光学和电学第二路径排斥制造技术

本发明专利技术描述用于减小或移除第二路径光子和/或电荷载体对集成器件的储存分格的影响以提高噪声性能并因此改良样本分析的技术。一些实施例涉及诸如包括光学屏障的光学排斥技术，该光学屏障被定位为阻止至少一些光子到达储存分格。一些实施例涉及诸如包括电学屏障的电学排斥技术，该电学屏障被配置为阻止至少一些电荷载体沿至少一个第二路径到达储存分格。一些实施例涉及一种集成器件，其中至少一个储存分格相对于光检测器定形和/或定位，以便接收一些电荷载体(例如，荧光发射电荷载体)和/或光子并阻碍接收其他电荷载体(例如，噪声电荷载体)和/或光子。载体)和/或光子。载体)和/或光子。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光学和电学第二路径排斥
[0001]相关申请
[0002]本申请主张根据35 U.S.C.
§
119(e)于2019年6月28日申请的代理人案号为R0708.70074US00且标题为“OPTICAL AND ELECTRICAL SECONDARY PATH REJECTION”的美国临时申请案第62/868,829号的优先权，该临时申请案以全文引用的方式并入本文中。


[0003]本专利技术涉及集成器件及相关仪器，其可以通过将短光学脉冲同时提供到数万个或更多个样本孔，并且从样本孔接收荧光信号用于样本分析来执行样本的大规模并行分析。这些仪器可用于定点照护基因定序和用于个人化医疗。

技术介绍

[0004]能够进行生物或化学样本的大规模并行分析的仪器由于若干因素而通常限于实验室设定，该因素可能包括仪器的较大尺寸、缺乏便携性、需要熟练的技术人员操作仪器、功率需求、对受控操作环境的需求和成本。在使用此类设备分析样本时，常见的范式为在照护点处或在现场提取样本，将样本发送到实验室，并等待分析结果。结果的等待时间可能从数小时至数天不等。

技术实现思路

[0005]本专利技术的一些方面涉及一种集成器件，其包括：光检测区，其被配置为接收沿主路径的第一部分的发射光子；一个或多个储存分格，其经电耦合以接收来自光检测区沿着主路径的第二部分的电荷载体；以及至少一个屏障，其被配置为阻止至少一些光子和/或至少一些电荷载体沿着至少一个第二路径到达一个或多个储存分格。
[0006]在一些实施例中，至少一个屏障可以包括光学屏障，该光学屏障被配置为阻止至少一些光子沿着至少一个第二路径到达一个或多个储存分格。
[0007]在一些实施例中，光学屏障可以包括至少部分不透明组件，该组件在至少一些光子的源和一个或多个储存分格之间沿着至少一个第二路径定位。
[0008]在一些实施例中，至少部分不透明组件包括接触件和/或通孔。
[0009]在一些实施例中，集成器件可以进一步包括被配置为控制沿主路径的电荷载体的流动的转移门，并且至少部分不透明组件可以包括定位于转移门周围的层。
[0010]在一些实施例中，该层可以包括硅化物。
[0011]在一些实施例中，该层可以包括金属。
[0012]在一些实施例中，集成器件可以进一步包括被配置为控制沿主路径的电荷载体的流动的转移门，并且至少部分不透明组件可以包括转移门的金属部分。
[0013]在一些实施例中，至少部分不透明组件可以包括集成器件的金属转移门，并且金属转移门可以被配置为控制电荷载体沿主路径的流动。
[0014]在一些实施例中，光学屏障可以包括沿主路径的第一部分延长的光波导。
[0015]在一些实施例中，至少一个屏障可以包括电学屏障，该电学屏障被配置为阻止至少一些电荷载体沿至少一个第二路径到达一个或多个储存分格。
[0016]在一些实施例中，该电学屏障可以包括定位于一个或多个储存分格上方、下方和/或邻接一个或多个储存分格的经掺杂半导体区。
[0017]在一些实施例中，一个或多个储存分格可以相对于光检测区定位以使得电学屏障包括定位于其间的块状半导体材料区。
[0018]本专利技术的一些方面涉及一种集成器件，其包括光检测区、在第一方向上与光检测区间隔开的一个或多个储存分格以及被配置为阻止至少一些光子到达一个或多个电荷储存分格的光学屏障。
[0019]在一些实施例中，光学屏障可以包括至少部分不透明材料。
[0020]在一些实施例中，至少部分不透明组件可以包括接触件。
[0021]在一些实施例中，集成器件可以进一步包括在垂直于第一方向的第二方向上与光检测区间隔开的金属层，并且接触件可以从金属层朝向光检测区延长。
[0022]在一些实施例中，接触件可以与光检测区电隔离。
[0023]在一些实施例中，接触件可以是第一接触件，并且集成器件可以进一步包括在第二方向上安置于金属层与光检测区之间的转移门和从金属层延长到转移门的第二接触件，并且第二接触件可以电耦合到转移门。
[0024]在一些实施例中，集成器件可以进一步包括从金属层朝向光检测区延长并且与光检测区电隔离的第三接触件，并且第一接触件和第三接触件可以在第一方向上安置于光检测区的相对侧上。
[0025]在一些实施例中，集成器件可以进一步包括：第一像素，其包括光检测区和一个或多个储存分格；以及第二像素，其包括第二光检测区和一个或多个第二储存分格，第一像素与第二像素可以在垂直于第一方向和第二方向的第三方向上彼此间隔开，并且第一接触件和第三接触件可以被配置为阻止至少一些光子到达第一像素的一个或多个储存分格和第二像素的一个或多个第二储存分格。
[0026]在一些实施例中，第一接触件和第三接触件可以在第三方向上从第一像素延长到第二像素。
[0027]在一些实施例中，一个或多个储存分格可以是一个或多个第一电荷储存分格，并且集成器件可以进一步包括一个或多个第二储存分格，该一个或多个第二储存分格在第一方向上与光检测区间隔开，并且在垂直于第一方向和第二方向的第三方向上与一个或多个第一电荷储存分格间隔。
[0028]在一些实施例中，集成器件可以进一步包括：转移门，其被配置为控制电荷载体从光检测区到一个或多个储存分格的流动；以及金属层，其在第一方向上延长并且在垂直于第一方向的第二方向上与转移门间隔开，并且接触件可以从转移门延长到金属层。
[0029]在一些实施例中，至少部分不透明组件可以进一步包括通孔，该通孔从金属层延长到在第二方向上与金属层间隔开的第二金属层。
[0030]在一些实施例中，接触件可以被定位为以圆柱方式围绕光检测区。
[0031]在一些实施例中，接触件可以包括金属。
[0032]在一些实施例中，集成器件可以进一步包括被配置为控制电荷载体从光检测区到
一个或多个储存分格的流动的转移门，并且至少部分不透明组件可以包括定位于转移门周围的层。
[0033]在一些实施例中，该层可以包括半导体金属化合物。
[0034]在一些实施例中，该层可以包括介电膜。
[0035]在一些实施例中，该层可以包括金属。
[0036]在一些实施例中，集成器件可以进一步包括被配置为控制沿着主路径的电荷载体的流动的转移门，并且至少部分不透明组件可以包括转移门的一部分。
[0037]在一些实施例中，转移门的该部分可以包括金属。
[0038]在一些实施例中，该部分可以包括氧化物组件。
[0039]在一些实施例中，集成器件可以进一步包括被配置为控制沿着主路径的电荷载体的流动的转移门，并且至少部分不透明组件可以包括金属转移门。
[0040]在一些实施例中，光学屏障可以包括光波导，该光波导在垂直于第一方向的第二方向上从光检测区延长。
[0041]本专利技术的一些方面涉及一种集成器件，其包括：光检测区；一个或多个储存分格，其经由主路径耦合到光检测区本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种集成器件，其包括：光检测区；一个或多个储存分格，其在第一方向上与所述光检测区间隔开；以及光学屏障，其被配置为阻止至少一些光子到达所述一个或多个电荷储存分格。2.根据权利要求1所述的集成器件，其中，所述光学屏障包括至少部分不透明材料。3.根据权利要求2所述的集成器件，其中，所述至少部分不透明组件包括接触件。4.根据权利要求3所述的集成器件，其进一步包括在垂直于所述第一方向的第二方向上与所述光检测区间隔开的金属层，其中，所述接触件从所述金属层朝向所述光检测区延长。5.根据权利要求4所述的集成器件，其中，所述接触件与所述光检测区电隔离。6.根据权利要求5所述的集成器件，其中，所述接触件为第一接触件，并且所述集成器件进一步包括：转移门，其在所述第二方向上安置于所述金属层与所述光检测区之间；以及第二接触件，其从所述金属层延长到所述转移门，其中，所述第二接触件电耦合到所述转移门。7.根据权利要求6所述的集成器件，其进一步包括：第三接触件，其从所述金属层朝向所述光检测区延长，并与所述光检测区电隔离，其中，所述第一接触件和所述第三接触件在所述第一方向上安置于所述光检测区的相对侧上。8.根据权利要求7所述的集成器件，其进一步包括：第一像素，其包括所述光检测区和所述一个或多个储存分格；以及第二像素，其包括第二光检测区和一个或多个第二储存分格，其中，所述第一像素与所述第二像素在垂直于所述第一方向和所述第二方向的第三方向上彼此间隔开，其中，所述第一接触件和所述第三接触件被配置为阻止至少一些光子到达所述第一像素的所述一个或多个储存分格和所述第二像素的所述一个或多个第二储存分格。9.根据权利要求8所述的集成器件，其中，所述第一接触件和所述第三接触件在所述第三方向上从所述第一像素延长到所述第二像素。10.根据权利要求4所述的集成器件，其中，所述一个或多个储存分格为一个或多个第一电荷储存分格，并且所述集成器件进一步包括一个或多个第二储存分格，所述一个或多个第二储存分格在所述第一方向上与所述光检测区间隔开，并且在垂直于所述第一方向和所述第二方向的第三方向上与所述一个或多个第一电荷储存分格间隔开。11.根据权利要求3所述的集成器件，其进一步包括：转移门，其被配置为控制电荷载体从所述光检测区到所述一个或多个储存分格的流动；以及金属层，其在所述第一方向上延长，并且在垂直于所述第一方向的第二方向上与所述转移门间隔开，其中所述接触件从所述转移门延长到所述金属层。12.根据权利要求11所述的集成器件，其中，所述至少部分不透明组件进一步包括通孔，所述通孔从所述金属层延长至在所述第二方向上与所述金属层间隔开的第二金属层。
13.根据权利要求11所述的集成器件，其中，所述接触件被定位为以圆柱方式围绕所述光检测区。14.根据权利要求11所述的集成器件，其中，所述接触件包括金属。15.根据权利要求2所述的集成器件，其进一步包括：转移门，其被配置为控制电荷载体从所述光检测区到所述一个或多个储存分格的流动，其中，所述至少部分不透明组件包括定位于所述转移门周围的层。16.根据权利要求15所述的集成器件，其中，所述层包括半导体金属化合物。17.根据权利要求15所述的集成器件，其中，所述层包括介电膜。18.根据权利要求15所述的集成器件，其中，所述层包括金属。19.根据权利要求2所述的集成器件，其进一步包括：转移门，其被配置为控制电荷载体沿所述主路径的流动，其中，所述至少部分不透明组件包括所述转移门的一部分。20.根据权利要求19所述的集成器件，其中，所述转移门的所述部分包括金属。21.根据权利要求19所述的集成器件，其中，所述部分包括氧化物成分。22.根据权利要求2所述的集成器件，其进一步包括：金属转移门，其被配置为控制电荷载体沿所述主路径的流动，其中，所述至少部分不透明组件包括所述金属转移门。23.根据权利要求1所述的集成器件，其中，所述光学屏障包括光波导，所述光波导在垂直于所述第一方向的第二方向上从所述光检测区延长。24.一种集成器件，其包括：光检测区；一个或多个储存分格，其经由主路径耦合至所述光检测区；以及经掺杂半导体区，其被配置为阻止至少一些电荷载体沿着至少一个第二路径到达所述一个或多个储存分格。25.根据权利要求24所述的集成器件，其中，所述经掺杂半导体区定位于所述一个或多个储存分格上方、下方和/或邻接所述一个或多个储存分格。26.根据权利要求25所述的集成器件，其进一步包括：块状半导体区，其定位于所述光检测区和所述一个或多个储存分格周围，其中，所述经掺杂半导体区定位于所述一个或多个储存分格与所述块状半导体区之间。27.根据权利要求26所述的集成器件，其中，所述经掺杂半导体区包括与所述光检测区和所述一个或多个储存分格相对的导电类型，并且被配置为阻碍所述至...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃里克，
申请(专利权)人：宽腾矽公司，
类型：发明
国别省市：