生化感测装置及其制造方法

摘要

一种生化感测装置及其制造方法，其中该装置包括：一第一半导体层，位于一内连结构之上；多个感测元件，设置于第一半导体层内；一光学滤光层，形成于第一半导体层之上并实体接触第一半导体层；一第二半导体层，设置于光学滤光层之上，具有相对的第一表面与第二表面，其中第一表面实体接触光学滤光层；多个隔离墙，形成于第二半导体层的第二表面上，并在第二半导体层上定义形成了多个微阱区，其中多个隔离墙与第二半导体层包括相同材料，且多个微阱区与多个感测元件对应地设置；一固定层，设置在为多个微阱区所露出的第二半导体层上；以及多个捕捉分子，形成于多个微阱区内的固定层上。本发明具有较坚固的微阱区结构及较高的荧光收集效率。

权利要求

1.一种生化感测装置，包括：

一内连结构；

一第一半导体层，位于该内连结构之上；

多个感测元件，设置于该第一半导体层内；

一光学滤光层，形成于该第一半导体层之上并实体接触该第一半导体层；

一第二半导体层，设置于该光学滤光层之上，具有相对的第一表面与第二表面，其中该第一表面实体接触该光学滤光层；

多个隔离墙，形成于该第二半导体层的该第二表面上，并在该第二半导体层上定义形成了多个微阱区，其中所述多个隔离墙与该第二半导体层包括相同材料，且所述多个微阱区与所述多个感测元件是对应地设置；

一固定层，设置在为所述多个微阱区所露出的该第二半导体层上；以及多个捕捉分子，形成于所述多个微阱区内的该固定层上。

2.根据权利要求1所述的生化感测装置，其中所述多个隔离墙、该第二半导体层、该光学滤光层与该第一半导体层为一绝缘层上覆半导体基底的一部分。

3.根据权利要求1所述的生化感测装置，其中所述多个捕捉分子为核酸或蛋白质。

4.根据权利要求1所述的生化感测装置，其中所述多个微阱区具有介于20～50μm的深度，而该深度是由测量该隔离墙的顶面至为该微阱区所露出该第二半导体层的表面所得到。

5.一种生化感测装置，包括：

一内连结构；

一块状半导体基底，位于该内连结构之上，具有相对的第一表面与第二表面，其中该第一表面实体接触该内连结构；

多个感测元件，设置于该块状半导体基底的该第一表面内；

多个隔离墙，设置于该块状半导体基底的该第二表面上，以在该块状半导体基底上定义形成多个微阱区，其中所述多个隔离墙与该块状半导体基底包括相同材料，而所述多个微阱区与所述多个感测元件是对应地设置；

一光学滤光层，顺应地形成于所述多个隔离墙上以及该块状半导体基底的该第二表面上；

一固定层，位于所述多个微阱区内的该光学滤光层的一部分上；以及多个捕捉分子，形成于所述多个微阱区内的该固定层上。

6.根据权利要求5所述的生化感测装置，其中所述多个捕捉分子为核酸或蛋白质。

7.根据权利要求5所述的生化感测装置，其中该固定层包括金并具有5～10nm的厚度，而所述多个微阱区具有介于20～50μm的深度。

8.一种生化感测装置的制造方法，包括：

提供一绝缘层上覆半导体基底，该绝缘层上覆半导体基底包括一第一半导体层、一绝缘层与一第二半导体层，其中该第二半导体层具有相对的第一表面与第二表面，而该第二半导体层的第一表面实体接触该绝缘层；

形成多个感测元件于该第一半导体层内；

形成一内连结构于该第一半导体层上，覆盖所述多个感测元件；

自该第二半导体层的第二表面处薄化该绝缘层上覆半导体基底，以形成一经薄化的第二半导体层；

图案化该经薄化的第二半导体层，以在该经薄化的第二半导体层内形成多个隔离墙以及定义形成多个微阱区；

形成一固定层于为所述多个微阱区所露出的该经薄化的第二半导体层上；以及形成多个捕捉分子于所述多个微阱区内的该固定层上。

9.根据权利要求8所述的生化感测装置的制造方法，其中所述多个捕捉分子为核酸或蛋白质。

10.根据权利要求8所述的生化感测装置的制造方法，其中该固定层包括金且具有5～

10nm的厚度，而所述多个微阱区具有介于20～50μm的深度。

11.一种生化感测装置的制造方法，包括：提供一半导体基底，该半导体基底包括块状半导体材料，其中该半导体基底具有相对的第一表面与第二表面；

形成多个感测元件于该半导体基底的第一表面内；

形成一内连结构于该第一半导体层上，覆盖所述多个感测元件；

自该半导体基底的第二表面处薄化该半导体基底，以形成一经薄化的半导体基底；

图案化该经薄化的半导体基底，以在该经薄化的半导体基底内形成多个隔离墙并定义形成了多个微阱区；

顺应地形成一光学滤光层于该经薄化的半导体基底上并覆盖所述多个隔离墙；

形成一固定层于为所述多个微阱区所露出的该光学滤光层上；以及形成多个捕捉分子于所述多个微阱区内的该固定层上。

说明书

生化感测装置及其制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种生化感测装置(biosensor devices)，特别是涉及具有坚固微阱区结构(robust micro-well structures)与用于接收来自于基板背侧照射光线的感测元件的一种生化感测装置及其制造方法。

背景技术

[0002] 目前于生化领域中，需要能提供快速分离、微量的细胞组织、基因材料与有机分子的检测以及排序等研究、疾病诊断或特定方面应用的可靠与低成本的分析装置。如去氧核糖核酸(DNA)分析装置的生化分析装置已可有效地检测与辨别病毒、细菌及其他微生物，且对于分辨基因失序问题也已为不可或缺的装置。针对具有高度明确性的DNA的检测能力使得其适用于RNA与DNA片段的准确分离，而应用于上述片段检测的适当标记化学品以及特定高感测度的感测器的采用而言，所采用的标记化学品皆为特殊的标记化学品。另外，对于显示诊断上细胞的显著缺陷而言，DNA检测技术也为不可或缺的，无论上述细胞是得自于一实验对象或为具传染性的微生物。

[0003] 微型化生化分析装置需求的成长与微型化电子装置的需求成长一致。如微处理器装置的微小化等众多相同技术准则已足以将化学实验室的功能整合于单一装置之内，并接着将上述装置的尺寸缩小至如硬币般大小。对于生化感测装置而言，其技术准则的目的在于发展出具有对于不同基因顺序具有感测性的多个感测区域的一生化感测装置。此些感测区域或感测物是采用包括如光刻的图样化技术以及常见于微处理器制作的多种技术所形成。此外，可通过微加工技术而于装置内形成微小流道，借以容纳不同的待测物，且也可采用适用于精准置放待测物于具有精密图样的装置上的其他方法。

发明内容

[0004] 本发明提供了一种生化感测装置及其制造方法，以提供较为坚固的微阱区结构以及较高的荧光收集效率。

[0005] 依据一实施例，本发明提供了一种生化感测装置，包括：

[0006] 一内连结构；一第一半导体层，位于该内连结构之上；多个感测元件，设置于该第一半导体层内；一光学滤光层，形成于该第一半导体层之上并实体接触该第一半导体层；一第二半导体层，设置于该光学滤光层之上，具有相对的第一表面与第二表面，其中该第一表面实体接触该光学滤光层；多个隔离墙，形成于该第二半导体层的该第二表面上，并于该第二半导体层上定义形成了多个微阱区，其中所述多个隔离墙与该第二半导体层包括相同材料，且所述多个微阱区与所述多个感测元件对应地设置；一固定层，设置在为所述多个微阱区所露出的该第二半导体层上；以及多个捕捉分子，形成于所述多个微阱区内的该固定层上。

[0007] 依据另一实施例，本发明提供了一种生化感测装置，包括：

[0008] 一内连结构；一块状半导体基底，位于该内连结构之上，具有相对的第一表面与第二表面，其中该第一表面实体接触该内连结构；多个感测元件，设置于该块状半导体基底的该第一表面内；多个隔离墙，设置于该块状半导体基底的该第二表面上，以在该块状半导体基底上定义形成多个微阱区，其中所述多个隔离墙与该块状半导体基底包括相同材料，而所述多个微阱区与所述多个感测元件对应地设置；一光学滤光层，顺应地形成于所述多个隔离墙与该块状半导体基底的该第二表面上；一固定层，位于为所述多个微阱区内的该光学滤光层的一部分上；以及多个捕捉分子，形成于所述多个微阱区内的该固定层上。

[0009] 依据又一实施例，本发明提供了一种生化感测装置的制造方法，包括：

[0010] 提供一绝缘层上覆半导体基底，该绝缘层上覆半导体基底包括一第一半导体层、一绝缘层与一第二半导体层，其中该第二半导体层具有相对的第一表面与第二表面，而该第二半导体层的第二表面实体接触该绝缘层；形成多个感测元件于该第一半导体层内；形成一内连结构于该第一半导体层上，覆盖所述多个感测元件；自该第二半导体层的第二表面处薄化该绝缘层上覆半导体基底，以形成一经薄化的第二半导体层；图案化该经薄化的第二半导体层，以于该经薄化的第二半导体层内形成多个隔离墙以及定义形成多个微阱区；形成一固定层于为所述多个微阱区所露出的该经薄化的第二半导体层上；以及形成多个捕捉分子于所述多个微阱区内的该固定层上。

[0011] 依据另一实施例，本发明提供了一种生化感测装置的制造方法，包括：

[0012] 提供一半导体基底，该半导体基底包括块状半导体材料，其中该半导体基底具有相对的第一表面与第二表面，而该第二半导体层的第二表面实体接触该绝缘层；形成多个感测元件于该半导体基底的第一表面内；形成一内连结构于该第一半导体层上，覆盖所述多个感测元件；自该第二半导体层的第二表面处薄化该半导体基底，以形成一经薄化的半导体基底；图案化该经薄化的半导体基底，以于该经薄化的半导体基底内形成多个隔离墙并定义形成了多个微阱区；顺应地形成一光学滤光层于该经薄化的半导体基底上并覆盖所述多个隔离墙；形成一固定层于为所述多个微阱区所露出的该光学滤光层上；以及形成多个捕捉分子于所述多个微阱区内的该固定层上。

[0013] 本发明所形成的生化感测装置具有较坚固的微阱区结构以及较高的荧光收集效率。

附图说明

[0014] 图1为一剖面图，显示了依据本发明一实施例的生化感测装置；

[0015] 图2显示了图1所示的生化感测装置的俯视情形；

[0016] 图3-图6为一系列剖面图，显示了依据本发明一实施例的生化感测装置的制造方法；以及

[0017] 图7-10为一系列剖面图，显示了依据本发明另一实施例的生化感测装置的制造方法。

[0018] 【主要附图标记说明】

[0019] 100、200、300～生化感测装置；

[0020] 102～半导体基底；

[0021] 104、204、304～隔离物；

[0022] 106、206、306～感测元件；

[0023] 108、208、308～层间介电层；

[0024] 110、210、310～导电元件；

[0025] 112、212、312～介电层；

[0026] 114、314～光学滤光层；

[0027] 116、214、316～固定层；

[0028] 118、240、340～隔离墙；

[0029] 120、250、350～感测区；

[0030] 122、216、318～捕捉分子；

[0031] 150～剩余突出物；

[0032] 160、260、360～微阱区；

[0033] 202～绝缘层上覆半导体基底；

[0034] 202a、202c～半导体层；

[0035] 202a’～经薄化的半导体层；

[0036] 202a”～更经薄化的半导体层；

[0037] 202b～绝缘层；

[0038] 220、230、320、330～程序；

[0039] 302～基底；

[0040] 302’～经薄化的基底；

[0041] 302”～更经薄化的基底；

[0042] H1～半导体层202a的厚度；

[0043] H2～经薄化的半导体层202a’的厚度；

[0044] H3、H6～微阱区的深度；

[0045] H4～基底302的厚度；

[0046] H5～经薄化的基底302’的厚度；

[0047] A、B～半导体层202a的表面；

[0048] C、D～基底302的表面。

具体实施方式

[0049] 请参照图1，显示了依据本发明一实施例的生化感测装置100。在此，本实施例中的生化感测装置100为本申请发明人所知悉的一种生化感测装置，其是作为一比较实施例之用，借以解说发明人所发现的问题。

[0050] 如图1所示，生化感测装置100包括具有多个隔离物104形成于其上的一半导体基底102，因而在半导体基底102上定义形成了多个感测区120。在各感测区120内的半导体基底102内则对应地形成一感测元件106，其例如为一感光二极管。基于简化图示的目的，各感测元件106内可能需要的如晶体管的有源元件并未示出于图1中。

[0051] 在半导体基底102之上则设置有层间介电层108以及包括介电层112以及多个导电元件110的一内连结构。考虑到电性连接位于下方的感测元件106并使得照射至感测元件106的光线(未显示)不会为导电元件110所遮蔽，内连结构内的导电元件110的设置是经过适当安排的。此外，在介电层112上形成有一光学滤光层114。而在光学滤光层114之上则形成有一固定层116，借以固定捕捉分子(capture molecules)。在固定层116上则形成有多个隔离墙118，以在半导体基底102之上定义形成了多个微阱区(micro-wells)160，上述这些微阱区160分别对应于下方的多个感测区120而设置。而在为上述这些微阱区160分别露出的固定层116的表面则形成并固定有多个捕捉分子122。

[0052] 在一实施例中，感测元件106适用于感测第一波长的光线。而所使用的捕捉分子122则例如为半股DNA(DNA half strands)、核酸(nucleic acid)、缩氨酸(peptide)或蛋白质(proteins)等分子，其适用于试样溶液中具有如荧光标记的特定标记分子的附着。光学滤光层114可作为波带通滤波器(bandpassfilter)之用。用于定义形成微阱区114的隔离墙118则可采用如有机光致抗蚀剂材料的光致抗蚀剂材料所制成，因而可采用如光刻工艺的方法所形成。

[0053] 上述生化感测装置100的操作描述如下。当在生化分析时，使得生化感测装置接触包括如半股DNA、核酸、缩氨酸或蛋白质等具有如荧光标记物的特定标记的试样溶液。通过波长分析为上述荧光标记物所发出的荧光便可检测到上述荧光标记物。在具有如荧光标记物的特定标记的分子附着于捕捉分子122之上后，便可使用具第二波长范围的一光线(未显示)照射生化感测装置100的微阱区160。接着，附着有如荧光标记物的特定标记的捕捉分子经由第二波长范围的光线的激发后便会发出具有第三波长范围的荧光。上述具有第二波长范围的光线以及经激发所发射的具有第三波长范围的荧光便可照射进入且穿透了透明的固定层116并进一步传输至光学滤光层114处。光学滤光层114作为上述具有第二波长范围光线的阻挡滤光层。因此，仅经激发而发出的具有第三波长范围的荧光可以穿透光学滤光层114并传输并通过透明的保护层112以及层间介电层108，因而使得上述荧光可最终地传输至设置并附着有荧光标记物的捕捉分子122的微阱区160下方的感测元件106处。而上述微阱区160下方的感测元件106接着感测此具有第三波长范围的荧光，其所感测的具有第三波长范围的荧光的波长是介于其所能感测的第一波长范围之间。因此，由于所感测到的荧光强度正比于捕捉分子的结合情形，因此便可通过上述方法感测到微阱区160内的捕捉分子的附着程度。由于具有第二波长范围的照射光并不会穿透光学滤光层
114，因而不会为感测元件106所感测。因此，具有第二波长范围的主要光线不会如具有第三波长范围的激发光线般穿透至感测元件106处。

[0054] 然而，上述生化感测装置100具有以下缺点。首先，当生化感测装置100的尺寸缩减时，位于半导体基底102上方的隔离墙118之间的间距及其宽度将会对应地缩减。然而，位于半导体基底102之上的隔离墙118在形成后可能遭遇到包含有机光致抗蚀剂材料的剩余突出物150沿着隔离墙118的上部的残留问题。图2为显示了图1内的生化感测装置100的一俯视情形，在此残留的突出部150是形成并环绕于每一微阱区160的隔离墙118上。在此，如图2内所示微阱区160虽具有大体长方形的俯视形态，但并未以此实施形态加以限制本发明。微阱区160也可采用长方形以外的其他多边型形态设置。如图1与图
2所示的残留突出物150降低了微阱区120内的用于接收由一光源(未显示)所提供的具有第二波长范围的照射光线的区域，因而会影响了此光线的照射效率与感测元件106的荧光收集效率。再者，基于尺寸缩减因素，由于隔离墙118的光致抗蚀剂材料具有较弱的机械强度，故可能于其内流入试样溶液时产生倒塌问题。当此些隔离墙118倒塌时，在对应感测元件106之间将会由于不正确的荧光收集情形而在不同感测元件106之间产生串音(cross talk)问题。

[0055] 因此，便需要经过改善的一种生化感测装置以及其制造方法，以提供较为坚固的微阱区结构以及较高荧光收集效率。

[0056] 请参照图3-图6，显示了依据本发明一实施例的生化感测装置的制造方法，所形成的生化感测装置具有较坚固的微阱区结构以及较高的荧光收集效率。

[0057] 请参照图3，首先提供一大体制备完成的生化感测结构，其包括一绝缘层上覆半导体(semiconductor on insulator，在下文中简称SOI)基底202，而此SOI基底包括了由下往上依序堆叠形成的一半导体层202a、绝缘层202b与一半导体层202c。在半导体层202c内则形成有多个隔离204，因而在半导体层202c内定义形成了多个感测区250。在感测区250内的各半导体层202c内形成有用于感测具有第一波长范围光线的一感测元件206。感测元件206也可形成于各感测区250内的半导体层202c之上。感测元件206例如为采用有源或无源形态设置的感光二极管的电荷耦合装置(CCD)、互补型金属氧化物半导体(CMOS)图像感测装置及/或光学微机电(MEMS)装置。在此，半导体层202a例如为具有两相对表面A与B的块状硅(bulk silicon)基底，而半导体层202a的表面A实体接触了绝缘层202b，以及半导体层202a的表面B则为一露出表面。绝缘层202b例如为两种材料的膜层顺序形成的一介电干涉滤波器，其例如为具有约为1.5～2.1的较高折射率(n)的第一材料以及具有约为1.4～1.8的较低折射率(n)的一第二材料。在一实施例中，具有较高折射率的第一材料例如为氮化硅，而具有较低折射率的第二材料例如为二氧化硅。因此，绝缘层202b可如前述实施例中的光学滤光层114般作为一波带通滤波器。在此，半导体层202c则可包括如硅或硅锗的材料。此外，半导体层202c可更掺杂有如为N或P型掺质的导电掺质。半导体层202a具有约500～900μm的一厚度H1，绝缘层202b则具有约介于500～3000nm的一厚度，而半导体层202c则具有约1～3μm的一厚度。

[0058] 再者，如图3所示，在半导体层202c之上形成有一层间介电层208以覆盖半导体层202c的感测元件206。在半导体层202c之上也形成有包括一介电层212以及多个导电元件210的内连结构。导电元件210分别形成于半导体层202c之上或之间的特定位置处，借以电性连接其与位于下方的感测元件206，以使得照射至感测元件206的电磁波(未显示)不会因导电元件210的存在而为之遮蔽。位于内连结构的最顶部的介电层212在后续程序中可作为用于保护感测装置的一牺牲层，借以使其免于受到水气与磨损等毁损情形。内连结构的制作可使用如采用铜金属与低介电常数介电材料的镶嵌工艺，且其制作为本领域普通技术人员所知悉。

[0059] 再者，如图4所示，接着上下颠倒生化感测装置内的半导体层202a，并接着通过一程序220以自半导体层202a的表面B处(见图3)薄化SOI基底202的半导体层202a并移除部分的半导体层202a，进而在绝缘层202b之上留下一经薄化的半导体层202a’，其具有约为20～50μm的一厚度H2。上述的程序220例如为机械研磨程序、化学机械研磨程序、干蚀刻及/或湿蚀刻程序。

[0060] 此外，请参照图5，接着施行一程序230以图案化如图4所示的经薄化的半导体层202a’，因而在其内形成了多个隔离墙240并于SOI基底202之上留下更为薄化的半导体层
202a”与多个微阱区260。上述程序230例如为一干蚀刻程序，其通过形成图案化掩模(未显示)于如图4所示的经薄化的半导体层204’之上而完成。在一实施例中，各微阱区260为具有约为20～50μm的深度H3的一凹口，深度H3是由测量隔离墙240的顶面至为微阱区250所露出的更经薄化的半导体层202a”的顶面而得到。

[0061] 请参照图6，显示了形成于为微阱区250所露出的部分更经薄化的半导体层202a”的顶面上一固定层214。固定层214可为如薄的金层并具有约为5～10nm的厚度，其可通过如电子束蒸镀的工艺所形成。接着，在各微阱区250内的固定层214的表面形成多个捕捉分子216。捕捉分子216例如为半股DNA(DNA half strands)、核酸(nucleic acid)、缩氨酸(peptide)或蛋白质(proteins)等分子，其适用于试样溶液中具有如荧光标记的特定标记分子的附着。

[0062] 因此，如图6所示，具有较为坚固的微阱区结构以及较高的荧光收集效率的生化感测装置200的制作便大体完成。关于生化感测装置200的操作则描述如下。

[0063] 当于生化分析时，使得生化感测装置200接触包括如半股DNA、核酸、缩氨酸或蛋白质等具有如荧光标记物的特定标记的试样溶液。通过波长分析为上述荧光标记物所发出的荧光便可检测到上述荧光标记物。在具有如荧光标记物的特定标记的分子附着于捕捉分子216之上后，便可使用具第二波长范围的一光线(未显示)照射生化感测装置200的微阱区260。接着，附着有如荧光标记物的特定标记的捕捉分子216经由第二波长范围的光线的激发后便会发出具有第三波长范围的荧光。上述具有第二波长范围的光线以及经激发所发射的具有第三波长范围的荧光便可照射进入且穿透了透明的固定层214以及更经薄化的半导体层212”并传输至光学滤光层(即绝缘层202b)处。光学滤光层作为上述具有第二波长范围光线的阻挡滤光层。因此，仅经激发而发出的具有第三波长范围的荧光可以穿透光学滤光层并传输至半导体层202c处，因此使得上述荧光可最终地传输至设置并附着有荧光标记物的捕捉分子216的微阱区260下方的感测元件206处。而上述微阱区260下方的感测元件206接着感测此具有第三波长范围的荧光，其所感测的具有第三波长范围的荧光的波长介于其所能感测的第一波长范围之间。因此，由于所感测到的荧光强度正比于捕捉分子的结合情形，因此便可通过上述方法感测到微阱区260内的捕捉分子的附着程度。由于具有第二波长范围的照射光并不会穿透光学滤光层，因而不会为感测元件206所感测。因此，具有第二波长范围的主要光线不会如具有第三波长范围的激发光线般穿透至感测元件206处。

[0064] 在本实施例中，形成于SOI基底202上的微阱区260是通过图案化其内的原有半导体层202c(见图3)而形成，其并非如图1所示的生化感测装置般采用沉积与图案化一感光材料所形成。因此，形成于SOI基底202上的微阱区260在当试样溶液流入其中时并不会崩塌。由于微阱区260与更经薄化的半导体层202a”相整合，因此可形成较坚固的微阱区结构，且不会产生如图1-图2所示的形成于隔离墙240的上方部的残留突出物。如此，便可增加感测元件206的荧光收集效率。

[0065] 请参照图7-图10，显示了依据本发明另一实施例的生化感测装置的制造方法，所形成的生化感测装置具有较坚固的微阱区结构以及较高的荧光收集效率。

[0066] 请参照图7，首先提供一大体制备完成的生化感测结构，其包括一基底302，而基底302包括如块状硅的块状半导体材料。基底302具有相对的表面C与D以及设置于于基底302的表面C处的多个隔离物304，因而在半基底302内定义形成了多个感测区350。在感测区350内的基底302内形成有用于感测具有第一波长范围光线的一感测元件306。感测元件306也可形成于各感测区350内的基底302的表面C之上。感测元件306例如为采用有源或无源形态设置的感光二极管的电荷耦合装置(CCD)、互补型金属氧化物半导体(CMOS)图像感测装置及/或光学微机电(MEMS)装置。在此，基底302可更掺杂有如为N或P型掺质的导电掺质。基底302具有约500～900μm的一厚度H4。

[0067] 再者，如图7所示，在基底302之上形成有一层间介电层308以覆盖基底302内的感测元件306。在基底302之上也形成有包括一介电层312以及多个导电元件310的内连结构。导电元件310分别形成于基底302之上或之间的特定位置处，借以电性连接其与位于下方的感测元件306，以使得照射至感测元件306的电磁波(未显示)不会因导电元件310的存在而为之遮蔽。位于内连结构的最顶部的介电层312在后续程序中可作为用于保护感测装置的一牺牲层，借以使其免于受到水气与磨损等毁损情形。内连结构的制作可使用如采用铜金属与低介电常数介电材料的镶嵌工艺，且其制作为本领域普通技术人员所知悉。

[0068] 再者，如图8所示，接着上下颠倒生化感测装置内的基底302，并接着通过一程序320以自基底302的表面D(见图7)薄化基底302并移除部分的基底302，进而在绝缘层
202b之上留下一经薄化的基底302’，其具有约为20～50μm的一厚度H5。上述的程序320例如为机械研磨程序、化学机械研磨程序、干蚀刻及/或湿蚀刻程序。

[0069] 此外，请参照图9，接着施行一程序330以图案化如图8所示的经薄化的基底302’，因而在其内形成了多个隔离墙340并于经薄化的基底302’留下更为薄化的基底
302”。上述程序330例如为一干蚀刻程序，其通过形成图案化掩模(未显示)于如图8所示的经薄化的基底302’之上而完成。在一实施例中，各微阱区360为具有约为20～50μm的深度H6的一凹口，深度H6是由测量隔离墙340的顶面至为微阱区350所露出的更经薄化的基底302’的顶面而得到。

[0070] 请参照图10，接着在隔离墙340以及更经薄化的基底302”上顺应地(conformably)形成一光学滤光层314。光学滤光层314可为如具有厚度约为1μm的介电干涉滤光器。光学滤光层314可采用如物理气相沉积、溅镀、等离子体加强型化学气相沉积等方式所形成，并为两种材料的膜层顺序形成，例如为具有约为1.5～2.1的较高折射率(n)的第一材料以及具有约为1.4～1.8的较低折射率(n)的一第二材料。在一实施例中，具有较高折射率的第一材料例如为氮化硅(n＝2)，而具有较低折射率的第二材料例如为二氧化硅(n＝1.5)。因此，光学滤光层314可作为一波带通滤波器。在为微阱区350所露出的部分光学滤光层314的顶面上则形成有一固定层316。固定层316可为如薄的金层并具有约为5～10nm的厚度，其可通过如电子束蒸镀的工艺所形成。接着，在各微阱区350内的固定层316的表面形成多个捕捉分子318。捕捉分子318例如为半股DNA(DNA halfstrands)、核酸(nucleic acid)、缩氨酸(peptide)或蛋白质(proteins)等分子，其适用于试样溶液中具有如荧光标记的特定标记分子的附着。

[0071] 因此，如图10所示，具有较为坚固的微阱区结构以及较高的荧光收集效率的生化感测装置300的制作便大体完成。关于生化感测装置300的操作则描述如下。

[0072] 当于生化分析时，使得生化感测装置300接触包括如半股DNA、核酸、缩氨酸或蛋白质等具有如荧光标记物的特定标记的试样溶液。通过波长分析为上述荧光标记物所发出的荧光便可检测到上述荧光标记物。在具有如荧光标记物的特定标记的分子附着于捕捉分子318之上后，便可使用具第二波长范围的一光线(未显示)照射生化感测装置300的微阱区360。接着，附着有如荧光标记物的特定标记的捕捉分子318经由第二波长范围的光线的激发后便会发出具有第三波长范围的荧光。上述具有第二波长范围的光线以及经激发所发射的具有第三波长范围的荧光便可照射进入且穿透了透明的固定层316并传输至光学滤光层314处。光学滤光层314是作为上述具有第二波长范围光线的阻挡滤光层。因此，仅经激发而发出的具有第三波长范围的荧光可以穿透光学滤光层314并传输至更经薄化的基底302”处，因此使得上述荧光可最终地传输至设置并附着有荧光标记物的捕捉分子318的微阱区360下方的感测元件306处。而上述微阱区360下方的感测元件306接着感测此具有第三波长范围的荧光，其所感测的具有第三波长范围的荧光的波长介于其所能感测的第一波长范围之间。因此，由于所感测到的荧光强度正比于捕捉分子的结合情形，因此便可通过上述方法感测到微阱区360内的捕捉分子的附着程度。由于具有第二波长范围的照射光并不会穿透光学滤光层，因而不会为感测元件306所感测。因此，具有第二波长范围的主要光线不会如具有第三波长范围的激发光线般穿透至感测元件306处。

[0073] 在本实施例中，形成于更经薄化的基底302”上的微阱区360是通过图案化其内的基底302(见图7)而形成，其并非如图1所示的生化感测装置般采用沉积与图案化一感光材料所形成。因此，形成于更经薄化的基底302”上的微阱区360在当试样溶液流入其中时并不会崩塌。由于微阱区360与更经薄化的基底302”相整合，因此可形成较坚固的微阱区结构，且不会产生如图1-图2所示的形成于隔离墙340的上方部的残留突出物。如此，便可增加感测元件306的荧光收集效率。

[0074] 如图6所示的生化感测装置200以及如图10所示的生化感测装置300皆具有以下优点。参照图6与图10所示的生化感测装置，由于半导体基底/半导体层的为设置有感测元件206/306的背侧为露出且微阱区360形成于其上，故在生化分析中的照射光线将可免于通过如图1内所示的导电元件般通过生化感测装置200/300内的导电元件210/310，因可保有最小化干涉的光学路径。如此，可采用较小尺寸的生化感测装置达到光学干涉的减少以及感测元件206/306的量子效率增加等功效。

[0075] 虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求的范围为准。