[发明专利]集成电路与制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种集成电路(IC)，其包括二氧化碳传感器。

本发明还涉及一种制作该集成电路(IC)的方法。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明还涉及一种经济的制作该集成电路(IC)的方法。

根据本发明的一个方面，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。

本发明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NRL Report6047“Filament-winding plastics Part1-Molecular Structure and Tensile Properties”(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，Special Issue：2nd EuCheMS Chemistry Congress，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。