[发明专利]具有背景电流操纵的背侧受激传感器

说明书

技术领域

本文中揭示基于亲和性的传感器的实施例。具体但非排他地，本文中揭示背侧受激CMOS(互补金属氧化物半导体)型传感器的实施例。在若干实施例中，传感器利用其背景电流来测量对其背侧表面的亲和性相关刺激。

背景技术

基于亲和性的检测是识别和测量的基础方法。举例而言，基于亲和性的检测可用于识别及测量生物和生化分析物的丰度。基于亲和性的检测是包括生物技术的许多奋斗领域中的重要分析方法。基于亲和性的生物传感器利用目标分析物与固定捕获探针的选择性相互作用和结合来特定地将目标分析物捕获至固体表面上。此特定捕获基于所捕获的分析物产生可检测的信号。所产生的信号与目标分析物(例如，离子、毒素、聚合物、激素、DNA链、蛋白质、细胞等)的存在相关，且因此用于估计分析物的丰度。

为了产生目标特定信号，样本中的目标分析物首先与装备有探针的捕获层碰撞、结合至这些探针且开始转导过程，转导过程即产生可测量信号(例如，电信号、机械信号或光学信号)的过程，可测量信号仅由经捕获实体产生。接着通过各种方式(例如，基于半导体的信号处理技术)来处理这些信号。

在本领域中已知各种基于亲和性的传感器。然而，本领域中普遍存在对新的且有用的基于亲和性的传感器的需求。

附图说明

可藉由参考以下描述及参看附图来最佳地理解本发明，该描述及该等附图用于说明本发明的实施例。在附图中：

图1为展示背侧表面上的生物探针的CMOS生物传感器系统的横截面图；

图2A为展示结合至背侧表面的正离子的CMOS生物传感器背侧表面的横截面图；

图2B为展示结合至背侧表面的负离子的CMOS生物传感器背侧表面的横截面图；

图2C为展示结合至背侧表面上的鱼精蛋白生物受体的肝素分子的CMOS生物传感器背侧表面的横截面图；

图2D为展示结合至背侧表面上的探针DNA生物探针的目标DNA的CMOS生物传感器背侧表面的横截面图；

图2E为展示结合至背侧表面上的抗原生物探针的目标抗原的CMOS生物传感器背侧表面的横截面图；

图2F为展示结合至背侧表面上的酶生物探针的分析物的CMOS生物传感器背侧表面的横截面图；

图2G为展示刺激背侧表面上的细胞生物探针的分析物的CMOS生物传感器背侧表面的横截面图；

图2H为展示刺激背侧表面上的组织生物探针的分析物的CMOS生物传感器背侧表面的横截面图；

图3A为含有二极管及STI结构的CMOS像素的透视截面图，其中不对二极管或STI结构进行操纵；

图3B为含有二极管的CMOS像素的透视截面图，该二极管已被操纵以拥有不同于未经操纵的二极管的几何形状；

图3C为含有STI结构的CMOS像素的横截面图，该STI结构已被操纵以拥有比未经操纵的STI结构的表面粗糙的表面；

图3D为已被操纵以含有掺杂剂的CMOS像素的横截面图，该掺杂剂影响CMOS像素的背景电流；

图3E为在电感元件或部件附近的CMOS像素的横截面图，该电感元件或部件更改CMOS像素的温度，藉此影响CMOS像素的背景电流；

图3F为在电感元件或部件、温度传感器及参考像素附近的CMOS像素的横截面图，该电感元件或部件、温度传感器及参考像素形成控制CMOS像素的温度的反馈机构，藉此影响CMOS像素的背景电流；

图4A为检测背侧表面处或附近的带电荷实体的移动的CMOS像素阵列的横截面图；

图4B为CMOS像素阵列的经修改背侧表面的横截面图，其中凸块结构形成促进对带电荷实体的移动的检测的通道；

图5为在背侧表面上含有悬臂结构的CMOS生物传感器系统的横截面图；

图6A为包括悬臂结构的CMOS生物传感器像素的背侧表面的横截面图，该悬臂结构经由块体型结构而耦接至背侧表面；

图6B为包括悬臂结构的CMOS生物传感器像素的背侧表面的横截面图，该悬臂结构经由尖端型结构而耦接至背侧表面；

图6C为包括悬臂结构的CMOS生物传感器像素的背侧表面的横截面图，该悬臂结构实质上位于该背侧表面上；

图7为说明根据实施例的CMOS生物传感器的框图；及

图8为说明根据实施例的在生物传感器阵列内的两个CMOS生物传感器像素的样本像素电路的电路图。

具体实施方式