TW202307419A - 每個像素具有多個反應位點的感測器 - Google Patents

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麥克 布瑞克
雅文 安瑪迪
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Abstract

在一個實例中，本文中闡述了一種設備。該設備可包含例如：在一單個像素上方之一第一反應位點及一第二反應位點。在一個實例中，本文中闡述了一種方法。該方法可包括例如：偵測從一第一反應位點及一第二反應位點所發出之一信號；使用該所偵測到的信號之一振幅來判定一第一反應位點中之一第一所感興趣的分析物之識別；及使用該所偵測到的信號之該振幅來判定一第二反應位點中之一第二所感興趣的分析物之該識別。

Description

每個像素具有多個反應位點的感測器
本申請案一般而言係關於感測並且具體而言係關於光感測。 相關申請案的交叉參考
本申請案主張於2021年3月3日提交的標題為「每個像素具有多個反應位點的感測器（Sensor with Multiple Reaction Sites Per Pixel）」的美國專利申請案第63/200,383號的優先權，該美國專利申請案以全文引用的方式併入本文中。
生物或化學研究中之各種方案涉及執行受控反應。然後可觀察或偵測到指定反應，且隨後分析可有助於識別或揭示參與反應的化學品之性質。在一些多重分析中，具有可識別標記（例如，螢光標記）之未知分析物可在受控條件下暴露於數千已知探針。可將每一已知探針沈積至微板之對應井中。觀察井內已知探針與未知分析物之間發生的任何化學反應可有助於識別或揭示分析物之性質。此類方案之其他實例包括已知去氧核糖核酸（DNA）定序程序，諸如合成定序（SBS）或循環陣列定序。
在一個實例中，本文中闡述了一種設備。該設備可包含例如：在一單個像素上方之一第一反應位點及一第二反應位點。
在一個實例中，本文中闡述了一種方法。該方法可包括例如：偵測從一第一反應位點及一第二反應位點所發出之一信號；使用該所偵測到的信號之一振幅來判定一第一反應位點中之一第一所感興趣的分析物之識別；及使用該所偵測到的信號之該振幅來判定一第二反應位點中之一第二所感興趣的分析物之該識別。
在一個實例中，本文中闡述了一種設備。該設備可包含例如複數個像素，其中該複數個像素中之各別者包括各別像素感測器；一第一反應位點，其與該複數個像素中之一像素相關聯；一第二反應位點，其與該像素相關聯；其中該像素之一像素感測器偵測一讀取信號，該讀取信號取決於從該第一反應位點所發出之一第一叢集信號及從該第二叢集位點所發出之一第二叢集信號；且其中該第一反應位點及該第二反應位點被設置以使得處於一「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於一「接通」狀態之該第一叢集信號之一振幅。
在一個實例中，本文中闡述了一種方法。該方法可包括例如使用複數個像素感測器中之一像素感測器來偵測一讀取信號，該讀取信號取決於從與該像素感測器相關聯的一第一反應位點所發出之一第一叢集信號及從與該像素感測器相關聯的一第二反應位點所發出之一第二叢集信號；使用利用該像素感測器所偵測到的該讀取信號之一振幅來判定該第一反應位點中之一第一所感興趣的分析物之一識別；及使用利用該像素感測器偵測到的該讀取信號之該振幅來判定該第二反應位點中之一第二所感興趣的分析物之一識別。
藉由在兩個單獨的奈米井中調變兩個不同毗鄰叢集之信號，藉由幾何約束或信號調變，可能使用單個像素來區分來自毗鄰叢集之信號。換言之，本文中所揭示之方法及結構的益處及優勢包括藉由單個影像像素解析來自每一獨特叢集之不同信號位準。本文中所揭示之方法及結構實現每個像素（例如，在CMOS感測器上）使用多叢集並且區分從每一像素所生成之接通/關斷信號。
雖然本文中之各種實例可論述關於CMOS感測器之某些方法及結構，但亦可利用其他感測器類型，包括電荷耦合裝置（CCD）感測器。同樣地，本文中所揭示之方法及結構亦可適用於偵測流量槽上之分析物，其中經由外部光學器件及影像感測器偵測發射光。
使固定的基於CMOS的流量槽上之資訊密度增加具有以下有益態樣：以與密度增加成比例因數降低每十億位元組定序資訊的成本。
第一反應位點及第二反應位點駐存於單個像素上方。第一反應位點為第一奈米井，且第二反應位點為第二奈米井。該第一奈米井可為該第二奈米井之尺寸的一半。濾光器可駐存於第一反應位點與單個像素之間，而非位於第二反應位點與單個像素之間。濾光器衰減從第一反應位點所發出之叢集信號。濾光器可為薄金屬層。濾光器可包括鉭。一種方法包括：偵測從一第一反應位點及一第二反應位點所發出之一信號；使用該所偵測到的信號之一振幅來判定一第一反應位點中之一第一所感興趣的分析物之識別；及使用該所偵測到的信號之該振幅來判定一第二反應位點中之一第二所感興趣的分析物之該識別。
藉由本文中所描述之技術來實現額外特徵。其他實例及態樣在本文中經詳細描述且被認為所主張態樣之一部分。自以下結合附圖對本發明之各種態樣的詳細描述，本發明之此等及其他目的、特徵及優點將變得顯而易見。
應瞭解，上述態樣及下面較詳細論述之額外概念的所有組合（假設此類概念不相互矛盾）被認為係本發明標的物之一部分及實現本文中所揭示之有益優勢。
附圖中之相同參考編號在整個單獨的視圖中始終指代相同或功能上相似的元件，且被併入說明書中並形成說明書之一部分，所述附圖進一步說明本實施方案，並與實施方案的詳細說明一起，用來解釋當前實施方案的原理。如所屬技術領域中具有通常知識者所理解的，提供附圖以易於理解，並說明本實施方案之某些實例之各態樣。該實施方案不限於諸圖中所描繪之實例。
術語「連接」、「經連接」、「接觸」、「經耦合」及/或類似術語在本文中經廣泛地定義為涵蓋各種不同的配置及組裝技術。此等配置及技術包括但不限於：（1）直接接合一個組件及另一組件而在其之間無中間組件（亦即，組件處於直接實體接觸）；及（2）接合一個組件及另一組件以及其之間的一或多個組件，前提為一個組件「連接至」或「接觸」或「耦合至」另一組件以某種方式與另一組件進行操作連通（例如，電、流體、實體、光學，等）（儘管在其之間存在一或多個額外組件）。應理解，彼此直接實體接觸的一些組件可或可不彼此電接觸及/或流體接觸。此外，電連接、電耦合、光學連接、光學耦合、流體連接或流體耦合的兩個組件可或可不直接實體接觸，且可在其之間定位一或多個其他組件。
如本文中所使用，術語「包括」及「包含」意義相同。
術語"實質上"、"大約"、"約"、"相對地"或可貫穿本發明（包括申請專利範圍）使用之其他此類相似術語用於描述並且考慮諸如由於自參考或參數在處理之變化所致的小波動此類小波動亦包括參考或參數之零波動。舉例而言，所述術語可係指小於或等於±10%，諸如小於或等於±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%。若在本文中使用，則術語"實質上"、"大約"、"約"、"相對地"或其他此類相似術語亦可係指無波動，亦即，±0%。
如本文中所使用，「流量槽」可包括具有在反應結構上方延伸以在其間形成與反應結構之複數個反應位點連通的流道之蓋的裝置。在一些實例中，偵測裝置，諸如成像裝置及/或光學器件，與流量槽分開。在其他實例中，流量槽可包括偵測裝置，該偵測裝置偵測在反應位點處或接近反應位點發生的指定反應。流量槽可包括固態光偵測或「成像」裝置，諸如電荷耦合裝置（CCD）或互補金屬氧化物半導體（CMOS）（光）偵測裝置。舉例而言，CMOS偵測裝置或感測器可包括偵測入射發射信號之複數個偵測像素。在一些實例中，每一偵測像素對應於反應位點。在其他實例中，可存在比反應位點的數目更多或更少的像素。同樣地，在一些實例中，偵測像素對應於單個感測元件以產生輸出信號。在其他實例中，偵測像素對應於多個感測元件以產生輸出信號。流量槽亦可或可替代地包括兩個（或多於兩個）相對的感測器，而無蓋。作為一個特定實例，流量槽可流體、電、或既流體又電耦合至卡匣，該卡匣可流體、電或既流體由電耦合至生物檢定系統。卡匣及/或生物檢定系統可根據預定方案（例如，合成定序）將反應溶液遞送至流量槽之反應位點，並且執行複數個成像事件。舉例而言，卡匣及/或生物檢定系統可引導一或多種反應溶液穿過流量槽之流道，且因此沿著反應位點。反應溶液中之至少一者可包括具有相同或不同螢光標記之四種類型核苷酸。在一些實例中，核苷酸結合至流量槽之反應位點，諸如結合至反應位點處之對應寡核苷酸。然後，在一些實例中，卡匣、生物檢定系統或流量槽本身使用激發光源（例如，固態光源，諸如發光二極體（LED））照明反應位點。在一些實例中，激發光具有一或多個預定波長，包括一波長範圍。由入射的激發光激發的螢光標記可提供發射信號（例如，波長不同於激發光且可能彼此不同的光），所述發射信號可由流量槽之光感測器偵測到。
本文中所描述之流量槽執行各種生物學或化學程序及/或分析。更具體地，本文中所描述之流量槽可用於期望偵測指示指定反應的事件、性質、品質或特性的各種程序及系統中。舉例而言，本文中所描述之流量槽可包括光偵測裝置、感測器（包括但不限於生物感測器及其組件）以及與包括生物感測器之感測器一起操作的生物檢定系統，或與其整合。
流量槽可促進可單獨或共同地偵測的複數個指定反應。流量槽執行多個循環，在所述循環中複數個指定反應並行發生。舉例而言，流量槽可用於藉由酶操作及光或影像偵測/獲取的迭代循環對密集的DNA特徵陣列進行定序。如此，流量槽可與一或多個微流體通道流體連通，所述微流體通道將反應溶液中之試劑或其他反應成分遞送至流量槽之反應位點。可以預定方式，諸如以均勻或重複型樣提供或間隔開反應位點。替代地，反應位點可隨機地分佈。反應位點中之每一者可與一或多個光導及偵測來自相關聯反應位點之光的一或多個光感測器相關聯。在一個實例中，光導包括用於過濾某些波長之光的一或多個濾光器。所述光導可為例如吸收濾光器（例如，有機吸收濾光器），使得濾光器材料吸收特定波長（或波長範圍）並且允許至少一個預定波長（或波長範圍）從中通過。在一些流量槽中，反應位點可位於反應凹部或腔室中，其可至少部分地分隔其中之指定反應。此外，指定反應可涉及或更容易在不同於環境溫度的溫度下（例如在升高的溫度下）偵測到。
如本文中所使用，「指定反應」包括所感興趣的化學或生物物質（諸如所感興趣的分析物）的化學、電、物理或光學性質（或品質）中之至少一者的改變。在特定流量槽中，例如，指定反應為陽性結合事件，諸如將螢光標記生物分子與所感興趣的分析物整合在一起。較一般而言，指定反應可為化學轉變、化學改變或化學相互作用。指定反應亦可能為電性質的改變。在特定流量槽中，指定反應包括將螢光標記分子與分析物整合。分析物可為寡核苷酸，且螢光標記分子可為核苷酸。當激發光指向具有經標記核苷酸之寡核苷酸時，可偵測到指定反應，且螢光團發出可偵測之螢光信號。在流量槽之另一實例中，所偵測到的螢光性為化學發光或生物發光的結果。指定反應亦可例如藉由使施體螢光團接近於受體螢光團來增加螢光性（或Förster）共振能量轉移（FRET），藉由分離施體及受體螢光團來降低FRET，藉由將淬滅體與螢光團分離來增加螢光性，或藉由將淬滅體與螢光團共置來減少螢光性。生物或化學分析可包括偵測指定反應。
如本文中所使用，「電耦合」及「光學耦合」係指分別在電源、電極、基板之導電部分、液滴、導電跡線、導線、波導、奈米結構、其他電路段及其類似物之任何組合之間轉移電能及光波。術語「電耦合」及「光學耦合」可與直接或間接連接結合使用，且可穿過各種中間介質，諸如流體中間介質、氣隙及其類似物。同樣地，「流體耦合」係指流體在任何來源組合之間的轉移。術語流體耦合可與直接或間接連接結合使用，並且可穿過各種中間介質，諸如通道、井、池、泵及其類似物。
如本文中所使用，「反應溶液」、「反應成分」或「反應物」包括可用於獲得至少一個指定反應之任何物質。舉例而言，潛在反應成分包括例如試劑、酶、樣本、其他生物分子及緩衝溶液。反應成分可在溶液中遞送至本文中所揭示之流量槽中之反應位點及/或固化在反應位點處。反應成分可與另一物質直接或間接相互作用，諸如固化在流量槽之反應位點處之所感興趣的分析物。
如本文中所使用，術語「反應位點」為可發生至少一個指定反應的局部區域。反應位點可包括反應結構之支撐表面或物質可固化在其上之基板。舉例而言，反應位點可包括在其上具有反應成分（諸如其上的核酸菌落）的反應結構之表面（其可位於流量槽之通道中）。在一些流量槽中，菌落中之核酸具有相同序列，例如為單股或雙股模板之無性複製。然而，在一些流量槽中，反應位點可僅含有單個核酸分子，例如呈單股或雙股形式。
如本文中所使用，術語「透明」係指允許所有或實質上所有可見及不可見電磁輻射或所感興趣的光不受阻礙地通過；術語「不透明的」係指反射、偏轉、吸收或以其他方式阻礙所有或實質上所有可見及不可見的電磁輻射或所感興趣的光通過；且術語「不透明」係指允許一些但並非全部可見及不可見的電磁輻射或所感興趣的光不受阻礙地通過。
如本文中所使用，術語「波導」係指藉由將能量傳輸限制至特定方向或方向範圍以最小能量損失來導引諸如電磁波之波的結構。
所提出的方法及結構提供了許多益處，包括更高的輸送量及更低的定序資料成本。
在某些實例中，藉由幾何約束或信號調變在兩個單獨的奈米井中調變兩個不同毗鄰叢集的信號可使CMOS感測器之資訊密度增加多達兩倍或更多，從而提供優於每個像素一個叢集/井的基於CMOS的偵測裝置的益處。另外，使基於CMOS的流量槽上之資訊密度增加可具有以下益處：以與密度增加成比例因數降低每十億位元組定序資訊的成本。此類創新的實際影響使得基於CMOS的定序能夠在資訊密度方面與更大的平台競爭。此外，實施本文所揭示之方法及結構可能僅需要軟體改變與CMOS製造修改相結合，從而使儀器及試劑消耗品實質上（即使並非完全）不受影響。
藉由在像素頂部上置放兩個或多於兩個奈米井，感測器接受「明亮」叢集之最小50%強度命中及與傳輸調變選項中「衰減」叢集之標稱值相比大於50%強度命中。不同尺寸的奈米井實施方案（例如，較大「主要」尺寸井及較小「次要」尺寸井）接受在兩個（假定的）單株叢集之間不成比例地共用信號，使得總信號保持約相同。儘管如此，主要奈米井與次要奈米井之間的信號比足夠大，以準確區分兩個叢集之間的信號。
下文參考圖式，為了易於理解，圖式未按比例繪製，其中貫穿不同圖使用相同的參考標號指示相同或相似的組件。
圖1描繪了在單個像素上方具有單個奈米井之CMOS感測器之一部分。一個像素上之一個叢集將在感測器上產生兩種可能不同讀數。舉例而言，感測器可判定叢集係接通還是關斷。叢集C1位於奈米井NW中，駐存於將發射信號（例如，光）從叢集C1引導至下面感測器之光管LP上方。舉例而言，當叢集信號「接通」時，可能存在特定所感興趣的分析物並且存在螢光性或光發射。同樣地，當叢集信號「關閉」時，此指示可不存在特定所感興趣的分析物。CMOS感測器之部分右側的表格示出實例叢集信號強度及對應感測器讀取信號強度，該感測器讀取信號強度例如可假設叢集信號與感測器之間不存在任何信號損失。
奈米井可為容納DNA叢集之反應位點之邊界結構。雖然CMOS感測器經示出具有奈米井，但亦可使用反應位點之替代結構。
圖2描繪了在單個像素上方具有兩個奈米井之CMOS感測器之一部分，所述奈米井提供實質上相似的「接通」叢集信號強度。具有相同「接通」信號位準（強度）的兩個叢集將導致感測器上僅三種可能的不同讀數。換言之，感測器可無法判定哪個叢集「接通」。叢集C1及C2位於其自己各別奈米井NW中，駐存於將發射信號（例如，光）從叢集C1及C2引導至下面感測器之光管LP上方。舉例而言，當叢集信號「接通」時，可能存在特定所感興趣的分析物並且存在螢光性或光發射。同樣地，當叢集信號「關閉」時，此指示可不存在特定所感興趣的分析物。CMOS感測器之部分右側的表格示出實例叢集信號強度及對應感測器讀取信號強度，該感測器讀取信號強度例如可假設叢集信號與感測器之間不存在任何信號損失。
圖3描繪了在單個像素上方具有兩個奈米井之CMOS感測器之一部分，所述奈米井提供實質上不同的「接通」叢集信號強度。具有1x（一倍）及2x（兩倍）信號強度的來自兩個叢集之感測器讀數可能夠判定叢集狀態，即接通或關斷。叢集C1及C2位於其自己各別奈米井NW中，駐存於將發射信號（例如，光）從叢集C1及C2引導至下面感測器之光管LP上方。舉例而言，當叢集信號「接通」時，可能存在特定所感興趣的分析物並且存在螢光性或光發射。同樣地，當叢集信號「關閉」時，此指示可不存在特定所感興趣的分析物。CMOS感測器之部分右側的表格示出實例叢集信號強度及對應感測器讀取信號強度，該感測器讀取信號強度例如可假設叢集信號與感測器之間不存在任何信號損失。藉由在像素感測器上方調變每一叢集之間的叢集信號強度，亦即，致使由像素感測器從每一叢集所偵測到的信號強度不同，可能使用CMOS感測器之單個像素來判定每一叢集之狀態（接通或關斷）（在此實例中，每一者在其自己的奈米井中）。
圖4描繪了由來自兩個奈米井的單個像素偵測到的兩個通道信號強度之實例散佈圖，該兩個奈米井提供實質上不同的「接通」叢集信號強度。圖4中之散佈圖示出了在實例強度下的十六（16）個不同的叢集信號雲。圖5描繪了基於由來自兩個奈米井的單個像素偵測到的兩個通道信號強度之實例鹼基判讀（base calling）圖表，該兩個奈米井提供實質上不同的「接通」叢集信號強度。藉由使用兩個通道（諸如例如，偵測兩種不同波長之發射光），可為每一叢集/井判定DNA序列中之特定鹼基（例如，腺嘌呤（A）、鳥嘌呤（G）、胞嘧啶（C）及胸嘧啶（T））。舉例而言，偵測到第一波長之光而非第二波長之光可指示所感興趣的鹼基係胞嘧啶（C）；偵測到第二波長之光而非第一波長之光可指示所感興趣的鹼基係腺嘌呤（A）；偵測到第一及第二波長之光兩者可指示所感興趣的鹼基係胸嘧啶（T）；並且既未偵測到第一波長亦未偵測到第二波長之光可指示所感興趣的鹼基係鳥嘌呤（G）。
圖6描繪了具有實質上相似尺寸的奈米井之CMOS感測器之一部分的俯視圖及剖面圖。如此圖中所示出，兩個奈米井中之每一者（其可支撐所感興趣的叢集，例如，DNA股的單株叢集）具有相同的長度及寬度。然而，其中一個奈米井，而非另一奈米井，具有濾光器，該濾光器將信號衰減約50%。濾光器經示出為在奈米井之頂面下面的黑色層（以單色描繪較暗的均勻陰影）。雖然諸圖中之奈米井可示出為矩形，但其他形狀之奈米井係可能的，例如圓形、橢圓形、六邊形、八邊形等。藍色材料（以單色描繪較淺的均勻陰影）亦可為衰減信號的金屬材料。黃色及灰色材料（以陰影圖案描繪）可為介電材料。
圖7描繪了具有實質上不同尺寸的奈米井之CMOS感測器之一部分的俯視圖及剖面圖。如此圖中所示出，兩個奈米井中之每一者（其可支撐所感興趣的叢集，例如DNA股之單株叢集）具有不同的寬度；左側奈米井具有右側奈米井之寬度的一半。此可限制所感興趣的叢集之尺寸，此在存在所感興趣的分析物時進而可限制由叢集所發出之叢集信號。舉例而言，若第一奈米井之尺寸為第二奈米井的兩倍，則與第二奈米井相比，第一奈米井可產生兩倍的叢集信號強度。
圖8描繪了具有兩個奈米井中之一者的CMOS感測器之一部分的剖面圖，該兩個奈米井具有用以衰減叢集信號的濾光器。第二奈米井可具有安置在第二奈米井之表面下面且在一些實例中緊在其下面的濾光層，其中此層不存在於第一奈米井中。其他實例可具有駐存於奈米井表面與濾光層之間的額外層或材料。此圖8右側之奈米井經示出具有額外層。此濾光層可為薄金屬層。濾光層應與CMOS感測器之製造程序相容。在一些實例中，當存在所感興趣的分析物時，過濾器層衰減從叢集所發出之叢集信號的約50%（一半）。過濾器層可包含鉭或由鉭構成。
圖9描繪了具有兩個奈米井中之一者的另一CMOS感測器之一部分的剖面圖，該兩個奈米井具有用以衰減叢集信號的濾光器。CMOS感測器之層中之一者可為濾光器層。然而，可在單個像素上方之兩個奈米井中之第一者但並非第二者下方移除此濾光器層。因此，此組態可不會衰減從第一奈米井所發出之叢集信號。在此圖中，由字母C識別之藍色層為濾光器層。
圖10描繪了CMOS感測器之一部分的俯視圖，示出了奈米井在毗鄰像素上方之配置。圖11描繪了CMOS感測器之一部分的俯視圖及對應剖面圖，示出了奈米井在毗鄰像素上方之配置。綠色圓圈表示衰減井（亦即，其中叢集信號衰減之奈米井），而藍色圓圈表示未衰減井（亦即，其中叢集信號未衰減之奈米井）。在一些實例中，最大化奈米井之間的距離可為較佳的，例如，試圖減少由像素感測器從毗鄰井所偵測到的串擾。圖10及圖11描繪了毗鄰像素之間的垂直奈米井定向。舉例而言，若第一像素具有自左至右之奈米井定向，則與第一像素毗鄰之第二像素可具有自頂部至底部之奈米井定向。
圖12為示出單個像素上方的叢集（或奈米井或反應位點）的數目以及散佈圖雲的對應數目及信號強度的圖表。隨著單個像素上方的叢集數目增加，判定每一叢集的接通或關斷條件所需的不同信號強度的數目以及信號強度之振幅可增加。
參考所附圖1至圖12之描述，本文中像素之像素感測器可替代地稱為光感測器或光偵測器，並且像素之光感測器可替代地稱為像素感測器或光偵測器且本文中像素之光偵測器可替代地稱為感測器或光偵測器。參考所附圖1至圖12之描述，用於衰減光之濾光器可替代地稱為衰減器並且用於衰減光之濾光層可替代地稱為衰減層或衰減材料層。
本文中之實例認識到影像感測器結構，諸如互補金屬氧化物半導體（CMOS）感測器，可與微流體裝置耦合以形成感測器系統。舉例而言，感測器系統可為生物感測器系統。此類感測器系統通常利用安置在影像感測器結構之一或多個層之鈍化堆疊（本文中為「鈍化堆疊」）之頂層中之高密度奈米井陣列來對安置在奈米井內之多核苷酸股執行受控反應方案。舉例而言，反應方案可判定股內核苷酸的次序。
本文中之實例認識到，在此類反應方案之實例中，安置在影像感測器結構之奈米井陣列中之多核苷酸股（諸如DNA片段叢集、核酸分子鏈或其類似物）可以用經由流過流量槽之流體遞送至股之可識別標記（諸如螢光標記的核苷酸鹼基）加標籤。然後可將一或多種激發光引導至奈米井內之標記股叢集上。標記股然後可發出發射光之光子，指示股中核苷酸鹼基之次序，其可傳輸穿過鈍化堆疊並進入與每一奈米井相關聯（例如，位於其下面）之影像感測器結構之光導中。
參考所描述之實例，本文中之實例認識到，光導將發射光光子引導至安置在影像感測器結構內並與光導相關聯的光偵測器（每一光導及相關聯的光偵測器有時稱為像素）。光偵測器偵測發射光光子。然後，影像感測器結構內之裝置電路系統使用彼等所偵測到的光子處理及傳輸資料信號。然後可分析資料信號以揭示股內之核苷酸鹼基序列。此類定序程序之一實例為合成定序（SBS）或循環陣列定序。
本文中之實例認識到，在CMOS感測器上實現更高的叢集密度（且因此，較高偵測輸送量）為艱巨任務。本文中之實例認識到將像素間距（亦即，每一像素之間隔或週期性距離）減小低於0.7 μm變得較困難。本文中之實例認識到在不減小像素尺寸的情況下增加叢集密度的選項為藉由以使得每個像素可偵測多個叢集的一方式組態CMOS感測器，亦即，藉由CMOS感測器之單個光偵測器。
本文中之實例認識到，由於每一像素僅具有一個光偵測器，該光偵測器量測入射在光偵測器上之光子數目，因此無法藉由簡單地將多於一個叢集添加至像素來區分來自多個叢集之信號。本文中之實例認識到需要用以區分從單個像素上之不同叢集所生成之信號之方法及/或結構。
本文中參考圖1至圖12之實例闡述了一種設備，其中該設備之各別像素及像素感測器具有與其相關聯的第一及第二奈米井。與各別像素及像素感測器相關聯的第一及第二奈米井可被設置以使得從第二奈米井所發出之叢集信號「接通」狀態信號大於從第一奈米井所發出之叢集信號「接通」狀態信號。為了組態設備使得第二奈米井之叢集信號「接通」狀態信號與第一奈米井之叢集信號「接通」狀態信號不同，第二奈米井可與第一奈米井不同地組態。在圖6、圖8至圖11之實例中，第一及第二奈米井可被設置以使得來自第一奈米井之發射光的衰減相對於來自第二奈米井之發射光的衰減增加。在圖6、圖8至圖11之實例中，設備可藉助使用衰減材料組態，以使得來自第一奈米井之發射光的衰減相對於來自第二奈米井之發射光的衰減增加。在圖6、圖8至圖11之實例中，設備可被設置以使得第一奈米井包括衰減器並且第二奈米井不存在衰減器。在圖6、圖8至圖11之實例中，設備可被設置以使得第一奈米井包括衰減器以用於衰減從第一奈米井之底面垂直向下輻射之發射光，且其中第二奈米井不存在衰減器以用於衰減從第二奈米井之底面垂直向下輻射之發射光。在圖6、圖8至圖11之實例中，該設備可被設置以使得第一奈米井在第一奈米井之底面下面之區域中包括衰減器，且其中第二奈米井在第二奈米井之底面下面之區域中不存在衰減器。在圖7及圖11之實例中，該設備可被設置以使得衰減材料層在第一奈米井之底面下面的界定第一奈米井之區域中延伸，但不存在於在第二奈米井之地面下面的界定第二奈米井之區域。在圖6、圖8至圖11之實例中，該設備可被設置以使得第一奈米井在第一奈米井之底面正下面之區域中包括衰減器，且其中在底面正下面之區域中之第二奈米井不存在衰減器。在圖6、圖8至圖11之實例中，該設備可被設置以使得第一奈米井在與第一奈米井之底面對準且位於其下面之區域中包括衰減器，且其中第二奈米井在與第二奈米井之底面對準且位於其下面之區域中不存在衰減器。在圖7之實例中，為了組態第二奈米井以使得從第二奈米井所發出之叢集信號「接通」狀態信號大於從第二奈米井所發出之「接通」狀態信號，第二奈米井可包括大於第一奈米井之尺寸。在一個實例中，具有大於第一奈米井之尺寸的第二奈米井可具有大於第一奈米井之寬度。在一個實例中，具有大於第一奈米井之尺寸的第二奈米井可具有大於第一奈米井之底面寬度。在一個實例中，具有大於第一奈米井之尺寸的第二奈米井可具有大於第一奈米井之底面面積。如參考圖1至圖12所闡述，為了組態設備以區分從第一及第二奈米井所發出之叢集信號的「接通」狀態信號，第一奈米井可包括衰減器並且第二奈米井可不存在衰減器，並且另外或替代地，第一衰減器及第二衰減器具有不同尺寸。如參考圖10及圖11所描述，設備之毗鄰像素及像素感測器可具有與其相關聯的各別第一及第二奈米井，並且可在毗鄰像素與像素感測器之間區分第一及第二奈米井的定向。與第一像素及像素感測器相關聯的第一及第二奈米井可具有第一定向，並且與毗鄰於第一像素及像素感測器的第二像素及像素感測器相關聯的第一及第二奈米井可具有第二定向。在圖10及圖11中，第一定向可由自俯視圖具有從後至前間隔的第一及第二奈米井界定，並且第二定向可由自俯視圖具有左右間隔的第一及第二奈米井界定。相對於在不存在變化定向的情況下與毗鄰像素相關聯的奈米井之間的間隔距離，設備之毗鄰像素與像素感測器之間的變化定向可增加與毗鄰像素相關聯的奈米井之間的間隔距離。參考圖10至圖12，可看出，複數個像素中之第二至第N像素可具有相關聯的第一反應位點及第二反應位點，該第一反應位點及該第二反應位點分別根據與第一像素相關聯的第一反應位點及第二反應位點組態，其中與複數個像素中之毗鄰像素相關聯的第一及第二反應位點相對於其各別像素具有第一及第二不同的各別定向，具有第一不同的各別定向及第二不同的各別定向的情況下之反應位點與毗鄰像素位置之間的間隔距離相對於在不存在各別定向的情況下之反應位點與毗鄰像素位置之間的間隔距離是增加的。
上文參考圖1至圖12的詳細描述中所闡述之小組合樣本包括以下：（A1）一種設備，其包含：在一單個像素上方之一第一反應位點及一第二反應位點，其中該像素包含一光偵測器；（A2）如A1之設備，其中該第一反應位點為一第一奈米井，且該第二反應位點為一第二奈米井；（A3）如A2之設備，其中該第一奈米井之尺寸為該第二奈米井的一半；（A4）如A1或A2中任一項之設備，其中一濾光器駐存於該第一反應位點與該單個像素之間；（A5）如A4之設備，其中該濾光器不駐存於該第二反應位點與該單個像素之間；（A6）如A4或A5中任一項之設備，其中該濾光器將從該第一反應位點所發出之一叢集信號衰減約50%；（A7）如A4至A6中任一項之設備，其中該濾光器為一薄金屬層；（A8）如A4至A7中任一項之設備，其中該濾光器包含坦。上文參考圖1至圖12之詳細描述中所闡述之小組合樣本包括以下：一種方法，其包含：偵測從一第一反應位點及一第二反應位點所發出之一信號；使用該所偵測到的信號之一振幅來判定一第一反應位點中之一第一所感興趣的分析物之識別；及使用該所偵測到的信號之該振幅來判定一第二反應位點中一第二所感興趣的分析物之該識別。上文參考圖1至圖12之詳細描述中所闡述之小組合樣本包括以下：（C1）一種設備，其包含：複數個像素；一第一反應位點，其與該複數個像素中之一像素相關聯；第二反應位點，其與該像素相關聯；其中該像素之一像素感測器偵測一讀取信號，該讀取信號取決於從該第一反應位點所發出之一第一叢集信號及從該第二叢集位點所發出之一第二叢集信號；且其中該第一反應位點及該第二反應位點被設置以使得處於一「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於一「接通」狀態之該第一叢集信號之一振幅；（C2）如C1之設備，其中該設備使用一判讀圖表來判定該第一反應位點及該第二反應位點中之各別分析物之識別，該判讀圖表將該讀取信號在不同照明條件下之信號振幅映射至該第一反應位點及該第二反應位點中之各別分析物之識別；（C3）如C1之設備，其中該設備使用十六（16）雲判讀圖表來判定該第一反應位點及該第二反應位點中之各別分析物之識別，該判讀圖表將該讀取信號在不同照明條件下之信號振幅映射至該第一反應位點及該第二反應位點中之各別分析物之識別；（C4）如C1至C3中任一項之設備，其中處於一「接通」狀態之該第二叢集信號與處於一「接通」狀態之該第一叢集信號的一比率至少約為1.4；（C5）如C1至C3中任一項之設備，其中處於一「接通」狀態之該第二叢集信號與處於一「接通」狀態之該第一叢集信號的一比率在約1.9至約2.0之間；（C6）如C1至C5中任一項之設備，其中該第二反應位點具有大於該第一反應位點之一尺寸，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之一振幅；（C7）如C1至C6中任一項之設備，其中該第二反應位點具有大於該第一反應位點之一寬度，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之一振幅；（C8）如C1至C7中任一項之設備，其中該第二反應位點不存在一衰減器，且其中該第一反應位點包括一衰減器，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之一振幅；（C9）如C1至C8中任一項之設備，其中藉由衰減材料之一配置，從該第一反應位點所輻射之發射光線的衰減大於從該第二反應位點所輻射之發射光線的衰減，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之一振幅；（C10）如C9之設備，其中該衰減材料包含金屬；（C11）如C9之設備，其中該衰減材料包含鉭；（C12）如C1至C11中任一項之設備，其中該第二反應位點不存在一衰減器，該衰減器與該第二反應位點之一底面對準且位於其下面，且其中該第一反應位點包括一衰減器，該衰減器與該第一反應位點之一底面對準且位於其下面，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之一振幅；（C13）如C1至C12中任一項之設備，其中該第二反應位點不存在一衰減器，該衰減器與該第一反應位點之一垂直延伸中心軸線相交，且其中該第一反應位點包括一衰減器，該衰減器與該第一反應位點之一垂直延伸中心軸線相交，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之一振幅；（C14）如C1至C14中任一項之設備，其中該第二反應位點不存在一衰減器，該衰減器用於衰減從該第二反應位點之一底面垂直向下輻射之發射光線，且其中該第一反應位點包括一衰減器，該衰減器用於衰減從該第一反應位點之一底面垂直向下輻射之發射光線，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之一振幅；（C15）如C1至C14中任一項之設備，其中該設備包括一衰減材料層，該衰減材料層延伸穿過與該第一反應位點之一底面對準且位於其下面之一區域以界定該第一反應位點之一衰減器，該衰減材料層不存在延伸穿過與該第二反應位點對準且位於其下面之一區域的一區段；（C16）如C1至C15中任一項之設備，其中該第一反應位點由一第一奈米井界定，且其中該第二反應位點由一第二奈米井界定；（C17）如C16之設備，其中該第二奈米井具有大於該第一奈米井之一尺寸，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之一振幅；（C18）如C16至C17中任一項之設備，其中該第二奈米井具有大於該第一奈米井之一寬度，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之一振幅；（C19）如C16至C18中任一項之設備，其中該第二奈米井不存在一衰減器，且其中該第一奈米井包括一衰減器，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之一振幅；（C20）如C16至C19中任一項之設備，其中該第一奈米井之該衰減器具有一向上延伸區段；（C21）如C16至C20中任一項之設備，其中該第一奈米井之該衰減器具有與該第一奈米井之一圓周側壁平行延展的一向上延伸區段；（C22）如C16至C21中任一項之設備，其中藉由衰減材料之一配置，從該第一奈米井所輻射之發射光線的衰減大於從該第二奈米井所輻射之發射光線的衰減，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之一振幅；（C23）如C22之設備，其中該衰減材料包含金屬；（C24）如C22之設備，其中該衰減材料包含鉭；（C25）如C16至C24中任一項之設備，其中該第二奈米井不存在一衰減器，該衰減器與該第二奈米井之一底面對準且位於其下面，且其中該第一奈米井包括一衰減器，該衰減器與該第一奈米井之一底面對準且位於其下面，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之一振幅；（C26）如C16至C25中任一項之設備，其中該第二奈米井不存在一衰減器，該衰減器與該第一奈米井之一垂直延伸中心軸線相交，且其中該第一奈米井包括一衰減器，該衰減器與該第一奈米井之一垂直延伸中心軸線相交，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之一振幅；（C27）如C16至C16中任一項之設備，其中該第二奈米井不存在一衰減器，該衰減器用於衰減從該第二奈米井之一底面垂直向下輻射之發射光線，且其中該第一奈米井包括一衰減器，該衰減器用於衰減從該第一奈米井之一底面垂直向下輻射之發射光線，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之一振幅；（C28）如C16至C27中任一項之設備，其中該設備包括一衰減材料層，該衰減材料層延伸穿過與該第一奈米井之一底面對準且位於其下面之一區域以界定該第一反應位點之一衰減器，該衰減材料層不存在延伸穿過與該第二奈米井對準且位於其下面之一區域的一區段；（C29）如C16至C28中任一項之設備，其中該複數個像素中之第二至第N像素具有相關聯的第一反應位點及第二反應位點，該第一反應位點及該第二反應位點分別根據與該像素相關聯的該第一反應位點及該第二反應位點進行組態，其中與該複數個像素中之毗鄰像素相關聯的該第一反應位點及該第二反應位點具有相對於其各別像素的第一及第二不同的各別定向，具有等第一不同的各別定向及該第二不同的各別定向的情況下之反應位點與毗鄰像素位置之間的間隔距離相對於在不存在所述不同的各別定向的情況下之反應位點與毗鄰像素位置之間的間隔距離是增加的；（C30）如C16至C29中任一項之設備，其中該複數個像素中之第二至第N像素具有相關聯的第一反應位點及第二反應位點，該第一反應位點及該第二反應位點分別根據與該像素相關聯的該第一反應位點及該第二反應位點進行組態，其中與該複數個像素中之毗鄰像素相關聯的該第一反應位點及該第二反應位點相對於其各別像素具有第一及第二不同的各別定向，該第一不同的各別定向以反應位點之間的從後至前間隔為特徵，該第二不同的各別定向以反應位點之間的左右間隔為特徵；（C31）如C29或C30之設備，其中該第二至第N像素為第二至第一百萬像素。上文參考圖1至圖12之詳細描述中所闡述之小組合樣本包括以下：（D1）一種方法，其包含：使用複數個像素感測器中之一像素感測器來偵測一讀取信號，該讀取信號取決於從與該像素感測器相關聯的一第一反應位點所發出之一第一叢集信號及從與該像素感測器相關聯的一第二反應位點所發出之一第二叢集信號；使用利用該像素感測器所偵測到的該讀取信號之一振幅來判定該第一反應位點中之一第一所感興趣的分析物之一識別；及使用利用該像素感測器所偵測到的該讀取信號之該振幅來判定該第二反應位點中之一第二所感興趣的分析物之一識別；（D2）如D1之方法，其中該使用利用該像素感測器所偵測到的該讀取信號之一振幅來判定該第一反應位點中之一第一所感興趣的分析物之該識別及該使用該所偵測到的讀取信號之該振幅來判定該第二反應位點中之一第二所感興趣的分析物的該識別包括使用一判讀圖表，該判讀圖表將該讀取信號在不同照明條件下之信號振幅映射至該第一反應位點及該第二反應位點中之各別分析物的識別；（D3）如D1之方法，其中該使用利用該像素感測器所偵測到的該讀取信號之一振幅來判定該第一反應位點中之一第一所感興趣的分析物的該識別及該使用該所偵測到的讀取信號之該振幅來判定該第二反應位點中之一第二所感興趣的分析物的該識別包括使用一判讀圖表，該判讀圖表具有十六（16）個信號雲，所述信號雲將該讀取信號在不同照明條件下之信號振幅映射至該第一反應位點及該第二反應位點中之各別分析物之識別；（D4）如D1至C3中任一項之方法，其中該第一反應位點及該第二反應位點被設置以使得處於一「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於一「接通」狀態之該第一叢集信號之一振幅；（D5）如D1至D4中任一項之方法，其中該第二反應位點具有大於該第一反應位點之一尺寸，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之一振幅；（D6）如D1至D5中任一項之方法，其中處於一「接通」狀態之該第二叢集信號與處於一「接通」狀態之該第一叢集信號的一比率為至少約1.4；（D7）如D1至D6中任一項之方法，其中處於一「接通」狀態之該第二叢集信號與處於一「接通」狀態之該第一叢集信號的一比率為介於約1.9至約2.0；（D8）如D1至C7中任一項之方法，其中該第二反應位點具有大於該第一反應位點之一寬度，使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之一振幅；（D9）如D1至D8中任一項之方法，其中該第二反應位點不存在一衰減器，且其中該第一反應位點包括一衰減器，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號的一振幅；（D10）如D1至D9中任一項之方法，其中藉由衰減材料之一配置，從該第一反應位點所輻射之發射光線的衰減大於從該第二反應位點所輻射之發射光線的衰減，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之一振幅；（D11）如D10之方法，其中該衰減材料包含金屬；（D12）如D10之方法，其中該衰減材料包含鉭；（D13）如D1至D12中任一項之方法，其中該第二反應位點不存在一衰減器，該衰減器與該第二反應位點之一底面對準且位於其下面，且其中該第一反應位點包括一衰減器，該衰減器與該第一反應位點之一底面對準且位於其下面，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之一振幅；（D14）如D1至D13中任一項之方法，其中該第二反應位點不存在一衰減器，該衰減器與該第一反應位點之一垂直延伸中心軸線相交，且其中該第一反應位點包括一衰減器，該衰減器與該第一反應位點之一垂直延伸中心軸線相交，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之一振幅；（D15）如D1至D14中任一項之方法，其中該第二反應位點不存在一衰減器，該衰減器用於衰減從該第二反應位點之一底面垂直向下輻射之發射光線，且其中該第一反應位點包括衰減器，該衰減器用於衰減從該第一反應位點之一底面垂直向下輻射之發射光線，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之一振幅；（D16）如D1至D15中任一項之方法，其中延伸穿過與該第一反應位點之一底面對準且位於其下面之一區域之一衰減材料層界定該第一反應位點之一衰減器，該衰減材料層不存在延伸穿過與該第二反應位點對準且位於其下面之一區域的一區段；（D17）如D1至D16中任一項之方法，其中該第一反應位點由一奈米井界定，且其中該第二反應位點由一奈米井界定；（D18）如D17之方法，其中該第二奈米井具有大於該第一奈米井之一尺寸，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之一振幅；（D19）如D17至D18中任一項之方法，其中該第二奈米井具有大於該第一奈米井之一寬度，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之一振幅；（D20）如D17至D19中任一項之方法，其中該第二奈米井不存在一衰減器，且其中該第一奈米井包括一衰減器，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之一振幅；（D22）如D17至D20中任一項之方法，其中該第一奈米井之該衰減器具有一向上延伸區段；（D23）如D17至D21中任一項之方法，其中該第一奈米井之該衰減器具有與該第一奈米井之一圓周側壁平行延展的一向上延伸區段；（D24）如D17至D22中任一項之方法，其中藉由衰減材料之一配置，從該第一奈米井所輻射之發射光線的衰減大於從該第二奈米井所輻射之發射光線的衰減，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之一振幅；（D25）如D24之方法，其中該衰減材料包含金屬；（D26）如D24之方法，其中該衰減材料包含鉭；（D27）如D17至D26中任一項之方法，其中該第二奈米井不存在一衰減器，該衰減器與該第二奈米井之一底面對準且位於其下面，且其中該第一奈米井包括一衰減器，該刷劇情與該第一奈米井之一底面對準且位於其下面，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之一振幅；（D28）如D17至D27中任一項之方法，其中該第二奈米井不存在一衰減器，該衰減器與該第一奈米井之一垂直延伸中心軸線相交，且其中該第一奈米井包括一衰減器，該衰減器與該第一奈米井之一垂直延伸中心軸線相交，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之一振幅；（D29）如D17至D28中任一項之設備，其中該第二奈米井不存在一衰減器，該衰減器用於衰減從該第二奈米井之一底面垂直向下輻射之發射光線，且其中該第一奈米井包括衰減器，該衰減器用於衰減從該第一奈米井之一底面垂直向下輻射之發射光線，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之一振幅；（D30）如D17至D29中任一項之方法，其中該設備包括一衰減材料層，該衰減材料層延伸穿過與該第一奈米井之一底面對準且位於其下面之一區域以界定該第一反應位點之一衰減器，該衰減材料層不存在延伸穿過與該第二奈米井對準且位於其下面之一區域的一區段；（D31）如D1至D30中任一項之方法，其中該複數個像素感測器分別與複數個像素相關聯，且其中該像素感測器界定該複數個像素中之一像素，且其中該第一反應位點及該第二反應位點與該像素相關聯，其中該複數個像素中之第二至第N像素具有相關聯的第一反應位點及第二反應位點，該第一反應位點及該第二反應位點分別根據與該像素相關聯的該第一反應位點及該第二反應位點進行組態，其中與該複數個像素中之毗鄰像素相關聯的該第一反應位點及該第二反應位點相對於其各別像素具有第一及第二不同的各別定向，具有該第一不同的各別定向及該第二不同的各別定向的情況下之反應位點與毗鄰像素位置之間的間隔距離相對於在不存在所述不同的各別定向的情況下之反應位點與毗鄰像素位置之間的間隔距離是增加的；（D32）如D1或D31之方法，其中該複數個像素感測器分別與複數個像素相關聯，且其中該像素感測器界定該複數個像素中之一像素，且其中該第一反應位點及該第二反應位點與該像素相關聯，其中該複數個像素中之第二至第N像素具有相關聯的第一反應位點及第二反應位點，該第一反應位點及該第二反應位點分別根據與該像素相關聯的該第一反應位點及該第二反應位點進行組態，其中與該複數個像素中之毗鄰像素相關聯的該第一反應位點及該第二反應位點相對於其各別像素具有第一及第二不同的各別定向，該第一不同的各別定向以反應位點之間的從後至前間隔為特徵，該第二不同的各別定向以反應位點之間的左右間隔為特徵。（D33）如D1至D32中任一項之方法，其中該設備包括一衰減材料層，該衰減材料層包括一第一區段，該第一區段延伸穿過與該第一奈米井之一底面對準且位於其下面之一區域以界定該奈米井之一衰減器；及第二區段，所述第二區段從該第一區段橫向毗鄰延伸，該第一區段具有第一厚度，所述第二區段具有一第二厚度，該第一厚度小於該第二厚度。上文參考圖1至圖12之詳細描述中所闡述之小組合樣本包括以下：（E1）一種設備，其包含：複數個像素；一第一反應位點，其與該複數個像素中之一像素相關聯；第二反應位點，其與該像素相關聯；其中該像素之一像素感測器偵測一讀取信號，該讀取信號取決於從該第一反應位點所發出之一第一叢集信號及從該第二叢集位點所發出之一第二叢集信號；且其中該第二反應位點具有大於該第一反應位點之一尺寸，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之一振幅。上文參考圖1至圖12之詳細描述中所闡述之小組合樣本包括以下：（F1）一種設備，其包含：複數個像素；一第一反應位點，其與該複數個像素中之一像素相關聯；第二反應位點，其與該像素相關聯；其中該像素之一像素感測器偵測一讀取信號，該讀取信號取決於從該第一反應位點所發出之一第一叢集信號及從該第二叢集位點所發出之一第二叢集信號；且其中該第二反應位點具有大於該第一反應位點之一寬度，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之一振幅。上文參考圖1至圖12之詳細描述中所闡述之小組合樣本包括以下：（G1）一種設備，其包含：複數個像素；一第一反應位點，其與該複數個像素中之一像素相關聯；第二反應位點，其與該像素相關聯；其中該像素之一像素感測器偵測一讀取信號，該讀取信號取決於從該第一反應位點所發出之一第一叢集信號及從該第二叢集位點所發出之一第二叢集信號；且其中該第二反應位點不存在一衰減器，且其中該第一反應位點包括一衰減器，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之一振幅。上文參考圖1至圖12之詳細描述中所闡述之小組合樣本包括以下：（H1）一種設備，其包含：複數個像素；一第一反應位點，其與該複數個像素中之一像素相關聯；第二反應位點，其與該像素相關聯；其中該像素之一像素感測器偵測一讀取信號，該讀取信號取決於從該第一反應位點所發出之一第一叢集信號及從該第二叢集位點所發出之一第二叢集信號；且其中藉由衰減材料之一配置，從該第一反應位點所輻射之發射光線的衰減大於從該第二反應位點所輻射之發射光線的衰減，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之一振幅。
在圖13中，示出了用於分析（諸如生物或化學分析）之設備100。設備100可包括光能激發器10及流量槽282。流量槽282可包括偵測器200及位於偵測器200上面之區域。偵測器200可包括複數個像素201及用於支撐叢集C1、C2（諸如經受測試的生物或化學樣本）之偵測器表面208。側壁284及流蓋288，以及具有偵測器表面208之偵測器200，可界定及劃界流道283。偵測器表面208可具有相關聯的偵測器表面平面130。各別像素201可包括光導214及像素感測器202。
在又一態樣中，偵測器表面208可被設置以界定反應位點206，在一個實例中，所述反應位點可由奈米井207提供。根據一個實例，每一反應位點206可與特定像素201及特定像素201之特定像素感測器202相關聯。根據一個實例，叢集C1及叢集C2中之每一者可經支撐在由奈米井207提供之各別反應位點206。偵測器表面208可由界定奈米井之表面以及在奈米井中間之表面界定，如由圖13所指示。
根據一個實例，偵測器200可包括介電堆疊213、半導體層212、安置在偵測器表面208與像素感測器202之間的光路徑中之光導214，及在像素感測器202中之各個者上面界定且劃界像素區域之隔離結構218。在一個實例中，介電堆疊213可包括金屬化層，所述金屬化層界定各種電路系統，例如，電路系統，例如，用於從感測像素讀出信號、數位化、儲存及信號處理的電路系統。界定此類電路系統之金屬化層可另外或替代地併入至隔離結構218中。
在一個實例中，像素感測器202可藉由感測光電二極體來提供。在一個實例中，感測光電二極體可由半導體層212之摻雜區域界定。本文中之實例認識到，如本文中所提及之「區域」可係指體積空間（換言之，不限於2維空間）。
根據一個實例，偵測器200可由固態積體電路偵測器（諸如互補金屬氧化物半導體（CMOS）積體電路偵測器或電荷耦合裝置（CCD）積體電路偵測器）提供。在一個實例中，像素感測器202可提供在二維像素陣列中，該二維像素陣列具有以柵格圖案配置之像素列及行，該柵格圖案在沿像素感測器202之高度截取之圖14之剖面俯視圖中示出。在一個實例中，此類像素陣列可包括至少1M像素，或可包括更少像素。
在一個態樣中，本文中之像素201可包括各別像素感測器202及光導214。光導214可安置在各別像素感測器202上面之區域中，且可由隔離結構218及反應結構260定界。
根據一個實例，設備100可用於使用螢光團提供之分析物執行生物或化學測試。舉例而言，可使具有一或多種螢光團之流體使用入口埠289及出口埠290藉由入口埠流入進出流量槽282。由螢光團所提供之分析物可吸引各種叢集C1、C2，且因此，藉由其偵測，由螢光團所提供之分析物可充當叢集C1、C2（例如，其吸引之生物或化學分析物）的標誌。
為偵測由流量槽282內之螢光團所提供之分析物的存在，光能激發器10可經通電，以使得激發光101在激發波長範圍內由光能激發器10發出。在接收到激發光101時，附接至樣本C1、C2之螢光團可輻射發射光501，該發射光為供像素感測器202偵測的所感興趣的信號。歸因於附接至叢集C1、C2之螢光團之螢光性之發射光501可具有相對於激發光101之波長範圍紅移之波長範圍。
光能激發器10可包括至少一個光源及至少一個光學組件以照明樣本C1、C2。光源之實例可包括例如雷射、弧光燈、LED或雷射二極體。舉例而言，光學組件可包括反射器、雙色鏡、分束器、準直器、透鏡、濾光器、楔形鏡、稜鏡、反射鏡、偵測器及其類似物。在使用照明系統之實例中，光能激發器10可被設置以將激發光101引導至反應位點206。作為一個實例，螢光團可由綠色波長範圍內之光激發，例如，可使用具有約523 nm之中心（峰值）波長之激發光101激發。
本文中之實例認識到設備100之信雜比可如下文之方程式（1）中所闡述進行表達。
本文中之實例認識到設備100之信雜比可如下文之方程式（1）中所闡述進行表達。
Figure 02_image001
（方程式1） 其中「信號」為發射光501，亦即，歸因於附接至叢集之螢光團之螢光性的所感興趣的光之信號，「激發」為到達像素感測器202之不需要的激發光，「AF」為偵測器200內一或多個自發螢光源之自發螢光雜訊輻射，「背景」為自在偵測器200外部之源傳輸至偵測器200之不需要的光能，「暗電流」為在不存在光的情況下與隨機電子-電洞對產生相關聯的電流雜訊，且「讀取雜訊」為與類比轉數位電子相關聯的雜訊。
圖15為說明激發光之波長範圍、信號光之波長範圍及偵測波長範圍之間的目標協調之光譜量變曲線協調圖之實例。在圖15之光譜量變曲線協調圖中，示出為綠光光譜量變曲線之光譜量變曲線1101為如由光能激發器10所發出之激發光101之光譜量變曲線。光譜量變曲線1501為由激發光101激發之螢光團之螢光性引起之發射光501之光譜量變曲線。根據一個實例，光譜量變曲線1220為像素感測器202之傳輸量變曲線（偵測帶）。應理解，圖15之光譜量變曲線協調圖旨在表示一些實例共有之一般特徵，但所指示光譜量變曲線的變化係共同的。在一個態樣中，除了綠光光譜量變曲線外，激發光101通常可包括藍光光譜量變曲線（未示出），其中設備100可在以下模式之間切換：（a）綠光光譜量變曲線在藍光光譜量變曲線不作用的情況下作用，且（b）藍光光譜量變曲線在綠光光譜量變曲線不作用的情況下作用。在其他實例中，可存在激發光101與發射光501之不同組合。在一個實例中，激發光101之光譜量變曲線1101可以藍光波長範圍內之中心波長為特徵且發射光501之光譜量變曲線可以綠色波長範圍內之中心波長為特徵。
偵測器200可被設置以偵測由光譜量變曲線1220所指示之波長範圍內之光。光譜量變曲線1220規定偵測波長範圍，其中光譜量變曲線1220之振幅指示敏感度位準。因此，參考圖15之光譜量變曲線協調圖，偵測器200能夠在波長範圍內偵測發射光501，其中發射光501之光譜量變曲線1501與像素感測器202之偵測帶光譜量變曲線1220相交。
如本文中所使用且進一步參考圖13之例示性視圖，「流量槽」282可包括具有在反應結構260上方延伸以在其間形成與反應結構之複數個反應位點206連通之流道283之蓋288的裝置。在一些實例中，諸如成像裝置及/或光學器件的偵測裝置與流量槽282分開。在其他實例中，如圖13中所示出，流量槽282可包括偵測裝置，例如，偵測在反應位點處或接近於反應位點發生的指定反應的偵測器200。流量槽282可包括固態光偵測或「成像」裝置，諸如電荷耦合裝置（CCD）或互補金屬氧化物半導體（CMOS）（光）偵測裝置。舉例而言，CMOS偵測裝置或感測器可包括偵測入射發射信號之複數個偵測像素201（像素）。在一些實例中，每一像素201對應於反應位點。在其他實例中，可存在比反應位點數目更多或更少的像素201 。同樣地，在一些實例中，像素201對應於單個感測元件以產生輸出信號。在其他實例中，像素201對應於多個感測元件以產生輸出信號。流量槽282亦可或可替代地包括兩個（或多於兩個）相對的感測器，而無蓋。作為一個特定實例，流量槽282可流體、電、或既流體又電耦合至卡匣，該卡匣可流體、電或既流體又電耦合至生物檢定系統。卡匣及/或生物檢定系統可根據預定方案（例如，合成定序）將反應溶液遞送至流量槽282之反應位點206，並且執行複數個成像事件。舉例而言，卡匣及/或生物檢定系統可引導一或多種反應溶液穿過流量槽之流道，且因此沿著反應位點。反應溶液中之至少一者可包括具有相同或不同螢光標記之四種類型核苷酸。在一些實例中，核苷酸結合至流量槽282之反應位點206，諸如結合至反應位點處之對應寡核苷酸。然後，在一些實例中，卡匣、生物檢定系統或流量槽282本身可使用激發光源（例如，固態光源，諸如發光二極體（LED））照明反應位點206。在一些實例中，激發光具有一或多個預定波長，包括一波長範圍。由入射的激發光激發之螢光標記可提供發射信號（例如，不同於激發光且可能彼此不同之波長之光），所述發射信號可由流量槽282之光感測器偵測到。
本文中所描述之流量槽282可執行各種生物學或化學程序及/或分析。更具體地，本文中所描述之流量槽282可用於期望偵測指示指定反應的事件、性質、品質或特性的各種程序及系統中。舉例而言，本文中所描述之流量槽282可包括光偵測裝置、感測器（包括但不限於生物感測器及其組件）以及與包括生物感測器之感測器一起操作之生物檢定系統，或與其整合。
流量槽282促進可單獨或共同地偵測的複數個指定反應。流量槽282執行多個循環，在所述循環中複數個指定反應並行發生。舉例而言，流量槽282可用於藉由酶操作及光或影像偵測/獲取之迭代循環對密集DNA特徵陣列進行定序。如此，流量槽282可與一或多個微流體通道流體連通，所述微流體通道將反應溶液中之試劑或其他反應成分遞送至流量槽之反應位點206。可以預定方式，諸如以均勻或重複模式提供或間隔開反應位點206。替代地，反應位點206可隨機地分佈。反應位點206中之每一者可與一或多個光導214及偵測來自相關聯反應位點206之光的一或多個光感測器相關聯。在一個實例中，光導214包括用於過濾某些波長之光的一或多個濾光器。光導214可為例如吸收濾光器（例如，有機吸收濾光器），使得濾光器材料吸收特定波長（或波長範圍）並且允許至少一個預定波長（或波長範圍）從中通過。在一些流量槽中，反應位點206可位於反應凹部或腔室中，其可至少部分地分隔其中之指定反應。此外，指定反應可涉及或更容易在不同於環境溫度的溫度下（例如在升高的溫度下）偵測到。
如本文中所使用，「指定反應」包括所感興趣的化學或生物物質（諸如所感興趣的分析物）的化學、電、物理或光學性質（或品質）中之至少一者的改變。在特定流量槽中，例如，指定反應為陽性結合事件，諸如將螢光標記生物分子與所感興趣的分析物整合在一起。較一般而言，指定反應可為化學轉變、化學改變或化學相互作用。指定反應亦可能為電性質的改變。在特定流量槽（諸如流量槽282）中，指定反應包括將螢光標記分子與分析物整合。分析物可為寡核苷酸，且螢光標記分子可為核苷酸。當激發光指向具有經標記核苷酸之寡核苷酸時，可偵測到指定反應，且螢光團發出可偵測之螢光信號。在流量槽之另一實例中，所偵測到的螢光性為化學發光或生物發光的結果。指定反應亦可例如藉由使施體螢光團接近於受體螢光團來增加螢光性（或Förster）共振能量轉移（FRET），藉由分離施體及受體螢光團來降低FRET，藉由將淬滅體與螢光團分離來增加螢光性，或藉由將淬滅體與螢光團共置來減少螢光性。生物或化學分析可包括偵測指定反應。
如本文中所使用，「電耦合」及「光學耦合」係指分別在電源、電極、基板之導電部分、液滴、導電跡線、導線、波導、奈米結構、其他電路段及其類似物之任何組合之間轉移電能及光波。術語「電耦合」及「光學耦合」可與直接或間接連接結合使用，且可穿過各種中間介質，諸如流體中間介質、氣隙及其類似物。同樣地，「流體耦合」係指流體在任何來源組合之間的轉移。術語流體耦合可與直接或間接連接結合使用，並且可穿過各種中間介質，諸如通道、井、池、泵及其類似物。
如本文中所使用，「反應溶液」、「反應成分」或「反應物」包括可用於獲得至少一個指定反應的任何物質。舉例而言，潛在反應成分包括試劑、酶、樣本、其他生物分子及緩衝溶液。反應成分可在溶液中遞送至本文中所揭示之流量槽282中之反應位點206及/或固化在反應位點處。反應成分可與另一物質直接或間接相互作用，諸如固化在流量槽282之反應位點206處的所感興趣的分析物。
如本文中所使用，術語「反應位點」為可發生至少一個指定反應的局部區域。反應位點206可包括由反應結構260所提供之反應結構之支撐表面或物質可固化在其上之基板。舉例而言，反應位點206可包括在其上具有反應成分（諸如其上之核酸菌落）的反應結構之表面（其可位於流量槽之通道中）。在一些流量槽（諸如流量槽282）中，菌落中之核酸具有相同序列，例如為單股或雙股模板之無性複製。然而，在一些流量槽282中，反應位點206可僅含有單個核酸分子，例如呈單股或雙股形式。
如本文中所使用，術語「透明」係指允許所有或實質上所有可見及不可見電磁輻射或所感興趣的光不受阻礙地通過；術語「不透明的」係指反射、偏轉、吸收或以其他方式阻礙所有或實質上所有可見及不可見的電磁輻射或所感興趣的光通過；且術語「不透明」係指允許一些但並非全部可見及不可見的電磁輻射或所感興趣的光不受阻礙地通過。
如本文中所使用，術語「波導」係指藉由將能量傳輸限制至特定方向或方向範圍以最小能量損失來導引諸如電磁波之波的結構。
如本文中所使用，術語「相關聯」係指事物直接或間接連接至其他事物；例如，與第二元件相關聯的第一元件可係指第一元件位於第二元件上方或其上。
所提出的方法及結構提供了許多益處，包括更高的輸送量及更低的定序資料成本。
在某些實例中，藉由幾何約束或信號調變在兩個單獨的奈米井207中調變兩個不同毗鄰叢集C1、C2之信號可使CMOS感測器之資訊密度增加多達兩倍或更多，從而提供優於每個像素一個叢集/井的基於CMOS的偵測裝置的益處。另外，使基於CMOS的流量槽上之資訊密度增加可具有以下益處：以與密度增加成比例因數降低每十億位元組定序資訊的成本。此類創新的實際影響使得基於CMOS的定序能夠在資訊密度方面與更大的平台競爭。此外，實施本文中所揭示之方法及結構可能僅需要軟體改變與CMOS製造修改相結合，從而使儀器及試劑消耗品實質上（即使並非完全）不受影響。
藉由在像素頂部上置放兩個或多於兩個奈米井207，感測器接受「明亮」叢集C1、C2的最小50%強度命中及與傳輸調變選項中「衰減」叢集C1、C2的標稱值相比大於50%強度命中。不同尺寸之奈米井207實施方案（例如，較大「主要」尺寸井及較小「次要」尺寸井）接受在兩個（假定的）單株叢集C1、C2之間不成比例地共用信號，使得總信號保持約相同。儘管如此，主要奈米井與次要奈米井207之間的信號比足夠大，以準確區分兩個叢集之間的信號。
下文參考圖式，為了易於理解，圖式未按比例繪製，其中貫穿不同圖使用相同的參考標號指示相同或相似的組件。
圖16描繪了具有實質上相似尺寸之奈米井207A及207B界定之反應位點206之CMOS感測器之一部分的俯視圖及剖面圖。如此圖中所示出，兩個奈米井207中之每一者（其可支撐所感興趣的叢集C1、C2，例如，DNA股之單株叢集C1、C2）具有相同的長度及寬度。然而，其中一個奈米井207B，而非另一奈米井207A，具有將信號衰減約50%之衰減濾光器（衰減器）。奈米井207B之衰減器經示出為由衰減材料層1204界定在界定奈米井207B之底部之表面下面。雖然諸圖中之奈米井207、207A至207D可示出為矩形，但其他形狀的奈米井207、207A至207D係可能的，例如圓形、橢圓形、六邊形、八邊形等。
在圖16之實例中，反應結構260可包括介電堆疊，該介電堆疊以複數個介電層為特徵，所述介電層包括介電層1202、介電層1206及介電層1210。由反應結構260界定之介電堆疊可進一步包括在其中整體形成的第一及第二衰減材料層，包括衰減材料層1204、衰減材料層1205及衰減材料層1208。衰減材料層1204、1205及1208可在一個實例中由金屬提供。衰減材料層1204、衰減材料層1205及衰減材料1208可包括例如鉭、鋁、金或銅及其類似物。
參考圖16，可看出，由奈米井207B界定之反應位點206B可包括衰減器，並且奈米井207A可不存在衰減器。在圖16之實例中，由奈米井207B界定之反應位點206B可包括由衰減材料層1205界定之衰減器且奈米井207A可不存在界定衰減器之衰減材料層1205。如圖16中所示出，衰減材料層1205可包括圍繞奈米井207B之圓周平行於奈米井207B之側壁延伸之第一向上延伸區段及與奈米井207B之底面平行延伸之第二水平延伸區段。
在一個態樣中，由奈米井207B界定之反應位點206B及由奈米井207A界定之反應位點206A可包括相關聯的垂直延伸中心軸線1216。參考圖16之實例，設備100可被設置以使得奈米井207B之垂直延伸中心軸線1216延伸穿過衰減器並且進一步使得奈米井207A之垂直延伸中心軸1216不延伸穿過衰減器。參考圖16之實例，設備100可被設置以使得奈米井207B之垂直延伸中心軸線1216延伸穿過由衰減材料層1205界定之衰減器並且進一步以使得奈米井207A之垂直延伸中心軸線1216不延伸穿過由衰減材料層1205界定之衰減器。在另一態樣中，由奈米井207B界定之反應位點206B之垂直延伸中心軸線1216延伸穿過衰減材料層1205，且由奈米井207A界定之反應位點206A之垂直延伸中心軸線1216不延伸穿過衰減材料層1205。在另一態樣中，由奈米井207B界定之反應位點206B之垂直延伸中心軸線1216延伸穿過衰減器，該衰減器不存在由奈米井207A界定之反應位點206A。
進一步參考圖16，在與奈米井207B之底面對準且位於其下面之區域中之奈米井207B可包括由衰減材料層1205界定之衰減器，且在奈米井207A之底面下面且與其對準之區域中之奈米井207A可不存在衰減器。在奈米井207B之底面下面且與其對準之奈米井207B之區域可包括在奈米井207B之底面下面之區域，該區域由與奈米井207B之底角相交之深度維度垂直延伸平面1217定界且由與奈米井207B之底角相交之寬度維度垂直延伸平面1218定界，如在圖16中所示出，此可得出矩形底面。由奈米井207B之圖16中之衰減材料層1205界定之衰減器可被設置以包括垂直位於奈米井207B之底面下面之區段，且可被設置以衰減從奈米井207B之底部垂直向下輻射之發射光501之發射光線。在另一態樣中，奈米井207A可不存在衰減器，該衰減器衰減從奈米井207A之底部垂直向下輻射之發射光之發射光線。
圖17描繪了具有實質上不同尺寸的奈米井207A及207B的CMOS感測器之一部分的俯視圖及剖面圖。如此圖中所示出，兩個奈米井207A及207B中之每一者（其可支撐所感興趣的叢集C1、C2，例如DNA股之單株叢集C1、C2）具有不同的寬度；左側奈米井207A之寬度為右側奈米井的一半。此可限制所感興趣的叢集C1、C2之尺寸，此在存在所感興趣的分析物時進而可限制由叢集C1、C2所發出之叢集信號。舉例而言，若奈米井207B之尺寸為第二奈米井207A的兩倍，則與奈米井207A相比，奈米井207B可產生兩倍的叢集信號強度。
在圖17之實例中，由奈米井207B界定之反應位點206B可包括大於由奈米井207A界定之反應位點206A之寬度及奈米井底面積。如圖17之實例中所指示，奈米井底部之增加表面積可增加界定叢集之股數。因此，由於奈米井207B相對於奈米井207A具有增加表面積，叢集C2可具有大於叢集C1之股數。在一個實例中，奈米井207B相對於奈米井207A之寬度可經選擇以使得叢集C2之股數為叢集C1之股數的約2.0X。在一個實例中，奈米井207B之寬度可被設置以使得叢集C2之股數為叢集C1之股數的約1.9X。
本文中之實例認識到奈米井207A及207B的總體積可控制股數。本文之實例認識到，體積與股數之間的關係可並非線性的，而可以實驗判定。在一個實例中，各別奈米井207A及207B之底面積可被設置以使得奈米井207B具有兩倍於奈米井207A之底面積，以便產生奈米井之間約2.0或約1.9的股數差及對應「接通」狀態信號振幅差。在另一實例中，可執行實驗以針對欲使用之特定條件得出奈米井底面積與股數之間的關係，並且因此可設計奈米井之間的表面積差。
圖18A描繪了CMOS感測器之一部分的剖面圖，其中兩個奈米井207A及207B中之一者具有衰減濾光器以衰減叢集信號。第二奈米井207B可具有安置在第二奈米井207B之所描繪底面下面且在一些實例中緊在其下面的衰減濾光層，其中此層不存在於第一奈米井207A中。其他實例可具有駐存於奈米井207之表面與衰減濾光層之間的額外層或材料。在圖18A之實例中，衰減濾光層可由衰減材料層1205提供。此圖18A右側之奈米井207與額外層一起示出。此濾光層可為薄金屬層。濾光層應與CMOS感測器之製造程序相容。在一些實例中，當存在所感興趣的分析物時，濾光層衰減從叢集C2所發出之叢集信號的約50%（一半）。衰減濾光層可包括鉭或由鉭構成。
在圖18A之實例中，反應結構260可包括介電堆疊，該介電堆疊以複數個介電層為特徵，所述介電層包括介電層1202、介電層1206及介電層1210。由反應結構260界定之介電堆疊可進一步包括在其中整體形成的第一及第二衰減材料層，包括衰減材料層1204、衰減材料1205及衰減材料層1208。衰減材料層1204、1205及1208可在一個實例中由金屬提供。衰減材料層1204、衰減材料層1205及衰減材料1208可包括例如鉭、鋁、金或銅及其類似物。
參考圖18A，可看出，由奈米井207B界定之反應位點206B可包括衰減器，並且奈米井207A可不存在衰減器。在圖18A之實例中，由奈米井207B界定之反應位點206B可包括由衰減材料層1205界定之衰減器且奈米井207A可不存在界定衰減器之衰減材料層1205。如圖18A中所示出，衰減材料層1205可包括圍繞奈米井207B之圓周平行於奈米井207B之側壁延伸之第一向上延伸區段及與奈米井207B之底面平行延伸之第二水平延伸區段。
在一個態樣中，由奈米井207B界定之反應位點206B及由奈米井207A界定之反應位點206A可包括相關聯的垂直延伸中心軸線1216。參考圖18A之實例，設備100可被設置以使得奈米井207B之垂直延伸中心軸線1216延伸穿過衰減器並且進一步使得奈米井207A之垂直延伸中心軸線1216不延伸穿過衰減器。參考圖18A之實例，設備100可被設置以使得奈米井207B之垂直延伸中心軸線1216延伸穿過由衰減材料層1205界定之衰減器並且進一步以使得奈米井207A之垂直延伸中心軸線1216不延伸穿過由衰減材料層1205界定之衰減器。在另一態樣中，由奈米井207B界定之反應位點206B之垂直延伸中心軸線1216延伸穿過衰減材料層1205，且由奈米井207A界定之反應位點206A之垂直延伸中心軸線1216不延伸穿過衰減材料層1205。在另一態樣中，由奈米井207B界定之反應位點206B之垂直延伸中心軸線1216延伸穿過衰減器，該衰減器不存在由奈米井207A界定之反應位點206A。
進一步參考圖18A，在與奈米井207B之底面對準且位於其下面之區域中之奈米井207B可包括由衰減材料層1205界定之衰減器，且在奈米井207A之底面下面且與其對準之區域中之奈米井207A可不存在衰減器。在奈米井207B之底面下面且與其對準之奈米井207B之區域可包括在奈米井207B之底面下面之區域，該區域由與奈米井207B之底角相交之深度維度垂直延伸平面1217定界且由與奈米井207B之底角相交之寬度維度垂直延伸平面1218定界，如在圖18A中所示出，此可包括矩形底面。由奈米井207B之圖18A中之衰減材料層1205界定之衰減器可被設置以包括垂直位於奈米井207B之底面下面之區段，且可被設置以衰減從奈米井207B之底部垂直向下輻射之發射光501之發射光線。在另一態樣中，奈米井207A可不存在衰減器，該衰減器衰減從奈米井207A之底部垂直向下輻射之發射光之發射光線。
參考圖18B至圖18D的製造階段視圖闡述了用於製作如圖18A中所示出之設備100的方法。參考圖18B，層1202、層1204、層1206、及層1208可沈積在像素201上面且與其對準，在一個實例中，該像素可由像素感測器202及光導214界定。參考圖18C，可蝕刻溝槽209以界定由奈米井207B界定之反應位點206，此在圖18C中之中間製作階段中所描繪。如自圖18C所見，溝槽209可在用於製作由奈米井207A界定之反應位點206A的溝槽之前並且獨立於該溝槽進行製作。如在圖18D中所示出，在製作用於提供奈米井207A之溝槽219之前，在中間製作階段中，可將衰減材料層1205沈積在界定由圖18D中所說明之奈米井207B所提供之反應位點206B之溝槽209中。在圖18D中所描繪之中間製作階段中，衰減材料層1205可過度填充溝槽209用於由奈米井207B所提供之反應位點206B。
為了完成圖18A中所示出之結構的製作，可執行額外製作階段。此等額外製作階段可包括，例如，將層1205平面化至層1208之頂部高度的高度；沈積介電材料犧牲層以過度填充與由奈米井207B所提供之反應位點206B相關聯的溝槽209；平面化該經過填充層；在虛線區域中形成第二溝槽209，如在圖18D之虛線區域中所指示，用於由奈米井207A界定之反應位點206A；蝕刻掉所描述犧牲層；及然後沈積介電層1210（如在圖18A中所示出）以界定與由奈米井207B所提供之反應位點206B相關聯的溝槽209及由奈米井207A所提供之反應位點206A相關聯的溝槽209兩者的頂層。根據一個實例，本文中闡述了一種用於製作設備的方法，其中該方法包括：在與像素對準且在其上方之區域中沈積介電堆疊；在介電堆疊中蝕刻用於界定第一奈米井之第一溝槽；在介電堆疊中蝕刻用於界定第二奈米井之第二溝槽，及在第一溝槽中沈積未沈積在第二溝槽中之衰減材料層。
圖19A描繪了另一CMOS感測器之一部分的俯視剖面圖，其中兩個奈米井207中之一者具有衰減濾光器（衰減器）以衰減叢集信號。CMOS感測器之層中之一者可具有衰減濾光層。然而，此衰減濾光層可在像素201上方之兩個奈米井207A及207B中之第一奈米井207A而非第二奈米井207B之底面下方移除，該像素可由光導214與像素感測器202組合界定。此組態因此可不會衰減從第一奈米井207A所發出之叢集信號。在圖19A中，衰減濾光層可由衰減材料層1204提供。
在圖19A之實例中，設備100可包括衰減材料層1204，其經佈置以使得衰減材料層1204之界定奈米井207B之區段與奈米井207B之底面對準且位於其下面但不存在與奈米井207A之底面對準且位於其下面之區段。衰減材料層1204與奈米井207B之底面對準且位於其下面之所描述之區段可安置在奈米井207B之底面與相關聯於奈米井207B之像素感測器202之間的發射光路徑中，但不存在在介於奈米井207A之底面與相關聯於奈米井207B及奈米井207A之像素感測器202之間的光路徑中之奈米井207A之底面對準且位於其下面。
參考圖19A，光衰減材料層1204可被設置以提供多種功能。在第一態樣中，光衰減材料層1204可抑制且減少與第一像素201相關聯之反應位點（反應位點206A及206B）與第二像素區域201（反應位點206B及206C）之間的串擾。在另一態樣中，光衰減材料層1204可有目的地衰減來自支撐在由奈米井207A所提供之反應位點內之叢集的光發射以便使用如參考圖4及圖5所描述之判讀圖表來實現定序。
參考圖19B及圖19C闡述用於製作圖19A中所示出之設備的製造階段視圖。參考圖19B之中間製作階段，中間製作階段中所示出之反應結構260可沈積在由隔離結構218及光導214界定之所描繪結構上。在圖19B之中間製作階段中，可沈積介電層1202 、光衰減材料層1204 、介電層1206及光衰減材料層1210。參考圖19C之中間製作階段，可蝕刻用於界定由在圖19C中之中間製作階段中所描繪之奈米井207A至207D所提供之反應位點206A至206D的溝槽209。參考圖19C之中間製造階段視圖，可在不同蝕刻階段將不同的溝槽209蝕刻至不同的高度。在第一蝕刻階段中，可將用於由在奈米井207A及207C所提供之反應位點206A至206C的溝槽209蝕刻至由介電層1202之頂部高度界定之高度。然後，在用犧牲材料層填充用於反應位點206A及206C之所描述溝槽之後，可蝕刻用於由奈米井207B及207D所提供之反應位點206B及206D之溝槽209。用於界定奈米井207B及207D的蝕刻可包括向下蝕刻至由衰減材料層1204之頂部高度界定之高度以使得奈米井207B及207D具有處於高於奈米井207A及207C之底面的高度處的底面，且進一步以使得奈米井207B及奈米井207D包括由與奈米井207A或奈米井207C相關聯之衰減材料層1204界定之衰減器。為了最終製作以實現圖19A之結構，界定奈米井207A至207D之頂面的介電層1210可沈積在圖19C中所描繪之所描繪溝槽209內。在一個實例中，本文中闡述了一種用於製作設備之方法，其中該方法包括：在與像素對準且位於其上方之區域中，沈積介電堆疊，該介電堆疊其中整體形成有衰減材料層；在該介電堆疊中蝕刻用於界定第一奈米井之第一溝槽，其中將第一溝槽蝕刻至終止於衰減材料層之頂部高度處或其上面的高度，以使得衰減材料層界定用於第一奈米井之衰減器；及在介電堆疊中蝕刻用於界定第二奈米井之第二溝槽，其中將第二溝槽蝕刻至終止於衰減材料層之底部高度處或其下面的高度。
參考圖19A之分解圖部分，根據一個實例，設備100可在替代實例中被設置以使得衰減材料層1204包括第一厚度T1及第二厚度T2。衰減材料層1204可在衰減材料層1204之界定奈米井207D之區段處包括第一厚度T1，該區段在奈米井207D之底面與像素感測器202之間的光路徑中與奈米井207D之底面對準且在其下方。厚度T1可小於厚度T2。如在圖19A中所示出之替代實例中所示出提供組態可促進在奈米井207之底面下面且與其對準之區域及在奈米井207之底面外部且在其下面且與其對準之區域中的不同衰減位準。在一個實例中，衰減材料層1204可提供第一較小位準衰減，例如，在衰減材料層1204之與奈米井207D之底面對準且位於其下面的區段中約50%的衰減，然而在經示出在衰減材料層1204之與奈米井207D之底面對準且位於其下面之區段外部之區域中，衰減材料層1204可提供第二位準衰減，例如，入射光之約90%的衰減。圖19A之分解視圖中所示出之配置可為有用的，例如，在以抑制串擾為目標的衰減位準大於以如本文中所闡述之信號上提供差異化叢集為目標的衰減位準的狀況下。
在一個實例中，衰減材料層1204可藉由將光衰減材料層1204最初沈積至厚度T2來製作成具有多個高度，且然後將衰減材料層1204之區段蝕除以在對準於所描述奈米井底面且在其下方之所描述區域中界定厚度T1。在另一實例中，衰減材料層1204可使用第一及第二沈積階段製作，其中具有將子層沈積至厚度T1且然後選擇性沈積第二子層以界定厚度T2的第一階段。根據一個實例，本文中闡述了一種設備，其中該設備包括一衰減材料層，該衰減材料層包括一第一區段，該第一區段延伸穿過與該第一奈米井之一底面對準且位於其下面之一區域以界定該奈米井之一衰減器；及第二區段，所述第二區段從該第一區段橫向毗鄰延伸，該第一區段具有第一厚度，所述第二區段具有一第二厚度，該第一厚度小於該第二厚度。
圖20描繪了CMOS感測器之一部分的俯視圖，示出了奈米井207在毗鄰像素201上方的配置。參考圖20，示出由與不同的像素201相關聯的奈米井207提供的不同組反應位點206。在圖20中，可看出由特定矩形內相關聯的奈米井207提供的一組反應位點206與像素201中之特定一個像素相關聯。圖20中所描繪之不同像素201可具有不同的像素位置A1至D2。
參考圖20，可以看出由與界定像素陣列的毗鄰像素201相關聯的奈米井207所提供之多組反應位點206可具有不同的定向。參考圖20，與具有像素位置A1之第一像素相關聯的奈米井207可具有第一定向並且與具有像素位置B1之第二像素相關聯的奈米井207可具有與第一定向不同的第二定向。毗鄰像素201之間的相同圖案可在整個所描繪之像素陣列中重複。所描述之第一定向可表徵為由在深度維度方向（亦即，在自後至前之方向）上與俯視圖間隔開的奈米井所提供之第一及第二反應位點，且第二組像素可具有由以下表徵的定向：由奈米井207所提供之第一及第二反應位點206在寬度維度方向（其可以其他方式稱為橫向方向或左右方向）上間隔開。所描述之第一方向亦可被稱為平行於Y軸之方向，且所描述之第二方向可被稱為平行於所指示參考座標系之X軸之方向。在另一態樣中，由在像素位置A1、C1、B2、D2處與像素201相關聯的奈米井所提供之反應位點組可具有第一定向，且由與所描繪像素位置B1、D1、A2、C2處之像素201相關聯的奈米井207所提供之該組反應位點206中之像素可具有不同於第一定向之第二定向。
圖21根據圖20之實例描繪了CMOS感測器之一部分的俯視圖及剖面圖，示出了奈米井207組在毗鄰像素201上方的配置。較淺圓圈表示衰減井（亦即，其中叢集信號衰減之奈米井207），而較暗圓圈表示未衰減井（亦即，其中叢集信號未衰減之奈米井207）。在一些實例中，最大化奈米井之間的距離可為較佳的，例如，試圖減少由像素感測器202從毗鄰井所偵測到的串擾。圖20及圖21描繪了毗鄰像素之間的垂直奈米井定向。舉例而言，若第一像素201（例如，在位置A1處）具有自左至右之奈米井定向，則與第一像素201毗鄰的位置B1處之第二像素201可具有自頂部至底部（自後至前）的奈米井定向。
圖21描繪了根據圖20中所示出之實例之實例的俯視剖面圖。在圖21中，較暗陰影反應位點206A及206C描繪分別由奈米井207A及奈米井207C界定之反應位點，所述反應位點無用於衰減在與參考座標系之所描繪Z軸線平行之方向上從各別奈米井207A及207C之底面垂直向下輻射之發射光線之衰減器，且較淺陰影反應位點206B及206D為具有用於衰減在與參考座標系之所描繪Z軸線平行之方向上從奈米井207D之底面垂直向下輻射之發射光501之發射光線之衰減器。在圖21之實例中，由奈米井207D所提供之反應位點206D可表徵為具有由衰減材料層1204之用於衰減從界定奈米井207D之底部的偵測器表面208垂直向下輻射之發射光501之發射光線之區段界定之衰減器。
參考圖20及圖21，可看出將由與毗鄰像素相關聯的奈米井所提供之反應位點組態以具有不同的交替定向可增加與毗鄰像素相關聯的反應位點之間的間隔距離。舉例而言，可看出，若與像素區域B1及A1處之像素相關聯的反應位點206各自在寬度維度方向上間隔開（橫向或左右，亦即，兩者如相對於像素區域B1定向），像素區域B1及像素區域A1之反應位點之間的最小間隔距離將減小，可能超出製作能力，並且可增加與特定像素201相關聯的反應位點與不相關聯於反應位點之特定像素201相關聯的相鄰像素之間的串擾。
根據圖21之實例，在圖22至圖24中說明變化。在圖22之實例中，由奈米井207A至207D所提供之所描繪之反應位點自俯視圖界定橢圓形狀，而非如圖21中所描繪自俯視圖界定圓形形狀。在圖23之實例中，由奈米井207A至207D所提供之反應位點206A至206D具有第一及第二不同的形狀及不同的尺寸。奈米井207B及207D自俯視圖看為圓形形狀，而由奈米井207A及207C所提供之反應位點206A及206C自俯視圖看具有橢圓形狀，且在奈米井底面面積方面大於奈米井207B及207D。
在圖23之實例中，較小之底面積尺寸之奈米井207D及207B具有由衰減材料層1204之與奈米井207D及奈米井207B之中心軸線1216相交的區段界定之衰減器，其中與奈米井207D及奈米井207B相關聯的相關聯衰減器經配置用於衰減自界定奈米井207D及奈米井207B之底部的表面垂直向下輻射之發射光501之發射光線。在圖23之實例中，奈米井207C及奈米井207A不存在衰減器，該衰減器衰減自界定各別奈米井207C及奈米井207A之偵測器表面208垂直向下輻射之發射光501之發射光線。
圖24之實例類似於圖23之實例，除了在圖24之實例中，由衰減材料層1204界定之衰減器與較大的奈米井207C及奈米井207A相關聯但不存在較小底面積之奈米井207D及奈米井207B且不與其相關聯。本文中之實例認識到衰減器之存在或不存在與奈米井尺寸相比可對叢集信號的信號強度具有較大影響。在圖24之實例中，衰減器之存在或不存在可用於提供對叢集信號「接通」信號振幅之粗調，並且奈米井尺寸可用於提供叢集信號「接通」信號振幅之微調。
參考圖24，在奈米井207C之底面下面且與其對準的界定奈米井207C之區域可包括衰減器，亦即由衰減材料層1204界定之衰減器，且在奈米井207D之底面下面且與其對準之界定奈米井207D之區域可不存在衰減器，如圖24中所示出。
與奈米井207C之底面對準且位於其下面的界定奈米井207C之區域可包含由垂直延伸平面1217定界之區域，所述垂直延伸平面與在所指示X軸線維度上處於奈米井207C之最大寬度的奈米井207C之底面相交。與奈米井207C之底面對準且位於其下面的界定奈米井207C之區域可包括在光路徑中介於奈米井207C之底面與相關聯於奈米井207C之像素感測器202之間的區域，該區域由垂直延伸平面1218定界，所述垂直延伸平面在所指示參考Y軸線延伸之方向上在奈米井207之最大深度之點處與奈米井207C之底角相交。
在奈米井207D之底面下面且與其對準的界定奈米井207D之區域可包括在光路徑中介於奈米井207D之底面與相關聯於奈米井207D之像素感測器202之間的區域，該區域由垂直延伸平面1217定界，所述垂直延伸平面在平行於參考X軸線之方向上在奈米井207D之底部之最大寬度處與奈米井207D之底面之拐角相交，且由垂直延伸平面1218定界，所述垂直延伸平面在平行於圖24中所指示之參考Y軸線延伸之方向上在界定奈米井207D之最大深度之位置處與奈米井207D之底面處拐角相交。
在圖24中描繪了相同的關係，其中在光路徑中介於奈米井之底面與其相關聯像素感測器202之間的與第一奈米井之底面對準且位於其下面之區域包括衰減器，且在光路徑中介於第二奈米井與相關聯於第一奈米井及第二奈米井的像素感測器202之間的與第二奈米井之底面對準且位於其下面之區域不存在衰減器，如在所有視圖所示出，包括關於圖6、圖8、圖9、圖10、圖11、圖16、圖18、圖19、圖20、圖21、圖22、圖23及圖24（圖6、圖8至圖11、圖16、圖18至圖24）。
在圖6、圖8至圖11、圖16、圖18至圖24之實例中，設備可藉助使用衰減材料組態，以使得來自第一奈米井之發射光的衰減相對於來自第二奈米井之發射光的衰減增加。在圖6、圖8至圖11、圖16、圖18至圖24之實例中，設備可被設置以使得第一奈米井包括衰減器並且第二奈米井不存在衰減器。在圖6、圖8至圖11、圖16、圖18至圖24之實例中，設備可被設置以使得第一奈米井包括衰減器以用於衰減自第一奈米井之底面垂直向下輻射之發射光，且其中第二奈米井不存在衰減器以用於衰減自第二奈米井之底面垂直向下輻射之發射光。在圖6、圖8至圖11、圖16、圖18至圖24之實例中，該設備可被設置以使得第一奈米井在第一奈米井之底面下面之區域中包括衰減器，且其中第二奈米井在第二奈米井之底面下面之區域中不存在衰減器。在圖6、圖8至圖11、圖16、圖18至圖24之實例中，該設備可被設置以使得第一奈米井在第一奈米井之底面正下面之區域中包括衰減器，且其中在底面正下面之區域中之第二奈米井不存在衰減器。在圖6、圖8至圖11、圖16、圖18至圖24之實例中，該設備可被設置以使得第一奈米井在與第一奈米井之底面對準且位於其下面之區域中包括衰減器，且其中第二奈米井在與第二奈米井之底面對準且位於其下面之區域中不存在衰減器。在一個態樣中，與奈米井之底面對準且位於其下面之區域可為與奈米井之垂直延伸之中心軸線1216相交之區域。在一個態樣中，與奈米井之底面對準且位於其下面之區域可為由垂直延伸平面1217及1218定界之區域，如本文中所闡述。
在圖25之實例中，較小尺寸之奈米井207D及207B及較大尺寸之奈米井207C及奈米井207A中之每一者不存在用於衰減自界定各別奈米井207A至207D之底部之偵測器表面208垂直向下輻射之發射光501之發射光線的衰減器。
如在表A中總結，可提供根據如參考圖22至圖25所闡述之實例之例示性尺寸。
表A
尺寸 圖22之實例 圖23之實例 圖24之實例 圖25之實例
A –像素間距（nm） 1000 1000 1000 1000
B – SiN-II層1206之高度（nm） 350 350 350 350
C – Ta/TaO-I層1204之高度（nm） ~15 nm-25 nm ~15 nm-25 nm ~15 nm-25 nm ~15 nm-25 nm
D – TaOx-II層1210之高度（nm） 75 75 75 75
E –NW之高度（nm） 525 525 525 525
G – NW間隔 300 300 300 300
H – NW開口–頂部CD （nm） 350 350 350 350
V1 – NW開口–頂部CD （nm）（圖22中之V） 540 540 540 540
V2 – NW開口–頂部CD （nm） --- 360 360 360
K – Ta/TaO-II層（nm），層1202及層1210之組合厚度 125 125 125 125
F –層1202、層1204及層1206之組合厚度 175 175 175 -
參考圖16至圖25之視圖，反應結構260可由介電堆疊界定，該介電堆疊具有複數個介電層，所述介電層包括介電層1202、介電層1206及介電層1210，該介電層1210可界定偵測器表面208，如圖13中所示出。可在界定反應結構260之介電堆疊內整體地形成一或多個衰減材料層，包括衰減材料層1204、衰減材料層1205及/或衰減材料層1208。參考表B闡述圖16至圖25中所示出之實例之例示性尺寸。如表B上所說明之各種層之材料可為表A或本文中別處總結之材料。
表B
特徵 例示性尺寸
奈米井高度 300 nm至400 nm
奈米井寬度（所有奈米井尺寸相同的標準版本） 600 nm直徑
奈米井寬度（針對圖7及圖17為2W寬度） ~600 nm
奈米井寬度（針對圖7及圖17為1W寬度） ~300 nm
衰減材料層1204 ~15 nm-25 nm
像素間距 1000 nm
像素寬度 1000 nm 像素間距為1000 nm
反應結構表面208至像素感測器202的距離 ~3-4 um，
層1202（較低電介質厚度） ~50 nm
層1210（奈米井襯裡電介質厚度） ~50 nm
再次參考圖13，設備100可包括處理電路系統310。根據一個實例，處理電路系統310可包括一或多個處理器3101、記憶體3102及一或多個輸入/輸出介面3103。一或多個處理器3101、記憶體3102及一或多個輸入/輸出介面可經由系統匯流排3104連接。記憶體3102可包括系統記憶體及儲存記憶體之組合。根據一個實例，記憶體3102可儲存一或多個用於促進本文中所闡述之程序的程式。一或多個處理器3101可運行一或多個儲存在記憶體3102中程式以促進如本文中所闡述之程序。記憶體3102可界定電腦可讀取媒體。
參考圖13、圖15及圖26描述光能激發器10促進之DNA定序程序。參考圖15，示出了說明設備100之操作之態樣的光譜量變曲線協調圖。根據一個實例，光能激發器10可被設置以發出處於不同的第一及第二波長之光。如圖1至圖12中所指示，提供處於第一及第二不同波長範圍之激發光促進染料化學品DNA序列重建程序，其中第一及第二染料可以流體安置在流量槽282內。
在圖15之光譜量變曲線協調圖中，示出為綠光光譜量變曲線之光譜量變曲線1101為如由光能激發器10所發出之激發光101之光譜量變曲線。光譜量變曲線1501為由激發光101激發之螢光團之螢光性引起之發射光501之光譜量變曲線。根據一個實例，光譜量變曲線1220為像素感測器202之傳輸量變曲線（偵測帶）。應理解，圖2之光譜量變曲線協調圖旨在表示一些實例共有之一般特徵，但所指示光譜量變曲線的變化係共同的。在一個態樣中，除了綠光光譜量變曲線外，激發光101通常可包括藍光光譜量變曲線（未示出），其中設備100可在以下模式之間切換：（a）綠光光譜量變曲線在藍光光譜量變曲線不作用的情況下作用，且（b）藍光光譜量變曲線在綠光光譜量變曲線不作用的情況下作用。在其他實例中，可存在激發光101與發射光501之不同組合。在一個實例中，激發光101之光譜量變曲線1101可以藍光波長範圍內之中心波長為特徵且發射光501之光譜量變曲線可以綠色波長範圍內之中心波長為特徵。
本文中之實例參考圖15之頻譜量變曲線協調圖認識到處理電路系統310可被設置以（a）基於以下來判定第一螢光團附接至各別叢集C1、C2：像素感測器202在激發限制於由一或多個綠色發光源進行激發的情況下感測到螢光性且像素感測器202在激發限制於由一或多個藍色發光源進行激發的情況下未感測到螢光性；（b）基於以下來判定第二螢光團附接至叢集C1、C2：像素感測器202在激發限制於由一或多個藍色發光源進行激發的情況下感測到螢光性且像素感測器202在激發限制於由一或多個綠色發光源進行激發的情況下未感測到螢光性；及（c）基於以下來判定第三螢光團附接至叢集C1、C2：像素感測器202在激發限制於由一或多種綠色發光源進行激發的情況下感測到螢光性且像素感測器202在激發限制於由一或多個藍色發光源進行激發的情況下亦感測到螢光性。
處理電路系統310可區別哪些螢光團已附接至叢集，並且可例如使用由將螢光團存在映射至核苷酸類型之表C之決策邏輯表中表達的圖4及圖5之判讀圖表所指示的決策邏輯資料結構來判定存在於提供叢集C1、C2之DNA股之片段中之核苷酸類型（例如，A、C、T及G），其中經區別的核苷酸Nucleotide-Nucleotide4為核苷酸類型A、C、T及G的核苷酸（基於測試設定參數的特定映射）。本文中之實例認識到，可基於最近歐氏距離將在窄帶照明之不同帶下感測到的輸出信號位準映射至特定雲。
表C
列 雲（第一及第二窄帶照明下之信號位準，由雲質心規定） 指示用於支撐在與特定像素相關聯的第一奈米井中之第一叢集C1之核苷酸 指示用於支撐在與特定像素相關聯的第二奈米井中之第二叢集C2之核苷酸
1 50, 50 G G
2 200, 50 A G
3 400, 50 G A
4 575, 50 A A
5 50, 200 C G
6 200, 200 T G
7 400, 200 C A
8 575, 200 T A
9 50, 400 G C
10 200, 400 A C
11 400, 400 G T
12 575, 400 A T
13 50, 575 C C
14 200, 575 T C
15 400, 575 C T
16 575, 575 T T
處理電路系統310可在複數個循環中運行支援DNA序列重建的程序。在每一循環中，DNA片段之不同部分可經受定序處理，以例如使用決策資料結構（如圖4及圖5以及表C中所闡述之決策資料結構）來判定與該片段相關聯的核苷酸類型，例如A、C、T或G。在圖26的流程圖中描述可由處理電路系統310運行供用於使用光能激發器10執行DNA序列重建的程序的態樣。
在區塊1802處，處理電路系統310可清空流量槽282，意指處理電路系統310可自在前一循環期間使用之流量槽282移除流體。在區塊1804處，處理電路系統310可將具有多個螢光團（例如第一及第二螢光團，或第一、第二及第三螢光團）之流體輸入至流量槽282。
在區塊1806處，處理電路系統310可自在第一波長範圍之激發光101作用的情況下曝光之像素感測器202讀出信號。在區塊1806處，處理電路系統310可控制光能激發器10以使得在像素感測器202之曝光週期期間，光能激發器10發出限制於由一或多個綠光源進行之激發的激發光101。在區塊1806處，處理電路系統310可在像素感測器202之曝光週期期間為每個一或多個綠色發光能激發器10通電。在光能激發器10如所描述進行控制以使得在像素感測器202的曝光週期期間綠光源接通且藍光源關斷的情況下，處理電路系統310在區塊1806處可自如本文中所闡述（包括參考圖15之光譜量變曲線協調圖）在激發限制於由一或多個綠光源進行之激發的情況下曝光之像素感測器202讀出第一信號。
在區塊1808處，處理電路系統310可自在第二波長範圍激發作用的情況下曝光之像素感測器202讀出信號。在區塊1808處，處理電路系統310可控制光能激發器10以使得在像素感測器202之曝光週期期間，光能激發器10發出限制於由光能激發器10之一或多個藍光源進行之激發的激發光。在區塊1808處，處理電路系統310可在像素感測器202之曝光週期期間為光能激發器10之一或多個藍色發光源中之每一者通電，同時將光能激發器10之每個一或多個綠色發光源保持處於斷電狀態。在光能激發器10如所描述進行控制以使得在像素感測器202之曝光週期期間藍光源接通且綠光源關斷的情況下，處理電路系統310在區塊1808處可自如本文中所闡述在激發限制於由光能激發器10之一或多個藍光源進行之激發的情況下曝光之像素感測器202讀出第二信號。
在區塊1806及區塊1808中每一者處，光能激發器10可正將處於參考窄帶之激發光101（區塊1806中之綠光及區塊1808處之藍光）同時引導至反應結構260之所有反應位點206，以使得用參考區塊1806所描述之窄帶激發光101同時激發由反應結構260支撐之所有叢集C1、C2（包括安置在與特定一個像素201共同相關聯的毗鄰奈米井207、207A至207B、207C至207D中之叢集C1、C2）。因此，本文中之具體實例認識到設備100可促進定序，而無需精確方向控制激發光。在其他實例中，可有利地使用激發光101之精確方向控制來執行激發，以使得激發與像素感測器202之特定像素相關聯的第一奈米井207、207A-207B、207C-207D，而未激發與像素感測器202之特定像素相關聯的第二奈米井207、207A至207B、207C至207D。
在區塊1810處，根據一個實例，處理當前週期的電路系統310可處理在區塊1806處讀出之第一信號及在區塊1808處讀出之第二信號以例如使用如圖4及圖5及表C中所闡述之決策資料結構判定在當前循環期間經受測試之DNA片段之核苷酸類型。處理電路系統310可對DNA定序程序的每一循環執行參考圖26之流程圖所描述之所描述核苷酸識別程序，直至對每一預定循環執行核苷酸識別。
圖27A及圖27B為說明在生產本文中之每個像素具有多個反應位點之設備中之信雜比設計考慮因素的圖。圖27A描繪了對於每個像素具有單個反應位點之設備的判讀圖表，其中存在由在第一通道中激發的第一叢集信號與在第二通道的激發光激發下的第一叢集信號組合界定之四個可能雲。在圖27A中所示出之實例中，判讀圖表可包含在設備每個像素具有一信號反應位點的情況下的四個信號雲。在每個像素具有單個反應位點之設備及如圖27A中所表示之2 × 2四雲判讀圖表中，信雜比可如方程式2中所闡述來表達。
Figure 02_image003
方程式（2）
其中信號A為由設備之給定像素202接收之接收信號光之最大振幅。
參考方程式2，可看出四雲判讀圖表設備的信雜比可取決於信號振幅A以及變數σ 1及σ 4，所述變數分別表示雲位置X1Y2處之左上雲的信號變異數及雲位置X2Y2處之右上雲的信號變異數。本文中之實例認識到，隨著雲的信號振幅增加，亦即，在雲位置X2Y2處之右上雲的狀況下，可預期信號變異數增加。
圖27B描繪了在16通道4×4判讀圖表設備的狀況下的判讀圖表。16雲判讀圖表設備中之信雜比可如方程式3中所闡述表達。
Figure 02_image005
方程式（3）
在每個像素具有第一及第二反應位點之設備以及如圖27B之判讀圖表中所描繪之相關聯的4 × 4 16雲判讀圖表中，可預期信雜比基於方程式3中所描述之變數而降低。最初，由於偵測到三個不同的信號位準振幅，因此方程式3中之分子可表達為值A/3，如與應於圖27A中所表示之每個像素設備之信號反應位點之方程式2中所指示之值A相反。此外，方程式3中之分母可為雲位置X3Y4處之信號變異數變數σ 3之函數，而非雲位置X1Y4（方程式2）處之信號變異數變數σ 1之函數，以進一步降低所得信雜比。
本文中之實例認識到，每個像素多個反應位點之設備之信雜比約束可藉由適當的系統設計來管理，例如，包括設計策略以促進各種雲之信號變異數最小化並且亦增加雲之間的分離。本文中之實例認識到，較高振幅之雲，例如在雲位置X4Y4處之雲，可具有大於相對較小信號振幅雲之變異數。因此，在一個態樣中，本文中之實例可包括設計特徵以促進更高振幅雲之間的增加分離，其可預期表現出更顯著的信號變異數σ n。
圖28A至圖28C描繪了針對不同R值的16雲判讀圖表中之雲間隔，其中R為處於「接通」狀態之第二叢集發射信號與處於「接通」狀態的第一叢集發射信號之間的比。參考圖28A至圖28C，可看出藉由使R值變化，不同雲之間的間隔可改變。在R＝2的狀況下，亦即，存在2x叢集信號比，雲位置X1Y1至X4Y4中之各種雲，如圖28A至圖28C中所描繪，可具有相等的質心至質心間隔。然而，本文中之實例認識到，在質心間隔相等的情況下且在較大信號振幅雲具有較大的信號變異數σ n的情況下，較大振幅雲之間的邊緣至邊緣間隔可小於較小振幅雲之間的邊緣至邊緣間隔。參考圖28A，雲位置X4Y4處之雲與位置X3Y4處之雲之間的邊緣至邊緣間隔可小於雲位置X2Y4及X1Y4處的雲之間的邊緣至邊緣間隔。在圖28A至圖28C中，4×4的雲陣列可用其X軸線（水平）及Y軸線（垂直）位置表達，自X1Y1至X4Y4。X軸線可表示在第一窄帶激發光下的「接通」狀態發射信號振幅，且Y軸可表示在第二窄帶激發光下的「接通」狀態發射信號振幅。
為了減小較高振幅雲之間的總雲間隔，本文中之實例參考圖28A至圖28C認識到，設備100可被設置從而以用以展現介於約1.9與約2.0之間的「接通」狀態叢集信號發射比的設計為特徵。參考圖28B，其中R = 1.89，雲位置X4Y4及位置X3Y4處的雲之間的總雲間隔可相對於雲位置X4Y4及雲位置X3Y4處之總雲空間增加，如在圖28A中所描繪，R = 2x。此外，如在圖28C中所示出，若將R的比率減小到例如R＝1.4的值，則甚至在雲變異數適度的狀況下，各種雲位置處之雲亦可重疊，儘管可看出在信號變異數顯著較小的情況下，由圖28所表示之設計將產生足夠的雲間隔。因此，基於如圖28A至圖28C中所示出之經驗資料，約R＝1.9之叢集信號「接通」狀態比促進高信號振幅雲之間的邊緣至邊緣雲間隔，同時避免如圖28C中所描繪之雲重疊的實質性風險。參考圖28A，以約R＝2.0的「接通」狀態信號比為特徵的設計亦可產生以足夠的雲間隔為特徵的判讀圖表。
在本文中所闡述之實例中，界定在反應結構260上之不同反應位點206、206A至206D可由不同的奈米井207、207A至207D提供。在其他實例中，反應位點206、206A至206D可由替代特徵來界定，所述特徵可由反應結構260界定。替代特徵可包含例如結構特徵變化及/或化學組合物的變化。界定結構特徵變化的結構特徵可在反應結構260中或其上形成陣列。例示性結構特徵可包括但不限於多層材料之奈米井（如本文中所闡述）、柱、脊、通道及/或層。特徵可具有諸如以下各項的特性：尺寸（例如，體積、直徑及深度）、形狀（例如，圓形、橢圓形、三角形、正方形、多邊形、星形（具有任何合適數目的頂點）、不規則或具有由介電材料分開之同心特徵）及分佈（例如，特徵在介電材料內的空間位置，例如，規則間隔或週期性位置，或不規則間隔或非週期性位置）。特徵之剖面可但不一定沿著特徵之長度係均勻的。
諸圖中之流程圖及方塊圖說明根據本實施方案之各個實例之系統、方法及電腦程式產品的可能實施方案的架構、功能性及操作。就此而言，流程圖或方塊圖中之每一區塊可表示指令之模組、區段或部分，其包含用於實施所規定邏輯功能之一或多個可執行指令。在一些替代實施方案中，區塊中所述之功能可不按圖中之次序發生。舉例而言，取決於所涉及的功能性，實際上可實質上同時執行連續示出之兩個區塊，或有時可以相反次序執行所述區塊。亦應注意，方塊圖及/或流程圖說明中之每一區塊以及方塊圖及/或流程圖說明中之區塊的組合可由執行所規定功能或動作或實施專用硬體及電腦指令檔組合的基於專用硬體之系統來實施。
本文中所使用之術語為僅出於描述特定實例之目的且並不意欲為限制性。如本文中所使用，除非上下文另有明確指示，否則單數形式「一」及「該」意欲包括複數形式。將進一步理解，術語「包含（comprises）」及/或「包含（comprising）」在本說明書中使用時規定所述特徵、整數、步驟、程序、操作、元件及/或組件的存在，但不排除存在或添加一或多個其他特徵、整數、步驟、程序、操作、元件、組件及/或其群組。
下文申請專利範圍中之所有構件或步驟加功能元件的對應結構、材料、動作及等效物（若存在）旨在包括用於與具體主張其他所主張元件組合執行功能的任何結構、材料或動作。已出於說明及描述的目的呈現一或多個實例之描述，且不意欲為窮盡性或限制於呈獻所揭示形式。對於所屬技術領域中具有通常知識者而言，諸多修改及變型將為顯而易見的。選擇及描述任何實例以便最佳地闡釋各種態樣及實際應用，並使得所屬技術領域中具有通常知識者能夠理解具有各種修改的各種實例，所述修改適用於所預期的特定用途。
應瞭解，上述概念及下文較詳細論述之額外概念的所有組合（假設此類概念不相互矛盾）被認為係本文中所揭示之標的物之一部分以至少實現如本文中所描述之益處。特定而言，出現在本發明之結尾處之所主張的標的物的所有組合被認為係本文中所揭示之標的物之一部分。亦應瞭解，本文中明確採用的，亦可能出現在藉由引用併入之任何揭示內容中之術語應賦予與本文中所揭示之特定概念最一致的含義。
此書面描述使用實例來揭示標的物，且亦使所屬技術領域中具有通常知識者能夠實施本標的物，包括製作及使用任何裝置或系統，以及執行任何結合的方法。標的物之可專利範圍由申請專利範圍界定，且可包括所屬技術領域中具有通常知識者想到的其他實例。若此類其他實例具有與申請專利範圍的字面語言無不同的結構元件，或若其包括與申請專利範圍的字面語言無實質性差異的等效結構元件，則意欲將此類其他實例包括在申請專利範圍之範圍內。
應理解，以上描述意欲為說明性而非限制性。舉例而言，上文所描述之實例（或其一或多個態樣）可彼此組合方式使用。另外，在不脫離其範圍的情況下，可做出許多修改以使特定情況或材料適應於各種實例之教示。雖然本文中所描述之材料的尺寸及類型意欲定義各種實例之參數，但其絕非限制性，而僅僅藉由實例提供。在回顧以上描述之後，許多其他實例對於所屬技術領域中具有通常知識者將為顯而易見的。各種實例之範圍因此應參考隨附申請專利範圍連同授權於此等請求項之等效物之整個範圍一起來判定。所附在申請專利範圍中，將術語「包括(including)」及「其中(in which)」用作各別術語「包含(comprising)」及「其中(wherein)」之普通英語等效形式。此外，在以下申請專利範圍中，術語「第一」、「第二」及「第三」等僅用作標記，且並不意欲對其對象施加數字要求。術語「基於」之形式在本文中囊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」的形式囊括其中元件經部分界定之關係以及其中元件經完全界定之關係。此外，以下申請專利範圍的限制並非以構件建加功能的格式編寫，且亦不意欲基於35 USC§112第六段（35 U.S.C. § 112（f））進行解釋，除非且直至此類申請專利範圍限制明確使用短語「用於…的構件」後續接著無進一步結構的功能陳述。應理解，不一定根據任何特定實例可實現上文所描述之所有此類目的或優勢。因此，舉例而言，所屬技術領域中具有通常知識者將認識到，本文中所描述之系統及技術可實現或最佳化如本文中所教示之一個優點或優勢群組而不必實現如本文中可教示或建議之其他目的或優勢之一方式來體現或實施。
雖然僅結合有限數目個實例詳細描述標的物，但應容易理解，標的物不限於此類所揭示實例。此外，可對標的物進行修改，以併入迄今未描述但與標的物的精神及範圍相當的任何數目個變化、變更、替換或等效配置。另外，雖然已描述標的物之各種實例，但應理解，本發明之態樣可僅包括所描述實例中之一些。此外，雖然一些實例經描述為具有一定數目個元件，但將理解，可以少於或大於一定數目個元件來實踐標的物。因此，標的物不應被視為由前述描述限制，而僅由所附申請專利範圍之範圍限制。
10:光能激發器 100:設備 101:激發光 130:偵測器表面平面 200:偵測器 201:像素 202:像素感測器 206:反應位點 206A:反應位點 206B:反應位點 206C:反應位點 206D:反應位點 207:奈米井 207A:奈米井 207B:奈米井 207C:奈米井 207D:奈米井 208:偵測器表面 209:溝槽 212:半導體層 213:介電堆疊 214:光導 218:隔離結構 219:溝槽 260:反應結構 282:流量槽 283:流道 284:側壁 288:流蓋 289:入口埠 290:出口埠 310:處理電路系統 501:發射光 1101:光譜量變曲線 1202:介電層 1204:衰減材料層 1205:衰減材料層 1206:介電層 1208:衰減材料層 1210:介電層 1216:垂直延伸中心軸線 1217:深度維度垂直延伸平面 1218:寬度維度垂直延伸平面 1220:光譜量變曲線 1501:光譜量變曲線 1802:區塊 1804:區塊 1806:區塊 1808:區塊 1810:區塊 3101:處理器 3102:記憶體 3103:輸入/輸出介面 3104:系統匯流排 C1:叢集 C2:叢集 LP:光管 NW:奈米井 T1:第一厚度 T2:第二厚度 A:信號振幅/值 σ 1:變數 σ 3:變數 σ 4:變數
在說明書結尾處之申請專利範圍中作為實例特別指出並清楚地主張一或多個態樣。藉由以下結合附圖的詳細描述，一或多個態樣的前述以及目的、特徵及優點將變得顯而易見，其中：
[圖1]描繪了在單個像素上方具有單個奈米井之CMOS感測器之一部分；
[圖2]描繪了在單個像素上方具有兩個奈米井之CMOS感測器之一部分，所述奈米井提供實質上相似的「接通」叢集信號強度；
[圖3]描繪了在單個像素上方具有兩個奈米井之CMOS感測器之一部分，所述奈米井提供實質上不同的「接通」叢集信號強度；
[圖4]描繪了由來自兩個奈米井的單個像素偵測到的兩個通道信號強度之實例散佈圖，該兩個奈米井提供實質上不同的「接通」叢集信號強度；
[圖5]描繪了基於由來自兩個奈米井的單個像素偵測到的兩個通道信號強度之實例鹼基判讀（base calling）圖表，該兩個奈米井提供實質上不同的「接通」叢集信號強度；
[圖6]描繪了具有實質上相似尺寸的奈米井之CMOS感測器之一部分的俯視圖及剖面圖；
[圖7]描繪了具有實質上不同尺寸的奈米井之CMOS感測器之一部分的俯視圖及剖面圖；
[圖8]描繪了具有兩個奈米井中之一者之CMOS感測器之一部分的剖面圖，該兩個奈米井具有用以衰減叢集信號的濾光器；
[圖9]描繪了具有兩個奈米井中之一者之另一CMOS感測器之一部分的剖面圖，該兩個奈米井具有用以衰減叢集信號的濾光器；
[圖10]描繪了CMOS感測器之一部分的俯視圖，示出了奈米井在毗鄰像素上方之配置；
[圖11]描繪了CMOS感測器之一部分的俯視圖及對應剖面圖，示出了奈米井在毗鄰像素上方之配置；
[圖12]為示出單個像素上方的叢集（或奈米井）的數目以及散佈圖雲的對應數目及信號強度的圖表；
[圖13]為用於分析之設備的正面剖面示意圖。
[圖14]為圖13中所示出之設備的俯視剖面圖。
[圖15]為說明激發光、發射光及偵測器偵測帶之間的協調的光譜量變曲線圖；
[圖16]描繪了具有實質上相似尺寸的奈米井之CMOS感測器之一部分的俯視圖及剖面圖；
[圖17]描繪了具有實質上不同尺寸的奈米井之CMOS感測器之一部分的俯視圖及剖面圖；
[圖18A]描繪了具有兩個奈米井中之一者的CMOS感測器之一部分的剖面圖，該兩個奈米井具有用以衰減叢集信號的濾光器；
[圖18B]至[圖18D]描繪了用於製作圖18A之結構的製作的階段視圖；
[圖19A]描繪了具有兩個奈米井中之一者之另一CMOS感測器之一部分的剖面圖，該兩個奈米井具有用以衰減叢集信號的濾光器；
[圖19B]至[圖19C]描繪了用於製作圖19A之結構的製作階段視圖；
[圖20]描繪了CMOS感測器之一部分的俯視圖，示出了奈米井在毗鄰像素上方之配置；
[圖21]描繪了CMOS感測器之一部分的俯視圖及對應剖面圖，示出了奈米井在毗鄰像素上方之配置；
[圖22]至[圖25]描繪了根據替代實例的CMOS感測器之一部分的俯視圖及剖面圖；
[圖26]為描繪可用於支援用於DNA序列重建之DNA定序之方法的流程圖；
[圖27A]至[圖27B]為描繪在每個像素具有多反應位點設計中之信雜比考慮因素的圖表；
[圖28A]至[圖28C]為描繪叢集信號振幅比對雲間隔的影響的圖表。
C1:叢集
C2:叢集
LP:光管
NW:奈米井

Claims (79)

  1. 一種設備，其包含：在一單個像素上方之第一反應位點及第二反應位點，其中該像素包含光偵測器。
  2. 如請求項1之設備，其中該第一反應位點為第一奈米井，且該第二反應位點為第二奈米井。
  3. 如請求項2之設備，其中該第一奈米井為該第二奈米井之尺寸的一半。
  4. 如請求項1或2中任一項之設備，其中濾光器駐存於該第一反應位點與該單個像素之間。
  5. 如請求項4之設備，其中該濾光器不駐存於該第二反應位點與該單個像素之間。
  6. 如請求項4之設備，其中該濾光器將從該第一反應位點所發出之叢集信號衰減約50%。
  7. 如請求項4之設備，其中該濾光器為薄金屬層。
  8. 如請求項4之設備，其中該濾光器包含鉭。
  9. 一種方法，其包含： 偵測從第一反應位點及第二反應位點所發出之信號； 使用所偵測到的該信號之振幅來判定第一反應位點中之第一所感興趣的分析物之識別；及 使用該所偵測到的信號之該振幅來判定一第二反應位點中之第二所感興趣的分析物之該識別。
  10. 一種設備，其包含： 複數個像素； 第一反應位點，其與該複數個像素中之像素相關聯； 第二反應位點，其與該像素相關聯； 其中該像素包括偵測讀取信號之像素感測器，該讀取信號取決於從該第一反應位點所發出之第一叢集信號及從該第二叢集位點所發出之第二叢集信號；且 其中該第一反應位點及該第二反應位點被設置以使得處於「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於「接通」狀態之該第一叢集信號之振幅。
  11. 如請求項10之設備，其中該設備使用判讀圖表來判定該第一反應位點及該第二反應位點中之各別分析物之識別，該判讀圖表將該讀取信號在不同照明條件下之信號振幅映射至該第一反應位點及該第二反應位點中之各別分析物之識別。
  12. 如請求項10之設備，其中該設備使用十六（16）雲判讀圖表來判定該第一反應位點及該第二反應位點中之各別分析物之識別，該判讀圖表將該讀取信號在不同照明條件下之信號振幅映射至該第一反應位點及該第二反應位點中之各別分析物之識別。
  13. 如請求項10至12中任一項之設備，其中處於「接通」狀態之該第二叢集信號與處於「接通」狀態之該第一叢集信號的比率為至少約1.4。
  14. 如請求項10至12中任一項之設備，其中處於「接通」狀態之該第二叢集信號與處於「接通」狀態之該第一叢集信號的比率在約1.9與約2.0之間。
  15. 如請求項10至12中任一項之設備，其中該第二反應位點具有大於該第一反應位點之尺寸，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之振幅。
  16. 如請求項10至12中任一項之設備，其中該第二反應位點具有大於該第一反應位點之寬度，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之振幅。
  17. 如請求項10至12中任一項之設備，其中該第二反應位點不存在衰減器，且其中該第一反應位點包括衰減器，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之振幅。
  18. 如請求項10至12中任一項之設備，其中藉由衰減材料之配置，從該第一反應位點所輻射之發射光線的衰減大於從該第二反應位點所輻射之發射光線的衰減，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之振幅。
  19. 如請求項18之設備，其中該衰減材料包含金屬。
  20. 如請求項18之設備，其中該衰減材料包含鉭。
  21. 如請求項10至12中任一項之設備，其中該第二反應位點不存在衰減器，該衰減器與該第二反應位點之底面對準且位於其下面，且其中該第一反應位點包括衰減器，該衰減器與該第一反應位點之底面對準且位於其下面以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之振幅。
  22. 如請求項10至12中任一項之設備，其中該第二反應位點不存在衰減器，該衰減器與該第一反應位點之垂直延伸中心軸線相交，且其中該第一反應位點包括衰減器，該衰減器與該第一反應位點之垂直延伸中心軸線相交，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之振幅。
  23. 如請求項10至12中任一項之設備，其中該第二反應位點不存在衰減器，該衰減器用於衰減從該第二反應位點之底面垂直向下輻射之發射光線，且其中該第一反應位點包括衰減器，該衰減器用於衰減從該第一反應位點之底面垂直向下輻射之發射光線，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之振幅。
  24. 如請求項10至12中任一項之設備，其中該設備包括衰減材料層，該衰減材料層延伸穿過與該第一反應位點之底面對準且位於其下面之區域以界定該第一反應位點之衰減器，該衰減材料層不存在延伸穿過與該第二反應位點對準且位於其下面之區域的區段。
  25. 如請求項10至12中任一項之設備，其中該第一反應位點由第一奈米井界定，且其中該第二反應位點由第二奈米井界定。
  26. 如請求項25之設備，其中該第二奈米井具有大於該第一奈米井之尺寸，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之振幅。
  27. 如請求項25之設備，其中該第二奈米井具有大於該第一奈米井之寬度，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之振幅。
  28. 如請求項25之設備，其中該第二奈米井不存在衰減器，且其中該第一奈米井包括衰減器，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之振幅。
  29. 如請求項25之設備，其中該第一奈米井之該衰減器具有向上延伸區段。
  30. 如請求項25之設備，其中該第一奈米井之該衰減器具有與該第一奈米井之圓周側壁平行延展的向上延伸區段。
  31. 如請求項25之設備，其中藉由衰減材料之配置，從該第一奈米井所輻射之發射光線的衰減大於從該第二奈米井所輻射之發射光線的衰減，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之振幅。
  32. 如請求項31之設備，其中該衰減材料包含金屬。
  33. 如請求項31之設備，其中該衰減材料包含鉭。
  34. 如請求項25之設備，其中該第二奈米井不存在衰減器，該衰減器與該第二奈米井之底面對準且位於其下面，且其中該第一奈米井包括衰減器，該衰減器與該第一奈米井之底面對準且位於其下面以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之振幅。
  35. 如請求項25之設備，其中該第二奈米井不存在衰減器，該衰減器與該第一奈米井之垂直延伸中心軸線相交，且其中該第一奈米井包括衰減器，該衰減器與該第一奈米井之垂直延伸中心軸線相交，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之振幅。
  36. 如請求項25之設備，其中該第二奈米井不存在衰減器，該衰減器用於衰減從該第二奈米井之底面垂直向下輻射之發射光線，且其中該第一奈米井包括衰減器，該衰減器用於衰減從該第一奈米井之底面垂直向下輻射之發射光線，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之振幅。
  37. 如請求項25之設備，其中該設備包括衰減材料層，該衰減材料層延伸穿過與該第一奈米井之底面對準且位於其下面之區域以界定該第一反應位點之衰減器，該衰減材料層不存在延伸穿過與該第二奈米井對準且位於其下面之區域的區段。
  38. 如請求項10至12中任一項之設備，其中該複數個像素中之第二至第N像素具有相關聯的第一反應位點及第二反應位點，該第一反應位點及該第二反應位點分別根據與該像素相關聯的該第一反應位點及該第二反應位點進行組態，其中與該複數個像素中之毗鄰像素相關聯的該第一反應位點及該第二反應位點具有相對於其各別像素的第一不同的各別定向及第二不同的各別定向，具有該第一不同的各別定向及該第二不同的各別定向的情況下之反應位點與毗鄰像素位置之間的間隔距離相對於在不存在所述不同的各別定向的情況下之反應位點與毗鄰像素位置之間的間隔距離是增加的。
  39. 如請求項10至12中任一項之設備，其中該複數個像素中之第二至第N像素具有相關聯的第一反應位點及第二反應位點，該第一反應位點及該第二反應位點分別根據與該像素相關聯的該第一反應位點及該第二反應位點進行組態，其中與該複數個像素中之毗鄰像素相關聯的該第一反應位點及該第二反應位點相對於其各別像素具有第一不同的各別定向及第二不同的各別定向，該第一不同的各別定向特徵為反應位點之間的從後至前間隔，該第二不同的各別定向特徵為反應位點之間的左右間隔。
  40. 如請求項38之設備，其中所述第二至第N像素為第二至第一百萬之像素。
  41. 如請求項10至12中任一項之設備，其中該設備包括衰減材料層，該衰減材料層包括第一區段，該第一區段延伸穿過與該第一奈米井之底面對準且位於其下面之區域以界定該奈米井之衰減器；及第二區段，所述第二區段自該第一區段橫向毗鄰延伸，該第一區段具有第一厚度，所述第二區段具有第二厚度，該第一厚度小於該第二厚度。
  42. 一種用於製作如請求項25之設備之方法，其中該方法包括：在與像素對準且位於其上方之區域中，沈積介電堆疊，其中該介電堆疊整體形成有衰減材料層；在該介電堆疊中蝕刻用於界定該第一奈米井之第一溝槽，其中將該第一溝槽蝕刻至終止於該衰減材料層之頂部高度處或其上面的一高度，以使得該衰減材料層界定用於該第一奈米井之衰減器；及在該介電堆疊中蝕刻用於界定該第二奈米井之第二溝槽，其中將該第二溝槽蝕刻至終止於該衰減材料層之底部高度處或其下面的一高度。
  43. 一種用於製作如請求項25之設備之方法，其中該方法包括在與像素對準且在其上方之區域中沈積介電堆疊；在該介電堆疊中蝕刻用於界定該第一奈米井之第一溝槽；在該介電堆疊中蝕刻用於界定該第二奈米井之第二溝槽，及在該第一溝槽中沈積衰減材料層，該衰減材料層未沈積在該第二溝槽中。
  44. 一種方法，其包含： 使用複數個像素感測器中之像素感測器來偵測讀取信號，該讀取信號取決於從與該像素感測器相關聯的第一反應位點所發出之第一叢集信號及從與該像素感測器相關聯的第二反應位點所發出之第二叢集信號； 使用利用該像素感測器所偵測到的該讀取信號之振幅來判定該第一反應位點中之第一所感興趣的分析物之識別；及 使用利用該像素感測器所偵測到的該讀取信號之該振幅來判定該第二反應位點中之第二所感興趣的分析物之識別。
  45. 如請求項44之方法，其中該使用利用該像素感測器所偵測到的該讀取信號之振幅來判定該第一反應位點中之第一所感興趣的分析物之該識別及該使用該所偵測到的讀取信號之該振幅來判定該第二反應位點中之第二所感興趣的分析物之該識別包括使用判讀圖表，該判讀圖表將該讀取信號在不同照明條件下之信號振幅映射至該第一反應位點及該第二反應位點中之各別分析物之識別。
  46. 如請求項44之方法，其中該使用利用該像素感測器所偵測到的該讀取信號之振幅來判定該第一反應位點中之第一所感興趣的分析物之該識別及該使用該所偵測到的讀取信號之該振幅來判定該第二反應位點中之第二所感興趣的分析物之該識別包括使用具有十六（16）信號雲之一判讀圖表，所述信號雲將該讀取信號在不同照明條件下之信號振幅映射至該第一反應位點及該第二反應位點中之各別分析物之識別。
  47. 如請求項44至46中任一項之方法，其中該第一反應位點及該第二反應位點被設置以使得處於「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於「接通」狀態之該第一叢集信號之一振幅。
  48. 如請求項44至46中任一項之方法，其中該第二反應位點具有大於該第一反應位點之尺寸，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之振幅。
  49. 如請求項44至46中任一項之方法，其中處於「接通」狀態之該第二叢集信號與處於「接通」狀態之該第一叢集信號的比率為至少約1.4。
  50. 如請求項44至46中任一項之方法，其中處於「接通」狀態之該第二叢集信號與處於「接通」狀態之該第一叢集信號的比率在約1.9與約2.0之間。
  51. 如請求項44至46中任一項之方法，其中該第二反應位點具有大於該第一反應位點之寬度，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之振幅。
  52. 如請求項44至46中任一項之方法，其中該第二反應位點不存在衰減器，且其中該第一反應位點包括衰減器，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之振幅。
  53. 如請求項44至46中任一項之方法，其中藉由衰減材料之配置，從該第一反應位點所輻射之發射光線的衰減大於從該第二反應位點所輻射之發射光線的衰減，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之振幅。
  54. 如請求項53之方法，其中該衰減材料包含金屬。
  55. 如請求項53之方法，其中該衰減材料包含鉭。
  56. 如請求項44至46中任一項之方法，其中該第二反應位點不存在衰減器，該衰減器與該第二反應位點之底面對準且位於其下面，且其中該第一反應位點包括衰減器，該衰減器與該第一反應位點之底面對準且位於其下面，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之振幅。
  57. 如請求項44至46中任一項之方法，其中該第二反應位點不存在衰減器，該衰減器與該第一反應位點之垂直延伸中心軸線相交，且其中該第一反應位點包括衰減器，該衰減器與該第一反應位點之垂直延伸中心軸線相交以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之振幅。
  58. 如請求項44至46中任一項之方法，其中該第二反應位點不存在衰減器，該衰減器用於衰減從該第二反應位點之底面垂直向下輻射之發射光線，且其中該第一反應位點包括衰減器，該衰減器用於衰減從該第一反應位點之底面垂直向下輻射之發射光線，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之振幅。
  59. 如請求項44至46中任一項之方法，其中延伸穿過與該第一反應位點之底面對準且位於其下面之區域的衰減材料層界定該第一反應位點之衰減器，該衰減材料層不存在延伸穿過與該第二反應位點對準且位於其下面之區域的區段。
  60. 如請求項44至46中任一項之方法，其中該第一反應位點由第一奈米井界定，且其中該第二反應位點由第二奈米井界定。
  61. 如請求項60之方法，其中該第二奈米井具有大於該第一奈米井之一尺寸，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之振幅。
  62. 如請求項60之方法，其中該第二奈米井具有大於該第一奈米井之寬度，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之振幅。
  63. 如請求項60之方法，其中該第二奈米井不存在衰減器，且其中該第一奈米井包括衰減器，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之振幅。
  64. 如請求項60之方法，其中該第一奈米井之該衰減器具有向上延伸區段。
  65. 如請求項60之方法，其中該第一奈米井之該衰減器具有與該第一奈米井之圓周側壁平行延展的向上延伸區段。
  66. 如請求項60之方法，其中藉由衰減材料之配置，自該第一奈米井輻射之發射光線的衰減大於自該第二奈米井輻射之發射光線的衰減，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之振幅。
  67. 如請求項66之方法，其中該衰減材料包含金屬。
  68. 如請求項66之方法，其中該衰減材料包含鉭。
  69. 如請求項60之方法，其中該第二奈米井不存在衰減器，該衰減器與該第二奈米井之底面對準且位於其下面，且其中該第一奈米井包括衰減器，該衰減器與該第一奈米井之底面對準且位於其下面，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之振幅。
  70. 如請求項60之方法，其中該第二奈米井不存在衰減器，該衰減器與該第一奈米井之垂直延伸中心軸線相交，且其中該第一奈米井包括衰減器，該衰減器與該第一奈米井之垂直延伸中心軸線相交，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之振幅。
  71. 如請求項60之方法，其中該第二奈米井不存在衰減器，該衰減器用於衰減從該第二奈米井之底面垂直向下輻射之發射光線，且其中該第一奈米井包括衰減器，該衰減器用於衰減從該第一奈米井之底面垂直向下輻射之發射光線，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之振幅。
  72. 如請求項60之方法，其中該設備包括衰減材料層，該衰減材料層延伸穿過與該第一奈米井之底面對準且位於其下面之區域以界定該第一反應位點之衰減器，該衰減材料層不存在延伸穿過與該第二奈米井對準且位於其下面之區域的區段。
  73. 如請求項44至46中任一項之方法，其中該複數個像素感測器分別與複數個像素相關聯，且其中該像素感測器界定該複數個像素中之一像素，且其中該第一反應位點及該第二反應位點與該像素相關聯，其中該複數個像素中之第二至第N像素具有相關聯的第一反應位點及第二反應位點，該第一反應位點及該第二反應位點分別根據與該像素相關聯的該第一反應位點及該第二反應位點進行組態，其中與該複數個像素中之毗鄰像素相關聯的該第一反應位點及該第二反應位點相對於其各別像素具有第一不同的各別定向及第二不同的各別定向，具有該第一不同的各別定向及該第二不同的各別定向的情況下之反應位點與毗鄰像素位置之間的間隔距離相對於在不存在所述不同的各別定向的情況下之反應位點與毗鄰像素位置之間的間隔距離是增加的。
  74. 如請求項44至46中任一項之方法，其中該複數個像素感測器分別與複數個像素相關聯，且其中該像素感測器界定該複數個像素中之一像素，且其中該第一反應位點及該第二反應位點與該像素相關聯，其中該複數個像素中之第二至第N像素具有相關聯的第一反應位點及第二反應位點，該第一反應位點及該第二反應位點分別根據與該像素相關聯的該第一反應位點及該第二反應位點進行組態，其中與該複數個像素中之毗鄰像素相關聯的該第一反應位點及該第二反應位點相對於其各別像素具有第一不同的各別定向及第二不同的各別定向，該第一不同的各別定向特徵為反應位點之間的從後至前間隔，該第二不同的各別定向特徵為反應位點之間的左右間隔。
  75. 如請求項60之方法，其中該設備包括衰減材料層，該衰減材料層包括第一區段，該第一區段延伸穿過與該第一奈米井之底面對準且位於其下面之一區域以界定該奈米井之衰減器；及第二區段，所述第二區段從該第一區段橫向毗鄰延伸，該第一區段具有第一厚度，所述第二區段具有第二厚度，該第一厚度小於該第二厚度。
  76. 一種設備，其包含： 複數個像素； 第一反應位點，其與該複數個像素中之一像素相關聯； 第二反應位點，其與該像素相關聯； 其中該像素包括偵測讀取信號之像素感測器，該讀取信號取決於從該第一反應位點所發出之第一叢集信號及從該第二叢集位點所發出之第二叢集信號；且 其中該第二反應位點具有大於該第一反應位點之尺寸，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之振幅。
  77. 一種設備，其包含： 複數個像素； 第一反應位點，其與該複數個像素中之一像素相關聯； 第二反應位點，其與該像素相關聯； 其中該像素包括偵測讀取信號之像素感測器，該讀取信號取決於自該第一反應位點發出之第一叢集信號及自該第二叢集位點發出之第二叢集信號；且 其中該第二反應位點具有大於該第一反應位點之寬度，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之振幅。
  78. 一種設備，其包含： 複數個像素； 第一反應位點，其與該複數個像素中之像素相關聯； 第二反應位點，其與該像素相關聯； 其中該像素包括偵測讀取信號之像素感測器，該讀取信號取決於自該第一反應位點發出之第一叢集信號及自該第二叢集位點發出之第二叢集信號；且 其中該第二反應位點不存在衰減器，且其中該第一反應位點包括衰減器，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之振幅。
  79. 一種設備，其包含： 複數個像素； 第一反應位點，其與該複數個像素中之一像素相關聯； 第二反應位點，其與該像素相關聯； 其中該像素包括偵測讀取信號之像素感測器，該讀取信號取決於從該第一反應位點所發出之第一叢集信號及從該第二叢集位點所發出之第二叢集信號；且 其中藉由衰減材料之配置，從該第一反應位點所輻射之發射光線的衰減大於從該第二反應位點所輻射之發射光線的衰減，以使得處於該「接通」狀態之該第二叢集信號具有大於處於該「接通」狀態之該第一叢集信號之振幅。
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