CN113809106B - 集成电路及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种集成电路(IC)包括位于半导体层中的源极区和漏极区。沟道区位于源极区与漏极区之间。传感阱位于半导体层的背面上和沟道区的上方。互连结构位于半导体层的与半导体层的背面相对的正面上。生物传感膜内衬于传感阱并与传感阱的由半导体层限定的底面接触。选择性结合剂的涂层位于生物传感膜上方并配置为与心肌细胞结合。本发明的实施例还涉及制造集成电路的方法。

Description

集成电路及其制造方法
技术领域
本发明的实施例涉及集成电路及其制造方法。
背景技术
生物传感器是用于感测和检测生物实体并通常基于电子、化学、光学或机械检测原理而进行操作的器件。可以通过检测生物实体本身，或通过特定反应物与生物实体之间的相互作用和反应来执行检测。生物传感器广泛用于不同的生命科学应用，从环境监测和基础生命科学研究到即时医疗点(PoC)体外分子诊断。
发明内容
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种集成电路(IC)，包括：源极区和漏极区，位于半导体层中；沟道区，横向位于源极区与漏极区之间；传感阱，位于半导体层的背面上和沟道区的上方，其中，传感阱的底面由半导体层限定；互连结构，位于半导体层的与半导体层的背面相对的正面上；生物传感膜，内衬于传感阱并接触传感阱的底面；以及选择性结合剂的涂层，位于生物传感膜上方并配置为与心肌细胞结合。
根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种集成电路(IC)，包括：半导体衬底，具有源极区和漏极区；传感阱，位于半导体衬底的背面；生物传感膜，内衬于传感阱并接触半导体衬底的背面；生物材料涂层，位于生物传感膜的上方；以及第一加热器，位于半导体衬底中并与源极区和漏极区横向隔开，第一加热器与生物材料涂层竖直重叠。
根据本发明实施例的又一个方面，提供了一种形成集成电路的方法，包括：形成绝缘体上半导体(SOI)衬底，绝缘体上半导体衬底包括半导体衬底、牺牲衬底以及半导体层与牺牲衬底之间的介电层；在半导体衬底中形成源极/漏极区；在半导体衬底的第一侧上形成后道工序(BEOL)互连结构；通过BEOL互连结构将载体衬底接合到半导体衬底；在将载体衬底接合到半导体衬底之后；薄化SOI衬底以移除牺牲衬底并暴露介电层；蚀刻介电层，直到暴露半导体衬底的第二侧，从而使传感阱延伸穿过介电层并在源极/漏极区之间横向延伸；形成内衬于传感阱的生物传感膜；以及将生物传感膜浸入生物材料浴中，直到生物材料层涂覆有生物传感膜。
附图说明
当与附图一起阅读时，根据以下详细描述可以最好地理解本发明的各方面。应注意，根据行业中的标准实践，各种部件未按比例绘制。实际上，为论述清楚，各种部件的尺寸可任意增加或减少。
图1示出了根据本发明的一些实施例包括生物场效应晶体管(BioFET)阵列的示例性集成电路的截面图。
图2示出了根据本发明的一些实施例与BioFET对应的等效电路。
图3示出了根据本发明的一些实施例BioFET和用于BioFET的存取晶体管的截面图。
图4示出了与BioFET和如图3所示的存取晶体管之间的关系所对应的等效电路。
图5是根据本发明的一些实施例集成电路的功能框图。
图6是根据本发明的一些实施例旨在检测/监视多个心肌细胞的示例性集成电路的功能框图。
图7示出了图6所示集成电路的部分区域的示例性截面图。
图8示出了根据本发明的一些实施例包括BioFET阵列的示例性集成电路的截面图。
图9是根据一些实施例BioFET及其在集成电路周围的加热器的电路图。
图10是根据本发明的一些实施例示出传感像素和加热器的配置的布局图。
图11是沿着图10的线A-A’截取的具有图10的布局的示例性集成电路的截面图。
图12是沿着图10的线B-B’截取的具有图10的布局的示例性集成电路的截面图。
图13是根据一些实施例具有图10的布局的另一个示例性集成电路的截面图。
图14示出了根据本发明的一些实施例示例性集成电路的截面图。
图15至图22示出了用于形成图14所示集成电路的方法的各个中间阶段的截面图。
图23是示出在本发明的一些实施例中使用具有BioFET的集成电路测量的心肌细胞的实验结果的图表。
图24是在本发明的一些实施例中使用具有BioFET阵列的集成电路获得的心肌细胞的2D电图像。
具体实施方式
以下公开内容提供了许多不同的实施例或示例，用于实施所提供主题的不同部件。以下将描述元件和布置的具体示例以简化本发明。当然，这些仅仅是示例，并不旨在限制本发明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触形成的实施例，并且也可以包括在第一部件与第二部件之间可以形成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本发明可在各种示例中重复参考标号和/或字符。这种重复是出于简明和清楚的目的，并且其本身不指示所论述的各种实施例和/或配置之间的关系。
而且，为了便于描述，在此可以使用诸如“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…之上”、“上部”等空间相对术语，以描述如图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)元件或部件的关系。除了图中所示的方位外，空间相对术语旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。器件可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方位上)，而本文使用的空间相对描述符可以同样地作出相应的解释。
一种生物传感器包括半导体衬底，该半导体衬底由隔离介电层覆盖并容纳有生物敏感场效应晶体管(BioFET)。BioFET的优点之一是具有无标记操作的前景。具体地，BioFET能够避免昂贵且费时的标记操作，诸如用荧光或放射性探针标记分析物(例如，心肌细胞)。BioFET包括布置在半导体衬底内并在其间限定有沟道区的源极区和漏极区。此外，BioFET包括布置在半导体衬底下方并横向位于源极区与漏极区之间的栅极。隔离介电层包括传感阱，该传感阱暴露半导体衬底、横向位于源极区和漏极区之间，并内衬有生物传感膜。生物传感膜被配置为检测由生物实体(例如心肌细胞)引起的阻抗变化、分子电荷和/或离子释放，使得可获得生物实体(例如，心肌细胞)的2D电图像轮廓和/或可监视生物实体。
图1示出了根据本发明的一些实施例包括BioFET 100阵列的示例性集成电路10的截面图。BioFET 100中的每个均包括一对源极/漏极区104，并在一些实施例中包括栅电极106。源极/漏极区104具有第一导电类型(即，掺杂类型)，并且分别布置在有源半导体层102内，即分别位于BioFET 100的沟道区108的相对侧上。沟道区108具有与第一导电类型相反的第二导电类型，并且在源极/漏极区104之间横向布置在有源半导体层102中。例如，第一和第二掺杂类型可分别是n型和p型，反之亦然。在一些实施例中，源极/漏极区104和沟道区108布置在具有第二导电类型的有源半导体层102的掺杂阱区中，和/或电耦合到布置在载体衬底112上方的后道工序(BEOL)互连结构110。
此外，在一些实施例中，源极/漏极区104和沟道区108从有源半导体层102的正面102f延伸到有源半导体层102的背面102b。换句话说，源极/漏极区104和沟道区108可延伸穿过有源半导体层102的整个厚度以促进生物传感的功能。栅电极106布置在有源半导体层102的正面102f上，即横向位于源极/漏极区104之间，并通过栅极介电层114与有源半导体层102的正面102f隔开。在一些实施例中，栅电极106电耦合到BEOL互连结构110的材料是金属、掺杂的多晶硅或上述材料的组合。在一些实施例中，可使用横向围绕每个BioFET 100的浅沟槽隔离区(未示出)来将BioFET 100彼此分离。
例如，栅极介电层114包括二氧化硅和/或介电常数高于二氧化硅的介电常数的高k栅极介电材料。示例性高k栅极介电材料包含但不限于氮化硅、氮氧化硅、氧化铪(HfO2)、氧化硅铪(HfSiO)、氮氧化硅铪(HfSiON)、氧化钽铪(HfTaO)、氧化钛铪(HfTiO)、氧化锆铪(HfZrO)、金属氧化物、金属氮化物、金属硅酸盐、过渡金属氧化物、过渡金属氮化物、过渡金属硅酸盐、金属氧氮化物、金属铝酸盐、硅酸锆、铝酸锆、氧化锆、氧化钛、氧化铝、二氧化铪-氧化铝(HfO2-Al2O3)合金、其他合适的高k介电材料和/或其组合。在一些实施例中，栅极电介质包括界面介电材料和高k介电材料的堆叠。
在一些实施例中，有源半导体层102可以是硅衬底或晶圆。可选地，半导体层102可包括另一种基本半导体，诸如锗(Ge)；复合物半导体，其包含碳化硅(SiC)、砷化镓(GaAs)、磷化镓(GaP)、磷化铟(InP)、砷化铟(InAs)和/或锑化铟(InSb)；合金半导体，其包括SiGe、GaAsP、AlInAs、AlGaAs、GaInAs、GaInP和/或GaInAsP；或者它们的组合。在所述实施例中，有源半导体层102是绝缘体上半导体(SOI)衬底(例如，硅层)的半导体层。在一些实施例中，例如，载体衬底(也可互换地称为处理衬底)112可以是块状半导体衬底，诸如单晶硅块状衬底。
隔离介电层116布置在有源半导体层102的背面102b上，并包括位于BioFET 100中对应的沟道区108上方的多个传感阱118。传感阱118延伸到隔离介电层116中，以紧邻BioFET 100的沟道区108，并且至少部分地内衬有生物传感膜120。此外，在一些实施例中，传感阱118延伸穿过隔离介电层116以暴露BioFET 100的各个沟道区108。例如，隔离介电层116可以是二氧化硅、SOI衬底的掩埋氧化物(BOX)层、某些其他介电层或前述的组合。在一些具体的实施例中，有源半导体层102是SOI衬底的硅层，并且隔离介电层116是SOI衬底的BOX层。
生物传感膜120内衬于传感阱118，并在一些实施例中覆盖整个隔离介电层116。当与具有合适组成或携带特定分析物的流体190接触时，生物传感膜120可操作以调节每个BioFET 100的源极到漏极电导率。例如，流体190是包含心肌细胞192的水溶液。提供生物传感功能的生物传感膜120的材料示例包括HfO2、SiO2、Si3N4、Al2O3和Ta2O5。生物传感膜120的上表面包括选择性结合剂122涂层。选择性结合剂122包括一种或多种具有与心肌细胞192选择性结合的性质的生物材料。如果将心肌细胞192稳定地结合在生物传感膜120的上表面上，则生物传感膜120处的总电荷浓度可变得足以调节BioFET 100的源极到漏极电导率，从而改善了生物传感性能。由于与生物传感膜120相比，选择性结合剂122与心肌细胞192具有更大的结合能力(即，更大的粘附性)，所以只要将选择性结合剂122涂覆在生物传感膜120上，就可改善生物传感性能。在一些实施例中，例如，与心肌细胞192选择性结合的选择性结合剂122包括胶原蛋白、层粘连蛋白、纤连蛋白和粘多糖、硫酸肝素、透明质酸盐、硫酸软骨素等或其组合。仅出于清楚的目的，选择性结合剂122涂层示为覆盖整个生物传感膜120的覆盖层，但实际上，选择性结合剂122涂层是多孔的，因此不覆盖整个生物传感膜120，这使得生物传感膜120与包含心肌细胞的流体190接触。
BioFET 100的传感器阵列可使用生物传感膜120来监视心肌细胞192的跳动和/或通过检测阻抗变化、模块电荷和/或离子释放来生成心肌细胞192的2D图像轮廓。以离子释放检测为例，在操作中，参考电极194给含心肌细胞的溶液190提供电压电势，然后当与具有合适离子浓度的含心肌细胞的流体190接触时，生物传感膜120则带电。此外，它们可以充满电以切换BioFET 100的源极/漏极电导率。按此方式，BioFET 100的传感器阵列具有生物传感膜120，该生物传感膜的功能可检测从心肌细胞192释放或捕获的离子和/或从选择性结合剂122释放或捕获的离子。同样，BioFET 100的传感器阵列可检测从心肌细胞192释放或捕获的分子电荷和/或从选择性结合剂122释放或捕获的分子电荷。
在一些示例中，测量源极/漏极区104之间的电流，并且测量的电流(或由流体190和/或心肌细胞192引起的测量电流的变化)表示由流体190和/或心肌细胞192引起的阻抗变化、分子电荷和/或离子释放。因此，在此类示例中，检测机制是由于心肌细胞192在生物传感膜120上的结合而导致的换能器的传导调制。在其他示例中，使用一个或多个组件(例如互阻抗放大器)来将由流体190和/或心肌细胞192感应的电流或电流变化转换为另一种电信号，诸如可测量的电压。为了说明这一点，参考图2，其中示出了根据本发明的一些实施例用于产生电信号204的互阻抗放大器202。图2示出了对应于BioFET的等效电路(例如，图1中所示的BioFET 100)，并示出了由生物传感膜120的上表面上的流体190和/或心肌细胞192感应的漏极电流通过跨阻放大器202转换为电信号204。例如，电信号204可包括可测量的电压(电压信号)。
在一些实施例中，可通过存取晶体管来控制(即导通和截断)每个BioFET 100。例如，如图3所示，根据一些实施例，提供了BioFET 100和存取晶体管300的截面。BioFET 100包括源极/漏极区104、横向位于源极/漏极区104之间的沟道区108、位于沟道区108上方的栅极介电层114和位于栅极介电层114上方的栅电极106，所有这些都在前面关于图1讨论过，因此为了简洁起见不再重复。
存取晶体管300耦合到BioFET 100，如图4中电路图所示。类似地，存取晶体管300包括形成于半导体衬底102中的源极/漏极区304、横向位于源极/漏极区304之间的沟道区308、位于沟道区308上方的栅极介电层314和位于栅极介电层314上方的栅电极306。源极/漏极区304是具有与沟道区308的导电类型相反的导电类型的掺杂区。例如，源极/漏极区304具有n型导电性，而沟道区308具有p型导电性，反之亦然。在一些实施例中，存取晶体管300的栅电极306具有与BioFET 100的栅电极106相同的材料组成，并且与栅电极106同时形成。例如，栅电极306可以是金属、掺杂的多晶硅或前述的组合。在一些实施例中，栅极介电层314具有与栅极介电层114相同的材料组成，并且与栅极介电层114同时形成，因此，为了简洁起见，不再重复栅极介电层314的示例性材料。
除了存取晶体管300的沟道区308和/或源极/漏极区304通过隔离介电层116与生物传感膜120分开，存取晶体管300与BioFET 100相似。按此方式，存取晶体管300的操作不受流体190和/或心肌细胞192的影响。
图4示出了与BioFET 100和如图3所示的存取晶体管300之间的关系所对应的等效电路。如图4所示，存取晶体管300用作耦合到BioFET 100的源极/漏极端子的开关器件，因此，存取晶体管300可导通BioFET 100以启动检测和/或监视心肌细胞，并还可截止BioFET100以停止检测和/或监视心肌细胞。
图5是根据本发明的一些实施例集成电路50的功能框图。集成电路50包括传感像素阵列SA，该传感像素阵列SA包括布置成M列和N行的传感像素502。M和N是正整数。在一些实施例中，M的范围是1到256。在一些实施例中，N的范围是1到256。基于心肌细胞192的正常尺寸来选择M和N的数量，这继而允许使用单个传感像素阵列SA来检测/监视单个心肌细胞192。阵列SA的每个传感像素502至少包括BioFET(例如，如图3和图4所示的BioFET 100)和耦合到BioFET的存取晶体管(例如，图3和图4所示的存取晶体管300)。
集成电路50还包括经由列线CL1-CLM耦合到传感像素阵列SA的列解码器504。列解码器504对在心肌细胞检测/监视操作中选择要访问的传感像素502的列地址进行解码。然后，列解码器504经由列像素选择器506启用与解码的列地址相对应的列线，以允许访问所选择的传感像素502。集成电路50还包括经由行线RL1-RLN耦合到传感像素阵列SA的行解码器508。行解码器对在心肌细胞检测/监视操作中选择要访问的传感像素502的行地址进行解码。然后，行解码器508经由行像素选择器510启用与解码的行地址相对应的行线，以允许从选定的传感像素502中读出生物传感测量值。在一些实施例中，集成电路50还包括一个或多个互阻抗放大器(TIA)512，该一个或多个互阻抗放大器配置为接收来自行解码器508的输出的读出的生物传感测量值，并基于所选择的传感像素502的读出的生物传感测量值来产生电信号。作为示例而非限制，选定的传感像素502的读出的生物传感测量值包括选定的传感像素502的BioFET的漏极电流，并可由互阻抗放大器512转换成电信号514。例如，电信号514可包括电压(电压信号)。
集成电路50允许检测/监视单个心肌细胞。然而，在一些实施例中，可使用集成电路来检测/监视多个心肌细胞。图6是根据本发明的一些实施例旨在检测/监视多个心肌细胞192的示例性集成电路60的功能框图。集成电路60包括多个传感像素阵列SA。每个传感像素阵列SA包括传感像素602，该传感像素中的每个均包括BioFET(例如，如图3和图4所示的BioFET 100)和耦合到BioFET的存取晶体管(例如，图3和图4所示的存取晶体管300)。
每个传感像素阵列SA中的传感像素602均布置成M列和N行。M和N是正整数。在一些实施例中，M和N的范围均是1到256。基于心肌细胞192的正常尺寸来选择M和N的数量，这继而允许使用单个传感像素阵列SA来检测/监视单个心肌细胞192。因此，具有多个传感像素阵列SA的集成电路60可检测和/或监视多个心肌细胞192。传感像素阵列SA布置成P列和Q行。P和Q是正整数。在一些实施例中，P小于M，且Q小于N。在其他一些实施例中，P大于M，且Q大于N。P和Q的数量根据要检测和/或监视的心肌细胞的期望数量来选择。
集成电路60包括经由列单元点线CCL1-CCLP耦合到传感像素阵列SA并经由列像素线CPL1-CPLM耦合到传感像素602的列解码器604。列解码器604对传感像素阵列SA的列单元点地址和所选择的传感像素阵列SA的传感像素602的列像素地址进行解码。然后，列解码器604经由列单元点选择器606启用与解码的列单元点地址相对应的列单元点线，以允许访问所选择的传感像素阵列SA。然后，列解码器604经由列像素选择器608启用与解码的列像素地址相对应的列像素线，以允许访问选定的传感像素阵列SA中的选定的传感像素602。
集成电路60包括经由行单元点线RCL1-RCLq耦合到传感像素阵列SA，和经由行像素线RPL1-RPLN耦合到传感像素602的行解码器610。行解码器610对传感像素阵列SA的行单元点地址和所选择的传感像素阵列SA的传感像素602的行像素地址进行解码。然后，行解码器610经由行单元点选择器612启用与解码的行单元点地址相对应的行单元点线。然后，行解码器610经由行像素选择器614启用与解码的行像素地址相对应的行像素线，以允许从选定的传感像素阵列SA的选定的传感像素602中读出生物传感测量值。
图7示出了图6所示集成电路60的部分区域的示例性截面图。图7示出了由一个或多个流体通道壁702隔开的两个相邻传感像素阵列SA。流体通道壁702在相应的传感像素阵列SA上方横向地限定流体容纳区704。每个传感像素阵列SA包括传感像素的BioFET 100。流体容纳区704可以是由流体通道壁702限定的阱或一定长度的通道。流体通道壁702可由防水材料制成。在一些实施例中，流体通道壁702是弹性体。在这些实施例中的一些实施例中，是聚二甲基硅氧烷(PDMS)的弹性体。在一些实施例中，将流体容纳区704盖住以提供封闭的通道或贮存器。选择流体通道壁702之间的间距，以使单个流体容纳区704的尺寸与心肌细胞192的正常尺寸匹配。举例来说，流体容纳区704的宽度在大约10μm至大约300μm的范围内。如果流体容纳区704的宽度小于大约10μm，则流体容纳区704可能太窄以至于不能容纳单个心肌细胞192。如果流体容纳区704的宽度大于大约300um，则流体容纳区704可容纳多个心肌细胞193。先前关于图1讨论了BioFET 100，因此为了简洁起见不再重复。
图8示出了根据本发明的一些实施例包括BioFET 100阵列的示例性集成电路80的截面图。集成电路80与图1的集成电路10类似，除了集成电路80包括额外的加热器802。在一些实施例中，加热器802是有源半导体层102中的掺杂区。在一些实施例中，加热器802与源极/漏极区104一起(即，同时)形成，因此具有与源极/漏极区104相同的掺杂剂类型和掺杂剂浓度分布。与源极/漏极区104不同的是，有源半导体层102中的加热器802通过例如浅沟槽隔离(STI)与沟道区104分开，因此，施加到加热器802的电压不会影响BioFET 100的功能。利用加热器802，可加热流体190和/或心肌细胞192，以增强对心肌细胞192的检测和/或监测。在一些实施例中，如下所述，加热器802响应于来自温度传感器件(图8中未示出)的温度测量而操作。
图9是根据一些实施例BioFET 100及其在集成电路80周围的加热器802的电路图。集成电路80包括具有BioFET 100的传感像素902、第一开关器件904、温度传感器件906和第二开关器件908。第一开关器件904耦合在BioFET 100的第一端与对应的行线(例如，如图5所示的行线RL1-RLN之一)之间。第二开关器件908耦合在温度传感器件906的第一端和对应的信号路径之间，用于读出温度传感器件906的温度测量值。第一开关器件904和第二开关器件908是具有与对应的列线(例如，如图5所示的列线CL1-CLM之一)耦合的栅极的N型晶体管。BioFET 100的第二端和温度传感器件906的第二端耦合在一起并配置为接收参考电压。在一些实施例中，温度传感器件906包括形成在有源半导体层102中的p-n二极管(如图8所示)。在一些实施例中，第一开关器件904或第二开关器件908由其他类型的开关器件实现，诸如传输门或P型晶体管。
温度传感器件906配置为测量BioFET 100的生物传感膜的温度，然后响应于所测量的生物传感膜的温度来生成温度传感信号。加热器802配置为调节BioFET 100的生物传感膜的温度，其进而调节BioFET 100上的含心肌细胞的流体和心肌细胞的温度。从温度传感器件906产生的温度传感信号可用作控制加热器802的反馈，这又促进了良好的温度控制和均匀性。通过示例而非限制，当从温度传感器件906测量的温度高于适合于检测和/或监视心肌细胞192的预期温度范围时，关闭加热器802；当来自温度传感器件906的测量温度低于预期温度范围时，关闭加热器802。
在一些实施例中，如图9所示，分开的加热器802一起围绕传感像素902的四个侧面。然而，在其他一些实施例中，集成电路具有不同的加热器配置，如图10的布局图所示。如图10所示，布局1000包括多个在第一方向上延伸的第一细长加热器1002、多个在垂直于第一方向的第二方向上延伸跨过第一细长加热器1002的第二细长加热器1004，以及多个由第一细长加热器1002和第二细长加热器1004接合的传感像素902。每个传感像素902包括BioFET 100、温度传感器件906，以及第一和第二开关器件904和908，如上参考图9所述。
图11和图12示出了根据一些实施例的具有图10的俯视图布局1000的示例性集成电路1100的截面图，其中，图11是沿图10的线A-A’截取的截面图，图12是沿图10的线B-B’截取的截面图。如图11和图12所示，第一细长加热器1002是在有源半导体层102中形成的掺杂区域，第二细长加热器1004是在有源半导体层102的正面102f上形成的掺杂多晶硅结构。在栅电极106是多晶硅的一些实施例中，第二细长加热器1004与多晶硅栅极106一起形成，因此具有与多晶硅栅极106相同的厚度和材料组成。因此，第一细长加热器1002可互换地称为掺杂硅加热器，第二细长加热器1004因此可互换地称为多晶硅加热器。
多晶硅加热器1004通过介电层1006与掺杂硅加热器1002竖直隔开，如图12所示。在一些实施例中，介电层1006与BioFET 100的栅极介电层114一起形成，因此介电层1006具有与栅极介电层114相同的厚度和材料组成。作为示例而非限制，介电层1006包括二氧化硅、介电常数高于二氧化硅的介电常数的高介电常数材料，或其组合。在一些实施例中，如图10所示的俯视图，掺杂的硅加热器1002和多晶硅加热器1004与所有传感像素902的BioFET 100不交叠，因此，掺杂的硅加热器1002和多晶硅加热器1004不影响BioFET 100的功能。
图13示出了根据一些实施例的具有图10的俯视图布局1000的另一个示例性集成电路1300的截面图，其中，图13是沿图10的线B-B’截取的截面图。集成电路1300中的第二细长加热器1004形成在BEOL互连结构110中，而不是形成在有源半导体层102中。在一些实施例中，第二细长加热器1004包括氮化铝钛、铂、氧化铟锡、氮化钛或前述的组合。在一些实施例中，第二细长加热器1004的厚度在大约5600埃至大约6600埃的范围内，并且薄层电阻在大约4ohm/sq至大约6ohm/sq的范围内。在一些实施例中，第二细长加热器1004形成在互连结构110的金属化层中，并在横向上由多层介电结构128的金属间介电(IMD)层围绕。此外，由于包括金属线124和金属通孔126的这些金属化层不设计用于加热，所以包括金属线124和金属通孔126的其他金属化层由与第二细长加热器1004不同的金属成分(例如，铜)形成。
图14示出了根据本发明的一些实施例示例性集成电路1400的截面图。集成电路1400包括形成在有源半导体层102上的BioFET 100。除了在有源半导体层102的阱区1042中形成源极/漏极区104之外，BioFET 100类似于先前关于图1描述的BioFET。阱区1042具有与源极/漏极区104相反的导电类型。此外，集成电路1400包括形成在有源半导体层102中的一个或多个第一加热器1404和一个或多个温度传感器件1406。第一加热器1404是有源半导体层102中的掺杂区。在一些实施例中，第一加热器1404与源极/漏极区104一起(即，同时)形成，因此具有与源极/漏极区104相同的掺杂剂类型和掺杂剂浓度分布。在其他一些实施例中，第一加热器1404与阱区1402一起(即，同时)形成，因此具有与阱区1402相同的掺杂剂类型和掺杂剂浓度分布。
温度传感器件1406是形成在有源半导体层102中的二极管，因此，温度传感器件1046包括至少一个在有源半导体层102内形成二极管的P-N结(如虚线DL所示)。在一些实施例中，温度传感器件1046具有p型掺杂区和n型掺杂区以形成P-N结。在BioFET 100是PFET的一些实施例中，温度传感器件1406的p型掺杂区与BioFET 100的源极/漏极区104一起形成，并且温度传感器件1406的n型掺杂区与阱区1402一起形成。在BioFET 100是NFET的一些实施例中，温度传感器件1406的n型掺杂区与BioFET 100的源极/漏极区104一起形成，并且温度传感器件1406的p型掺杂区与阱区1402一起形成。
集成电路1400还包括形成在有源半导体层102下方的互连结构110中的一个或多个第二加热器1408。在一些实施例中，第二加热器1408包括氮化铝钛、铂、氧化铟锡、氮化钛或前述的组合。在一些实施例中，第二加热器1408的厚度在大约5600埃至大约6600埃的范围内，并且薄层电阻在大约4ohm/sq至大约6ohm/sq的范围内。在一些实施例中，第二加热器1408形成在互连结构110的金属化层中，并在横向上由多层介电结构128的金属间介电(IMD)层围绕。此外，由于包括金属线124和金属通孔126的这些金属化层不设计用于加热，所以包括金属线124和金属通孔126的其他金属化层由与第二细长加热器1004不同的金属成分(例如，铜)形成。
集成电路1400具有焊盘开口1410，该焊盘开口延伸穿过选择性结合剂的涂层122、生物传感膜120、隔离介电层160和有源半导体层102，以暴露形成在互连结构110内的焊盘结构1412。在一些实施例中，焊盘结构1412形成在互连结构110的金属化层中，并在横向上由多层介电结构128的金属间介电(IMD)层围绕。在一些实施例中，从焊盘结构1412到有源半导体层102的竖直距离小于从第二加热器1408到有源半导体层102的竖直距离。
此外，集成电路1400还包括流体通道壁1414。流体通道壁1414在BioFET 100上方横向地限定流体容纳区1416。流体容纳区1416可以是由流体通道壁1414限定的阱或一定长度的通道。流体通道壁1414可由防水材料制成。在一些实施例中，流体通道壁1414是弹性体。在这些实施例中的一些实施例中，是聚二甲基硅氧烷(PDMS)的弹性体。
图15至图22示出了用于形成图14所示集成电路1400的方法的各个中间阶段的截面图。在各附图和说明性实施例中，诸如参考号会用于表示例如元件等。可以认为，可在图15至图22所示的过程之前、期间和之后提供附加操作，并且对于所述方法的附加实施例，可以代替或消除下文描述的一些操作。操作/过程的顺序可以互换。
如图15所示，形成了SOI衬底1500。SOI衬底1500包括块状半导体衬底1502，在该块状半导体衬底上方堆叠有隔离介电层116和有源半导体层102。如下所示，块状半导体衬底1502是牺牲的。块状半导体衬底1502和有源半导体层102可以是例如单晶硅，和/或隔离介电层116可以是例如二氧化硅。SOI衬底1500可由任何合适工艺形成。在一些实施例中，SOI衬底1500通过注入氧(SIMOX)分离形成。
在制备好SOI衬底1500之后，可选地在SOI衬底1500的有源半导体层102中形成一个或多个隔离区1504。在所示实施例中，在有源半导体层102的整个厚度上形成隔离区1504。在其他一些实施例中，隔离区1504是不延伸穿过有源半导体层102的整个厚度的STI区。隔离区1504横向延伸以包围随后形成的BioFET 100、第一加热器1404和温度传感器件1406，从而为这些器件提供电气隔离。
例如，形成隔离区1504的工艺可包括图案化有源半导体层102以限定对应于隔离区1504的一个或多个沟槽、随后沉积或生长填充一种或多种沟槽的一种或多种介电材料、然后在介电材料上执行平坦化工艺(例如，化学机械抛光(CMP))直到暴露出有源半导体层102。使用合适的光刻和蚀刻技术来图案化有源半导体层102。例如，可使用旋涂工艺在有源半导体层102上方形成光刻胶(未示出)，然后使用合适的光刻技术图案化光刻胶以形成多个沟槽，再然后，使用图案化的光致抗蚀剂作为蚀刻掩模来蚀刻有源半导体层102，直到暴露出隔离介电层116。例如，可使用反应性离子蚀刻(RIE)工艺或其他合适的蚀刻工艺来蚀刻有源半导体层。可使用高密度等离子体化学气相沉积(HDP-CVD)、低压CVD(LPCVD)、次大气压CVD(SACVD)、可流动CVD(FCVD)、旋涂等或其组合在沟槽中沉积一种或多种介电材料(例如，二氧化硅)。
图15还示出了形成在有源半导体层102中的各种掺杂区。可在形成隔离区1504之前或之后掺杂有源半导体层102。进行多次离子注入工艺以形成掺杂区。更详细地，通过第一离子注入工艺在有源半导体层102中形成阱区1402，然后通过第二离子注入工艺在阱区1402中形成源极/漏极区104。源极/漏极区104形成有第一掺杂类型(例如，n型)，并且阱区1402形成有与第一掺杂类型相反的第二掺杂类型(例如，p型)，使得在源极/漏极区104之间的有源半导体层102中形成具有第二掺杂类型的沟道区108。
在第一加热器1404具有与源极/漏极区104相同的掺杂类型的一些实施例中，第一加热器1404可使用相同的离子注入工艺与源极/漏极区104同时形成在有源半导体层102中。在第一加热器1404具有与阱区1402相同的掺杂类型的一些实施例中，第一加热器1404可使用相同的离子注入工艺与阱区1402同时形成在有源半导体层102中。在温度传感器件1406是二极管的一些实施例中，可使用相同的离子注入工艺在有源半导体层102中与源极/漏极区104同时形成与源极/漏极区104相同掺杂类型的二极管1406的第一掺杂区，并且可使用相同的离子注入工艺在有源半导体层102中与阱区1402同时形成具有与阱区1402相同掺杂类型的二极管1406的第二掺杂区。在一些实施例中，在每个离子注入工艺中，将光刻胶涂覆在有源半导体层102上并进行图案化以用作注入掩模，并且一旦完成对应的离子注入过程，就通过灰化将其移除。
栅极介电层114和栅电极106形成为在源极/漏极区104之间横向堆叠在沟道区108上方。在一些实施例中，形成栅极介电层114和栅电极106的工艺包括依次沉积或生长堆叠在有源半导体层102上方的介电层和导电层。例如，介电层和导电层可通过例如热氧化、电化学镀(ECP)、气相沉积、溅射或前述的组合来沉积或生长。此外，在一些实施例中，工艺包括使用例如光刻法对介电层和导电层进行图案化，以选择性地将介电层和导电层分别蚀刻到栅极介电层114和栅电极106中。在一些实施例中，栅极介电层114包括二氧化硅，并且栅电极106包括掺杂的多晶硅。
在一些实施例中，在形成栅极介电层114和栅电极106之后，进行用于形成源极/极漏区104的离子注入操作，以便栅极介电层114的栅极堆叠件和栅电极106可用作注入掩模，该注入掩模允许源极/漏极区104自对准到栅极堆叠件。
如图16所示，在SOI衬底1500上方部分形成BEOL互连结构110。BEOL互连结构110形成有交替堆叠在多层介电结构128中的金属线124和金属通孔126。BEOL互连结构110还包括第二加热器1408和在多层介电结构128内的焊盘结构1412。在一些实施例中，第二加热器1408由不同于金属线124、金属通孔126和焊盘结构1412的材料形成。作为示例而非限制，金属线124、金属通孔126和焊盘结构1412包括铜，但是第二加热器1408没有铜。相反，第二加热器1408包括热导率低于铜的金属成分。例如，第二加热器1408可包括氮化铝钛、铂、氧化铟锡、氮化钛或前述的组合。第二加热器1408的降低的热导率有助于在较短时间内提高温度。在一些实施例中，焊盘结构1412具有比金属线124和通孔126更大的平面面积(或更大的俯视面积)，这继而有助于在焊盘结构1412上进行引线接合。
例如，第二加热器1408、金属线124、金属通孔126和焊盘结构1412可通过单金属镶嵌类工艺或双金属镶嵌类工艺形成。单镶嵌或双镶嵌工艺是不限于铜的单镶嵌或双镶嵌工艺。举例来说，在栅电极106上方形成第一金属间介电(IMD)层，然后对其进行图案化以在第一IMD层中形成开口，然后沉积一种或多种金属(例如铜)以过度填充第一IMD层中的开口，再然后在一种或多种金属上执行CMP工艺直到暴露出第一IMD层，这样得到嵌在第一IMD层中的焊盘结构1412。随后，在第一IMD层上方形成第二IMD层，然后对其进行图案化以在第二IMD层中形成通孔开口，然后沉积一种或多种金属(例如铜)以过度填充第二IMD层中的通孔开口，再然后在一种或多种金属上执行CMP工艺直到暴露出第二IMD层，这样得到嵌在第二IMD层中的金属通孔126。之后，在第二IMD层上方形成第三IMD层，然后对其进行图案化以形成横向延伸在第三IMD层中的沟槽，然后沉积一种或多种金属(例如铜)以过度填充第三IMD层中的沟槽，再然后在一种或多种金属上执行CMP工艺直到暴露出第三IMD层，这样得到嵌在第三IMD层中的金属线124。
以类似于形成金属线124的方式来形成第二加热器1408。举例而非限制，在具有金属通孔126的下部IMD层上方形成上部IMD层(如上所述，上部IMD层和下部IMD层均高于第三IMD层),然后对上部IMD层进行图案化以形成在上部IMD层中横向延伸的沟槽，然后沉积一种或多种非铜金属(例如氮化铝钛)以使上部IMD层中的沟槽过度填充，再然后在一种或多种金属上执行CMP工艺，直到暴露出上部IMD层，导致第二加热器1408嵌入上部IMD层中。然后在第二加热器1408上方形成另一个IMD层，并且这些IMD层组合称为多层介电结构128。在一些实施例中，第二加热器1408包括在多层介电结构128内横向延伸的金属线，第二加热器1408的金属线的线宽可小于金属线124的线宽，这反而导致第二加热器1408的热阻增加，从而促进在较短时间内的温度升高。
如图17中的截面图所示，将载体衬底112通过BEOL互连结构110接合到SOI衬底1500上。例如，载体衬底112可通过诸如亲水性熔接工艺的熔接工艺接合到BEOL互连结构110。
如图18的截面图所示，竖直翻转图17的结构，并减薄SOI衬底1500，以移除块状半导体衬底1502(例如参见图17)。在一些实施例中，通过研磨、CMP、回蚀或前述的组合工艺来移除块状半导体衬底1502。在移除体半导体衬底1502之后，保留绝缘介电层(例如，BOX层)116。
如图19的截面图所示，将隔离介电层116图案化以在沟道区108上方并在源极/漏极区104之间横向形成传感阱O。使用合适的光刻和蚀刻技术来图案化隔离介电层116。例如，可使用旋涂工艺在隔离介电层116上方形成光刻胶(未示出)，然后使用合适的光刻技术图案化光刻胶以形成开口，再然后，使用图案化的光致抗蚀剂作为蚀刻掩模来蚀刻隔离介电层116，直到暴露出沟道区108。如果隔离介电层116是二氧化硅，则用于蚀刻隔离介电层116的示例性蚀刻剂包括氢氟酸。
一旦形成传感阱O，则形成内衬于传感阱O的生物传感膜120。在一些实施例中，还形成覆盖隔离介电层116的生物传感膜120。可使用例如气相沉积、溅射、原子层沉积(ALD)或前述的组合工艺来沉积生物传感膜120。此外，生物传感膜120包括例如HfO2、SiO2、Si3N4、Al2O3、Ta2O5或其组合。
如图20的截面图所示，生物传感膜120涂覆有选择性结合剂122。用选择性结合剂122涂覆生物传感膜120包括但不限于：将具有图19的结构的晶圆在适当的温度下(例如，约25摄氏度至约300摄氏度)浸入选择性结合剂浴中足以使选择性结合剂122附着到生物传感膜120上的适当的持续时间(例如约5分钟至约10小时)，从而产生与选择性结合剂122接触的选择性结合剂122的薄膜涂层。在一些实施例中，选择性结合剂122的薄膜涂层是多孔的，使得生物传感膜120与包含心肌细胞的流体接触。在一些实施例中，结合剂122包括硅烷偶联剂，该硅烷偶联剂是其分子包含与有机和无机材料都结合的官能团的化合物。硅烷剂充当将有机材料结合到无机材料的一种中间体。举例来说而非限制，硅烷偶联剂可包括具有乙烯基官能团的硅烷(例如乙烯基三甲氧基硅烷((CH3O)3SiCH＝CH2)、乙烯基三乙氧基硅烷((C2H5O)3SiCH＝CH2)等)、具有环氧官能团的硅烷(例如2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-缩水甘油基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-缩水甘油基丙基三乙氧基硅烷等)、具有苯乙烯基官能团的硅烷(例如对苯乙烯基三甲氧基硅烷等)、具有甲基丙烯酰氧基官能团的硅烷(例如，3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷等)、具有丙烯酰氧基官能团的硅烷(例如3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷等)、具有氨基官能团的硅烷(例如，N-2-(氨基乙基)-3-单丙基甲基二甲氧基硅烷、N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-三乙氧基甲硅烷基-N-(1，3二甲基丁烯)丙胺、N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-(乙烯基苄基)-2-氨基乙基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷盐酸盐等)、具有酰脲官能团的硅烷(例如，3-脲基丙基三烷氧基硅烷等)、具有异氰酸酯官能团的硅烷(例如，3-异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷等)、具有异氰脲酸酯官能团的硅烷(例如，三(三甲氧基甲硅烷基丙基)异氰脲酸酯等)、具有巯基官能团的硅烷(例如，3-巯基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷等)或具有其他合适官能团的硅烷。在一些实施例中，例如，与心肌细胞192选择性结合的选择性结合剂122包括胶原蛋白、层粘连蛋白、纤连蛋白和粘多糖、硫酸肝素、透明质酸盐、硫酸软骨素等或其组合。
在一些实施例中，在形成选择性结合剂122的涂层之前，对生物传感膜120进行额外的表面处理。例如，表面处理包括能够改善生物传感膜120的亲水性的等离子体处理和/或液相化学处理。例如，在形成选择性结合剂122的涂层之前，可对生物传感膜120进行O2或O3等离子体处理，以提高生物传感膜120的亲水性。具有改善的亲水性的生物传感膜120将有助于附着到心肌细胞，从而改善对心肌细胞的检测和/或监测功能。
如图21的截面图所示，在一些实施例中，对选择性结合剂122、生物传感膜120、隔离介电层116、有源半导体层102、多层介电结构128的涂层执行蚀刻工艺，以形成暴露BEOL互连结构110的焊盘结构1412的焊盘开口1410。例如，用于执行蚀刻的工艺包括在选择性结合剂122的涂层上方涂覆光刻胶并使用光刻法对光刻胶进行图案化，使得图案化光刻胶具有对应于焊盘开口1410的开口。在图案化光刻胶到位的情况下，蚀刻工艺可包括例如将一种或多种蚀刻剂施加到选择性结合剂122、生物传感膜120、隔离介电层116、有源半导体层102、多层介电结构128的涂层上，以及随后通过灰化剥离图案化光刻胶。
如图22的截面图所示，在选择性结合剂122的涂层上方形成流体通道壁1414，以在传感阱O上方限定流体容纳区1416。在一些实施例中，流体通道壁1414包括弹性体。在一些实施例中，弹性体是聚二甲基硅氧烷(PDMS)。在一些实施例中，对一层弹性体进行图案化，然后将其连接到图21的结构上，以形成流体通道壁1414。在一些实施例中，首先将流体通道壁1414的材料沉积，然后在图21的结构上进行图案化。
图23是示出如上所述使用具有BioFET 100的集成电路来测量的心肌细胞的实验结果的图表。实验结果包括使用BioFET 100从心肌细胞测得的时域信号2500。时域信号2500指示跳动脉冲2502大于约4μA。由BioFET100检测到的时域信号2500与正常的心动周期相似，因此实验结果表明，具有BioFET 100的集成电路可用作监测心脏跳动的有希望的候选者。
图24是如上所述使用具有BioFET 100阵列的集成电路所获得的心肌细胞的2D电图像。BioFET 100阵列包括传感像素2601、2602、2603和2604。在实验中，将心肌细胞放置在传感像素2601上，而且没有心肌细胞放置在传感像素2602-2604上，并且2D电图像清楚地表明在传感像素2601上有一个心肌细胞，而在传感像素2602-2604上没有放置任何心肌细胞。此外，2D电图像正确反映了心肌细胞的2D图像轮廓。该实验结果表明，具有BioFET 100的集成电路可用作产生一个或多个心肌细胞的2D图像的有希望的候选者。
基于以上讨论，可知本发明有许多优势。然而，应当理解，其他实施例可提供额外的优势，此处不必公开所有优势，且无特定优势为所有实施例所必需。一个优势在于可使用具有BioFET的IC来检测、测量和/或监视心肌细胞。另一个优势在于在生物传感膜上涂覆选择性结合剂有助于将心肌细胞与生物传感膜结合，从而提高了心肌细胞测量结果的准确性。
在一些实施例中，一种IC包括位于半导体层中的源极区和漏极区。沟道区横向位于所述源极区与所述漏极区之间。传感阱位于半导体层的背面上和沟道区的上方。互连结构位于半导体层的与半导体层的背面相对的正面上。生物传感膜内衬于传感阱并与传感阱的由半导体层限定的底面接触。选择性结合剂的涂层位于生物传感膜上方并配置为与心肌细胞结合。
在上述IC中，选择性结合剂的涂层包括胶原蛋白、层粘连蛋白、纤连蛋白和粘多糖、硫酸肝素、透明质酸、硫酸软骨素。
在上述IC中，选择性结合剂的涂层是多孔的。
在上述IC中，还包括：至少一个第一加热器，位于互连结构内。
在上述IC中，第一加热器由材料形成，材料与互连结构的金属线和金属通孔的材料不同。
在上述IC中，第一加热器不含铜。
在上述IC中，从俯视图来看，多个第一加热器形成平行的细长图案。
在上述IC中，还包括：多个第二加热器，在半导体层内延伸，其中，从俯视图看，第二加热器形成细长图案，细长图案与由第一加热器形成的细长图案交叉。
在上述IC中，还包括位于半导体层中的温度传感器件。
在上述IC中，温度传感器件是二极管。
在一些实施例中，一种IC包括半导体衬底，该半导体衬底具有源极区和漏极区。传感阱位于半导体衬底的背面。生物传感膜内衬于传感阱并接触半导体衬底的背面。生物材料涂层位于生物传感膜的上方。第一加热器位于半导体衬底中并与源极区和漏极区横向隔开。第一加热器与生物材料涂层竖直重叠。
在上述IC中，还包括：多个流体通道壁，位于生物材料涂层的上方并在传感阱的上方限定流体容纳区。
在上述IC中，还包括：温度传感器件，位于半导体衬底中并与生物材料涂层竖直重叠。
在上述IC中，还包括：隔离介电区，位于半导体衬底中并横向位于第一加热器与温度传感器件之间。
在上述IC中，还包括：栅电极，位于半导体衬底的正面上并横向位于源极区与漏极区之间；以及第二加热器，位于半导体衬底的正面上，其中，第二加热器由与栅电极相同的材料形成。
在上述IC中，第一加热器是半导体衬底中的掺杂硅区，并且第二加热器是多晶硅。
在一些实施例中，一种方法包括：形成绝缘体上半导体(SOI)衬底，绝缘体上半导体(SOI)衬底包括半导体衬底、牺牲衬底以及半导体层与牺牲衬底之间的介电层；在半导体衬底中形成源极/漏极区；在半导体衬底的第一侧上形成后道工序(BEOL)互连结构；通过BEOL互连结构将载体衬底接合到半导体衬底；在将载体衬底接合到半导体衬底之后；薄化SOI衬底以移除牺牲衬底并暴露介电层；蚀刻介电层，直到暴露半导体衬底的第二侧，从而使传感阱延伸穿过介电层并在源极/漏极区之间横向延伸；形成内衬于传感阱的生物传感膜；以及将生物传感膜浸入生物材料浴中，直到生物材料层涂覆有生物传感膜。
在上述方法中，还包括：在生物传感膜上进行表面处理以增加生物传感膜的亲水性。
在上述方法中，在将生物传感膜浸入生物材料浴中之前，在生物传感膜上进行表面处理。
在上述方法中，还包括：在半导体衬底中形成加热器，同时在半导体衬底中形成源极/漏极区。
上文概述了几个实施例的特征，以便本领域的技术人员能够更好地理解本发明的各方面。本领域的技术人员应理解，其可以轻松地将本发明服务于基础，用于设计或修改其他工艺或结构，从而达成与本文所介绍实施例的相同目的和/或实现相同的优点。本领域技术人员还应认识到，这种等效结构并不背离本发明的精神和范围，并且其可以进行各种更改、替换和变更而不背离本发明的精神和范围。

Claims (20)

1.一种集成电路，包括：
源极区和漏极区，位于半导体层中；
沟道区，横向位于所述源极区与所述漏极区之间；
传感阱，位于所述半导体层的背面上和所述沟道区的上方，其中，所述传感阱的底面由所述半导体层限定；
互连结构，位于所述半导体层的与所述半导体层的所述背面相对的正面上；
生物传感膜，内衬于所述传感阱并接触所述传感阱的所述底面；以及
选择性结合剂的涂层，位于所述生物传感膜上方并配置为与心肌细胞结合；
多个第一细长加热器，位于所述半导体层内；
多个流体通道壁，形成在所述选择性结合剂的涂层上方，其中，所述多个流体通道壁的一个与所述选择性结合剂的涂层形成水平界面，并且所述水平界面的整体与所述半导体层中的多个所述第一细长加热器中的一个垂直重叠。
2.根据权利要求1所述的集成电路，其中，所述选择性结合剂的涂层包括胶原蛋白、层粘连蛋白、纤连蛋白和粘多糖、硫酸肝素、透明质酸、硫酸软骨素。
3.根据权利要求1所述的集成电路，其中，所述选择性结合剂的涂层是多孔的。
4.根据权利要求1所述的集成电路，还包括：
至少一个第二细长加热器，位于所述互连结构内。
5.根据权利要求4所述的集成电路，其中，所述第二细长加热器由材料形成，所述材料与所述互连结构的金属线和金属通孔的材料不同。
6.根据权利要求4所述的集成电路，其中，所述第二细长加热器不含铜。
7.根据权利要求4所述的集成电路，其中，从俯视图来看，多个所述第二细长加热器形成平行的细长图案。
8.根据权利要求7所述的集成电路，其中，从俯视图看，所述第一细长加热器形成细长图案，所述细长图案与由所述第二细长加热器形成的细长图案交叉。
9.根据权利要求1所述的集成电路，还包括位于所述半导体层中的温度传感器件。
10.根据权利要求9所述的集成电路，其中，所述温度传感器件是二极管。
11.一种集成电路，包括：
半导体衬底，具有源极区和漏极区；
传感阱，位于所述半导体衬底的背面；
生物传感膜，内衬于所述传感阱并接触所述半导体衬底的所述背面；
生物材料涂层，位于所述生物传感膜的上方；
第一加热器，位于所述半导体衬底中并与所述源极区和所述漏极区横向隔开，所述第一加热器与所述生物材料涂层竖直重叠；以及
多个流体通道壁，形成在所述生物材料涂层上方，其中，所述多个流体通道壁的一个与所述生物材料涂层形成水平界面，并且所述水平界面的整体与所述半导体衬底中的所述第一加热器垂直重叠。
12.根据权利要求11所述的集成电路，其中，
所述第一加热器是位于所述半导体衬底中的掺杂硅区。
13.根据权利要求11所述的集成电路，还包括：
温度传感器件，位于所述半导体衬底中并与所述生物材料涂层竖直重叠。
14.根据权利要求13所述的集成电路，还包括：
隔离介电区，位于所述半导体衬底中并横向位于所述第一加热器与所述温度传感器件之间。
15.根据权利要求11所述的集成电路，还包括：
栅电极，位于所述半导体衬底的正面上并横向位于所述源极区与所述漏极区之间；以及
第二加热器，位于所述半导体衬底的所述正面上，其中，所述第二加热器由与所述栅电极相同的材料形成。
16.根据权利要求15所述的集成电路，其中，所述第一加热器是所述半导体衬底中的掺杂硅区，并且所述第二加热器是多晶硅。
17.一种形成集成电路的方法，包括：
形成绝缘体上半导体衬底，所述绝缘体上半导体衬底包括半导体衬底、牺牲衬底以及所述半导体衬底与所述牺牲衬底之间的介电层；
在所述半导体衬底中形成源极/漏极区；
在所述半导体衬底中形成多个第一细长加热器；
在所述半导体衬底的第一侧上形成后道工序互连结构；
通过所述后道工序互连结构将载体衬底接合到所述半导体衬底；
在将所述载体衬底接合到所述半导体衬底之后，薄化所述绝缘体上半导体衬底以移除所述牺牲衬底并暴露所述介电层；
蚀刻所述介电层，直到暴露所述半导体衬底的第二侧，从而使传感阱延伸穿过所述介电层并在源极/漏极区之间横向延伸；
形成内衬于所述传感阱的生物传感膜；以及
将所述生物传感膜浸入生物材料浴中，直到生物材料层涂覆所述生物传感膜；
在所述生物材料层上方形成多个流体沟道壁，其中，所述流体沟道壁的一个与所述生物材料层形成水平界面，并且所述水平界面的整体与所述半导体衬底中的多个所述第一细长加热器的一个垂直重叠。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括：
在所述生物传感膜上进行表面处理以增加所述生物传感膜的亲水性。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，在将所述生物传感膜浸入所述生物材料浴中之前，在所述生物传感膜上进行所述表面处理。
20.根据权利要求17所述的方法，还包括：
在所述半导体衬底中形成所述第一细长加热器，同时在所述半导体衬底中形成所述源极/漏极区。
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