本发明总体上涉及用于生物或化学分析的生物传感器，并且更具体地，涉及包括背面照射(bsi)互补金属氧化物半导体(cmos)图像传感器的生物传感器及其制造方法。
背景技术：
1、发现cmos图像传感器可用于电子成像装置，包括用于数码相机、医学成像设备、雷达装置等。cmos图像传感器使用集成电路和一系列光电二极管，可以捕获光并将其转换为电信号。
2、cmos图像传感器通常在芯片上实现。芯片可以具有用于每个像素的放大器。虽然在芯片中包含许多放大器可能导致用于捕获光的较少区域，但是可以将其他部件集成到芯片上以将更多光引导到光电二极管中。例如，可以将微透镜放置在光电二极管的前面以将光引导到光电二极管中。为了进一步增加撞击光电二极管的光量，可以使用背面照射(bsi)。bsi有效地将光电二极管放置在更靠近光源的位置，而不是在集成电路布线之下和之间，从而减少了破坏性干扰。bsi cmos传感器还具有其他优点。例如，bsi cmos传感器可具有低工作电压、低功耗、高效率和低噪声。
3、bsi cmos图像传感器通常具有两个功能区域：光感测区域和电子电路区域。光感测区域包括以阵列布置的光电二极管，其耦合到检测光强度的金属氧化物半导体(mos)晶体管。电子电路区域在mos晶体管和外部连接之间提供连接，例如与用于处理来自mos晶体管的数据的其他器件的连接。
4、在实践中，bsi cmos图像传感器采用将入射光分成不同波长的光带的滤光器。光被基底上的光电二极管接收并转换成不同强度的电信号。例如，入射光束可以被分成红色、绿色和蓝色光，并且由每个颜色的相应光电二极管接收。每个光电二极管将检测到的光强度转换成电信号。这是通过光电二极管累积电荷来实现的。例如，光的强度越高，光电二极管中累积的电荷越多。然后可以将累积的电荷与颜色和亮度相关联。
5、除了上述用途之外，cmos图像传感器还可以用于生物或化学分析。对于这样的分析，可以将生物或化学样品放置在光电二极管上方，并且可以将生物或化学样品发射的光引导到光电二极管。可以通过光电二极管检测样品的荧光或化学发光，并且可以确定颜色和亮度。该颜色和亮度可用于识别生物或化学样品。
技术实现思路
1、本发明的实施方案通过提供用于生物或化学分析的改进的生物传感器解决了与先前方法相关的缺点。根据本发明的实施方案，bsi cmos图像传感器可用于有效分析和测量样品的荧光或化学发光。该测量值可用于帮助识别样品。本发明的实施方案还提供制备用于生物或化学分析的改进的生物传感器的方法。如本文所用，术语“生物传感器”可用于指用于确定生物分子(特别是以dna和支链的或其他衍生化核酸为例的核酸大分子)内或附着于其上的发光物质的装置。如本文所使用的，术语“核酸大分子”可以指例如dnb或单链实施方案。
2、根据本发明的一些实施方案，提供了一种生物传感器。生物传感器包含背面照射互补金属氧化物半导体(cmos)图像传感器。背面照射cmos图像传感器包括电子电路层和电子电路层上的光敏层。所述光敏层包括：基底层；和多个光电二极管，其具有第一顶表面和第一底表面。所述第一底表面与所述电子电路层接触，并且所述第一顶表面包括光接收表面。所述生物传感器还包括在所述光敏层上的金属层。所述金属层具有第二顶表面和第二底表面。所述金属层限定多个空隙。所述多个空隙中的每个空隙与所述多个光电二极管中的至少一个光电二极管对准。所述第二顶表面用第一材料涂覆或处理以形成第一覆盖层。所述生物传感器任选地包括在所述多个光电二极管上方的钝化层。所述钝化层具有第三顶表面和第三底表面。所述金属层和所述多个光电二极管的所述第一顶表面或所述钝化层的所述第三顶表面形成多个孔。每个孔的壁由所述金属层形成。每个孔的底部由所述多个光电二极管的第一顶表面形成，或者如果存在钝化层，则由所述钝化层的所述第三顶表面形成。所述每个孔的底部用第二种材料涂覆或处理，以形成第二覆盖层。所述第一材料不同于所述第二材料。
3、根据一些实施方案，提供了一种方法。该方法包括：提供背面照射互补金属氧化物半导体(cmos)图像传感器。提供所述背面照射cmos图像传感器包括：提供电子电路层；并且在所述电子电路层上提供光敏层。所述光敏层包括：基底层；和多个光电二极管，其具有第一顶表面和第一底表面。所述第一底表面与所述电子电路层接触。所述第一顶表面包括光接收表面。所述方法还包括在所述光敏层上形成金属层。所述金属层具有第二顶表面和第二底表面。所述金属层限定多个空隙。所述多个空隙中的每个空隙与所述多个光电二极管中的至少一个光电二极管对准。所述第二顶表面用第一材料涂覆或处理以形成第一覆盖层。所述方法任选地包括在所述多个光电二极管上方形成钝化层，所述钝化层具有第三顶表面和第三底表面。所述金属层和所述多个光电二极管的所述第一顶表面或所述钝化层的所述第三顶表面形成多个孔。每个孔的壁由所述金属层形成。每个孔的底部由所述多个光电二极管的第一顶表面形成，或者如果存在钝化层，则由所述钝化层的所述第三顶表面形成。所述每个孔的底部用第二种材料涂覆或处理，以形成第二覆盖层。所述第一材料不同于所述第二材料。
4、通过参考以下说明书、权利要求和附图，前述以及其他特征和实施方案将变得更加明显。
1.一种生物传感器，其包含：
2.根据权利要求1所述的生物传感器，其中所述第一材料包括磷酸盐或膦酸中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的生物传感器，其中所述第二材料包括硅烷。
4.根据权利要求1所述的生物传感器，其中所述多个孔被功能化以接收所述大分子分析物。
5.根据权利要求4所述的生物传感器，其中所述大分子分析物与所述第一材料结合的可能性小于与所述第二材料结合的可能性。
6.根据权利要求4所述的生物传感器，其中所述第二材料被配置为结合所述大分子分析物，并且其中所述第一材料被配置为不结合所述大分子分析物。
7.根据权利要求6所述的生物传感器，其中所述第二材料包括结合所述大分子分析物的配体。
8.根据权利要求7所述的生物传感器，其中所述配体是寡核苷酸或抗体。
9.根据权利要求1所述的生物传感器，其中所述第一材料是疏水的。
10.根据权利要求1所述的生物传感器，其中所述第二材料是亲水的。
11.根据权利要求1所述的生物传感器，其中所述第一材料是不结合或粘附到钝化层或不被钝化层排斥的材料；其中所述第二材料是不结合或粘附于所述第一覆盖层的材料。
12.一种方法，其包括：
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一材料包括磷酸盐或膦酸中的至少一种。
14.根据权利要求12所述的方法，其中所述第二材料包括硅烷。
15.根据权利要求12所述的方法，其中所述多个孔被功能化以接收大分子。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述大分子与所述第一材料结合的可能性小于与所述第二材料结合的可能性。
17.根据权利要求15所述的方法，其中所述第二材料结合所述大分子，并且其中所述第一材料被配置为不结合所述大分子。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述第二材料包括结合所述大分子的配体。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述大分子是核酸或抗体，并且所述配体是寡核苷酸或抗体。
20.根据权利要求18所述的方法，其中所述大分子是结合大分子的抗体。
21.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一材料是疏水的。
22.根据权利要求12所述的方法，其中所述第二材料是亲水的。
23.根据权利要求12所述的方法，其中至少一个孔被大分子分析物占据。
24.根据权利要求23所述的方法，其中所述大分子分析物是核酸或抗体。
25.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一材料是不与所述钝化层结合或粘附、或被所述钝化层排斥的材料；其中所述第二材料是不结合或粘附于所述第一覆盖层的材料。
