TW201930852A - 具有保護襯墊的光檢測裝置及與其相關的方法 - Google Patents

Abstract

本申請提供了光檢測裝置和相關方法。該裝置可以包括反應結構以用於包含具有相對高或低pH的反應溶液和產生光發射的多個反應位點。該裝置可包括裝置基座，該裝置基座包括多個光感測器、耦合到光感測器的裝置電路、以及阻擋激發光但允許光發射傳遞到光感測器的多個光導。裝置基座還可以包括在每個光導和裝置電路之間、圍繞每個光導延伸的遮罩層，以及相對於在每個光導和遮罩層之間圍繞每個光導延伸的反應溶液是化學惰性的保護層。保護層防止穿過反應結構和光導的反應溶液與裝置電路相互作用。

Description

具有保護襯墊的光檢測裝置及與其相關的方法

本發明關於具有保護襯墊的光檢測裝置及與其相關的方法。
相關申請的交叉引用

本專利申請主張於2017年12月22日提交的且名稱為“Light Detection Devices with Protective Liner and Methods of Manufacturing Same”的第62/609,889號美國臨時專利申請和於2018年3月19日提交的且名稱為“Light Detection Devices with Protective Liner and Methods of Manufacturing Same”的第2020612號荷蘭申請的優先權。以上提及的申請中的每個申請的全部內容在此通過引用併入本文。

生物或化學研究中的各種方案涉及在局部支撐表面上或在預定的反應室內進行大量的受控反應。然後，可以觀察或檢測指定的反應，並且隨後的分析可以幫助識別或揭示反應中涉及的物質的性質。例如，在一些多重試驗中，具有可識別標記（例如螢光標記）的未知分析物可以在受控條件下暴露於數千個已知探針。每個已知的探針可以被沉積到微孔板的對應的井（well）中。觀察在井內的已知探針和未知分析物之間發生的任何化學反應可以幫助識別或揭示分析物的性質。這種方案的其他示例包括已知的DNA測序過程，例如合成測序（SBS）或迴圈陣列測序。

在一些常規的螢光檢測方案中，光學系統被用於將激發光引導到螢光標記的分析物上，並且還用於檢測可能從分析物發出的螢光信號。然而，這種光學系統可能相對昂貴，並且涉及相對大的檯面佔用面積。例如，這樣的光學系統可以包括透鏡、篩檢程式、和光源的佈置。

在其他提出的檢測系統中，受控反應發生在局部支撐表面上或在不涉及檢測螢光發射的大型光學元件的電子固態光檢測器或成像器（例如互補金屬氧化物半導體（CMOS）檢測器或電荷耦合器件（CCD）檢測器）上設置的預定反應室內。然而，這種所提出的固態成像系統可能有一些局限性。例如，將溶液中的試劑（例如螢光標記分子）流體地輸送到位於這種系統的電子裝置上的分析物可能會帶來挑戰。例如，在一些情況下，試劑溶液可能會破壞電子裝置並且腐蝕或以其他方式損壞電子裝置的部件。

在本公開的一個方面，提供了一種裝置。該裝置包括反應結構，該反應結構形成多個反應凹槽以及至少一個反應位點，該多個反應凹槽用於包含pH小於或等於約5或pH大於或等於約8的反應溶液，該至少一個反應位點在用反應溶液處理後響應於入射激發光而產生光發射。該裝置還包括被定位于反應結構下方的裝置基座。裝置基座包括多個光感測器和裝置電路，該裝置電路電耦合到光感測器以基於由光感測器檢測到的光子而傳輸資料信號。該裝置基座還包括多個光導，該多個光導具有輸入區域，所述輸入區域接收激發光和來自至少一個對應的反應凹槽的光發射，該光導從輸入區域朝向至少一個對應的光感測器延伸到裝置基座中並且包括至少一種過濾材料，該至少一種過濾材料過濾激發光並允許光發射傳遞到至少一個對應的光感測器。該裝置還包括圍繞每個光導延伸並被定位於每個光導和裝置電路之間的遮罩層。裝置基座還包括圍繞每個光導延伸並被定位於每個光導和遮罩層之間的保護層，該保護層防止穿過反應結構和光導的反應溶液與裝置電路相互作用。保護層相對於反應溶液是化學惰性的。

在一些示例中，保護層鄰接在裝置基座內的多個光導。在一些這樣的示例中，裝置電路被設置在裝置基座的介電材料層內，遮罩層被定位於保護層和介電材料層之間，並且遮罩層鄰接介電材料層。

在一些示例中，保護層還在裝置基座的頂表面和反應結構的圍繞反應凹槽延伸的間隙區域之間延伸。在一些這樣的示例中，遮罩層在裝置基座的保護層和頂表面之間延伸。

在一些示例中，保護層包括二氧化矽、金屬氧化物、金屬氮化物或其組合。在一些示例中，保護層包括二氧化矽、氮氧化矽、一氧化矽、碳化矽、碳氧化矽、硝基碳化矽（silicon nitrocarbide）、金屬氧化物、金屬氮化物或其組合。在一些這樣的示例中，反應溶液的pH大於或等於約8。在一些示例中，反應溶液的pH小於或等於約5，並且保護層包括碳化矽、碳氧化矽、硝基碳化矽、金屬氧化物、金屬氮化物或其組合。在一些示例中，保護層包括液體不可滲透的阻擋層。在一些示例中，遮罩層包括氮化矽遮罩層。

在一些示例中，裝置電路包括互連的導電元件，並且保護層防止反應溶液氧化導電元件。在一些示例中，保護層的厚度在約5奈米至約100奈米的範圍內。在一些示例中，反應結構包括被固定到多個反應凹槽中的每一個反應凹槽內的反應結構上的至少一個反應位點，並且反應溶液可以在響應於入射激發光而產生光發射的至少一個反應位點處引發反應和/或形成反應產物。在一些這樣的示例中，至少一個反應位點包括至少一種分析物，並且反應溶液包含至少一種螢光標記分子。

在一些示例中，裝置基座的裝置電路形成互補金屬氧化物半導體（CMOS）電路。

在本公開的另一方面，提供了一種生物感測器。生物感測器包括上述裝置中的任何一種裝置。生物感測器還包括被安裝到裝置上的流動池。流動池包括反應溶液和至少一個流動通道，該至少一個流動通道與反應結構的多個反應凹槽流體連通，以將反應溶液引導到多個反應凹槽。

在本公開的另一方面，提供了一種方法。該方法包括在裝置基座內形成多個溝槽，該裝置基座包括多個光感測器和裝置電路，該裝置電路電耦合到光感測器以基於由光感測器檢測到的光子而傳輸資料信號，該多個溝槽從裝置基座的頂表面延伸並朝向至少一個對應的光感測器延伸。該方法還包括在裝置基座上方沉積遮罩層，使得遮罩層至少在多個溝槽內延伸，以及在遮罩層上方沉積保護層，使得保護層至少在多個溝槽內延伸。該方法還包括用至少一種過濾材料填充在沉積的保護層上方的多個溝槽，以形成多個光導，該至少一種過濾材料過濾至少第一波長的光，並允許第二波長的光穿過該至少一種過濾材料到達至少一個對應的光感測器。該方法還包括在多個光導和保護層上方形成反應結構，該反應結構形成對應於至少一個光導的多個反應凹槽以及至少一個反應位點，該多個反應凹槽用於包含pH小於或等於約5或pH大於或等於約8的反應溶液，該至少一個反應位點在用反應溶液處理後響應於第一波長的入射激發光而產生第二波長的光發射。保護層相對於反應溶液是化學惰性的。

在一些示例中，保護層包括二氧化矽、氮氧化矽、一氧化矽、碳化矽、碳氧化矽、硝基碳化矽、金屬氧化物、金屬氮化物或其組合，並且其中遮罩層包括氮化矽遮罩層。在一些示例中，在裝置基座上方沉積遮罩層還包括在裝置基座的頂表面上方沉積遮罩層，並且在裝置基座上方沉積保護層還包括在遮罩層的在裝置基座的頂表面上方延伸的部分上方沉積保護層。

在一些示例中，該方法還包括使pH小於或等於約5或pH大於或等於約8的反應溶液在反應結構上方通過。

應該認識到，前述方面的所有組合及下文更加詳細討論的另外的概念（假設這些概念不相互矛盾）被認為是本文公開的創造性的主題的一部分。

從下面結合附圖對本公開的各個方面的詳細描述中，本公開的這些和其他目的、特徵和優點將變得明顯。

下面參考附圖中所示的非限制性示例更全面地解釋本公開的方面及其某些示例、特徵、優點、和細節。眾所周知的材料、製造工具、加工技術等的描述被省略，以免不必要地使相關細節模糊。然而，應該理解的是，詳細描述和具體示例雖然指示了本公開的各個方面，但僅僅是作為示例而不是作為限制的方式給出的。從本公開內容中，在基本發明概念的精神和/或範圍內的各種替換、修改、添加、和/或佈置對於本領域技術人員而言將是明顯的。

如本文在整個公開中所使用的，可以應用近似語言以修改任何可以允許變化的定量表示，而不會導致與其相關的基本功能的變化。因此，由一個或更多個術語修飾的值，例如“大約（about）”或“基本上（sustantially）”，不限於指定的精確值。例如，這些術語可以指小於或等於±5％，諸如小於或等於±2％，諸如小於或等於±1％，諸如小於或等於±0.5％，諸如小於或等於±0.2％，諸如小於或等於±0.1％，諸如小於或等於±0.05％。在一些情況下，近似語言可以對應於用於測量值的儀器的精度。

本文使用的術語僅用於描述特定示例的目的，並且不旨在進行限制。如本文使用的，單數形式“一（a）”、“一（an）”和“該（the）”意圖也包括複數形式，除非上下文另有清楚地指示。此外，對“示例”的提及不旨在被解釋為排除也包含所陳述的特徵的附加示例的存在。此外，除非明確聲明相反，否則術語“包括（comprising）”（以及任何形式的“包括（comprise）”，例如“包括（comprises）”和“包括（comprising）”）、“具有（have）”（以及任何形式的“具有（have）”，例如“具有（has）”和“具有（having）”）、“包括（include）”（以及任何形式的“包括（include）”，例如“包括（includes）”和“包括（including）”）和“包含（contain）”（以及任何形式的“包含（contain）”，例如“包含（contains）”和“包含（containing）”）被用作開放式的連系動詞。結果，“包括（comprises）”、“具有（has）”、“包括（includes）”或“包含（contains）”一個或更多個步驟或元件的任何示例都擁有這樣一個或更多個步驟或元件，但不限於僅擁有這樣一個或更多個步驟或元件。如本文所用，術語“可以（may）”和“可以是（may be）”指示在一組情況下發生的可能性；擁有特定的屬性、特徵或功能；和/或通過表達與限定動詞相關聯的能力（ability）、性能（capability）或可能性中的一個或更多個來限定另一動詞。因此，“可以（may）”和“可以是（may be）”的用法指示修改後的術語明顯適合、能夠、或適合於所指示的能力、功能、或用法，同時考慮到在某些情況下，修改後的術語有時可能不合適、不能夠、或不適合。例如，在某些情況下，事件或能力是可以預期的，而在其他情況下，事件或能力可能不發生，這種區別由術語“可能”和“可能是”囊括。

本文所述的示例可用於關於學術或商業分析的各種生物或化學過程和系統。更具體地說，本文所述的示例可用於各種過程和系統中，其中期望的是檢測指示指定反應的事件、屬性、品質、或特性。例如，本文描述的示例包括光檢測裝置、生物感測器、及其部件，以及與生物感測器一起操作的生物測定系統。在一些示例中，裝置、生物感測器和系統可以包括以基本上整體的結構耦合在一起（可移除地或固定地）的流動池和一個或更多個光感測器。

裝置、生物感測器和生物測定系統可以被配置成執行可以被單獨或集體檢測到的多個指定的反應。裝置、生物感測器和生物測定系統可以被配置成執行其中多個指定的反應平行發生的多個迴圈。例如，裝置、生物感測器和生物測定系統可用於通過酶促操作（enzymatic manipulation）和光或圖像檢測/採集的反覆運算迴圈來對密集的DNA特徵陣列進行測序。這樣，裝置、生物感測器和生物測定系統（例如，通過一個或更多個筒）可以包括一個或更多個微流體通道，該一個或更多個微流體通道將反應溶液中的試劑或其它反應組分遞送到裝置、生物感測器和生物測定系統的反應位點。在一些示例中，反應溶液可以是基本上酸性的，例如包含小於或等於約5的pH、或小於或等於約4的pH、或小於或等於約3的pH。在一些其它示例中，反應溶液可以基本上是鹼性（alkaline）/鹼性的（basic），例如包含大於或等於約8的pH、或大於或等於約9的pH、或大於或等於約10的pH。如本文所用，術語“酸度”及其語法變體指的是小於約7的pH值，而術語“鹼度（basicity）”、“鹼度（alkalinity）”及其語法變體指的是大於約7的pH值。

在一些示例中，反應位點以預定方式提供或間隔開，例如以均勻或重複的模式。在其他一些示例中，反應位點是隨機分佈的。每個反應位點可以與一個或更多個光導和檢測來自相關的反應位點的光的一個或更多個光感測器相關聯。在一些示例中，反應位點位於反應凹槽或反應室中，其可至少部分地分隔其中的指定的反應。

如本文所用，“指定的反應”包括感興趣的化學或生物物質例如感興趣的分析物的化學、電、物理、或光學性質（或品質）中的至少一種的變化。在特定的示例中，指定的反應是陽性結合事件，例如諸如螢光標記的生物分子與感興趣的分析物的結合。更一般地，指定的反應可以是化學轉化、化學變化、或化學相互作用。指定的反應還可以是電性質的變化。在特定的示例中，指定的反應包括螢光標記分子與分析物的結合。分析物可以是寡核苷酸，而螢光標記分子可以是核苷酸。當激發光被引導朝向具有標記的核苷酸的寡核苷酸且螢光團發出可檢測的螢光信號時，可以檢測到指定的反應。在可選示例中，檢測到的螢光是化學發光或生物發光的結果。指定的反應還可以例如，通過將供體螢光團靠近受體螢光團來增加螢光（或Förster）共振能量轉移（FRET），通過分離供體螢光團和受體螢光團來降低FRET，通過將猝滅劑與螢光團分離來增加螢光，或者通過將猝滅劑和螢光團共同定位來降低螢光。

如本文所使用的，“反應溶液”、“反應組分”或“反應物”包括可用於獲得至少一種指定的反應的任何物質。例如，潛在的反應組分包括例如試劑、酶、樣本、其他生物分子、和緩衝溶液。反應組分可以被遞送到在溶液中的反應位點和/或被固定在反應位點處。反應組分可以直接或間接與另一種物質例如被固定在反應位點處的感興趣的分析物相互作用。如上所述，反應溶液可以是基本上酸性的（即，包括相對高的酸度）（例如，包括小於或等於約5的pH、小於或等於約4的pH、或小於或等於約3的pH）或基本上鹼性的（alkaline）/鹼性的（basic）（即，包括相對高的鹼度（alkalinity）/鹼度（basicity））（例如，包括大於或等於約8的pH、大於或等於約9的pH、或大於或等於約10的pH）。

如本文所用，術語“反應位點”是局部區域，在該局部區域中可以發生至少一個指定的反應。反應位點可以包括反應結構或基底的支撐表面，其中物質可以被固定在其上。例如，反應位點可以包括其上具有反應組分例如其上的核酸群落的反應結構（其可以被定位于流動池的通道中）的表面。在一些這樣的示例中，群落中的核酸具有相同的序列，序列是例如單鏈或雙鏈範本的克隆拷貝。然而，在一些示例中，反應位點可以僅包含例如單鏈或雙鏈形式的單個核酸分子。

多個反應位點可以沿著反應結構隨機分佈或者以預定方式排列（例如，在矩陣中例如在微陣列中並排排列）。反應位點還可以包括反應室或凹槽，該反應室或凹槽至少部分地界定了被配置成分隔指定的反應的空間區域或體積。如本文所用，術語“反應室”或“反應凹槽”包括支撐結構的界定空間區域（其通常與流動通道流體連通）。反應凹槽可以至少部分地與周圍環境的其它區域或空間區域分離。例如，多個反應凹槽可以通過共用的壁例如檢測器表面彼此分離。作為更具體的示例，反應凹槽可以是包括由檢測表面的內表面界定的凹痕、凹坑、井、槽、空腔或凹陷的奈米井，並且可以具有開口或孔（即，是開放式的），使得奈米井可以與流動通道流體連通。

在一些示例中，反應結構的反應凹槽的尺寸和形狀相對於固體（包括半固體）被設計成使得固體可以全部或部分地插入其中。例如，反應凹槽的尺寸和形狀可被設計成容納捕獲珠（capture bead）。捕獲珠可以在其上具有克隆擴增的DNA或其他物質。可選地，反應凹槽的尺寸和形狀可以被設計成接收近似數量的珠或固體基底。作為另一個示例，反應凹槽可以填充有多孔凝膠或物質，該多孔凝膠或物質被配置成控制擴散或過濾可能流入反應凹槽的流體或溶液。

在一些示例中，光感測器（例如光電二極體）與對應的反應位點相關聯。與反應位點相關聯的光感測器被配置成：當在相關聯的反應位點發生指定的反應時，檢測來自相關聯的反應位點的經由至少一個光導的光發射。在一些情況下，多個光感測器（例如，光檢測或相機裝置的若干圖元）可以與單個反應位點相關聯。在其他情況下，單個光感測器（例如單個圖元）可以與單個反應位點或一組反應位點相關聯。光感測器、反應位點、和生物感測器的其它特徵可以被配置成使得至少一些光被光感測器直接檢測而不被反射。

如本文所用，“生物或化學物質”包括生物分子、感興趣的樣本、感興趣的分析物、和其它化合物。生物或化學物質可用於檢測、識別、或分析其他化合物，或用作研究或分析其他化合物的媒介物。在特定的示例中，生物或化學物質包括生物分子。如本文所用，“生物分子”包括生物聚合物、核苷、核酸、多核苷酸、寡核苷酸、蛋白質、酶、多肽、抗體、抗原、配體、受體、多糖、碳水化合物、多磷酸鹽、細胞、組織、有機體、或其片段或任何其它生物活性化合物中的至少一種，如上述物質的類似物或模擬物。在另一個示例中，生物或化學物質或生物分子包括在偶聯反應中用於檢測另一反應產物例如酶或試劑的酶或試劑，例如用於檢測焦磷酸測序反應中焦磷酸鹽的酶或試劑。用於焦磷酸鹽檢測的酶和試劑例如在美國專利公開號2005/0244870 A1中描述，該美國專利通過引用以其整體併入。

生物分子、樣本、以及生物或化學物質可以是天然存在的或合成的，並且可以懸浮在反應凹槽或區域內的溶液或混合物中。生物分子、樣本、和生物或化學物質還可以與固相或凝膠材料結合。生物分子、樣本、和生物或化學物質還可以包括藥物組合物。在某些情況下，感興趣的生物分子、樣本、和生物或化學物質可以被稱為靶標、探針、或分析物。

如本文所用，“生物感測器”包括一種裝置，該裝置包括具有多個反應位點的反應結構，該反應結構被配置成檢測在反應位點處或附近發生的指定的反應。生物感測器可以包括固態光檢測或“成像”裝置（例如CCD或CMOS光檢測裝置）以及可選地安裝在其上的流動池。流動池可包括與反應位點流體連通的至少一個流動通道。作為一個具體示例，生物感測器被配置成流體和電耦合到生物測定系統。生物測定系統可以根據預定方案（例如，合成測序）將反應溶液遞送到反應位點，並執行多個成像事件。例如，生物測定系統可以引導反應溶液沿著反應位點流動。反應溶液中的至少一種可以包括具有相同或不同螢光標記的四種類型的核苷酸。核苷酸可以與反應位點結合，例如與在反應位點處的相應的寡核苷酸結合。生物測定系統然後可以使用激發光源（例如固態光源，例如發光二極體（LED））照射反應位點。激發光可以具有一個或更多個預定波長，包括一定範圍的波長。由入射激發光激發的螢光標記可提供可由光感測器檢測的發射信號（例如，不同於激發光並且潛在地彼此不同的一個或更多個波長的光）。

如本文所用，當關於生物分子或生物或化學物質使用時，術語“固定化”包括在分子水準上將生物分子或生物或化學物質基本附著到表面，例如附著到光檢測裝置或反應結構的檢測表面。例如，可以使用吸附技術（包括非共價相互作用（例如靜電力、范德華力、和疏水介面脫水））和共價結合技術（其中官能團或連接物有助於將生物分子附著到表面）將生物分子或生物或化學物質固定到反應結構的表面。將生物分子或生物或化學物質固定到表面可以基於表面的性質、攜帶生物分子或生物或化學物質的液體介質、以及生物分子或生物或化學物質本身的性質。在一些情況下，表面可以被官能化（例如，化學改性或物理改性）以有助於將生物分子（或生物或化學物質）固定到表面上。

在一些示例中，核酸可以被固定在反應結構上，例如固定到其反應凹槽的表面上。在特定示例中，本文描述的裝置、生物感測器、生物測定系統和方法可包括使用天然核苷酸以及還使用被配置成與天然核苷酸相互作用的酶。天然核苷酸包括例如核糖核苷酸或去氧核糖核苷酸。天然核苷酸可以是單磷酸鹽形式、二磷酸鹽形式、或三磷酸鹽形式，並且可以具有選自腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、尿嘧啶（U）、鳥嘌呤（G）或胞嘧啶（C）的堿基。然而，要理解的是，可以使用非天然核苷酸、改性的核苷酸或上述核苷酸的類似物。

如上所述，生物分子或生物或化學物質可以被固定在反應結構的反應凹槽中的反應位點處。這種生物分子或生物物質可以通過干涉配合、黏附、共價鍵、或包封（entrapment）被物理地保持或固定在反應凹槽內。可被佈置在反應凹槽內的物品或固體的示例包括聚合物珠、粒料、瓊脂糖凝膠、粉末、量子點、或可被壓縮和/或保持在反應室內的其它固體。在某些實施方式中，反應凹槽可以被塗覆或填充有能夠共價結合DNA寡核苷酸的水凝膠層。在特定的示例中，核酸超結構，例如DNA球，可以例如通過附著到反應凹槽的內表面或通過留在反應凹槽內的液體中被佈置在反應凹槽中或在反應凹槽處。可以進行DNA球或其它核酸超結構，並然後將其佈置在反應凹槽中或在反應凹槽處。可選擇地，DNA球可以在反應凹槽處原位合成。被固定在反應凹槽中的物質可以是固態、液態、或氣態。

圖1-8示出了根據一個示例形成的生物感測器100的一部分的橫截面。如所示，生物感測器100可包括直接或間接被耦合到光檢測裝置104的流動池102。流動池102可以被安裝到光檢測裝置104。在圖示的示例中，流動池102通過一個或更多個固定機構（例如，黏合劑（adhesive）、結合劑（bond）、緊固件以及類似物）直接固定到光檢測裝置104。在一些示例中，流動池102可以可移除地被耦合到光檢測裝置104。

生物感測器100和/或檢測裝置104可以被配置用於生物或化學分析，以獲得與其相關的任何資訊或資料。在特定示例中，生物感測器100和/或檢測裝置104可以包括被配置用於各種應用的核酸測序系統（或測序儀），各種應用包括但不限於從頭測序（de novo sequencing）、全基因組或目標基因組區域的重新測序、以及宏基因組學。測序系統可以被配置為執行DNA或RNA分析。在一些示例中，生物感測器100和/或檢測裝置104被配置為在生物感測器100和/或檢測裝置104內執行大量平行反應，以獲得與其相關的資訊。

流動池102可包括一個或更多個流動通道，該一個或更多個流動通道將溶液引導至檢測裝置104上的反應位點114或朝向檢測裝置104上的反應位點114引導，如下文進一步解釋的。流動池102和/或生物感測器100因此可以包括流體/溶液存儲系統（未示出），或者與該流體/溶液存儲系統流體連通，流體/溶液存儲系統可以存儲例如用於在其中進行指定的反應的各種反應組分或反應物。流體存儲系統還可以存儲用於清洗或清潔流體網路和生物感測器100和/或檢測裝置104以及潛在地用於稀釋反應物的流體或溶液。例如，流體存儲系統可以包括各種儲器，以存儲樣本、試劑、酶、其它生物分子、緩衝溶液、水溶液、油和其它非極性溶液以及類似物。如上所述，在反應結構126上提供的流體或溶液可以是相對酸性的（例如，pH小於或等於約5）或鹼性的/鹼性的（例如，pH大於或等於約8）。此外，流體存儲系統還可以包括用於接收來自生物感測器100和/或檢測裝置104的廢產物的廢物儲器。

在圖示的示例中，光檢測裝置104包括裝置基座125和覆蓋裝置基座125的反應結構126，如圖1和圖3-8中所示。在特定示例中，裝置基座125包括多個堆疊層（例如，矽層或晶片、介電層、金屬-介電層等）。裝置基座125可以包括光感測器140的感測器陣列124和光導118的引導陣列，如圖3中所示。如圖1和圖3-8中所示，反應結構126可以包括其中設置有至少一個對應的反應位點114（例如，被固定在其表面上）的反應凹槽108的陣列。在某些示例中，光檢測裝置104被配置成使得每個光感測器140對應於單個光導118和/或單個反應凹槽108（並且潛在地與其對準），使得其僅從其中接收光子。然而，在其他示例中，單個光感測器140可以通過一個以上的光導118和/或從一個以上的反應凹槽108接收光子。因此，單個光感測器140可以形成一個圖元或多於一個圖元。

如圖2中所示，反應凹槽108和/或光導118（以及潛在的光感測器140）的陣列可以以界定的重複圖案被設置，使得凹槽108和/或光導118（以及潛在的光感測器140）中的至少一些以界定的位置圖案彼此相等地間隔開。在其他示例中，反應凹槽108和/或光導118（以及潛在的光感測器140）可以以隨機圖案被設置，和/或反應凹槽108和/或光導118（以及潛在的光感測器140）中的至少一些可以可變地彼此間隔開。

如圖1和圖2中所示，檢測裝置104的反應結構126可以界定檢測器表面112，反應溶液可以在該檢測器表面112上流動和停留，如下文進一步解釋的。反應結構126的檢測器表面112可以是檢測裝置104的頂部暴露表面。檢測器表面112可以包括凹槽108的表面和在凹槽108之間和周圍延伸的間隙區域113。如下文進一步解釋的，檢測裝置104的裝置基座125可以包括保護層130，保護層130形成在支撐結構下方的平滑平坦（例如，平面）表面，這最小化在檢測器表面112中引起的且特別是引導到檢測器表面112的間隙區域113中的表面形貌調製。在特定示例中，檢測器表面112的間隙區域113可以是平滑的平面表面部分，其防止反應溶液和/或任何其他生物或化學物質殘留在其上和/或防止跳轉誤差。與沒有保護層130的示例相比，由下方的保護層130的配置提供的檢測器表面112的間隙區域113的平滑度和/或平坦度可以更平滑和/或更平坦。此外，在一些示例中，與沒有保護層130的示例相比，由下方的保護層130提供的檢測器表面112的間隙區域113的平滑度和/或平坦度可以增強檢測裝置104的穩健性（robustness）。

光檢測裝置104的檢測器表面112可以被官能化（例如，以合適方式被化學改性或物理改性以用於進行指定的反應）。例如，檢測器表面112可以被官能化，並且可以包括具有固定至其上的一個或更多個生物分子的多個反應位點114，如圖1、圖3和圖4中所示。如上所述，檢測器表面112可以包括反應凹槽108的陣列（例如，開放式反應室）。反應凹槽108中的每一個可以包括反應位點114中的一個或更多個。反應凹槽108可以由例如沿著檢測器表面112的深度（或厚度）的變化來界定。在其他示例中，檢測器表面112可以基本上是平面的。

如圖3和圖4中所示，反應位點114可以沿著檢測器表面112例如在反應凹槽108內以圖案分佈。例如，反應位點114可以以類似於微陣列的方式沿著反應凹槽108以行和列的方式定位。然而，應當理解的是，反應位點114的各種圖案可以被使用。反應位點114可包括發射光信號的生物或化學物質，如下文進一步解釋的。例如，反應位點114的生物或化學物質可以響應於激發光101而產生光發射。在特定示例中，反應位點114包括被固定在反應凹槽108內的檢測器表面112上的生物分子（例如，寡核苷酸）的簇或群落。反應位點114可以在用反應溶液處理後響應於入射激發光而產生光發射。例如，反應溶液可在響應激發光而產生光發射的反應位點114處（但可能不在裝置104的反應結構126的其它反應位點處）發起反應和/或形成反應產物。

如圖1中所示，在一個示例中，流動池102包括至少一個側壁和流動蓋110。該至少一個側壁可以被耦合到檢測器表面112，並在流動蓋110和檢測器表面112之間延伸。流動池102可以被配置成使得流動通道119形成在流動蓋110和光檢測裝置104的檢測器表面112之間。在一些示例中，流動通道119可以包括在約50μm至約400μm（微米）、或者更具體地，例如在約80μm至約200μm的範圍內的高度（在流動蓋110和檢測器表面112之間延伸）。在一個示例中，流動通道119的高度為約100μm。如圖1中所示，流動蓋110可以包括對從生物感測器100的外部傳播並朝向/進入流動通道119的激發光101透明的材料。注意，激發光101可以從任何角度並沿著相同或不同的角度接近流動蓋110。

激發光101可以從任何照射源（未示出）發射，該照射源可以是或可以不是生物測定系統、生物感測器100或光檢測裝置104的一部分。在一些示例中，照射系統可以包括光源（例如，一個或更多個LED），並且潛在地包括多個光學部件，以至少照射檢測裝置104的反應結構126。光源的示例可以包括雷射器、弧光燈、LED、或鐳射二極體。光學部件可以是例如反射器、二向色鏡、分束器、準直器、透鏡、篩檢程式、楔形物、稜鏡、反射鏡、檢測器以及類似物。在特定示例中，照射系統被配置成將激發光101引導到檢測裝置104的反應結構126的凹槽108內的反應位點114。在一些示例中，照射系統可以發射在一定波長範圍內諸如例如在約300nm至約700nm的範圍內，或者更具體地例如在約400nm至約600nm的範圍內的激發光101。在一些示例中，照射系統可以以一個或更多個特定波長發射激發光101，該激發光101激發反應位點108的生物或化學物質（例如，由反應溶液發起的反應和/或由反應溶液在反應位點114處形成反應產物），以發射一個或更多個不同波長的光發射。例如，在反應位點108包括由綠色波長的光激發的螢光團的一個示例中，激發光可以是約532nm，並且光發射可以是約570nm或更大。

還如圖1中所示，流動蓋110可以包括至少一個埠120，該至少一個埠120被配置為流體地接合流動通道119，並且潛在地接合其他埠（未示出）。例如，其它埠可以來自包括反應溶液或其它生物或化學物質的筒或工作站。流動通道119可以被配置成（例如，尺寸和形狀被設計成）沿著檢測器表面112引導流體或溶液，例如反應溶液。

圖3和圖4比圖1更詳細地示出了檢測裝置104。更具體地，圖3和圖4示出了單個光感測器140、單個光導118和相關電路146，該單個光導118用於將來自與其相關聯的至少一個反應位點114處的光發射朝向光感測器140進行引導和傳遞，該相關電路146用於基於由光感測器140檢測到的光發射（例如光子）來傳輸信號。應當理解的是，感測器陣列124（圖1和2）的其它光感測器140和相關部件可以以相同或相似的方式配置。然而，還應當理解，光檢測裝置104不需要在整個過程中被一致地（uniformly）製造。相反，一個或更多個光感測器140和/或相關部件可以被不同地製造或者彼此之間具有不同的關係。

電路146可以包括能夠傳導電流（例如基於檢測到的光子的資料信號的傳輸）的互連的導電元件（例如，導體、跡線、通孔、互連件等）。例如，在一些示例中，電路146可以包括微電路佈置。光檢測裝置104和/或裝置基座125可以包括具有光感測器140的陣列的至少一個積體電路。被定位於檢測裝置104內的電路146可以被配置用於信號放大、數位化、存儲、和處理中的至少一種。電路146可以收集（並且可能分析）檢測到的光發射，並且生成用於將檢測資料傳送到生物測定系統的資料信號。電路146還可以在光檢測裝置104中執行另外的類比和/或數位信號處理。

裝置基座125和電路146可以使用積體電路製造過程來製造，積體電路製造過程例如用於製造電荷耦合裝置或電路（CCD）或互補金屬氧化物半導體（CMOS）裝置或電路的過程。例如，如圖3中所示，裝置基座125可以是CMOS裝置，其包括多個堆疊層，該多個堆疊層包括感測器基座141，在一些示例中，感測器基座141可以是矽層（例如，晶片）。感測器基座141可以包括光感測器140和形成在其上的閘極（gates）143。閘極143可以電耦合到光感測器140。當光檢測裝置104如圖3所示進行配置時，光感測器140可以通過例如閘極143電耦合到電路146。

電路146中的至少一些可以被設置在檢測裝置104的裝置基座125的裝置基底層內，光導118各自可以延伸穿過/進入該裝置基底層。在一些示例中，基底層中的每個基底層可以包括形成裝置電路146的至少一部分的互連導電元件，以及與電路146的導電元件相鄰（並且潛在地圍繞導電元件）的介電材料142，如圖3中所示。電路146的導電元件可以被嵌入介電材料142內。還如圖3中所示，光導118可以延伸穿過介電材料142，並且可以與電路146間隔開。可以使用各種金屬元件和/或介電材料，例如適合於積體電路製造（CMOS製造）的那些金屬元件和/或介電材料。例如，在一些示例中，導電元件/電路146可以是金屬元件，例如，W（鎢）元件、Cu（銅）元件、Al（鋁）元件、或它們的組合（但是應當理解，可以使用其他材料和配置）。在一些示例中，介電材料可以是SiO2（但是應當理解，可以使用其他材料和配置）。

如本文所用，除非另有說明，否則術語“層”不限於單個連續的材料體。例如，感測器基底141和/或裝置基座125的裝置層可以包括為不同材料的多個子層和/或可以包括塗層、黏合劑以及類似物。此外，層（或子層）中的一個或更多個可以被修改（例如，蝕刻、用材料沉積等）以提供本文描述的特徵。

如圖3和圖4中所示，反應結構126可包括形成在其中延伸的反應凹槽104的一個或更多個層。反應結構126可以沿著裝置基座125的頂部外表面延伸。在圖示的示例中，反應結構126直接沿著第一遮罩層154的頂部外表面以及裝置基座125的第一（和潛在地第二）過濾材料116的頂部外表面沉積，如下文進一步描述的。然而，在其它示例中，中間層可以被佈置在反應結構126和裝置基座125之間。反應結構126可以包括一種或更多種材料，該一種或更多種材料被配置成允許激發光信號101和從凹槽108內的（用反應溶液處理後）反應位點114發出的光信號穿過其中並進入一個或更多個光導118的對應於特定反應凹槽108的開口158。在一些示例中，反應結構126可以包括一個或更多個層或其他特徵，該一個或更多個層或其他特徵防止來自特定反應位點114/反應凹槽108的發射光的串擾或“共用”傳遞到不對應的感測器140。

反應結構126可以包括多個不同的層，如圖3和圖4中所示。在圖示的示例中，反應結構126可以包括第一反應層160，該第一反應層160（直接地或間接地）在裝置基座125（例如，在第一遮罩層154上方）和裝置基座125的光導118（例如，第一（和潛在地第二）過濾材料116）的開口158上方延伸，如圖3和圖4中所示。還如圖3和圖4中所示，在所圖示的示例中，反應結構126還包括（直接地或間接地）在第一層160上方延伸的第二層162。所圖示的示例的反應結構126還包括（直接地或間接地）在第二層162上方延伸的第三層164以及（直接地或間接地）在第三層164上方延伸的第四層166。反應凹槽108可以至少延伸到第三層164中。

如圖3和圖4中所示，第四層166可以通過在第三層164中的凹痕（indentation）（例如，空腔或空隙）上方延伸來形成反應凹槽108的內表面（例如，側壁和底壁）。如圖3和圖4中所示，第四層166以及潛在地第二層162可以形成檢測器表面112。在一些情況下，第四層166以及潛在地第二層162可以被配置成提供固體表面，該固體表面允許化學品、生物分子或其他感興趣的分析物被固定在其上。例如，反應位點114中的每個可以包括被固定到檢測器表面112的生物分子簇，檢測器表面112可以包括第四層166並且可能包括第二層162。因此，第四層166以及潛在地第二層162可以包括允許反應位點114被固定到其上的材料。第一層160和第四層166（以及潛在地第二層162和第三層164）可以包括至少基本上對激發光101和反應位點114的發射光透明的材料。此外，第四層166以及潛在地第二層162可以被物理改性或化學改性，以有助於固定生物分子和/或有助於檢測光發射。

舉例來說，且如圖3和圖4的所圖示的示例所示，第一層160和第三層164可以包括第一材料，且第二層162和第四層166可以包括不同於第一材料的第二材料。在一些這樣的示例中，第一種材料是SiN，而第二種材料是TaO。然而，反應結構126可以包括不同的層（例如，不同的層、更少的層、和/或附加的層）和/或不同的材料。

如圖3和圖4中所示，檢測裝置104的裝置基座125可以包括第一遮罩層150，該第一遮罩層150（直接地或間接地）在裝置基座125的堆疊層（例如，金屬-介電層）上方延伸，例如在介電材料142和導電電路部件146上方延伸。第一遮罩層150可以包括被配置成阻擋、反射、和/或顯著衰減激發光101和/或來自反應位點114的光發射（例如，從流動通道118傳播的光信號）的材料。僅通過舉例來說，第一遮罩層150可以包括鎢（W）。

第一遮罩層150可以包括穿過其中的至少一個孔，該至少一個孔至少部分地與至少一個對應的光導118對準。第一遮罩層150可以包括這樣的孔的陣列。在一些示例中，第一遮罩層150可以完全圍繞其中的孔延伸。這樣，來自激發光101的光信號和/或來自反應位點114的光發射可以被阻擋、反射、和/或顯著衰減，以防止光信號穿過光導118外部的裝置基座125並被光感測器140檢測到。在一些示例中，第一遮罩層150在相鄰光導118和/或延伸到其上的開口之間連續延伸。在一些其它示例中，第一遮罩層150不在相鄰光導118和/或延伸到其上的開口之間連續延伸，使得在第一遮罩層150中存在一個或更多個其它開口，一個或更多個其它開口可以允許激發光101和/或來自反應位點114的光發射從中穿過。

在一些示例中，檢測裝置104的裝置基座125可以包括（直接地或間接地）在第一遮罩層150上方延伸的第二遮罩層152，如圖3和圖4中所示。第二遮罩層152可以包括抗反射材料和/或防止污染裝置基座125的下方的部分的材料。僅通過舉例來說，第二遮罩層152可以包括SiON。在一些示例中，第二遮罩層152可以被配置以防止諸如被污染的鈉與第一遮罩層150、介電材料142和/或裝置電路146的導電（例如，金屬）部件相互作用。在一些示例中，第二遮罩層152可以模仿第一遮罩層150的配置。例如，第二遮罩層152可以包括穿過其中的至少一個孔，該至少一個孔至少部分地與至少一個光導118對準，如圖3和圖4中所示。第二遮罩層152可以包括這樣的孔的陣列。在一些示例中，第二遮罩層152可以圍繞其中的孔延伸。在一些示例中，第二遮罩層152在相鄰光導118和/或延伸到其上的開口之間連續延伸。在一些其它示例中，第二遮罩層152不在相鄰光導118和/或延伸到其上的開口之間連續延伸，使得一個或更多個其它孔存在於第二遮罩層152中，如圖3和圖4中所示。

在一些示例中，光檢測裝置104可以包括襯墊層154，襯墊層154在裝置基座125上方並圍繞光導118延伸，如圖3和圖4中所示。襯墊層154可以是形成在裝置基座125上的連續共形層。襯墊層154相對於反應溶液可以是化學反應性的。例如，由於反應溶液的組成（例如，水和/或油）和/或相對高的酸度（例如，pH等於或小於約5）或相對高的鹼度（例如，pH等於或大於約8），反應溶液當暴露於襯墊層154的材料時可與襯墊層154的材料發生化學反應，並導致材料溶解或以其他方式分離（即，蝕刻襯墊層154）。隨著曝光時間的推移，反應溶液可由此蝕刻穿過襯墊層154，並最終與裝置電路146相互作用，並腐蝕裝置電路146或以其他方式干擾裝置電路146的功能。例如，襯墊層154可以是氮化矽層（或者以其他方式包括SiN），並且相對高的酸性或鹼性反應溶液在暴露于SiN時可能傾向於蝕刻SiN。以這種方式，SiN襯墊層154在防止反應溶液蝕刻穿過SiN襯墊層154並最終與裝置電路146相互作用（例如，腐蝕裝置電路146的導電（例如，金屬）部件）方面可能是無效的。形成襯墊層154的其它材料類似地對反應溶液是化學反應性的，例如由於其組成和/或相對高的酸度或鹼度，並且因此不能防止反應溶液隨著時間的推移而蝕刻穿過襯墊層154。

襯墊層154可以沒有界定的孔。然而，襯墊層154可包括至少一個內部不連續部分（internal discontinuity）、孔隙、裂紋、斷裂或類似物，其允許液體或溶液例如反應溶液流過襯墊層154，如下文進一步解釋的。例如，襯墊層154的密度可以相對較低，使得其內部不連續部分形成穿過襯墊層154的路徑，反應溶液可以通過該路徑到達介電材料142，並且最終到達裝置電路146的導電（例如，金屬）部件。以這種方式，襯墊層154在防止反應溶液穿過襯墊層154並最終與防止與裝置電路相互作用方面可能是無效的。在一些示例中，由於其密度或內部不連續部分，襯墊層154可以不是液體不可滲透的。

在圖示的示例中，襯墊層154在第二遮罩層152和在裝置基座125的頂部上部分上的保護層130之間延伸，並且沿著光導118在介電材料層142和保護層130之間延伸。襯墊層154可以被配置為抗反射層或反射層（例如，以確保從反應位點114發射的光穿過光導118）、污染防止層（例如，以防止鈉污染到裝置基座125中）和/或黏合層（例如，以將光導118的過濾材料116黏合到介電材料142上）。在一些示例中，襯墊層154可以被配置作為防止任何離子物質滲透到裝置層（例如，金屬-介電層）中的污染防止層。在一些示例中，襯墊層154包括SiN。在一些示例中，襯墊層154包括SiN層。

如圖3和4所示，襯墊層154可以具有基本上均勻的厚度。在其他示例中，襯墊層154的厚度可以變化。例如，襯墊層154在裝置基座125的頂部部分上方延伸的部分可以是第一厚度，並且襯墊層154在光導118周圍延伸的部分可以是比第一厚度更厚或更薄的第二厚度。作為另一示例，襯墊層154的圍繞光導118延伸的部分的厚度可以沿著裝置基座125內的深度變化（例如，可以隨著進入裝置基座125的深度而逐漸變細）。在一些示例中，襯墊層154的厚度可以在約10nm至約100nm的範圍內。在圖示的示例中，襯墊層154是約50nm厚。

如圖3中所示，裝置基座125還可以包括形成在裝置基座125的裝置層內並在光導118下方的第二襯墊層155。第二襯墊層155可以基本上與襯墊層154相似或相同，但是除了其在裝置基座125內的位置之外。在一些示例中，第二襯墊層155可以在保護層130的正下方沿著光導118的底部延伸，如圖3中所示。以這種方式，除了在凹槽108下方的光導118的開口158，襯墊層154和第二襯墊層155可以完全圍繞光導118延伸。第二襯墊層155可以形成光導118的底部。

如上所論述，檢測裝置104的裝置基座125可以包括被定位於每個光導118和裝置電路146之間的保護襯墊層130，如圖3和圖4中所示。保護層130可以（直接地或間接地）在裝置基座125的頂部上的襯墊層154上方並沿著光導118延伸，如圖3和圖4中所示。在一些其它示例（未示出）中，保護層130可以不（直接地或間接地）在反應結構126下方的裝置基座125的頂部上方延伸，並且可以僅沿著/圍繞在裝置基座126內的光導118延伸（即，僅被定位於介電材料142和過濾材料116之間）。

除了其開口158之外，保護層130可完全圍繞光導118的過濾材料116延伸。例如，保護層130可以圍繞光導118的側表面並且在光導118下方（在襯墊層154和第二襯墊層155以及過濾材料116之間）延伸。保護層130還可以被設置在裝置基座125（例如，直接在襯墊層154上方）和反應結構126上。保護層130還可以由此被設置在裝置基座125的頂部上方，並被定位於裝置基座125和反應結構126之間。

保護層130可以是連續塗層。保護層130可以沒有將允許液體或溶液例如反應溶液流過的預定義的或故意形成的孔或其它空隙。保護層130還可以沒有將允許液體或溶液例如反應溶液流過其中的任何內部不連續部分、孔隙、裂紋、斷裂或類似物，或者可以防止它們的形成，如下文進一步解釋的。保護層130因此可以是液體不可滲透的屏障。本文中的液體不可滲透層是指可防止任何液體或溶液（例如反應溶液）穿過其中的層，例如防止在約大氣壓與保護層130接觸的反應溶液的至少約99vol%穿過其中。保護層130相對於反應溶液還可以是化學惰性的，使得當反應溶液與保護層130接觸時，反應溶液（如上所述，其可以包括相對高的酸度或相對高的鹼度）在約100攝氏度和約大氣壓不蝕刻保護層130，或者每小時蝕刻保護層130的厚度的小於約一（1）埃（Å）。例如，保護層130的組成可以不與反應溶液的組成（其可以包括相對高的酸度或相對高的鹼度）發生化學反應，或者僅在相對小的程度上發生化學反應，使得當反應溶液與保護層130接觸時，反應溶液在約100攝氏度和約大氣壓下不蝕刻保護層130或每小時蝕刻保護層130的厚度的小於約一（1）埃（Å）。襯墊層154因此可包括相對於反應溶液（其可包括例如等於或小於約5的pH或等於或大於約8的pH）的抗蝕刻層，以防止反應溶液（隨著時間）穿透其中並最終與裝置電路146相互作用，並腐蝕裝置電路146或以其他方式干擾裝置電路146的功能。保護層130由此被配置成防止可以穿過反應結構126到達保護層130或者穿過反應結構126和光導118的過濾材料116到達保護層130的液體或溶液（例如反應溶液）與裝置電路146（和襯墊層154（如果設置的話）和介電材料142）相互作用。

保護層130的厚度可以變化。例如，保護層130在裝置基座125的頂部上方延伸的部分可以是第一厚度，並且保護層130在光導118周圍和/或在光導118下方延伸的部分可以是比第一厚度更厚或更薄的第二厚度。作為另一示例，保護層130的圍繞光導118延伸的部分的厚度可以沿著在裝置基座125內的光導118的深度變化。在這樣的示例中，保護層130的圍繞光導118延伸的部分的厚度可以隨著其從光導118的開口158延伸到裝置基座125中而逐漸變細（即，變窄或變薄）。保護層130可以是保形塗層。在圖3中所示的圖示的示例中，保護層130具有基本均勻的厚度。在一些示例中，襯墊層154的厚度可以在約10nm至約1微米的範圍內、在約5nm至約100nm的範圍內、或者在約50nm至約100nm的範圍內。在圖示的示例中，襯墊層154是約50nm厚。

保護層130可以包括任何材料，使得其防止可能穿透反應結構126、或反應結構126和光導118的任何溶液或液體例如反應溶液與裝置電路146相互作用，並且允許從反應位點114（用反應溶液處理後）發射的光穿過保護層130並到達至少一個對應的光感測器140（經由至少一個對應的光導118）。例如，保護層130可以包括允許從反應位點114發射的未被過濾材料116過濾的光穿過其中的且對反應溶液是化學惰性的任何材料。例如，保護層130可包括與反應溶液（其可包括例如等於或小於約5的pH或等於或大於約8的pH）不發生化學反應或僅在相對小的程度上發生化學反應的任何材料，使得當反應溶液與保護層130接觸時，反應溶液在約100攝氏度和在約大氣壓不蝕刻保護層130或每小時蝕刻保護層130的厚度的小於約一（1）埃（Å）。例如，保護層130可包括至少一種氧化物、至少一種氮化物、或其組合。在一些示例中，保護層130可以包括二氧化矽、金屬氧化物、金屬氮化物或其組合。在一些示例中，保護層130可以包括二氧化矽、氮氧化矽、一氧化矽、碳化矽、碳氧化矽、硝基碳化矽、金屬氧化物、金屬氮化物或其組合。在一些示例中，反應溶液的pH大於或等於約8，並且保護層130包括二氧化矽、氮氧化矽、一氧化矽、碳化矽、碳氧化矽、硝基碳化矽、金屬氧化物、金屬氮化物或其組合。在一些示例中，反應溶液的pH小於或等於約5，並且保護層130包括碳化矽、碳氧化矽、硝基碳化矽、金屬氧化物、金屬氮化物或其組合。注意，保護層130的厚度、形成過程和材料可以被（獨立地或共同地）考慮和配置，使得保護層130防止可能穿透反應結構126、或反應結構126和光導118的任何溶液或液體例如反應溶液最終與裝置電路146（以及襯墊層154（如果設置的話）和介電材料142）相互作用。

如上所論述，光導118可從開口158延伸到裝置基座125中，例如穿過介電材料層142並朝向至少一個光檢測感測器140延伸。在特定示例中，光導118是長形的，並且從靠近至少一個對應的反應凹槽108（從其孔158）朝向在感測器基座141內的至少一個對應的光感測器140延伸。光導118可沿中心縱軸縱向延伸。光導118可以被構造成三維形狀，例如具有圓形開口158的基本上圓柱形或截頭圓錐形，其允許和/或促進從至少一個對應的反應凹槽108的反應位點114發射的光到達至少一個對應的光感測器140。光導118的縱軸可以延伸穿過橫截面的幾何中心。然而，在可選示例中，可以使用其他幾何形狀。例如，光導118的橫截面可以是基本上正方形或八邊形的。

光導118可以包括過濾材料116，該過濾材料116被配置成過濾激發光101或包括激發光101的波長的波長範圍，並且允許來自至少一個對應的反應凹槽108的至少一個反應位點114的光發射（或包括光發射的波長的波長範圍）穿過過濾材料116並朝向至少一個對應的光感測器140傳播。光導118可以是例如吸收篩檢程式（例如有機吸收篩檢程式），使得過濾材料116吸收特定波長（或波長範圍）並允許至少一個預定波長（或波長範圍）穿過過濾材料116。僅通過一個示例來說，激發光可以是約532nm，並且來自至少一個反應位點114的光發射可以是約570nm或更大，並且因此過濾材料116可以吸收波長為約532nm或小於約570nm的光，並且允許波長為約570nm或更大的光穿過過濾材料116。陣列的光導118中的每個可以包括基本相同的過濾材料116，或者不同的光導118可以包括不同的過濾材料116。

因此，每個光導118可以相對於裝置基座125的周圍材料（例如，介電材料142）配置，以形成光導結構。例如，光導118可具有至少約2的折射率。在某些示例中，光導118被配置成使得激發光的光密度（OD）或吸光度至少為約4 OD。更具體地，光導118的過濾材料116可以被選擇，並且光導118的大小可以被設計成實現至少約4 OD。在更具體的示例中，光導118可以被配置成實現至少約5 OD、或至少約6 OD。

最初，裝置104或生物感測器100的反應結構126的一個或更多個反應凹槽108的反應位點114可以不包括指定的反應，這通常通過在圖4中缺少陰影/圖案來表示。如上所論述，反應位點114可以包括被固定到檢測器表面112上的生物或化學物質，或者更具體地被固定在反應凹槽108的基座和/或側表面上的生物或化學物質。在特定示例中，反應位點114被定位於至少一個對應的光導118的開口158附近，使得在已經通過用反應溶液處理而發生指定的反應之後，從反應位點114發射的預先指定的光發射傳播通過反應結構126、通過至少一個對應的光導118的開口158和過濾材料116、通過保護襯墊層（以及潛在地通過第一遮罩層154和第二遮罩層155），並到達至少一個對應的光感測器140。

單個反應位點114的生物或化學物質可以相似或相同（例如，具有共同序列的分析物（例如，寡核苷酸）群落）。然而，在其它示例中，單個反應位點114和/或反應凹槽可包括不同的生物或化學物質。在指定的反應之前，反應位點114可以包括至少一種分析物（例如，感興趣的分析物）。例如，分析物可以是寡核苷酸或其群落（例如，感興趣的寡核苷酸）。寡核苷酸可以具有有效的共同序列，並與預定的或特定的螢光標記的生物分子例如螢光標記的核苷酸結合。

然而，在指定的反應之前，螢光標記的生物分子的螢光團沒有在反應位點114處合併或被結合到生物或化學物質（例如寡核苷酸），如圖4中所示。為了實現指定的反應（即，將螢光標記的生物分子與反應位點114的生物或化學物質結合），流動池可以提供反應溶液170到反應結構126的流動，如圖5中所示。反應溶液可以包括用於例如DNA接枝（grafting）、成簇（clustering）、裂解（cleaving）、合併（incorporating）和/或讀取的一種或更多種測序試劑。然而，反應溶液170可以是任何溶液。在一些示例中，反應溶液170可以包括液體。例如，反應溶液170可以是水溶液和/或可以由油組成；然而，應該理解的是，反應溶液170可以包括任何其它液體。反應溶液170可以包括一種或更多種成分，該一種或更多種成分傾向於與電路146反應、腐蝕電路146、溶解電路146、劣化電路146或以其他方式使電路146不可操作或不能有效作為電路（即，傳送信號或電子）。例如，反應溶液170可以是水溶液，如果水溶液與電路146相互作用，則水溶液將傾向於氧化電路146的金屬部分。

在一個示例中，反應溶液170包含一種或更多種核苷酸類型，該一種或更多種核苷酸類型的至少一些被螢光標記，並且反應溶液170還包含一種或更多種生物分子，例如聚合酶，其將核苷酸合併到在反應位點114處的生長（growing）寡核苷酸中，從而用螢光標記的核苷酸標記寡核苷酸。在這種實施方式中，流動池可以提供清洗溶液以除去未合併到寡核苷酸中的任何游離核苷酸。然後，可以用至少第一波長的激發光101照射反應位點114，在合併螢光標記核苷酸的那些反應位點114中引起第二波長和/或第三波長的螢光。沒有合併螢光標記核苷酸的反應位點114在入射激發光101時不發光。

如圖5中所示的示例中所示，反應溶液170可以被設置在反應凹槽108內，以實現至少一種螢光標記分子與反應位點114的生物或化學物質結合或合併的指定的反應。在一些示例中，反應位點114的生物或化學物質可以是分析物，且螢光標記分子可以包括至少一種與分析物結合或合併的螢光團。在這樣的示例中，分析物可以包括寡核苷酸，並且至少一種螢光標記分子包括螢光標記的核苷酸。

當反應位點114的生物或化學物質（例如寡核苷酸）相似或相同，例如具有共同的序列時，反應位點114可以被配置成在指定的反應之後產生共同的光發射，並且激發光101被來自反應溶液170的與其結合或合併的螢光標記分子吸收。當反應位點114的生物或化學物質（例如寡核苷酸）不相似或不相同，例如具有不同的序列時，反應位點114可以被配置成在指定的反應之後產生不同的光發射，並且激發光101被來自反應溶液170的與其結合或合併的螢光標記分子吸收。光導118的過濾材料116可以被選擇或配置成允許任何這樣的光發射穿過其傳播並傳播到光感測器140，但是防止其他這樣的光發射和/或激發光穿過其傳播到光感測器140。

如圖6所示，在反應溶液170已經與反應位點114的生物或化學物質（例如，寡核苷酸）相互作用之後，指定的反應已經發生，使得反應位點114包括螢光標記分子，例如螢光團，螢光標記分子當被激發光101激發時（即，當激發光101被入射在反應位點114上時），發射預定波長或預定波長範圍的光。因此，激發光101可以由此基於反應溶液170的螢光標記分子（反之亦然）和/或反應溶液170在反應位點114處引發的反應和/或由反應溶液170在反應位點114處形成的反應產物來配置。如圖6中所示，當已經通過用反應溶液處理而發生指定的反應之後被激發光101激發時，反應位點114可以發射波長不同於激發光101的光信號172。

來自反應位點114（用反應溶液處理後）的發射光172可以在所有方向上（例如各向同性地）行進，使得例如，光172的一部分被引導到至少一個對應的光導118中，並且光172的一部分被引導到流動通道119或反應結構126中，如圖6中所示。對於傳遞進入光導118的部分，裝置104（例如，其光導118）被配置成便於由至少一個對應的光感測器140檢測光子。具體地，來自反應位點114、穿過對應的光導118的開口的發射光172將通過其過濾材料116傳播到光感測器140。然而，激發光101將被過濾材料116吸收或以其他方式防止穿過光導118傳播到光感測器140，如圖6中所示。電耦合到光感測器140的裝置電路146基於由光感測器140檢測到的光子而傳輸資料信號。以這種方式，在光檢測事件期間，僅存在在反應位點114處通過用反應溶液處理進行的指定的反應將導致發射光172被光感測器140檢測到。

如圖6中所示，來自反應位點114的發射光172的傳遞進入至少一個對應的光導118的部分可直接穿過其過濾材料116傳播並傳播到至少一個對應的光感測器140。例如，來自反應位點114的發射光172的經由開口158進入至少一個對應的光導118的至少大部分可以直接地（例如，線性地或基本上線性地）穿過過濾材料116傳遞到達至少一個對應的光感測器140。來自反應位點114的傳遞進入至少一個對應的光導118的少量發射光172可以一定角度行進，使得其穿過保護層130、襯墊層154並進入介電材料層142。這種光可以被電路146或被嵌入介電材料層142內的其它金屬或反射結構反射，並且潛在地返回到對應的光導118中（並且潛在地返回到至少一個對應的光感測器140）。在一些示例中，保護層130和/或襯墊層154可以對光是透明的，例如至少對來自反應位點114的發射光172是透明的或基本上是透明的。

圖7和圖8示出了裝置104的示例，其包括在反應結構126和光導118的過濾材料116中的裂紋或其它不連續部分178。如圖7和圖8中所示，反應結構126、以及潛在地至少一個光導118的過濾材料116可以包括從檢測表面112延伸到保護層130的裂紋或其它不連續部分178。不連續部分178可以從檢測表面112穿過反應結構126延伸到保護層130，和/或從檢測表面112穿過反應結構126和過濾材料116延伸到保護層130。因此，不連續部分178可允許溶液或液體從檢測表面112流入檢測裝置104，並與保護層130相互作用。

注意，不連續部分178或其它路徑可能不像所描繪的不連續部分178那樣進行定義和/或連續。相反，不連續部分178代表液體或溶液可以（即，從檢測表面112）穿過反應結構126到達保護層130的任何路徑。例如，從檢測表面112延伸穿過反應結構126（例如，延伸穿過第一層160、第二層162、第三層164和第四層166（如果存在））到保護層130的任何路徑可最終允許液體或溶液（例如，反應溶液）與保護層130相互作用。作為另一示例，從檢測表面112延伸穿過反應結構126（例如，延伸穿過第一層160、第二層162、第三層164和第四層166（如果存在））和至少一個光導118（例如，延伸穿過開口158和過濾材料116）到保護層130的任何路徑可最終允許液體或溶液（例如，反應溶液）與保護層130相互作用。不連續部分178表示任何這樣的路徑。

延伸穿過反應結構126和/或延伸穿過反應結構126和至少一個光導118的不連續部分178可以通過任何過程或機制形成。例如，延伸穿過反應結構126和/或延伸穿過反應結構126和至少一個光導118的不連續部分178可以例如在裝置104的製造階段期間形成，和/或在裝置104的使用期間形成。作為一種特定的形成模式，不連續部分178可能由於裝置104的材料的不同熱膨脹係數而引起的，這可引起不連續部分178在裝置104的製造階段期間和/或裝置104的使用期間形成。作為另一示例，不連續部分178可能由反應結構126和/或光導118的形成過程中的誤差形成，或者從反應結構126和/或光導118的形成過程自然產生。作為又一示例，不連續部分178可能通過反應溶液或任何其它液體或溶液與反應結構126和/或光導118反應並蝕刻穿過反應結構126和/或光導118而形成。然而，這些只是不連續部分178的形成模式的一些示例，而不連續部分178可通過任何操作模式形成。

還如圖8中所示和上面論述的，襯墊層154可以包括不連續部分179，該不連續部分179延伸穿過襯墊層154並允許溶液或液體流動穿過襯墊層154。襯墊層154的不連續部分179可以是相對較小的內部不連續部分、孔隙、裂紋或類似物。例如，襯墊層154的不連續部分179可能是在襯墊層154或裝置104的製造階段期間和/或在裝置104的使用期間產生的。例如，襯墊層154的不連續部分179可能是由襯墊154和裝置104的其它部分的材料的不同熱膨脹係數引起的。作為另一示例，襯墊層154的不連續部分179可能由其形成過程引起。在一些示例中，襯墊層154的不連續部分179可能是由液體或溶液與襯墊層154相互作用並侵蝕、腐蝕或以其他方式劣化襯墊層154（從而允許液體或溶液穿過）而產生的。然而，這些只是引起襯墊層154的不連續部分179的原因的一些示例，任何不連續部分179可以通過任何操作模式來形成。在一些示例中，襯墊層154可以包括與反應溶液化學反應的材料，使得反應溶液將蝕刻穿過襯墊層154（並且最終劣化電路146）。在一些這樣的實施方案中，襯墊層154可能沒有不連續部分179，也可能不是沒有不連續部分179。

當存在不連續部分178並且反應溶液170（或任何其它液體或溶液）被引入到反應結構126上（例如，被設置在檢測表面112上方和在反應凹槽108內）時，反應溶液170（或其它液體或溶液）可以能夠在不連續部分178內/穿過不連續部分178或以其他方式穿過反應結構126並且潛在地穿過光導118的過濾材料116進行流動、吸收(wick)、穿透或以其它方式行進，如圖8中所示。此外，還如圖8中所示，如果不存在保護層130，襯墊層154的不連續部分179將允許這樣穿透的反應溶液170（或其它液體或溶液）繼續穿過檢測裝置104行進到介電材料142，並最終與電路146相互作用。在另一個示例中，穿透的反應溶液170（或其它液體或溶液）可以與襯墊層154化學反應並蝕刻穿過襯墊層154，並繼續行進穿過檢測裝置104到達介電材料142，並且最終與電路146相互作用。如上所述，反應溶液170可以是相對高度酸性的（例如，pH等於或小於約5）或相對高度鹼性的（例如，pH等於或大於約8），並且襯墊層154可以包括相對容易被這種反應溶液蝕刻的SiN。還如上所述，反應溶液170（或其它液體或溶液）可能會劣化電路146，或者以其他方式使電路146不可操作或使電路146的導電和/或金屬部分不太有效。例如，反應溶液170可以進行化學反應並氧化電路146的導電和/或金屬部分。

然而，如圖8中所示，保護層130可以被配置成使得其形成固體連續阻擋層（沒有空隙、裂縫或其他不連續部分），該固體連續阻擋層防止穿透反應結構126的、並且潛在地經由不連續部分178或者以其他方式穿透光導118的過濾材料116的任何反應溶液170與裝置104的電路146相互作用。此外，保護層130可以被配置為使得其相對於反應溶液是化學惰性的，使得當反應溶液與保護層130接觸時，反應溶液（如上所述，其可以包括相對高的酸度或相對高的鹼度）在約100攝氏度和約大氣壓下不蝕刻保護層130，或者每小時蝕刻保護層130的厚度的小於約一（1）埃（Å）。以這種方式，儘管可能存在穿過反應結構126的不連續部分179或其它路徑和/或穿過過濾材料116的不連續部分179或其它路徑，但是保護層130防止反應溶液170流動到/穿過襯墊層154的不連續部分179並最終與裝置電路146相互作用（且從而劣化裝置電路146）。如上所述，保護層130的形成方法、厚度和材料可以獨立地或相互考慮地被配置成使得保護層130沒有任何不連續部分，這將允許任何溶液或液體（例如，反應溶液）從保護層130穿過，並且保護層130相對於反應溶液是化學惰性的，使得保護層130是抗（反應溶液）蝕刻的。

圖9-13示出了製造光檢測裝置例如圖1-8所描繪的光檢測裝置104的方法200的示例。因此，與“1”相對，前面帶有“2”的相似參考數位用於指示相似的部件、方面、功能、過程或功能，並且上面針對其的描述同樣適用，並且為了簡潔和清楚的目的而不再重複。例如，方法200可以採用本文討論的各種示例（例如，系統和/或方法）的結構或方面。在各種示例中，可以省略或添加某些步驟，可以組合某些步驟，可以同時（simultaneously）執行某些步驟，可以並行（concurrently）執行某些步驟，可以將某些步驟分成多個步驟，可以以不同的循序執行某些步驟，或者可以以反覆運算的方式重新執行某些步驟或一系列步驟。

如圖9和圖10中所示，形成裝置204的方法200可以包括在裝置基座225內形成（在圖9的270處）多個溝槽280（例如陣列）。多個溝槽可以從裝置基座225的外部/外頂表面延伸並朝向至少一個對應的光感測器240（穿過裝置基座225的厚度）延伸。如上所論述，裝置基座225可以包括光感測器240的陣列和電耦合到光感測器240的裝置電路246，該裝置電路246基於由光感測器240檢測到的光子而傳輸資料信號。裝置基座225可以通過任何過程被提供或獲得。例如，方法200可以包括獲得處於預組裝或預製造狀態的裝置基座225，或者包括在形成270多個溝槽280之前形成或製造裝置基座225。

如上所論述，可以使用積體電路製造技術，例如CMOS製造技術來製造裝置基座225。例如，裝置基座225可以包括其中嵌入有形成裝置電路246的不同的修改特徵（例如，金屬元素）的若干襯底層（例如，介電材料層242）。多個溝槽280可以被形成在基底層中（例如，在介電材料層242中），以對應於裝置基座225的在方法200之後將包括光導218的部分。雖然在圖10中僅描繪了一個溝槽280，但是裝置基座225可以包括如上所述的光導218的陣列，並且因此可以形成溝槽280的陣列。

如圖10中所示，溝槽280可以穿過第一遮罩層250和/或第二遮罩層252中的開口並穿過介電材料242朝向至少一個對應的光感測器240延伸。如圖10中所示，裝置基座225的內表面，例如其介電材料242，可以界定溝槽280，以用於在其中形成光導218。溝槽280可延伸至延伸穿過介電材料242的第二襯墊層255。這樣，第二襯墊層255可以形成溝槽280的底部。還如圖10中所示，在第一遮罩層250和/或第二遮罩層252中的其它開口可以被形成在裝置基座225的間隙區域213中。

溝槽280可以通過去除介電材料242的部分（以及潛在地第一遮罩層250和/或第二遮罩層252的部分）的任何過程或技術形成。例如，溝槽280可以通過一個或更多個選擇性蝕刻過程或反應離子蝕刻過程被形成。在一個示例中，溝槽280可以通過將至少一個掩模（未示出）施加到裝置基座225並（例如，通過蝕刻）去除介電材料242的部分（以及潛在地去除第一遮罩層250和/或第二遮罩層252的部分）的材料來形成。

如圖9和圖11中所示，在形成多個溝槽280之後，方法200可以包括在裝置基座225的頂表面上方和在多個溝槽280內沉積（在圖9的272處）第一襯墊層254。在一些示例中，第一襯墊層254可以被形成在多個溝槽280的側壁上方，而不是被形成在溝槽280的底部處的第二襯墊層255上方。在一些其他示例中，第一襯墊層254可以在溝槽280底部處的第二襯墊層255上方形成，但是隨後被去除。第一襯墊層254可以被沉積在裝置基座225的頂表面上的第二遮罩層252上方，並且潛在地被沉積在裝置基座225的間隙區域213中的第一遮罩層250和/或第二遮罩層252中的開口中的任何開口上方，使得第二遮罩層252在這些開口中的介電材料242上方延伸，如圖11中所示。

第一襯墊層254可以通過任何過程或技術被形成。例如，第一襯墊層254可以通過至少一種化學沉積過程（例如，諸如電鍍、化學氣相沉積（CVD）、等離子體增強CVD（PECVD）、或原子層沉積（ALD））、物理沉積過程、生長模式、外延生長、或其組合來形成。在一些示例中，第一襯墊層254可以共形地被形成在裝置基座225的表面上方並形成在溝槽280內（例如，在溝槽280的側壁上方，並且潛在地，在溝槽280的底表面上方）。第一襯墊層254可以包括基本上恒定的厚度，或者厚度可以變化。如上所論述，第一襯墊層254（和/或潛在地第二襯墊層255）可包括（在形成時和/或在使用裝置204之後）延伸穿過其中並允許溶液或液體流過其中的不連續部分（見圖8）。同樣如上所述，第一襯墊層254可以與反應溶液（其可以是相對高度酸性的或鹼性的（basic）/鹼性的(alkaline)）化學反應，使得反應溶液蝕刻通過第一襯墊層254。

在裝置基座225上（以及在溝槽280內）形成第一襯墊層254之後，可以進一步處理第一襯墊層254。例如，第一襯墊層254的在裝置基座225的頂表面上延伸的至少一部分（即，第一襯墊層254的間隙區域213）可以被處理成平坦化/平面化、光滑化和/或以其他方式改善其表面形貌。在一些這樣的示例中，第一襯墊層254的在裝置基座225的頂表面上延伸的至少一部分（即，第一襯墊層254的間隙區域213）可以被蝕刻和/或拋光（例如，化學和/或機械拋光/平面化）以使第一襯墊層254的外表面平面化。

如圖9和圖12中所示，方法200可以包括在裝置基座225上方沉積（在圖9的274處）保護層230，使得保護層230在多個溝槽280內延伸。在一些示例中，方法200可以包括在裝置基座225上方沉積（在圖9的274處）保護層230，使得保護層230在多個溝槽280內延伸並在裝置基座225的頂表面上方延伸。在一些示例中，保護層230可以被形成在多個溝槽280的側壁和溝槽280的底部上方。保護層230可以被形成在第一襯墊層254和第二襯墊層255上方。

保護層230可以通過任何過程或技術形成。例如，保護層230可以通過至少一種化學沉積過程（例如，諸如電鍍、化學氣相沉積（CVD）、等離子體增強CVD（PECVD）、或原子層沉積（ALD））、物理沉積過程、生長模式、外延生長、或其組合來形成。在一些示例中，保護層230可以共形地形成在裝置基座225的表面上方並形成在溝槽280內（例如，在溝槽280的側壁上方，並且潛在地，在溝槽280的底表面上方）。保護層230可以包括基本上恒定的厚度，或者厚度可以變化。如上所論述，保護層230可以被形成為使得其（在形成時和/或在使用裝置204之後）沒有延伸穿過其中的並且允許溶液或液體流過其中的任何不連續部分（見圖8）。保護層230的厚度、材料和/或形成過程可以被配置成使得保護層230是液體不可滲透的阻擋層。例如，可以利用將保護層230形成為具有低缺陷密度的穩健的、高度緻密層的任何過程。在一些特定示例中，保護層230是通過例如原子層沉積（ALD）過程或高密度等離子體化學氣相沉積（CVD）過程形成的。由此，保護層230可以是液體不可滲透的屏障，其防止液體或溶液例如反應溶液與裝置基座225的該裝置層中的裝置電路246相互作用。

還如上所論述，保護層230可以被形成為使得其相對於反應溶液是化學惰性的，使得當反應溶液與保護層230接觸時，反應溶液（如上所述，其可以包括相對高的酸度或相對高的鹼度）在約100攝氏度和約大氣壓下不蝕刻保護層130，或者每小時蝕刻保護層130的厚度的小於約一（1）埃（Å）。例如，保護層230的組成可以不與反應溶液的組成（其可以包括相對高的酸度或相對高的鹼度）發生化學反應、或者僅在相對小的程度上發生化學反應，使得當反應溶液與保護層230接觸時，反應溶液在約100攝氏度和約大氣壓下不蝕刻保護層230或每小時蝕刻保護層230的厚度的小於約一（1）埃（Å）。由此，保護層230可以包括相對於反應溶液（例如，其可包括等於或小於約5的pH或等於或大於約8的pH）的抗蝕刻層，以防止反應溶液（隨著時間的推移）穿透其中並最終與裝置電路246相互作用，並腐蝕裝置電路246或以其他方式干擾裝置電路246的功能。保護層230由此被形成為防止可以穿過反應結構226到達保護層230或者穿過反應結構226和光導218的過濾材料216到達保護層230的液體或溶液（例如反應溶液）與裝置電路246（和襯墊層254（如果設置的話）和介電材料242）相互作用。

如圖9和圖13中所示，在形成保護層230之後，方法200可以包括用至少一種過濾材料216填充（在圖9的276處）多個有襯墊的溝槽280，以形成多個光導218。如上所論述，至少一種過濾材料216可以過濾第一波長的光（例如，激發光），並允許第二波長的光（例如，從反應位點發射的光）穿過過濾材料216到達至少一個對應的光感測器240。在一些示例中，被施加到裝置基座225的過濾材料216的量可能超過在有襯墊的溝槽280內的可用體積。這樣，過濾材料216可以溢出由襯墊的溝槽280，並沿著裝置基座225的頂部延伸，例如在第一襯墊層254上方延伸。在可選示例中，填充操作276可以包括選擇性地填充每個有襯墊的溝槽280，使得過濾材料216不清除/溢出溝槽280（即，在裝置基座225的頂部上方延伸）。

在一些示例中，填充（在圖9的276處）過濾材料216可以包括將過濾材料216壓入（例如，使用刮板式部件）到有襯墊的溝槽280中。可選地，方法200還可以包括從保護層230去除過濾材料216，並且在一些情況下，去除過濾材料216的在光導218內的部分。過濾材料216可從光導218內去除，使得光導218的開口258被定位於保護層230下方的深度處，如圖13中所示。可以實施不同的過程來去除過濾材料216的一個或更多個部分。例如，去除操作可包括蝕刻過濾材料216的部分或化學拋光過濾材料216的部分中的至少一種。

還如圖9和圖13中所示，在裝置基座225上（以及在溝槽280內）形成保護層230之後，保護層230可以進一步被處理。例如，保護層230在裝置基座225的頂表面上方延伸的至少一部分（即，保護層230的間隙區域213）可以被處理成平坦化/平面化、平滑化和/或以其他方式改善其表面形貌。在一些這樣的示例中，保護層230的在裝置基座225的頂表面上方延伸的至少一部分（即，保護層230的間隙區域213）可以被蝕刻和/或拋光（例如，化學和/或機械拋光/平面化）以使保護層230的外表面平面化。

在通過過濾材料216形成光導218之後，方法200可以包括在多個光導218上方和在裝置基座225頂表面上的保護層230上方形成（在圖9的278處）反應結構（參見圖3和圖4）。如上所論述的，在多個光導218上方和在裝置基座225的頂表面上的保護層230上方設置的反應結構可以包括多個反應凹槽，每個反應凹槽對應於至少一個光導，以用於包含至少一個反應位點和反應溶液。在一些示例中，在反應結構上提供pH小於或等於約5或pH大於或等於約8的反應溶液，以在反應結構上形成反應位點。在用反應溶液處理後，反應位點可響應入射激發光而產生光發射。例如，反應溶液可以在響應於激發光而產生光發射的反應位點處引發反應和/或形成反應產物。還如上所論述的，反應結構可以包括多個層。這樣，形成（在圖9的278處）反應結構可以包括在多個光導218上方以及在裝置基座225的頂表面上的保護層230上方形成多個層（參見圖3和圖4）。反應結構可以通過任何過程或技術被形成。

由此，保護層230可以形成反應結構的下方支撐。如上所論述的，保護層230的平面化的頂表面由此可以最小化在反應結構的檢測器表面特別是檢測器表面的間隙區域213中引起的表面形貌調製。在特定示例中，處理過的保護層230可導致反應結構的檢測器表面的間隙區域213的平面和/或光滑表面，並防止反應溶液或任何其它生物或化學物質殘留在其上和/或防止跳轉誤差。與沒有處理過的保護層230的示例相比，至少部分由處理過的下方的保護層230提供的檢測器表面的間隙區域213的平坦度可以增強檢測裝置204的穩健性。

任選地，方法200可包括通過在反應結構上方引入pH小於或等於約5或pH大於或等於約8的反應溶液和/或將流動池安裝在裝置204（見圖1）來在形成的反應結構的至少一個反應凹槽中提供至少一個反應位點，該流動池在反應結構上方提供pH小於或等於約5或pH大於或等於約8的反應溶液。提供反應位點可以發生在流動池被耦合到裝置204之前或之後。反應位點可以沿著反應凹槽以預定的圖案被定位。反應位點可以以預定方式對應（例如，一個位點對應於一個光感測器，一個位點對應於多個光感測器，或者多個位點對應於一個光感測器）。在其它示例中，反應位點可以沿著反應凹槽隨機地形成。如本文所述，反應位點可包括被固定到在反應凹槽內的檢測器表面上的生物或化學物質。生物或化學物質可被配置成回應於激發光而發射光信號。由此，至少一個反應位點可以僅在用反應溶液處理之後響應於入射激發光而產生光發射。例如，反應溶液可以在響應於激發光而產生光發射的至少一個反應位點處引發反應和/或形成反應產物。在特定實例中，反應位點包括被固定在反應凹槽內的檢測器表面上的生物分子（例如寡核苷酸）的簇或群落。

要理解的是，以上的描述意圖是例證性的並且不是限制性的。例如，上述示例（和/或其方面）可以彼此結合使用。此外，在不脫離其範圍的情況下，可以進行許多修改以使特定情況或材料適應各種示例的教導。雖然本文可能描述了材料的尺寸和類型，但是它們旨在定義各種示例中的一些示例的參數，並且它們絕不意在限於所有示例，而僅僅是示例性的。許多其他的示例對於本領域的技術人員在查閱以上的描述後將是明顯的。因此，各種示例的範圍應參考所附申請專利範圍連同這些申請專利範圍有權要求的等效物的整個範圍來確定。

在所附申請專利範圍中，術語“包括（including）”和“其中（in which）”作為英文原意使用等效於相應術語“包括（comprising）”和“其中（wherein）”。另外，在隨附的申請專利範圍中，術語“第一”、“第二”、和“第三”等被僅用作參考標籤，並不旨在對它們的物件強加數值、結構或其他要求。本文術語“基於”的形式包括元件部分基於的關係以及元件完全基於的關係。術語“界定”的形式包括元件被部分界定的關係以及元件被完全界定的關係。此外，所附申請專利範圍的限制不是以裝置加功能的形式寫的，且不打算根據《美國法典》第35卷第112節第6段進行解釋，除非和直到這些申請專利範圍的限制明確使用短語“用於......的裝置（means for）”，後面是功能聲明，沒有進一步的結構。應當理解，根據任何特定示例，不一定可以實現上述所有這些目的或優點。因此，例如，本領域技術人員將認識到，本文描述的裝置、系統和方法可以以實現或優化本文教導的一個優點或一組優點的方式來實現或執行，而不必實現本文可能教導或建議的其他目的或優點。

雖然僅結合有限數量的示例詳細描述了本公開，但是應當容易理解的是，本公開不限於這些公開的示例。相反，可以對本公開進行修改，以合併此前未描述的、但與本公開的精神和範圍相稱的任何數量的變化、變更、替換或等效佈置。此外，雖然已經描述了各種示例，但是應當理解，本公開的方面可以僅包括一個示例或一些所描述的示例。此外，雖然一些示例被描述為具有一定數量的元件，但是應當理解，這些示例可以用小於或大於一定數量的元件來實踐。

應該認識到，前述概念和下文更詳細地討論的另外的概念（假設這些概念不相互矛盾）的所有組合被認為是本文公開的創造性主題的一部分。特別地，出現在本公開結尾處的要求保護的主題的所有組合被認為是本文公開的創造性主題的一部分。

100‧‧‧生物感測器

101‧‧‧激發光

102‧‧‧流動池

104‧‧‧光檢測裝置

108‧‧‧反應凹槽

110‧‧‧流動蓋

112‧‧‧檢測器表面

113‧‧‧間隙區域

114‧‧‧反應位點

116‧‧‧過濾材料

118‧‧‧光導

119‧‧‧流動通道

120‧‧‧埠

125‧‧‧裝置基座

126‧‧‧反應結構

130‧‧‧保護層

140‧‧‧光感測器

141‧‧‧感測器基座

142‧‧‧介電材料

143‧‧‧閘極

146‧‧‧電路

150‧‧‧第一遮罩層

152‧‧‧第二遮罩層

154‧‧‧襯墊層

155‧‧‧第二襯墊層

158‧‧‧開口

160‧‧‧第一反應層

162‧‧‧第二層

164‧‧‧第三層

166‧‧‧第四層

170‧‧‧反應溶液

172‧‧‧光信號/發射光/光

178‧‧‧不連續部分

179‧‧‧不連續部分

200‧‧‧方法

204‧‧‧裝置

213‧‧‧間隙區域

216‧‧‧過濾材料

225‧‧‧基座

230‧‧‧保護層

240‧‧‧光感測器

241‧‧‧感測器基座

242‧‧‧介電材料

243‧‧‧閘極

246‧‧‧裝置電路

250‧‧‧第一遮罩層

252‧‧‧第二遮罩層

254‧‧‧第一襯墊層

255‧‧‧第二襯墊層

258‧‧‧開口

270-278‧‧‧步驟

280‧‧‧溝槽

當參考附圖閱讀以下詳細描述時，本公開的這些和其他特徵、方面、和優點將變得更好理解，附圖不一定按比例繪製，並且在所有附圖中相同的附圖標記表示相同的方面，其中:

圖1示出了在一個示例中的根據本公開的生物感測器的橫截面。

圖2示出了在一個示例中的圖1中的生物感測器的檢測裝置的俯視圖。

圖3示出了在一個示例中的圖2中的檢測裝置的一部分的橫截面，其示出了反應結構的一部分及其光導。

圖4示出了在一個示例中的圖3中的橫截面的放大部分。

圖5示出了在一個示例中的圖4中的橫截面的放大部分，其中反應溶液在反應結構上。

圖6示出了在一個示例中的在光檢測事件期間圖4中的橫截面的放大部分。

圖7示出了在一個示例中的圖4的橫截面的放大部分，其中反應結構和光導不連續。

圖8示出了在一個示例中的圖7中的橫截面的放大部分，其中反應結構、光導及其遮罩層不連續。

圖9是示出在一個示例中的製造根據本公開的光檢測裝置的方法的流程圖。

圖10示出了在一個示例中的在光檢測裝置的裝置基座中形成溝槽。

圖11示出了在一個示例中的在圖10中的裝置基座中的溝槽內形成遮罩層。

圖12示出了在一個示例中的在圖11中的遮罩層上方形成保護層。

圖13示出了在一個示例中的在圖12中的保護層上方形成具有第一過濾材料的光導。

Claims (21)

1. 一種裝置，包括： 反應結構，所述反應結構形成多個反應凹槽和至少一個反應位點，所述多個反應凹槽用於包含pH小於或等於約5或pH大於或等於約8的反應溶液，所述至少一個反應位點在用所述反應溶液處理後響應於入射激發光而產生光發射；以及 裝置基座，所述裝置基座被定位於所述反應結構下方，包括： 多個光感測器； 裝置電路，所述裝置電路電耦合到所述光感測器，以基於由所述光感測器檢測到的光子而傳輸資料信號； 多個光導，所述多個光導具有輸入區域，所述輸入區域接收所述激發光和來自至少一個對應的反應凹槽的所述光發射，所述多個光導從所述輸入區域朝向至少一個對應的光感測器延伸到所述裝置基座中並且包括至少一種過濾材料，所述至少一種過濾材料過濾所述激發光並允許所述光發射傳遞到所述至少一個對應的光感測器； 遮罩層，所述遮罩層圍繞每個光導延伸並被定位在每個光導和所述裝置電路之間；以及 保護層，所述保護層圍繞每個光導延伸並被定位在每個光導和所述遮罩層之間，所述保護層防止穿過所述反應結構和所述光導的反應溶液與所述裝置電路相互作用，其中，所述保護層相對於所述反應溶液是化學惰性的。
2. 根據請求項1所述的裝置，其中，所述保護層鄰接在所述裝置基座內的所述多個光導。
3. 根據請求項2所述的裝置，其中，所述裝置電路被設置在所述裝置基座的介電材料層內，其中，所述遮罩層被定位在所述保護層和所述介電材料層之間，並且其中，所述遮罩層鄰接所述介電材料層。
4. 根據請求項1所述的裝置，其中，所述保護層還在所述裝置基座的頂表面和所述反應結構的圍繞所述多個反應凹槽延伸的間隙區域之間延伸。
5. 根據請求項4所述的裝置，其中，所述遮罩層在所述裝置基座的所述保護層和所述頂表面之間延伸。
6. 根據請求項1所述的裝置，其中，所述保護層包括二氧化矽、金屬氧化物、金屬氮化物或其組合。
7. 根據請求項1所述的裝置，其中，所述保護層包括二氧化矽、氮氧化矽、一氧化矽、碳化矽、碳氧化矽、硝基碳化矽、金屬氧化物、金屬氮化物或其組合。
8. 根據請求項7的裝置，其中，所述反應溶液的pH大於或等於約8。
9. 根據請求項1所述的裝置，其中，所述反應溶液的pH小於或等於約5，並且其中，所述保護層包括碳化矽、碳氧化矽、硝基碳化矽、金屬氧化物、金屬氮化物或其組合。
10. 根據請求項1所述的裝置，其中，所述遮罩層包括氮化矽遮罩層。
11. 根據請求項1所述的裝置，其中，所述保護層包括液體不可滲透的阻擋層。
12. 根據請求項1所述的裝置，其中，所述裝置電路包括互連的導電元件，並且所述保護層防止所述反應溶液氧化所述導電元件。
13. 根據請求項1所述的裝置，其中，所述保護層的厚度在約5奈米至約100奈米的範圍內。
14. 根據請求項1所述的裝置，其中，所述反應結構包括被固定到在所述多個反應凹槽中的每一個反應凹槽內的所述反應結構上的至少一個反應位點，並且其中，所述反應溶液可以在響應於所述入射激發光而產生光發射的所述至少一個反應位點處引發反應和/或形成反應產物。
15. 根據請求項14所述的裝置，其中，所述至少一個反應位點包括至少一種分析物，並且其中，所述反應溶液包括至少一種螢光標記分子。
16. 根據請求項1所述的裝置，其中，所述裝置基座的所述裝置電路形成互補金屬氧化物半導體（CMOS）電路。
17. 一種生物感測器，包括： 根據請求項1所述的裝置；以及 流動池，所述流動池被安裝到所述裝置上，所述流動池包括所述反應溶液和至少一個流動通道，所述至少一個流動通道與所述反應結構的所述多個反應凹槽流體連通，以將所述反應溶液引導到所述多個反應凹槽。
18. 一種方法，包括： 在裝置基座內形成多個溝槽，所述裝置基座包括多個光感測器和裝置電路，所述裝置電路電耦合到所述光感測器以基於由所述光感測器檢測到的光子而傳輸資料信號，所述多個溝槽從所述裝置基座的頂表面延伸並朝向至少一個對應的光感測器延伸； 在所述裝置基座上方沉積遮罩層，使得所述遮罩層至少在所述多個溝槽內延伸； 在所述遮罩層上方沉積保護層，使得所述保護層至少在所述多個溝槽內延伸； 用至少一種過濾材料填充所沉積的保護層上方的所述多個溝槽，以形成多個光導，所述至少一種過濾材料過濾至少第一波長的光並允許第二波長的光穿過所述至少一種過濾材料到達所述至少一個對應的光感測器；並且 在所述多個光導和所述保護層上方形成反應結構，所述反應結構形成對應於至少一個光導的多個反應凹槽以及至少一個反應位點，所述多個反應凹槽用於包含pH小於或等於約5或pH大於或等於約8的反應溶液，所述至少一個反應位點在用所述反應溶液處理後回應於所述第一波長的入射激發光而產生所述第二波長的光發射， 其中，所述保護層相對於所述反應溶液是化學惰性的。
19. 根據請求項18所述的方法，其中，所述保護層包括二氧化矽、氮氧化矽、一氧化矽、碳化矽、碳氧化矽、硝基碳化矽、金屬氧化物、金屬氮化物或其組合，並且其中，所述遮罩層包括氮化矽遮罩層。
20. 根據請求項18所述的方法，其中，在所述裝置基座上方沉積所述遮罩層還包括在所述裝置基座的所述頂表面上方沉積所述遮罩層，並且其中，在所述裝置基座上方沉積所述保護層還包括在所述遮罩層的在所述裝置基座的所述頂表面上方延伸的部分上方沉積所述保護層。
21. 根據請求項18的方法，還包括使pH小於或等於約5或pH大於或等於約8的所述反應溶液在所述反應結構上方通過。