[发明专利]特征光谱识别芯片、其制造方法及使用该芯片的检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体芯片，特别是一种用于特征光谱识别的半导体芯片。本发明还涉及该芯片的制造方法以及使用该芯片的检测装置，特别是针对吸收光谱、荧光光谱的特征光谱识别装置以及生物芯片扫描装置。

背景技术

目前，光学检测技术已成为生物检测中的重要手段之一，特别是光谱检测技术。例如，针对试样(如血样、尿样等)采用分子吸收光谱、原子吸收光谱、荧光光谱、拉曼光谱等方式进行检测，都可以给出一些十分有用的生物信息。近年来发展十分迅速的DNA基因测序、基因诊断等也应用到了荧光光谱检测技术。

用于进行上述光谱检测的设备通常都是一些大型的、昂贵的仪器设备。例如，图1示出了一种现有技术的荧光光谱仪的结构示意图，图2示出了一种用于对吸收光谱进行测量的血红蛋白测量仪的结构示意图，而图3示出了一种现有技术的基因芯片测量仪的结构示例。现代化的通用测量设备甚至可以给出试样在很宽的连续光谱范围内的发射或吸收特性等，但是也相应地需要精密复杂的调节机构、宽带分光器件和传感器、以及昂贵复杂的处理分析装置等。因此，这些仪器的成本和操作复杂性使它们只适于在少量的专业医疗机构中使用。

随着社会的进步，同时也由于社会老龄化的倾向，对于医疗诊断设备大众化、小型化、便携式化的要求越来越高，最好能够使这些设备直接进入家庭。这在技术上对光谱检测方法提出了进一步的要求。

发明内容

根据本发明的第一个方面，提供了一种特征光谱识别芯片。这种特征光谱识别芯片包括阵列式半导体光学传感器，半导体光学传感器的阵列式结构中包括至少一个检测像素和至少一个参考像素，特征光谱识别芯片还包括至少一个光学滤光片，每个检测像素的表面被对应的光学滤光片覆盖。每个光学滤光片具有特征波长，使得以特征波长为中心的预定宽度范围内的波长能够经过光学滤光片透射，而该范围之外的波长不能透射。

根据本发明的另一个方面，提供了一种针对吸收光谱的特征光谱识别装置。该装置包括照明光源、光学透镜、信息处理部分以及根据本发明第一方面的特征光谱识别芯片。其中，照明光源发出的光经光学透镜后经过待测样品透射到特征光谱识别芯片上，并由信息处理部分对特征光谱识别芯片的输出信号进行分析，从而识别出一个或多个待测特征波长。

根据本发明的再一个方面，提供了一种针对荧光光谱的特征光谱识别装置。该装置包括激发光源、信息处理部分以及根据本发明第一方面的特征光谱识别芯片。其中，激发光源发出的光照射到待测样品上而激发出荧光，特征光谱识别芯片接受荧光，并由信息处理部分对特征光谱识别芯片的输出信号进行分析以识别特征光谱。

本发明还提供了一种生物芯片扫描装置。该扫描装置包括激发光源、生物芯片以及信息处理部分，其中生物芯片的基底包括根据本发明第一方面的特征光谱识别芯片。激发光源发出的光照射到待测样品上激发出荧光，荧光被特征光谱识别芯片所接收，信息处理部分对特征光谱识别芯片的输出进行分析。

本发明还提供了一种用于制造特征光谱识别芯片的方法。该方法包括：

提供衬底，该衬底表面的表面区域能够被划分为至少两个组，所述的至少两个组包括一个预定组以及除了所述预定组之外的其他组；

对于所述其他组中的每一个组，执行下述步骤的处理：

a)在衬底上沉积具有所需特征波长的滤光片，

b)在步骤a)得到的衬底上形成脱模层，

c)在步骤b)得到的衬底上旋涂光刻胶并对光刻胶进行曝光，以及

d)对步骤c)得到的衬底进行刻蚀；

在对所述其他组中的每一个组都执行上述步骤a)-e)的处理之后，对所述预定组执行下述步骤e)-f)的处理：

e)在经过上述处理所得到的衬底上沉积具有所需特征波长的滤光片，以及

f)除去此前步骤中形成的全部脱模层以及这些脱模层上方的层。