集成光学装置中的增加的发射收集效率的制作方法

集成光学装置中的增加的发射收集效率
1.相关申请的交叉引用
2.本技术主张2019年8月8日提出的标题为“optical microdisks for integrated devices”的美国临时申请第62/884,395号的优先权，通过引用将其全部并入本文中。
技术领域
3.本技术涉及可增加在集成装置内的辐射的收集效率及/或浓度的光学微盘。


背景技术：

4.某些微制作芯片可用于并行地分析大数目个分析物或试样。在某些情形中，将光学激发辐射递送至芯片上的多个离散位点，在该离散位点处执行分析。激发辐射可在每一位点处激发试样、附着至该试样的荧光团或涉及与该试样相互作用的荧光团。响应于激发，可自位点发射辐射且传感器可检测到该辐射。自位点所发射的辐射获得的信息或未发射辐射可用于判定该位点处的试样的特性。


技术实现要素：

5.阐述与光学微盘有关的设备及方法。此类光学微盘可提高入射于微盘上且穿过微盘到达检测器的辐射的收集及/或浓度。光学微盘可形成于包含光学传感器(例如，光电二极管、ccd光电二极管阵列、cmos光电二极管阵列、影像传感器阵列、荧光传感器阵列、生物传感器芯片)的集成装置以及适于例如用于基因定序及/或蛋白质定序的集成装置(或芯片上的实验室)中。在此等应用中，将被检测到的辐射的强度可能极低，此会导致信躁比(snr)小且感测准确度降低。在此等装置中包含光学微盘可有助于将辐射聚焦或集中于传感器上，从而增加snr，此可使感测准确度提高及/或使感测更快。
6.在示例性实施例中，光学微盘可与用于分析试样的仪器结合使用，其中使用光学检测来分析由试样或者附着至该试样或与该试样相关联的荧光团响应于递送至该试样的光学激发而发射的辐射。试样可包含生物材料，例如将由仪器分析的基因材料或蛋白质。更一般而言，本文中所阐述的光学微盘的实施例可用于期望藉由增加发射辐射或其他辐射的收集及/或浓度(例如用于成像、显示或光学通信目的)来增加snr的应用中。本文中所阐述的光学微盘可与例如光学通信系统、led发射器阵列及/或成像阵列中的集成检测器结合使用，且用于其他可能的情境。
7.某些实施例涉及具有一或多个像素的基板上的微制作结构。每一像素可包括：反应室；波导，其被配置为将激发辐射递送至反应室；光学传感器，其被配置为检测自该反应室发射的发射辐射；及微盘，其安置于波导与光学传感器之间且被配置为与在无微盘的情况下光学传感器将会接收到的发射辐射量相比增加光学传感器所接收到的发射辐射量。
8.某些实施例涉及一种操作集成装置的方法。该方法包含以下动作：将激发能量自光学波导递送至反应室，其中光学波导及反应室集成于集成装置的基板上；使来自反应室的发射辐射穿过微盘而到达集成于该基板上的传感器；及与在不具有微盘的情况下光学传
感器将会接收到的发射辐射量相比，利用微盘增加传感器所接收到的发射辐射量。
9.某些实施例涉及一种制作集成装置的方法。该方法包含以下动作：在位于基板上的多个像素中的每一像素处，形成反应室、被布置为将激发辐射递送至反应室的光学波导及经配置、以被布置为从反应室接收发射辐射的光学传感器；及在每一像素处在波导与光学传感器之间形成微盘，其中该微盘被配置为：与在不具有微盘的情况下光学传感器将会接收到的发射辐射量相比增加该光学传感器所接收到的发射辐射量。
10.可利用上文或下文更详细阐述的方面、特征及动作的任何适合的组合来实施前述设备及方法实施例。结合附图阅读以下说明，可更充分地理解本发明教示的此等方面、实施例及特征以及其他方面、实施例及特征。
附图说明
11.将参考下图来阐述各种方面及实施例。应了解，各图未必按比例绘制。在图式中，各个图中所图解说明的每一相同或几乎相同的组件均由相似编号表示。为清晰起见，每一附图中可不标记每一组件。
12.图1-1描绘根据某些实施例的集成装置的一部分的示例，该集成装置具有可经由一或多个波导被激发光学脉冲的反应室阵列及用于每一反应室的对应检测器；
13.图1-2描绘根据某些实施例的包括反应室、光学波导及传感器的像素的进一步细节；
14.图1-3描绘根据某些实施例的可在反应室发生的生物反应的示例；
15.图1-4描绘根据某些实施例的可在反应室内发生的多肽定序的示例；
16.图1-5描绘根据某些实施例的可在反应室内发生的多肽定序的示例；
17.图1-6示意性地描绘根据某些实施例的位于集成装置的像素处的包含微盘的示例性微制作结构；
18.图1-7示意性地描绘根据某些实施例的位于在集成装置的像素处的包含被环环绕的微盘的示例性微制作结构；
19.图2-1示意性地描绘根据某些实施例的位于集成装置的像素处的示例性微制作结构；
20.图2-2描绘根据某些实施例的来自位于集成装置的像素处的反应室的计算机仿真光学发射图案；
21.图2-3描绘根据某些实施例的来自位于集成装置的像素处的反应室的计算机仿真光学发射图案；
22.图3-1是说明根据某些实施例的正规化发射收集效率随微盘在集成装置中的位置而变化的曲线图；
23.图3-2是说明根据某些实施例的在具有及不具有微盘的情况下发射收集效率随虹膜直径变化的曲线图；
24.图3-3是说明根据某些实施例的正规化收集效率随微盘直径及虹膜直径而变化的等值线曲线图；
25.图3-4是说明根据某些实施例的传感器所接收到的发射辐射量由于微盘而随上部虹膜直径及下部虹膜直径增加的等值线曲线图；
26.图4-1是根据某些实施例的位于集成装置的像素处示例性微制作结构的扫描电子显微镜影像；
27.图4-2是根据某些实施例的位于集成装置的像素处的示例性微制作结构的扫描电子显微镜影像；且
28.图5-1a、图5-1b、图5-1c、图5-1d、图5-1e及图5-1f描绘根据某些实施例的与用于制作微盘的示例性方法相关联的结构。
29.当结合图式阅读下文所述的详细说明时，将更加明了本发明的特征及优点。当参考图式阐述实施例时，可使用方向性参考(“上方”、“下方”、“顶部”、”、“底部”、“左侧”、“右侧”、“水平”、“竖直”等)。该等参考仅旨在帮助读者以正常定向查看图式。该等方向性参考并不旨在阐述所体现装置的较佳或唯一定向。装置可使用其它定向体现装置。
具体实施方式
30.i.具有光学微盘的集成装置
31.发明人已认识且了解到，用于对单分子、蛋白质或粒子执行检测的紧凑型高速设备可降低对生物及/或化学样本执行复杂定量量测的成本且迅速地推进生化技术发现的进度。此外，可容易运输的有成本效益的装置可使得发展中地区的人接受重要诊断测试，此可显著改良其健康及福祉。举例而言，本文中所阐述的实施例可用于对血液、尿液及/或唾液进行诊断测试，该等诊断测试可由个人在家中、或在发展中国家中由医生在行动诊所或远程诊所使用。在某些情形中，期望具有可携式的手持仪器来分析样本，以使得技术人员或医疗人员可容易将仪器携带到需要服务的现场并快速且准确地分析样本。根据某些实施例，可携式仪器可用于基因定序、蛋白质定序或执行常规的样本分析，例如全血细胞计数分析。在更先进的临床环境中，可所期望有桌上型大小仪器来进行更复杂的样本分析。
32.用于分析此类样本的仪器可利用形成于一或多个芯片上的微制作结构及装置(例如，电子放大器、逻辑设备、光电子装置及/或微流体装置等)。此等芯片可有助于减小仪器的总体大小。此等芯片的晶粒可具有一个或多个(例如，数百、数千、数百万或更多)像素，每一像素包括被配置为参与分析物检测及/或信号分析的一或多个微制作装置。在某些实施方案中，经封装晶粒(在本文中亦被称为“集成装置”或“芯片”)可以是用户插入至仪器以用于量测并在完成量测之后丢弃的一次性用完即丢组件。在某些情形中，仪器及集成装置可被配置为用于生物分子检测及/或分析。分子例如可以是但不限于蛋白质及/或dna。此集成装置可用于执行大规模并行试样分析(例如，执行“生物检定”(biological assay或bioassay))，从而提高可完成此等生物分析的速度。在某些实施例中，使用者可将用完即丢集成装置安装到先进分析仪器的插口中，且该等用完即丢集成装置与仪器中的光学组件及电子组件对接。用户可容易替换用完即丢集成装置以进行每一新样本分析。
33.在某些实施例中，集成装置可包括生物光电子芯片，大数目个具有反应室的像素形成于该生物光电子芯片上且布置用于对分析物进行并行光学分析。图1-1中描绘生物光电子芯片的示例性部分，图1-1展示多个像素(在此示例中，八个像素)中的每一者的反应室1-130及对应传感器1-122。当分析物存在于反应室1-130中且由一个或多个发光标记(在本文中亦被称为“荧光团”)标示时，经由光学波导1-112递送至反应室1-130的激发辐射1-121可激发该(等)标记。来自标记的发射辐射可被对应传感器1-122检测到且用于识别存在于
像素中的标记的类型，此继而可提供关于像素中的分析物的信息。发明人已认识且了解到，基于对来自标记的发射辐射的检测而进行的分析可明显会受信躁比(snr)影响，这是因为来自像素中的一或多个标记的发射辐射(信号)的量可能极低。光学噪声源可包含光学辐射源的任何源，该光学辐射源并非来自对应传感器1-122的反应室1-130中的发光标记的光学发射(例如，来自毗邻反应室的杂散发射辐射、来自波导1-112、1-115的区的散射激发辐射、来自芯片外部的散射光等)。藉由增加自反应室1-130到达像素内的各别光学传感器1-122的发射辐射量，可增加snr从而使得量测更快及/或更准确。
34.增加对应光学传感器1-122自反应室1-130接收到的发射辐射量一种方式是将光学微盘1-605定位于反应室1-130与传感器1-122之间，如在图1-4中所描绘的示例性实施例中。由介电材料形成的光学微盘可自反应室1-130收集发射辐射，并将原本可能会损耗掉的发射辐射重新引导至光学传感器1-122。下文阐述用于在集成光学感测应用中增加snr的光学微盘收集器(在后文中称为“光学微盘”或“微盘”)的实施例。应了解，可以众多方式中的任一者来实施与本文中所阐述的光学微盘有关的各种方面。本文中仅出于说明目的而提供特定实施方案的示例。另外，以下实施例中所阐述的各种方面可单独地或以任何组合形式使用，而并不仅限于本文中明确阐述的组合。
35.返回图1-1，在某些实施例中，激发辐射1-121可经由光栅耦合器1-110耦合至一或多个波导1-112，但在某些情形中可使用与光学波导的一端的耦合。可藉由例如2014年11月17日提出申请且标题为“integrated device with external light source for probing detecting and analyzing molecules”的美国专利公开案第2015/0141267号中所阐述的辐射源产生激发辐射121，所述美国专利公开案全文并入本案供参考。根据某些实施例，四检测器1-120可邻近光栅耦合器1-110而位于半导体基板1-105(例如，硅基板，但可使用其他半导体材料)上以辅助将激发辐射1-121的波束对准至光栅耦合器1-110。在某些实施方案中，一或多个传感器1-122可用于感测激发辐射且辅助将激发辐射1-121对准至光栅耦合器1-110。传感器1-122可包括光电检测器(例如，时间分仓光电检测器(time-binning photodetector)或单光子雪崩光电二极管)。一或多个波导1-112与反应室1-130可集成于同一半导体基板1-105上，其中基板、波导、反应室及传感器1-122之间具有介入性介电层(例如二氧化硅层，未展示)。传感器1-122可经由互连件(未展示)连接至基板上的其他互补金属氧化物半导体(cmos)电路。自光学波导1-115的底部至传感器1-122的距离可介于500nm与10μm之间。
36.每一波导1-112可包含位于反应室1-130下方的锥形部分1-115，以均衡沿着波导耦合至反应室的光功率。减小锥度可将更多激发辐射能量驱迫到波导核心之外，从而增加去往反应室的耦合且补偿沿着波导的光学损失(包含耦合至反应室中的激发辐射损耗)。第二光栅耦合器1-117可位于每一波导的一端处以将光学能量引导至集成光电二极管1-124。集成光电二极管可检测沿波导耦合的功率量且为回馈电路提供电信号，所述回馈电路控制例如波束转向分子来控制入射于光栅耦合器1-110上的激发辐射1-121的位置及角度(举例而言)。
37.反应室1-130可与波导的锥形部分1-115对准且凹入槽座1-140中。可在反应室周围及在波导上方形成金属涂层及/或多层涂层1-150以防止激发不处于反应室1-130中的荧光团(例如，分散于反应室上方的溶液中)。金属涂层及/或多层涂层1-150可升高至超出槽
座1-140的边缘，以减少在每一波导的输入端及输出端处波导1-112中的激发能量的吸收损耗。在某些实施方案中，可在每一传感器1-122上方形成多层的辨别光学结构，且该多层的辨别光学结构被配置为优先使盖过来自荧光团的发射的激发辐射发生衰减。
38.在某些实施例中，反应室1-130可形成于透明或半透明材料(例如，氧化物或氮化物)中，以使得来自光学波导1-115的激发辐射及来自反应室1-130的发射辐射可穿过该透明或半透明材料，但衰减不会超过10％(举例而言)。根据某些实施例，反应室1-130可具有50nm与1μm之间的深度。在某些实施例中，反应室1-130的最小直径可介于50nm与300nm之间。若反应室1-130形成为零模波导，则在某些实施方案中最小直径可甚至小于50nm。若要分析大的分析物，则最小直径可大于300nm。反应室可位于光学波导1-115上方，以使得反应室可的底部比波导1-115的顶部高出多达500nm。
39.除图1-1中展示的单个行之外，集成装置上亦可具有多个行的波导1-112、反应室1-130及光电检测器1-122。举例而言，在某些实施方案中，可具有64行，每一行具有512个反应室，总共32,768个反应室。其他实施方案可包含更少或更多的反应室，且可包含其他布局构造。在某些情形中，可具有多于64行且一行中具有多于512个反应室，以使得芯片上像素及反应室的总数目可介于64,000与10,000,000之间。可经由一或多个星形耦合器或多模干涉耦合器(未展示)或位于光学耦合器1-110与该多个波导1-112之间的藉由任何其他构件将激发辐射功率分布到多个波导1-112。在某些情形中，光学耦合器1-110可横跨多个单模波导1-112，以使得输入波束同时耦合至该多个单模波导1-112中，如2019年6月14日提出申请，标题为“sliced grating coupler with increased beam alignment sensitivity”的美国临时专利申请案第62/861,832号中所阐述，该申请案全文并入本案供参考。可藉由2015年8月7日提出申请、标题为“integrated device for probing,detecting and analyzing molecules”的序列号为14/821,688的美国专利申请案中所阐述的微制作程序形成波导1-112及反应室1-130，该美国专利申请案全文并入本案供参考。
40.图1-2中描绘反应室1-130中发生的生物反应的非限制性示例，但在其他应用中可使用其他反应或分析物。在此示例中，反应室1-130中正在发生核苷酸或核苷酸类似物和与靶核酸1-210互补的生长链1-212的依序纳入。可检测该依序纳入以对dna进行定序。反应室可具有介于约150nm与约250nm之间的深度及介于约80nm与约160nm之间的直径。金属化层1-240(其可视情况包括用于达成电参考电位的金属化)可在光电检测器上方被图案化，并提供孔口来阻挡来自毗邻反应室及其他不期望的离轴光源的杂散光。根据某些实施例，聚合酶1-220可位于反应室1-130内(例如，附着至反应室的基底)。聚合酶可吸收靶核酸1-210(例如，自dna衍生的核酸的一部分)，且对互补核酸的生长链进行定序以产生dna生长链1-212。以不同荧光团标记的核苷酸或核苷酸类似物1-310(描绘于图1-3)可分散于反应室1-130上方的溶液中且进入反应室。
41.在将经标记核苷酸及/或核苷酸类似物1-310纳入至互补核酸的生长链中时(如图1-3中所描绘)，可藉由自波导1-115耦合至反应室1-130中的光学能量(激发辐射)的脉冲反复地激发一或多个所附着的荧光团1-330。在某些实施例中，可使用任何适合的衔接物(linker)1-320将一或多个荧光团1-330附着至一或多种核苷酸及/或核苷酸类似物1-310。纳入事件可持续长达约100ms的时间周期。在此时间期间，可利用检测器1-122检测自激发荧光团而产生的荧光发射辐射的脉冲。藉由将具有不同发射特性(例如，荧光衰减速率、强
度、荧光波长)的荧光团附着至不同核苷酸(a、c、g、t)，在每一种核酸纳入至dna链1-212中的过程中检测及辨别不同发射特性能够判定dna生长链的序列。藉由比较来自多个反应室的结果，可检测到藉由聚合酶的核苷酸纳入的任何错误，且可判定靶dna的基因序列。
42.在某些方面中，实施例包含藉由评估末端胺基酸与经标记胺基酸辨识分子及经标记裂解试剂(例如，经标记外肽酶)的结合相互作用来实时地对多肽及蛋白质进行定序的方法。图1-4展示定序方法的示例，在该定序方法中离散结合事件产生信号输出1-400的信号脉冲。图1-4的嵌入面板图解说明藉由此方法进行实时定序的一般方案。如所展示，经标记胺基酸辨识分子1-410可选择性地结合至末端胺基酸(在此被展示为离胺酸)及与末端胺基酸解离。此结合及解离在信号输出1-400中产生一系列脉冲，所述一系列脉冲可用于识别末端胺基酸。在某些实施例中，系列脉冲提供脉冲图案，该脉冲图案可诊断对应末端胺基酸的身份。
43.不希望受理论局限，经标记胺基酸辨识分子1-410根据由结合的缔合速率(kon)及结合的解离速率(koff)界定的结合亲和性(kd)而选择性地结合及解离。速率常数koff及kon分别为脉冲持续时间(例如，与可检测结合事件对应的时间)及脉冲间持续时间(例如，可检测结合事件之间的时间)的决定因素。在某些实施例中，此等速率可经工程设计以达成给出最佳定序准确度的脉冲持续时间及脉冲率。
44.如嵌入面板中所展示，定序反应混合物可进一步包括经标记裂解试剂1-420，经标记裂解试剂1-420包括与经标记胺基酸辨识分子1-410的标记剂不同的可检测标记剂。在某些实施例中，存在于混合物中的经标记裂解试剂1-420的浓度可小于经标记胺基酸辨识分子1-410的浓度。在某些实施例中，经标记裂解试剂1-420显示广泛特异性以使得使多数或所有类型的末端胺基酸裂解。
45.如信号输出1-400的进度所图解说明，在某些实施例中，经标记裂解试剂1-420所致的末端胺基酸裂解可产生唯一可识别信号脉冲(以图1-4中的“裂解”事件指示)，且此等事件可在比经标记胺基酸辨识分子1-410的结合及解离脉冲低的频率下发生。如此一来，可在实时定序程序中计数及/或识别多肽或蛋白质的胺基酸。如信号输出1-400中进一步图解说明，在某些实施例中，经标记胺基酸辨识分子1-410可经工程设计以依据与每一类型的胺基酸对应的不同结合及解离性质来对一种以上类型的胺基酸进行结合，此会产生唯一可识别脉冲图案(例如，由“k”、“f”及“q”脉冲集合指示)。在某些实施例中，可使用多个种经标记胺基酸辨识分子，每一种具有可用于识别对应末端胺基酸的诊断脉冲图案。
46.在某些方面中，实施例包含藉由检测经受末端胺基酸修饰及裂解的重复循环的经标记肽、多肽或蛋白质的发光来对肽、多肽或蛋白质进行定序的方法。举例而言，图1-5展示藉由艾德曼降解对经标记多肽进行定序的方法。在某些实施例中，方法通常按照针对藉由艾德曼降解进行定序的其他方法的阐述进行。举例而言，在某些实施例中，可执行图1-5中展示的步骤(1)及(2)以分别达成艾德曼降解反应中的末端胺基酸修饰及末端胺基酸裂解。
47.如图1-5中所描绘的示例中所展示，方法可包括修饰经标记多肽的末端胺基酸的步骤(1)。在某些实施例中，修饰包括使末端胺基酸与异硫氰酸酯(例如，pitc)接触以形成由异硫氰酸酯修饰的末端胺基酸1-510。在某些实施例中，异硫氰酸酯修饰物1-510将末端胺基酸转换成容易被裂解试剂(例如，化学裂解试剂或酶促裂解试剂)移除的形式。因此，在某些实施例中，该方法包括使用艾德曼降解的化学手段或酶促手段来移除经修饰末端胺基
酸的步骤(2)。
48.在某些实施例中，该方法包括重复进行步骤(1)至(2)达多个循环，在此期间检测经标记多肽的发光。当所检测到信号减弱时，则可检测到与自末端移除经标记胺基酸对应的裂解事件，例如结合图1-4所阐述。在某些实施例中，在图1-5中所展示的步骤(2)之后信号不发生改变，则识别未知类型的胺基酸。因此，在某些实施例中，基于所检测到信号发生改变而依据所判定身份来指派一种胺基酸类型或基于所检测到信号未改变而识别胺基酸类型是未知，据此在每一顺序阶段期间的步骤(2)之后评估所检测到信号，从而可判定部分序列信息。
49.某些实施例用于依据肽、多肽或蛋白质判定胺基酸序列信息(例如，用于对一或多种多肽进行定序)。在某些实施例中，可判定单个多肽分子的胺基酸序列信息。在某些实施例中，对多肽的一或多种胺基酸进行标记(例如，直接地或间接地)，并判定多肽中的经标记胺基酸的相对位置。在某些实施例中，使用一系列胺基酸标记及裂解步骤来判定蛋白质中胺基酸的相对位置，上文结合图1-4及图1-5阐述其示例。
50.在某些实施例中，评定末端胺基酸(例如，n末端或c末端胺基酸)的身份，此后移除该末端胺基酸且评定在末端处的下一胺基酸的身份，且重复进行此程序直至评定肽、多肽或蛋白质中的多个连续胺基酸为止。在某些实施例中，评定胺基酸的身份包括判定所存在的胺基酸的类型。在某些实施例中，判定胺基酸的类型包括例如藉由判定天然存在的20种胺基酸中的哪一者是末端胺基酸(例如，使用针对于个别末端胺基酸的辨识分子)来判定实际胺基酸身份。然而，在某些实施例中，评定末端胺基酸类型的身份可包括判定可存在于多肽的末端处的可能胺基酸的子组。在某些实施例中，此可藉由判定某一胺基酸并非是一或多个特定胺基酸(且因此可能是其他胺基酸中的任一者)来实现。在某些实施例中，此可藉由判定胺基酸的指定子组中的哪一者(例如，基于大小、电荷、疏水性、结合性质)可位于多肽的末端处(例如，使用结合至两个或两个以上末端胺基酸的指定子组的辨识分子)来实现。
51.可例如使用将一或多种类型的胺基酸选择性地结合于多肽上的胺基酸辨识分子间接标记多肽的胺基酸。可例如藉由利用独特的可识别标记剂选择性地修饰多肽上的一或多种类型的胺基酸侧链来直接标记多肽的胺基酸。阐述选择性标记胺基酸侧链的示例性方法及与制备及分析经标记多肽有关的细节(例如，参见swaminathan等人的plos comput biol.2015,11(2):e1004080)。因此，在某些实施例中，藉由检测与一或多种类型的胺基酸选择性地结合的一或多种胺基酸辨识分子的结合来识别一或多种类型的胺基酸。在某些实施例中，藉由检测经标记多肽识别一或多种类型的胺基酸。
52.在某些实施例中，可不自蛋白质移除胺基酸来判定蛋白质中经标记胺基酸的相对位置，而是藉由使经标记蛋白质穿过孔洞(例如，蛋白质通道)易位且检测在穿过孔洞易位期间来自经标记胺基酸的信号(例如，费斯特共振能量转移(resonance energy transfer，fret)信号)来判定蛋白质分子中经标记胺基酸的相对位置。
53.如本文中所使用，对肽、多肽或蛋白质进行定序是指判定肽、多肽或蛋白质的序列信息。在某些实施例中，此可涉及判定肽、多肽或蛋白质的一部分(或全部)的每一顺序胺基酸的身份。然而，在某些实施例中，此可涉及评定肽、多肽或蛋白质内的胺基酸子组的身份(例如，且判定一或多种胺基酸类型的相对位置，但不判定肽、多肽或蛋白质中每一胺基酸
的身份)。然而，在某些实施例中，无需直接判定肽、多肽或蛋白质中的不同类型的胺基酸的相对位置即可自肽、多肽或蛋白质获得胺基酸含量信息。仅使用胺基酸含量即可推测所存在的肽、多肽或蛋白质的身份(例如，藉由比较胺基酸含量与肽、多肽或蛋白质信息的数据库且判定哪一(哪些)肽、多肽或蛋白质具有相同的胺基酸含量)。
54.在某些实施例中，可对自较长多肽或蛋白质获得(例如，经由酶促及/或化学裂解)的多种多肽产物的序列信息加以分析以重构或推测较长多肽或蛋白质的序列。因此，在某些实施例中，本技术案提供组成及藉由对多肽或蛋白质的多个片段进行定序来对多肽或蛋白质进行定序的方法。在某些实施例中，对多肽或蛋白质进行定序包括组合多个多肽或蛋白质片段的序列信息以识别及/或判定多肽或蛋白质的序列。在某些实施例中，可藉由计算机硬件及软件来执行序列信息组合。本文中所阐述的方法可允许对一组相关多肽(例如，有机体的整个蛋白质体)进行定序。在某些实施例中，根据本技术案的方面，多个单分子定序反应被并行执行(例如，在单个生物光电子芯片上)。举例而言，在某些实施例中，多个单分子定序反应各自在单个芯片上的单独芯片管中执行。
55.在某些实施例中，本文中所提供的方法可用于对包括蛋白质的复杂混合物的样本中的个别蛋白质进行定序及识别。在某些实施例中，本技术案提供唯一地识别复杂的蛋白质混合物中的个别蛋白质的方法。在某些实施例中，藉由判定蛋白质的至少一部分胺基酸序列来检测混合样本中的个别蛋白质。在某些实施例中，蛋白质的部分胺基酸序列处于在大约5到50种胺基酸的连续段内。
56.不希望受任何特定理论局限，据信大多数人体蛋白质可参考蛋白质体数据库使用不完全序列信息来加以识别。举例而言，对人体蛋白质体的简单模型化已表明，大约98％的蛋白质可藉由仅检测6至40种胺基酸段内的四种类型的胺基酸来唯一地识别(例如，参见swaminathan等人的plos comput biol.2015,11(2):e1004080；及yao等人的phys.biol.2015,12(5):055003)。因此，可将复杂的蛋白质混合物降解(例如化学降解、酶促降解)成大约6至40个胺基酸的短多肽片段，且对此多肽库进行定序将揭示原始始复杂混合物中所存在的蛋白质的每一者的身份及丰度。2015年9月15日提出申请的标题为“single molecule peptide sequencing”的美国专利申请案第15/510,962号中详细地阐述了藉由判定部分序列信息来选择性胺基酸标记及识别多肽的组成及方法，该美国专利申请案全文并入供参考。
57.在某些方面中，根据本技术案的定序可涉及将肽、多肽或蛋白质固定于基板或固体支撑件(例如，芯片或集成装置)的表面上。在某些实施例中，可将肽、多肽或蛋白质固定于基板上的样本管的表面(例如，样本管的底部表面)上。在某些实施例中，将肽、多肽或蛋白质的第一末端固定至表面，使另一末端经受定序反应。举例而言，在某些实施例中，通过c末端的一端将多肽固定至表面，且自多肽的n末端一端朝向c末端一端进行末端胺基酸辨识及降解。在某些实施例中，将多肽的n末端胺基酸固定(例如，附着至表面)。在某些实施例中，将多肽的c末端胺基酸固定(例如，附着至表面)。在某些实施例中，将一或多个非末端胺基酸固定(例如，附着至表面)。可使用任何适合的共价衔接物或非共价衔接物来附着经过固定的胺基酸。在某些实施例中，将多个肽、多肽或蛋白质附着至结合图1-1及图1-2所阐述的生物光电子芯片或集成装置的多个样本管或反应室(例如，将一个肽、多肽或蛋白质附着至每一样本管的表面(例如，底部表面))。
58.本文中所阐述的可改良对发射辐射的收集的光学微盘并不仅限于应用于被配置为进行基因或多肽定序的仪器中或仅与具有图1-1及图1-2中所阐述的结构的集成装置结合使用。更一般而言，本文中所阐述的光学微盘的实施例可用于其中期望藉由增加微型装置对发射辐射或其他辐射的收集来增加snr或增加所期望光强度的应用中。本文中所阐述的光学微盘可例如与光学通信系统中的集成检测器(改良信号收集)、成像阵列(改良信号收集)及/或led发射器或发射阵列(提高发射浓度)结合使用，以及可用于其他可能的情景。
59.参考图1-6，在某些实施方案中，微盘1-605可安置于波导1-112与传感器1-122之间的至少一种周围介质1-610内。根据某些实施例，微盘1-605可由在发射辐射的波长下透明且折射率不同于(例如，大于)周围介质1-610的折射率的一或多种材料制成。举非限制性示例，微盘可由氮化硅形成，且周围介质1-610可由二氧化硅形成。可用于形成微盘1-605的介电材料可以是非晶形的、单晶的或多晶的、经掺杂或未经掺杂的及/或两种或两种以上材料的合金。其他示例性材料包含但不限于氧化钛、氮化钛、氧化钛、氮化钽及氧化钽。在某些实施例中，制成微盘的材料可对发射辐射的特性波长透明(例如在特性波长下，透射强度达至少80％)。在某些情形中，制成微盘的材料可对发射辐射的特性波长半透明(例如在特性波长下，透射强度在50％与80％之间)。与不具有微盘的相同结构相比，藉由具有比周围介质高的折射率，微盘1-415可有效地收集及集中来自反应室1-130的发射辐射并将发射集中地再辐射至对应传感器1-122上。
60.根据某些实施例，微盘包括共振腔。在某些情形中，共振腔可以是弱共振腔(例如，其质量(q)因子介于10与100之间或介于10与1000之间的光学腔)。共振腔能够自反应室1-130收集发射辐射并以改良的方向性朝向传感器1-122再辐射该发射。“改良的方向性(improved directionality)”在此内容脉络中意指与不存在微盘1-605时的情形相比，经再辐射的发射被会聚且被朝向传感器1-122引导。举例而言，从微盘1-605行进至传感器1-122的经再辐射发射的波束的横向强度波束轮廓(fwhm值)小于当不存在微盘时从反应室行进至传感器1-122的辐射发射的波束的横向强度波束轮廓(fwhm值)，其中两个波束轮廓是在同一位置处(例如，在传感器1-122的进入表面处)量测。藉由减小横向强度波束轮廓，可将更多辐射会聚至传感器1-122上。在某些情形中，横向强度波束轮廓(fwhm)的减小介于10％与50％之间。
61.在某些实施例中，微盘1-605可被塑形为具有厚度t及直径d的圆形碟，从而具备旋转对称。在某些实施例中，微盘1-605可被塑形为椭圆形、六边形、八边形、正方形、三角形或任何其他适合的形状。在某些情形中，微盘1-605可经定位以使得碟的中心基本上沿着穿行过反应室1-130的中心的z轴对准。在某些实施例中，反应室1-130、微盘1-605及传感器1-122可沿着z轴彼此对准。
62.词组“特性波长”或“波长”用于指代有限辐射带宽内的中心波长或主要波长(例如，激发辐射的激发带宽内或发射辐射的发射带宽内的中心波长或峰值波长)。在某些情形中，“特性波长”或“波长”可用于指代由源输出的总辐射带宽内的峰值波长。
63.在某些实施方案中，微盘1-605可安置于波导1-115或光源下方500nm与1500nm之间。在某些情形中，微盘1-605可安置于波导1-115或光源下方800nm与1300nm之间。在某些实施方案中，微盘1-605可安置于波导1-115或光源下方900与1250nm之间。当微盘1-605安置于波导1-115或光源下方1000与1500nm之间时，可获得经改良效能。此外，在某些实施例
device”的美国临时申请案第62/831,237号中所阐述，该美国临时申请案全文并入本案供参考)、以及在两个或三个维度上折射率具有周期性调制或准周期性调制的微制作结构，例如光子带隙结构(如2019年6月19日提出申请的标题为“optical nanostructure rejecter for an integrated device and related methods”的美国临时申请案第62/863,635号中所阐述，该美国临时申请案全文并入本案供参考。尽管图2-1中展示两个虹膜层2-125，但集成装置的像素处可存在更少或更多虹膜层。在某些情形中，可使用单个虹膜层且该单个虹膜层可位于反应室1-130与微盘1-605之间或位于微盘1-605与传感器1-122之间。在某些实施例中，可有三个或三个以上虹膜层位于波导1-115与传感器1-122之间。当使用多个虹膜时，虹膜的开口直径可相同或不同。在某些实施例中，与cmos电路2-110的一或多个互连层可被图案化与形成用于传感器1-122的虹膜。
69.在某些实施方案中，可存在形成在基板1-105上且位于基板与光学波导1-115之间的一或多个额外透明或半透明层2-130。根据某些实施例，此等额外层可由氧化物或氮化物形成，且与其中形成有反应室1-130的透明或半透明材料或其中形成有微盘1-605的周围介质1-610可具有相同类型的材料。
70.根据某些实施例，微盘1-605包括微共振器，该微共振器可耦合于来自反应室1-130的发射辐射中且朝向传感器1-122重新发射该辐射。在某些实施方案中，微盘1-605可将朝竖直z轴线的角度行进的发射辐射高效地耦合成微盘的共振光学模式并朝向传感器1-122再辐射该经耦合发射，从而改良对来自反应室1-130的此等离轴发射的收集。为增强共振器特性，微盘1-605的厚度t除以微盘的折射率可以是整数数目个半波长。根据某些示例性实施例，针对特性波长为约570nm的发射辐射，氮化硅微盘的厚度t可以是大约200nm、大约350nm或大约480nm。发明人已发现，厚度为400nm或大于400nm的微盘能比厚度小于300nm的微盘更好地收集发射辐射。
71.图2-2及图2-3描绘针对具有与图2-1中所描绘的结构类似的结构的集成装置的像素所计算的示例性光学强度。就此模拟而言，波导1-115及微盘1-605包括被氧化硅环绕的氮化硅。两个虹膜2-125位于微盘1-605与cmos层(展示一个cmos层)2-110之间。微盘1-605形成为圆形碟。就此模拟而言，微盘1-605具有450nm的厚度及1.2μm的半径，且微盘的顶部位于波导1-115下方大约1.4μm处。两个虹膜各自具有1.6μm的直径且在竖直方向上分隔开大约1μm。在某些情形中，虹膜可在竖直方向上分隔开达0.5μm与3μm之间的距离。传感器可位于cmos电路2-110正下方，但曲线图中未展示。就此示例性仿真而言，激发辐射具有532nm的特性波长(λ＝λexcitation)，且发射辐射具有572nm的特性波长(λ＝λemission)。利用在模拟域内求解maxwell方程式(例如，使用有限差分时域分析)的软件来运算图2-2及图2-3中光学强度图案。在此示例中，以下初始条件用于激发辐射及发射辐射：1)在λ＝λexcitation时，将辐射自外部源耦合至单模波导1-115中且沿着波导1-115的长度均匀地照射该波导，及2)在λ＝λemission时，响应于激发辐射而在反应室1-130中产生辐射。应了解，上文结合图2-2及图2-3给出的参数仅出于说明目的，且可使用其他波长及其他光学奈米结构参数(周期性、宽度、厚度等)。
72.如图2-2中所图解说明，在λ＝λemission时，大部分的发射辐射被微盘1-605收集且穿过虹膜2-125朝向传感器1-122引导。辐射收集的此种增加可增加snr，从而更快及/或更多地进行准确量测。在图2-2中，反应室1-130及波导1-115经对准以使得其中心位于微盘
1-605及孔口2-125的中心正上方。因此，自微盘1-605行进的发射辐射可居中地落在位于虹膜2-125下方的传感器1-122上。
73.发明人亦已认识且了解到，半导体制作要求在制作程序期间将多个层对准，且可能发生层不对准。在图2-3中，反应室1-130及波导1-115经对准以使得其中心自微盘1-605及虹膜2-125的中心在侧向上移位达约250nm。即使存在此不对准，微盘1-605仍可收集且朝向传感器1-122导引大部分的发射辐射。传感器1-122可具有大于下部虹膜2-125的检测面积，且发射辐射可偏心地落在传感器1-122上。因此，由微盘1-605收集的发射辐射可容许在制作此集成装置时存在组件不对准(例如，高达250nm或大于250nm)。
74.就集成装置(例如图1-4、图1-5或图2-1中所描绘的示例)的像素而言，由传感器收集的发射辐射量通常将取决于该结构的一或多个物理参数(例如，微盘厚度、微盘直径、微盘材料、周围介质材料、虹膜位置、虹膜直径、微盘距反应室的距离等)。可选择及/或调整此等参数中的一或多者来进行微制作以改良像素内的光学检测效能且增加由传感器1-122接收到的发射辐射的量。举例而言，增加微盘1-605的厚度及/或改变其与反应室1-130的间隔可增加像素内的传感器1-122接收到的发射辐射的量。另外或可替选地，改变虹膜直径及/或虹膜位置可增加像素内的传感器1-122接收到的发射辐射的量。
75.图3-1是说明经正规化收集效率(竖直轴线)的仿真结果曲线图，经正规化收集效率被描绘为随微盘1-605与环绕反应室1-130的金属层涂层1-150之间的竖直距离(水平轴线)而变化。该等模拟结果是针对例如图2-1的像素结构等像素结构(但不具有辨别光学结构2-120)。收集效率是在模拟时所使用的距离范围内在传感器1-122处接收到的强度量，该强度量被正规化为传感器1-122所接收到的最高强度量。在此示例中，发射辐射具有572nm的特性波长。
76.在图3-1中，针对在1200nm与1775nm之间变化的微盘1-605与涂层1-150间距离描绘经正规化收集效率。距离是自金属涂层1-150的顶部至微盘1-605的顶部进行量测。经正规化收集效率展现出周期为大约200nm的周期性行为。经正规化收集效率进一步展现出随微盘1-605与金属涂层1-150之间的距离增加而减小的平均坡度。周期性行为与微盘1-605的共振特性相关联，如上文所阐述。周期性行为可具有进一步取决于微盘1-605的折射率及环绕微盘及/或波导的材料的折射率。环绕材料(在此示例中，是氧化物)可被称为包覆材料。周期性行为指示存在集成装置的像素内的微盘1-605将提供经提高收集效率的较佳位置(例如，在曲线的最大值处或邻近曲线的最大值)。在某些实施例中，较佳位置可对应于微盘1-605的顶部与金属涂层1-150之间的大约等于包覆材料的发射辐射的整数数目个半波长的距离。
77.在图3-2、图3-3及图3-4的示例性仿真的曲线图中指示经提高收集效率及传感器接收到的信号量的增加。图3-2中所描绘的结果是同一总体结构(如图2-1中所展示的结构)(但不具有辨别光学结构2-120)的但在两种不同情形下的结果。下部曲线3-220是不包含微盘的像素结构的曲线。上部曲线3-210是包含微盘1-605的像素结构的曲线。图3-2描绘了在每一情形下经模拟收集效率(竖直轴线)随虹膜直径(水平轴线)的变化。对于所有虹膜直径而言，上部曲线3-210(具有微盘的结构)皆展示出比下部曲线3-220(不具有微盘的结构)高的收集效率。就此等模拟而言，所描绘的收集效率是穿过在传感器1-122之前的最后虹膜的强度与来自反应室1-130的发射辐射的总强度的比率。就该等仿真的示例性像素结构而言，
两个虹膜位于波导1-115与传感器1-122之间。上部虹膜位于与波导相距2微米且与反应室1-130相距1.7微米处。该等虹膜间隔开2.5微米。在波导及虹膜周围的周围介质1-610是氧化硅。就具有微盘的情形而言，微盘具有1400nm的直径以及480nm的厚度。微盘的顶部与反应室1-130的底部间隔开1微米。
78.尽管收集效率随虹膜直径而增加，但较大虹膜直径可将更多非期望辐射(例如，散射的激发辐射)传递至传感器1-122。因此，使用较小的虹膜直径(例如，小于2.5微米的直径)可以是有益的。就某些虹膜直径而言，在具有微盘情况下的收集效率可以是在不具有微盘的情况下的收集效率的2倍与5倍之间(例如，在1微米与3微米之间范围中的虹膜直径)。
79.图3-3中所展示的结果指示可存在微盘直径与虹膜直径之间的较佳配对。用于产生图3-3的数据的条件与用于产生图3-2的数据的条件相同，然而微盘及虹膜直径是不同的。曲线图展示在用于产生该曲线图的在值范围内获得的经正规化为收集效率的最高值的收集效率的等值线。若虹膜直径已被判定或被约束的情况下，则可使用该曲线图于选择微盘1-605的直径。举例而言，若选择大约1.2微米的虹膜直径来达到阻挡所期望激发辐射量的目的，则直径为大约1微米的微盘将提供比直径为大约1.2微米的微盘高的收集效率。
80.图3-4中所描绘的结果示出了上部虹膜直径及下部虹膜直径的改变可以如何影响由传感器1-122接收到的发射辐射量的增加。用于产生图3-4的数据的条件与用于产生图3-2的数据的条件相同，然而虹膜直径是独立变化的。曲线图展示增强因子的等值线(在具有微盘的情况下传感器所接收到的发射辐射量对在不存在微盘的情况下传感器所接收到的发射辐射量的比率)。
81.图4-1及图4-2的扫描电子显微镜(sem)影像中示出了包含微盘且可用于集成装置中的两个示例性微制作结构。在两个示例性结构中，数个物理参数是不同的。可在微制作期间可控地调整的参数包含波导4-115的底部表面及波导4-215的底部表面(或反应室4-130的底部表面、反应室4-230的底部表面)分别与微盘4-105的顶部表面及微盘4-205的顶部表面之间的距离d1。亦可以可控地调整微盘4-105及4-205的直径及厚度，如所描绘。另外，可以可控地调整虹膜4-125及4-225的开口的直径以及虹膜4-125及4-225的位置，如所描绘。在图4-1中，微盘4-105具有比虹膜4-125的开口大的直径，而在图4-2中微盘4-205具有比虹膜4-225的开口小的直径。在此等示例中，多层光学滤波器4-120、4-220位于虹膜4-125、4-225下方。可影响收集效率的其他参数包含微盘4-105、4-205与虹膜层4-125、4-225之间的竖直距离，该竖直距离可在微制作期间可控地加以调整。
82.ii.用于制作光学微盘的方法
83.图5-1a至图5-1f示出了与可用于在集成装置的像素处形成光学微盘的微制作步骤相关联的示例性结构。尽管仅展示一个像素的结构，但应了解，根据所图解说明的实施例，可使用平面微制作程序同时制作多个像素。在图5-1a中，可提供或获得基板5-105，可在基板5-105上执行微影步骤。基板5-105可包含已形成在基板5-105上的某一结构。举例而言，基板5-105可包含图1-1或图2-1中所展示的位于微盘5-405下方的结构的一部分，例如虹膜5-125及/或cmos电路。在某些实施例中，基板5-105可包括块状半导体基板，但在某些实施方案中可使用其他类型的块状基板。在图5-1a的示例中，基板5-105包含虹膜层5-125及位于虹膜层5-125上方的经平坦化二氧化硅层5-130。
84.根据某些实施例，可在基板5-105上沈积或生长第一材料层5-110，如图5-1b中所
描绘。第一材料层5-110可包括高率介电材料(例如氮化硅)且可沈积至等于所得微盘5-405的所期望厚度的厚度。可例如藉由物理气相沈积(pvd)技术，例如溅镀、或化学气相沈积(cvd)技术，例如电浆增强化学气相沈积(pecvd)或高密度电浆(hdp)pecvd沈积第一材料层5-110。
85.随后，可在第一材料层5-110上方沈积光阻剂层且然后将该光阻剂层图案化(未展示)。经图案化光阻剂层可用作例如蚀刻掩膜来将第一材料层5-110蚀刻成图5-1c中所描绘的所期望图案。可藉由例如湿式蚀刻程序或电浆蚀刻程序(例如，反应性离子蚀刻(rie)或深反应性离子蚀刻(drie))来进行蚀刻。可在清洁步骤中移除剩余光阻剂，从而留下经图案化结构，例如图5-1c中所描绘的结构。经蚀刻第一材料层5-110的最终结构可包含微盘5-405及与微盘分隔开且由与微盘5-405相同的材料形成的多个残余结构5-112。在某些情形中，可藉由遮蔽微盘5-405且蚀刻掉残余结构5-112来移除该等残余结构。在某些实施例中，残余结构可保留下来，且可藉由例如为后续平坦化步骤提供蚀刻停止材料来提高微盘的准确度。
86.根据某些实施方案，然后可沈积包覆涂布层5-120以填充空隙5-115且覆盖微盘结构5-405及残余结构5-112。可藉由任何适合的方法(例如pvd、pecvd、hdp pecvd或溅镀)来沈积包覆涂布层5-120。包覆涂布层5-120可由任何适合的材料(例如二氧化硅，举非限制性示例)形成。在某些情形中，由于空隙5-115的结构，包覆涂布层5-120可无法形成平滑顶部表面。然后，可藉由例如化学机械抛光(cmp)将包覆涂布层5-120平坦化以形成平坦表面5-122以供进行后续处理，如图5-1e中所描绘。
87.视情况，可将一或多个额外材料层5-130沈积至图5-1e的结构上以形成图5-1f的结构。可藉由任何适合的方法(例如pvd、pecvd、hdp pecvd或溅镀)沈积额外层5-130。额外层5-130可由任何适合的材料(例如二氧化硅，举非限制性示例)形成。额外层5-130可以是与包覆涂布层5-120相同的材料或可以是不同的材料。在某些实施例中，除将包覆涂布层5-120平坦化之外或代替将包覆涂布层5-120平坦化，可藉由cmp将额外层5-130平坦化，以提供没有(free of)非期望空隙的平滑表面。此表面可有益于达成低损耗波导，例如本文中所阐述的波导。在制作图5-1f的微盘结构之后，可进一步在该结构的顶部上制作额外组件(例如，波导及反应室)以形成集成装置的像素，例如图1-1及图2-1的示例中所展示。
88.在某些实施例中且再次参考图5-1d，可不将包覆涂布层5-120平坦化。在微盘5-405上方的包覆涂布层5-120的结构可在微盘5-405的边缘附近展现出某种正透镜效应(鉴于正上方额外层5-130具有较低折射率)。根据某些实施例，正上方额外层5-130可填充包覆涂布层5-120中的空隙，在发射辐射的特性波长下具有比包覆涂布层5-120低的折射率且具有经平坦化顶部表面。此结构可进一步增加发射辐射的收集效率。
89.本发明的实施例可呈各种配置，例如以下配置(1)至(17)。
90.(1)一种微制作光学结构，其包括：基板，其具有多个像素，其中该多个像素中的两者或两者以上各自包括：反应室，其被配置为容纳供分析的试样；波导，其被配置为将激发辐射递送至该反应室；光学传感器，其被配置为检测自该反应室发射的发射辐射；及微盘，其安置于该波导与该光学传感器之间且被配置为与在不具有该微盘的情况下该光学传感器将会接收到的该发射辐射的量相比增加该光学传感器所接收到的该发射辐射的量。
91.(2)如配置(1)的微制作结构，其中该微盘形成用于收集并再辐射该发射辐射的共
振腔。
92.(3)如配置(1)或(2)的微制作结构，其中该微盘被至少一个同心环环绕，该至少一个同心环被配置为增加该光学传感器所接收到的该发射辐射的该量。
93.(4)如配置(3)的微制作结构，其中该至少一个同心环包括与该微盘相同的材料。
94.(5)如配置(1)至(4)中任一项的微制作结构，其中该微盘包括介电材料，该介电材料具有与环绕该微盘的材料的第二折射率不同的第一折射率。
95.(6)如配置(1)至(5)中任一项的微制作结构，其中该微盘包括氧化物材料或氮化物材料。
96.(7)如配置(1)至(6)中任一项的微制作结构，其中该微盘由氮化硅形成。
97.(8)如配置(1)至(7)中任一项的微制作结构，其中该微盘安置于该波导下方500nm与1500nm之间处。
98.(9)如配置(1)至(8)中任一项的微制作结构，其中该微盘具有介于100nm与800nm之间的厚度。
99.(10)如配置(1)至(9)中任一项的微制作结构，其中与该基板的表面平行取平面，该微盘具有椭圆形剖面。
100.(11)如配置(1)至(10)中任一项的微制作结构，其中与该基板的表面平行取平面，该微盘具有圆形剖面。
101.(12)如配置(11)的微制作结构，其中该微盘具有介于0.5um与2um之间的直径。
102.(13)如配置(1)至(12)中任一项的微制作结构，其进一步包括安置于该微盘下方的被配置为减少入射于该光学传感器上的激发辐射的光学滤波器。
103.(14)如配置(13)的微制作结构，其中该光学滤波器包括在两个或三个维度上折射率值具有周期性调制的微制作结构。
104.(15)如配置(1)至(14)中任一项的微制作结构，其进一步包括至少一个虹膜层，该至少一个虹膜层安置于该微盘下方且被配置为允许来自该反应室的该发射辐射到达该光学传感器，而阻挡至少某些散射激发辐射到达该光学传感器。
105.(16)如配置(1)至(15)中任一项的微制作结构，其进一步包括集成于该基板上且连接至该光学传感器的互补金属氧化物半导体(cmos)电路。
106.(17)如配置(1)至(16)中任一项的微制作结构，其中该波导被布置为将激发辐射递送至多个像素。
107.可在根据以下方法中的一或多者操作的集成装置中实施前述配置。
108.(18)一种操作集成装置的方法，该方法包括：将激发辐射自光学波导递送至反应室，其中该光学波导及该反应室集成于该集成装置的基板上；使来自该反应室的发射辐射穿过微盘而到达集成于该基板上的传感器；及与在不具有该微盘的情况下将会接收到的该发射辐射的量相比，利用该微盘增加该传感器所接收到的该发射辐射的量。
109.(19)如(18)的方法，其进一步包括使来自该反应室的该发射辐射穿过虹膜。
110.(20)如(19)的方法，其进一步包括利用该虹膜至少部分地阻挡该激发辐射。
111.(21)如(18)至(19)中任一项的方法，其进一步包括使来自该反应室的该发射辐射穿过辨别光学结构。
112.(22)如(18)至(21)中任一项的方法，其中该微盘包括介电材料，该介电材料具有
与环绕该微盘的材料的第二折射率不同的第一折射率。
113.(23)如(18)至(22)中任一项的方法，其中该微盘包括氧化物材料或氮化物材料。
114.(24)如(23)的方法，其中该微盘由氮化硅形成。
115.可根据以下方法中的一或多者制作上文在配置(1)至(17)中所阐述的光学结构的实施例。
116.(25)一种用于制作集成装置的方法，该方法包括：在位于基板上的多个像素中的每一者处形成反应室、被布置为将激发辐射递送至该反应室的光学波导、以及被布置为自该反应室接收发射辐射的光学传感器；并且在每一像素处在该光学波导与该光学传感器之间形成微盘，其中该微盘被配置为：与在不具有该微盘的情况下将会接收到的该发射辐射的量相比增加了该光学传感器所接收到的该发射辐射的量。
117.(26)如(25)的方法，其中形成该微盘包括：将第一介电材料沈积至该基板上并且蚀刻该第一介电材料以在该第一介电材料中形成空隙。
118.(27)如(26)的方法，其中形成该微盘进一步包括利用与该第一介电材料不同的第二材料填充该第一介电材料中的空隙。
119.(28)如(27)的方法，其中该第一介电材料具有第一折射率，且该第二材料具有与该第一折射率不同的第二折射率。
120.(29)如(26)至(28)中任一项的方法，其中该第一介电材料是氮化硅。
121.(30)如(25)至(28)中任一项的方法，其进一步包括于在每一像素处形成该微盘之前形成至少一个虹膜层。
122.(31)如(25)至(28)中任一项的方法，其进一步包括于在每一像素处形成该微盘之前形成光学滤波器。
123.(32)如(25)至(28)中任一项的方法，其进一步包括于在每一像素处形成该光学波导之前执行平坦化程序。
124.iii.结论
125.已阐述光学微盘的数个实施例的数个方面，应了解，熟习此项技术者可易于想到各种变更、修改及改良。此等变更、修改及改良旨在作为本发明的一部分且旨在处于本发明的精神及范畴内。尽管已结合各种实施例及示例阐述了本发明教示，但并不旨在将本发明教示限制于此类实施例或示例。相反，熟习此项技术者应了解，本发明教示囊括各种替代形式、修改饰及等效内容。
126.虽然已阐述并图解说明各种发明性实施例，但熟习此项技术者将容易想到各种其他手段及/或结构以执行功能及/或获得结果及/或所阐述的优点中的一或多者，且此等变化形式及/或修改中的每一者皆被视为在所阐述的发明性实施例的范畴内。更一般而言，熟习此项技术者将易于了解，所阐述的所有参数、尺寸、材料及配置意在作为示例，且实际的参数、尺寸、材料及/或配置将取决于使用本发明教示一个或多个具体应用。熟习此项技术者仅使用例行实验即可认识或能够断定所阐述的具体发明性实施例的诸多等效内容。因此，应理解，前述实施例仅以举例方式呈现且在随附申请专利范围及其等效内容的范畴内，可不同于所具体阐述及主张来实践发明性实施例。本发明的发明性实施例针对所阐述的每一个别特征、系统、系统升级及/或方法。另外，若此类特征、系统、系统升级及/或方法相互一致，则两个或两个以上此类特征、系统及/或方法的任何组合包含于本发明的发明性范畴
内。
127.此外，尽管可指示本发明的某些优点，但应了解并非本发明的每一实施例皆包含每一所阐述优点。某些实施例可不实施所阐述的任何有利特征。因此，前述说明及图式仅为举例。
128.此申请案中所述的所有文献及类似材料(包含但不限于专利、专利申请案、文章、书籍论文及网页)无论此等文献及类似材料的格式如何皆明确全文并入供参考。倘若所并入的文献及类似材料中的一或多者与本技术案不同或矛盾(包括但不限于所定义术语、术语使用、所阐述技术等)，则以本技术案为准。
129.所使用的各章节标题仅出于组织目的，而绝不应被解释为限制所阐述的目标物。
130.此外，所阐述的技术可体现为方法，已提供该方法的至少一个示例。作为方法的一部分执行的动作可以任何适合方式排序。因此，实施例可经建构，以此按照与所图解说明的次序不同的次序执行动作，其可包含同时执行某些动作，即使在说明性实施例中展示为依序动作。
131.所定义及所使用的所有定义应被理解为控制在辞典定义、并入供参考的档案中的定义及/或所定义术语的普遍意义内。
132.在说明书及申请专利范围中可将数值及范围阐述为近似或精确值或范围。举例而言，在某些情形中，可参考一个值使用术语“约”、“大约”及“实质上”。此等参考旨在囊括参考值以及加上及减去该值的合理变化。举例而言，词组“在约10与约20之间”旨在在某些实施例中意指“在正好10与正好20之间”，且在某些实施例中意指“在10
±
δ1与20
±
δ2之间”。值的变化量δ1、δ2在某些实施例中可小于该值的5％，在某些实施例中小于该值的10％，且在某些实施例中小于该值的20％。在给出大的值范围(例如，包含两个或两个以上量级的范围)的实施例中，值的变化量δ1、δ2可高达50％。举例而言，若可操作范围自2延伸至200，“大约80”可囊括在40与120之间的值，且范围的大小可处于1与300之间。当想要精确值时，则使用术语“正好”，例如“在正好2与正好200之间”。
133.术语“毗邻”可以是指两个组件被配置于彼此极为接近范围内(例如，在小于两个组件中较大组件的横向尺寸或竖直尺寸的约五分的一的距离内)。在某些情形中，毗邻组件之间可能存在中介结构或中介层。在某些情形中，毗邻组件可紧毗邻于彼此而无中介性结构或组件。
134.除非明确指示相反情形，否则说明书中及申请专利范围中所使用的不定冠词“一(a及an)”应理解为意指“至少一个”。
135.说明书及申请专利范围中所使用的词组“及/或”应被理解为意指由词组“及/或”结合的组件中的“任一者或两者”，即在某些情形中以结合方式存在且在其他情形中以分离方式存在的组件。以“及/或”列出的多个组件应被视为具有相同含义，即由“及/或”所结合的组件中的“一或多者”。除由“及/或”从句具体标识的组件之外，亦可视情况存在其他组件，无论与具体标识的彼等组件相关还是不相关。因此，举非限制性示例，当与例如“包括”等开放式语言结合使用时，对“a及/或b”的提及在一个实施例中可指代仅a(视情况包含除b之外的组件)；在另一实施例中，指代仅b(视情况包含除a之外的组件)；在又一实施例中，指代a及b两者(视情况包含其他组件)；等等。
136.如本说明书及申请专利范围中所使用，“或”应被理解为具有与如上文所定义的“及/或”相同的含义。举例而言，在分隔清单中的物项时，“或”或者“及/或”应被阐释为包含性，即包含若干个组件或一系列组件中的至少一者(但亦包括一个以上)及视情况包含额外未列出的物项。只有明确指示相反情形的术语(例如，
“…
中的仅一者”或
“…
中的恰好一者”或“由
…
组成”(当在申请专利范围中使用时))才指代包含若干个组件或一系列组件中的恰好一个组件。一般而言，所使用的术语“或”在前面有排他性术语(诸如
“…
中的任一者”、
“…
中的一者”、
“…
中的仅一者”或
“…
中的恰好一者”)时应仅将其解释为指示排他性选择(即，“一者或另一者而非两者”)。当在申请专利范围中使用时，“基本上由
…
组成”应具有如其用于专利法律领域中的普通含义。
137.如说明书及申请专利范围中所使用，在提及一或多个组件的列表时的词组“至少一者”应被理解为意指自该组件列表中的该等组件中的任一者或多者选择的至少一个组件，但未必包括该组件列表内所具体列出的每一组件中的至少一者，且不排除该组件列表中的组件的任何组合。此定义亦容许除词组“至少一个”所提及的组件列表内具体标识的组件之外，亦可视情况存在其他组件，无论与具体标识的彼等组件相关还是不相关。因此，举非限制性示例，“a及b中的至少一者”(或等效地，“a或b中的至少一者”，或等效地，“a及/或b中的至少一者”)在一个实施例中可指代至少一个a(视情况包括一个以上a)，而不存在b(且视情况包括除b以外的组件)；在另一实施例中，指代至少一个b(视情况包括一个以上b)，而不存在a(且视情况包括除a以外的组件)；在又一实施例中，指代至少一个a(视情况包括一个以上a)及至少一个b(视情况包括一个以上a)(且视情况包括其他组件)；等等。
138.在申请专利范围中且在以上说明书中，所有过渡性词组(例如“包括”、“包含”、“携载”、“具有”、“含有”、“涉及”、“容纳”、“由
…
构成”等)应被理解为开放式的，即意指包含但不限于。仅过渡性词组“由
…
组成”及“基本上由
…
组成”才分别应为封闭式或半封闭式过渡性词组。
139.申请专利范围不应被解读为仅限于所阐述的次序或组件，除非指出具有所述含义。应理解熟习此项技术者可做出形式及细节上的各种改变，而此并不背离随附申请专利范围的精神及范畴。主张在以下申请专利范围及其等效内容的精神及范畴的所有实施例。