TWI669802B - 晶片上加熱器 - Google Patents

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TWI669802B TW106113313A TW106113313A TWI669802B TW I669802 B TWI669802 B TW I669802B TW 106113313 A TW106113313 A TW 106113313A TW 106113313 A TW106113313 A TW 106113313A TW I669802 B TWI669802 B TW I669802B
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Abstract

本發明實施例係關於一種呈一同心環組態之晶片上加熱器，其具有加熱元件之間之不均勻間距，相較於圓形或方形加熱元件，該晶片上加熱器提供改良之徑向溫度均勻性及低功率消耗。晶片上加熱器適於與需要嚴格溫度控制之晶片上感測器整合且與其一起使用。

Description

晶片上加熱器
本發明實施例係有關一種晶片上加熱器。
數種類型之感測器(諸如生物感測器、氣體感測器、離子感測器及類似者)通常針對改良的靈敏度、成本縮減及可攜性整合於具有互補式金屬氧化物半導體(CMOS)電路之一晶片上。在一些例項中，此等感測器整合晶片上加熱器。
根據本發明之一實施例，一種積體電路包括：一共同通道區，其具有一第一表面及一相對第二表面；一第一閘極介電質，其放置於該共同通道區之該第一表面上；一第一閘極電極，其放置於該第一閘極介電質上方；一第一源極/汲極及一第二源極/汲極，其等由該共同通道區彼此橫向分離；一第二閘極介電質，其放置於該共同通道區之該第二表面上；一加熱器，其具有相對於彼此同心地放置之複數個加熱元件；及一溫度感測器，其中該複數個加熱元件之各加熱元件具有一弧形形狀，且該複數個加熱元件之各加熱元件具有一對應半徑。
根據本發明之另一實施例，一種方法包括：形成一雙閘極背面感測場效電晶體(DG-BSS FET)，其包括放置於一共同通道區之垂直相對表面 上之一主閘極堆疊及一副閘極堆疊；一第一源極/汲極及一第二源極/汲極，其等由該共同通道區彼此橫向分離；其中該主閘極堆疊具有放置於該共同通道區之一第一表面上之一第一閘極介電質及放置於該第一閘極介電質上方之一第一閘極電極，該副閘極堆疊具有放置於該共同通道區之第二表面上之一第二閘極介電質及放置於該第二閘極介電質上之一捕獲試劑；及在該積體電路中放置具有複數個同心配置之加熱元件之一加熱器，各加熱元件具有弧形之一形狀；其中加熱元件對彼此電連接；及形成與該DG-BSS FET熱連通之一溫度感測器。
根據本發明之再一實施例，一種積體電路包括：一雙閘極背面感測場效電晶體(DG-BSS FET)，其具有：一第一源極/汲極(S/D)及一第二S/D，其等各自放置於一主動區中且由一通道區彼此橫向分離；一第一閘極介電質，其放置於該通道區之一第一表面上；一閘極電極，其放置於該第一閘極介電質上方；及一第二閘極介電質，其放置於該通道區之一第二表面上，該第一表面及該第二表面定位於該通道區之相對側上；一反應位點井，其放置於該通道區之該第二表面上方；一加熱器，其包括具有一對應半徑之複數個同心放置之加熱元件；及一溫度感測器，其與該DG-BSS FET熱連通；其中具有不同半徑之鄰近加熱元件分開一距離。
100‧‧‧雙閘極背面感測場效電晶體(DG-BSS FET)
102‧‧‧主動區
102a‧‧‧主動區之第一表面
102b‧‧‧主動區之第二表面
104‧‧‧介電材料/介電質
106‧‧‧介電材料
108‧‧‧第一源極/汲極(S/D)
110‧‧‧第二源極/汲極(S/D)
112‧‧‧通道區
114‧‧‧主閘極堆疊
116‧‧‧第一閘極介電層/第一閘極介電質
118‧‧‧閘極電極
120‧‧‧開口
122‧‧‧第二介電層/第二閘極介電質
124‧‧‧側壁間隔件
126‧‧‧第一淺溝槽隔離(STI)結構
128‧‧‧第二淺溝槽隔離(STI)結構
130‧‧‧捕獲試劑
140‧‧‧雙閘極背面感測場效電晶體(DG-BSS FET)
150‧‧‧雙閘極背面感測場效電晶體(DG-BSS FET)陣列
200‧‧‧設備
202‧‧‧加熱器
204‧‧‧流體通道
206‧‧‧溫度感測器
208‧‧‧樣本
210‧‧‧參考電極
212‧‧‧多層級互連件(MLI)
214‧‧‧通路線
216‧‧‧處置基板
218‧‧‧介電層
300‧‧‧加熱器
302‧‧‧加熱元件
304‧‧‧加熱元件
306‧‧‧加熱元件
308‧‧‧加熱元件
310‧‧‧加熱元件
312‧‧‧加熱元件
314‧‧‧熱接地
400‧‧‧加熱器
402‧‧‧加熱元件間距
404‧‧‧加熱元件間距
406‧‧‧加熱元件間距
408‧‧‧加熱元件間距
410‧‧‧加熱元件間距
412‧‧‧電連接
414‧‧‧外部加熱元件
415‧‧‧內部加熱元件環
500‧‧‧加熱器
502‧‧‧連接點/電壓供應VDD
504‧‧‧連接點/接地連接
600‧‧‧製程/方法
602‧‧‧步驟
604‧‧‧步驟
606‧‧‧步驟
608‧‧‧步驟
610‧‧‧步驟
612‧‧‧步驟
614‧‧‧步驟
616‧‧‧步驟
618‧‧‧步驟
C1‧‧‧電連接點
C2‧‧‧電連接點
C3‧‧‧電連接點
C'1‧‧‧電連接點
C'2‧‧‧電連接點
C'3‧‧‧電連接點
r1至r6‧‧‧加熱元件之半徑
t‧‧‧加熱元件與熱接地之間之距離
W‧‧‧加熱元件寬度/加熱器寬度
x1‧‧‧加熱元件間距
x2‧‧‧加熱元件間距
x3‧‧‧加熱元件間距
當結合附圖閱讀時，自以下[實施方式]最佳理解本揭露之態樣。應注意，根據產業中之慣例，各個構件未按比例繪製。事實上，為清楚論述，可任意增大或減小各個構件之尺寸。
圖1A係一例示性感測器之剖面圖。
圖1B係一例示性感測器陣列之剖面圖。
圖2係具有一感測器、一流體通道、一加熱器及一溫度感測器之一例示性設備之剖面圖。
圖3A係根據本揭露之一例示性加熱元件組態。
圖3B係根據本揭露之一例示性加熱元件組態之剖面圖。
圖4係根據本揭露之一例示性加熱器之一區段之一俯視圖。
圖5A係根據本揭露之一例示性加熱器。
圖5B係根據本揭露之一例示性加熱器之一區段之一俯視圖。
圖6係根據本揭露之一例示性整合晶片上加熱器製造之一流程圖。
以下揭露提供用於實施所提供標的物之不同特徵之許多不同實施例或實例。下文描述組件及配置之特定實例以簡化本揭露。當然，此等實例僅為實例且並不意欲為限制性的。例如，在以下描述中，一第一構件形成於一第二構件上方可包含其中第一構件及第二構件經形成而直接接觸之實施例，且亦可包含其中額外構件可形成於第一構件與第二構件之間使得第一構件及第二構件可未直接接觸之實施例。另外，本揭露可在各項實例中重複元件符號及/或字母。此重複本身並不指示所論述之各種實施例及/或組態之間之一關係。
此外，為便於描述，可在本文中使用諸如「在...下面」、「在...下方」、「下」、「在...上方」、「上」及類似者之空間相對術語來描述一個元件或構件與另一(些)元件或構件之關係，如圖中繪示。空間相對術語意欲涵蓋除圖中所描繪之定向以外之裝置在使用或操作中之不同定向。設備可以其他方式定向(旋轉90度或成其他定向)且因此可同樣解釋本文中使用之空間相對描述符。
如本文中使用之術語「標稱」指代在一產品或一製程之設計階段期間針對一組件或一製程操作設定之一特性或參數之一所要或目標值，以及高於及/或低於該所要值之一值範圍。值範圍通常係歸因於製程或製造容限之微小變動。
除非另有定義，否則本文中使用之全部技術及科學術語具有與本揭露所屬之技術之一般技術者所通常理解相同之意義。然而在實踐或測試根據本揭露之實施例時可使用類似於或等效於本文中描述之方法及材料之任何方法及材料；現描述該等方法、裝置及材料。本文中提及之全部專利及公開案以引用的方式併入本文中，以描述且揭示在公開案中報導之可結合根據本揭露之實施例使用之材料及方法論。
如本文中使用之縮寫字「FET」指代一場效電晶體。一非常常見類型之FET稱為一金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)。歷史上，MOSFET一直是建立於一基板(諸如一半導體晶圓)之平面表面中及上之平面結構。但半導體製造之進程已導致三維MOSFET結構，諸如(舉例而言)鰭式(fin-based)MOSFET。
「S/D」指代形成一FET之三個端子之兩者之源極/汲極接面。
半導體製造產業中常使用之術語「正面」及「背面」分別指代其上放置電晶體電路及各種互連層之一晶圓之一第一側及與第一側相對之晶圓之一第二側。晶圓有時稱為基板。
術語「生物FET(bioFET)」指代包含充當表面受體以偵測一生物起源目標分析物之存在之一固定探針分子層之一FET。根據一實施例，一生物FET係具有一半導體傳感器之一場效感測器。生物FET之一個優點係無標記操作之前景。明確言之，生物FET實現避免昂貴的且耗時的標記操 作，諸如用例如螢光或放射性探針標記一分析物。本文中描述之一個特定類型之生物FET係一雙閘極背面感測生物FET。用於由一生物FET偵測之分析物通常將為生物起源，諸如(不限於)蛋白質、碳水化合物、脂質、組織片段或其等之部分。然而，在一更一般意義上，一生物FET係一較廣種類之FET感測器之部分，其亦可偵測任何化學化合物(在此項技術中稱為一化學FET(ChemFET))或包含離子(諸如質子或金屬離子)之任何其他元素(在此項技術中稱為ISFET)。本發明實施例欲應用於全部類型之基於FET之感測器(「FET感測器」)。本文中之一個特定類型之FET感測器係一雙閘極背面感測FET感測器(「DG BSS FET感測器」)。
術語「雙閘極背面感測FET(DG-BSS FET)」指代一FET結構，其具有放置於一共同通道區之垂直相對表面上之一主閘極堆疊及一副閘極堆疊，及由共同通道區彼此橫向分離之一第一源極/汲極及一第二源極/汲極。主閘極堆疊具有放置於共同通道區之一第一表面上之一第一閘極介電質及放置於第一閘極介電質上之一第一閘極電極。副閘極堆疊具有放置於與共同通道區之第一表面相對之共同通道區之第二表面上之一第二閘極介電質及放置於第二閘極介電質上之一捕獲試劑。在此組態中，FET結構在通電操作中變為透過其之副閘極堆疊偵測一目標分析物之存在之一感測器。除非本文中另有提及，否則主閘極堆疊在正面上且副閘極介電質在背面上。
表達「高k」指代一高介電常數。如本文中使用，高k指代大於SiO2之介電常數(即，大於3.9)之一介電常數。類似地，表達「低k」指代一低介電常數。如本文中使用，低k指代小於SiO2之介電常數(即，小於3.9)之一介電常數。
術語「分析」通常指代涉及物理、化學、生化或生物分析之一製程或步驟，其包含但不限於特性化、測試、量測、最佳化、分離、合成、添加、過濾、溶解或混合。
術語「檢定」通常指代涉及分析一化學品或一目標分析物之一製程或步驟，且其包含但不限於基於細胞之檢定、生化檢定、高處理量檢定及篩選、診斷檢定、pH判定、核酸雜交檢定、聚合酶活性檢定、核酸及蛋白質定序、免疫檢定(例如，抗體-抗原結合檢定、ELISA及iqPCR)、用於偵測基因之甲基化模式之亞硫酸氫鹽甲基化檢定、蛋白質檢定、蛋白質結合檢定(例如，蛋白質-蛋白質、蛋白質-核酸及蛋白質-配位體結合檢定)、酶檢定、耦合酶檢定、動力學量測(例如，蛋白質摺疊之動力學及酶反應動力學)、酶抑制劑及活化劑篩選、化學發光及電化學發光檢定、螢光檢定、螢光偏振及非等向性檢定、吸光度及比色檢定(例如，Bradford檢定、Lowry檢定、Hartree-Lowry檢定、Biuret檢定及BCA檢定)、化學檢定(例如，用於偵測環境污物及污染物、奈米粒子或聚合物)及藥物發現檢定。本文中描述之設備、系統及方法可使用或採用此等檢定之一或多者以與任何DG-BSS FET一起使用。
術語「液體生檢」通常指代與一受試者之組織樣本相比，自一受試者之體液獲得之一生檢樣本。與使用一組織樣本相比，通常更期望使用一體液樣本執行檢定之能力。使用一體液樣本之較不具侵入性的方法在患者福利、進行縱向疾病監測之能力及甚至在不容易取得組織細胞時(例如，在前列腺中)仍獲得表達譜之能力方面具有廣泛影響。用於偵測液體生檢樣本中之目標分析物之檢定包含但不限於上文描述之檢定。作為一非限制性實例，可對一液體生檢樣本進行一循環腫瘤細胞(CTC)檢定。
例如，固定在一FET感測器(例如，一DG-BSS FET之第二介電層)上之一捕獲試劑(例如，一抗體)可用於使用一CTC檢定與一液體生檢樣本中之一目標分析物(例如，一腫瘤細胞標誌物)進行生物識別反應。CTC係已自一腫瘤脫落至脈管系統中且例如在血流中循環之細胞。一般而言，CTC以極低濃度存在於循環中。為檢定CTC，藉由此項技術中已知之各種技術自患者血液或血漿富集CTC。可使用此項技術中已知之方法針對特定標誌物對CTC進行染色，該等方法包含但不限於基於細胞計數法(例如，流動式細胞計數法)之方法及基於IHC之方法。對於本文中描述之設備、系統及方法，可使用一捕獲試劑來捕獲CTC，或可將來自CTC之核酸、蛋白質或其他細胞環境標定為用於結合至一捕獲試劑之目標分析物。
當在一CTC上或自一CTC偵測到一目標分析物時，例如，表達或含有CTC之目標分析物之一增加可有助於將受試者識別為患有可能對一特定治療(例如，與一目標分析物相關聯之一治療)有反應之一癌症，或容許用例如針對目標分析物之一抗體最佳化一治療方案。CTC量測及定量可提供關於例如腫瘤之階段、對治療之反應、疾病進程或其等之一組合之資訊。由偵測CTC上之目標分析物而獲得之資訊可用作例如一預後、預測或藥效生物標誌物。另外，對一液體生檢樣本之CTC檢定可單獨使用或與固體生檢樣本之額外腫瘤標誌物分析組合使用。
術語「識別」通常指代基於一目標分析物與身份已知之一捕獲試劑之結合判定該目標分析物之身份之製程。
術語「量測」通常指代基於一目標分析物與一捕獲試劑之結合判定該目標分析物之量、數量、品質或性質之製程。
術語「定量」通常指代基於一目標分析物與一捕獲試劑之結合判定 該目標分析物之數量或濃度之製程。
術語「偵測」通常指代基於一目標分析物與一捕獲試劑之結合判定該目標分析物之存在或不存在之製程。偵測包含但不限於識別、量測及定量。
術語「化學品」指代一物質、化合物、混合物、溶液、乳液、分散液、分子、離子、二聚物、大分子(諸如聚合物或蛋白質)、生物分子、沈澱物、晶體、化學部分或基團、粒子、奈米粒子、試劑、反應產物、溶劑，或流體，其等之任一者可以固態、液態或氣態存在且通常為一分析之主題。
術語「反應」指代一物理、化學、生化或生物轉化，其涉及至少一種化學品且通常涉及(在化學、生化及生物轉化之情況中)一或多個鍵(諸如共價鍵、非共價鍵、凡得瓦(van der Waals)鍵、氫鍵或離子鍵)之斷裂或形成。該術語包含典型化學反應(諸如合成反應、中和反應、分解反應、置換反應、還原-氧化反應、沈澱、結晶、燃燒反應及聚合反應)，以及共價及非共價結合、相變、變色、相形成、結晶、溶解、發光、光吸收或發射性質之變化、溫度變化或熱吸收或發射、構形變化，及一大分子(諸如一蛋白質)之摺疊或展開。
如本文中使用之術語「捕獲試劑」係能夠結合目標分析物或目標試劑之一分子或化合物，其可直接或間接附著至一實質上固體材料。捕獲試劑可為一化學品，且明確言之係其中存在一天然存在的目標分析物(例如，一抗體、多肽、DNA、RNA、細胞、病毒等)或可其中可製備一目標分析物之任何物質，且捕獲試劑可在一檢定中結合至一或多個目標分析物。
如本文中使用之術語「目標分析物」係欲使用根據本揭露之實施例在測試樣本中偵測之物質。目標分析物可為一化學品，且明確言之係其中存在一天然存在的捕獲試劑(例如，一抗體、多肽、DNA、RNA、細胞、病毒等)或其中可製備一捕獲試劑之任何物質，且目標分析物可在一檢定中結合至一或多種捕獲試劑。「目標分析物」亦包含任何抗原物質、抗體及其等之組合。目標分析物可包含蛋白質、肽、胺基酸、碳水化合物、激素、類固醇、維生素、藥物(包含為治療目的而投與之藥物以及為不正當目的而投與之藥物)、細菌、病毒及上述物質之任一者之代謝物或抗體。
如本文中使用之術語「測試樣本」意謂含有待偵測及檢定之目標分析物之組合物、溶液、物質、氣體或液體。除了目標分析物之外，測試樣本亦可含有其他組分、可具有一液體或一氣體之物理屬性且可為任何大小或體積，包含例如一移動液體或氣體流。測試樣本亦可含有除了目標分析物之外之任何物質，只要其他物質不干擾目標分析物與捕獲試劑之結合或第一結合成員與第二結合成員之特定結合。測試樣本之實例包含但不限於天然存在的及非天然存在的樣本或其等之組合。天然存在的測試樣本可為合成的或經合成。天然存在的測試樣本包含與一受試者之身體中或上之任何處隔離之體(body/bodily)液，包含但不限於血液、血漿、血清、尿液、唾液或痰、脊髓液、腦脊髓液、胸膜液、乳頭吸出物、淋巴液、呼吸系統、腸道及生殖泌尿道之體液、淚液、唾液、母乳、來自淋巴系統之體液、精液、內部器官系統液、腹水液、腫瘤囊腫液、羊水及其等之組合，以及環境樣本，諸如地下水或廢水、土壤浸出液、空氣及殺蟲劑殘留物或食品相關樣本。
經偵測物質可包含例如核酸(包含DNA及RNA)、激素、不同病原體 (包含引起其宿主之疾病或患病之一生物試劑，諸如一病毒(例如，H7N9或HIV)、一原生蟲(例如，瘧原蟲致瘧疾)或一細菌(例如，大腸桿菌(E.coli)或結核桿菌))、蛋白質、抗體、各種藥物或治療劑，或其他化學或生物物質，包含：氫離子或其他離子、非離子分子或化合物、多醣、小化學化合物(諸如化學組合庫成員)及類似者。經偵測或經判定參數可包含但不限於例如pH變化、乳糖變化、變化濃度、一流體在裝置上方流動達一時段以偵測粒子之每單位時間之粒子(例如，稀疏之粒子)及其他參數。
如本文中使用，當關於例如一捕獲試劑使用時，術語「固定」包含實質上在一分子級將捕獲試劑附著至一表面。例如，可使用吸附技術將一捕獲試劑固定至背面介電層之一表面，吸附技術包含非共價相互作用(例如，靜電力、凡得瓦及疏水介面之脫水)及共價結合技術，其中官能基或連結子促進將捕獲試劑附著至背面介電層之表面。將一捕獲試劑固定至一背面介電層之一表面可基於表面之性質、攜帶捕獲試劑之介質及捕獲試劑之性質。在一些情況中，可首先修飾背面介電層之一表面以將官能基結合至該表面。接著，官能基可結合至生物分子或生物或化學物質以將其等固定於其上。
術語「核酸」通常指代經由磷酸二酯鍵彼此連接之一組核苷酸，且指代在自然中存在之一天然存在的核苷酸所連接之一天然存在的核酸，諸如DNA，包括具有彼此連接之任何腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶及胸腺嘧碇之去氧核醣核苷酸，及/或RNA，包括具有彼此連接之任何腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶及嘧啶之核醣核苷酸。另外，非天然存在的核苷酸及非天然存在的核酸在如本文中使用之該術語之範疇內。實例包含肽核酸(PNA)、具有磷酸基之肽核酸(PHONA)、橋接核酸/鎖核酸(BNA/LNA)及嗎啉核酸。 進一步實例包含化學修飾核酸及核酸類似物，諸如甲基膦酸酯DNA/RNA、硫代磷酸酯DNA/RNA、胺基磷酸酯DNA/RNA及2'-O-甲基DNA/RNA。核酸包含可經修飾之核酸。例如，可視需要標記核酸中之磷酸基、糖及/或鹼。此項技術中已知之用於核酸標記之任何物質可用於標記。其等之實例包含但不限於放射性同位素(例如，32P、3H及14C)、DIG、生物素、螢光染料(例如，FITC、Texas、cy3、cy5、cy7、FAM、HEX、VIC、JOE、Rox、TET、Bodipy493、NBD及TAMRA)及發光物質(例如，吖啶酯)。
如本文中使用之適配體指代結合至一特定目標分子之寡核酸或肽分子。使用單股核酸(適配體)作為用於蛋白質結合之親和分子之概念最初揭示於1990年(Ellington及Szostak，1990年、1992年；Tuerk及Gold，1990年)，且此係基於在存在一目標之情況下將短序列摺疊為結合具有高親和力及特異性之目標之獨有三維結構之能力。Eugene W.M Ng等人在2006年揭示適配體係經選擇用於至分子目標之高親和力結合之寡核苷酸配位體。
術語「蛋白質」通常指代通常以一特定序列連結在一起之一組胺基酸。一蛋白質可為天然存在的或人造的。如本文中使用，術語「蛋白質」包含胺基酸序列，以及已經修飾以含有諸如以下各者之部分或基團之胺基酸序列：糖、聚合物、金屬有機基團、螢光或發光基團、增強或參與諸如分子內或分子間電子轉移之一製程之部分或基團、促進或誘發一蛋白質呈現一特定構形或一系列構形之部分或基團、阻礙或抑制一蛋白質呈現一特定構形或一系列構形之部分或基團、誘發、增強或抑制蛋白質摺疊之部分或基團，或併入至胺基酸序列中且意欲修飾序列之化學、生化或生物性質 之其他部分或基團。如本文中使用，蛋白質包含但不限於酶、結構元素、抗體、激素、電子載體及諸如細胞過程或活動之過程中涉及之其他大分子。蛋白質通常具有高達四個結構層級，包含一級、二級、三級及四級結構。
如本文中使用之術語「抗體」通常指代能夠非共價地、可逆地且以一特定方式結合一對應抗原之免疫球蛋白家族之多肽。例如，一天然存在的IgG抗體係包括由雙硫鍵互連之至少兩個重(H)鏈及兩個輕(L)鏈之四聚物。各重鏈由一重鏈可變區(本文中縮寫為VH)及一重鏈恆定區組成。重鏈恆定區由三個域CH1、CH2及CH3組成。各輕鏈由一輕鏈可變區(本文中縮寫為VL)及一輕鏈恆定區組成。輕鏈恆定區由一個域CL組成。VH及VL區可進一步細分為穿插更保守之區(稱為框架區(FR))之高度可變區(稱為互補決定區(CDR))。各VH及VL由依以下順序自胺基末端至羧基末端配置之三個CDR及四個FR構成：FR1、CDR1、FR2、CDR2、FR3、CDR3及FR4。三個CDR構成約15%至20%之可變域。重鏈及輕鏈之可變區含有與一抗原相互作用之一結合域。抗體之恆定區可調解免疫球蛋白與宿主組織或因子(包含免疫系統之各種細胞(例如，效應子細胞)及經典補體系統之第一組分(Clq))之結合。(Kuby，Immunology，第4版，第4章，W.H.Freeman & Co，New York，2000年)。
術語「抗體」包含但不限於單株抗體、人類抗體、人類化抗體、嵌合抗體及抗特異型(抗Id)抗體(包含例如本發明實施例之抗體之抗Id抗體)。抗體可為任何同型/類(例如，IgG、IgE、IgM、IgD、IgA及IgY)或子類(例如，IgG1、IgG2、IgG3、IgG4、IgA1及IgA2)。
如本文中使用之術語「抗原結合片段」指代保留具體與一抗原之決 定基相互作用(例如，藉由結合、立體阻礙、穩定化/去穩定化、空間分佈)之能力之一抗體之一或多個部分。結合片段之實例包含但不限於單鏈Fvs(scFv)、駱駝抗體、雙硫連結Fv(sdFv)、Fab片段、F(ab')片段、由VL、VH、CL及CH1域組成之單價片段；F(ab)2片段、包括在鉸接區由雙硫橋連結之兩個Fab片段之二價片段；由VH及CH1域組成之Fd片段；由一抗體之一單臂之VL及VH域組成之Fv片段；由一VH域組成之dAb片段(Ward等人，Nature 341：第544-546頁，1989年)；及一隔離互補決定區(CDR)，或一抗體之其他決定基結合片段。
此外，儘管Fv片段之兩個域VL及VH由單獨基因編碼，然其等可使用重組方法由一合成連結子接合，該合成連結子使能夠將該兩個域製造為一單蛋白質鏈，其中VL及VH區成對以形成單價分子(稱為單鏈Fv(「scFv」)；參見例如Bird等人之Science 242：第423-426頁，1988年；及Huston等人之Proc.Natl.Acad.Sci.85：第5879-5883頁，1988年)。此等單鏈抗體亦意欲涵蓋於術語「抗原結合片段」內。使用熟習此項技術者已知之習知技術獲得此等抗原結合片段，且以與完整抗體相同之方式針對實用性篩選片段。
抗原結合片段亦可併入至單域抗體、巨型抗體、微型抗體、單域抗體、胞內抗體、雙功能抗體、三功能抗體、四功能抗體、v-NAR及雙-scFv中(參見例如Hollinger及Hudson之Nature Biotechnology 23：第1126-1136頁，2005年)。抗原結合抗體可基於多肽(諸如III型纖連蛋白(Fn3))移植至支架中(參見美國專利第6,703,199號，其描述纖連蛋白多肽單體)。
抗原結合片段可併入至包括一對串聯Fv片段(VH-CH1-VH-CH1)之 單鏈分子中，該對串聯Fv片段與互補式輕鏈多肽一起形成一對抗原結合區(Zapata等人，Protein Eng.8：第1057-1062頁，1995年；及美國專利第5,641,870號)。
如本文中使用之術語「單株抗體」或「單株抗體組合物」指代多肽，其包含具有實質上相同胺基酸序列或衍生自相同遺傳源之抗體及抗原結合片段。此術語亦包含單分子組合物之抗體分子之製備。一單株抗體組合物顯示對於一特定決定基之一單結合特異性及親和力。
術語「奈米粒子」指代通常在大約1奈米至100奈米範圍之長度尺度內之原子、分子或大分子粒子。通常，觀察或發展在通常低於100nm之物質之一臨界長度尺度下之奈米粒子之新穎及分化性質及功能。奈米粒子可用於構造奈米級結構且其等可整合至較大材料組分、系統及架構中。在一些特定情況中，涉及奈米粒子之新穎性質及現象之臨界長度尺度可低於1nm(例如，在大約0.1nm下之原子之操縱)或其可大於100nm(例如，奈米粒子強化之聚合物在大約200nm至300nm下具有依據奈米粒子與聚合物之間之局部橋或鍵而變化之獨有特徵)。
術語「成核組合物」指代包含在適於晶體形成之條件下能夠生長為一晶體之一或多個核之一物質或混合物。可藉由以下各者而例如誘發一成核組合物經歷結晶：蒸鍍、試劑濃度之變化、添加一物質(諸如一沈澱劑)、用一固體材料種晶、機械攪拌或刮擦與成核組合物接觸之一表面。
術語「微粒」指代諸如原子、分子、離子、二聚物、聚合物或生物分子之粒子之一聚類或凝聚。微粒可包括固體物質或實質上為固體，但其等亦可為多孔的或部分中空的。其等可含有一液體或氣體。另外，微粒可為均質的或異質的，即，其等可包括一或多種物質或材料。
術語「聚合物」意謂由彼此重複連結之兩個或更多個建構組元(「單體單元(mer)」)組成之任何物質或化合物。例如，「二聚物」係其中兩個建構組元已接合在一起之化合物。聚合物包含縮合聚合物及加成聚合物兩者。縮合聚合物之典型實例包含聚醯胺、聚酯、蛋白質、羊毛、絲、聚胺基甲酸酯、纖維素及聚矽氧烷。加成聚合物之實例係聚乙烯、聚異丁烯、聚丙烯腈、聚(氯乙烯)及聚苯乙烯。其他實例包含具有增強電性質或光學性質(例如，一非線性光學性質)之聚合物，諸如導電或光折射聚合物。如本文中使用之術語聚合物包含線性及分支聚合物兩者。
概述
根據本揭露之晶片上加熱器提供其等於其中操作之一晶片之部分中之熱分佈之改良均勻性。在多種晶片上感測器應用中，感測區之溫度控制對於促進或起始一反應係有用的。對於此等應用，一適合晶片上加熱器應展現數種所要特性，諸如1℃內之溫度控制、溫度均勻性、低功率消耗及易於整合。
一晶片上加熱器之實體組態係達成所要溫度均勻性之一因素。晶片上加熱器之矩形組態遭受非所要中心至邊緣溫度梯度。同時，單一圓形組態加熱器即使展現相對改良之溫度均勻性，仍遭受電流及功率分佈問題，且與矩形組態相比通常需要更大操作電壓。
雙閘極背面FET感測器
圖1A係適用於其中將熱施加至放置於一開口120中之一目標分析物之一應用中之一例示性DG-BSS FET 100之一剖面圖。DG-BSS FET 100可經組態以執行為一pH感測器，一化學感測器、一生物感測器、一氣體感測器或任何類似感測器。
DG-BSS FET 100具有一主動區102，其具有與一介電材料104接觸之一第一表面102a及與一介電材料106接觸之一第二表面102b。主動區102包括一半導體材料，在此實例中為矽。然而，可使用其他半導體材料，諸如III-V族半導體化合物及其等之組合。如在此實例中，主動區102可為具有介於5nm與30nm之間之一厚度範圍之一絕緣體上覆矽(SOI)晶圓之頂部Si層。或者，主動區102可為一塊狀基板之頂表面。介電材料104可選自介電質(諸如但不限於SiO2)、一介電材料堆疊(包含SiO2、氮化矽(Si3N4)、低介電常數(低k)材料及其等之任何組合)或適合介電材料之任何其他組合。如在此實例中，介電材料106可為一SOI基板之埋藏氧化物(BOX)層之部分，且可選自介電質(諸如但不限於SiO2)。
一第一S/D 108及一第二S/D 110放置於主動區102中，其中一通道區112放置於第一S/D 108與第二S/D 110之間。一第一淺溝槽隔離(STI)結構126及一第二STI結構128分別放置於第一S/D 108之一側及第二S/D 110之一側上，如圖1A中展示。一主閘極堆疊114形成於主動區102之一第一表面102a上且與通道區112接觸。主閘極堆疊114由介電材料104包圍。主閘極堆疊114進一步包含放置於通道區112上之一第一閘極介電層116，以及一閘極電極118。在此闡釋性實施例中，閘極電極118係摻雜多晶矽。在替代實施例中，閘極電極118可由其他導電材料形成，諸如一金屬或具有適當功函數之一金屬層堆疊。在此闡釋性實施例中，第一閘極介電質116係SiO2。在替代實施例中，第一閘極介電質116可選自介電材料，諸如氮氧化矽(SiOxNy)、二氧化鉿(HfO2)、矽酸鉿(HfxSiyOz)或任何其他適合高k介電材料或其等之組合。
透過接點線、通路線及互連件(為簡單起見，其等並未在圖1A中展 示)提供至閘極電極118以及第一S/D 108及第二S/D 110之電連接。接點線含有一金屬，諸如鎢(W)。通路含有金屬，諸如鈦鋁合金(TiAl)或W，且互連件含有低電阻金屬，諸如銅(Cu)或鋁(Al)。在數個光微影、乾式蝕刻及清潔操作其後接著數個金屬沈積及化學機械拋光(CMP)操作之後，在介電材料104中形成接點線、通路及互連件。另外，用側壁間隔件124覆蓋閘極堆疊114之側壁。
一開口120形成於通道區112上方之介電層106中以暴露通道區112之第二表面102b。將一第二介電層122放置於通道區112上。在此例示性實施例中，第二介電層122可覆蓋開口120之全部表面。然而，介電層122可經工程設計以僅生長於通道區112上。將一捕獲試劑130固定於第二介電層122上。在此闡釋性實施例中，第二介電層122係HfO2或任何其他適合介電層。固定捕獲試劑130係能夠結合目標分析物或目標試劑之一分子或化合物，其可直接或間接附著至一實質上固體材料。固定捕獲試劑130可為化學品，且明確言之係其中存在一天然存在的目標分析物(例如，一抗體、多肽、DNA、RNA、細胞、病毒等)或其中可製備一目標分析物之任何物質，且捕獲試劑可在一檢定中結合至一或多個目標分析物。開口120連同介電層122及固定捕獲試劑130一起用作用於目標分析物之一反應位點井。
圖1B展示一例示性DG-BSS FET陣列150之一剖面圖，其中開口120在複數個DG-BSS FET 140上方延伸。當將目標分析物引入至開口120時，電荷在固定捕獲試劑130與第二介電層122之間之介面處累積。電荷累積將引起DG-BSS FET陣列150之Ids變化。在此DG-BSS FET陣列150中，開口在四個DG-BSS FET上方延伸。在其他實施例中，開口120可在 更大數目之DG-BSS FET上方延伸。
圖2係包含DG BSS FET 100及諸如一加熱器202、一流體通道204及一溫度感測器206之額外元件之一例示性設備200之一剖面圖。在一些實施例中，加熱器202對流體通道204提供加熱而具有在1.5℃內或更小之均勻性，且包含複數個加熱元件。在一些實施例中，此熱輸入之影響係促進或起始一化學反應。在此闡釋性實施例中，加熱器202係具有由氮化鈦鋁(TiAlN)層形成之一電阻器之一電阻式加熱器。在替代實施例中，電阻器可由多晶矽、矽化鎢(WSix)或具有適合薄片電阻之任何其他導體形成。在一些實施例中，加熱器202之厚度在自56nm至66nm之範圍內。然而，加熱器202之厚度可不限於此。在一些實施例中，加熱器202之標稱薄片電阻係約4.8Ω/sq。然而，加熱器202之薄片電阻可不限於此，且可取決於感測器之類型、所要設定點溫度或如一般技術者將瞭解之其他製造考量。
在此闡釋性實施例中，透過連接至一通路線214之多層級互連件(MLI)212提供功率至加熱器202。通路線214用作加熱器202與一外部電源(圖2中未展示)之間之一電連接。加熱器202之熱輸出取決於經施加電源電壓且因此可由外部電源獨立控制。介電層218提供通路線214與其他組件(諸如(舉例而言)主動區102)之電絕緣。MLI 212亦提供加熱器202與接地(為簡單起見，圖2中未展示)之電連接。亦藉由MLI 212提供在各個位置點處之加熱器202之加熱元件之間之電連接，如稍後將論述。MLI 212包含透過通路連接之局域互連件。在此例示性實施例中，局域互連件含有諸如Cu或Al之低電阻金屬，而通路含有諸如TiAl或W之金屬。
溫度感測器206提供關於流體通道204中之樣本208之溫度之回饋，使得可調整至加熱器202之功率以達成且維持所要溫度設定點。在一項實施 例中，溫度感測器206係一二極體。在另一實施例中，可建立一控制迴路以使用加熱器202及自溫度感測器206接收之回饋來控制溫度。例如，對於一生物感測器，取決於待分析之生物材料，所要溫度範圍介於室溫與100℃之間，而對於氣體或化學感測器，所需溫度可為攝氏數百度。
當樣本208中未發生化學反應時，參考電極210提供一參考電位。在此闡釋性實施例中，參考電極210可為Ag、AgCl、Au、Pt或任何其他適合金屬。在乾感測條件下(諸如在一氣體感測器中)，未利用參考電極。藉由處置基板216提供設備200之機械支撐，在此例示性實施例中，該處置基板216在製造加熱器202之後且在製造開口120之前結合至介電材料104。處置基板216包括矽、玻璃或任何其他材料，其可與CMOS製造方法相容且在形成開口120及流體通道204期間對設備提供機械支撐。
化學及生物學
本申請案中描述之設備、系統及方法可用於偵測及/或監測各種實體之間之相互作用。此等相互作用包含用以偵測一測試樣本中之目標分析物之生物及化學反應。作為一實例，可監測包含物理、化學、生化或生物轉化之反應以偵測中間產物、副產物、產物及其等之組合之產生。另外，本發明實施例之設備、系統及方法可用於在如本文中描述之各種檢定中偵測此等反應，檢定包含但不限於在液體生檢中使用之循環腫瘤細胞檢定及偵測重金屬及其他環境污物之存在之螯合檢定。可以一單一格式或以一陣列格式監測此等檢定及反應以偵測例如多個目標分析物。
加熱器
由一加熱器提供之溫度均勻性強烈取決於其之實體佈局或組態。矩形佈局遭受其等之中心與周邊邊緣之間之非所要溫度梯度。因此，此等加 熱器組態展現一顯著中心至邊緣溫度降。單一圓形佈局加熱器展現相對改良之溫度均勻性但仍遭受電流及功率分佈問題，且與矩形佈局相比通常需要更大操作電壓。
根據本揭露之一加熱器包含配置成一同心環組態之複數個個別加熱元件。加熱元件之此一組態或佈局具有優於其他佈局之數種優點。根據本揭露之各項實施例使用多項式補償來判定加熱元件之間之間距以改良跨加熱器之溫度分佈。例如，圖3A展示一例示性加熱器300之一俯視圖，其具有加熱元件302、304、306、308、310及312。圖3B係沿圖3A之虛線AA'取得之例示性加熱器300之一剖面圖。在圖3B中，加熱器元件302至312由介電材料104包圍。x1、x2及x3分別為加熱元件302與304、304與306及306與308之間之距離(間距)。在任何加熱器組態中，存在朝向定位於距加熱元件之一距離t處之熱接地314之熱消散。各加熱元件與熱接地314之間之溫度差強烈取決於加熱元件周圍之材料(諸如介電材料104)及相鄰加熱元件之間之間距x1、x2與x3。例如，加熱元件302與304之溫差方程式具有一般形式： 其中D係熱流密集，k係周圍材料(諸如介電質104)之導熱性，xi(i=1、2、3)係在x方向上鄰近加熱元件之間之距離，t係加熱器元件與熱接地314之間之距離，Az係垂直於z方向之一平面，Ax係垂直於x方向之一平面，項α係來自一第一加熱器之熱傳遞在x方向上之分率，項β係來自一鄰近第二加熱器之熱傳遞在x方向上之分率，且項(1-α-β)係自第一加熱器及第二鄰近加熱器朝向熱接地314之熱傳遞在z方向上之分率。為接近跨加熱器之溫度 均勻性，溫差△T302及△T304需相等。例如，就加熱元件302及304而言，此意謂 對加熱元件間距x1、x2及x3進行一適當選擇，加熱元件302與304之溫差可標稱相等。將相同原理應用於全部加熱元件，加熱元件之間之間距可經選擇以達成跨加熱器之大於用加熱元件之間之相等間距將達成之溫度均勻性。
圖4係根據本揭露之一例示性加熱器400之一區段之一俯視圖。在此例示性闡釋性實施例中，展示加熱器400具有六個加熱元件。替代實施例可具有更多加熱元件，且舉實例而言且非限制地，可具有200個加熱元件。已使用多項式補償選擇加熱元件之間之各間距402至410。因此，加熱元件之間之間距隨著加熱元件半徑之增加而逐漸變小。例如，間距402最大，而間距410最小。
為確保流動通過加熱器之各區段之電流標稱相等，需考量各加熱元件之長度。此藉由以使得加熱元件之半徑(r1至r6)滿足以下關係之一方式電連接加熱元件而完成： r1+r6=r2+r5=r3+r4此表明期望電連接加熱元件使得跨各群組之經連接加熱元件之總電阻標稱相等。此藉由透過電連接412將具有最短半徑r1之第一加熱元件連接至具有最大半徑r6之加熱元件而完成。類似地，透過電連接412連接第二加熱元件及第五加熱元件，且連接第三加熱元件及第四加熱元件，如圖4中展示。電連接412具有相較於加熱元件之較低電阻且其等對整體加熱器電阻之貢獻可忽略。在操作中，三個外部加熱元件414連接至一電壓源，而三 個內部加熱元件環415連接至接地。電連接412係MLI 212之部分。
在一項實施例中，為確保通過各加熱元件之標稱均勻電流密度，將加熱元件寬度W限制為30μm或更小。隨著加熱元件數目之增加及各加熱器寬度W之減小，加熱元件之操作電壓降低，同時溫度均勻性改良。例如，具有30μm加熱元件寬度W之一16環加熱器需要3.5V之一操作電壓且自中心至邊緣展現約1.5℃之一徑向溫度均勻性。若環之數目增加至44且各加熱元件之寬度W降低至20μm，則所需之操作電壓將下降至2伏特且徑向溫度均勻性改良為約1℃。在一項實施例中，加熱器具有不多於100mm2之一表面積。
同心環佈局容許電連接變動以解決任何電壓供應限制。例如，藉由使用通路及MLI 212將額外電連接點添加至加熱器元件，其等之總電阻被劃分為較小電阻且所需供應電壓VDD降低；同時，由加熱器消耗之電功率保持相同。圖5A展示一例示性加熱器500。加熱器500可類似於例示性加熱器300或400。在此實例中，已連接至加熱器元件使得各環之電阻被劃分為4個較小電阻。在圖5A中，連接點502及504分別為進行供應電壓VDD及接地連接之處。使電連接點C1、C2、C3及額外組之電連接點C'1、C'2、C'3電連接加熱元件環，使得跨各對電連接加熱元件之總電阻相同。在圖5A之闡釋性實施例中，C1、C2、C3與C'1、C'2、C'3之間以及電壓供應VDD 502與接地連接504之間之連接點分別共線地放置於相同徑向平面中，如圖5A中展示。此連接組態容許將各加熱元件環之總電阻劃分為連接點之間之4個較小電阻，如圖5B中展示，其描繪加熱器500之一區段。因而，在此情況中：R'1=R1/4,R'2=R2/4,R'3=R3/4,R'5=R5/4,R'6=R6/4 其中R1、R2、R3、R4及R5係各對應加熱元件環之總電阻。假定由加熱器消耗之功率量不變，則在添加一新組之連接點C'1、C'2、C'3之情況下所需之新供應電壓(V'DD)將僅為原始施加電壓(VDD)之一分率()。
圖6中展示之例示性製程600描述一例示性整合晶片上加熱器之製造步驟。其他製造步驟可在方法600之各個步驟之間執行，且僅為清楚起見而省略該等其他製造步驟。製程600不限於本文中提供之實例。
製程600以步驟602開始且在主動區102上形成DG-BSS FET之主堆疊114及溫度感測器206。在例示性製程600中，主動區102係具有介於5nm至30nm之間之一厚度範圍之一SOI晶圓之頂部薄Si層。然而，可使用其他半導體材料形成主動區102，諸如III-V族半導體化合物及其等之組合。另外，亦可使用塊狀Si基板。在步驟602期間，形成DG-BSS FET之額外元件，諸如第一S/D 108及第二S/D 110、通道區112，及間隔件124。亦在此步驟形成具有W金屬之接點線以容許連接至主閘極堆疊114以及第一S/D 108及第二S/D 110。在數個光微影、乾式蝕刻及清潔操作其後接著數個金屬沈積及化學機械拋光(CMP)操作之後，在介電材料104中形成接點線。
在步驟604中，MLI 212之一部分經形成且由介電材料104包圍。介電材料104可選自介電質(諸如但不限於SiO2)、一介電材料堆疊(包含SiO2、氮化矽(Si3N4)、低介電常數(低k)材料及其等之任何組合)或適合介電材料之任何其他組合。MLI 212包含透過通路連接之局域互連件。MLI 212含有諸如Cu或Al之低電阻金屬，而通路含有諸如TiAl或W之金屬。MLI 212透過先前提及之接點線連接至閘極電極118、第一S/D 108及第二S/D 110。
在步驟606中，形成加熱器。加熱器202係具有由多晶矽層形成之一電阻器之一電阻式加熱器。在替代實施例中，電阻器可由氮化鈦鋁(TiAlN)、矽化鎢(WSix)或具有適合薄片電阻之任何其他導體形成。在一些實施例中，加熱器202之厚度在自56nm至66nm之範圍內。然而，加熱器202之厚度可不限於此。在一些實施例中，加熱器202之標稱薄片電阻係約4.8Ω/sq。然而，加熱器202之薄片電阻可不限於此，且可取決於感測器之類型、所要設定點溫度或如一般技術者將瞭解之其他製造考量。根據本揭露之加熱器202包含配置成一同心環組態之個別加熱元件。加熱元件之此一組態或佈局具有優於其他佈局之數種優點。根據本揭露之各種實施例使用多項式補償來判定加熱元件之間之間距以改良跨加熱器之溫度分佈。例如，環之間之間距自中心至邊緣徑向減小。為確保流動通過加熱器之各區段之電流標稱恆定，透過接點線將各加熱元件電連接至相同同心環組態內之其他加熱元件使得跨各群組之經連接加熱元件之總電阻標稱相等。在加熱元件之間添加用於電連接之新電接點，將總電阻劃分為更小電阻，且所需之供應電壓降低，同時由加熱器消耗之功率保持相等。根據本揭露，針對通過各加熱元件之均勻電流密度而將加熱元件寬度W限制為30μm或更小。
在步驟608中，形成MLI之其餘部分。取決於晶片設計，此步驟係選用的。在此步驟中形成MLI遵循如步驟604中之類似製造操作。
在步驟610中，將一處置基板216附著至MLI 212及加熱器202之頂部上之介電材料104之自由表面。處置基板216包括矽、玻璃或任何其他材料，其可與CMOS製造方法相容且針對下一製程步驟提供足夠機械支撐。
在步驟612中，將原始SOI晶圓倒置，其中塊狀Si層面相上，且處置 基板216連同薄Si層(主動層102)及部分形成之DG-BSS FET面向下。機械研磨塊狀矽層直至暴露埋藏氧化物(BOX)或介電材料106。用光微影圖案化BOX或介電材料106，且蝕刻其以形成開口120以暴露主動區102及通道區112之第二表面102b。在一些實施例中，開口120在複數個部分形成之DG-BSS FET 140上方延伸，而暴露陣列中之各部分形成之DG-BSS FET之主動區102及通道區112之第二表面102b。
在步驟614中，將包含第二閘極介電質122之DG-BSS FET之副閘極堆疊及固定捕獲試劑130放置於通道區112上。第二閘極介電質122及固定捕獲試劑130亦可覆蓋開口120之側壁及BOX或介電材料106。或者，閘極介電質122及固定捕獲試劑130可僅覆蓋通道區112。運用步驟614，完成DG-BSS FET形成。
在步驟616中，蝕刻介電材料106或BOX、主動區102及介電材料104直至MLI 212之第一層級以形成通路線214。製程600在步驟618中以形成流體通道204而結束。
DG-BSS FET實現避免昂貴的且耗時的標記操作，諸如用例如螢光或放射性探針標記一分析物。分析物可包含任何生物或化學化合物或任何元素(包含離子)。一晶片上加熱器之實體組態有助於達成一所要溫度均勻性。包括呈一同心環組態之個別加熱元件之一加熱器組態具有優於其他佈局之數種優點。使用多項式補償來判定環之間之間距，藉此與用環之間之一恆定間距達成之均勻性相比，改良跨加熱器表面之溫度均勻性。根據本揭露，環之間之間距自中心至邊緣徑向減小。為確保流動通過加熱器之各區段之電流標稱恆定，透過接點線將各加熱元件電連接至相同同心環組態內之其他加熱元件使得跨各群組之經連接加熱元件之總電阻標稱相等。在 加熱元件之間添加用於電連接之新電接點，將總電阻劃分為更小電阻，且所需之供應電壓降低，同時由加熱器消耗之功率保持相同。根據本揭露，針對通過各加熱元件之均勻電流密度，將加熱元件寬度W限制為30μm或更小。
在一項實施例中，一種積體電路包含：一共同通道區，其具有一第一表面及一相對第二表面；一第一閘極介電質，其放置於該共同通道區之該第一表面上；一第一閘極電極，其放置於該第一閘極介電質上方；一第一源極/汲極及一第二源極/汲極，其等由該共同通道區彼此橫向分離；一第二閘極介電質，其放置於該共同通道區之該第二表面上；一加熱器，其具有相對於彼此同心地放置之複數個加熱元件；及一溫度感測器。該複數個加熱元件之各加熱元件具有一弧形或彎曲形狀，且該複數個加熱元件之各加熱元件具有自一共同點之一對應半徑。該溫度感測器用於判定一FET感測器(諸如一DG-BSS FET)之感測區之近似溫度。
在另一實施例中，一種方法包含：形成一DG-BSS FET，其包含：一主閘極堆疊及一副閘極堆疊，其等放置於一共同通道區之垂直相對表面上；一第一源極/汲極及一第二源極/汲極，其等由該共同通道區彼此橫向分離；其中該主閘極堆疊具有放置於該共同通道區之一第一表面上之一第一閘極介電質及放置於該第一閘極介電質上方之一第一閘極電極，該副閘極堆疊具有放置於該共同通道區之第二表面上之一第二閘極介電質及放置於該第二閘極介電質上之一捕獲試劑；及在該積體電路中放置具有複數個同心配置之加熱元件之一加熱器，各加熱元件具有弧形之一形狀，其中加熱元件對彼此電連接；及形成與該DG-BSS FET熱連通之一溫度感測器。
在又一實施例中，一種積體電路包含：一雙閘極背面感測場效電晶 體，其具有：一第一源極/汲極及一第二源極/汲極，其等各自放置於一主動區中且由一通道區彼此橫向分離；一第一閘極介電質，其放置於該通道區之一第一表面上；一閘極電極，其放置於該第一閘極介電質上方；及一第二閘極介電質，其放置於該通道區之一第二表面上，該第一表面及該第二表面定位於該通道區之相對側上；一反應位點井，其放置於該通道區之該第二表面上方；一加熱器，其包括具有一對應半徑之複數個同心放置之加熱元件；及一溫度感測器，其與該雙閘極背面感測場效電晶體熱連通。在此實施例中，具有不同半徑之該等鄰近加熱元件分開預定且不均勻之一距離。
前文概述數種實施例之特徵，使得熟習此項技術者可更佳理解本揭露之態樣。熟習此項技術者應瞭解，其等可容易使用本揭露作為設計或修改其他製程及結構之一基礎以實行本文中介紹之實施例之相同目的及/或達成相同優點。熟習此項技術者亦應認識到，此等等效構造不脫離本揭露之精神及範疇，且其等可在本文中進行各種改變、取代及更改而不脫離本揭露之精神及範疇。

Claims (10)

  1. 一種積體電路，其包括：一共同通道區，其具有一第一表面及一相對第二表面；一第一閘極介電質，其放置於該共同通道區之該第一表面上；一第一閘極電極，其放置於該第一閘極介電質上方；一第一源極/汲極及一第二源極/汲極，其等由該共同通道區彼此橫向分離；一第二閘極介電質，其放置於該共同通道區之該第二表面上；一加熱器，其具有相對於彼此同心地放置之複數個加熱元件；及一溫度感測器；其中該複數個加熱元件之各加熱元件具有一弧形形狀，且該複數個加熱元件之各加熱元件具有一對應半徑，其中加熱元件對彼此電連接，且跨各群組之經連接加熱元件之總電阻標稱相等。
  2. 如請求項1之積體電路，其中該加熱器放置於該積體電路內使得其距該第二閘極介電質不多於5μm。
  3. 如請求項1之積體電路，其中該加熱器具有不多於100mm2之一表面積。
  4. 一種形成積體電路的方法，其包括：形成一雙閘極背面感測場效電晶體(DG-BSS FET)，其包括放置於一共同通道區之垂直相對表面上之一主閘極堆疊及一副閘極堆疊；一第一源極/汲極及一第二源極/汲極，其等由該共同通道區彼此橫向分離；其中該主閘極堆疊具有放置於該共同通道區之一第一表面上之一第一閘極介電質及放置於該第一閘極介電質上方之一第一閘極電極，該副閘極堆疊具有放置於該共同通道區之第二表面上之一第二閘極介電質及放置於該第二閘極介電質上之一捕獲試劑；及在該積體電路中放置具有複數個同心配置之加熱元件之一加熱器，各加熱元件具有弧形之一形狀；其中加熱元件對彼此電連接，且跨各群組之經連接加熱元件之總電阻標稱相等；及形成與該DG-BSS FET熱連通之一溫度感測器。
  5. 如請求項4之方法，其中該複數個加熱元件之各加熱元件包括一電阻器。
  6. 如請求項5之方法，其中該電阻器包括TiAlN。
  7. 如請求項4之方法，其中固定捕獲試劑包括生物分子。
  8. 如請求項4之方法，其中該加熱器具有自室溫至300℃之一操作溫度範圍。
  9. 如請求項4之方法，其中該加熱器經組態以維持跨其表面積之小於或等於1.5℃之一溫度梯度。
  10. 一種積體電路，其包括：一雙閘極背面感測場效電晶體(DG-BSS FET)，其具有：一第一源極/汲極(S/D)及一第二S/D，其等各自放置於一主動區中且由一通道區彼此橫向分離；一第一閘極介電質，其放置於該通道區之一第一表面上；一閘極電極，其放置於該第一閘極介電質上方；及一第二閘極介電質，其放置於該通道區之一第二表面上，該第一表面及該第二表面定位於該通道區之相對側上；一反應位點井，其放置於該通道區之該第二表面上方；一加熱器，其包括具有一對應半徑之複數個同心放置之加熱元件；及一溫度感測器，其與該DG-BSS FET熱連通；其中具有不同半徑之鄰近加熱元件分開一距離；其中各加熱元件具有弧形之一形狀，加熱元件對彼此電連接，且跨各群組之經連接加熱元件之總電阻標稱相等。
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