrication

Also Published As

Publication number Publication date
KR20230160949A (ko) 2023-11-24
JP2022136113A (ja) 2022-09-15
KR102639137B1 (ko) 2024-02-21
KR102481859B1 (ko) 2022-12-26
EP3535566C0 (en) 2023-06-07
CN110168352B (zh) 2023-04-28
JP2019536020A (ja) 2019-12-12
WO2018085642A1 (en) 2018-05-11
US12060606B2 (en) 2024-08-13
US20180155782A1 (en) 2018-06-07
BR112019008939A2 (pt) 2019-07-16
TWI777989B (zh) 2022-09-21
KR20190082845A (ko) 2019-07-10
EP3535566B1 (en) 2023-06-07
TW202409547A (zh) 2024-03-01
JP7384967B2 (ja) 2023-11-21
EP3535566A1 (en) 2019-09-11
MX2019005143A (es) 2019-09-26
CA3042393A1 (en) 2018-05-11
MX2023008585A (es) 2023-08-08
TW202309504A (zh) 2023-03-01
KR102603196B1 (ko) 2023-11-15
JP2024009047A (ja) 2024-01-19
EP4123293A2 (en) 2023-01-25
JP7104033B2 (ja) 2022-07-20
EP3535566A4 (en) 2020-06-24
KR20230003441A (ko) 2023-01-05
CN110168352A (zh) 2019-08-23
EP4123293A3 (en) 2023-04-05
CN116606726A (zh) 2023-08-18
TW201830004A (zh) 2018-08-16
TWI826089B (zh) 2023-12-11
BR112019008939B1 (pt) 2023-11-07

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