专利名称：用于检测样本中的分析物的半导体器件和系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种包括一个或者多个传感器的集成半导体器件，该传感器用于感测和标识研究的样本中的分析物。
背景技术：
对小尺度微传感器的需求已经造成对如下集成解决方案的研究，这些解决方案使用在制造半导体时获取的技术和知识。具体而言，已经研究了可以连接到用于化学和生化分析的外部装置的一次性类型的检测和诊断设备。利用微传感器的检测和诊断设备包括承载芯片(特定传感器连接到该芯片)的一般为平坦类型的固体基底。这些传感器可能对各种分析物灵敏，该分析物例如包括生物分子(DNA、RNA、蛋白质、抗原、抗体、激素等)、微生物或者其部分(细菌、病菌、孢子、细胞等)和化学物(氧、一氧化碳、二氧化碳、葡萄糖等)。这些微传感器一般为具有有限使用(在使用特定微传感器的次数上或者微传感器被设计成检测的内容上有限)的类型。例如在用于糖尿病患者的手持血液葡萄糖计量器中使用常见的有限使用的微传感器。校验个人的血液葡萄糖水平通常涉及到对手指的疼痛扎破以抽出血滴。将抽取的血液放置成与测试条接触，该测试条具有形式为各种电极的换能器，这些电极对在血液中的葡萄糖与电极之一上的葡萄糖氧化酶之间的化学反应灵敏。检测和处理来自电极的信号以确定在屏幕上向用户显示的血液葡萄糖数目。微传感器的小型化转化成更小样本体积并且需要更小器件尺度。随着样本体积更小并且器件尺度更�。缁Т衅鞑牡缧藕趴梢约跎僦聊砂才嗉痘蛘咂ぐ才嗉�。鉴于这样小的电信号以及对准确和可再现结果的需要，控制取得测量的条件变得越来越重要。已知比如温度这样的条件直接影响化学反应速率。例如，存在如下最优温度，在葡萄糖与葡萄糖氧化酶之间的反应速率在该温度以上未增加。这一温度灵敏性造成从换能器输出的电流随着温度迫近最优反应温度而增加并且电流响应随着温度增加超出最优反应温度而减少。通过控制微传感器在化学反应出现的局部区域中的温度，可以最大化从换能器输出的电流，这将造成灵敏度增加并且干扰信号的影响减少。微传感器的使用温度可以以其它方式影响传感器的准确度。例如，如果在特定温度校准传感器并且在不同温度实现测试，则可能不利地影响测量的准确度。此外，在一些生物或者化学微传感器中，要求分析物经过膜扩散以到达换能器。膜的可渗透性可以依赖于扩散类别的特性和温度。当膜的可渗透性受温度影响时，在与校准温度不同的温度实现测量时，测量的准确度将减少。
实用新型内容在本公开内容中描述对微传感器检测感兴趣的分析物的温度进行控制的解决方案。在某些实施例中，描述一种包括微传感器的半导体器件，该微传感器能够检测样本中的少量分析物。在这样的实施例中，微传感器产生响应于样本中存在的分析物浓度的信号(例如电信号或者光信号)。公开的微传感器包括形成于半导体衬底之上的感测区域。感测区域包括响应于在分析物与感测区域之间的相互作用而产生信号的换能器。微传感器包括产生热能的集成热能源和检测感测区域的温度的集成温度传感器。热能源和温度传感器与感测区域相邻并且配合以提供对感测区域的局部化加热和温度控制。通过将感测区域的温度控制于传感器的校准温度或者附近，可以提高测量的准确度。此外，可以通过控制感测区域的温度以迫近如下温度来增加微传感器的灵敏度，在分析物与感测区域之间的相互作用在该温度接近它的峰值。例如在换能器为电化学换能器并且相互作用为化学反应的实施例中，将感测区域的温度控制成在化学反应速率处于其最大值情况下的温度。在一些实施例中，在换能器之下提供热能源。在一些实施例中，也在温度传感器之下提供热能源。在其它更多一些实施例中，在换能器之下提供热能源和温度传感器二者。在其它更多一些实施例中，热能源和温度传感器不在换能器下面。在某些实施例中，换能器和温度传感器由相同材料形成。在其它一些实施例中，换能器和温度传感器由不同材料形成。本公开内容描述热能源生成如下热能，该热能提供对感测区域的局部化加热。集成温度传感器检测感测区域的温度并且产生指示该温度的信号。该信号可以由控制单元使用以控制由热能源产生的热能。通过这一反馈回路，可以调整和控制对感测区域的局部化加热以实现希望的温度。可以通过生长、沉积、图案化和蚀刻步骤的序列形成本公开内容描述的、作为半导体器件的微传感器。在一个实施例中，这样的方法涉及到提供包括热绝缘层的硅衬底。在热绝缘层之上形成难熔材料的热能源层。图案化所得热能源层以形成热能源。在热能源之上形成热传导层。在形成热传导层之后，在热传导层之上形成工作电极、反电极和温度传感器。然后在温度传感器之上形成钝化层。图案化钝化层以限定感测区域并且暴露工作电极和反电极的至少一部分。根据本实用新型的一个方面，提供了一种用于检测样本中的分析物的半导体器件，所述半导体器件包括传感器，所述传感器包括:感测区域，形成于半导体衬底之上，所述感测区域包括配置成检测在所述感测区域与所述分析物之间的相互作用的换能器；在所述感测区域下面的集成热能源，所述热能源被配置成产生热能；以及与所述感测区域相邻的集成温度传感器，所述集成温度传感器被配置成感测所述感测区域的温度。可选地，所述换能器选自于电化学换能器、光学换能器、量热换能器、声学换能器和重量换能器。可选地，所述换能器为电化学换能器。可选地，所述温度传感器在所述热能源之上。可选地，所述温度传感器在所述换能器之下。可选地，该半导体器件还包括在所述热能源与所述感测区域之间的热传导层。可选地，所述换能器包括工作电极和反电极，并且所述相互作用出现于所述分析物、所述工作电极和所述反电极之间。根据本实用新型的另一方面，提供了一种用于检测样本中的分析物的系统，所述系统包括:半导体器件部件，包括用于检测所述样本中的所述分析物的传感器，所述传感器包括:感测区域，形成于半导体衬底之上，所述感测区域包括配置成检测在所述分析物与所述感测区域之间的相互作用的换能器；在所述感测区域下面的集成热能源，所述热能源被配置成产生热能；以及与所述感测区域相邻的集成温度传感器，所述集成温度传感器被配置成感测所述感测区域的温度；以及控制部件，配置成从所述集成温度传感器接收信号并且响应于从所述集成温度传感器接收的所述信号向所述热能源提供信号。根据本实用新型的又一方面，提供了一种用于检测样本中的分析物的半导体器件，所述半导体器件包括传感器，所述传感器包括:感测区域，形成于半导体衬底之上，所述感测区域包括配置成检测在所述感测区域与所述分析物之间的相互作用的换能器；与所述感测区域相邻的集成热能源，所述集成热能源被配置成产生热能并且向所述感测区域提供局部化加热；以及与所述感测区域相邻的集成温度传感器，所述集成温度传感器被配置成感测所述感测区域的温度。可选地，所述温度传感器在所述热能源之下。可选地，所述热能源在所述温度传感器之下。可选地，所述换能器选自于电化学换能器、光学换能器、量热换能器、声学换能器和重量换能器。可选地，所述换能器为电化学换能器。可选地，所述换能器包括工作电极、反电极，并且所述相互作用出现于所述分析物、所述工作电极和所述反电极之间。可选地，所述工作电极、所述反电极和所述温度传感器由相同材料形成。可选地，所述热能源和所述温度传感器在所述换能器之下。
图1是用于根据本公开内容一个实施例的微传感器的截面的示意图；图2示出了用于根据一个实施例的微传感器的布局的平面俯视图；图3示出了沿着图2中的线3-3取得的截面图；图4A-图4G示出了用于制作根据图2的一个实施例的微传感器的工艺流程中的不同步骤的截面图；图5示出了根据本公开内容的微传感器的一个替选实施例的示意图；图6不出了本公开内容的微传感器的另一替选实施例的不意图；图7示出了本公开内容的微传感器的另一替选实施例的示意图；以及图8示出了用于根据图2的实施例的半导体裸片的、包括感测区域和热能源的部分的温度分布图模型。
具体实施方式
在下文描述中阐述某些具体细节以便提供对公开的主题内容的各种方面的透彻理解。然而在不具有这些具体细节的情形下仍然可以实现所公开的主题内容。在一些实例中，尚未具体描述形成与半导体器件关联的结构的公知结构和方法以免模糊对本公开内容的其它方面的描述。[0039]除非上下文另有要求，否则在说明书和所附权利要求书全文中，词语“包括”将解释成开放式包含意义，也就是说，解释为“包括但不限于”。在本说明书全文中引用“一个实施例”或者“实施例”意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或者特性包含于至少一个实施例中。因此，在本说明书全文中各处出现短语“在一个实施例中”或者“在实施例中”未必都是指相同方面。另外，可以在本公开内容的一个或者多个方面中以任何适当方式组合特定特征、结构或者特性。在本说明书全文中引用“化学或者生物元素”或者“化学物”包括用这里描述的传感器感测的并且与传感器相互作用的所有化学原子、原子部分、分子、粒子、生物材料等。术语“化学物”不应狭义地解释为使化学元素仅限于原子或者分子，而是实际上，术语“化学物”广义地解释为覆盖化学和生物元素或者其成分。在以下描述全文中，在包括工作电极、反电极和可选参考电极的电化学换能器方面描述换能器。注意引用电化学换能器及其电极仅出于示例目的而将不解释为限制描述的实施例和所附权利要求的范围。例如换能器可以是测量表面或者电解质传导率的电换能器。换能器的其它例子包括光学(测量荧光、反射或者吸收)换能器、质量灵敏或者热敏换能器。在附图中，相同标号标识相似特征或者元件。特征在附图中的尺寸和相对位置未按比例绘制。图1示出了根据本公开内容的作为半导体器件的一部分而形成的微传感器100。图1是如下示意图，该示意图未示出比如金属互连线、过孔、接触焊盘和其它常规特征之类的元件。可以使用已知结构和加工技术来提供这些特征。概括而言，在图1中，传感器100包括如下感测区域102，在该感测区域中接收包含感兴趣的分析物的样本(未示出)。感测区域102包括换能器104，该换能器响应于在分析物与感测区域之间的相互作用而产生信号。传感器也包括温度传感器108、热能源106和下层热绝缘层202 (例如二氧化硅)。热绝缘层202形成于下层半导体衬底200 (例如硅衬底)上。这一下层半导体衬底200可以包括为了操作传感器而需要的各种传导和非传导结构元件。例如半导体衬底200可以包括用于向热能源106提供电功率并且处理来自换能器104和温度传感器108的信号的金属互连结构元件、过孔、接触焊盘等。可以使用已知结构和加工技术来提供这些部件并且未具体描述这些部件。热绝缘层202可以将下层半导体衬底200与热能源106热绝缘。层202可以使用常规热生长或者沉积工艺由二氧化硅形成。可以使用具有相似或者更低热传导率系数的其它电介质材料取代二氧化硅。如图1中所示，热能源106与感测区域102相邻地形成于热绝缘层202上。热能源106由难熔材料(比如共同溅射的钽铝)形成并且响应于电流流动而生成热能。用于形成热能源106的材料不限于钽铝。可以使用其它难熔材料(比如氮化钽)。优选地具有高热传导率的层204在热能源106与换能器104之间。换能器104定位于热能源106之上并且形成感测区域102的一部分。虽然在图1中未示出，但是换能器104包括多个电极(例如工作电极、反电极和由适合电化学的惰性可极化金属(包括金、钼、钯和银)形成的可选参考电极)。尽管在图1中将工作电极、反电极和可选参考电极示意地图示为单个结构104，但是应当理解换能器104包括多个电极。这些电极配合以检测由于在感兴趣的分析物与感测区域102之间的相互作用而产生的电性质改变。例如当微传感器100作为电化学传感器来工作时，换能器104的工作电极可以具有在它的表面上形成的化学受体(未示出)。例如受体可以是以电极可以检测的方式与感兴趣的分析物化学反应的生物细胞、抗体、酶、DNA/RNA序列或者定制分子。尽管本公开内容描述运用电化学传感器的实施例，但是对分析物与感测区域的相互作用的诸如光学、电容性、频率、重量等其它响应也可以用来检测感兴趣的分析物。在图1中所示实施例中，温度传感器108与热能源106和换能器104相邻。更具体而言，在图1中，温度传感器108在热能源106之上。类似于换能器104，温度传感器108位于感测区域102内，其中它可以容易检测感测区域102的温度。类似于换能器104，温度传感器108的一部分暴露而未由钝化层212覆盖。温度传感器108可以是由如下材料制成的热阻器，该材料表现随温度改变的电阻(比如硅化铬或硅化钼)。温度传感器108可以由除了硅化钼或者硅化铬之外的适当金属形成。如图1中所示，换能器104和温度传感器108的一部分由钝化层212覆盖，该钝化层由比如聚酰亚胺这样的材料形成。换能器104和温度传感器108的其它部分暴露而未由钝化层212覆盖。换能器104和温度传感器108的这些未覆盖部分限定感测区域102，在该区域中接收包含感兴趣的分析物的样本。一旦分析物在感测区域102中被接收，分析物与感测区域102相互作用，例如通过在工作电极处经历化学反应，这一化学反应由换能器的电极检测为电信号。尽管参照依赖于电化学原理来检测分析物的感测区域，但是本实用新型并不限于依赖于电化学原理的感测区域。例如感测区域可以依赖于在分析物与感测区域之间的其它类型的相互作用，比如产生其它类型的可测量信号(比如光学信号、质量改变、声学性质改变、热传导率性质改变或者热扩散性质改变)的相互作用。参照图2和图3，图2示出了根据一个具体实施例的微传感器的平面俯视图，该微传感器包括感测区域102、形成热能源106的金属结构元件、电极206、208和210以及温度传感器108。在这一实施例中，换能器104由电极206、208和210组成。图3示出了沿着图2中的线3-3取得的截面图。感测区域102包括反电极206、工作电极208和参考电极210。反电极206、工作电极208和参考电极210由形成为层间金属化部件的常规金属互连线216电连接到接触焊盘214。反电极206、工作电极208和参考电极210可以经由接触焊盘214和线216连接到其它器件(这些器件可以是换能器104的一部分(比如稳压器(未示出))，并且也连接到模数(A/D)转换器(未示出)和用于操作电极、收集信号并且处理信号的微处理器(未示出)。温度传感器108在感测区域102的三侧周围延伸。温度传感器108的每个端部通过层间过孔220与层间金属化线222的组合连接到接触焊盘218。温度传感器108可以连接到附加器件(比如模数转换器和微处理器)以收集与感测区域102的温度有关的电信号。微处理器优选地能够从温度传感器108接收信号并且基于从温度传感器108接收的信号控制热能源106的热输出。以这一方式，向感测区域102提供受控的局部化加热。如图3中最佳地所示，温度传感器108由钝化层212覆盖。在这一实施例中，温度传感器108在所有位置由层212覆盖而未如图1中所不暴露于开放环境。反电极206、工作电极208和参考电极210的一部分通过钝化层212中的开口保持暴露。这一开口限定用于接收样本的井。当感测区域102的温度改变时，如温度传感器108感测的温度将改变，从而造成温度传感器108的电阻改变。可以使用已知部件和技术来检测这一电阻改变，并且将该改变转换成温度读数。因而温度传感器108能够对感测区域102的温度进行感测。如上文描述的那样，温度传感器108感测的温度可以由微处理器用来控制热能源106的热输出。在图2和图3的实施例中，热能源106位于反电极206、工作电极208、参考电极210和温度传感器108之下。热传导层204将热能源106与温度传感器108和电极206、208、210分开。热能源106是如下蛇形元件，该元件的每个端部由互连金属线226电连接到分开的接触焊盘224。由具有与二氧化硅相似的热传导率的材料形成的热绝缘层202将热能源106与下层娃衬底200分开。通过提供与感测区域102直接相邻(例如在感测区域102之下)的热能源106，可以向感测区域提供局部化加热。局部化加热具有不影响相邻感测区域(将在这些区域感测不同的相互作用)的温度的优点。此外，局部化加热对感兴趣的区域(即感测区域)加热，而最小化对感测区域以外的如下区域的加热，这些区域可能包含如下部件，这些部件如果它们被加热至与感测区域相同的温度则受不利影响。除了图1-图3中所示热能源106和温度传感器108的布置之外，也可以提供如下文参照图5-图7描述的局部化加热的其它布置。图4A-图4G示出了根据本公开内容的一种用于形成包括微传感器的半导体器件的方法。如图4A中所示，微传感器形成于硅衬底200上，已经使用已知技术(比如热氧化)在该硅衬底200上形成二氧化硅的热绝缘层202。如图4B中所示，难熔材料(比如钽铝)层402沉积于热绝缘层202之上。可以使用已知金属沉积技术(比如溅射或者化学气相沉积)来沉积钽铝。在沉积钽铝之后，在其之上沉积铝层404。可以使用已知金属沉积技术(比如物理气相沉积)来沉积铝层404。在形成钽铝层402和铝层404之后，图案化铝层404以形成图4C中未示出、但是图2中示出的接触和互连线以形成诸如216、222、226等互连线。然后图案化钽铝层402以形成热能源106。形成的热能源106然后如图4D中所示由热传导层204覆盖。热传导层204由如下材料形成，这些材料具有促进热能从热能源106向感测区域102传导的热传导性质。热传导层204可以由比如氮化硅或者碳化硅这样的材料形成。可以使用已知技术(比如化学气相沉积)来实现氮化硅或者碳化硅的沉积。图案化经沉积的热传导层204以在所形成的铝接触和互连线之上形成过孔(在图4D中未示出)以提供与它们的电接触。如图4E中所示，在已经图案化氮化硅层204之后，使用已知技术(比如化学气相沉积)在热传导层204之上沉积金属层406 (比如钼)。然后图案化这一经沉积的钼层406以形成温度传感器108、反电极206、工作电极208和参考电极210。尽管温度传感器108、反电极206、工作电极208和参考电极210可以由相同材料制成，但是应当理解这并非必需。温度传感器108、反电极206、工作电极208和参考电极210可以由不同材料形成。如图4F中所示，在图案化钼层406之后，聚酰亚胺钝化层212形成于其之上。可以通过旋涂来涂敷聚酰亚胺以形成均匀层。然后使用已知技术来图案化经沉积的聚酰亚胺层，以显露电极206、208和210并且限定感测区域102。聚酰亚胺层212的、在图案化步骤期间未去除的部分保持于温度传感器108之上并且覆盖温度传感器108。在图案化聚酰亚胺之后，通过加热来固化它、继而进行氧等离子体清洁以去除有机污染物。尽管在图4G中将钝化层212图示为覆盖温度传感器108，但是在其它一些实施例中，可以图案化钝化层212，从而感测区域102更宽并且包括温度传感器108。换而言之，在其它一些实施例中，可以用与电极206、208和210未由钝化层212覆盖而保持暴露相同的方式暴露温度传感器108。在图1中示意地图示了根据这一实施例的传感器。图5示出了微传感器100的一个替选实施例，其中热能源106和温度传感器108与包括换能器104的感测区域102相邻。在图5中所示实施例中，在感测区域102之下提供热能源106和温度传感器108。上文参照图1-图4提供的对热能源106和温度传感器108的描述也适用于图5。在图5的实施例中,热能源106和温度传感器108形成于热绝缘层202上。热传导层204将热能源106和温度传感器108与电极104分开。形成感测区域102的一部分的换能器104可以包括与上文参照图1-图4描述的电极相似的电极。通过钝化层212暴露换能器104的一部分。钝化层212的保留部分限定传感器区域102的边界。使用相同标号参照图1-图4来描述图5中的半导体衬底200和热绝缘层202。图6不出了传感器100的另一实施例，其中与电极部件104相邻但不限于在电极部件104之下提供热能源106和温度传感器108。在图6中所示的实施例中，热能源106、换能器104和温度传感器108各自形成于热绝缘层202上。钝化层212覆盖热能源106和温度传感器108以及换能器104的一部分。换能器104的通过钝化层212暴露的部分限定传感器区域102。在图6与图1-图4之间共同的其它元件由相同标号标识。图7示出了传感器100的另一实施例，其中温度传感器108在换能器104和热能源106之下。在图7中所示实施例中，温度传感器108形成于热绝缘层202之上。热传导层204形成于温度传感器108之上。热能源106和换能器104形成于热传导层204之上。换能器104的一部分和热能源106由钝化层212覆盖。换能器104的未由钝化层212覆盖的部分保持暴露并且限定感测区域102。在图7与图1-图4之间共同的其它元件由相同标号标识。本公开内容描述的每个实施例提供对传感器区域102的局部化加热。半导体器件可以包括多个传感器区域102，并且可以向每个感测区域提供局部化加热，并且可以利用在本公开内容中描述的主题内容来感测和控制每个个别传感器区域的温度。通过局部化加热来控制感测区域的温度，可以减少由于在不同温度下取得多个测量而产生的测量变化。此夕卜，通过控制感测区域的温度，可以使感测区域中出现的相互作用(例如化学反应)的速率迫近最大速率，这将增加微传感器的灵敏度。增加微传感器的灵敏度在传感器的小尺度和/或小体积样本造成小信号时特别有利。局部化加热产生感测区域的温度与紧接包围感测区域的区域的温度相比的明显差异。例如根据这里描述的某些实施例，与紧接包围感测区域的温度相比可以将感测区域的温度增加20 %、60 %、100 %或者任何其它值。在一些实例中，感测区域的这一温度增加可以转化成感测区域的温度为10°C、在20°C之上或者甚至大于紧接包围感测区域的区域的温度。选择感测区域的如下温度，这在换能器104处提供改进的结果。图8示出了使用来自Ansys, Inc.的商业可用热仿真软件产生的温度等高线图像。该仿真基于上文参照图2图示和描述的热能源。在该仿真中使用以下参数:[0069].衬底是具有I微米二氧化娃层的525微米娃裸片； 热能源108是10微米宽和0.02微米厚、具有100欧姆/方块的薄层电阻的蛇形钽铝线；.热传导层是0.2微米厚的氮化硅；.钝化层是聚酰亚胺；.由聚酰亚胺层中的开口形成的感测区域102占据总裸片面积的8% ；.在暴露区域中不存在化学溶液；.通过钽铝线驱动5毫安电流。使用这些参数，该仿真预测在由聚酰亚胺中的开口形成的感测区域102内的平均温度为47.5°C。紧接于在感测区域102与等高线802之间的开口以外，预测温度降至28.845°C。在等高线804与806之间的仿真温度为26.941 °C，并且等高线806外部的仿真温度为26.216°C。这一仿真说明这里描述的实施例如何向微传感器的传感器区域提供局部化加热。在又一实施例中，电极206、208和210适于作为热能源、温度传感器，并且也作为换能器的端口。例如可以使反电极206循环经过各种模式，在这一循环期间，在第一模式中，它参与检测分析物，而在第二模式中，它适于作为热能源。在这一实施例中，反电极206由如下材料形成，该材料允许它参与对感测区域中的分析物进行的感测并且在电流流过它时产生热能。以相似的方式，电极206、208和210之一可以适于作为参与检测分析物的电极并且也适于作为温度传感器。在这一实施例中，这样的电极(比如参考电极210)可以耦合到如下控制单元，该控制单元使参`考电极210循环经过感测模式(在该模式期间它参与感测分析物)和温度感测模式(在该模式期间它检测感测区域102的温度)。可以组合上文描述的各种实施例以提供更多实施例。在本说明书中引用和/或在申请数据表中列举的所有美国专利、美国专利申请出版物、美国专利申请、国外申请、国外专利申请和非专利出版物通过整体引用而结合于此。如果必要则可以修改实施例的方面以运用各种专利、申请和出版物的概念以提供更多实施例。可以按照上文具体描述对实施例做出这些和其它改变。一般而言，在所附权利要求书中，所用术语不应解释为使权利要求限于在说明书和权利要求书中公开的具体实施例而是应当解释为包括所有可能实施例以及这样的权利要求书被授予的等效含义的完全范围。因而，权利要求书不受公开内容限制。
权利要求1.一种用于检测样本中的分析物的半导体器件，其特征在于，所述半导体器件包括传感器，所述传感器包括: 感测区域，形成于半导体衬底之上，所述感测区域包括配置成检测在所述感测区域与所述分析物之间的相互作用的换能器； 在所述感测区域下面的集成热能源，所述热能源被配置成产生热能；以及与所述感测区域相邻的集成温度传感器，所述集成温度传感器被配置成感测所述感测区域的温度。
2.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述换能器选自于电化学换能器、光学换能器、量热换能器、声学换能器和重量换能器。
3.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述换能器为电化学换能器。
4.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述温度传感器在所述热能源之上。
5.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述温度传感器在所述换能器之下。
6.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，还包括在所述热能源与所述感测区域之间的热传导层。
7.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述换能器包括工作电极和反电极，并且所述相互作用出现于所述分析物、所述工作电极和所述反电极之间。
8.一种用于检测样本中的分析物的系统，其特征在于，所述系统包括: 半导体器件部件，包括用于检测所述样本中的所述分析物的传感器，所述传感器包括: 感测区域，形成于半导体衬底之上，所述感测区域包括配置成检测在所述分析物与所述感测区域之间的相互作用的换能器； 在所述感测区域下面的集成热能源，所述热能源被配置成产生热能；以及与所述感测区域相邻的集成温度传感器，所述集成温度传感器被配置成感测所述感测区域的温度；以及 控制部件，配置成从所述集成温度传感器接收信号并且响应于从所述集成温度传感器接收的所述信号向所述热能源提供信号。
9.一种用于检测样本中的分析物的半导体器件，其特征在于，所述半导体器件包括传感器，所述传感器包括: 感测区域，形成于半导体衬底之上，所述感测区域包括配置成检测在所述感测区域与所述分析物之间的相互作用的换能器； 与所述感测区域相邻的集成热能源，所述集成热能源被配置成产生热能并且向所述感测区域提供局部化加热；以及 与所述感测区域相邻的集成温度传感器，所述集成温度传感器被配置成感测所述感测区域的温度。
10.根据权利要求9所述的半导体器件，其特征在于，所述温度传感器在所述热能源之下。
11.根据权利要求9所述的半导体器件，其特征在于，所述热能源在所述温度传感器之下。
12.根据权利要求9所述的半导体器件，其特征在于，所述换能器选自于电化学换能器、光学换能器、量热换能器、声学换能器和重量换能器。
13.根据权利要求12所述的半导体器件，其特征在于，所述换能器为电化学换能器。
14.根据权利要求13所述的半导体器件，其特征在于，所述换能器包括工作电极、反电极，并且所述相互作用出现于所述分析物、所述工作电极和所述反电极之间。
15.根据权利要求14所述的半导体器件，其特征在于，所述工作电极、所述反电极和所述温度传感器由相同材料形成。
16.根据权利要求9所述的半导体器件，其特征在于，所述热能源和所述温度传感器在所述换能器之下。`
专利摘要本公开的实施例提供了一种用于检测样本中的分析物的半导体器件和系统。该半导体器件包括传感器，该传感器包括感测区域，形成于半导体衬底之上，所述感测区域包括配置成检测在所述感测区域与所述分析物之间的相互作用的换能器；在所述感测区域下面的集成热能源，所述热能源被配置成产生热能；以及与所述感测区域相邻的集成温度传感器，所述集成温度传感器被配置成感测所述感测区域的温度。
文档编号G01N27/26GK202928981SQ201220331440
公开日2013年5月8日 申请日期2012年7月4日 优先权日2011年7月5日
发明者O·莱恩尔, S·谢里安, R·山卡尔 申请人:意法半导体有限公司
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