集成电路与制造方法技术

本发明专利技术提供一种集成电路，其包括衬底(10)和光学二氧化碳传感器。该光学二氧化碳传感器包括位于衬底上的第一光敏元件和第二光敏元件(12，12′)，第一光敏元件与第二光敏元件在空间上相互分离。该集成电路还包括层部分(14)，该层部分包含一种有机化合物，该有机化合物包括至少一种二元胺或脒官能团，用于与第一光敏元件上的二氧化碳发生反应。该集成电路进一步包括信号处理电路(16)，该信号处理电路连接到第一光敏元件与第二光敏元件，用于确定第一光敏元件和第二光敏元件的输出之间的差值。本发明专利技术还涉及一种包括该集成电路物电子设备和制作该集成电路的方法。

Integrated circuit and manufacturing method

The present invention provides an integrated circuit comprising a substrate (10) and an optical carbon dioxide sensor. The optical carbon dioxide sensor comprises a first photosensitive element and a second photosensitive element (12, 12 ') located on the substrate, wherein the first photosensitive element and the second photosensitive element are separated from each other in space. The integrated circuit also includes a layer (14), the layer contains an organic compound, the organic compound comprises at least a two yuan amine or amidine functional groups, used to react with carbon dioxide on the first photosensitive element. The integrated circuit further comprises a signal processing circuit (16), the signal processing circuit is connected to the first photosensitive element and a photosensitive element second, is used to determine the difference between the output of the first and second photosensitive element photosensitive element. The invention also relates to an integrated circuit, an electronic device, and a method of manufacturing the integrated circuit.

【技术实现步骤摘要】
集成电路与制造方法
本专利技术涉及一种集成电路(IC)，其包括二氧化碳传感器。本专利技术还涉及一种制作该集成电路(IC)的方法。
技术介绍
如今，集成电路(IC)可以包括种类繁多的传感器，例如气体传感器、相对湿度(RH)传感器、特定分析物检测传感器，等等。出于种种原因，此类传感器可被包含在IC设计中。例如，IC中可以包括一个气体传感器，用以检测该芯片所附随的产品的环境条件，从而可以通过监测该芯片的传感器读出来控制产品质量。这种应用可以用于比如精确预测产品的剩余的保存期限，例如，易腐食品。气体传感器还可以用于测量环境大气中二氧化碳含量的变化。可选地，气体传感器还可用于测量更大环境，如建筑物的气体成份的变化；或可用于医疗应用领域，如呼吸器具。随着电子器件及电子信息收集的不断多样化，例如通过设于包装物品上的射频标签等，经常需要在一个单一的IC中集成多种传感器。比如，其他环境参数的检测，如用于建筑物与汽车的散热和空调(HVAC，加热、通风与空气调节)控制的温度和湿度，在特定的应用领域中尤其必要。此外，感测出所关心的分析物，例如二氧化碳，在此类应用领域中也是有必要的。然而，很难以一种有效成本方式制造出具有所要求的灵敏度的二氧化碳传感器。特别是阻抗滴定二氧化碳传感器，例如基于测量一种材料的阻抗变化的传感器，所述阻抗变化以其暴露于二氧化碳为基准，就饱受灵敏度相对较差之苦。已知的已有多种传感器IC。然而，大多数的解决方案是基于一种包括多个离散的传感器的系统，从而使得系统庞大而昂贵。此外，其制造过程也较为复杂，特别是需要将高灵敏度的传感器包括在设计之内时。这对于产品良率存在着负面影响，进而推高已有合格品的价格。
技术实现思路
本专利技术用以提供一种包括了良好灵敏度二氧化碳传感器的紧凑的IC，且其制造过程较为经济。本专利技术还涉及一种经济的制作该集成电路(IC)的方法。根据本专利技术的一个方面，提供了一种集成电路，其包括衬底和光学二氧化碳传感器。该光学二氧化碳传感器包括位于衬底上的第一光敏元件和第二光敏元件，第一光敏元件与第二光敏元件在空间上相互分离。该集成电路还包括层部分，该层部分包含一种有机化合物，该有机化合物包括至少一种二元胺或脒官能团，用于与第一光敏元件上的二氧化碳发生反应。该集成电路进一步包括信号处理电路，该信号处理电路连接到第一光敏元件与第二光敏元件，用于确定第一光敏元件和第二光敏元件的输出之间的差值。本专利技术利用有机化合物在遇到二氧化碳时可以产生云雾状或通过改变颜色而改变透射系数的特性来确定该有机化合物所暴露的媒介中二氧化碳的浓度。该有机化合物可以是胺，如内消旋芳族二胺或脒基有机物。在此情况下，可以通过上述光敏元件和参考光敏元件的输出信号的差值来精确确定二氧化碳的浓度。该光敏元件在其光通路上包括了上述有机化合物。上述光敏元件和参考光敏元件的输出之差源自于包括层部分的该有机化合物由于二氧化碳而导致的透射系数的变化。基于此，可以知道，在暴露于二氧化碳中时，(二元)胺化合物可以遮蔽其宿主材料。例如，在1964年3月16日的NRLReport6047“Filament-windingplasticsPart1-MolecularStructureandTensileProperties”(2012年8月7日星期二下载于互联网地址：https：//torpedo.nrl.navy.mil/tu/ps/pdf/pdf_loader？dsn＝7590632)中记载了间二甲苯二胺及包含该间二甲苯二胺的环氧树脂在胺吸收大气中的二氧化碳后会产生云雾状。此外，A.Dibenedetto等人在ChemSusChem，SpecialIssue：2ndEuCheMSChemistryCongress，Volume1，Issue8-9，第742-745页，2008年9月1日一文中披露了通过自由态的单胺和二硅胺从模拟的烟道气体中可逆地吸收二氧化碳的过程，其中该单胺和二硅胺存在形态为有机(湿)溶液、或干凝胶。Liu等人在cience，Vol.313(2006)第958-960页披露了一种包括脒官能团的表面活性剂，在其暴露于二氧化碳中后，可转化为云雾状的脒碳酸氢盐。Darwish等人在Chem.Eur.J.17(2011)，第11399-11404页披露了一种螺吡喃脒，其在与二氧化碳发生反应生成脒碳酸氢盐时表现为颜色发生变化。然而，上述披露均没有涉及关于有机化合物在与二氧化碳发生反应后由于产生云雾状或颜色变化而引致的特定波长上的透射系数变化可以用于测定二氧化碳水平的描述。根据一种实施方式，该集成电路可进一步包括第二传感器，该第二传感器包括一对电极，所述一对电极由一种气体或湿度敏感材料相互分离。例如，该集成电路可包括在衬底上的互连结构，以及在所述互连结构上的至少一个钝化层，该层部分和该第二传感器至少部分地位于该钝化层上。以上所述的好处在于：制造第二传感器的工艺步骤中的部分也可用于后续制造光学二氧化碳传感器。在一种实施方式中，该二氧化碳传感器包括在第一光敏元件上的所述气体或湿度敏感材料的第二层部分，包括所述有机化合物的所述层部分至少部分地覆盖所述第二层部分。在该实施方式中，该敏感材料的第二层部分将作为第一光敏元件的波长滤波器，由此带来的好处是：该滤波器可以形成于第一光敏元件之上，而无需额外的制造步骤。在该第一和第二光敏元件都是光敏二极管，如光敏硅二极管时，上述好处尤其明显。通常而言，硅二极管的波长选择性较低，其可探测包括紫外光、可见光以及高达1100纳米波长的红外光在内的较宽的光谱范围。有较多的文献说明了对于给定的光谱范围而言如何改变光敏二极管的感光特性，包括采用不同的掺杂物扩散深度来形成二极管的结、形成垂直堆叠二极管，以及封装级的滤波应用等等。然而此等方法要么不能提供对于光谱中关注部分的选择性，要么需要较多的后续信号处理过程，要么只允许二极管感测光谱中某些单独的部分。该湿度敏感材料包括聚合物，该聚合物是从由聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚胺、多吡啶、聚碳酸酯、多醋酸盐、聚苯乙烯及其衍生物组成的组中选取的。特别优选地，该聚合物可选为聚酰亚胺。这种聚合物所呈现的光学特性可以通过控制其固化温度进行调节，在J.Chem.Phys.1993，Vol.38，第3445页有关于此的披露。至少所述气体或湿度敏感材料的所述第二层部分进一步包括染料，用于调节该第二层部分的滤波特性。该染料可溶解于或分散在该湿度敏感材料中，或与该湿度敏感材料化学性地结合，如将该染料与一种合适的聚合物通过共价键、离子键或范德华键相结合。由于只需要极少量的染料加入，湿度敏感材料实质上没有改变。基于这个理由，对于染料选择的唯一考量便是其具有所需要的吸收光谱，从而基于此选择任意合适的染料。文献中已有披露大量的染料种类，在本申请中不引述特别的染料示例。该层部分的该有机化合物可被静置于一种聚合物中。该有机化合物可溶解于或分散在该聚合物中，例如密封在一种树脂基质中；或以化学键与该聚合物结合，如通过共价键、离子键或范德华键将该有机化合物与合适的聚合物相结合。在可选的实施方式中，该集成电路进一步包括围绕所述第一光敏元件的聚合物井结构，其中该有机化合物包含于所述聚合物井结构中。这种结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成电路，其特征在于，所述集成电路包括：衬底(10)，和光学二氧化碳传感器，该光学二氧化碳传感器包括：在该衬底上的第一光敏元件和第二光敏元件(12，12′)，第二光敏元件与第一光敏元件空间上分离；以及层部分(14)，所述层部分包括一种有机化合物，所述有机化合物包括至少一种胺或脒官能团，用于在该第一光敏元件上与二氧化碳发生反应；其中所述集成电路进一步包括连接到第一光敏元件和第二光敏元件的信号处理电路(16)，用于确定第一光敏元件和第二光敏元件的输出之间的差值。

【技术特征摘要】
2013.01.07 EP 13150418.51.一种集成电路，其特征在于，所述集成电路包括：衬底(10)，和光学二氧化碳传感器，该光学二氧化碳传感器包括：在该衬底上的第一光敏元件和第二光敏元件(12，12′)，第二光敏元件与第一光敏元件空间上分离；以及层部分(14)，所述层部分包括一种有机化合物，所述有机化合物包括至少一种胺或脒官能团，用于在该第一光敏元件上与二氧化碳发生反应；其中所述集成电路进一步包括连接到第一光敏元件和第二光敏元件的信号处理电路(16)，用于确定第一光敏元件和第二光敏元件的输出之间的差值。2.如权利要求1所述的集成电路，其特征在于，所述集成电路进一步包括第二传感器(50)，所述第二传感器包括一对电极(42，44)，所述电极之间通过气体或湿度传感层(46)相互分离。3.如权利要求2所述的集成电路，其特征在于，所述集成电路包括在衬底(10)上的互连结构(20)和在所述互连结构上的至少一个钝化层(30)，所述层部分(14)和所述第二传感器(50)至少部分位于所述钝化层上。4.如权利要求2或3所述的集成电路，其特征在于，所述光学二氧化碳传感器包括在所述第一光敏元件(12)上的所述气体或湿度敏感材料的第二层部分(46”)，包括所述有机化合物的所述层部分(14)至少部分地覆盖所述第二层部分。5.如权利要求4所述的集成电路，其特征在于，所述气体或湿度传感层(46)包括聚合物。6.如权利要求5所述的集成电路，其特征在于，所述聚合物是从由聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚胺、多吡啶、聚碳酸酯、多醋酸盐、聚苯乙烯及其衍生物组成的组中选取的。7.如权利要求6所述的集成电路，其特征在于，所述聚合物为聚酰亚胺。8.如权利要求4所述的集成电路，其特征在于，至少所述气体或湿度敏感材料的所述第二层部分(46”)进一步包括染料。9.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥瑞利·休伯特，罗埃尔·达门，尤里·维克多诺维奇·波诺马廖夫，
申请(专利权)人：NXP股份有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL