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特表2024-531111半導体受光

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-08-29

(54)【発明の名称】半導体受光

(51)【国際特許分類】

G01N 21/64 20060101AFI20240822BHJP

H01L 27/144 20060101ALI20240822BHJP

H01L 27/146 20060101ALI20240822BHJP

【ＦＩ】

G01N21/64 F

H01L27/144 K

H01L27/146 A

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024506676

(86)(22)【出願日】2022-08-31

(85)【翻訳文提出日】2024-03-06

(86)【国際出願番号】 US2022075743

(87)【国際公開番号】W WO2023034851

(87)【国際公開日】2023-03-09

(31)【優先権主張番号】63/239,874

(32)【優先日】2021-09-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】500358711

【氏名又は名称】イルミナインコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100106518

【弁理士】

【氏名又は名称】松谷道子

(74)【代理人】

【識別番号】100221501

【弁理士】

【氏名又は名称】式見真行

(72)【発明者】

【氏名】エマディ，アルビン

【テーマコード（参考）】

2G043

4M118

【Ｆターム（参考）】

2G043AA03

2G043BA16

2G043CA04

2G043DA02

2G043DA05

2G043EA01

2G043FA06

2G043JA02

2G043KA02

2G043KA09

2G043LA03

4M118AA10

4M118AB01

4M118AB04

4M118BA10

4M118BA14

4M118CA03

4M118CA18

4M118CB01

4M118CB02

4M118EA14

4M118FA06

4M118FA27

4M118FA28

4M118GA09

4M118GC20

4M118HA25

(57)【要約】

生物学的サンプル又は化学的サンプルを支持するための検出器表面と、半導体形成物内に形成されたドープエリアのアレイであって、半導体形成物が検出器表面から励起光及び放出光を受け取り、ドープエリアのアレイのドープエリアがフォトダイオードを画定する、ドープエリアのアレイと、検出器表面とドープエリアのアレイのドープエリアとの中間の励起光及び放出光の受光経路内の半導体形成物内に形成されたドープ領域と、を備え、ドープ領域は、光子吸収の結果としてドープ領域で生成される電子の進行方向に影響を与えるように構成されているデバイスが、本明細書に記載される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

デバイスであって、
生物学的サンプル又は化学的サンプルを支持するための反応部位を含む検出器表面と、
半導体形成物内に形成された複数の離間したドープエリアであって、前記半導体形成物が前記検出器表面から励起光及び放出光を受け取り、前記複数の離間したドープエリアがフォトダイオードを画定する、複数の離間したドープエリアと、
前記半導体形成物内に形成された複数の離間したドープ領域であって、前記複数の離間したドープ領域のうちのそれぞれのものは、前記ドープエリアのうちのそれぞれのものに関連付けられ、前記ドープ領域のうちの前記それぞれのものは、前記検出器表面と前記ドープエリアのうちの前記それぞれのものとの中間の前記励起光及び放出光の受光経路内に配置されている、複数の離間したドープ領域と、を備え、
前記半導体形成物内に形成された前記複数の離間したドープ領域のそれぞれのドープ領域は、前記励起光の光子が前記それぞれのドープ領域内で吸収された結果として前記それぞれのドープ領域で生成される電子の進行方向に影響を与えるそれぞれの電界を生成する、デバイス。

【請求項2】

前記それぞれのドープ領域は、前記励起光の中心波長の吸収深さよりも大きい接合深さを有する、請求項１に記載のデバイス。

【請求項3】

前記それぞれのドープ領域は、前記放出光の中心波長の吸収深さよりも小さい接合深さを有する、請求項１又は２に記載のデバイス。

【請求項4】

前記それぞれのドープ領域が、前記半導体形成物の光入射面を画定する、請求項１～３のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項5】

前記それぞれのドープ領域は、前記励起光の中心波長の吸収深さよりも大きい接合深さを有し、前記それぞれのドープ領域の前記接合深さは、前記放出光の中心波長の吸収深さよりも小さい、請求項１～４のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項6】

前記それぞれのドープ領域によって画定されるそれぞれの接合の接合深さは、前記それぞれの接合より下の前記半導体形成物の高さにおいて吸収される前記放出光の中心波長における光子の割合が、前記それぞれの接合より下の前記半導体形成物の高さにおいて吸収される前記励起光の中心波長における光子の割合の約２倍以上であるように構成されている、請求項１～５のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項7】

前記それぞれのドープ領域によって画定されるそれぞれの接合の接合深さは、前記それぞれの接合より下の前記半導体形成物の高さにおいて吸収される前記放出光の中心波長における光子の割合が、前記それぞれの接合より下の前記半導体形成物の高さにおいて吸収される前記励起光の中心波長における光子の割合の約２０倍以上であるように構成されている、請求項１～６のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項8】

前記それぞれのドープ領域によって画定されるそれぞれの接合の接合深さは、前記それぞれの接合より下の前記半導体形成物の高さにおいて吸収される前記放出光の中心波長における光子の割合が、前記それぞれの接合より下の前記半導体形成物の高さにおいて吸収される前記励起光の中心波長における光子の割合の約５０倍以上であるように構成されている、請求項１～７のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項9】

前記それぞれのドープ領域は、前記励起光及び放出光の光子が前記それぞれのドープ領域内で吸収された結果として前記それぞれのドープ領域で生成される電子のドリフトを引き起こすように構成されている、請求項１～８のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項10】

前記それぞれのドープ領域は、前記励起光及び放出光の光子が前記それぞれのドープ領域内で前記半導体形成物の光入射面に向かう方向に吸収された結果として前記それぞれのドープ領域で生成される電子のドリフトを引き起こすように構成されている、請求項１～９のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項11】

前記それぞれのドープ領域は、青色波長帯域の光の吸収深さよりも長い接合深さを特徴とするように寸法決めされ、前記深さは、赤色波長帯域の光の吸収深さよりも短い、請求項１～１０のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項12】

前記それぞれのドープ領域は、緑色波長帯域の光の吸収深さよりも長い接合深さを特徴とするように寸法決めされ、前記深さは、前記赤色波長帯域の光の吸収深さよりも短い、請求項１～１１のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項13】

前記それぞれのドープ領域は、第１の波長の前記励起光の光子の吸収深さが前記それぞれのドープ領域の接合深さよりも小さくなるように寸法決めされている、請求項１～１２のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項14】

前記それぞれのドープ領域は、第１の接合深さを有するそれぞれのドープ領域の第１のセットと、第２の接合深さを有するそれぞれのドープ領域の第２のセットと、を含み、前記第２の接合深さは前記第１の接合深さよりも小さい、請求項１～１３のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項15】

前記それぞれのドープ領域は、第１の接合深さを有する、前記緑色波長帯域の光の波長分離のために構成されたそれぞれのドープ領域の第１のセットと、第２の接合深さを有するそれぞれのドープ領域の第２のセットと、を含み、前記第２の接合深さは、前記第１の接合深さよりも小さく、前記青色波長帯域の光の波長分離のために構成されている、請求項１～１４のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項16】

前記半導体形成物は、前記それぞれのドープ領域を分離する垂直に延在するディープトレンチアイソレーション形成物を含み、前記複数の離間したドープ領域のうちのドープ領域は、前記垂直に延在するディープトレンチアイソレーション形成物のうちの第１及び第２のものと横方向に接触する、請求項１～１５のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項17】

前記複数の離間したドープ領域のうちのそれぞれのものは、前記ドープ領域のうちのそれぞれのものに位置合わせされている、請求項１～１６のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項18】

前記複数の離間したドープ領域のうちのそれぞれのものは、前記ドープエリアのうちのそれぞれのものに位置合わせされ、前記複数の離間したドープ領域のうちのそれぞれのものの、前記ドープエリアのうちのそれぞれのものに対する位置合わせは、前記ドープ領域のうちのそれぞれのものを通って延在する前記ドープエリアのうちのそれぞれのものの垂直に延在する中心軸を特徴とする、請求項１～１７のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項19】

前記複数の離間したドープエリア及び前記複数の離間したドープ領域は、垂直間隔距離によって分離され、前記複数の離間したドープエリアは、共通の上部高さを有し、前記複数の離間したドープ領域は、共通の底部高さを有し、前記半導体形成物は、前記複数の離間したドープエリアの前記共通の上部高さと前記複数の離間したドープ領域の前記共通の底部高さとの間はドープされていない、請求項１～１８のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項20】

前記反応部位のうちのそれぞれのものは、前記複数の離間したドープエリアのうちのそれぞれのものに関連付けられ、前記デバイスは、前記反応部位の部位を照明するための光エネルギー励起装置を含む、請求項１～１９のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項21】

前記デバイスは、前記検出器表面を画定する支持構造を含み、前記反応部位のうちのそれぞれのものは、前記複数の離間したドープエリアのうちのそれぞれのものに関連付けられ、前記デバイスは、前記反応部位の部位を照明するための光エネルギー励起装置を含み、前記デバイスは、前記反応部位のうちの複数の隣接するものによってそれぞれ支持されるサンプルの同時励起のために、前記光エネルギー励起装置が励起光を前記反応部位のうちの前記複数の隣接するものに同時に向けるように制御される、請求項１～２０のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項22】

前記反応部位のうちのそれぞれのものは、前記複数の離間したドープエリアのうちのそれぞれのものに関連付けられ、前記デバイスは、前記反応部位の部位を照明するための光エネルギー励起装置を含み、前記デバイスは、前記検出器表面の実質的に全ての反応部位によってそれぞれ支持されるサンプルの同時励起のために、前記光エネルギー励起装置が励起光を前記検出器表面の前記実質的に全ての反応部位に同時に向けるように制御される、請求項１～２１のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項23】

前記複数の離間したドープ領域のうちのそれぞれのものは、前記ドープエリアのうちのそれぞれのものに位置合わせされ、前記複数の離間したドープ領域のうちのそれぞれのものの、前記ドープエリアのうちのそれぞれのものに対する位置合わせは、前記ドープ領域のうちのそれぞれのものを通って延在する前記ドープエリアのうちのそれぞれのものの垂直に延在する中心軸を特徴とする、請求項１～２２のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項24】

前記それぞれのドープ領域は、前記励起光の中心波長の吸収深さよりも大きい接合深さを有し、前記それぞれのドープ領域の前記接合深さは、前記放出光の中心波長の吸収深さよりも小さい、請求項１に記載のデバイス。

【請求項25】

【請求項26】

前記それぞれのドープ領域は、前記励起光及び放出光の光子が前記それぞれのドープ領域内で吸収された結果として前記それぞれのドープ領域で生成される電子のドリフトを引き起こすように構成されている、請求項１に記載のデバイス。

【請求項27】

前記それぞれのドープ領域は、前記励起光及び放出光の光子が前記それぞれのドープ領域内で前記半導体形成物の光入射面に向かう方向に吸収された結果として前記それぞれのドープ領域で生成される電子のドリフトを引き起こすように構成されている、請求項１に記載のデバイス。

【請求項28】

前記それぞれのドープ領域は、第１の接合深さを有するそれぞれのドープ領域の第１のセットと、第２の接合深さを有するそれぞれのドープ領域の第２のセットと、を含み、前記第２の接合深さは前記第１の接合深さよりも小さい、請求項１に記載のデバイス。

【請求項29】

前記反応部位のうちのそれぞれのものは、前記複数の離間したドープエリアのうちのそれぞれのものに関連付けられ、前記デバイスは、前記反応部位の部位を照明するための光エネルギー励起装置を含み、前記デバイスは、前記反応部位のうちの複数の隣接するものによってそれぞれ支持されるサンプルの同時励起のために、前記光エネルギー励起装置が励起光を前記反応部位のうちの前記複数の隣接するものに同時に向けるように制御される、請求項１に記載のデバイス。

【請求項30】

前記それぞれのドープ領域は、前記半導体形成物の光入射面を画定し、前記それぞれのドープ領域は、前記励起光の中心波長の吸収深さよりも大きい接合深さを有し、前記それぞれのドープ領域の前記接合深さは、前記放出光の中心波長の吸収深さよりも小さく、前記複数の離間したドープエリア及び前記複数の離間したドープ領域は、垂直間隔距離によって分離され、前記複数の離間したドープエリアは、共通の上部高さを有し、前記複数の離間したドープ領域は、共通の底部高さを有し、前記半導体形成物は、複数の離間したドープエリアの前記共通の上部高さと前記複数の離間したドープ領域の前記共通の底部高さとの間はドープされておらず、前記複数の離間したドープ領域のうちのそれぞれのものは、前記ドープエリアのうちのそれぞれのものに位置合わせされ、前記複数の離間したドープ領域のうちのそれぞれのものの、前記ドープエリアのうちのそれぞれのものに対する位置合わせは、前記ドープ領域のうちのそれぞれのものを通って延在する前記ドープエリアのうちのそれぞれのものの垂直に延在する中心軸を特徴とし、前記検出器表面の前記反応部位のうちのそれぞれのものは、複数の離間した部分ドープエリアのうちのそれぞれのものに関連付けられ、前記デバイスは、前記反応部位の部位を照明するための光エネルギー励起装置を含み、前記デバイスは、前記反応部位のうちの複数の隣接するものによってそれぞれ支持されるサンプルの同時励起のために、前記光エネルギー励起装置が励起光を前記反応部位のうちの前記複数の隣接するものに同時に向けるように制御される、請求項１に記載のデバイス。

【請求項31】

デバイスであって、
生物学的サンプル又は化学的サンプルを支持するための検出器表面と、
半導体形成物内に形成されたドープエリアのアレイであって、前記半導体形成物が前記検出器表面から励起光及び放出光を受け取り、前記ドープエリアのアレイのドープエリアがフォトダイオードを画定する、ドープエリアのアレイと、
前記検出器表面と前記ドープエリアのアレイのドープエリアとの中間の前記励起光及び放出光の受光経路内の前記半導体形成物内に形成されたドープ領域と、を備え、
前記ドープ領域は、光子吸収の結果として前記ドープ領域で生成される電子の進行方向に影響を与えるように構成されている、デバイス。

【請求項32】

前記半導体形成物内に形成されたドープ領域のアレイを備え、前記ドープ領域のアレイは前記ドープ領域を含み、前記ドープ領域のアレイを画定するドープ領域のうちのそれぞれのものは、前記ドープエリアのアレイの１つのドープエリアにそれぞれ関連付けられる、請求項３１に記載のデバイス。

【請求項33】

前記半導体形成物内に形成されたドープ領域のアレイを備え、前記ドープ領域のアレイは前記ドープ領域を含み、前記ドープ領域のアレイを画定するドープ領域のうちのそれぞれのものは、前記ドープエリアのアレイの１つのドープエリアにそれぞれ関連付けられ、前記ドープ領域のアレイを画定するドープ領域のうちの前記それぞれのものは、前記検出器表面と前記ドープエリアのアレイの１つのドープエリアとの中間の前記励起光及び放出光の前記受光経路内にそれぞれ配置されている、請求項３１に記載のデバイス。

【請求項34】

前記ドープ領域は、光子吸収の結果として前記ドープ領域で生成される電子の進行方向に影響を与える電界を生成する、請求項３１～３３のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項35】

前記ドープ領域は、前記励起光の光子が前記ドープ領域内で吸収された結果として前記ドープ領域で生成される電子のドリフトを引き起こすように構成されている、請求項３１～３４のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項36】

前記ドープ領域は、前記励起光及び放出光の光子が前記それぞれのドープ領域内で前記半導体形成物の光入射面に向かう方向に吸収された結果として前記ドープ領域で生成される電子のドリフトを引き起こすように構成されている、請求項３１～３５のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項37】

前記ドープ領域は、青色波長帯域の最長波長の吸収深さよりも長い接合深さを有し、前記深さは、赤色波長帯域の最長波長の吸収深さよりも短い、請求項３１～３６のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項38】

前記ドープ領域は、緑色波長帯域の最長波長の吸収深さよりも長い深さを特徴とするように寸法決めされ、前記深さは、前記赤色波長帯域の最長波長の吸収深さよりも短い、請求項３１～３７のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項39】

前記ドープ領域は、前記放出光の中心波長の吸収深さよりも小さい接合深さを有する、請求項３１～３８のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項40】

前記ドープ領域は、前記励起光の中心波長の吸収深さよりも大きい接合深さを有し、前記ドープ領域は、前記放出光の中心波長の吸収深さよりも小さい接合深さを有するように構成されている、請求項３１～３９のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項41】

前記ドープ領域の接合深さは、前記接合より下の前記半導体形成物の高さにおいて吸収される前記放出光の中心波長における光子の割合が、前記接合より下の前記半導体形成物の高さにおいて吸収される前記励起光の中心波長における光子の割合の約２倍以上であるように構成されている、請求項３１～４０のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項42】

前記ドープ領域の接合深さは、前記接合より下の前記半導体形成物の高さにおいて吸収される前記放出光の中心波長における光子の割合が、前記接合より下の前記半導体形成物の高さにおいて吸収される前記励起光の中心波長における光子の割合の約２０倍以上であるように構成されている、請求項３１～４１のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項43】

前記ドープ領域の接合深さは、前記接合より下の前記半導体形成物の高さにおいて吸収される前記放出光の中心波長における光子の割合が、前記接合より下の前記半導体形成物の高さにおいて吸収される前記励起光の中心波長における光子の割合の約５０倍以上であるように構成されている、請求項３１～４２のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項44】

前記ドープ領域は、前記励起光の光子が前記ドープ領域内で吸収された結果として前記ドープ領域で生成される電子のドリフトを引き起こすように構成されている、請求項３１～３３のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項45】

前記ドープ領域は、前記励起光及び放出光の光子が前記それぞれのドープ領域内で前記半導体形成物の光入射面に向かう方向に吸収された結果として前記ドープ領域で生成される電子のドリフトを引き起こすように構成されている、請求項３１～３３のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項46】

前記ドープ領域は、青色波長帯域の最長波長の吸収深さよりも長い接合深さを有し、前記深さは、赤色波長帯域の最長波長の吸収深さよりも短い、請求項３１～３３のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項47】

前記ドープ領域は、緑色波長帯域の最長波長の吸収深さよりも長い深さを特徴とするように寸法決めされ、前記深さは、前記赤色波長帯域の最長波長の吸収深さよりも短い、請求項３１～３３のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項48】

前記ドープ領域は、前記放出光の中心波長の吸収深さよりも小さい接合深さを有する、請求項３１～３３のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項49】

前記ドープ領域は、前記励起光の中心波長の吸収深さよりも大きい接合深さを有し、前記ドープ領域は、前記放出光の中心波長の吸収深さよりも小さい接合深さを有するように構成されている、請求項３１～３３のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項50】

前記ドープ領域の接合深さは、前記接合より下の前記半導体形成物の高さにおいて吸収される前記放出光の中心波長における光子の割合が、前記接合より下の前記半導体形成物の高さにおいて吸収される前記励起光の中心波長における光子の割合の約２０倍以上であるように構成されている、請求項３１～３３のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項51】

前記ドープ領域の接合深さは、前記接合より下の前記半導体形成物の高さにおいて吸収される前記放出光の中心波長における光子の割合が、前記接合より下の前記半導体形成物の高さにおいて吸収される前記励起光の中心波長における光子の割合の約５０倍以上であるように構成されている、請求項３１～３３のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項52】

方法であって、
半導体形成物内にドープエリアのアレイを形成することと、
前記半導体形成物内にドープ領域のアレイを形成することであって、前記ドープ領域のアレイのそれぞれのドープ領域は、前記ドープエリアのアレイのそれぞれのドープエリアに関連付けられる、形成することと、
検出器表面を形成することであって、前記半導体形成物は、前記検出器表面から励起光及び放出光を受け取るように構成されている、形成することと、を含み、
前記それぞれのドープ領域は、前記検出器表面からの前記励起光及び放出光の受光経路内の前記半導体形成物内に形成されている、方法。

【請求項53】

前記それぞれのドープ領域は、光子吸収の結果としてその中で生成される電子の進行方向に影響を与えるように構成されている、請求項５２に記載の方法。

【請求項54】

前記方法が、前記半導体形成物の上方に、表側処理を使用して、前記半導体形成物と前記ドープエリアのアレイとの間に１つ以上のフィルタを作製することを含み、前記１つ以上のフィルタは、前記励起光の照明を遮断し、前記放出光の光が前記ドープエリアのアレイに到達することを可能にする、請求項５２又は５３に記載の方法。

【請求項55】

前記方法が、前記半導体形成物の上方に、裏側処理を使用して、前記半導体形成物と前記ドープエリアのアレイとの間に１つ以上のフィルタを作製することを含み、前記１つ以上のフィルタは、前記励起光の照明を遮断し、前記放出光の光が前記ドープエリアのアレイに到達することを可能にする、請求項５２～５４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項56】

前記方法が、前記半導体形成物の表側から裏側に複数のトレンチをエッチングすることと、前記複数のトレンチを誘電体材料で充填して、前記ドープエリアのアレイの前記ドープエリアのうちのそれぞれのものの間に垂直に延在する、垂直に延在するディープトレンチアイソレーション（ＤＴＩ）形成物を前記半導体形成物内に画定することと、を含む、請求項５２～５５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項57】

前記方法が、前記半導体形成物の裏側から表側に複数のトレンチをエッチングすることと、前記複数のトレンチを誘電体材料で充填して、前記ドープエリアのアレイの前記ドープエリアのうちのそれぞれのものの間に垂直に延在する、垂直に延在するディープトレンチアイソレーション（ＤＴＩ）形成物を前記半導体形成物内に画定することと、を含む、請求項５２～５６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項58】

前記方法が、前記ドープエリアのアレイの前記ドープエリアのうちのそれぞれのものの間に垂直に延在する、垂直に延在するディープトレンチアイソレーション（ＤＴＩ）形成物を前記半導体形成物内に作製することを含み、ドープ領域のアレイを前記半導体形成物内に前記形成することは、前記ドープ領域のうちのそれぞれのものが前記ＤＴＩ形成物のうちの第１及び第２のものと横方向に接触するように、前記ドープ領域のうちのそれぞれのものを形成することを含む、請求項５２～５７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項59】

ドープ領域のアレイを前記半導体形成物内に前記形成することは、前記ドープエリアのアレイの複数のドープエリアに対向するように横方向に延在する横方向延在ドープ領域を、前記ドープ領域のアレイを画定するドープ領域のそれぞれの中心軸が前記横方向延在ドープ領域を通って共通に延在するように形成することと、前記横方向延在ドープ領域をエッチングしてトレンチを画定することと、前記トレンチを誘電体材料で充填して、前記横方向延在ドープ領域を、前記ドープ領域のアレイを画定する前記ドープ領域のうちのそれぞれのものに分離するＤＴＩ形成物を画定することと、を含む、請求項５２～５８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項60】

前記方法が、前記半導体形成物上に誘電体スタックを堆積することを含み、前記誘電体スタックには、前記ドープエリアのアレイからシグナルを読み出すための回路を画定するメタライゼーション層が組み込まれる、請求項５２～５９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項61】

前記方法が、前記半導体形成物上に誘電体スタックを堆積することを含み、前記誘電体スタックには、前記ドープエリアのアレイからシグナルを読み出すための回路を画定するメタライゼーション層が組み込まれ、前記方法は、前記ドープ領域の形成に関連する熱履歴の拡張のために、ウェハ反転を用いて、前記誘電体スタックの前記堆積の前の前記ドープ領域の前記形成を容易にする、請求項５２～６０のいずれか一項に記載の方法。

【請求項62】

前記方法が、前記半導体形成物を画定するウェハとは別の第２のウェハ上に誘電体スタックを堆積することを含み、前記誘電体スタックには、前記ドープエリアのアレイからシグナルを読み出すための回路を画定するメタライゼーション層が組み込まれ、前記方法は、前記ドープ領域の形成に関連する熱履歴の拡張のために、前記第２のウェハと前記ウェハとのウェハスケールボンディングを用いて、前記誘電体スタックを前記半導体形成物にボンディングする、請求項５２～６１のいずれか一項に記載の方法。

【請求項63】

前記方法が、第１のウェハを使用して前記半導体形成物を作製することと、第２のウェハを使用して誘電体スタックを別個に作製することであって、前記誘電体スタックには、前記ドープエリアのアレイからシグナルを読み出すための読み出し回路を画定する１つ以上のメタライゼーション層が組み込まれる、作製することと、前記第１のウェハを前記第２のウェハにウェハスケールボンディングして、前記誘電体スタックを前記半導体形成物に一体的にボンディングすることと、を含む、請求項５２～６２のいずれか一項に記載の方法。

【請求項64】

前記方法が、前記ドープエリアのアレイの前記ドープエリアのうちのそれぞれのものの間に垂直に延在する、垂直に延在するディープトレンチアイソレーション（ＤＴＩ）形成物を前記半導体形成物内に作製することを含み、ドープ領域のアレイを前記半導体形成物内に前記形成することは、前記ドープ領域のアレイを画定するドープ領域のうちのそれぞれのものが前記ＤＴＩ形成物のうちの隣接するものと横方向に接触するように前記ドープ領域のうちのそれぞれのものを形成することを含む、請求項５２～６３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項65】

前記方法が、前記半導体形成物の上方に、裏側処理を使用して、前記半導体形成物と前記ドープエリアのアレイとの間に１つ以上のフィルタを作製することを含み、前記１つ以上のフィルタは、前記励起光の照明を遮断し、前記放出光の光が前記ドープエリアのアレイに到達することを可能にする、請求項５２又は５３に記載の方法。

【請求項66】

【請求項67】

【請求項68】

【請求項69】

【請求項70】

前記方法が、前記半導体形成物上に誘電体スタックを堆積することを含み、前記誘電体スタックには、前記ドープエリアのアレイからシグナルを読み出すための回路を画定するメタライゼーション層が組み込まれる、請求項５２又は５３に記載の方法。

【請求項71】

【請求項72】

【請求項73】

前記方法が、第１のウェハを使用して前記半導体形成物を作製することと、第２のウェハを使用して誘電体スタックを別個に作製することであって、前記誘電体スタックに、前記ドープエリアのアレイからシグナルを読み出すための読み出し回路を画定する１つ以上のメタライゼーション層が組み込まれる、作製することと、前記第１のウェハを前記第２のウェハにウェハスケールボンディングして、前記誘電体スタックを前記半導体形成物に一体的にボンディングすることと、を含む、請求項５２又は５３に記載の方法。

【請求項74】

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願の相互参照）
本出願は、２０２１年９月１日に出願された「ＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＬｉｇｈｔＲｅｃｅｐｔｉｏｎ」と題する米国特許出願第６３／２３９，８７４号の優先権を主張し、その全内容は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

【背景技術】

【0002】

生物学的研究又は化学的研究における様々なプロトコルは、制御された反応を行うことを伴う。次いで、指定された反応を観察又は検出することができ、その後の分析は、反応に関与する化学物質の特性を同定又は明らかにするのを補助することができる。

【0003】

いくつかの多重アッセイでは、同定可能な標識（例えば、蛍光標識）を有する未知の分析物を、制御された条件下で、数千の既知のプローブに曝露させることができる。各既知のプローブは、マイクロプレートの対応するウェル内に堆積させることができる。既知のプローブとウェル内の未知の分析物との間で起こる任意の化学反応を観察することは、分析物の特性を同定又は明らかにするのを補助することができる。そのようなプロトコルの他の例としては、合成による配列決定（sequencing-by-synthesis、ＳＢＳ）又は環状アレイ配列決定などの、既知のＤＮＡ配列決定プロセスが挙げられる。

【0004】

いくつかの蛍光検出プロトコルでは、光学系を使用して、励起光を蛍光団、例えば蛍光標識した分析物上に向け、また蛍光団が付着した分析物から放出させることができる蛍光放出光を検出する。しかしながら、そのような光学系は、比較的高価であり、大きいベンチトップ設置面積からの恩恵を受け得る。例えば、光学系は、レンズ、フィルタ、及び光源の配設を含み得る。

【0005】

提案された他の検出システムでは、フローセル内の制御された反応は、固体光センサアレイ（例えば、相補型金属酸化膜半導体（complementary metal oxide semiconductor、ＣＭＯＳ）検出器又は電荷結合素子（charge coupled device、ＣＣＤ）検出器）によって画定され得る。これらのシステムは、蛍光放射を検出するために、大型の光学アセンブリを含まない。

【発明の概要】

【0006】

一例では、デバイスが本明細書に記載される。デバイスは、例えば、励起光及び放出光の受光経路内の半導体形成物内に形成されたドープ領域を備えることができる。

【0007】

一例では、デバイスが本明細書に記載される。デバイスは、例えば、半導体形成物内に形成されたドープエリアのアレイであって、半導体形成物が検出器表面から励起光及び放出光を受け取り、ドープエリアのアレイのドープエリアがフォトダイオードを画定する、ドープエリアのアレイと、励起光及び放出光の受光経路内の半導体形成物内に形成されたドープ領域と、を備えることができる。

【0008】

一例では、デバイスが本明細書に記載される。デバイスは、例えば、生物学的サンプル又は化学的サンプルを支持するための反応部位を含む検出器表面と、
半導体形成物内に形成された複数の離間したドープエリアであって、半導体形成物が検出器表面から励起光及び放出光を受け取り、複数の離間したドープエリアがフォトダイオードを画定する、複数の離間したドープエリアと、半導体形成物内に形成された複数の離間したドープ領域であって、複数の離間したドープ領域のうちのそれぞれのものは、ドープエリアのうちのそれぞれのものに関連付けられ、ドープ領域のうちのそれぞれのものは、検出器表面とドープエリアのうちのそれぞれのものとの中間の励起光及び放出光の受光経路内に配置されている、複数の離間したドープ領域と、を備え得、半導体形成物内に形成された複数の離間したドープ領域のそれぞれのドープ領域は、励起光及び放出光の光子がそれぞれのドープ領域内で吸収された結果としてそれぞれのドープ領域で生成される電子の進行方向に影響を与えるそれぞれの電界を生成する。

【0009】

一例では、デバイスが本明細書に記載される。デバイスは、例えば、生物学的サンプル又は化学的サンプルを支持するための検出器表面と、半導体形成物内に形成されたドープエリアのアレイであって、半導体形成物が検出器表面から励起光及び放出光を受け取り、ドープエリアのアレイのドープエリアがフォトダイオードを画定する、ドープエリアのアレイと、検出器表面とドープエリアのアレイのドープエリアとの中間の励起光及び放出光の受光経路内の半導体形成物内に形成されたドープ領域と、を備え得、ドープ領域は、光子吸収の結果としてドープ領域で生成される電子の進行方向に影響を与えるように構成されている。

【0010】

一例では、方法が本明細書に記載される。方法は、例えば、半導体形成物内にドープエリアのアレイを形成することと、半導体形成物内にドープ領域のアレイを形成することであって、ドープ領域のアレイのそれぞれのドープ領域は、ドープエリアのアレイのそれぞれのドープエリアに関連付けられる、形成することと、検出器表面を形成することであって、半導体形成物は、検出器表面から励起光及び放出光を受け取るように構成されている、形成することと、を含み得、それぞれのドープ領域は、検出器表面からの励起光及び放出光の受光経路内の半導体形成物内に形成されている。

【0011】

一例では、デバイスが本明細書に記載される。デバイスは、例えば、生物学的サンプル又は化学的サンプルを支持するように構成された検出器表面を画定する支持構造と、半導体形成物内に形成されたドープエリアのアレイであって、半導体形成物が検出器表面から励起光及び放出光を受け取り、ドープエリアのアレイのドープエリアがフォトダイオードを画定する、ドープエリアのアレイと、検出器表面とドープエリアのアレイのドープエリアとの中間の励起光及び放出光の受光経路内の半導体形成物内に形成されたドープ領域と、を備え得、ドープ領域は、光子吸収の結果としてドープ領域で生成される電子の進行方向に影響を与えるように構成されている。

【図面の簡単な説明】

【0012】

本主題のこれら及び他の特徴、態様、利益、及び利点は、添付図面を参照して以下の詳細な説明を読むと、より深く理解されると考えられ、同様の特徴は、図面にわたって同様の部分を表している。

【図1】一例による、生物学的サンプル又は化学的サンプルを支持するための検出器表面を含む検出器を有する、生物学的分析又は化学的分析において使用するためのシステムの概略切断側面図である。

【図2】一例による、励起波長、吸収波長、蛍光放出シグナル波長、及び検出帯域波長の間の対応を示すスペクトルプロファイル対応図である。

【図3】一例による、シリコンにおける光の吸収深さを示す。

【図4】一例による、生物学的サンプル又は化学的サンプルを支持するための検出器表面を含む検出器を有する、生物学的分析又は化学的分析において使用するための検出器の概略切断側面図である。

【図5】一例による、生物学的サンプル又は化学的サンプルを支持するための検出器表面を含む検出器を有する、生物学的分析又は化学的分析において使用するための検出器の概略切断側面図である。

【図6】一例による、生物学的サンプル又は化学的サンプルを支持するための検出器表面を含む検出器を有する、生物学的分析又は化学的分析において使用するための検出器の概略切断側面図である。

【図7】一例による、生物学的サンプル又は化学的サンプルを支持するための検出器表面を含む検出器を有する、生物学的分析又は化学的分析において使用するための検出器の概略切断側面図である。

【図8】一例による、生物学的サンプル又は化学的サンプルを支持するための検出器表面を含む検出器を有する、生物学的分析又は化学的分析において使用するための検出器の概略切断側面図である。

【図9】一例による、生物学的サンプル又は化学的サンプルを支持するための検出器表面を含む検出器を有する、生物学的分析又は化学的分析において使用するための検出器の概略切断側面図である。

【図10】一例による、生物学的サンプル又は化学的サンプルを支持するための検出器表面を含む検出器を有する、生物学的分析又は化学的分析において使用するための検出器の概略切断側面図である。

【図11】一例による、生物学的サンプル又は化学的サンプルを支持するための検出器表面を含む検出器を有する、生物学的分析又は化学的分析において使用するための検出器の概略切断側面図である。

【図12】一例による、生物学的サンプル又は化学的サンプルを支持するための検出器表面を含む検出器を有する、生物学的分析又は化学的分析において使用するための検出器の概略切断側面図である。

【図13】一例による、生物学的サンプル又は化学的サンプルを支持するための検出器表面を含む検出器を有する、生物学的分析又は化学的分析において使用するための検出器の概略切断上面図である。

【図14】配列決定を実行する方法を示すフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

図１には、生物学的分析又は化学的分析などの分析に使用するためのシステム１００が示されている。システム１００は、光エネルギー励起装置１０及び検出器アセンブリ２０を含み得る。検出器アセンブリ２０は、検出器２００及びフローセル２８２を含むことができ、フローセル２８２は、検出器２００によって画定することができる。検出器２００は、感知フォトダイオードと、試験を受ける生物学的サンプル又は化学的サンプルなどのサンプル５０２を支持するための検出器表面２０６と、を画定する複数のドープエリア２１２を含み得る。側壁２８４及びフローカバー２８８、並びに検出器表面２０６を有する検出器２００は、フローセル２８２を画定し、境界を定めることができる。検出器表面２０６は、関連する検出器表面平面１３０を有し得る。

【0014】

更なる態様では、検出器表面２０６は反応部位を含むことができ、一例では、反応凹部２０８（ナノウェル）を含むように凹ませることができる。一例によれば、感知フォトダイオードを画定する各ドープエリア２１２は、１つの反応凹部２０８に関連付けられ、位置合わせされ得る。一例によれば、各反応凹部２０８は、その中に１つ以上の反応部位を画定することができ、サンプル５０２は、そのような反応部位上に支持され得る。本明細書の例は、本明細書で「ドープエリア」の文脈で言及される「エリア」が体積空間を指し得る（言い換えれば、二次元空間に限定されない）ことを認識している。本明細書で使用するとき、用語「反応部位」は、少なくとも１つの指定された反応が生じ得る局所的領域に言及し得る。本明細書で使用するとき、「指定された反応」は、対象となる検体などの対象となる化学物質又は生物学的物質の化学的、電気的、物理的、又は光学的特性（又は品質）のうちの少なくとも１つの変化を含む。

【0015】

別の態様では、検出器２００は、例えば、感知フォトダイオードを画定するドープエリア２１２からのシグナルの読み出し、デジタル化、記憶、及びシグナル処理のための回路を画定する、本明細書に記載の１つ以上のメタライゼーション層を含み得る。

【0016】

一例によれば、検出器２００は、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）集積回路検出器又は電荷結合素子（ＣＣＤ）集積回路検出器などの固体集積回路検出器によって設けられ得る。

【0017】

一例によれば、システム１００は、蛍光団を使用して生物学的試験又は化学的試験を行うために使用され得る。例えば、１つ以上の蛍光団を有する流体は、入口ポート２８９及び出口ポート２９０を使用して、入口ポートを通してフローセル２８２に流入させる、かつフローセル２８２から流出させることができる。蛍光団は、様々なサンプル５０２に引きつけることができ、したがって、それらの検出によって、蛍光団は、サンプル５０２のマーカー、例えば、サンプルが引きつける生物学的分析物又は化学的分析物として作用し得る。

【0018】

フローセル２８２内での蛍光団の存在を検出するために、光エネルギー励起装置１０は、励起波長範囲の励起光１０１が光エネルギー励起装置１０によって放出されるように通電され得る。励起光１０１を受け取ると、サンプル５０２に付着された蛍光団は、感知フォトダイオードを画定するドープエリア２１２による検出のための対象となるシグナルである放出光５０１を放射することができる。サンプル５０２に付着した蛍光団の蛍光による放出光５０１は、励起光１０１の波長範囲に対して赤色シフトした波長範囲を有し得る。

【0019】

光エネルギー励起装置１０は、サンプル５０２を照明するために、少なくとも１つの光源及び少なくとも１つの光学構成要素を含み得る。光源の例としては、レーザ、アークランプ、ＬＥＤ、又はレーザダイオードが挙げられる。光学構成要素は、例えば、反射器、偏光板、ビームスプリッタ、コリメータ、レンズ、フィルタ、ウェッジ、プリズム、鏡、検出器などであってもよい。照明システムを使用する例では、光エネルギー励起装置１０は、励起光１０１を反応部位に向けるように構成され得る。一例として、蛍光団は、緑色波長範囲の光によって励起され得、例えば、約５２３ｎｍの中心（ピーク）波長を有する励起光１０１を使用して励起され得る。

【0020】

本明細書の例は、システム１００のシグナル対雑音比が、以下の（１）の式に記載されるように表され得ることを認識している。

【0021】

【数1】

式中、「シグナル」は、放出光５０１、すなわち、サンプルに付着された蛍光団の蛍光に起因する対象となる光のシグナルであり、「励起」は、感知フォトダイオードを画定するドープエリア２１２に到達する望ましくない励起光であり、「ＡＦ」は、検出器２００内の１つ以上の自己蛍光源の自己蛍光ノイズ放射であり、「バックグラウンド」は、検出器２００の外部源から検出器２００内に伝送される望ましくない光エネルギーであり、「暗電流」は、光がない場合のランダム電子正孔対生成に関連する電流フローノイズであり、「読み出しノイズ」は、アナログ－デジタル電子機器に関連するノイズである。

【0022】

図２は、励起光の波長範囲、シグナル光の波長範囲、及び検出波長範囲の間の目標対応を示すスペクトルプロファイル対応図の一例である。図２のスペクトルプロファイル対応図において、緑色光スペクトルプロファイルとして示されるスペクトルプロファイル１１０１は、光エネルギー励起装置１０によって放出される励起光１０１のスペクトルプロファイルである。スペクトルプロファイル１５０１は、励起光１０１によって励起された蛍光団の蛍光によって引き起こされる放出光５０１のスペクトルプロファイルである。スペクトルプロファイル１２２０は、一例によれば、感知フォトダイオードを画定するドープエリア２１２の透過プロファイル（検出帯域）である。図２のスペクトルプロファイル対応図は、いくつかの例に共通な一般的な特徴を表すことが意図されているが、示されたスペクトルプロファイルの変化は、共通していることが理解されよう。一態様では、励起光１０１は、一般に、緑色光スペクトルプロファイルに加えて、青色光スペクトルプロファイル（図示せず）を含み得、システム１００は、（ａ）緑色光スペクトルプロファイルがアクティブであり、青色光スペクトルプロファイルが非アクティブであるモードと、（ｂ）青色光スペクトルプロファイルがアクティブであり、緑色光スペクトルプロファイルが非アクティブであるモードとの間で切り替え可能である。他の例では、励起光１０１と放出光との異なる組み合わせが存在し得る。一例では、励起光１０１のスペクトルプロファイル１１０１は、青色光波長範囲の中心波長を特徴とすることができ、放出光５０１のスペクトルプロファイルは、緑色波長範囲の中心波長を特徴とすることができる。

【0023】

検出器２００は、スペクトルプロファイル１２２０によって示される波長範囲の光を検出するように構成され得る。スペクトルプロファイル１２２０は、検出波長範囲を特定し、スペクトルプロファイル１２２０の振幅は、感度のレベルを示す。したがって、図２のスペクトルプロファイル対応図を参照すると、検出器２００は、放出光５０１のスペクトルプロファイル１５０１と感知フォトダイオードを画定するドープエリア２１２の検出帯域スペクトルプロファイル１２２０とが交差する波長の範囲の放出光５０１を検出することができる。

【0024】

検出器２００は、システム１００のシグナル対雑音比を増加させるために、電子進行方向影響特徴を含むことができる。図１を参照すると、検出器２００は、基板２０２及び半導体形成物２１０を含むことができる。一例によれば、半導体形成物２１０は、シリコン層、例えば、バルクシリコンウェハ上に画定されたシリコン層又はＳＯＩウェハのシリコン層によって提供することができる。半導体形成物２１０は、システム１００のシグナル対雑音比を改善するためにその中に形成された様々な特徴を含むことができる。別の例において、半導体形成物２１０は、シリコン以外の材料、例えば、グラフェン、窒化ガリウム、炭化ケイ素、ガリウムヒ素、ゲルマニウム、又は他のＩＶ族半導体材料によって提供することができる。

【0025】

半導体形成物２１０は、半導体形成物２１０内に形成された複数の離間したドープエリア２１２を含むことができ、離間したドープエリア２１２は、感知フォトダイオードを画定することができる。複数の離間したドープエリア２１２は、ドープエリア２１２のアレイを画定することができ、ドープエリアのうちのそれぞれのものは、感知フォトダイオードを画定することができる。別の態様において、半導体形成物２１０は、半導体形成物２１０内に形成された複数の離間したドープ領域２１４を含むことができる。複数の離間したドープ領域２１４は、ドープ領域２１４のアレイを画定することができる。半導体形成物２１０に形成されたドープ領域２１４のうちのそれぞれのものは、半導体形成物内に形成されたドープエリア２１２のうちのそれぞれのものに関連付けることができ、ドープエリア２１２は感知フォトダイオードを画定することができる。感知フォトダイオードとして構成されたそれぞれのドープエリア２１２は、受け取った電子に応答して電流シグナルを生成することができ、ドープ領域２１４は、電子進行方向影響機能を提供することができる。

【0026】

ドープ領域２１４のうちのそれぞれのものは、複数のドープエリア２１２のそれぞれのドープエリア２１２に関連付けられ、位置合わせされるように形成することができる。各それぞれのドープ領域２１４は、サンプル５０２の位置にある検出器表面２０６からドープエリア２１２に向かう放出光５０１の経路において、それぞれの関連するドープエリア２１２の前方に配置することができる。ドープエリア２１２を参照すると、ドープエリア２１２は、感知フォトダイオードとして機能するようにドープすることができ、ドープ領域２１４は、電子進行方向に影響を与えるように構成することができる。一例では、半導体形成物２１０内に形成された複数の離間したドープ領域２１４が本明細書に記載されており、複数の離間したドープ領域２１４のうちのそれぞれのものは、感知フォトダイオードを画定するドープエリア２１２のうちのそれぞれのものに関連付けられ、ドープ領域２１４のうちのそれぞれのものは、検出器表面２０６と感知フォトダイオードを画定するドープエリア２１２のうちのそれぞれのものとの中間の励起光１０１及び放出光５０１の受光経路内に配置される。一例では、生物学的サンプル又は化学的サンプル５０２を支持するように構成された検出器表面２０６を画定する支持構造２６０（支持構造）と、半導体形成物２１０内に形成されたドープエリア２１２のアレイであって、半導体形成物２１０が検出器表面２０６から励起光１０１及び放出光５０１を受け取り、ドープエリア２１２のアレイのドープエリア２１２が感知フォトダイオードを画定する、ドープエリア２１２のアレイと、検出器表面２０６とドープエリア２１２のアレイのドープエリア２１２との中間の励起光１０１及び放出光５０１の受光経路内の半導体形成物２１０内に形成されたドープ領域２１４と、が本明細書に記載されており、ドープ領域２１４は、光子吸収の結果としてドープ領域２１４で生成される電子の進行方向に影響を与えるように構成されている。本明細書で使用される場合、「検出器表面から」という語句は、励起光又は放出光に関して使用される場合、光が検出器表面から進行しているが、必ずしも検出器表面から生じているわけではないことを意味することが意図される。例えば、検出器表面からの光は、検出器表面を通って進む光であってもよい。

【0027】

一例では、感知フォトダイオードを画定するドープエリア２１２は、例えば、ｐ型基板内のｎ型ドープ領域、又はｎ型ドープ基板上のｐ型ウェル上のｎ型ドープ領域、又は任意の他のダイオードの組み合わせであってもよい。ドープエリア２１２のインスタンスの半導体接合深さは、一例によれば、約０．２μｍ～約２μｍの範囲内とすることができる。ＤＴＩ特徴のサイズは、一例では、約０．１μｍ～約０．３μｍであり得る。ＤＴＩ形成物のアスペクト比は、一例によれば、約１：５～１：２５であり得る。一例では、電子方向影響機能を提供するドープ領域２１４は、例えば、ｐ型基板内のｎ型ドープ領域、又はｎ型ドープ基板上のｐ型ウェル上のｎ型ドープ領域、又は任意の他のダイオードの組み合わせであり得る。ドープ領域２１４の接合深さは、分離の対象となる目標波長に応じて選択することができる。

【0028】

ドーピング領域２１４のうちのそれぞれのものをドーピングエリア２１２のうちのそれぞれのものに位置合わせするために、関連付けられたドーピング領域２１４及びドーピングエリア２１２は、一例では、図のいくつかに示されるように、共通の垂直に延在する中心軸２１６を共有するように配設することができる。様々な示された例において、ドープエリア２１２のインスタンスの垂直に延在する中心軸２１６は、ドープ領域２１４のインスタンスを通って延在することができ、ドープ領域２１４のインスタンスの垂直に延在する中心軸２１６は、ドープエリア２１２のインスタンスを通って延在することができる。

【0029】

図３は、様々な波長におけるシリコンを通る光の吸収深さを示す。吸収深さは、吸収係数αの逆数を指す。吸収深さは、光が元の強度の１／ｅ（約３７％）に落ちる、表面から材料内への距離を画定する。本明細書における例は、特定の媒体内の波動のパワーが、場の量の二乗に正比例することを認識している。本明細書では、吸収深さは更に、波動パワーが表面値の１／ｅ^２（約１３％）に低下した深さを指す。

【0030】

本明細書の例は、波長分離及び選択を提供するために、異なる波長における光の吸収特性を使用することができる。一例によれば、ドープ領域２１４は、電子の進行方向に影響を与えて波長の分離及び選択を提供し、システム１００のシグナル対雑音比を改善するように構成することができる。ドープ領域２１４の機能的な説明は、図４を参照して記載される。

【0031】

本明細書の例は、所与の半導体材料がより短い波長でより多くの光を吸収し、したがって、所与の半導体材料の吸収深さが、より短い波長では相対的に短く、より長い波長では相対的に長いことを認識している。光の波長が増加するにつれて、所与の半導体材料における光の吸収深さは増加する。

【0032】

本明細書の例は、ドープ領域２１４を用いて波長分離及び選択を提供することができ、それにより、半導体形成物２１０内で受け取られる放出光５０１のより長い波長の光子吸収に起因する半導体形成物２１０内で生成される電子は、半導体形成物２１０内で受け取られる励起光１０１のより短い波長の光子吸収に起因する半導体形成物２１０内で生成される電子に対して、感知フォトダイオードを画定するドープエリア２１２によって優先的に受け取られる。

【0033】

本明細書の例は、ドープ領域２１４が存在しない場合、励起光１０１及び放出光５０１の両方からの光子の大部分が半導体形成物２１０内の非ドープエリアに吸収されて電子を生成することができ、その後、電子は、感知フォトダイオードとして構成されたドープエリア２１２に到達するまで、半導体形成物２１０内でランダムな方向に拡散することができることを認識している。式１から、本明細書の例は、励起光１０１の光子吸収から生成されるドープエリア２１２によるかなりの割合の電子の受け取りが、シグナル対雑音比及び放出光５０１の検出に悪影響を及ぼす可能性があることを、認識している。

【0034】

本明細書の例は、ドープ領域２１４内の光子吸収から生成される電子が、感知フォトダイオードを画定するドープエリア２１２に到達しないように、電子進行方向に影響を与えるように構成されたドープ領域２１４を含むことができる。

【0035】

本明細書に記載の一態様では、半導体接合２１５を画定するドープ領域２１４は、半導体接合２１５の深さ寸法が、分離の対象となる目標波長に応じて選択されるように構成することができる。一例では、ドープ領域２１４によって画定される半導体接合２１５の深さ寸法を、分離の対象となる波長の吸収深さよりも長くなるように選択することによって、その波長の光子吸収に起因する電子生成を、ドープ領域２１４に実質的にかつほとんど閉じ込めることができ、生成される電子の進行方向は影響を受けて、感知フォトダイオードを画定するドープエリア２１２によって生成される電流シグナルへの進行電子の寄与を回避することができる。半導体接合２１５の深さを含むドープ領域２１４の寸法は、ドーピング濃度、ドーピング位置、及びドーピング時間などのパラメータを含むことができるドーピングパラメータを使用して制御することができる。

【0036】

一例では、ドープ領域２１４のインスタンスは、図４に示されるように、電界Ｅがドープ領域２１４内で生成されるように、半導体接合２１５の周りの空乏領域を特徴とするように構成することができる。電界Ｅは、ドープ領域２１４内の光子の吸収によって生成される電子の進行方向に影響を与えるように構成することができる。一例では、電界Ｅは、ドープ領域２１４内の光吸収によって生成される光子生成電子のドリフトを引き起こすことによって、光子生成電子の進行方向に影響を与えることができる。電界Ｅは、ドープ領域２１４内の光吸収によって生成される光子生成電子のドリフトを引き起こすことによって、光子生成電子の進行方向に影響を与えることができ、それによって、ドープ領域内で生成される光子生成電子が、半導体形成物２１０の高さ２１４４で画定されたドープ領域２１４の上部光入射面に向かってドリフトする。ドープ領域２１４は、半導体接合２１５の周りの空乏領域を特徴とするように構成することができ、光子生成電子を高さ２１４４の半導体形成物２１０の光入射面に向ける電界Ｅを提供するように構成することができる。電界Ｅは、感知フォトダイオードを画定するドープエリア２１２によって生成される電流シグナルに寄与することなく、ドープ領域２１４内で生成される電子を強制的に再結合させることができる。ドープ領域２１４内で生成される生成電子は、拡散して半導体形成物２１０の反対側の感知フォトダイオードを画定するドープエリア２１２に達することを、電界Ｅによって制限され得る。

【0037】

一例では、本明細書のドープ領域２１４は、半導体形成物２１０における放出光５０１の光子吸収に起因する電子が、半導体形成物２１０における励起光１０１の光子吸収に起因する電子に対して、感知フォトダイオードを画定するドープエリア２１２によって優先的に受け取られるように、波長選択を提供するように構成することができる。一例では、本明細書のドープ領域２１４は、拡散して感知フォトダイオードを画定するドープエリア２１２に到達する電子を生成するための、接合２１５の接合深さより下方で半導体形成物２１０において吸収する放出光５０１の光子の割合が、励起光１０１を画定する照明の存在下で検出器表面２０６から受け取られる放出光５０１の検出を容易にするのに十分であるように、波長選択を提供するように構成することができる。一例では、本明細書のドープ領域２１４は、拡散して感知フォトダイオードを画定するドープエリア２１２に到達する電子を生成するための、接合２１５の接合深さより下方で半導体形成物２１０において吸収する励起光１０１の光子の割合に対する、拡散して感知フォトダイオードを画定するドープエリア２１２に到達する電子を生成するための、接合２１５の接合深さより下方で半導体形成物２１０において吸収する放出光５０１の光子の割合が、励起光１０１を画定する照明の存在下で検出器表面２０６から受け取られる放出光５０１の検出を容易にするのに十分であるように、波長選択を提供するように構成することができる。一例では、本明細書のドープ領域２１４は、拡散して感知フォトダイオードを画定するドープエリア２１２に到達する、接合２１５の接合深さより下方で生成される半導体形成物２１０内の放出光５０１の光子吸収に起因する電子の割合が、励起光１０１を画定する照明の存在下で検出器表面２０６から受け取られる放出光５０１の検出を容易にするのに十分であるように、波長選択を提供するように構成することができる。一例では、本明細書のドープ領域２１４は、拡散して感知フォトダイオードを画定するドープエリア２１２に到達する、接合２１５の接合深さより下方で生成される半導体形成物２１０内の励起光１０１の光子吸収に起因する電子の割合に対する、拡散して感知フォトダイオードを画定するドープエリア２１２に到達する、接合２１５の接合深さより下方で生成される半導体形成物２１０内の放出光５０１の光子吸収に起因する電子の割合が、励起光１０１を画定する照明の存在下で検出器表面２０６から受け取られる放出光５０１の検出を容易にするのに十分であるように、波長選択を提供するように構成することができる。

【0038】

一例では、ドープ領域２１４は、結果として生成される電子が拡散して感知フォトダイオードを画定するドープエリア２１２に到達するのを制限するための、ドープ領域２１４内で吸収される、半導体形成物２１０において吸収される励起光１０１の光子の割合が、励起光１０１を画定する照明の存在下で検出器表面２０６から受け取られる放出光５０１の検出を容易にするのに十分であるように、励起光１０１の波長選択を提供するように構成することができる。

【0039】

一例では、ドープ領域２１４は、励起光１０１の中心波長又は分離の対象となる光の別の目標波長の吸収深さよりも大きい接合２１５の高さ２１４６によって画定される接合深さを有するように構成することができる。半導体接合２１５が励起光１０１の中心波長の吸収深さよりも大きい深さを特徴とするようにドープ領域２１４を構成することによって、励起光１０１の中心波長における光子の大部分がドープ領域２１４内で吸収されてドープ領域２１４内に光子生成電子を生成すると予想することができ、この電子は、電界Ｅの存在によって、ランダムな方向に拡散することなくドープ領域２１４の上面に向かってドリフトして、感知フォトダイオードを画定するドープエリア２１２に到達することができる。

【0040】

半導体接合２１５が励起光１０１の中心波長の吸収深さよりも大きい高さ２１４６の深さを特徴とするようにドープ領域２１４を構成することによって、高さ２１４６の半導体接合２１５の深さより下方で吸収される励起光１０１の中心波長における光子の割合を制限することができ、その結果、励起光１０１の中心波長における光子の限られた割合のみが吸収されて、接合２１５の高さ２１４６より下方で電子を生成し、この電子はランダムな方向に拡散してドープエリア２１２によって受け取られ、感知フォトダイオードを画定するドープエリア２１２による電流シグナルに寄与することができる。所与の波長において高さ２１４６より下方で吸収される光子の割合を制限することにより、所与の波長における光子吸収の結果として生成される電子の割合を制限することができる。感知フォトダイオードを画定するドープエリア２１２に到達する励起光１０１の中心波長における光子の吸収の結果として生成される電子の割合を制限することにより、放出光５０１の検出を容易にすることができる。

【0041】

ドープ領域２１４は、高さ２１４６の接合２１５の接合深さを含むことができ、そのため、励起光１０１の中心波長における光子の限られた割合のみが吸収されて接合２１５の高さ２１４６より下方で電子が生成され、高さ２１４６の半導体接合２１５の深さは、放出光５０１の中心波長における光子のかなりの割合が高さ２１４６の接合２１５の高さ深さより下方で吸収されて接合２１５の高さ２１４６より下方で電子を生成することができ、この電子がランダムな方向に拡散してドープエリア２１２によって受け取られ、感知フォトダイオードを画定するドープエリア２１２によって受け取られた電子に応答して生成される電流シグナルに寄与することができるように、構成することができる。

【0042】

一例では、高さ２１４６の接合２１５の接合深さは、拡散して感知フォトダイオードを画定するドープエリア２１２に到達する電子を生成するための、高さ２１４６より下方で吸収される放出光５０１の中心波長における光子の割合が、拡散して感知フォトダイオードを画定するドープエリア２１２に到達する電子を生成するための、高さ２１４６より下方で吸収される励起光１０１の中心波長における光子の割合よりも大きくなるように、構成することができる。一例では、高さ２１４６の接合２１５の接合深さは、拡散して感知フォトダイオードを画定するドープエリア２１２に到達する電子を生成するための、高さ２１４６より下方で吸収される放出光５０１の中心波長における光子の割合が、拡散して感知フォトダイオードを画定するドープエリア２１２に到達する電子を生成するための、高さ２１４６より下方で吸収される励起光１０１の中心波長における光子の割合よりも約２倍以上大きくなるように、構成することができる。一例では、高さ２１４６の接合２１５の接合深さは、拡散して感知フォトダイオードを画定するドープエリア２１２に到達する電子を生成するための、高さ２１４６より下方で吸収される放出光５０１の中心波長における光子の割合が、拡散して感知フォトダイオードを画定するドープエリア２１２に到達する電子を生成するための、高さ２１４６より下方で吸収される励起光１０１の中心波長における光子の割合よりも約１０倍以上大きくなるように、構成することができる。一例では、高さ２１４６の接合２１５の接合深さは、拡散して感知フォトダイオードを画定するドープエリア２１２に到達する電子を生成するための、高さ２１４６より下方で吸収される放出光５０１の中心波長における光子の割合が、拡散して感知フォトダイオードを画定するドープエリア２１２に到達する電子を生成するための、高さ２１４６より下方で吸収される励起光１０１の中心波長における光子の割合よりも約２０倍以上大きくなるように、構成することができる。一例では、高さ２１４６の接合２１５の接合深さは、拡散して感知フォトダイオードを画定するドープエリア２１２に到達する電子を生成するための、高さ２１４６より下方で吸収される放出光５０１の中心波長における光子の割合が、拡散して感知フォトダイオードを画定するドープエリア２１２に到達する電子を生成するための、高さ２１４６より下方で吸収される励起光１０１の中心波長における光子の割合よりも約５０倍以上大きくなるように、構成することができる。

【0043】

一例では、高さ２１４６の接合２１５の接合深さは、励起光１０１の中心波長の吸収深さよりも下方で、励起光１０１の中心波長の吸収深さよりも上方であるように構成することができる。高さ２１４６の接合２１５の接合深さが励起光１０１の中心波長の吸収深さよりも下方で、励起光の中心波長の吸収深さよりも上方であるようにドープ領域２１４を構成することによって、高さ２１４６よりも下方の励起光１０１の中心波長における光子の吸収を制限することができ、高さ２１４６よりも下方の放出光５０１の中心波長における光子の吸収を実質的に容易にすることができるので、ドープエリア２１２は、半導体形成物２１０内の放出光５０１の中心波長における光子の吸収に起因して半導体形成物２１０内で生成される電子の実質的な割合を拡散によって受け取る。

【0044】

感知フォトダイオードを画定するドープエリア２１２によって受け取られるように拡散する、放出光５０１の中心波長における光子の吸収に起因して生成される電子の割合は、特に、感知フォトダイオードを画定するドープエリア２１２によって受け取られるように拡散する、励起光１０１の中心波長における光子の吸収によって生成される電子の割合が、ドープ領域２１４の上述の波長分離及び選択機能によって制限される場合、放出光５０１の検出を容易にするのに十分であり得る。

【0045】

一例では、高さ２１４６の接合２１５の接合深さは、励起光１０１の中心波長の吸収深さの約１倍以上の深さになるように、構成することができる。一例では、高さ２１４６の接合２１５の接合深さは、励起光１０１の中心波長の吸収深さの約２倍以上の深さになるように、構成することができる。一例では、高さ２１４６の接合２１５の接合深さは、励起光１０１の中心波長の吸収深さの約１倍以上の深さになるように、構成することができる。一例では、高さ２１４６の接合２１５の接合深さは、励起光１０１の中心波長の吸収深さの約５倍以上の深さになるように、構成することができる。一例では、高さ２１４６の接合２１５の接合深さは、励起光１０１の中心波長の吸収深さの約７倍以上の深さになるように、構成することができる。説明した例のいずれにおいても、高さ２１４６は、放出光５０１の中心波長の吸収深さよりも小さい深さになるように、構成することができる。

【0046】

高さ２１４６の半導体接合２１５を画定するドープ領域２１４のドーピング深さは、励起光１０１及び放出光５０１の異なる波長に対して異なるように、構成することができる。例えば、励起光１０１がより短い波長を含む（例えば、緑色光ではなく青色光を含む）場合、ドープ領域２１４の深さはより短くなるように構成することができ、その結果、より短い波長の光に対する光子吸収、したがって光子吸収電子生成は、ドープ領域２１４に実質的かつほとんど含まれ続ける一方で、より長い波長の光に起因する吸収及び電子生成のためのエリアは、シグナル対雑音比の改善のために長くなる。放出光５０１がより長い波長（例えば、赤色の長波長境界における波長）を含む場合、励起光１０１の分離を増加させるために、高さ２１４６の接合２１５の深さを長くすることができる一方で、放出光５０１の検出に十分な半導体接合２１５の高さ２１４６より下方での放出光５０１の実質的な光子吸収を依然として容易にする。

【0047】

一例では、接合２１５の深さは、（ａ）励起光１０１の吸収がドープ領域２１４に実質的かつほとんど閉じ込められ得るように、（ｂ）高さ２１４６の半導体接合２１５の深さより下方の半導体形成物２１０の高さにおける励起光１０１の吸収が制限されるように、かつ（ｃ）放出光５０１の実質的な吸収が高さ２１４６の半導体接合２１５の深さより上方及び下方の両方で生じるように、構成され得る。一例では、高さ２１４６の半導体接合２１５の深さは、半導体接合２１５の高さ２１４６より下方で吸収される励起光１０１の中心波長における光子の割合が約１３パーセント以下であるように、構成され得る。一例では、高さ２１４６の半導体接合２１５の深さは、半導体接合２１５の高さ２１４６より下方で吸収される励起光１０１の中心波長における光子の割合が約１０パーセント以下であるように、構成され得る。一例では、高さ２１４６の半導体接合２１５の深さは、半導体接合２１５の高さ２１４６より下方で吸収される励起光１０１の中心波長における光子の割合が約５パーセント以下であるように、構成され得る。一例では、高さ２１４６の半導体接合２１５の深さは、半導体接合２１５の高さ２１４６より下方で吸収される励起光１０１の中心波長における光子の割合が約１パーセント以下であるように、構成され得る。一例では、高さ２１４６の半導体接合２１５の深さは、半導体接合２１５の高さ２１４６より下方で吸収される励起光１０１の中心波長における光子の割合が約０．１パーセント以下であるように、構成され得る。一例では、高さ２１４６の半導体接合２１５の深さは、半導体接合２１５の高さ２１４６より下方で吸収される放出光５０１の中心波長における光子の割合が約１３パーセント以上であるように、構成することができる。一例では、高さ２１４６の半導体接合２１５の深さは、半導体接合２１５の高さ２１４６より下方で吸収される放出光５０１の中心波長における光子の割合が約２０パーセント以上であるように、構成することができる。一例では、高さ２１４６の半導体接合２１５の深さは、半導体接合２１５の高さ２１４６より下方で吸収される放出光５０１の中心波長における光子の割合が約４０パーセント以上であるように、構成することができる。

【0048】

再び図２を参照すると、励起光１０１は、緑色光スペクトルプロファイルである図２に示されるようなスペクトルプロファイル１１０１を特徴とすることができ、放出光５０１は、赤色光スペクトルプロファイルである図２に示されるようなスペクトルプロファイル１５０１を特徴とすることができる。図４を参照すると、緑色光光子生成電子の挙動が赤色光光子生成電子の挙動と対比されている。図４は、励起光１０１及び放出光５０１の両方が検出器表面２０６から受け取られ、半導体形成物２１０のドープ領域２１４及びドープエリアに向けられるシナリオを示す。図２に記載された説明例では、励起光１０１は緑色光（約５００ｎｍ～約５６５ｎｍ）を含むことができ、放出光５０１は赤色光（約６２０ｎｍ～約７５０ｎｍ）を含むことができる。

【0049】

半導体形成物２１０内の緑色光２１４１の挙動を、図４を参照して説明する。例解的な例では、緑色波長帯域の緑色光２１４１は、高さ２１４５の周りの高さの範囲まで、半導体形成物２１０内で吸収深さを示すことができるため、半導体形成物２１０によって受け取られる緑色光の大部分が、高さ２１４４と、高さ２１４６が半導体接合２１５の半導体接合深さの高さである高さ２１４６と、の間のドープ領域２１４で吸収される。説明されたシナリオにおける緑色光は、ドープ領域２１４内で実質的にかつほとんど吸収され得る。

【0050】

電子２１５２は、ドープ領域２１４内の光子吸収によって生成される電子を示す。一例によると、電界Ｅに起因するドープ領域２１４内の光子吸収によって生成される電子２１５２は、ドープ領域２１４の上部高さである高さ２１４４の半導体形成物２１０の光入射面にドリフトすると予想することができる。緑色光光子の大部分（約５００ｎｍ～約５６５ｎｍ）は、ドープ領域２１４の高さ深さ内の吸収深さで吸収されると予想することができるので、緑色光光子吸収の結果として生成される電子の大部分は、電子２１５２の挙動を示すと予想することができ、すなわち、ドープ領域２１４の高さ２１４４の上面まで上方にドリフトするように方向付けられると予想することができる。

【0051】

半導体形成物２１０内の赤色光２１４２（約６２０ｎｍ～約７５０ｎｍ）の挙動を、図４を参照して説明する。例解的な例では、赤色波長帯域の赤色光２１４２は、高さ２１４７の周りの高さの範囲まで、半導体形成物２１０内で吸収深さ（強度が初期強度の約１／ｅであり、波動パワーが初期波動パワーの約１／ｅ^２である深さ）を示すことができるため、半導体形成物２１０によって受け取られる赤色光光子のかなりの割合が、ドープ領域２１４の半導体接合２１５の高さより下方の高さで半導体形成物２１０内で吸収される。

【0052】

電子２１５３は、半導体接合２１５によって画定されるドープ領域２１４の底部高さ２１４６より下方の半導体形成物２１０の非ドープ領域における光子吸収によって生成される電子を示す。吸収の位置に電界Ｅが存在しない状態で、接合２１５によって画定されるドープ領域２１４の底部高さより下方の半導体形成物２１０の非ドープ領域における光子吸収によって生成される電子２１５３は、ランダムに拡散すると予想することができ、最終的に、感知フォトダイオードを画定するドープエリア２１２で受け取られることになる。半導体形成物２１０の一構成によれば、赤色光（約６２０ｎｍ～約７５０ｎｍ）は、半導体形成物２１０の高さ深さ、すなわち２１４４～２１４７の間の高さで、かなりの割合で吸収されると予想することができる。赤色光子は、ドープ領域２１４の高さ範囲内及びドープ領域２１４の高さ範囲未満の両方で、半導体形成物２１０の高さ深さにおいてかなりの割合で吸収されると予想することができる。

【0053】

説明したシナリオでは、赤色光は、高さ２１４４及び２１４７内の全ての深さで実質的に吸収されると予想することができるので、ドープ領域２１４内で生じる赤色光光子吸収の結果として生成される第１の実質的な割合の電子は、電子２１５２の挙動を示すと予想することができ、接合２１５によって画定されるドープ領域２１４の底部高さ２１４６より下方の半導体形成の非ドープ領域内で生じる赤色光光子吸収の結果として生成される第２の実質的な割合の電子は、電子２１５３の挙動を示すと予想することができる。

【0054】

吸収の位置に電界Ｅが存在しない状態で、接合２１５によって画定されるドープ領域２１４の底部高さより下方の半導体形成物２１０の非ドープ領域における光子吸収によって生成される電子２１５３は、ランダムに拡散すると予想することができ、最終的に、ドープエリア２１２によって感知される電流に寄与するために、感知フォトダイオードを画定するドープエリア２１２で受け取られると予想することができる。

【0055】

説明された例における高さ２１４７は、ドープエリア２１２の上部高さより上方であるがそれに近接する高さであり、接合２１５の高さ２１４６より下方であるが、高さ２１４６よりドープエリア２１２の上部高さに近い。説明される例では、半導体形成物２１０は、赤色光の吸収深さが、ドープエリア２１２の上部高さに近接するがそれより上方の高さ２１４７の周りに画定されるように構成することができる。あるいは、半導体形成物２１０は、用途に応じて、その中の構造に対して半導体形成物２１０内の赤色光の吸収深さについて異なる高さを有するように構成することができ、例えば、接合２１５の高さより下方であるがそれに近接する高さ２１４７Ａと、ドープエリア２１２と交差する高さ２１４７Ｚとの間の高さを有するように構成することができることが理解されよう。本明細書の例は、異なる用途のための最適化された構成を識別することが、ＺｅｍａｘＬＬＣから入手可能な光学システムシミュレーションソフトウェアＯＰＴＩＣＳＴＵＤＩＯ（登録商標）等の光学システムシミュレーションソフトウェアの使用によって支援され得ることを認識している。

【0056】

一例によれば、電界Ｅに起因して、ドープ領域２１４内の光子吸収の結果として生成される電子は、ドープ領域２１４の上部高さである高さ２１４４の半導体形成物２１０の光入射面にドリフトすると予想することができる。緑色光光子の大部分（約５００ｎｍ～約５６５ｎｍ）は、ドープ領域２１４の高さ深さ内の吸収深さで吸収されると予想することができるので、緑色光光子吸収の結果として生成される電子の大部分は、電子２１５２の挙動を示すと予想することができ、すなわち、電界Ｅによって、ドープ領域２１４及び半導体形成物２１０の高さ２１４４の半導体形成物２１０の上部光入射面まで上方にドリフトするように方向付けられると予想することができる。

【0057】

本明細書の例は、シリコンにおける光の吸収深さが、短波長ではより短く、長波長ではより長いことを認識している。波長が増加するにつれて、光の吸収深さは増加する。蛍光団からの放出光５０１は、励起光１０１の励起波長よりも長い波長を有するので、放出光５０１の吸収深さは、励起光１０１のより短い波長の吸収深さよりも深い。本明細書における波長分離のために、ドープ領域２１４によって提供される半導体接合は、ドーピングによって半導体形成物２１０上に作ることができる。ドープ領域２１４によって画定される半導体接合は、接合２１５の周りの空乏領域を特徴とするように正確に設計された場合、電界Ｅを提示し、この電界は、光生成電子を高さ２１４４の半導体形成物２１０の光入射面に向ける。電界Ｅは、ドープ領域２１４内での光子吸収の結果として生成されるこれらの電子を再結合させることができるため、再結合された電子は、感知フォトダイオードを画定するドープ領域２１４によって受け取られた電子に応答して生成される電流シグナルに寄与しない。ドープ領域２１４の半導体接合及びドーピング深さは、励起光１０１及び放出光５０１の異なる波長に対して異なるように設計することができる。ドープ領域２１４内の電界Ｅは、ドープ領域２１４内の光子吸収によって生成される電子を、半導体形成物２１０の光入射面に向かってドリフトさせ、再結合させることができる。ドープ領域２１４内で生成される生成電子は、拡散して半導体形成物２１０の反対側の感知フォトダイオードを画定するドープエリア２１２に達することを、電界Ｅによって制限され得る。

【0058】

図４は、励起光１０１が緑色光によって提供され、放出光５０１が赤色光によって提供される例を示すが、本明細書の例は、接合２１５の深さが、励起光１０１及び放出光５０１の異なる組み合わせに対して励起光１０１の波長分離を最適化するように構成され得ることを認識している。一例では、半導体接合２１５の深さは、励起光１０１の波長分離のために最適化することができ、励起光１０１は青色光によって提供され、放出光５０１は赤色光によって提供される。一例では、半導体接合２１５の深さは、励起光１０１の波長分離のために最適化することができ、励起光１０１は青色光によって提供され、放出光５０１は緑色光によって提供される。図４に示されるように、ドープ領域２１４は、それらの関連するドープエリア２１２から間隔距離だけ離間され得る。間隔距離は、高さ２１４６の接合２１５と高さ２１４８のドープ領域の接合２１３との間の距離であり得る。図４に示されるように、ドープエリア２１２は、高さ２１４８の接合２１３で画定される共通の深さ寸法を有することができる。一例では、半導体形成物２１０は、ドープ領域２１４及びドープエリア２１２以外の半導体形成物２１０の部分においてドープされていなくてもよい。

【0059】

検出器２００の代替の作製方法を図４～図１０を参照して説明する。図５は、１つ以上のメタライゼーション層２２６が内部に組み込まれた誘電体スタック２３２を半導体形成物２１０の表側に作製することができる作製方法によって形成された検出器２００を示す。

【0060】

図５の例における検出器２００の作製のために、ドープエリア２１２は、半導体形成物２１０の裏側表面上に形成され得る。ドープエリア２１２のそのような形成のために、半導体形成物２１０を画定する層は、例えばハンドルウェハを使用して、上下逆に配向され得る。本明細書の全ての例における半導体形成物２１０は、シリコン層によって画定することができる。シリコン層は、例えば、バルクシリコンウェハを画定する層によって提供され得るか、又はシリコンオンインシュレータ（silicon on insulator、ＳＯＩ）ウェハのシリコン層によって提供され得る。ドープエリア２１２を画定するためのドーピングの前に、半導体形成物２１０を画定するシリコン層の表面を平坦化することができる。一例において半導体形成物２１０は、例えば、バルクシリコンウェハ、又はＳＯＩウェハのシリコン層、又は基板上に支持された堆積シリコン層によって提供される、例えば、本明細書に記載されるようなシリコン層によって提供されるような材料のモノリシック単一片から形成され得る。

【0061】

ドープエリア２１２の形成に続いて、例えばバルクシリコンウェハによって提供される基板２０２は、例えば熱酸化物ボンディングを使用して、半導体形成物２１０にボンディングされ得る。図全体を通して、基板２０２は、一例によれば、シリコン形成物２１０及びその上に作製された残りの構造を機械的に支持するために、約４００μｍ～約８００μｍの範囲の厚さを含むことができる。次に、基板２０２及び半導体形成物２１０を有する中間作製段階における検出器２００は、更なる表側作製処理のために、図５に示されるような配向で垂直上向きに配設することができる。

【0062】

更なる作製処理段階を参照すると、ドープ領域２１４は、例えばイオン注入を使用して形成することができる。ドープ領域２１４を形成する前に、半導体形成物２１０を画定する層に平坦化を施して、半導体形成物の高さを所望の高さまで低減することができる。ドープ領域２１４が形成されると、エッチングによって半導体形成物２１０内にトレンチを形成することができ、図１に示されるように、トレンチを誘電体材料で充填して、ディープトレンチアイソレーション（deep trench isolation、ＤＴＩ）形成物２１８を画定することができる。

【0063】

例全体を通して、ドープエリア２１２及びドープ領域２１４は、イオン注入と、ドープエリア２１２及びドープ領域２１４のインスタンスをそれらの所望の位置にパターニングするために半導体形成物２１０の平坦化された表面上に適用されるフォトリソグラフィマスクとを使用して作製され得る。

【0064】

ＤＴＩ形成物２１８を形成する誘電体材料の堆積に続いて、半導体形成物２１０は、追加の構造の作製のための平坦な表面を作るために平坦化され得る。形成物２１０の上面が平坦化された状態で、誘電体スタック２３２を形成することができる。誘電体スタック２３２は、半導体形成物２１０上への堆積及びパターニングプロセスによって形成することができる。誘電体スタック２３２は、その中に１つ以上のメタライゼーション層２２６並びにパターン化フィルタ２３４が組み込まれてもよく、感知フォトダイオードを画定する各それぞれのドープエリア２１２に１つのフィルタ２３４が関連付けられる。フィルタ２３４は、誘電体スタック２３２内にトレンチをエッチングし、トレンチをフィルタ材料を使用して充填することによって形成することができる。フィルタ２３４を画定するためのフィルタ材料の堆積時に、誘電体スタック２３２の上面は、サンプル支持構造２６０を画定する１つ以上の層の堆積及びパターニングを容易にするために平坦化され得る。本明細書のフィルタ２３４は、検出器表面２０６から感知フォトダイオードを画定するドープエリア２１２に向かって光を案内する導光機能を特徴とすることができる。フィルタ２３４は、一例によれば、フィルタ材料を含むことができる。フィルタ材料は、励起光１０１を形成する照明を遮断し、放出光５０１の光が、感知フォトダイオードを画定するそれぞれのドープ領域２１４に向かって伝搬することを可能にすることができる。フィルタ材料は、一例では、ポリマーマトリックス中に懸濁された染料を含むことができる。

【0065】

サンプル支持構造２６０の反応凹部２０８（ナノウェル）は、誘電体層に作ることができる。サンプル支持構造２６０は、複数の、例えば２つ又は３つの異なる誘電体を含むことができる。例えば、サンプル支持構造２６０は、ＳｉＮ及びＴａＯｘ（Ｔａ２Ｏ５）を含むことができる。反応凹部２０８（ナノウェル）は、リソグラフィとそれに続くエッチングによって作ることができる。

【0066】

図６は、フィルタ２３４を含む誘電体スタック２３２の形成のために適用される表側作製処理ではなく裏側作製処理を有する、図５の例と同様の例を示す。図６に示される検出器２００を作製するために、半導体形成物２１０を画定する構造、例えば、バルクウェハ又はＳＯＩウェハは、初期作製段階として示される配向に配向されることができる。一例では、半導体形成物２１０を画定する構造の表面に平坦化を施すことができ、次いでドープ領域２１４を形成することができる。次に、中間作製段階で得られた半導体形成物２１０を上下反転させて、半導体形成物２１０の表側作製処理を容易にすることができる。表側作製処理は、半導体形成物２１０を画定する構造を、半導体形成物２１０の所望の厚さまで下げて平坦化することを含むことができる。半導体形成物２１０の所望の厚さが達成されると、ドープエリア２１２を、例えばイオン注入によって形成することができる。その後、ドープ領域２１４間のエッチングによってトレンチを形成することができ、その後、形成されたトレンチを誘電体材料で充填してＤＴＩ形成物２１８を画定することができる。半導体形成物２１０には、誘電体材料の余分な部分を除去するために平坦化を施すことができる。

【0067】

その後、半導体形成物２１０の表側表面が高さ１５０４において画定された状態で、堆積プロセス及びエッチングプロセスを介して、半導体形成物２１０の表側上面に誘電体スタック２２４を形成することができる。誘電体スタック２２４内に、例えば、感知フォトダイオードを画定するドープエリア２１２からのシグナルの読み出し、デジタル化、記憶、及び／又はシグナル処理のための回路を画定することができる、１つ以上のメタライゼーション層２２６を作製することができる。

【0068】

その後、誘電体スタック２２４が作製された状態で、誘電体スタック２２４を平坦化することができ、次いで、基板２０２を、ボンディング、例えば酸化物ボンディングを介して、高さ１５０６の誘電体スタック２２４の上側表面に付着させることができる。次に、中間作製段階における図６に示される構造は、検出器２００の裏側作製処理を容易にするために、図６に示される配向に再配向され得る。半導体形成物２１０が図示の配向にある状態で、誘電体スタック２３３は、堆積及びエッチング作製処理を介して作製することができる。誘電体スタック２３３は、メタライゼーション層が存在しなくてもよい。誘電体スタック２３３内に、感知フォトダイオードを画定するそれぞれのドープエリア２１２ごとに１つのフィルタ２３４を作製することができる。

【0069】

一例によれば、図６に示される誘電体スタック２３３は、図６の例では半導体形成物２１０の表側にある１つ以上のメタライゼーション層２２６が存在しないために、図５に示す誘電体スタック２３２に対して改善された性能を提供することができる。フィルタ２３４を作製するために、誘電体スタック２３３内にトレンチをエッチングし、次いで平坦化を施すことができる。誘電体スタック２３３の上面が平坦化された状態で、１つ以上の堆積層を含むサンプル支持構造２６０を、堆積及びエッチング作製処理によって形成することができる。

【0070】

図７の例は、フィルタ２３４を有する誘電体スタック２３３が削除され、サンプル保持のためのサンプル支持構造２６０が半導体形成物２１０の裏側表面に直接作製されることを除いて、図６の作製処理と同様の裏側作製処理を使用するという点で、図７の例は図６の例と同様である。一例において半導体形成物２１０は、高さ１６０２まで平坦化することができ、次いで、サンプル支持構造２６０は、堆積及びパターニングを含む適切な作製処理を使用して、高さ１６０２の半導体形成物２１０の裏側表面上に作製することができる。

【0071】

本明細書の例は、感知フォトダイオードを画定するそれぞれのドープエリア２１２に関連付けられたフィルタ２３４が、励起光１０１を形成する照明を遮断することができることを認識している。しかしながら、ドープ領域２１４の電子進行方向影響機能は、いくつかの例においてフィルタ２３４を不要にするのに十分であり得る。

【0072】

本明細書の例は、ドープ領域２１４の電子進行方向影響機能が、検出器２００の厚さ要件を著しく低減することができることを認識している。例えば、ドープ領域２１４の電子進行方向影響機能によって、フィルタ２３４を排除することができ、又はそれらの厚さを低減することができる。

【0073】

図８の例を参照すると、図８に示される検出器２００の例は、パターン化されたフィルタによって提供されるフィルタ２３４を有する誘電体スタック２３３がモノリシックフィルタ２３５によって置き換えられ得ることを除いて、図６に示される検出器２００の例と同様である。モノリシックフィルタ２３５は、高さ１７０２の半導体形成物２１０の裏側表面上に堆積することができ、堆積後、モノリシックフィルタ２３５の厚さを高さ１７０４まで低減するために平坦化を施すことができ、その後、例えば、高さ１７０４で画定されたモノリシックフィルタ２３５の上面上にサンプル支持構造２６０を堆積させパターニングすることによって、サンプル支持構造２６０を作製することができる。モノリシックフィルタ２３５は、ドープエリア２１２の複数のエリアの垂直に延在する中心軸２１６がモノリシックフィルタ２３５を通って延在するように構成することができる。

【0074】

図９に示されるような検出器２００の例は、ＤＴＩ形成物２１８が、半導体形成物２１０の表側又は代替的に裏側のいずれかに向かって狭くなるトレンチをエッチングすることによって形成され得ることを示す。加えて、図９に示される検出器２００の例は、ドープ領域２１４を作製するための代替方法を示す。図１、図４～図８の例では、ドープ領域２１４は、ドープ領域２１４の位置をパターニングするためのリソグラフィマスクを使用して形成することができる。図９に示す例では、イオン注入を行って、図示のように半導体形成物２１０の表面に沿って連続的に延在する延在ドープ領域２１４Ｅを画定することができ、分離されたドープ領域２１４を、ＤＴＩ形成物２１８の作製に使用されるトレンチの作製によって画定することができる（「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」及び「Ｄ」における例示的なＤＴＩ形成物を参照）。延在ドープ領域２１４Ｅは、半導体形成物２１０の光入射面上に形成することができ、この光入射面は、半導体形成物２１０の表側表面（例えば、図５に示されるように）又は半導体形成物の裏側表面（例えば、図６に示すように）とすることができる。延在ドープ領域２１４Ｅは、ドープエリア２１２の複数のエリアの垂直に延在する中心軸２１６が延在ドープ領域２１４Ｅを通って延在するように構成され得る。図９の例では、ドープ領域２１４は、ＤＴＩ形成物２１８に接触するように横方向に延在して、ドープ領域２１４に横方向に隣接する半導体形成物２１０の非ドープエリアにおける光子吸収を排除することができる。ドープ領域２１４が横方向に延在してＤＴＩ形成物に接触する図９を参照して説明した特徴は、本明細書の残りの例のいずれにも組み込むことができる。図９を参照すると、横方向に延在するように示されている延在ドープ領域は、横方向延在ドープ領域とみなすことができる。図９を参照して、方法が本明細書に記載され、ドープ領域のアレイを半導体形成物内に形成することは、横方向延在ドープ領域２１４Ｅを形成することであって、横方向延在ドープ領域２１４Ｅは、ドープエリア２１２のアレイの複数のドープエリア２１２に対向するように横方向に延在しており、複数のドープ領域の中心軸２１６が、横方向延在ドープ領域２１４Ｅを通って共通に延在する、横方向延在ドープ領域２１４Ｅを形成することと（図９参照）、横方向延在ドープ領域２１４をエッチングしてトレンチを画定することと、トレンチを誘電体材料で充填して、横方向延在ドープ領域２１４Ｅを、ドープ領域２１４のアレイを画定するドープ領域２１４のうちのそれぞれのものに分離するＤＴＩ形成物２１８を画定することと、を含む。

【0075】

ＤＴＩ形成物２１８は、様々な方法で作ることができる。例えば、図９に示されるように、ＤＴＩ形成物２１８は、裏側から表側に向かって形成することができ、ＤＴＩ形成物２１８は、表側から裏側に向かって形成することができるが、完全に貫通していなくてもよく、又はＤＴＩ形成物２１８は、表側から裏側に向かって形成することができるが、半導体形成物２１０を完全に貫通していてもよい。

【0076】

次に図１０を参照すると、検出器２００の別の例が示されている。図１０の例では、ドープ領域２１４は、第１及び第２の接合深さを有するように構成することができる。ドープ領域２１４の第１のセットは、相対的に深い高さ１０２２に画定された接合深さを有することができ、ドープ領域２１４第２のセットは、相対的に浅い高さ１０２４に画定された接合深さを有することができる。相対的に長い波長の励起光１０１（例えば、緑色光）を分離するために、相対的に深い高さ１０２２の接合２１５を最適化することができ、一方、高さ１０２２より下方の放出光吸収を最適化することができ、相対的に短い波長の励起光１０１（例えば、青色光）を分離するために、より浅い高さ１０２４の半導体接合２１５を最適化することができ、一方、高さ１０２４より下方の放出光吸収を最適化することができる。図１０の例における光エネルギー励起装置１０は、励起光子を第１及び第２の異なる時間に反応凹部２０８のうちのそれぞれのものに選択的に向けるように構成することができる。例えば、反応凹部２０８は、ドープ領域２１４の第１のセットに関連付けられた反応凹部２０８の第１のセットを第１の時間に選択的に励起する第１の波長の第１の光強度パターンを生成するように互いに干渉する任意の適切な数のレーザビームで第１の時間に照射され得、ドープ領域２１４の第２のセットに関連付けられた反応凹部２０８の第２のセットを第２の時間に選択的に励起する第２の波長の第２の光強度パターンを生成するように互いに干渉する任意の適切な数のレーザビームで第２の時間に照射され得る。図１０の例における光エネルギー励起装置１０は、代替的に、検出器２００の実質的に全ての反応凹部２０８を共通の時間に同時に共通に励起するように構成され得る。本明細書における「実質的に全て」は、「文字通り全て」の例を含み、包含する。図１０は、隣接するピクセル位置におけるドープ領域２１４（図１３）が、第１のより深い接合深さと第２のより浅い接合深さとの交互の接合深さを有するパターンを示す。各ピクセル位置Ｃ２におけるドープ領域２１４が、４つの角の隣接ピクセル位置（例えば、Ｃ２に対するＢ１、Ｂ３、Ｄ３、及びＤ１）において共通の接合深さ（例えば、全てより深い又は全てより浅い）を有する隣接ドープ領域を有し、４つの辺の隣接ピクセル位置（例えば、Ｃ２に対するＣ１、Ｂ２、Ｃ３、Ｄ２）においてそれ自体の接合深さに対して異なる接合深さを有する隣接ドープ領域２１４を有するように、同じパターンを深さ寸法において繰り返すことができる。

【0077】

検出器２００の動作原理によれば、ドープ領域２１４は、より長い波長（例えば赤色光）の吸収深さが半導体接合２１５によって画定されるドープ領域２１４の深さを超えて延在する一方で、不要な励起光１０１などの不要な光の吸収深さが半導体接合２１５によって画定されるドープ領域２１４の深さを超えて延在しないように構成することができる。より長い波長の光は、ドープ領域２１４において部分的に吸収され得、吸収から生成される電子は、半導体形成物２１０の光入射面に向かってドリフトすることができる。しかしながら、より長い波長の光のかなりの割合が、半導体接合２１５の高さより下方の半導体形成物２１０のドープされていない領域において吸収されて、ランダムな方向に拡散する電子を生成することができ、電子は、感知フォトダイオードを画定するドープエリア２１２に到達することができる。

【0078】

より長い波長の光を画定する放出光５０１が、接合２１５によって画定されるドープ領域２１４の底部高さ２１４６（図４）より下方で吸収される場合、より長い波長の光に起因する光子吸収生成電子が生成され得、これは、拡散によって感知フォトダイオードを画定するドープエリア２１２に到達する。より短い波長の光（例えば、緑色又は青色）は、接合２１５によって画定されるドープ領域２１４の底部高さ２１４６より上方の半導体形成物２１０の高さ内で大部分が吸収される。これは光子生成電子をもたらすが、ドープ領域２１４内で生成されるこれらの電子は、ドープ領域２１４によって作られる電界Ｅの存在のために、半導体形成物２１０の光入射面に向かってドリフトするように強制される。

【0079】

本明細書の例は、ドープ領域２１４を使用して半導体形成物２１０内で説明した波長選択を実行することによって、ドープ領域２１４を特徴とし得る様々な別個の特徴、並びにドープ領域２１４の機能によって容易になる追加の特徴を有するシステム１００の例を提供することができることを認識している。例えば、フィルタ２３４を削除することができ、又は高さを含むそれらのサイズを著しく低減することができる。フィルタ２３４のアスペクト比が著しく低減されるか、又はフィルタ２３４が完全に排除されると、感知フォトダイオードを画定するドープエリア２１２の直径寸法は、より高いピクセル密度（図１３に示されるように、Ｘ－Ｙ平面内の所与の面積にわたるピクセル位置の数の増加を特徴とする）を容易にするために、例えば、約１．０μｍ以下の寸法に低減させることができる。別の例では、ドープ領域２１４は、感知フォトダイオードを画定するドープエリア２１２の直径寸法を１．０μｍ未満に低減することを容易にすることができる。したがって、簡略化された又はより効率的な製造、より高いピクセル密度（より小さいピッチ）、及び改善された性能を含む、いくつかの利益及び利点が、本明細書で説明される例のうちの１つ以上に従って達成され得る。

【0080】

本明細書の例は、ドープ領域２１４がない場合、励起光１０１に起因するシグナルの除去は、フィルタ２３４に依存する可能性があり、かなりの厚さ及びアスペクト比を有するフィルタをもたらすことを認識している。例えば、フィーチャサイズが０．２μｍであり、アスペクト比が１：２０である場合、トレンチは、半導体形成物２１０内に約４μｍ以上の深さまで延在する可能性があり、作製上の課題を課す。作製上の課題は、フィルタ２３４の高さ、フィルタの高さ及びアスペクト比によって提起され得る。本明細書の例は、導光機能を提供することができるフィルタ２３４の組み込みによって課題が課され得ることを認識している。本明細書の例は、感知フォトダイオードを画定するドープエリア２１２のピッチが減少するにつれて、この困難性が増大し、導光機能を有するフィルタ２３４のアスペクト比をより困難にする可能性があることを認識している。フィルタ２３４を形成するためのトレンチは、充填することが困難であり、フィルタ構成に欠陥をもたらす可能性がある。本明細書の例は、フィルタピッチが約３．０μｍ～約３．５μｍのピッチに低減されるとき、フィルタ厚さを更に低減することは、可能であるとしても困難であり得ることを認識している。

【0081】

本明細書の例は、フィルタ２３４の排除又は低減された厚さを有するフィルタの使用を容易にすることができ、それらの低減された厚さによって作製上の課題が除去される。本明細書のフィルタ２３４は、第１の波長範囲の波長を遮断し、第２の波長範囲の波長を透過させるために構成された波長選択フィルタを含むことができる。本明細書のフィルタ２３４は、励起光１０１の波長を遮断するように構成することができ、放出光５０１の波長を透過させるように更に構成することができる。一例による本明細書のフィルタ２３４は、ポリマーマトリックス中に懸濁された染料を含む材料によって提供することができる。一例による本明細書のフィルタ２３４は、有機フィルタによって提供することができる。本明細書で説明されるように、例は、フィルタ２３４の排除を容易にすることができる。本明細書の例は、フィルタ２３４の排除が、検出器２００によって画定されるウェハ構築構造における材料処理適合性の課題を除去することができることを認識している。波長選択の実行のためのフィルタ２３４の機能は、波長選択の実行のためのドープ領域２１４を有する半導体形成物２１０の機能と区別することができる。一例では、波長選択の実行のためのフィルタ２３４の機能は、光子吸収（光子吸収は波長に依存して変化する特性を有する）の結果として生成される熱に基づくことができ、一方、波長選択の実行のためのドープ領域２１４を有する半導体形成物２１０の機能は、光子吸収（光子吸収は波長に依存して変化する特性を有する）の結果として生成される電子に基づくことができ、生成される電子は、本明細書に記載されるようにドリフト又は拡散することができる。

【0082】

本明細書に記載されるように、半導体接合２１５を画定するドープ領域２１４は、半導体接合２１５の深さ寸法が、分離の対象となる波長又は分離の対象となる波長の範囲に応じて選択されるように構成することができる。一例では、ドープ領域２１４によって画定される半導体接合２１５の深さ寸法を、分離の対象となる波長の吸収深さよりも長くなるように選択することによって、その波長の光子吸収に起因する電子生成を、ドープ領域２１４に実質的にかつほとんど閉じ込めることができ、生成される電子の進行方向は影響を受けて、感知フォトダイオードを画定するドープエリア２１２によって生成される電流シグナルへの進行電子の寄与を回避することができる。半導体接合２１５の深さを含むドープ領域２１４の寸法は、ドーピング濃度、ドーピング位置、及びドーピング時間などのパラメータを含むことができるドーピングパラメータを使用して制御することができる。

【0083】

一例では、ドープ領域２１４は、熱拡散ドーピングを使用して形成することができる。熱拡散ドーピングは、堆積段階及び拡散段階を含むことができる。堆積段階では、ドープされる表面にドーパントを適用することができる。拡散段階では、熱エネルギーを印加して、ドープされる表面下の目標拡散深さまでドーパントを拡散させることができる。

【0084】

作製システム１００のいくつかの例では、熱履歴は、ドープ領域２１４の形成を容易にして目標深さ寸法を示すように管理することができる。本明細書の例は、熱履歴制限がドープ領域２１４の深さ寸法を制限し得ることを認識している。本明細書における例は、ドープ領域２１４を作製するための段階に関連する熱履歴を増加させ、かつ、したがって、熱拡散ドーピングの使用によって達成可能なドープ領域２１４の半導体接合２１５の深さ寸法を増加させる作製方法を含むことができる。

【0085】

様々な例において、１つ以上のメタライゼーション層が組み込まれた誘電体スタック、例えば、図５に示されるような誘電体スタック２３２、又は図６に示されるような誘電体スタック２２４は、半導体形成物２１０上に堆積され得る。本明細書の例は、作製中のウェハ上のメタライゼーション層の存在が、ドープ領域２１４の形成に関連する熱履歴を制限し得ることを認識している。

【0086】

例えば、図５及び図６に関連する本明細書の例は、ドープ領域２１４の形成に関連する熱履歴の拡張のために、ドープ領域２１４が、メタライゼーション層が組み込まれた誘電体スタックの堆積の前に形成され得る作製方法を特徴とする。

【0087】

図５の例では、ドープ領域２１４は、誘電体スタック２３２の堆積の前に形成することができ、したがって、本質的に制限されない熱履歴で（例えば、以前に作製されたメタライゼーションフィーチャに対する構造的及び／又は性能劣化のリスクなしに）作製することができる。

【0088】

図６の例では、ドープ領域２１４は、半導体形成物２１０内の最初に作製されたフィーチャとして作製することができ、したがって、本質的に無制限の熱履歴で（例えば、以前に作製されたメタライゼーションフィーチャに対する構造的及び／又は性能劣化のリスクなしに）作製することができる。

【0089】

図５及び図６の例の各々は、ウェハ反転を用いて、メタライゼーション層が組み込まれた誘電体スタックの堆積の前のドープ領域２１４の形成を容易にすることができる。

【0090】

図５の例では、ドープエリア２１２は、半導体形成物２１０の最初に形成されるフィーチャとして形成することができ、次に、半導体形成物２１０が図５に示す配向になるように、ウェハ反転を用いて半導体形成物２１０を画定するウェハを反転させることができる。半導体形成物２１０を画定するウェハを図５に示す配向にして、ドープ領域２１４を形成することができ、半導体形成物を画定するウェハを図５に示す配向に保持して、１つ以上のメタライゼーション層２２６が組み込まれた誘電体スタック２３２を半導体形成物２１０上に堆積することができる。

【0091】

図６の例では、ドープ領域２１４は、半導体形成物２１０の最初に形成されるフィーチャとして形成することができ、次いで、半導体形成物２１０が図６に示すものとは逆の配向になるように、ウェハ反転を用いて半導体形成物２１０を画定するウェハを反転させることができる。半導体形成物２１０を画定するウェハを図６に示す逆配向にして、ドープエリア２１２を形成することができ、半導体形成物を画定するウェハを図６に示すものとは逆の配向に保持して、１つ以上のメタライゼーション層２２６が組み込まれた誘電体スタック２２４を半導体形成物２１０上に堆積することができる。

【0092】

用途に応じて、ドープ領域２１４の作製を初期フィーチャ作製段階に続く後の段階まで遅らせることが有利な場合がある。

【0093】

いくつかの例では、所与の用途にとって、ドープ領域２１４ではなく、半導体形成物２１０の最初に作製されるフィーチャとしてドープエリア２１２を作製することが有利であり得る。そのような例の１つの変形例では、半導体形成物２１０を画定するウェハを図６に示すものとは逆の配向にして、ドープエリア２１２を、適切なドーピングプロセス、例えば熱拡散を使用するイオン注入によって、半導体形成物の最初に形成されるフィーチャとして作製することができる。

【0094】

ドープエリア２１２が形成された状態で、半導体形成物２１０の表面を高さ１５０４まで平坦化することができる。ハンドルウェハ（図示せず）を適用して、高さ１５０４で画定された表面で半導体形成物２１０に付着させることができ、半導体形成物２１０を逆配向（すなわち、図６に示す配向）で保持することができる。次に、例えば熱拡散を使用したイオン注入によって、ドープ領域２１４を形成することができる。

【0095】

ドープ領域２１４が形成され、かつ半導体形成物２１０が図示されたドープ領域２１４の上部高さまで平坦化された状態で、第２のハンドルウェハ（図示せず）が、ドープ領域２１４の記載された上部高さ（図４の高さ２１４４）において半導体形成物２１０に取り付けられ得る。半導体形成物２１０は、再び反転され得る（図６に示されるものとは逆の配向に）。次いで、半導体形成物２１０に表側作製処理誘電体を施して、例えば、感知フォトダイオードを画定するドープエリア２１２からのシグナルの読み出し、デジタル化、記憶、及び／又はシグナル処理のための回路を画定することができる、１つ以上のメタライゼーション層２２６が組み込まれたスタック２２４を作製することができる。したがって、説明される変形例を参照して、ウェハ反転を用いてドープ領域２１４の形成に関連する熱履歴の拡張を容易にする別の作製方法が説明される。

【0096】

図６を参照して説明した変形例による説明した作製の代わりに、ドープエリア２１２の形成及び高さ１５０４への平坦化の直後に、１つ以上のメタライゼーション層２２６が組み込まれた誘電体スタック２２４を半導体形成物２１０上に堆積することができ、ドープ領域２１４を作製する際に使用するハンドルウェハを、ドープエリア２１２の作製後、かつ、感知フォトダイオードを画定するドープエリア２１２からのシグナルの読み出し、デジタル化、記憶、及び／又はシグナル処理のための説明した回路を画定する１つ以上のメタライゼーション層２２６が組み込まれ得る誘電体スタック２２４の作製前の高さ１５０４ではなく、誘電体スタック２２４の作製後の高さ１５０６に取り付けることができる。そのような作製は様々な用途に有利であり得るが、本明細書の例は、ドープ領域２１４の作製に関連する熱履歴が、説明される回路を画定する１つ以上のメタライゼーション層２２６が組み込まれ得る誘電体スタック２２４の作製の前にドープ領域２１４を作製することによって増加され得ることを認識している。

【0097】

いくつかの例では、半導体形成物２１０と、説明した回路を画定する１つ以上のメタライゼーション層２２６が組み込まれ得る誘電体スタック２２４とは、それぞれ、説明した第１及び第２のウェハを使用して、第１及び第２の異なるウェハ上に作製することができる。異なるそれぞれのウェハ上での作製に続いて、半導体形成物２１０及び誘電体スタック２２４は、ウェハスケールボンディングを使用して互いにボンディングされ得る。図１１～図１２は、検出器２００の例を示しており、半導体形成物２１０及び誘電体スタック２２４は、ウェハスケールボンディングを使用して互いにボンディングされている。図１１及び図１２の例によって示されるように、検出器２００は、半導体形成物２１０を有する第１のウェハを誘電体スタック２２４を有する第２のウェハにウェハスケールボンディングすることによって得られるボンディング層６１０を含むことができる。一例では、本明細書におけるウェハスケールボンディングは、溶融ボンディングを含むことができる。一例では、本明細書におけるスケールボンディングは、低温酸化物溶融ボンディングを含むことができる。図１２を参照すると、図１２は、フィルタ２３４が削除された例による検出器２００を示す。

【0098】

本明細書における作製方法は、半導体形成物２１０に関して「表側」及び「裏側」を指す。一例では、半導体形成物２１０の「表側」は、半導体形成物２１０上に誘電体スタックを作製するための層堆積を受ける半導体形成物２１０の第１の側を指すことができる。

【0099】

一例によれば、検出器２００は、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）集積回路検出器又は電荷結合素子（ＣＣＤ）集積回路検出器などの固体集積回路検出器によって設けられ得る。感知フォトダイオードを画定するドープエリア２１２は、一例では、ドープエリア２１２の高さに沿って取られた図１３の断面上面図に示される二次元格子パターンで配設された感知フォトダイオードの行及び列を有する感知フォトダイオードの２次元アレイで設けられ得る。一例では、そのような感知フォトダイオードは、少なくとも約１Ｍ個の感知フォトダイオードを含み得るか、又はより少ない感知フォトダイオードを含み得る。感知フォトダイオードを画定するドープエリア２１２は、ピクセル位置の二次元格子に配置することができる。感知フォトダイオードを画定する図２のドープエリア２１２は、それぞれのピクセル位置Ａ１～Ｆ４を有する。

【0100】

図１を参照すると、反応凹部２０８（ナノウェル）を画定する反応部位は、代替的な特徴によって代替的に規定され得る。代替的な特徴は、例えば、構造的特徴のバリエーション及び／又は化学組成のバリエーションを含み得る。構造的特徴のバリエーションを規定する構造的特徴は、サンプル支持構造２６０の中又は上にアレイを形成し得る。例示的な構造的特徴としては、本明細書で説明されるナノウェル、ポスト、パッド、リッジ、チャネル、及び／又は多層材料の層を挙げることができるが、これらに限定されない。特徴は、サイズ（例えば、体積、直径、及び深さ）、形状（例えば、円形、楕円形、三角形、正方形、多角形、星形（任意の適切な数の頂点を有する）、不規則、又は誘電体材料によって分離された同心円状の特徴を有する）、及び分布（例えば、誘電体材料内の特徴の空間的位置、例えば、規則的に離間した若しくは周期的な位置、又は不規則に離間した若しくは非周期的な位置）などの特性を有し得る。特徴の断面は、特徴の長さに沿って均一であり得るが、必ずしも均一である必要はない。

【0101】

一態様では、感知フォトダイオードを画定する検出器２００の各それぞれのドープエリア２１２は、１つ以上の反応部位に関連付けられ、位置合わせされ得る。位置合わせされる１つの例では、ドープエリア２１２に位置合わせされた反応部位は、図１３に示されるように、一対の隣接する幅寸法垂直延在平面２２０１及び一対の隣接する深さ寸法垂直延在平面２２０２によって境界を定められる境界内に配置することができる。ドープエリア２１２によって画定される感知フォトダイオードのアレイは、ドープエリア２１２が、隣接する幅寸法垂直延在平面２２０１及び隣接する深さ寸法垂直延在平面２２０２によって境界を定められるエリア内に配置されることができ、図１３に示されるピクセル位置Ａ１～Ｆ４を画定することができる。反応部位及びドープエリアが関連付けられて位置合わせされる一例では、反応部位の垂直に延在する中心軸は、関連付けられたドープエリアを通って延在することができ、及び／又はドープエリアの垂直に延在する中心軸は、反応部位を通って延在することができる。互いに関連付けられて位置合わせされた反応部位及びドープ領域は、ドープ領域２１４のうちの特定のドープ領域に関連付けられて位置合わせすることもできる。互いに関連付けられ、位置合わせされたドープエリア、ドープ領域、及び反応部位の一例では、特定のドープエリアの垂直に延在する中心軸は、特定のドープ領域及び特定の反応部位を通って延在することができ、かつ／又は特定のドープ領域２１４の垂直に延在する中心軸は、特定のドープエリア２１２及び特定の反応部位を通って延在することができる。１つの特定の例では、いくつかの図を通して説明されるように、ドープエリア２１２、ドープ領域２１４、及び例えば反応凹部２０８（ナノウェル）によって提供される反応部位のそれぞれのセットは、共通のそれぞれの垂直に延在する中心軸２１６を共有することができる。位置合わせされる別の例では、ドープエリア２１２及び／又は例えば反応凹部２０８によって提供される特定の反応部位に位置合わせされて関連付けられるドープ領域２１４は、図１３に示されるように、一対の隣接する幅寸法垂直延在平面２２０１及び一対の隣接する深さ寸法垂直延在平面２２０２によって境界を定められる境界内に配置され得る。

【0102】

感知フォトダイオードを画定するそれぞれのドープエリア２１２は、Ｙ次元位置と組み合わせてＸ次元位置として参照することができるピクセル位置Ｐ_Ｘ、Ｐ_Ｙ、例えば、図１３に示されるピクセル位置Ａ１～Ｆ４を有することができる。サンプル支持構造２６０は、同様に、ピクセル位置に分割することができ、サンプル支持構造２６０（図１）のそれぞれのピクセル位置は、ドープエリア２１２によって画定される感知フォトダイオードのアレイのそれぞれのピクセル位置にマッピングされる。ドープエリア２１２によって画定される感知フォトダイオードの画定されたアレイのピクセル位置と同様に、サンプル支持構造２６０のピクセル位置は、隣接する幅寸法垂直延在平面２２０１及び隣接する深さ寸法垂直延在平面２２０２によって境界を定められ得る。図示されたピクセル位置は、例えば、反応凹部２０８又はサンプル支持構造２６０（図１）上に形成された交互特徴によって提供される、それぞれのドープエリア２１２に関連付けられた反応部位のピクセル位置として機能する。図示されたピクセル位置はまた、それぞれのドープエリア２１２及び／又はそれぞれの反応部位、例えば、反応凹部２０８に関連付けられ、位置合わせされ得るそれぞれのドープエリア２１２に関連付けられたドープ領域２１４のためのピクセル位置として機能する。

【0103】

図１及び図１３を参照すると、ピクセル位置Ｐ_Ｘ＝ｍ、Ｐ_Ｙ＝ｎを有するサンプル支持構造２６０の一部が、共通ピクセル位置Ｐ_Ｘ＝ｍ、Ｐ_Ｙ＝ｎを有する画定されたピクセルアレイの特定のドープエリア２１２より上方及び上に配置され、それに位置合わせされた反応凹部２０８によって提供される反応部位を含むことができることが分かる。図１３の破線で示す図では、ピクセル位置Ａ１～Ｆ４のそれぞれのピクセル位置に配置された反応凹部２０８が示されており、１つのピクセル位置は、感知フォトダイオードを画定するそれぞれのドープエリア２１２ごとに画定される。いくつかの例では、２つ以上の反応部位を各ドープエリア２１２及び各ピクセル位置に関連付けることができる。図１３では、ピクセル位置Ａ１～Ｆ４のそれぞれのピクセル位置に配置することができるドープ領域２１４を表すドープ領域２１４が破線で示されており、１つのピクセル位置がそれぞれのドープ領域２１４に関連付けられている。

【0104】

再び図１を参照すると、装置１００は、処理回路３１０を含み得る。処理回路３１０は、一例によれば、１つ以上のプロセッサ３１０１、メモリ３１０２、及び１つ以上の入力／出力インターフェース３１０３を含み得る。１つ以上のプロセッサ３１０１、メモリ３１０２、及び１つ以上の入力／出力インターフェースは、システムバス３１０４を介して接続され得る。メモリ３１０２は、システムメモリとストレージメモリとの組み合わせを含み得る。メモリ３１０２は、一例によれば、本明細書で説明されるプロセスを容易にするための１つ以上のプログラムを記憶することができる。１つ以上のプロセッサ３１０１は、メモリ３１０２に記憶された１つ以上のプログラムを実行して、本明細書に記載のプロセスを容易にし得る。メモリ３１０２は、コンピュータ可読媒体を定義し得る。

【0105】

光エネルギー励起装置１０によって促進されるＤＮＡ配列決定プロセスを、図１、図２、及び図１４を参照して説明する。図２を参照すると、システム１００の動作の態様を示すスペクトルプロファイル対応図が示されている。一例によれば、光エネルギー励起装置１０は、第１及び第２の異なる波長の光を放射するように構成され得る。本明細書に記載されるように、第１及び第２の異なる波長範囲の励起光１０１を提供することは、第１及び第２の染料がフローセル２８２内の流体中に配置され得る染料化学ＤＮＡ配列再構成プロセスを容易にする。

【0106】

図２のスペクトルプロファイル対応図において、緑色光スペクトルプロファイルとして示されるスペクトルプロファイル１１０１は、光エネルギー励起装置１０によって放出される励起光１０１のスペクトルプロファイルである。スペクトルプロファイル１５０１は、励起光１０１によって励起された蛍光団の蛍光によって引き起こされる放出光５０１のスペクトルプロファイルである。スペクトルプロファイル１２２０は、一例によれば、ドープエリア２１２の透過プロファイル（検出帯域）である。図２のスペクトルプロファイル対応図は、いくつかの例に共通な一般的な特徴を表すことが意図されているが、示されたスペクトルプロファイルの変化は、共通していることが理解されよう。

【0107】

一態様では、励起光１０１は、一般に、緑色光スペクトルプロファイルに加えて、青色光スペクトルプロファイル（図示せず）を含み得、システム１００は、（ａ）緑色光スペクトルプロファイルがアクティブであり、青色光スペクトルプロファイルが非アクティブであるモードと、（ｂ）青色光スペクトルプロファイルがアクティブであり、緑色光スペクトルプロファイルが非アクティブであるモードとの間で切り替え可能である。他の例では、励起光１０１と放出光５０１との異なる組み合わせが存在し得る。一例では、励起光１０１のスペクトルプロファイル１１０１は、青色光波長範囲の中心波長を特徴とすることができ、放出光５０１のスペクトルプロファイルは、緑色波長範囲の中心波長を特徴とすることができる。

【0108】

本明細書の例は、図２のスペクトルプロファイル対応図を参照して、処理回路３１０が、（ａ）１つ以上の緑色放出光源による励起に制限された励起下で感知フォトダイオードによって画定されるドープエリア２１２によって感知されている蛍光と、１つ以上の青色放出光源による励起に制限された励起下で感知フォトダイオードによって画定されるドープエリア２１２によって感知されていない蛍光と、に基づいて、第１の蛍光団がサンプル５０２（図１）に付着していることを決定することと、（ｂ）１つ以上の青色放出光源による励起に制限された励起下で感知フォトダイオードによって画定されるドープエリア２１２によって感知されている蛍光と、１つ以上の緑色放出光源による励起に制限された励起下で感知フォトダイオードによって画定されるドープエリア２１２によって感知されていない蛍光と、に基づいて、第２の蛍光団がサンプル５０２に付着していることを決定することと、（ｃ）１つ以上の緑色放出光源による励起に制限された励起下で感知フォトダイオードによって画定されるドープエリア２１２によって感知されている蛍光と、１つ以上の青色放出光源による励起に制限された励起下でもまた感知フォトダイオードによって画定されるドープエリア２１２によって感知されている蛍光と、基づいて、第３の蛍光団がサンプル５０２に付着していることを決定することと、を行うように構成され得ることを認識している。処理回路３１０は、例えば、蛍光団の存在をヌクレオチドタイプにマッピングする表１の決定論理表において示される決定論理データ構造を使用して、どの蛍光団がサンプルに付着したかを識別することができ、サンプル５０２を提供するＤＮＡ鎖の断片に存在するヌクレオチドタイプ、例えば、Ａ、Ｃ、Ｔ、及びＧを決定することができ、識別されたヌクレオチドＮｕｃｌｅｏｔｉｄｅ－Ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ４は、ヌクレオチドタイプＡ、Ｃ、Ｔ、及びＧのヌクレオチドである（特定のマッピングは、試験設定パラメータに基づく）。

【0109】

【表1】

【0110】

処理回路３１０は、複数のサイクルでＤＮＡ配列再構成を支援するプロセスを実行することができる。各サイクルにおいて、ＤＮＡ断片の異なる部分は、例えば、表１に示される決定データ構造などの決定データ構造を使用して、この断片に関連付けられたヌクレオチドタイプ、例えば、Ａ、Ｃ、Ｔ、又はＧを決定するために、配列決定処理に供され得る。光エネルギー励起装置１０を使用してＤＮＡ配列再構成を実行する際に使用するために処理回路３１０によって行われ得るプロセスの態様は、図２０のフロー図に記載されている。

【0111】

ブロック１８０２において、処理回路３１０は、フローセル２８２をクリアすることができ、これは、処理回路３１０が、前のサイクル中に使用されたフローセル２８２から流体を除去することができることを意味する。ブロック１８０４において、処理回路３１０は、フローセル２８２に、複数の蛍光団、例えば、第１及び第２の蛍光団、又は第１、第２、及び第３の蛍光団を有する流体を投入することができる。

【0112】

ブロック１８０６において、処理回路３１０は、アクティブな第１の波長範囲の励起に曝露されたドープエリア２１２からシグナルを読み出すことができる。ブロック１８０６において、処理回路３１０は、ドープエリア２１２の曝露期間中に、光エネルギー励起装置１０が１つ以上の緑色光源による励起に制限された励起光を放出するように、光エネルギー励起装置１０を制御することができる。ブロック１８０６において、処理回路３１０は、ドープエリア２１２の曝露期間中に、光エネルギー励起装置１０の１つ以上の緑色放出光源の各々に通電する一方で、光エネルギー励起装置１０の１つ以上の青色放出光源の各々を非通電状態に維持することができる。ドープエリア２１２の曝露期間中に緑色光源がオンになり、青色光源がオフになるように、光エネルギー励起装置１０が上述のように制御されると、処理回路３１０は、ブロック１８０６において、本明細書で説明されるように、１つ以上の緑色光源による励起に制限された励起に曝露されたドープエリア２１２から第１のシグナルを読み出すことができる。

【0113】

ブロック１８０８において、処理回路３１０は、アクティブな第２の波長範囲の励起に曝露されたドープエリア２１２からシグナルを読み出すことができる。ブロック１８０８において、処理回路３１０は、ドープエリア２１２によって画定される感知フォトダイオードのアレイの曝露期間中に、光エネルギー励起装置１０が光エネルギー励起装置１０の１つ以上の青色光源による励起に制限された励起光を放出するように、光エネルギー励起装置１０を制御することができる。ブロック１８０８において、処理回路３１０は、ドープエリア２１２によって画定される感知フォトダイオードのアレイの曝露期間中に、光エネルギー励起装置１０の１つ以上の青色放出光源の各々に通電する一方で、光エネルギー励起装置１０の１つ以上の緑色放出光源の各々を非通電状態に維持することができる。ドープエリア２１２の曝露期間中に青色光源がオンになり、緑色光源がオフになるように、光エネルギー励起装置１０が上述のように制御されると、処理回路３１０は、ブロック１８０８において、本明細書で説明されるように、１つ以上の青色光源による励起に制限された励起に曝露されたドープエリア２１２から第２のシグナルを読み出すことができる。一例によるドープエリア２１２（ドープエリア２１２のアレイ）によって画定される感知フォトダイオードのアレイの説明された曝露期間のそれぞれにおいて、光エネルギー励起装置１０は、各反応部位、例えば検出器２００の各反応凹部２０８に励起光１０１を共通かつ同時に放射することができる。

【0114】

ブロック１８１０において、現在のサイクルの処理回路３１０は、ブロック１８０６で読み出された第１のシグナル及びブロック１８０８で読み出された第２のシグナルを処理して、例えば、一例によれば、表２に記載されるような決定データ構造を使用して、現在のサイクル中に試験を受けるＤＮＡ断片のヌクレオチドタイプを決定することができる。処理回路３１０は、ヌクレオチド同定がスケジュールされたサイクルごとに実行されるまで、ＤＮＡ配列決定プロセスのサイクルごとに、図１４のフロー図を参照して説明される説明したヌクレオチド同定プロセスを実行することができる。

【0115】

処理回路３１０は、システム１００の動作を試験するための広範囲の試験を実行するように構成することができる。処理回路３１０は、光エネルギー励起装置１０及び検出器２００の動作が試験される較正試験を実行することができる。そのような例では、処理回路３１０は、ドープエリア２１２によって画定される感知フォトダイオードのアレイ（ドープエリア２１２のアレイ）の曝露期間中に異なる光源を選択的に通電するように構成することができ、曝露期間中に感知フォトダイオードのピクセルアレイから読み出されたシグナルを検査することができる。方法は、第２の（青色放出）光源及び第３の（例えば、赤色放出）光源が非通電状態に維持された状態で感知フォトダイオードのアレイの第１の曝露期間中に第１の光源（例えば、緑色放出）を選択的に通電することと、第１の光源及び第３の光源が非通電状態に維持された状態で感知フォトダイオードのアレイの第２の曝露期間中に第２の光源を選択的に通電することと、第１の光源及び第２の光源が非通電状態に維持された状態で感知フォトダイオードのアレイの第３の曝露期間中に第３の光源を選択的に通電することと、を含むことができる。

【0116】

様々な図を参照して本明細書に記載されているのは、生物学的サンプル又は化学的サンプルを支持するように構成された検出器表面２０６を画定する支持構造２６０と、半導体形成物２１０内に形成された複数の離間したドープエリア２１２であって、半導体形成物２１０が検出器表面２０６から励起光１０１及び放出光５１０を受け取り、複数の離間したドープエリア２１２がフォトダイオードを画定する、複数の離間したドープエリア２１２と、半導体形成物内２１０に形成された複数の離間したドープ領域２１４であって、複数の離間したドープ領域２１４のうちのそれぞれのものは、ドープエリア２１２のうちのそれぞれのものに関連付けられ、ドープ領域２１４のうちのそれぞれのものは、検出器表面２０６とドープエリア２１２のうちのそれぞれのものとの中間の励起光１０１及び放出光５０１の受光経路内に配置されている、複数の離間したドープ領域２１４と、であり、半導体形成物２１０内に形成された複数の離間したドープ領域２１４のそれぞれのドープ領域２１４は、励起光１０１及び放出光５０１の光子がそれぞれのドープ領域２１４内で吸収された結果としてそれぞれのドープ領域２１４で生成される電子の進行方向に影響を与えるそれぞれの電界を生成し、それぞれのドープ領域２１４は、半導体形成物２１０の光入射面を画定し、それぞれのドープ領域２１４は、励起光１０１の中心波長の吸収深さよりも大きい接合深さを有し、それぞれのドープ領域２１４の接合深さは、放出光５０１の中心波長の吸収深さよりも小さく、複数の離間したドープエリア２１２及び複数の離間したドープ領域２１４は、垂直間隔距離によって分離され、複数の離間したドープエリア２１２は、共通の上部高さ（図４の高さ２１４８）を有し、複数の離間したドープ領域２１４は、共通の底部高さ（図４の高さ２１４６）を有し、半導体形成物２１０は、複数の離間したドープエリアの共通の上部高さと複数の離間したドープ領域の共通の底部高さとの間はドープされておらず、複数の離間したドープ領域２１４のうちのそれぞれのものは、ドープエリア２１２のうちのそれぞれのものに位置合わせされ、複数の離間したドープ領域のうちのそれぞれのものの、ドープエリアのうちのそれぞれのものに対する位置合わせは、ドープ領域２１４のうちのそれぞれのものを通って延在するドープエリア２１２のうちのそれぞれのものの垂直に延在する中心軸２１６を特徴とし、デバイスは、複数の離間した部分ドープエリア２１２のうちのそれぞれのものに関連付けられた検出器表面２０６を画定する支持構造２６０上に形成されたサンプル支持反応部位（例えば、反応凹部２０８）と、反応部位の部位を照明するための光エネルギー励起装置１０とを含み、デバイスは、サンプル支持反応部位のうちの複数の隣接するものによってそれぞれ支持されるサンプルの同時励起のために、光エネルギー励起装置１０が励起光１０１を反応部位のうちの複数の隣接するものに同時に向けるように制御される。

【0117】

一例によるシステム１００の更なる詳細は、表２を参照して説明される。

【0118】

【表2】

【0119】

本明細書に記載の組み合わせの小さな例としては、以下のものが挙げられる。（Ａ１）デバイスであって、生物学的サンプル又は化学的サンプルを支持するための反応部位を含む検出器表面と、半導体形成物内に形成された複数の離間したドープエリアであって、半導体形成物が検出器表面から励起光及び放出光を受け取り、複数の離間したドープエリアがフォトダイオードを画定する、複数の離間したドープエリアと、半導体形成物内に形成された複数の離間したドープ領域であって、複数の離間したドープ領域のうちのそれぞれのものは、ドープエリアのうちのそれぞれのものに関連付けられ、ドープ領域のうちのそれぞれのものは、検出器表面とドープエリアのうちのそれぞれのものとの中間の励起光及び放出光の受光経路内に配置されている、複数の離間したドープ領域と、を備え、半導体形成物内に形成された複数の離間したドープ領域のそれぞれのドープ領域は、励起光の光子がそれぞれのドープ領域内で吸収された結果としてそれぞれのドープ領域で生成される電子の進行方向に影響を与えるそれぞれの電界を生成する、デバイス。（Ａ２）それぞれのドープ領域は、励起光の中心波長の吸収深さよりも大きい接合深さを有する、Ａ１に記載のデバイス。（Ａ３）それぞれのドープ領域は、放出光の中心波長の吸収深さよりも小さい接合深さを有する、Ａ１又Ａ２に記載のデバイス。（Ａ４）それぞれのドープ領域が、半導体形成物の光入射面を画定する、Ａ１～Ａ３のいずれか一項に記載のデバイス。（Ａ５）それぞれのドープ領域は、励起光の中心波長の吸収深さよりも大きい接合深さを有し、それぞれのドープ領域の接合深さは、放出光の中心波長の吸収深さよりも小さい、Ａ１～Ａ４のいずれか一項に記載のデバイス。（Ａ６）それぞれのドープ領域によって画定されるそれぞれの接合の接合深さは、それぞれの接合より下の半導体形成物の高さにおいて吸収される放出光の中心波長における光子の割合が、それぞれの接合より下の半導体形成物の高さにおいて吸収される励起光の中心波長における光子の割合の約２倍以上であるように構成されている、Ａ１～Ａ５のいずれか一項に記載のデバイス。（Ａ７）それぞれのドープ領域によって画定されるそれぞれの接合の接合深さは、それぞれの接合より下の半導体形成物の高さにおいて吸収される放出光の中心波長における光子の割合が、それぞれの接合より下の半導体形成物の高さにおいて吸収される励起光の中心波長における光子の割合の約２０倍以上であるように構成されている、Ａ１～Ａ６のいずれか一項に記載のデバイス。（Ａ８）それぞれのドープ領域によって画定されるそれぞれの接合の接合深さは、それぞれの接合より下の半導体形成物の高さにおいて吸収される放出光の中心波長における光子の割合が、それぞれの接合より下の半導体形成物の高さにおいて吸収される励起光の中心波長における光子の割合の約５０倍以上であるように構成されている、Ａ１～Ａ７のいずれか一項に記載のデバイス。（Ａ９）それぞれのドープ領域は、励起光及び放出光の光子がそれぞれのドープ領域内で吸収された結果としてそれぞれのドープ領域で生成される電子のドリフトを引き起こすように構成されている、Ａ１～Ａ８のいずれか一項に記載のデバイス。（Ａ１０）それぞれのドープ領域は、励起光及び放出光の光子がそれぞれのドープ領域内で半導体形成物の光入射面に向かう方向に吸収された結果としてそれぞれのドープ領域で生成される電子のドリフトを引き起こすように構成されている、Ａ１～Ａ９のいずれか一項に記載のデバイス。（Ａ１１）それぞれのドープ領域は、青色波長帯域の光の吸収深さよりも長い接合深さを特徴とするように寸法決めされ、深さは、赤色波長帯域の光の吸収深さよりも短い、Ａ１～Ａ１０のいずれか一項に記載のデバイス。（Ａ１２）それぞれのドープ領域は、緑色波長帯域の光の吸収深さよりも長い接合深さを特徴とするように寸法決めされ、深さは、赤色波長帯域の光の吸収深さよりも短い、Ａ１～Ａ１１のいずれか一項に記載のデバイス。（Ａ１３）それぞれのドープ領域は、第１の波長の励起光の光子の吸収深さがそれぞれのドープ領域の接合深さよりも小さくなるように寸法決めされている、Ａ１～Ａ１２のいずれか一項に記載のデバイス。（Ａ１４）それぞれのドープ領域は、第１の接合深さを有するそれぞれのドープ領域の第１のセットと、第２の接合深さを有するそれぞれのドープ領域の第２のセットと、を含み、第２の接合深さは第１の接合深さよりも小さい、Ａ１～Ａ１３のいずれか一項に記載のデバイス。（Ａ１５）それぞれのドープ領域は、第１の接合深さを有する、緑色波長帯域の光の波長分離のために構成されたそれぞれのドープ領域の第１のセットと、第２の接合深さを有するそれぞれのドープ領域の第２のセットと、を含み、第２の接合深さは、第１の接合深さよりも小さく、青色波長帯域の光の波長分離のために構成されている、Ａ１～Ａ１４のいずれか一項に記載のデバイス。（Ａ１６）半導体形成物は、それぞれのドープ領域を分離する垂直に延在するディープトレンチアイソレーション形成物を含み、複数の離間したドープ領域のうちのドープ領域は、垂直に延在するディープトレンチアイソレーション形成物のうちの第１及び第２のものと横方向に接触する、Ａ１～Ａ１５のいずれか一項に記載のデバイス。（Ａ１７）複数の離間したドープ領域のうちのそれぞれのものは、ドープ領域のうちのそれぞれのものに位置合わせされている、Ａ１～Ａ１６のいずれか一項に記載のデバイス。（Ａ１８）複数の離間したドープ領域のうちのそれぞれのものは、ドープエリアのうちのそれぞれのものに位置合わせされ、複数の離間したドープ領域のうちのそれぞれのものの、ドープエリアのうちのそれぞれのものに対する位置合わせは、ドープ領域のうちのそれぞれのものを通って延在するドープエリアのうちのそれぞれのものの垂直に延在する中心軸を特徴とする、Ａ１～Ａ１７のいずれか一項に記載のデバイス。（Ａ１９）複数の離間したドープエリア及び複数の離間したドープ領域は、垂直間隔距離によって分離され、複数の離間したドープエリアは、共通の上部高さを有し、複数の離間したドープ領域は、共通の底部高さを有し、半導体形成物は、複数の離間したドープエリアの共通の上部高さと複数の離間したドープ領域の共通の底部高さとの間はドープされていない、Ａ１～Ａ１８のいずれか一項に記載のデバイス。（Ａ２０）反応部位のうちのそれぞれのものは、複数の離間したドープエリアのうちのそれぞれのものに関連付けられ、デバイスは、反応部位の部位を照明するための光エネルギー励起装置を含む、Ａ１～Ａ１９のいずれか一項に記載のデバイス。（Ａ２１）デバイスは、検出器表面を画定する支持構造を含み、反応部位のうちのそれぞれのものは、複数の離間したドープエリアのうちのそれぞれのものに関連付けられ、デバイスは、反応部位の部位を照明するための光エネルギー励起装置を含み、デバイスは、反応部位のうちの複数の隣接するものによってそれぞれ支持されるサンプルの同時励起のために、光エネルギー励起装置が励起光を反応部位のうちの複数の隣接するものに同時に向けるように制御される、Ａ１～Ａ２０のいずれか一項に記載のデバイス。（Ａ２２）反応部位のうちのそれぞれのものは、複数の離間したドープエリアのうちのそれぞれのものに関連付けられ、デバイスは、反応部位の部位を照明するための光エネルギー励起装置を含み、デバイスは、検出器表面の実質的に全ての反応部位によってそれぞれ支持されるサンプルの同時励起のために、光エネルギー励起装置が励起光を検出器表面の実質的に全ての反応部位に同時に向けるように制御される、Ａ１～Ａ２１のいずれか一項に記載のデバイス。（Ａ２３）複数の離間したドープ領域のうちのそれぞれのものは、ドープエリアのうちのそれぞれのものに位置合わせされ、複数の離間したドープ領域のうちのそれぞれのものの、ドープエリアのうちのそれぞれのものに対する位置合わせは、ドープ領域のうちのそれぞれのものを通って延在するドープエリアのうちのそれぞれのものの垂直に延在する中心軸を特徴とする、Ａ１～Ａ２２のいずれか一項に記載のデバイス。（Ａ２４）それぞれのドープ領域は、励起光の中心波長の吸収深さよりも大きい接合深さを有し、それぞれのドープ領域の接合深さは、放出光の中心波長の吸収深さよりも小さい、Ａ１に記載のデバイス。（Ａ２５）それぞれのドープ領域によって画定されるそれぞれの接合の接合深さは、それぞれの接合より下の半導体形成物の高さにおいて吸収される放出光の中心波長における光子の割合が、それぞれの接合より下の半導体形成物の高さにおいて吸収される励起光の中心波長における光子の割合の約２０倍以上であるように構成されている、Ａ１に記載のデバイス。（Ａ２６）それぞれのドープ領域は、励起光及び放出光の光子がそれぞれのドープ領域内で吸収された結果としてそれぞれのドープ領域で生成される電子のドリフトを引き起こすように構成されている、Ａ１に記載のデバイス。（Ａ２７）それぞれのドープ領域は、励起光及び放出光の光子がそれぞれのドープ領域内で半導体形成物の光入射面に向かう方向に吸収された結果としてそれぞれのドープ領域で生成される電子のドリフトを引き起こすように構成されている、Ａ１に記載のデバイス。（Ａ２８）それぞれのドープ領域は、第１の接合深さを有するそれぞれのドープ領域の第１のセットと、第２の接合深さを有するそれぞれのドープ領域の第２のセットと、を含み、第２の接合深さは第１の接合深さよりも小さい、Ａ１に記載のデバイス。（Ａ２９）反応部位のうちのそれぞれのものは、複数の離間したドープエリアのうちのそれぞれのものに関連付けられ、デバイスは、反応部位の部位を照明するための光エネルギー励起装置を含み、デバイスは、反応部位のうちの複数の隣接するものによってそれぞれ支持されるサンプルの同時励起のために、光エネルギー励起装置が励起光を反応部位のうちの複数の隣接するものに同時に向けるように制御される、Ａ１に記載のデバイス。（Ａ３０）それぞれのドープ領域は、半導体形成物の光入射面を画定し、それぞれのドープ領域は、励起光の中心波長の吸収深さよりも大きい接合深さを有し、それぞれのドープ領域の接合深さは、放出光の中心波長の吸収深さよりも小さく、複数の離間したドープエリア及び複数の離間したドープ領域は、垂直間隔距離によって分離され、複数の離間したドープエリアは、共通の上部高さを有し、複数の離間したドープ領域は、共通の底部高さを有し、半導体形成物は、複数の離間したドープエリアの共通の上部高さと複数の離間したドープ領域の共通の底部高さとの間はドープされておらず、複数の離間したドープ領域のうちのそれぞれのものは、ドープエリアのうちのそれぞれのものに位置合わせされ、複数の離間したドープ領域のうちのそれぞれのものの、ドープエリアのうちのそれぞれのものに対する位置合わせは、ドープ領域のうちのそれぞれのものを通って延在するドープエリアのうちのそれぞれのものの垂直に延在する中心軸を特徴とし、検出器表面の反応部位のうちのそれぞれのものは、複数の離間した部分ドープエリアのうちのそれぞれのものに関連付けられ、デバイスは、反応部位の部位を照明するための光エネルギー励起装置を含み、デバイスは、反応部位のうちの複数の隣接するものによってそれぞれ支持されるサンプルの同時励起のために、光エネルギー励起装置が励起光を反応部位のうちの複数の隣接するものに同時に向けるように制御される、Ａ１に記載のデバイス。（Ｂ１）デバイスであって、生物学的サンプル又は化学的サンプルを支持するための検出器表面と、半導体形成物内に形成されたドープエリアのアレイであって、半導体形成物が検出器表面から励起光及び放出光を受け取り、ドープエリアのアレイのドープエリアがフォトダイオードを画定する、ドープエリアのアレイと、検出器表面とドープエリアのアレイのドープエリアとの中間の励起光及び放出光の受光経路内の半導体形成物内に形成されたドープ領域と、を備え、ドープ領域は、光子吸収の結果としてドープ領域で生成される電子の進行方向に影響を与えるように構
成されている、デバイス。（Ｂ２）半導体形成物内に形成されたドープ領域のアレイを備え、ドープ領域のアレイはドープ領域を含み、ドープ領域のアレイを画定するドープ領域のうちのそれぞれのものは、ドープエリアのアレイのうちの１つのドープエリアにそれぞれ関連付けられる、Ｂ１に記載のデバイス。（Ｂ３）半導体形成物内に形成されたドープ領域のアレイを備え、ドープ領域のアレイはドープ領域を含み、ドープ領域のアレイを画定するドープ領域のうちのそれぞれのものは、ドープエリアのアレイのうちの１つのドープエリアにそれぞれ関連付けられ、ドープ領域のアレイを画定するドープ領域のうちのそれぞれのものは、検出器表面とドープエリアのアレイのうちの１つのドープエリアとの中間の励起光及び放出光の受光経路内にそれぞれ配置されている、Ｂ１に記載のデバイス。（Ｂ４）ドープ領域は、光子吸収の結果としてドープ領域で生成される電子の進行方向に影響を与える電界を生成する、Ｂ１～Ｂ３のいずれか一項に記載のデバイス。（Ｂ５）ドープ領域は、励起光の光子がドープ領域内で吸収された結果としてドープ領域で生成される電子のドリフトを引き起こすように構成されている、Ｂ１～Ｂ４のいずれか一項に記載のデバイス。（Ｂ６）ドープ領域は、励起光及び放出光の光子がそれぞれのドープ領域内で半導体形成物の光入射面に向かう方向に吸収された結果としてドープ領域で生成される電子のドリフトを引き起こすように構成されている、Ｂ１～Ｂ５のいずれか一項に記載のデバイス。（Ｂ７）ドープ領域は、青色波長帯域の最長波長の吸収深さよりも長い接合深さを有し、深さは、赤色波長帯域の最長波長の吸収深さよりも短い、Ｂ１～Ｂ６のいずれか一項に記載のデバイス。（Ｂ８）ドープ領域は、緑色波長帯域の最長波長の吸収深さよりも長い深さを特徴とするように寸法決めされ、深さは、赤色波長帯域の最長波長の吸収深さよりも短い、Ｂ１～Ｂ７のいずれか一項に記載のデバイス。（Ｂ９）それぞれのドープ領域は、放出光の中心波長の吸収深さよりも小さい接合深さを有する、Ｂ１～Ｂ８のいずれか一項に記載のデバイス。（Ｂ１０）ドープ領域は、励起光の中心波長の吸収深さよりも大きい接合深さを有し、ドープ領域は、放出光の中心波長の吸収深さよりも小さい接合深さを有するように構成されている、Ｂ１～Ｂ９のいずれか一項に記載のデバイス。（Ｂ１１）ドープ領域の接合深さは、接合より下の半導体形成物の高さにおいて吸収される放出光の中心波長における光子の割合が、接合より下の半導体形成物の高さにおいて吸収される励起光の中心波長における光子の割合の約２倍以上であるように構成されている、Ｂ１～Ｂ１０のいずれか一項に記載のデバイス。（Ｂ１２）ドープ領域の接合深さは、接合より下の半導体形成物の高さにおいて吸収される放出光の中心波長における光子の割合が、接合より下の半導体形成物の高さにおいて吸収される励起光の中心波長における光子の割合の約２０倍以上であるように構成されている、Ｂ１～Ｂ１１のいずれか一項に記載のデバイス。（Ｂ１３）ドープ領域の接合深さは、接合より下の半導体形成物の高さにおいて吸収される放出光の中心波長における光子の割合が、接合より下の半導体形成物の高さにおいて吸収される励起光の中心波長における光子の割合の約５０倍以上であるように構成されている、Ｂ１～Ｂ１２のいずれか一項に記載のデバイス。（Ｂ１４）ドープ領域は、励起光の光子がドープ領域内で吸収された結果としてドープ領域で生成される電子のドリフトを引き起こすように構成されている、Ｂ１～Ｂ３のいずれか一項に記載のデバイス。（Ｂ１５）ドープ領域は、励起光及び放出光の光子がそれぞれのドープ領域内で半導体形成物の光入射面に向かう方向に吸収された結果としてドープ領域で生成される電子のドリフトを引き起こすように構成されている、Ｂ１～Ｂ３のいずれか一項に記載のデバイス。（Ｂ１６）ドープ領域は、青色波長帯域の最長波長の吸収深さよりも長い接合深さを有し、深さは、赤色波長帯域の最長波長の吸収深さよりも短い、Ｂ１～Ｂ３のいずれか一項に記載のデバイス。（Ｂ１７）ドープ領域は、緑色波長帯域の最長波長の吸収深さよりも長い深さを特徴とするように寸法決めされ、深さは、赤色波長帯域の最長波長の吸収深さよりも短い、Ｂ１～Ｂ３のいずれか一項に記載のデバイス。（Ｂ１８）それぞれのドープ領域は、放出光の中心波長の吸収深さよりも小さい接合深さを有する、Ｂ１～Ｂ３のいずれか一項に記載のデバイス。（Ｂ１９）ドープ領域は、励起光の中心波長の吸収深さよりも大きい接合深さを有し、ドープ領域は、放出光の中心波長の吸収深さよりも小さい接合深さを有するように構成されている、Ｂ１～Ｂ３のいずれか一項に記載のデバイス。（Ｂ２０）ドープ領域の接合深さは、接合より下の半導体形成物の高さにおいて吸収される放出光の中心波長における光子の割合が、接合より下の半導体形成物の高さにおいて吸収される励起光の中心波長における光子の割合の約２０倍以上であるように構成されている、Ｂ１～Ｂ３のいずれか一項に記載のデバイス。（Ｂ２１）ドープ領域の接合深さは、接合より下の半導体形成物の高さにおいて吸収される放出光の中心波長における光子の割合が、接合より下の半導体形成物の高さにおいて吸収される励起光の中心波長における光子の割合の約５０倍以上であるように構成されている、Ｂ１～Ｂ３のいずれか一項に記載のデバイス。（Ｃ１）方法であって、半導体構成内にドープ領域のアレイを形成することと、半導体形成物内にドープ領域のアレイを形成することであって、ドープ領域のアレイのそれぞれのドープ領域は、ドープエリアのアレイのそれぞれのドープエリアに関連付けられる、形成することと、検出器表面を形成することであって、半導体形成物は、検出器表面から励起光及び放出光を受け取るように構成されている、形成することと、を含み、それぞれのドープ領域は、検出器表面からの励起光及び放出光の受光経路内の半導体形成物内に形成されている、方法。（Ｃ２）それぞれのドープ領域は、光子吸収の結果としてその中で生成される電子の進行方向に影響を与えるように構成されている、Ｃ１に記載の方法。（Ｃ３）方法が、半導体形成物の上方に、表側処理を使用して、半導体形成物とドープエリアのアレイとの間に１つ以上のフィルタを作製することを含み、１つ以上のフィルタは、励起光の照明を遮断し、放出光の光がドープエリアのアレイに到達することを可能にする、Ｃ１又はＣ２に記載の方法。（Ｃ４）方法が、半導体形成物の上方に、裏側処理を使用して、半導体形成物とドープエリアのアレイとの間に１つ以上のフィルタを作製することを含み、１つ以上のフィルタは、励起光の照明を遮断し、放出光の光がドープエリアのアレイに到達することを可能にする、Ｃ１～Ｃ３のいずれか一項に記載の方法。（Ｃ５）方法が、半導体形成物の表側から裏側に複数のトレンチをエッチングすることと、複数のトレンチを誘電体材料で充填して、ドープエリアのアレイのドープエリアのうちのそれぞれのものの間に垂直に延在する、垂直に延在するディープトレンチアイソレーション（ＤＴＩ）形成物を半導体形成物内に画定することと、を含む、Ｃ１～Ｃ４のいずれか一項に記載の方法。（Ｃ６）方法が、半導体形成物の裏側から表側に複数のトレンチをエッチングすることと、複数のトレンチを誘電体材料で充填して、ドープエリアのアレイのドープエリアのうちのそれぞれのものの間に垂直に延在する、垂直に延在するディープトレンチアイソレーション（ＤＴＩ）形成物を半導体形成物内に画定することと、を含む、Ｃ１～Ｃ５のいずれか一項に記載の方法。（Ｃ７）方法が、ドープエリアのアレイのドープエリアのうちのそれぞれのものの間に垂直に延在する、垂直に延在するディープトレンチアイソレーション（ＤＴＩ）形成物を半導体形成物内に作製することを含み、ドープ領域のアレイを半導体形成物内に形成することは、ドープ領域のうちのそれぞれのものがＤＴＩ形成物のうちの第１及び第２のものと横方向に接触するように、ドープ領域のうちのそれぞれのものを形成することを含む、Ｃ１～Ｃ６のいずれか一項に記載の方法。（Ｃ８）ドープ領域のアレイを半導体形成物内に形成することは、ドープエリアのアレイの複数のドープエリアに対向するように横方向に延在する横方向延在ドープ領域を、ドープ領域のアレイを画定するドープ領域のそれぞれの中心軸が横方向延在ドープ領域を通って共通に延在するように形成することと、横方向延在ドープ領域をエッチングしてトレンチを画定することと、トレンチを誘電体材料で充填して、横方向延在ドープ領域を、ドープ領域のアレイを画定するドープ領域のうちのそれぞれのものに分離するＤＴＩ形成物を画定することと、を含む、Ｃ１～Ｃ７のいずれか一項に記載の方法。（Ｃ９）方法が、半導体形成物上に誘電体スタックを堆積することを含み、誘電体スタックには、ドープエリアのアレイからシグナルを読み出すための回路を画定するメタライゼーション層が組み込まれる、Ｃ１～Ｃ８のいずれか一項に記載の方法。（Ｃ１０）方法が、半導体形成物上に誘電体スタックを堆積することを含み、誘電体スタックには、ドープエリアのアレイからシグナルを読み出すための回路を画定するメタライゼーション層が組み込まれ、方法は、ドープ領域の形成に関連する熱履歴の拡張のために、ウェハ反転を用いて、誘電体スタックの堆積の前のドープ領域の形成を容易にする、Ｃ１～Ｃ９のいずれか一項に記載の方法。（Ｃ１１）方法が、半導体形成物を画定するウェハとは別の第２のウェハ上に誘電体スタックを堆積することを含み、誘電体スタックには、ドープエリアのアレイからシグナルを読み出すための回路を画定するメタライゼーション層が組み込まれ、方法は、ドープ領域の形成に関連する熱履歴の拡張のために、第２のウェハとウェハとのウェハスケールボンディングを用いて、誘電体スタックを半導体形成物にボンディングする、Ｃ１～Ｃ１０のいずれか一項に記載の方法。（Ｃ１２）方法が、第１のウェハを使用して半導体形成物を作製することと、第２のウェハを使用して誘電体スタックを別個に作製することであって、誘電体スタックには、ドープエリアのアレイからシグナルを読み出すための読み出し回路を画定する１つ以上のメタライゼーション層が組み込まれる、作製することと、第１のウェハを第２のウェハにウェハスケールボンディングして、誘電体スタックを半導体形成物に一体的にボンディングすることと、を含む、Ｃ１～Ｃ１１のいずれか一項に記載の方法。（Ｃ１３）方法が、ドープエリアのアレイのドープエリアのうちのそれぞれのものの間に垂直に延在する、垂直に延在するディープトレンチアイソレーション（ＤＴＩ）形成物を半導体形成物内に作製することを含み、ドープ領域のアレイを半導体形成物内に形成することは、ドープ領域のアレイを画定するドープ領域のうちのそれぞれのものがＤＴＩ形成物のうちの隣接するものと横方向に接触するようにドープ領域のうちのそれぞれのものを形成することを含む、Ｃ１～Ｃ１２のいずれか一項に記載の方法。（Ｃ１４）方法が、半導体形成物の上方に、裏側処理を使用して、半導体形成物とドープエリアのアレイとの間に１つ以上のフィルタを作製することを含み、１つ以上のフィルタは、励起光の照明を遮断し、放出光の光がドープエリアのアレイに到達することを可能にする、Ｃ１又はＣ２に記載の方法。（Ｃ１５）方法が、半導体形成物の表側から裏側に複数のトレンチをエッチングすることと、複数のトレンチを誘電体材料で充填して、ドープエリアのアレイのドープエリアのうちのそれぞれのものの間に垂直に延在する、垂直に延在するディープトレンチアイソレーション（ＤＴＩ）形成物を半導体形成物内に画定することと、を含む、Ｃ１又はＣ２に記載の方法。（Ｃ１６）方法が、半導体形成物の裏側から表側に複数のトレンチをエッチングすることと、複数のトレンチを誘電体材料で充填して、ドープエリアのアレイのドープエリアのうちのそれぞれのものの間に垂直に延在する、垂直に延在するディープトレンチアイソレーション（ＤＴＩ）形成物を半導体形成物内に画定することと、を含む
、Ｃ１又はＣ２に記載の方法。（Ｃ１７）方法が、ドープエリアのアレイのドープエリアのうちのそれぞれのものの間に垂直に延在する、垂直に延在するディープトレンチアイソレーション（ＤＴＩ）形成物を半導体形成物内に作製することを含み、ドープ領域のアレイを半導体形成物内に形成することは、ドープ領域のうちのそれぞれのものがＤＴＩ形成物のうちの第１及び第２のものと横方向に接触するように、ドープ領域のうちのそれぞれのものを形成することを含む、Ｃ１又はＣ２に記載の方法。（Ｃ１８）ドープ領域のアレイを半導体形成物内に形成することは、ドープエリアのアレイの複数のドープエリアに対向するように横方向に延在する横方向延在ドープ領域を、ドープ領域のアレイを画定するドープ領域のそれぞれの中心軸が横方向延在ドープ領域を通って共通に延在するように形成することと、横方向延在ドープ領域をエッチングしてトレンチを画定することと、トレンチを誘電体材料で充填して、横方向延在ドープ領域を、ドープ領域のアレイを画定するドープ領域のうちのそれぞれのものに分離するＤＴＩ形成物を画定することと、を含む、Ｃ１又はＣ２に記載の方法。（Ｃ１９）方法が、半導体形成物上に誘電体スタックを堆積することを含み、誘電体スタックには、ドープエリアのアレイからシグナルを読み出すための回路を画定するメタライゼーション層が組み込まれる、Ｃ１又はＣ２に記載の方法。（Ｃ２０）方法が、半導体形成物上に誘電体スタックを堆積することを含み、誘電体スタックには、ドープエリアのアレイからシグナルを読み出すための回路を画定するメタライゼーション層が組み込まれ、方法は、ドープ領域の形成に関連する熱履歴の拡張のために、ウェハ反転を用いて、誘電体スタックの堆積の前のドープ領域の形成を容易にする、Ｃ１又はＣ２に記載の方法。（Ｃ２１）方法が、半導体形成物を画定するウェハとは別の第２のウェハ上に誘電体スタックを堆積することを含み、誘電体スタックには、ドープエリアのアレイからシグナルを読み出すための回路を画定するメタライゼーション層が組み込まれ、方法は、ドープ領域の形成に関連する熱履歴の拡張のために、第２のウェハとウェハとのウェハスケールボンディングを用いて、誘電体スタックを半導体形成物にボンディングする、Ｃ１又はＣ２に記載の方法。（Ｃ２２）方法が、第１のウェハを使用して半導体形成物を作製することと、第２のウェハを使用して誘電体スタックを別個に作製することであって、誘電体スタックには、ドープエリアのアレイからシグナルを読み出すための読み出し回路を画定する１つ以上のメタライゼーション層が組み込まれる、作製することと、第１のウェハを第２のウェハにウェハスケールボンディングして、誘電体スタックを半導体形成物に一体的にボンディングすることと、を含む、Ｃ１又はＣ２に記載の方法。（Ｃ２３）方法が、ドープエリアのアレイのドープエリアのうちのそれぞれのものの間に垂直に延在する、垂直に延在するディープトレンチアイソレーション（ＤＴＩ）形成物を半導体形成物内に作製することを含み、ドープ領域のアレイを半導体形成物内に形成することは、ドープ領域のアレイを画定するドープ領域のうちのそれぞれのものがＤＴＩ形成物のうちの隣接するものと横方向に接触するようにドープ領域のうちのそれぞれのものを形成することを含む、Ｃ１又はＣ２に記載の方法。（Ｄ１）デバイスであって、生物学的サンプル又は化学的サンプルを支持するように構成された検出器表面を画定する支持構造と、半導体形成物内に形成された複数の離間したドープエリアであって、半導体形成物が検出器表面から励起光及び放出光を受け取り、複数の離間したドープエリアがフォトダイオードを画定する、複数の離間したドープエリアと、半導体形成物内に形成された複数の離間したドープ領域であって、複数の離間したドープ領域のうちのそれぞれのものは、ドープエリアのうちのそれぞれのものに関連付けられ、ドープ領域のうちのそれぞれのものは、検出器表面とドープエリアのうちのそれぞれのものとの中間の励起光及び放出光の受光経路内に配置されている、複数の離間したドープ領域と、を備え、半導体形成物内に形成された複数の離間したドープ領域のそれぞれのドープ領域は、励起光及び放出光の光子がそれぞれのドープ領域内で吸収された結果としてそれぞれのドープ領域で生成される電子の進行方向に影響を与えるそれぞれの電界を生成する、デバイス。（Ｄ２）それぞれのドープ領域は、励起光の中心波長の吸収深さよりも大きい接合深さを有する、Ｄ１に記載のデバイス。（Ｄ３）それぞれのドープ領域は、放出光の中心波長の吸収深さよりも小さい接合深さを有する、Ｄ１又Ｄ２に記載のデバイス。（Ｄ４）それぞれのドープ領域は、励起光の中心波長の吸収深さよりも大きい接合深さを有し、それぞれのドープ領域は、放出光の中心波長の吸収深さよりも小さい接合深さを有する、Ｄ１～Ｄ３のいずれか一項に記載のデバイス。（Ｄ５）それぞれのドープ領域によって画定されるそれぞれの接合の接合深さは、それぞれの接合より下の半導体形成物の高さにおいて吸収される放出光の中心波長における光子の割合が、それぞれの接合より下の半導体形成物の高さにおいて吸収される励起光の中心波長における光子の割合の約２倍以上であるように構成されている、Ｄ１～Ｄ４のいずれか一項に記載のデバイス。（Ｄ６）それぞれのドープ領域によって画定されるそれぞれの接合の接合深さは、それぞれの接合より下の半導体形成物の高さにおいて吸収される放出光の中心波長における光子の割合が、それぞれの接合より下の半導体形成物の高さにおいて吸収される励起光の中心波長における光子の割合の約２０倍以上であるように構成されている、Ｄ１～Ｄ４のいずれか一項に記載のデバイス。（Ｄ７）それぞれのドープ領域によって画定されるそれぞれの接合の接合深さは、それぞれの接合より下の半導体形成物の高さにおいて吸収される放出光の中心波長における光子の割合が、それぞれの接合より下の半導体形成物の高さにおいて吸収される励起光の中心波長における光子の割合の約５０倍以上であるように構成されている、Ｄ１～Ｄ４のいずれか一項に記載のデバイス。（Ｄ８）それぞれのドープ領域は、励起光及び放出光の光子がそれぞれのドープ領域内で吸収された結果としてそれぞれのドープ領域で生成される電子のドリフトを引き起こすように構成されている、Ｄ１～Ｄ７のいずれか一項に記載のデバイス。（Ｄ９）それぞれのドープ領域は、励起光及び放出光の光子がそれぞれのドープ領域内で半導体形成物の光入射面に向かう方向に吸収された結果としてそれぞれのドープ領域で生成される電子のドリフトを引き起こすように構成されている、Ｄ１～Ｄ８のいずれか一項に記載のデバイス。（Ｄ１０）それぞれのドープ領域は、青色波長帯域の光の吸収深さよりも長い接合深さを特徴とするように寸法決めされ、深さは、赤色波長帯域の光の吸収深さよりも短い、Ｄ１～Ｄ９のいずれか一項に記載のデバイス。（Ｄ１１）それぞれのドープ領域は、緑色波長帯域の光の吸収深さよりも長い接合深さを特徴とするように寸法決めされ、深さは、赤色波長帯域の光の吸収深さよりも短い、Ｄ１～Ｄ１０のいずれか一項に記載のデバイス。（Ｄ１２）それぞれのドープ領域は、第１の波長の励起光の光子の吸収深さがそれぞれのドープ領域の接合深さよりも小さくなるように寸法決めされている、Ｄ１～Ｄ１１のいずれか一項に記載のデバイス。（Ｄ１３）それぞれのドープ領域は、第１の接合深さを有するそれぞれのドープ領域の第１のセットと、第２の接合深さを有するそれぞれのドープ領域の第２のセットと、を含み、第２の接合深さ接合深さは第１の接合深さよりも小さい、Ｄ１～Ｄ１２のいずれか一項に記載のデバイス。（Ｄ１４）それぞれのドープ領域は、第１の接合深さを有する、緑色波長帯域の光の波長分離のために構成されたそれぞれのドープ領域の第１のセットと、第２の接合深さを有するそれぞれのドープ領域の第２のセットと、を含み、第２の接合深さは、第１の接合深さよりも小さく、青色波長帯域の光の波長分離のために構成されている、Ｄ１～Ｄ１３のいずれか一項に記載のデバイス。（Ｄ１５）半導体形成物は、それぞれのドープ領域を分離する垂直に延在するディープトレンチアイソレーション形成物を含み、複数の離間したドープ領域のうちのドープ領域は、垂直に延在するディープトレンチアイソレーション形成物のうちの第１及び第２のものと横方向に接触する、Ｄ１～Ｄ１４のいずれか一項に記載のデバイス。（Ｅ１）デバイスであって、生物学的サンプル又は化学的サンプルを支持するように構成された検出器表面を画定する支持構造と、半導体形成物内に形成されたドープエリアのアレイであって、半導体形成物が検出器表面から励起光及び放出光を受け取り、ドープエリアのアレイのドープエリアがフォトダイオードを画定する、ドープエリアのアレイと、検出器表面とドープエリアのアレイのドープエリアとの中間の励起光及び放出光の受光経路内の半導体形成物内に形成されたドープ領域と、を備え、ドープ領域は、光子吸収の結果としてドープ領域で生成される電子の進行方向に影響を与えるように構成されている、デバイス。（Ｅ２）半導体形成物内に形成されたドープ領域のアレイを備え、ドープ領域のアレイはドープ領域を含み、ドープ領域のアレイを画定するドープ領域のうちのそれぞれのものは、ドープエリアのアレイのうちの１つのドープエリアにそれぞれ関連付けられる、Ｅ１に記載のデバイス。（Ｅ３）半導体形成物内に形成されたドープ領域のアレイを備え、ドープ領域のアレイはドープ領域を含み、ドープ領域のアレイを画定するドープ領域のうちのそれぞれのものは、ドープエリアのアレイのうちの１つのドープエリアにそれぞれ関連付けられ、ドープ領域のアレイを画定するドープ領域のうちのそれぞれのものは、検出器表面とドープエリアのアレイのうちの１つのドープエリアとの中間の励起光及び放出光の受光経路内にそれぞれ配置されている、Ｅ１に記載のデバイス。（Ｅ４）ドープ領域は、光子吸収の結果としてドープ領域で生成される電子の進行方向に影響を与える電界を生成する、Ｅ１～Ｅ３のいずれか一項に記載のデバイス。（Ｅ５）ドープ領域は、励起光及び放出光の光子がドープ領域に吸収された結果として、ドープ領域で生成される電子のドリフトを引き起こすように構成されている、Ｅ１～Ｅ４のいずれか一項に記載のデバイス。（Ｅ６）ドープ領域は、励起光及び放出光の光子がそれぞれのドープ領域内で半導体形成物の光入射面に向かう方向に吸収された結果としてドープ領域で生成される電子のドリフトを引き起こすように構成されている、Ｅ１～Ｅ５のいずれか一項に記載のデバイス。（Ｅ７）ドープ領域は、青色波長帯域の最長波長の吸収深さよりも長い接合深さを有し、深さは、赤色波長帯域の最長波長の吸収深さよりも短い、Ｅ１～Ｅ６のいずれか一項に記載のデバイス。（Ｅ８）ドープ領域は、緑色波長帯域の最長波長の吸収深さよりも長い深さを特徴とするように寸法決めされ、深さは、赤色波長帯域の最長波長の吸収深さよりも短い、Ｅ１～Ｅ７のいずれか一項に記載のデバイス。（Ｅ９）それぞれのドープ領域は、放出光の中心波長の吸収深さよりも小さい接合深さを有する、Ｅ１～Ｅ８のいずれか一項に記載のデバイス。（Ｅ１０）ドープ領域は、励起光の中心波長の吸収深さよりも大きい接合深さを有し、ドープ領域は、放出光の中心波長の吸収深さよりも小さい接合深さを有するように構成されている、Ｅ１～Ｅ９のいずれか一項に記載のデバイス。（Ｅ１１）ドープ領域の接合深さは、接合より下の半導体形成物の高さにおいて吸収される放出光の中心波長における光子の割合が、接合より下の半導体形成物の高さにおいて吸収される励起光の中心波長における光子の割合の約２倍以上であるように構成されている、Ｅ１～Ｅ１０のいずれか一項に記載のデバイス。（Ｅ１２）ドープ領域の接合深さは、接合より下の半導体形成物の高さにおいて吸収される放出光の中心波長における光子の割合が、接合より下の半導体形成物の高さにおいて吸収される励起光の中心波長における光子の割合の約２０倍以上で
あるように構成されている、Ｅ１～Ｅ１０のいずれか一項に記載のデバイス。（Ｅ１３）ドープ領域の接合深さは、接合より下の半導体形成物の高さにおいて吸収される放出光の中心波長における光子の割合が、接合より下の半導体形成物の高さにおいて吸収される励起光の中心波長における光子の割合の約５０倍以上であるように構成されている、Ｅ１～Ｅ１０のいずれか一項に記載のデバイス。（Ｆ１）方法であって、半導体構成内にドープ領域のアレイを形成することと、半導体形成物内にドープ領域のアレイを形成することであって、ドープ領域のアレイのそれぞれのドープ領域は、ドープエリアのアレイのそれぞれのドープエリアに関連付けられる、形成することと、検出器表面を提供することであって、半導体形成物は、検出器表面から励起光及び放出光を受け取るように構成されている、形成することと、を含み、それぞれのドープ領域は、検出器表面からの励起光及び放出光の受光経路内の半導体形成物内に形成されている、方法。（Ｆ２）それぞれのドープ領域は、光子吸収の結果としてその中で生成される電子の進行方向に影響を与えるように構成されている、Ｆ１に記載の方法。（Ｆ３）方法が、半導体形成物の上方に、表側処理を使用して、半導体形成物とドープエリアのアレイとの間に１つ以上のフィルタを作製することを含み、１つ以上のフィルタは、励起光の照明を遮断し、励起光の光がドープエリアのアレイに到達することを可能にする、Ｆ１又はＦ２に記載の方法。（Ｆ４）方法が、半導体形成物の上方に、裏側処理を使用して、半導体形成物とドープエリアのアレイとの間に１つ以上のフィルタを作製することを含み、１つ以上のフィルタは、励起光の照明を遮断し、励起光の光がドープエリアのアレイに到達することを可能にする、Ｆ１～Ｆ３のいずれか一項に記載の方法。（Ｆ５）方法が、半導体形成物の表側から裏側に複数のトレンチをエッチングすることと、複数のトレンチを誘電体材料で充填して、ドープエリアのアレイのドープエリアのうちのそれぞれのものの間に垂直に延在する、垂直に延在するディープトレンチアイソレーション（ＤＴＩ）形成物を半導体形成物内に画定することと、を含む、Ｆ１～Ｆ４のいずれか一項に記載の方法。（Ｆ６）方法が、半導体形成物の裏側から表側に複数のトレンチをエッチングすることと、複数のトレンチを誘電体材料で充填して、ドープエリアのアレイのドープエリアのうちのそれぞれのものの間に垂直に延在する、垂直に延在するディープトレンチアイソレーション（ＤＴＩ）形成物を半導体形成物内に画定することと、を含む、Ｆ１～Ｆ５のいずれか一項に載の方法。（Ｆ７）方法が、ドープエリアのアレイのドープエリアのうちのそれぞれのものの間に垂直に延在する、垂直に延在するディープトレンチアイソレーション（ＤＴＩ）形成物を半導体形成物内に作製することを含み、ドープ領域のアレイを半導体形成物内に形成することは、ドープ領域のうちのそれぞれのものがＤＴＩ形成物のうちの第１及び第２のものと横方向に接触するように、ドープ領域のうちのそれぞれのものを形成することを含む、Ｆ１～Ｆ６のいずれか一項に記載の方法。（Ｆ８）ドープ領域のアレイを半導体形成物内に形成することは、ドープエリアのアレイの複数のドープエリアに対向するように延在する延在ドープ領域を形成することと、延在ドープ領域をエッチングしてトレンチを画定ことと、トレンチを誘電体材料で充填して、延在ドープ領域を、ドープ領域のアレイを画定するドープ領域のうちのそれぞれのものに分離するＤＴＩ形成物を画定することと、を含む、Ｆ１～Ｆ７のいずれか一項に記載の方法。

【0120】

特許請求の範囲を含む本開示全体にわたって使用され得る用語「実質的に」、「およそ」、「約」、「比較的」、又は他のそのような類似の用語は、処理における変動などに起因する、基準又はパラメータからの小さな変動を説明し、かつ考慮するために使用される。そのような小さな変動は、基準又はパラメータからのゼロ点変動も含む。例えば、それらは、±５％以下など、±２％以下など、±１％以下など、±０．５％以下など、±０．２％以下など、±０．１％以下など、±０．０５％以下などの、±１０％以下を指すことができる。本明細書で使用するとき、「実質的に」、「およそ」、「約」、「比較的」、又は他のそのような類似の用語はまた、変動なし、すなわち±０％を指し得る。

【0121】

数値、並びに本明細書に列挙される他の値は、明示的に述べられているか、又は本開示の議論によって本質的に導出されているかにかかわらず、用語「約」によって修飾されることが企図される。本明細書で使用される場合、「約」という用語は、そのように修正された数値まで（この数値を含む）の公差及び値を含むが、それらに限定されないように、修正された値の数値境界を定義する。すなわち、数値は、明示的に述べられている実際の値、並びに本開示において示され、かつ／又は説明されている実際の値の小数、分数、又は他の倍数であるか、又はそれらであり得る他の値を含むことができる。

【0122】

以下でより詳細に説明される、前述の概念及び更なる概念の全ての組み合わせは（かかる概念が相互に矛盾しないという前提で）、本明細書に開示される主題の一部であると考えられることを理解されたい。具体的には、本開示の最後に現れる特許請求の範囲の主題の全ての組み合わせは、本明細書に開示される主題の一部であると想到される。本明細書で明示的に用いられ、また参照により組み込まれる任意の開示においても出現し得る用語は、本明細書で開示される特定の概念と最も一致する意味が与えられるべきであることも理解すべきである。

【0123】

この書面による説明は、例を使用して、主題を開示しており、また、任意のデバイス又はシステムを作製及び使用し、任意の組み込まれた方法を実行することを含めて、あらゆる当業者が主題を実践することを可能にする。主題の特許性のある範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の例を含み得る。このようなその他の実施例は、これらが特許請求の範囲内の文字通りの言葉とは異ならない構造要素を含む場合、又はこれらが、特許請求の範囲内の文字通りの言葉とのごくわずかな違いを有する等価の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にあることを意図する。

【0124】

上の説明は、例示的であり、限定的ではないこと意図していることを理解されたい。例えば、上で説明した例（及び／又はその態様）は、互いに組み合わせて使用することができる。加えて、特定の状況又は材料を、それらの範囲から逸脱することなく様々な例の教示に適合させるために、多くの修正を加えることができる。本明細書で説明する材料の寸法及び種類は、様々な例のパラメータを定義することを意図しているが、それらは、決して限定するものではなく、単なる例である。上の説明を検討すると、当業者には数多くの他の例が明らかになるであろう。したがって、様々な例の範囲は、添付の特許請求の範囲を参照して、そのような特許請求の範囲が権利を与えられる同等物の全範囲とともに決定されるべきである。添付の特許請求の範囲では、用語「含む（including）」及び「ここで（in which）」は、「備える（comprising）」及び「ここで（wherein）」といったそれぞれの用語の平易な英語の同等物として使用される。更に、以下の特許請求の範囲では、用語「第１（first）」、「第２（second）」、及び「第３（third）」などは、単にラベルとしてのみ使用され、それらの物体に数値要件を課すことを意図しない。本明細書の用語の形態「～に基づく（based on）」は、要素が部分的に基づく場合の関係性、並びに要素が完全に基づく場合の関係性を包含する。用語の形態「画定される（defined）」は、要素が部分的に画定される場合の関係性、並びに要素が完全に画定される場合の関係性を包含する。更に、以下の特許請求の範囲の限定は、ミーンズプラスファンクション形式で書かれておらず、そのような特許請求の範囲の限定が、その後に更なる構造を伴わない機能の記述が続く熟語「～のための手段（means for）」を明示的に使用していない限り、米国特許法第１１２条（ｆ）に基づいて解釈されることを意図しない。上で説明した全てのそのような目的又は利点が、必ずしも特定の例に従って達成され得るとは限らないことを理解されたい。したがって、例えば、当業者は、本明細書で説明するシステム及び技術が、本明細書で教示又は示唆され得る他の目的又は利点を必ずしも達成しなくとも、本明細書で教示する１つの利点又は一群の利点を達成又は最適化するような様式で、具現化又は実行することができることを認識するであろう。

【0125】

主題を、限定された数の例のみに関して詳細に説明したが、本主題は、そのような開示する例に限定されないことが容易に理解されるべきである。むしろ、主題は、これまで説明していないが主題の趣旨及び範囲に相応する、任意の数の変形、変更、置換、又は等価な配設を組み込むように修正することができる。追加的に、主題の様々な例を説明したが、本開示の態様は、説明した例のうちのいくつかのみを含み得ることを理解されたい。また、いくつかの例は、一定の数の要素を有するものとして説明しているが、本主題は、その一定の数よりも少ない、又は多い要素で実践することができることが理解されるであろう。加えて、ある例に関して本明細書で説明される任意の特徴は、別の例に組み込まれ得ることが理解されるであろう。更に、本明細書における範囲の任意の記載は、全ての部分範囲を包含する。したがって、主題は、上述の説明によって限定されるものとみなされるべきではなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。

【図1】