[发明专利]集成电路封装的改进或与之相关的改进

说明书

提供了一种测定设备(10)。该设备包括:集成电路(IC)(16)，包括多个ISFET(18)；包覆模制层(17)，其部分覆盖IC，使得多个ISFET保持未覆盖；和基本上横跨整个IC设置的膜(20)。该膜用作每个ISFET的钝化和/或感测层。此外，该膜用作阻挡层以包裹包覆模制层。

本发明涉及集成电路(IC)封装中的改进或与集成电路(IC)封装相关的改进，尤其涉及用于在使用中暴露于流体的IC封装。

许多标准IC封装制造工艺是可用的，这些工艺使得传感器IC的部分表面暴露于大气或流体中。对于大批量生产来说，最具成本效益的选择是用热固性塑料材料包覆模制IC。这些热固性材料具有一组复杂的约束条件，以确保IC产品的可制造性和可靠性，并符合安全要求，如可燃性要求和其他监管要求，如限制有害物质的行业标准。这些模制化合物具有复杂的专有成分，包括有机和无机材料的组合。使用非标准模制化合物会对成本产生负面影响，并限制潜在制造伙伴的数量。

半导体工业模制化合物的复杂化学成分导致控制不良和不可预测的表面特性。此外，这些材料的设计并不能够承受暴露在液体中，当暴露在液体和热量中时，它们会吸取化学物质。因此，绝大多数模制化合物不适合用作发生化学反应的腔室的壁，因为化学物质会从模制化合物的表面渗出，与气态或液态试剂相互作用，并影响反应结果。这适用于化学传感器暴露于气态或液态试剂的任何反应，特别是PCR(聚合酶链式反应)。

正是在这个背景下出现了本发明。

根据本发明，提供了一种测定设备，包括:集成电路(IC)，包括多个ISFET；包覆模制层，其部分覆盖IC，使得多个ISFET保持未覆盖；基本上横跨整个IC设置的膜；其中该膜用作每个ISFET的钝化和/或感测层；并且其中所述膜充当阻挡层以包裹包覆模制层。

基本上在整个IC上提供单层使得测定设备能够利用工业标准的包覆模制产品，而不考虑生物相容性，因为该单层包裹包覆模制层。

该膜可以充当钝化层、感测层或者钝化层和感测层两者。如果膜用作钝化层，则可以由具有低离子传输特性的任何电介质制成。这种介电材料不会传导电流，并且它们还充当湿气屏障。氧化铝和二氧化铪是提供良好钝化特性的介电材料的示例。

该膜可以由与PCR和pH感测兼容的材料形成。由与PCR和pH感测都兼容的材料形成膜意味着在ISFET上方形成的腔室可用于PCR和/或pH感测，而无需添加任何其他层。

包覆模制层可以由热固性塑料材料形成。热固性塑料材料在IC制造的背景下受到很好的控制，使用工业标准热固性塑料材料的能力在成本和可制造性方面是相当大的优势。

膜的厚度可以小于10纳米。选择膜的厚度以确保包覆模制层被密封，使得没有化学物质可以从模制化合物中渗入到发生PCR和/或pH感测的流体中。膜还必须足够薄，以使其不会损害在ISFET上方形成的腔室的可用体积。

该膜可以是Si₃N₄、Ta₂O₅、Al₂O₃或SiO₂。Si₃N₄、Ta₂O₅和氧化铝提供了良好的感测和良好的钝化。由这些化合物中的任何一种形成的膜提供感测和钝化两者。

该膜可以作为两个或更多个子层提供。在基本上整个IC上提供多于一层允许选择不同的子层来优化某些特性。例如，第一子层可以是10纳米Al₂O₃层，第二子层可以是1纳米Si₃N₄或SiO₂层。