[发明专利]具有用于容纳光发射体的嵌入式阱的图像传感器

说明书

提供了一种具有用于容纳光发射体的嵌入式阱的图像传感器及其制造方法、以及一种用于多个样本的基于发光的询问的设备及其制造方法。所述图像传感器包括半导体基板，该半导体基板包括分别与图像传感器的感光像素的阵列对应的掺杂的感测区域的阵列。半导体基板形成阱的阵列。每个阱与相应掺杂的感测区域对准，以促进由包括所述相应掺杂的感测区域的感光像素检测由设置在阱中的光发射体发射到感光像素的光。图像传感器还包括在相邻的掺杂的感测区域之间的阻光屏障，以减少光从未与每个感光像素的掺杂的感测区域对准的阱传播到所述每个感光像素的该掺杂的感测区域。

技术领域

本发明涉及一种具有用于容纳光发射体的嵌入式阱的图像传感器及其制造方法、以及一种用于多个样本的基于发光的询问的设备及其制造方法。

背景技术

脱氧核糖核酸(DNA)是由两条互相缠绕的链组成的分子，以形成携带有用于所有已知生物体和许多病毒的发育、功能、生长和繁殖的遗传指令的双螺旋。两条DNA链由核苷酸组成。每种核苷酸包括四种含氮核碱基之一：胞嘧啶(C)、鸟嘌呤(G)、腺嘌呤(A)或胸腺嘧啶(T)。根据将A与T配对和C与G配对的碱基配对规则，两条DNA链通过核碱基之间的氢键彼此结合。

DNA测序是确定DNA中核碱基的序列(即，物理顺序)的过程。DNA测序可以用于确定任何生物体的各个基因、较大的遗传区域(即，基因或操纵子的簇)、完整的染色体或整个基因组的序列。虽然DNA测序历来是一项非常耗时的工作，但最近“快速”且价格较低的DNA测序技术的出现使DNA测序成为生物学和医学、法医学和人类学等其他科学的许多领域中的关键技术。

许多快速DNA测序技术都是基于对待测序的完整DNA的小片段的并行测序。在DNA纳米球测序中，将待测序的DNA剪切成小片段，然后对每个片段进行复制，以产生卷曲成纳米球(直径约300纳米)的片段的许多拷贝的串联链。可以将许多纳米球附接到流动池的不同的相应位置，然后可以通过使一系列核碱基流过流动池，同时检测核碱基与每个纳米球的结合来对纳米球进行并行测序。

Shotgun测序是一种可以应用于基于小片段并行测序的各种快速DNA测序技术的方案。在Shotgun测序中，片段化是随机的。在对各个随机片段进行测序之后，基于对图样(pattern)之间重叠的分析，将已测序的图样缝合在一起。

发明内容

本发明提供了一种具有用于容纳光发射体的嵌入式阱的图像传感器及其制造方法、以及一种用于多个样本的基于发光的询问的设备及其制造方法。

在第一方面，提供了一种具有用于容纳光发射体的嵌入式阱的图像传感器。所述图像传感器包括半导体基板，该半导体基板包括分别与图像传感器的感光像素的阵列对应的掺杂的感测区域的阵列。半导体基板形成阱的阵列。每个阱与相应掺杂的感测区域对准，以促进由包括所述相应掺杂的感测区域的感光像素检测由设置在阱中的光发射体发射到感光像素的光。图像传感器还包括在相邻的掺杂的感测区域之间的阻光屏障，以减少光从未与每个感光像素的掺杂的感测区域对准的阱传播到所述每个感光像素的该掺杂的感测区域。

在实施例中，所述阻光屏障至少是部分反射的。

在实施例中，所述阱位于所述半导体基板的光接收表面中，所述阻光屏障在与所述掺杂的感测区域的阵列的平面正交的维度中跨越至少从所述半导体基板的所述光接收表面的顶部到所述阱的底部的下方。

在实施例中，每个掺杂的感测区域在与所述感光像素的阵列的平面正交的维度中跨越至少从所述阱的底部的上方到下方。

在实施例中，所述阱位于所述半导体基板的光接收表面中，所述图像传感器还包括设置在所述光接收表面上并衬于所述阱的阵列以形成带衬里的阱的阵列的一个或多个顶部层，所述一个或多个顶部层包括至少一个钝化层。

在实施例中，所述阻光屏障在与所述感光像素的阵列的平面正交的第一维度中具有第一跨度，所述第一跨度至少从所述光接收表面的顶部到所述带衬里的阱的底部的下方。