本发明专利技术公开了一种具有集成噪声屏蔽物的装置。装置包括基本上包围半导体装置的多个垂直屏蔽结构。装置进一步包括位于半导体装置上方基本上充满导电流体的开口，其中，多个垂直屏蔽结构和导电流体屏蔽半导体装置免受环境辐射的影响。在一些实施例中，装置进一步包含位于半导体装置下方的导电底部屏蔽物，其屏蔽半导体装置免受环境辐射的影响。在一些实施例中，开口被配置为允许将生物样本引入至半导体装置中。在一些实施例中，垂直屏蔽结构包括多个通孔，其中，多个通孔中的每个把多于一个的导电层连接在一起。在一些实施例中，装置包括纳米孔装置，并且其中，纳米孔装置包括纳米孔阵列的单一单元。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术公开了一种具有集成噪声屏蔽物的装置。装置包括基本上包围半导体装置的多个垂直屏蔽结构。装置进一步包括位于半导体装置上方基本上充满导电流体的开口，其中，多个垂直屏蔽结构和导电流体屏蔽半导体装置免受环境辐射的影响。在一些实施例中，装置进一步包含位于半导体装置下方的导电底部屏蔽物，其屏蔽半导体装置免受环境辐射的影响。在一些实施例中，开口被配置为允许将生物样本引入至半导体装置中。在一些实施例中，垂直屏蔽结构包括多个通孔，其中，多个通孔中的每个把多于一个的导电层连接在一起。在一些实施例中，装置包括纳米孔装置，并且其中，纳米孔装置包括纳米孔阵列的单一单元。【专利说明】用于生物化学应用中极低电流测量的噪声屏蔽技术
技术介绍
近些年来半导体工业内微小型化方面的进步已使得生物工艺专家能够将传统笨 重的感测工具包装成越来越小的形状因数，封装到所谓的生物芯片上。由于装置尺寸缩小， 将希望开发用于生物芯片的高灵敏性测量技术。 【专利附图】【附图说明】 本专利技术的各个实施例被公开于下述详细描述和附图中。 图1是图示了用于在生物传感器阵列的单一单元内利用积分放大器测量物理性 质（如电流、电压或电荷）的传感器电路1〇〇的实施例的方框图。 图2是图示了具有集成噪声屏蔽物的半导体装置200的实施例的剖视图的图。 图3A是图示了垂直屏蔽结构218的示例性配置的顶视图的图。 图3B是图示了垂直屏蔽结构218的另一示例性配置的顶视图的第二图。 图4是图示了具有集成噪声屏蔽物的半导体装置400的实施例的剖视图的图。 【具体实施方式】 本专利技术可以以多种方式被实现，包括作为过程；设备；系统；物质的组成；体现在 计算机可读存储介质上的计算机程序产品；和/或处理器，诸如被配置为执行存储在耦合 到该处理器的存储器上和/或由耦合到该处理器的存储器提供的指令的处理器。在本说明 书中，这些实现方式或本专利技术可以采用的任何其他形式可以被称为技术。一般而言，所公开 的过程的步骤的次序可以在本专利技术的范围内被变更。除非另有说明，诸如被描述为被配置 成执行任务的处理器或存储器之类的组件可以被实现为：被临时配置成在给定时间执行该 任务的通用组件或被制造成执行该任务的专用组件。如此处所使用的，术语"处理器"指的 是被配置为处理数据（诸如计算机程序指令）的一个或多个装置、电路和/或处理核。 下面连同图示本专利技术的原理的附图提供本专利技术的一个或多个实施例的详细描述。 本专利技术是结合这样的实施例而被描述的，但是本专利技术不限于任何实施例。本专利技术的范围仅 受权利要求的限制，并且本专利技术包含多种替代、修改和等同。在下面的描述中阐述了许多具 体细节以便提供本专利技术的完全理解。这些细节为了示例的目的而被提供，并且，可以在不具 有这些具体细节中的一些或全部的情况下根据权利要求来实践本专利技术。为了清楚的目的， 没有详细地描述与本专利技术相关的
中已知的技术材料，以便本专利技术不被不必要地混 淆。 具有大约1纳米内径孔径大小的纳米孔薄膜装置已示出在快速核苷酸排序中有 前途。纳米孔是非常小的孔，并且纳米孔可以由孔道形成蛋白创建或被创建为合成材料 (如硅或石墨烯）的孔。当在浸没于导电流体中的纳米孔两端施加电压电势时，可观察到由 离子穿过纳米孔传导引起的小离子电流。当分子（如DNA或RNA分子）通过纳米孔时，该 分子可部分或完全阻塞纳米孔。因为离子电流的大小对孔径大小敏感，所以DNA或RNA分 子对纳米孔的阻塞引起通过纳米孔的电流量值的改变。已经示出的是，离子电流阻塞可能 与DNA分子的碱基对顺序有关。 然而，使用纳米孔薄膜装置的分子表征面临各种挑战。挑战之一是测量很低水平 的信号：通过纳米孔的离子电流的量值很低，通常大约数十或数百皮安（PA)。因此，在通过 纳米孔的这样的低水平电流中探测任何改变变得十分具有挑战性。 使用积分放大器是一种用于测量低水平电流的有效电路技术。使用积分放大器来 测量低水平电流具有几个优点。积分放大器平均许多测量时段上的电流，这帮助将噪声的 效果减轻至某种程度。积分放大器还在不需额外滤波的情况下把带宽限制到感兴趣的带 宽。针对测量点处的积分放大器的电路还比对应于其他测量技术的电路更小，因此使得制 作具有大阵列的测量单元的生物传感器阵列变得可行，在如单链DNA表征之类的应用中， 这对于标识分子是十分合乎期望的。 图1是图示用于在生物传感器阵列的单一单元内利用积分放大器测量物理性质 (如电流、电压或电荷）的传感器电路100的实施例的方框图。如图1中所示，物理性质被 探测器102探测为探测信号104。如下面进一步描述的，传感器电路100可用于测量探测信 号104的平均值而无需采样。 在一些实施例中，起始标志106重置积分放大器108并开始随时间对探测信号104 进行连续积分。使用比较器112把积分输出110与跳变阀值114比较。当积分输出110达 到跳变阀值114时，跳变标志116可以被用作到积分放大器108的反馈信号以终止对探测 信号104的积分。例如，当跳变标志116为"开"或肯定时，积分被终止。起始标志106的 肯定和跳变标志116的肯定之间的持续时间与探测信号104的平均值（例如电流平均值） 成比例。因此，跳变标志116的"开"和"关"（仅1比特信息）可以从单元被发送至外部处 理器用于计算探测信号114的平均值。可替代地，"开/关"信息可以从单元被发送至外部 存储装置以延迟处理。例如，起始标志106和跳变标志116分别被肯定的时钟周期可被记 录在外部存储装置中。然后，两个肯定的标志之间的时钟周期的数目可在稍后时间用于确 定探测信号104的平均值。 在一些实施例中，可以通过在多个积分周期上对探测信号104进行积分来获得更 精确的结果。例如，探测信号104的已确定平均值可以在多个积分周期上被进一步平均。在 一些实施例中，起始标志106至少部分基于跳变标志116。例如，起始标志106可以响应于 跳变标志116被肯定而被再次肯定。在该实施例中，跳变标志116用作用于再次初始化积 分放大器108的反馈信号，使得对探测信号104的另一积分周期可以在先前积分周期终止 时立刻开始。在跳变标志116被肯定后，再次肯定起始标志106立即减少探测器102生成 未被积分并且因此未被测量的信号的时间部分。积分几乎发生在信号可用的整个时间内。 结果，捕获信号的大部分信息，由此最小化获得测量信号平均值的时间。 传感器电路100的灵敏度通过在无需采样的情况下连续积分探测信号102来最小 化。这用于限制测量信号的带宽。继续参考图1，跳变阀值114和积分系数A设定测量信号 的带宽。随着积分系数A减小或者随着跳变阀值114增加，测量信号带宽减小。 然而，低电流测量电路易受不同噪声源的影响，该噪声源包含外部噪声源和测量 电路自身内部的噪声源。影响低电流测量电路性能的外部噪声源有很多，包括交流（AC)线 路噪声、来自荧光灯具的镇流器噪声、电磁干扰（EMI)等。 影响低电流测量电路性能的内部噪声源包括来自积分放大器的电压和噪声分 量以及来自该测量源的电阻性噪声。这些分量被积分器的噪声增益放大，噪声增益等于 (1+Cin本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有集成噪声屏蔽物的装置，包括：基本上包围半导体装置的多个垂直屏蔽结构；以及位于所述半导体装置上方的、基本上充满导电流体的开口；其中，所述多个垂直屏蔽结构和所述导电流体屏蔽所述半导体装置免受环境辐射的影响。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：R·J·A·陈，
申请(专利权)人：吉尼亚科技公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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