(57)【要約】例示的画像センサ構体は画像層を備える。画像層は、その層内に配置した光検出器のアレイを有する。デバイススタックを画像層上に配置する。光ガイドのアレイをデバイススタック内に配置する。各光ガイドは光検出器のアレイにおける少なくとも１つの光検出器に関連付ける。不動態化スタックをデバイススタック上に配置する。不動態化スタックは、光ガイドの頂面に直接接触する底面を有する。ナノウェルのアレイを不動態化スタックの頂部層に配置する。各ナノウェルは光ガイドのアレイにおける光ガイドに関連付ける。クロストーク遮断金属構体を不動態化スタック内に配置する。クロストーク遮断金属構体は不動態化スタック内のクロストークを減少する。【選択図】図２
2020533782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像センサ構体において、
画像層であり、該層内に配置された光検出器のアレイを有する、該画像層と、
前記画像層上に配置されたデバイススタックと、
前記デバイススタック内に配置された光ガイドのアレイであり、各光ガイドは前記光検出器のアレイにおける少なくとも１つの光検出器に関連付けられる、該光ガイドのアレイと、
前記デバイススタック上に配置された不動態化スタックであり、前記光ガイドの頂面に直接接触する底面を有する、該不動態化スタックと、
前記不動態化スタックの頂部層に配置されたナノウェルのアレイであり、各ナノウェルは前記光ガイドのアレイにおける光ガイドに関連付けられる、該ナノウェルのアレイと、及び
前記不動態化スタック内に配置されたクロストーク遮断金属構体であり、前記不動態化スタック内のクロストークを減少する、該クロストーク遮断金属構体と、
を備える、画像センサ構体。
【請求項２】
請求項１記載の画像センサ構体において、
前記不動態化スタックは複数の層を有し、前記複数の層は、前記光ガイド上に配置された第１不動態化層、及び前記第１不動態化層上に配置された第１化学保護層を含む、該不動態化スタックを備える、画像センサ構体。
【請求項３】
請求項２記載の画像センサ構体において、前記クロストーク遮断金属構体は、前記第１不動態化層に配置された金属ピラーを有する、画像センサ構体。
【請求項４】
請求項２記載の画像センサ構体において、前記クロストーク遮断金属構体は、前記第１不動態化層に配置された平行金属層を有する、画像センサ構体。
【請求項５】
請求項２記載の画像センサ構体において、前記複数の層は、
前記第１化学保護層上に配置された第２不動態化層、
前記第２不動態化層上に配置された第２化学保護層
を有し、
前記ナノウェルは前記第２化学保護層の頂部層に配置される、画像センサ構体。
【請求項６】
請求項５記載の画像センサ構体において、前記クロストーク遮断金属構体は、前記第２不動態化層に配置された平行金属層を有する、画像センサ構体。
【請求項７】
請求項５記載の画像センサ構体において、前記クロストーク遮断金属構体は、前記第１不動態化層に配置された金属ピラーを有する、画像センサ構体。
【請求項８】
請求項５記載の画像センサ構体において、前記クロストーク遮断金属構体は、前記第１不動態化層の底面から前記第２不動態化層の頂面まで延在する金属ピラーを有し、前記金属ピラーは前記ナノウェル相互間に配置される、画像センサ構体。
【請求項９】
請求項１記載の画像センサ構体において、前記クロストーク遮断金属構体は、
タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）及び銅（Ｃｕ）のうち１つから成る、画像センサ構体。
【請求項１０】
請求項２記載の画像センサ構体において、前記第１不動態化層は窒化ケイ素（ＳｉＮ）から成り、前記第１化学保護層は五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）から成る、画像センサ構体。
【請求項１１】
請求項１記載の画像センサ構体において、前記デバイススタックと前記不動態化スタックとの間に配置された光遮蔽層を備える、画像センサ構体。
【請求項１２】
請求項５記載の画像センサ構体において、前記第２不動態化層は窒化ケイ素（ＳｉＮ）から成り、前記第２化学保護層は五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）から成る、画像センサ構体。
【請求項１３】
請求項４記載の画像センサ構体において、前記平行金属層は、
前記平行金属層間の分離距離が前記クロストーク波長の１／２以下である、
前記平行金属層の幅が前記クロストーク波長の１／２以上である、
のうち少なくとも１つの特性を有する、画像センサ構体。
【請求項１４】
請求項６記載の画像センサ構体において、前記平行金属層は、
前記平行金属層間の分離距離が前記クロストーク波長の１／２以下である、
前記平行金属層の幅が前記クロストーク波長の１／２以上である、
のうち少なくとも１つの特性を有する、画像センサ構体。
【請求項１５】
画像センサ構体において、
画像層であり、該層内に配置された光検出器のアレイを有する、該画像層と、
前記画像層上に配置されたデバイススタックと、
前記デバイススタック内に配置された光ガイドのアレイであり、各光ガイドは前記光検出器のアレイにおける少なくとも１つの光検出器に関連付けられる、該光ガイドのアレイと、
前記デバイススタック上に配置された不動態化スタックであり、
前記光ガイドの頂面に直接接触する底面を有する第１不動態化層、
前記第１不動態化層上に配置された第１化学保護層、
前記第１化学保護層上に配置された第２不動態化層、及び
前記第２不動態化層上に配置された第２化学保護層
を含む、該不動態化スタックと、並びに
前記不動態化スタックの頂部層に配置されたナノウェルのアレイであり、各ナノウェルは前記光ガイドのアレイにおける光ガイドに関連付けられる、該ナノウェルのアレイと、
を備える、画像センサ構体。
【請求項１６】
請求項１５記載の画像センサ構体において、前記不動態化スタック内に配置されたクロストーク遮断金属構体であり、前記不動態化スタック内のクロストークを減少する、該クロストーク遮断金属構体を備える、画像センサ構体。
【請求項１７】
請求項１６記載の画像センサ構体において、前記クロストーク遮断金属構体は、前記ナノウェル相互間に配置された金属ピラー及び平行金属層のうち少なくとも１つを有する、画像センサ構体。
【請求項１８】
前記画像層であって、該層内に配置された光検出器のアレイを有するものである、該画像層上に配置されたデバイススタック内に光ガイド開孔のアレイをエッチングするステップと、
前記光ガイド開孔に光ガイドのアレイを形成し、各光ガイドは前記光検出器のアレイにおける少なくとも１つの光検出器に関連付けられるよう形成するステップと、
前記光ガイドのアレイ上に第１不動態化層を配置し、前記第１不動態化層の底面が前記光ガイドの頂面に直接するよう配置するステップと、
前記第１不動態化層上に第１化学保護層を配置し、前記第１化学保護層及び前記第１不動態化層が不動態化スタックの少なくとも一部分をなすよう配置するステップと、
前記不動態化スタックの頂部層にナノウェルのアレイを形成し、各ナノウェルは前記光ガイドのアレイにおける光ガイドに関連付けられるよう形成するステップと、並びに
前記不動態化スタック内のクロストークを減少するクロストーク遮断金属構体であって、該クロストーク遮断金属構体を前記不動態化スタック内に配置するステップと、
を備える、方法。
【請求項１９】
請求項１８記載の方法において、
前記光ガイド開孔内に前記光ガイドを窪ませ、前記光ガイド開孔の内側壁の上方部分が露出し、また前記光ガイドの頂面が前記光ガイド開孔の頂部開口の下方に所定深さまで窪ませるステップ、
を備え、
前記第１不動態化層を配置するステップは、さらに、前記光ガイド開孔の前記内側壁の上方部分に前記第１不動態化層を共形適合させ、前記第１不動態化層の頂部層にナノウェルのアレイを形成し、各ナノウェルが単一の光ガイドに関連付けられるよう形成するステップを含む、方法。
【請求項２０】
請求項１９記載の方法において、前記クロストーク遮蔽構体を配置するステップは、ナノウェル相互間で前記第１不動態化層内に金属ピラーを配置するステップを含む、方法。
【請求項２１】
請求項１８記載の方法において、
前記第１化学保護層上に第２不動態化層を配置するステップと、
前記第２不動態化層上に第２化学保護層を配置し、前記第２化学保護層及び前記第２不動態化層がさらに前記不動態化スタックをなすように配置するステップと
を備える、方法。
【請求項２２】
請求項１８記載の方法において、前記クロストーク遮蔽構体を配置するステップは、ナノウェル相互間で前記不動態化スタック内に金属ピラー及び平行金属層のうち一方を配置するステップを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本件特許出願は、２０１７年１２月２６日出願の米国仮出願第６２／６１０,３５４号、及び２０１８年３月１９日出願のオランダ国特許出願第２０２０６１５号の優先権を主張し、これら特許出願それぞれの内容全体は参照により本明細書に組み入れられるものとする。
本発明開示は画像センサ構体に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像センサ構体は、フローセルのようなマイクロ流体デバイスに結合してセンサシステムを形成することができる。センサシステムは、例えば、バイオセンサシステムとすることができる。このようなセンサシステムは、画像センサ構体の不動態積層体（本明細書では「不動態化スタック」）における頂部層に配置したナノウェルの高密度アレイを利用し、ナノウェル内に配置した検体に対して制御した反応プロトコールを実施することがよくある。
【０００３】
このような反応プロトコールの実施例において、画像センサ構体のナノウェルアレイ内に配置される検体（例えば、ＤＮＡ断片、核酸分子鎖、等々のクラスター）は、フローセルを通過する流体フローにより検体に送給される識別可能な標識（例えば、蛍光標識付け分子）でタグ付けすることができる。この後、１つ又はそれ以上の励起光を標識付けされた検体に指向させることができる。検体は放出光としての光子を放出し、これら光子は、不動態化スタックを経て各ナノウェルに関連付けられた（例えば、直下に位置付けられた）画像センサ構体の光ガイド内に伝送することができる。
【０００４】
各光ガイドの頂面は不動態化スタックの底面に直接接触し、各光ガイドの頂面は、関連付けられたナノウェルからの放出光としての光子の大部分を受光する。光ガイドは、画像センサ構体内に配置され、かつ光ガイドに関連付けられた（直下に位置付けられた）光検出器に放出光としての光子を指向させる。光検出器は放出光としての光子を検出する。次いで、画像センサ構体内のデバイス回路は、それら検出した光子を用いるデータ信号を処理及び伝送する。この後、データ信号は検体の特性を解明するよう解析することができる。このような反応プロトコールの実施例としては、健康及び医薬産業等での高処理能力のＤＮＡシークエンシング（配列決定）がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
反応プロトコールの処理能力向上させる必要性は絶えず高まるため、画像センサ構体のナノウェルアレイにおけるナノウェルのサイズを減少し続け、またひいてはナノウェルアレイにおけるナノウェルの数を増加させる必要がある。アレイ内におけるナノウェルの行間ピッチ（すなわち、半導体構体における反復構体間の距離）がより小さくなっていくため、クロストークがますます深刻な重大因子となる。
【０００６】
クロストークとしては、ナノウェルから不動態化スタックを経て関連付けられていない隣接する光ガイドに伝送され、関連付けられていない光検出器によって検出される放出光がある。クロストークは、光検出器及びその関連付けられたデバイス回路から処理されるデータ信号のノイズレベルに関与する。幾つかの状況の下でナノウェル行のピッチにおける何らかの範囲（例えば、１.５ミクロン以下の範囲、又は１.０ミクロン以下の範囲）に関して、クロストークはノイズ関与の重要因子となり得る。加えて、ナノウェルサイズ（直径）は、より密なピッチに適合するよう減少させることがよくある。この結果として、各ナノウェル内の検体の総数（及びひいては各ウェルからの利用可能な総放出信号）が減少し、さらに、このようなクロストークのノイズ効果を悪化させる。
【０００７】
したがって、画像センサ構体内において伝送されるクロストークを減少する必要性がある。より具体的には、ナノウェルから画像センサ構体の不動態化スタックを経て、ナノウェルに関連付けられていない光ガイドの頂面に伝送される画像センサ構体のクロストークを減少する必要性がある。加えて、光ガイドに進入する前に不動態化スタック経由で伝送されるこのようなクロストークを減少する必要性がある。さらに、ナノウェルの行間ピッチが約１.５ミクロン以下である画像センサ構体のクロストークを減少する必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示は、不動態化スタックに配置されるクロストーク遮断金属構体を有する画像センサ構体を設けることによって、従来技術よりも利点をもたらし、また従来技術にとって代わるものを提供する。クロストーク遮断金属構体としては、ピラー又は平行金属プレートがあり得る。不動態化スタック内に配置されることにより、クロストーク遮断金属構体は、不動態化層内で伝送され、また画像センサ構体の光ガイドにおける頂面に進入する前にクロストークを大幅に減少する。
【０００９】
本開示の１つ又はそれ以上の態様による画像センサ構体は画像層を備える。前記画像層は、該層内に配置された光検出器のアレイを有する。デバイススタックが前記画像層上に配置される。光ガイドのアレイが前記デバイススタック内に配置される。各光ガイドは前記光検出器のアレイにおける少なくとも１つの光検出器に関連付けられる。不動態化スタックが前記デバイススタック上に配置される。前記不動態化スタックは前記光ガイドの頂面に直接接触する底面を有する。ナノウェルのアレイが前記不動態化スタックの頂部層に配置される。各ナノウェルは前記光ガイドのアレイにおける光ガイドに関連付けられる。クロストーク遮断金属構体が前記不動態化スタック内に配置される。前記クロストーク遮断金属構体は前記不動態化スタック内のクロストークを減少する。
【００１０】
本開示の１つ又はそれ以上の態様による他の画像センサ構体は画像層を備える。前記画像層は、該層内に配置された光検出器のアレイを有する。デバイススタックが前記画像層上に配置される。光ガイドのアレイが前記デバイススタック内に配置される。各光ガイドは前記光検出器のアレイにおける少なくとも１つの光検出器に関連付けられる。不動態化スタックが前記デバイススタック上に配置される。前記不動態化スタックは、前記光ガイドの頂面に直接接触する底面を有する第１不動態化層を含む。前記不動態化スタックは、さらに、前記第１不動態化層上に配置された第１化学保護層も含む。前記不動態化スタックは、さらに、前記第１化学保護層上に配置された第２不動態化層、及び前記第２不動態化層上に配置された第２化学保護層も含む。ナノウェルのアレイが前記不動態化スタックの頂部層に配置される。各ナノウェルは前記光ガイドのアレイにおける光ガイドに関連付けられる。
【００１１】
本開示の１つ又はそれ以上の態様による画像センサ構体を形成する方法は、画像層上にデバイススタック配置するステップを備える。前記画像層は、該層内に配置された光検出器のアレイを有する。光ガイド開孔のアレイをエッチングする。光ガイドのアレイを前記光ガイド開孔に形成する。各光ガイドは前記光検出器のアレイにおける少なくとも１つの光検出器に関連付けられる。第１不動態化層を前記光ガイドのアレイ上に配置し、前記第１不動態化層の底面が前記光ガイドの頂面に直接するよう配置する。第１化学保護層を前記第１不動態化層上に配置する。前記第１化学保護層及び前記第１不動態化層は不動態化スタック含まれる。ナノウェルのアレイを前記不動態化スタックの頂部層に形成する。各ナノウェルは前記光ガイドのアレイにおける光ガイドに関連付けられる。クロストーク遮断金属構体を前記不動態化スタック内に配置する。前記クロストーク遮断金属構体は前記不動態化スタック内のクロストークを減少する。
【００１２】
本開示は、添付図面につき行った以下の詳細な説明からより十分に理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】センサシステム内に配置した画像センサを有する、該センサシステムの簡略化した縦断面図である。
【図２】本明細書記載の一実施例による、画像センサ構体の簡略化した縦断面図であり、該画像センサ構体は不動態化スタックにピラーの形態としたクロストーク遮断金属構体を有する。
【図３】本明細書記載の一実施例による、画像センサ構体の簡略化した縦断面図であり、該画像センサ構体は不動態化スタックにピラーの形態としたクロストーク遮断金属構体を有する。
【図４】本明細書記載の一実施例による、画像センサ構体の簡略化した縦断面図であり、該画像センサ構体は不動態化スタックにピラーの形態としたクロストーク遮断金属構体を有する。
【図５】本明細書記載の一実施例による、画像センサ構体の簡略化した縦断面図であり、該画像センサ構体は不動態化スタックに平行な金属層の形態としたクロストーク遮断金属構体を有する。
【図６】本明細書記載の一実施例による、製造の中間段階におけるデバイススタックに配置される光ガイド開孔を有する画像センサ構体の簡略化した縦断面図である。
【図７】本明細書記載の一実施例による、図６の画像センサ構体に光ガイド層を配置した、該画像センサ構体の簡略化した縦断面図である。
【図８】本明細書記載の一実施例による、光ガイドを形成するよう光ガイド層を平面化した、図７の画像センサ構体の簡略化した縦断面図である。
【図９】本明細書記載の一実施例による、光ガイド開孔の頂部下方に窪ませた光ガイドを有する、図８の画像センサ構体の簡略化した縦断面図である。
【図１０】本明細書記載の一実施例による、不動態化スタックにピラーの形態としたクロストーク遮断金属構体を有する、図９の画像センサ構体の簡略化した縦断面図であり、完成した画像センサ構体を形成するよう不動態化スタックを光ガイドの頂面上に配置する。
【図１１】本明細書記載の一実施例による、製造の中間段階における部分的に形成した不動態化スタックにピラーの形態としたクロストーク遮断金属構体を有する、画像センサ構体の簡略化した縦断面図である。
【図１２】本明細書記載の一実施例による、完成した画像センサ構体を形成するよう完全に形成した不動態化スタックを有する、図１１の画像センサ構体の簡略化した縦断面図である。
【図１３】本明細書記載の一実施例による、製造の中間段階における部分的に形成した不動態化スタックにピラーの形態としたクロストーク遮断金属構体を有する、画像センサ構体の簡略化した縦断面図である。
【図１４】本明細書記載の一実施例による、完成した画像センサ構体を形成するよう完全に形成した不動態化スタックを有する、図１３の画像センサ構体の簡略化した縦断面図である。
【図１５】本明細書記載の一実施例による、製造の中間段階における部分的に形成した不動態化スタックを有する、画像センサ構体の簡略化した縦断面図である。
【図１６】本明細書記載の一実施例による、完成した画像センサ構体を形成するよう完全に形成した不動態化スタックに平行金属層の形態としたクロストーク遮断金属構体を有する、図１５の画像センサ構体の簡略化した縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本明細書で開示される構体、機能、製造の原理、並びに方法、システム及びデバイスの使用の全体的理解が得られるよう若干の実施例を以下に説明する。１つ又はそれ以上の実施例を添付図面で図解する。当業者であれば、本明細書で特別に記載され、また添付図面で図解される方法、システム、及びデバイスは非限定的な実施例であり、また本発明開示の範囲は特許請求の範囲によってのみ定義されることを理解するであろう。一実施例に関して図示又は記載される特徴は他の実施例の特徴と組み合わせることができる。このような変更及び改変は本発明開示の範囲内に含まれることを意図する。
【００１５】
本開示明細書全体にわたり使用される用語「ほぼ（substantially）」、「おおよそ（approximately）」、「約（about）」、「比較的（relatively）」又は他の類似する用語は、処理における変動に起因するような僅かなゆらぎを記述及び考慮するのに使用される。例えば、これら用語は、±１０%以下、例えば±５%以下、例えば±２%以下、例えば±１%以下、例えば±０.５%以下、例えば±０.２%以下、例えば±０.１%以下、例えば±０.０５%以下に言及することができる。
【００１６】
本明細書記載の実施例は、画像センサ構体及びそれを作成する方法に関する。より具体的には、本明細書記載の実施例は、画像センサ構体の不動態化スタック内に配置されるクロストーク遮断金属構体を有する画像センサ構体に関する。
【００１７】
図１は、本明細書記載の画像センサ構体における１つのタイプを有するセンサシステムを示す。図２〜５は、本発明開示による画像センサ構体の種々の実施例を示す。図６〜１６は、本発明開示による画像センサ構体を作成する方法の様々な実施例を示す。
【００１８】
図１につき説明すると、例示的なセンサシステム１０（この実施例においてはバイオセンサシステム１０である）は画像センサ構体１４に結合したフローセル１２を有する。バイオセンサシステム１０のフローセル１２は、フローセル側壁１８に固着したフローセルカバー１６を有する。フローセル側壁１８は画像センサ構体１４の不動態化スタック２４における頂部層２２に結合して、両者間にフローチャンネル２０を形成する。
【００１９】
不動態化スタック２４の頂部層２２は、そこに配置されるナノウェル２６の大きなアレイを有する。検体２８（例えば、ＤＮＡ断片、オリゴヌクレオチド、他の核酸鎖、等）をナノウェル２６内に配置することができる。フローセルカバーは、流体フロー３４が進入してフローチャンネル２０から出入りできるサイズの流入ポート３０及び流出ポート３２を有する。流体フロー３４は、ナノウェル２６内に配置される検体２８に対して種々の制御された多数の反応プロトコールを実施するのに利用される。流体フロー３４は、さらに、検体２８にタグ付けするのに使用できる識別可能な標識３６（例えば、蛍光標識付けヌクレオチド分子、等々）を送給することができる。
【００２０】
バイオセンサ１０の画像センサ構体１４はベース基板３８上に配置される画像層４０を有する。画像層３８は、ＳｉＮのような誘電層とすることができ、またそこに配置される光検出器４２のアレイを含むことができる。ここで使用される光検出器４２は、例えば、フォトダイオード、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）材料又はその双方のような半導体とすることができる。光検出器４２は、ナノウェル２６内の検体２８に付着した蛍光標識３６から放出される放出光４４の光子を検出する。ベース基板３８は、ガラス、シリコン（ケイ素）又は他の類似材料とすることができる。
【００２１】
デバイススタック４６を画像層４０上に配置する。デバイススタック４６は、光検出器４２とインタフェースをとり、また検出された光子を用いるデータ信号を処理する様々なデバイス回路４８を含む複数の誘電層（図示せず）を有することができる。
【００２２】
デバイススタック４６には、さらに、光ガイド５０のアレイを配置する。各光ガイド５０は光検出器のアレイにおける少なくとも１つの光検出器４２に関連付ける。例えば、光ガイド５０は、関連付けられた光検出器上に直接位置付けることができる。光ガイド５０は、ナノウェル２６に配置される検体２８の蛍光標識３６からの放出光４４の光子を関連付けられた光検出器４２指向させる。
【００２３】
デバイススタック４６内には、さらに、光遮蔽層５２、反射防止層５４及び保護内張り層５６を配置する。保護内張り層５６は、窒化ケイ素（ＳｉＮ）から成るものとすることができ、また光ガイド５０の内壁を内張りする。光遮蔽層５２は、タングステン（Ｗ）を有することができ、またデバイススタック４６内に伝送される放出光４４及び励起光５８を減衰する。反射防止層４４は、シリコンオキシ窒化物（ＳｉＯＮ）を有することができ、また下層の金属層をフォトリソグラフィによりパターン形成するのに使用することができる。
【００２４】
不動態化スタック２４をデバイススタック４６上に配置する。この不動態化スタック２４は、光ガイド５０の頂面６２に直接接触する底面６０を有する。この不動態化スタック２４は、不動態化層６４及び化学保護層６６（この場合、不動態化スタック２４の頂部層２２である）を有することができる。この不動態化層６４は、ＳｉＮを有することができ、また不動態化スタック２４の底面６０を有することができる。化学保護層６６は、五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）から成るものとすることができ、また不動態化スタック２４の頂部層２２とすることができる。
【００２５】
ナノウェル２６のアレイは、さらに、不動態化スタック２４の頂部層２２にも配置し、各ナノウェル２６は光ガイドのアレイにおける光ガイド５０に関連付けられる。例えば、各ナノウェル２６は、関連付けされた光ガイド５０真上に位置付けることができ、これにより、各光ガイド５０の頂面６２に進入する放出光４４の多くの光子が、その光ガイドに関連付けられるナノウェル２６内から発生するものとなり得る。
【００２６】
動作中、様々なタイプの励起光５８がナノウェル２６内の検体２８に放射され、標識付けされた分子３６を放出光４４の蛍光を発生させる。放出光４４の光子の大部分は、不動態化スタック２４経由で伝送され、関連付けされた光ガイド５０の頂面６２に進入することができる。光ガイド５０は、励起光５８の大部分をフィルタ処理することができ、放出光４４を光ガイド５０の直下に位置付けられた関連の光検出器４２に指向させることができる。
【００２７】
光検出器４２は放出光の光子を検出する。次に、デバイススタック４６内におけるデバイス回路４８は、それら検出した光子を用いるデータ信号を処理及び伝送する。この後、データ信号は検体の特性を解明するよう解析することができる。
【００２８】
しかし、ナノウェルからの放出光における幾分かの光子は、不動態化スタック２４から不慮に隣接する関連付けられていない光ガイド５０に伝送されて、関連付けられていない光検出器４２内で望ましくないクロストーク（又はクロストーク放出光）として検出されることがあり得る。このクロストークはデータ信号のノイズに関与する。
【００２９】
ナノウェルの行間ピッチが小さい（例えば、約１.５ミクロン以下のピッチ、又は約１.２５ミクロン以下のピッチ及び約１ミクロン以下でさえものピッチを有するナノウェルを有する）画像センサ構体１４に関しては、このようなクロストークはデータ信号に関連するノイズレベルを大幅に増大することがあり得る。加えて、ナノウェルサイズ（直径）は、より密なピッチに適合するよう減少させることがよくある。この結果として、各ナノウェルにおける検体総数（及びひいては各ウェルからの利用可能な総放出信号）が減少し、このようなクロストークのノイズ効果を一層悪化させる。したがって、画像センサ構体サイズが縮小すればするほど、不動態化スタック２４内で伝送されるクロストークを減少するのが一層望ましくなる。
【００３０】
本明細書記載の例示的センサシステムは、幾つかの態様で既存センサシステムとは異なる。例えば、１つの対照的な実施例において、クロストーク遮蔽体（図示せず）を不動態化スタック２４の下方に位置付けたデバイススタック４６内に配置する。この対照的な実施例においては、クロストーク遮蔽体を使用し、光ガイド５０から漏れてデバイススタック４６から他の光ガイド５０に伝送されるクロストークを減少する。これらクロストーク遮蔽体は不動態化スタック２４から光ガイド５０の頂面６２に伝送されるクロストークは減少しない。
【００３１】
図２につき説明すると、この図は、画像センサ構体１００の不動態化スタック１０４にクロストーク遮断金属構体１０２を有する画像センサ構体１００の実施例の縦断面図を示す。クロストーク遮断金属構体１０２は任意の適当な形状とすることができるが、この実施例においては、金属ピラー１０６の形態である。用語「ピラー」は、本明細書に使用されるように、底部表面から不動態化スタックにおける層の頂面まで延在する構体を有する。例えば、図２における金属ピラー１０６は、不動態化スタック１０４内で第１不動態化層１４２の底部表面１４０から第１不動態化層１４２の頂面まで延在する。
【００３２】
画像センサ構体１００は図１のセンサシステム１０と同様のセンサシステムを形成するフローセルに結合することができる。センサシステムは、例えば、バイオセンサシステムとすることができる。
【００３３】
画像センサ構体１００は、ベース基板１１０上に配置される画像層１０８を有する。ベース基板１１０はガラス又はシリコンとすることができる。画像層１０８はＳｉＮのような誘電層とすることができる。
【００３４】
ここで使用される光検出器１１２のアレイは、例えば、フォトダイオード、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）材料又はその双方のような半導体とすることができる。光検出器１１２は、不動態化スタック１０４の頂部層１２２に配置されるナノウェル１２０における検体１１８に付着した蛍光標識１１６から発せられる放出光１１４の光子を検出する。蛍光標識１１６は、種々の制御された反応プロトコール中に励起光１２４によって蛍光を発するようになる。
【００３５】
デバイススタック１２６を画像層上に配置する。デバイススタック１２６は、光検出器１１２とインタフェースをとり、また放出光１１４の検出された光子を用いるデータ信号を処理する様々なデバイス回路１２８を含む複数の誘電層（図示せず）を有することができる。
【００３６】
デバイススタック１２６には、さらに、光ガイド１３０のアレイを配置する。各光ガイド１３０は光検出器のアレイにおける少なくとも１つの光検出器１１２に関連付ける。例えば、光ガイド１３０は、関連付けられた光検出器１１２上に直接位置付けることができる。光ガイド１３０は、ナノウェル１２０に配置される検体１１８の蛍光標識１１６からの放出光１１４の光子を関連付けられた光検出器１１２指向させる。
【００３７】
デバイススタック１２６内には、さらに、光遮蔽層１３４、反射防止層１３６及び保護内張り層１３８を配置する。保護内張り層１３８は、窒化ケイ素（ＳｉＮ）又は他の類似材料のような誘電材料を有することができ、また光ガイド５０の内壁を内張りする。光遮蔽層１３４は、タングステン（Ｗ）又は他の類似材料のような遷移材料を有することができ、またデバイススタック１２６内に伝送される放出光１１４及び励起光１２４を減衰する。反射防止層１３６は、シリコンオキシ窒化物（ＳｉＯＮ）又は他の類似材料のような反射防止化合物を有することができ、また下層の金属層をフォトリソグラフィによりパターン形成するのに使用することができる。
【００３８】
不動態化スタック１０４をデバイススタック１２６上に配置する。この不動態化スタック１０４は、光ガイド１３０の頂面１３２に直接接触する底面１４０を有する。この不動態化スタック１０４は、放出光１１４を透過させるのに適した任意な数の材料層を有することができる。しかし、この実施例において、不動態化スタック１０４は、第１不動態化層１４２及び第１化学保護層１４４を有する。第１不動態化層１４２は、ＳｉＮを有することができ、また不動態化スタック１０４の底面１４０を有することができる。第１化学保護層１４４は、五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）又は他の類似材料のような遷移金属酸化物を有することができ、また不動態化スタック１０４の頂部層１２２とすることができる。
【００３９】
ナノウェル１２０のアレイは、さらに、不動態化スタック１０４の頂部層１２２にも配置し、各ナノウェル１２０は光ガイドのアレイにおける光ガイド１３０に関連付けられる。例えば、各ナノウェル１２０は、関連付けされた光ガイド１３０真上に位置付けることができ、これにより、各光ガイド１３０の頂面１３２に進入する放出光１１４の多くの光子が、その光ガイドに関連付けられるナノウェル１２０内から発生するものとなり得る。
【００４０】
クロストーク遮断金属構体１０２は不動態化スタック１０４内に配置され、クロストーク遮断金属構体１０２が不動態化スタック１０４内のクロストークを減少することができる。クロストーク遮断金属構体１０２は任意の適当な形状とすることができるが、この実施例においては、金属ピラー１０６の形態である。クロストーク遮断金属構体１０２は不動態化スタック１０４内の任意の適当な場所に配置することができるが、この実施例においては、単に第１不動態化層１４２内かつナノウェル１２０相互間に配置する。クロストーク遮断金属構体１０２は、例えば、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）又は銅（Ｃｕ）のような金属からなるものとすることができる。
【００４１】
クロストーク遮断金属構体１０２は、任意の適当なプロセスによって不動態化スタック１０４を経て伝送されるクロストークを減少することができる。例えば、クロストーク遮断金属構体１０２は、所定放出光周波数で放出光を吸収又は遮断する材料からなるものとすることができる。代案的に、クロストーク遮断金属構体１０２は、クロストーク遮断金属構体１０２が光ガイド１３０の頂面１４０から外れる放出光１１４を指向させることができるような不動態化スタック１０４内での幾何学的形状及び配置を有することができる。
【００４２】
動作中、各ナノウェル１２０は、励起光１２４に応答して放出光１１４を発する蛍光分子標識１１６でタグ付けされた検体１１８を収容する。放出光１１４の光子は、ナノウェル１２０から不動態化スタックを経て、ナノウェル１２０直下に位置付けることができる関連の光ガイド１３０の頂面１４０内に伝送される。放出光１１４の光子は、関連の光ガイド１３０によって、光ガイド１３０直下に位置付けることができる関連の光検出器１１２に案内される。関連の光検出器１１２は放出光１１４の光子を検出する。加えて、デバイス回路１２８が光検出器１１２に統合され、検出した放出光の光子を処理し、検出された放出光の光子を使用するデータ信号を供給する。
【００４３】
このようなデータ信号を処理するのと同時に、クロストーク遮断金属構体１０２はクロストークとなり得る放出光１１４の光子数を大幅に減少することができる。この減少は、少なくとも約５%（例えば、少なくとも約２０%、３０%、４０%、５０%、６０%、又はそれ以上）となり得る。より多くの実施例において、この減少は、約１０%〜約３０%の間のような約５%〜約５０%の間である。他の値もあり得る。一実施例において、クロストーク遮断金属構体１０２は、それがないとナノウェル１２０から関連付けされていない隣接の光ガイド１３０に伝送され、また関連付けされていない光検出器１２０にクロストークとして検出され得る放出光の光子の数を減少する。このようなクロストークはデータ信号のノイズレベルに関与し得るため、データ信号のノイズレベルを大幅に減少する。
【００４４】
図３につき説明すると、この図は、ピラー２０２の形態としたクロストーク遮断金属構体１０２を有する画像センサ構体２００における他の実施例の縦断面図を示す。画像センサ構体２００は画像センサ構体１００に類似し、同様の形体には同様の参照符号を付してある。
【００４５】
画像センサ構体２００の不動態化スタック１０４は４層を含む。それら４層としては、
・光ガイド１３０上に配置されている第１不動態化層１４２、
・第１不動態化層１４２上に配置されている第１化学保護層１４４、
・第１化学保護層１４４上に配置されている第２不動態化層２０４、
・第２不動態化層２０４上に配置されている第２化学保護層２０６
がある。
【００４６】
画像センサ構体２００、及び後述する画像センサ構体３００及び４００の不動態化スタック１０４（すなわち、４層不動態化スタック）の４つの層１４２、１４４、２０４、２０６は、画像センサ１００の不動態化スタック１０４（すなわち、２層不動態化スタック）の２層１４２、１４４よりも若干の利点をもたらすことができる。それらの利点としては、限定しないが、
・４層不動態化スタックは、より大型かつより幾何学形状（ジオメトリ）的に複雑なクロストーク遮断金属構体の堆積を可能にし、２層不動態化スタックとして配置できるクロストーク遮断金属構体よりも一層効果的にクロストークを減少することができる、
・４層不動態化スタックは、ナノウェルのジオメトリが付加された層に起因して下層の光ガイドによる制約を受けるのが少ないため、ナノウェル設計におけるより高い融通性を可能にする、
・４層不動態化スタックは、不動態化スタックの厚さ並びに付加層の増加に起因して、任意な化学的又は機械的損傷に対してより堅牢さをもたらす
点がある。
【００４７】
この実施例において、第１不動態化層１４２の底面１４０は、依然として不動態化スタック１０４の底面であり、かつ光ガイド１３０の頂面１３２に直接的に接触する。しかし、不動態化スタック１０４の頂部層１２２は、この場合、第２化学保護層２０６である。加えて、ナノウェル１２０は第２化学保護層２０６に配置される。
【００４８】
第２不動態化層２０４及び第２化学保護層２０６の組成は、それぞれ第１不動態化層１４２及び第１化学保護層１４４の組成と同一又は類似するものとすることができる。例えば、第２不動態化層２０４はＳｉＮから成るものとすることができ、また第２化学保護層２０６は五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）から成るものとすることができる。
【００４９】
画像センサ構体２００のクロストーク遮断金属構体１０２は金属ピラー２０２を含む。金属ピラー２０２は第１不動態化層１０４に配置し、かつナノウェル１２０相互間に位置付ける。
【００５０】
図４につき説明すると、この図は、ピラー２０２の形態としたクロストーク遮断金属構体１０２を有する画像センサ構体３００における他の実施例の縦断面図を示す。画像センサ構体３００は画像センサ構体１００及び２００に類似し、同様の形体には同様の参照符号を付してある。
【００５１】
画像センサ構体３００の不動態化スタック１０４は、画像センサ構体２００の不動態化スタックと同一又は類似のものであり、また４層を含む。それら４層としては、
・光ガイド１３０上に配置されている第１不動態化層１４２、
・第１不動態化層１４２上に配置されている第１化学保護層１４４、
・第１化学保護層１４４上に配置されている第２不動態化層２０４、
・第２不動態化層２０４上に配置されている第２化学保護層２０６
がある。
【００５２】
この実施例において、第１不動態化層１４２の底面１４０は、依然として不動態化スタック１０４の底面であり、かつ光ガイド１３０の頂面１３２に直接的に接触する。加えて、不動態化スタック１０４の頂部層１２２は第２化学保護層２０６である。さらに、ナノウェル１２０は第２化学保護層２０６に配置される。
【００５３】
しかし、画像センサ構体３００のクロストーク遮断金属構体１０２は金属ピラー３０２を含む。この金属ピラー３０２は第１不動態化層１４２の底面１４０から第２不動態化層２０４の頂面３０４まで延在する。金属ピラーは、さらに、ナノウェル１２０相互間に配置される。
【００５４】
図５につき説明すると、この図は、平行金属層４０２の形態としたクロストーク遮断金属構体１０２を有する画像センサ構体４００における他の実施例の縦断面図を示す。この実施例において、図示した互いに平行な２つの金属層４０２Ａ及び４０２Ｂが存在する。しかし、設計の要件及び対象に基づいて、画像センサ構体４００に利用される金属層４０２を２つより多く存在させることができる。画像センサ構体４００は画像センサ構体１００、２００及び３００に類似し、同様の形体には同様の参照符号を付してある。
【００５５】
画像センサ構体４００の不動態化スタック１０４は、画像センサ構体２００及び３００の不動態化スタックと同一又は類似のものであり、また４層を含む。それら４層としては、
・光ガイド１３０上に配置されている第１不動態化層１４２、
・第１不動態化層１４２上に配置されている第１化学保護層１４４、
・第１化学保護層１４４上に配置されている第２不動態化層２０４、
・第２不動態化層２０４上に配置されている第２化学保護層２０６
がある。
【００５６】
この実施例において、第１不動態化層１４２の底面１４０は、依然として不動態化スタック１０４の底面であり、かつ光ガイド１３０の頂面１３２に直接的に接触する。加えて、不動態化スタック１０４の頂部層１２２は第２化学保護層２０６である。さらに、ナノウェル１２０は第２化学保護層２０６に配置される。
【００５７】
しかし、画像センサ構体４００のクロストーク遮断金属構体１０２は平行金属層４０２を含む。この実施例において、平行金属層４０２は第２不動態化層２０４内かつナノウェル１２０相互間に配置される。しかし、平行金属層４０２は、第１不動態化層１４２内かつナノウェル１２０相互間に配置することができる。
【００５８】
平行金属層４０２の幾何学的形状及び配置によれば、これら特別なクロストーク遮断金属構体１０２が金属層４０２にほぼ平行な方向へのクロストーク放出光（又はクロストーク）を非関連光検出器１１２から外れるように指向させることを可能にする。加えて、平行金属層４０２の組成によれば、これらクロストーク遮断金属構体１０２がこのようなクロストーク放出光を吸収することを可能にする。
【００５９】
さらに、平行金属層４０２におけるクロストーク減少を支援する幾つかの他のメカニズムがある。例えば、平行金属層４０２Ａ及び４０２Ｂは、遮断又は減少すべき標的とされるクロストーク放出光の波長よりも小さい平行金属層４０２Ａ、４０２Ｂ間の分離距離４０４に起因してクロストーク放出光を吸収することができる。クロストーク放出光を減少する平行金属層４０２Ａ、４０２Ｂ間の分離距離４０４の特定レンジの例は、クロストーク放出光の１／２波長以下の分離距離４０４があり得る。
【００６０】
平行金属層４０２におけるクロストーク減少を支援するメカニズムの他の例としては、金属層の幅４０６があり得る。例えば、平行金属層４０２Ａ及び４０２Ｂは、クロストーク放出光の１／２波長以上の平行金属層４０２Ａ、４０２Ｂの幅４０６に起因してクロストーク放出光を吸収することができる。
【００６１】
クロストーク放出光を減少するために、種々の要因が平行金属層４０２の分離距離４０４及び幅４０６に利用されるレンジに影響を及ぼすことができる。このような要因としては、平行金属層４０２の屈折率及び平行金属層４０２を分離する材料（この場合、層２０４）の組成があり得る。
【００６２】
図６〜１５につき説明すると、これら後続の図は画像センサ構体１００、２００、３００及び４００を作成する種々の方法を示す。
【００６３】
図６につき説明すると、この図は画像センサ構体１００の実施例における製造中間段階の縦断面図を示す。プロセスフローのこの段階において、画像層１０８をベース基板１１０上に配置する。この画像層は、その内部に配置される光検出器１１２のアレイを含む。画像層１０８は、化学蒸着（ＣＶＤ）又は物理蒸着（ＰＶＤ）のような堆積技術を用いてベース基板１１０上に配置することができる。
【００６４】
関連するデバイス回路を有するデバイススタック１２６の複数の誘電層（図示せず）も堆積技術を用いて画像層１０８上に配置することができる。この後、光遮蔽層１３４及び反射防止層１３６を、デバイススタック１２６上にＣＶＤ、ＰＶＤ、原子層堆積（ＡＬＤ）又は電気めっきのような任意の適当な堆積技術を用いて配置することができる。
【００６５】
この後のプロセスフローにおいて、光ガイド開孔１５０のアレイをデバイススタック内にエッチングする。これは、任意の適当なエッチング、例えば、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）のような異方性エッチングプロセスを用いて行うことができる。本明細書の開示におけるエッチングプロセスとしては、リソグラフィパターン形成のようなパターン形成があり得る。
【００６６】
次に、保護内張り層１３６を、開孔１５０の側壁１５２及び底部１５４を含めて画像センサ構体１００の全体上に配置することができる。このことは、ＣＶＤ、ＰＶＤ又はＡＬＤのような任意の適当な堆積技術を用いて行うことができる。
【００６７】
図７につき説明すると、この後のプロセスフローにおいて、光ガイド層１５６を開孔１５０に充満させるよう構体１００の全体上に配置する。この光ガイド層は、励起光１２４の既知の波長をフィルタ除去することができ、また放出光１１４の既知の波長を透過させることができる有機フィルタ材料から成るものとすることができる。光ガイド層１５６は、高屈折率ポリマー母材内に配列された特注配合染料分子から成るものとすることができる。
【００６８】
図８につき説明すると、光ガイド層１５６は、その後に、光ガイド１３０の頂面１３２が保護内張り層１３８の頂面とほぼ同一レベルとなるまで平坦化し、光ガイド１３０を形成する。このことは、化学機械的研磨（ＣＭＰ）のような任意の適当な研磨技術を用いて行うことができる。研磨後に画像センサ構体１００の頂面全体がほぼ平坦になる。
【００６９】
図９につき説明すると、その後に、光ガイド１３０を光ガイド開孔１５０内に窪ませ、各光ガイド１３０が光検出器のアレイにおける少なくとも１つの光検出器１１２に関連付けられるようにする。このことは、既知の時間量にわたり所定割合で光ガイド層１５６を窪ませる時限エッチングプロセスで行うことができる。
【００７０】
エッチングプロセスが完了するとき、光ガイド１３０は光ガイド開孔１５０内に窪んでおり、これにより光ガイド開孔１５０の内側壁１５２の上方部分１５８が露出する。加えて、光ガイド１３０の頂面１３２は光ガイド開孔１５０の頂部開口１６０の下方に所定深さまで窪んでいる。
【００７１】
図１０につき説明すると、その後に、第１不動態化層１４２を光ガイド１３０のアレイ上に配置し、この配置は、第１不動態化層１４２の底面１４０が光ガイド１３０の頂面１３２に直接接触するように行う。次に第１化学保護層１４４を第１不動態化層１４２上に配置することができる。これらプロセスの双方ともにＣＶＤ又はＰＶＤによって行うことができる。第１化学保護層１４４及び第１不動態化層１４２は不動態化スタック１０４の少なくとも一部分を形成する。
【００７２】
ナノウェル１２０のアレイをプロセスフローにおける適切な時点で不動態化スタック１０４の頂部層１２２に形成することができる。各ナノウェル１２０は光ガイドアレイにおける光ガイド１３０に関連付ける。
【００７３】
図１０に示す画像センサ構体１００の特別な実施例に関して、ナノウェル１２０は、光ガイド開孔の内側壁１５２における上方部分１５８に適合するよう第１不動態化層１４２を配置することによって形成することができる。このことは、ＣＶＤ、ＰＶＤ又はＡＬＤによって行うことができる。したがって、第１不動態化層１４２の輪郭は、各ナノウェルが単一の光ガイド１３０に関連付けられ、かつ自己整列するよう、第１不動態化層１４２でナノウェル１２０のアレイを形成する。
【００７４】
加えて、プロセスフローの適切な時点で、クロストーク遮断金属構体１０２を不動態化スタック１０４内に配置することができる。各クロストーク遮断金属構体１０２は不動態化スタック１０４内のクロストークを減少することができる。
【００７５】
図１０に示す画像センサ構体１００の特別な実施例に関して、クロストーク遮断構体は、ピラー用キャビティ１６２がナノウェル１２０相互間に位置するよう第１不動態化層１４２内にピラー用キャビティ１６２をフォトリソグラフィエッチングすることによって、金属ピラー１０６として形成することができる。このことは、ＲＩＥプロセスによって行うことができる。
【００７６】
この後、金属ピラー１０６をピラー用キャビティ１６２内に配置することができる。このことは、金属めっきプロセスによって行うことができる。めっきプロセスによって生ずるその後のいかなるオーバーフローをも、化学機械的研磨（ＣＭＰ）プロセスによって除去することができる。
【００７７】
第１不動態化層１４２の堆積及び金属ピラー１０６の形成後に、第１化学保護層１４４を第１不動態化層１４２上に配置して、画像センサ構体１００の形成を完了することができる。第１化学保護層１４４は、ＣＶＤ、ＰＶＤ又はＡＬＤを用いて配置することができる。
【００７８】
図１１につき説明すると、この図は画像センサ構体２００の実施例における製造中間段階の縦断面図を示す。この画像センサ構体２００のプロセスフローにおけるこの実施例は、図８につき説明したプロセスフローを含めて画像センサ１００のこの段階までのプロセスフローの実施例と同一又は類似する。したがって、プロセスフローのこの段階において、光ガイド１３０の頂面１３２は、保護内張り層１３８の頂面とほぼ同一レベルである。したがって、画像センサ構体２００の頂面全体はほぼ平坦である。
【００７９】
この後、第１不動態化層１４２を構体２００上に配置し、この配置は、第１不動態化層１４２の底面１４０が光ガイド１３０の頂面１３２に直接接触するように行う。構体２００におけるこの第１不動態化層１４２は、第１不動態化層１４２のほぼ水平な上面２０８をもたらす。このことは、ＣＶＤ又はＰＶＤによって行うことができる。
【００８０】
この後、金属ピラー２０２（この実施例においてはクロストーク遮断金属構体１０２）を第１不動態化層１４２内に配置することができる。このことは、先ずピラー用キャビティ２１０を第１不動態化層１４２内にエッチングすることによって行うことができる。これは、ＲＩＥプロセスを用いて行うことができる。この後、金属ピラー２０２を、ピラー用キャビティ２１０内にＣＶＤ、ＰＶＤ又は電気めっきを用いて配置することができる。ピラー用キャビティ２１０内への金属ピラー２０２の堆積によって生ずるいかなるオーバーフローをも、後で化学機械的研磨（ＣＭＰ）プロセスによって除去することができる。
【００８１】
その後、第１化学保護層１４４を第１不動態化層１４２の比較的平坦な上面２０８上に配置することができる。このことは、ＣＶＤ、ＰＶＤ又はＡＬＤによって行うことができる。
【００８２】
図１２につき説明すると、この後のプロセスフローにおいて、第２不動態化層２０４を第１化学保護層１４４上に配置する。このことは、ＣＶＤ、ＰＶＤ又はＡＬＤのような任意の適当な堆積技術を使用して行うことができる。
【００８３】
次に、ナノウェル１２０を第２不動態化層２０４内に形成することができる。このことは、ナノウェル１２０を第２不動態化層２０４内にリソグラフィパターン形成及びエッチングすることによって行うことができる。
【００８４】
この後、第２化学保護層２０６を第２不動態化層２０４上に配置して、画像センサ構体２００の形成を完了する。このことは、ＣＶＤ、ＰＶＤ又はＡＬＤのような任意の適当な堆積技術を使用して行うことができる。この堆積プロセスは第２化学保護層２０６を第２不動態化層２０４におけるナノウェル１２０の輪郭に適合させ、したがって、ナノウェル１２０を第２化学保護層２０６に形成する。第２化学保護層２０６、第２不動態化層２０４、第１化学保護層１４４及び第１不動態化層１４２は、すべてが画像センサ構体２００における不動態化スタック１０４内に含まれる。
【００８５】
図１３につき説明すると、この図は画像センサ構体３００の実施例における製造中間段階の縦断面図を示す。この画像センサ構体３００のプロセスフローにおけるこの実施例は、図８につき説明したプロセスフローを含めて画像センサ１００のこの段階までのプロセスフローの実施例と同一又は類似する。したがって、プロセスフローのこの段階において、光ガイド１３０の頂面１３２は、保護内張り層１３８の頂面とほぼ同一レベルである。したがって、画像センサ構体３００の頂面全体はほぼ平坦である。
【００８６】
この後、第１不動態化層１４２を構体３００上に配置し、この配置は、第１不動態化層１４２の底面１４０が光ガイド１３０の頂面１３２に直接接触するように行う。構体３００におけるこの第１不動態化層１４２は、第１不動態化層１４２のほぼ水平な上面２０８をもたらす。このことは、ＣＶＤ又はＰＶＤのような任意の適当な堆積技術によって行うことができる。
【００８７】
その後、第１化学保護層１４４を第１不動態化層１４２の比較的平坦な上面２０８上に配置することができる。次に、第２不動態化層２０４を第１化学保護層１４４上に配置することができる。これら層１４４、２０４の双方はＣＶＤ又はＰＶＤのような任意の適当な堆積技術を使用して配置することができる。
【００８８】
この後、金属ピラー３０２（この実施例においては画像センサ構体３００のクロストーク遮断金属構体１０２）を、第２不動態化層２０４、第１化学保護層１４４及び第１不動態化層１４２内に配置することができる。このことは、先ずピラー用キャビティ３０６を第１及び第２の不動態化層１４２、２０４内に、また第１化学保護層１４４内にエッチングすることによって行うことができる。これは、ＲＩＥプロセスを用いて行うことができる。この後、金属ピラー３０２を、ピラー用キャビティ３０６内にＣＶＤ、ＰＶＤ又は電気めっきのような任意の適当な堆積技術を用いて配置することができる。ピラー用キャビティ３０６内への金属ピラー３０２の堆積によって生ずるいかなるオーバーフローをも、後で化学機械的研磨（ＣＭＰ）プロセスのような任意の適当な研磨技術によって除去することができる。
【００８９】
図１４につき説明すると、この後、ナノウェル１２０を第２不動態化層２０４内に形成することができる。このことは、ナノウェル１２０を第２不動態化層２０４内にリソグラフィパターン形成及びエッチングすることによって行うことができる。
【００９０】
この後、第２化学保護層２０６を第２不動態化層２０４上に配置して、画像センサ構体３００の形成を完了する。このことは、ＣＶＤ、ＰＶＤ又はＡＬＤによって行うことができる。この堆積プロセスは第２化学保護層２０６を第２不動態化層２０４におけるナノウェル１２０の輪郭に適合させ、したがって、ナノウェル１２０を第２化学保護層２０６に形成する。第２化学保護層２０６、第２不動態化層２０４、第１化学保護層１４４及び第１不動態化層１４２は、すべてが画像センサ構体３００における不動態化スタック１０４内に含まれる。
【００９１】
図１５につき説明すると、この図は画像センサ構体４００の実施例における製造中間段階の縦断面図を示す。この画像センサ構体４００のプロセスフローにおけるこの実施例は、図８につき説明したプロセスフローを含めて画像センサ１００のこの段階までのプロセスフローの実施例と同一又は類似する。したがって、プロセスフローのこの段階において、光ガイド１３０の頂面１３２は、保護内張り層１３８の頂面とほぼ同一レベルである。したがって、画像センサ構体４００の頂面全体はほぼ平坦である。
【００９２】
この後、第１不動態化層１４２を構体４００上に配置し、この配置は、第１不動態化層１４２の底面１４０が光ガイド１３０の頂面１３２に直接接触するように行う。構体４００におけるこの第１不動態化層１４２は、第１不動態化層１４２のほぼ水平な上面２０８をもたらす。このことは、ＣＶＤ又はＰＶＤのような任意の適当な堆積技術を使用して行うことができる。
【００９３】
その後、第１化学保護層１４４を第１不動態化層１４２の比較的平坦な上面２０８上に配置することができる。このことは、ＣＶＤ又はＰＶＤのような任意の適当な堆積技術を使用して配置することができる。
【００９４】
図１６につき説明すると、この後、第１平行金属層４０２Ａ（画像センサ構体４００における１つのクロストーク遮断金属構体１０２）を第１化学保護層１４４上に配置することができる。金属層４０２ＡはＣＶＤ、ＰＶＤ、ＡＬＤ又は電気めっきのような任意の適当な堆積技術を用いて配置することができる。
【００９５】
次に、第２不動態化層２０４を第１金属層４０２Ａ上に配置することができる。このことは、ＣＶＣ又はＰＶＤのような任意の適当な堆積技術を用いて行うことができる。
【００９６】
次いで、第２平行金属層４０２Ｂを第２不動態化層２０４上に配置することができ、この配置は、第１平行金属層４０２Ａに平行となるように行う。このことは、ＣＶＤ、ＰＶＤ、ＡＬＤ又は電気めっきのような任意の適当な堆積技術を用いて行うことができる。
【００９７】
この後、ナノウェル１２０を、第２不動態化層２０４内、及び平行金属層４０２Ａ、４０２Ｂ内に形成することができる。このことは、ナノウェル１２０を第２不動態化層２０４及び平行金属層４０２Ａ、４０２Ｂ内にリソグラフィパターン形成及びエッチングすることによって行うことができる。
【００９８】
この後、第２化学保護層２０６を第２不動態化層２０４上に配置して、画像センサ構体４００の形成を完了する。このことは、ＣＶＤ、ＰＶＤ又はＡＬＤのような任意の適当な堆積技術を使用して行うことができる。この堆積プロセスは第２化学保護層２０６を第２不動態化層２０４におけるナノウェル１２０の輪郭に適合させ、したがって、ナノウェル１２０を第２化学保護層２０６に形成する。第２化学保護層２０６、第２不動態化層２０４、第１化学保護層１４４及び第１不動態化層１４２は、すべてが画像センサ構体４００における不動態化スタック１０４内に含まれる。
【００９９】
この後、画像センサ構体１００、２００、３００、４００を印刷回路板（図示せず）上に配置することができる。例えば、画像センサ構体１００、２００、３００、４００のうち任意な１つは、任意の適当な結合技術を用いてフローセル（例えば、フローセル１２）に結合し、センサシステム（例えば、バイオセンサシステム１０）を形成することができる。この後、センサシステムは、任意の適当な結合技術を用いて印刷回路板に結合することができる。このことは、例えば、接着結合によって行うことができる。
【０１００】
当然のことながら、上述の概念のすべての組合せ（このような概念が相互に一致しないと場合）は、本明細書記載の発明要旨の一部と考えられる。とくに、本開示の最後に現れる特許請求した要旨のすべての組合せは、本明細書記載の発明要旨の一部と考えられる。
【０１０１】
上述の実施例は特別な実施例につき説明したが、本明細書記載の発明概念の精神及び範囲内で多くの変更を行うことができると理解されたい。したがって、実施例は本明細書記載の実施例に限定されず、特許請求の範囲の用語によって定義される全範囲を有するものであることを意図する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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