[發明專利]基于CMOS圖像傳感的光柵波導多微流道芯片的制造方法

有效

• 申請號: 202010054306.0
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111229342B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 陳昌;劉博;豆傳國
• 申請（專利權）人: 上海新微技術研發中心有限公司
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00;G01N21/64
• 代理公司: 蘇州國卓知識產權代理有限公司 32331
• 代理人: 黃少波

本發明提供一種CMOS圖像傳感的光柵波導多微流道芯片的制造方法，包括提供CMOS圖像傳感層；在25?150℃沉積溫度下形成氮化硅材料的波導層；形成光柵波導組，包括光柵波導及出射光柵；形成第一數量的微流道，光柵波導組與微流道對應組成第一數量的微流體，形成微流體組；出射光柵位于微流道下方用以將光沿垂直方向向上導入所述微流道內。具有有益效果：形成光柵波導與多微流道一體化矩陣的結構，通過多微流體通道和大規模矩陣化的光柵波導來實現比傳統光學系統更高通量的分析性能，快速構建高通量生物樣品的芯片級的片上光學檢測分析系統，實現微納尺度下的生物檢測的高通量芯片；減少實驗中對收集光路調整等準備工作，提高檢測系統的便攜性。

技術領域

本發明涉及一種基于CMOS圖像傳感的光柵波導多微流道芯片的制造方法，以及基于CMOS圖像傳感的光柵波導多微流道生物檢測芯片的制造方法。

背景技術

在現代生化分析流程中，高通量檢測設備已經被廣泛使用。這些設備大多采用基于微流體技術或者微孔陣列的生物芯片，裝載在高性能的光學系統中，實現對諸如核酸、蛋白、病毒、細菌、細胞等等不同尺寸的生物樣品的分析。這些光學系統的設計通常都基于復雜的幾何光學，其體積大、成本高、需要光學準直、維護成本較高。

在精準醫療時代，小型化、高性能、低成本和可移動的集成化分析系統受到很大關注。尤其是lab on chip的概念，經過幾十年的發展，基于微流體技術對生物樣品的操控方面取得了長足的進步，但真正的lab on chip系統仍然缺少一種微納尺度下的高通量生物樣品的芯片級的片上光學檢測和分析集成系統。

CMOS圖像傳感器是利用CMOS半導體的有源像素傳感器，其中每個光電傳感器附近都有相應的電路直接將光能量轉換成電壓信號。與感光耦合元件CCD不同的是，它并不涉及信號電荷。同等條件下，CMOS圖像傳感器元件數相對更少，功耗較低，數據吞吐速度也比CCD高，信號傳輸距離較CCD短，電容、電感和寄生延遲降低，且資料輸出采用X-Y尋址方式，速度更快。CCD的數據輸出速率一般不超過每秒70百萬像素，而CMOS則可以達到每秒100百萬像素。

發明內容

為解決目前現代生化分析儀器體積龐大、成本高和滿足精準醫療時代所需求的儀器小型化、可移動和集成化等一系列新的需求。本發明通過集成電路量產工藝來生產這種芯片級光學檢測和分析系統，將傳統光學系統的功能通過集成光學或片上光學器件來實現，在高分子聚合材料和CMOS圖像傳感層上形成光波導層，利用CMOS的替代性，減少了實驗中對收集光路調整等準備工作，提高了實驗效率；提高了檢測系統的便攜性，不僅可以把傳統的臺式甚至大型的光學系統縮小到芯片尺寸，而且還保證同等甚至更出色的分析性能，實現微納尺度下的生物樣品的高通量芯片級光學檢測和分析集成系統，大幅度降低系統成本。

本發明提供一種基于CMOS圖像傳感的光柵波導多微流道芯片的制造方法，包括：

步驟1000：提供CMOS圖像傳感層，在所述CMOS圖像傳感層上形成厚度為15～30μm高分子聚合材料的下包層；

步驟2000：在25-150℃沉積溫度下在所述下包層上沉積形成氮化硅材料的波導層；

步驟3000：以所述波導層形成第一數量的光柵波導組，所述光柵波導組包括第二數量的光柵波導；所述光柵波導包括出射光柵；

步驟4000：在所述波導層上形成二氧化硅保護層，所述保護層用于覆蓋所述光柵波導并保護所述出射光柵；在所述保護層上形成厚度為15～30μm高分子聚合材料的上包層；

步驟5000：形成第一數量的微流道，所述光柵波導組與所述微流道一一對應組成第一數量的微流體，以形成微流體組；所述微流道貫穿所述上包層以暴露出所述保護層；所述出射光柵位于所述微流道下方用以將光沿垂直方向向上導入所述微流道內；

步驟6000：在所述上包層上形成流道蓋板，所述流道蓋板包括用以向所述微流道注入含待檢測生物分子溶液的注液口；