（诸如 CMO巧创建的电极金属，W便创建阱，阱可用于沉积更多合适的金属并提供较厚电极（如果 需要的话）。在组合中，该阱还可用于保持功能化化学物的全部或部分。图5中示出了通 过蚀刻顶部金属创建的一个该阱，图5示出阱的侧壁的成角度视图，其在图5的示例性实例 中具有3. 78ym的测量深度。虽然通过蚀刻基底的底层可获得在5ym-6ym范围中的较厚 阱，但示例性阱厚度可W是大约4ym。应注意的是，根据本公开的各种实施例可被提供有阱 或没有阱。
[0067] 根据本公开的进一步实施例并进一步参考用于沉积所需电极金属材料的顶部金 属层的蚀刻，虽然蚀刻了（例如，完全蚀刻掉）顶部金属（例如，侣、铜等等），但可经由通过 相应CMOS处理创建的通孔，通过CMOS电路的剩余部分作出沉积金属（例如，Pt)的电气连 接，所述通孔可由不同的材料（例如，鹤）制成并因此在顶部金属层（例如，侣、铜等等）的 蚀刻期间未被蚀刻。图6中示出可由不同导电材料制成的运些通孔。本领域技术人员容易 理解的是，通孔可W是垂直金属连接器，其将底层电路连接到被暴露（例如，和被蚀刻掉） 的顶部金属层，如图6中所示。图6中示出的4乘W4阵列的圆圈是穿过底部绝缘层（例 如，基于孔）且在蚀刻区域的边界处示出的通孔。
[0068] 在如先前所描述的后处理步骤（例如，阱的创建）中并且为了电极的功能化，使用 例如利用CMOS过程在如本公开的教导提供的电子忍片制造期间创建的固有结构可导致与 系统的剩余部分（例如，包括电子器件、通孔等等）完全集成的传感器。继而，运可在整体 上导致传感器和系统更高加工产量和更高的可靠性。
[0069] 根据本公开的进一步实施例，还可在IC基底的前侧上制造该类传感器，无论是平 面的还是图案化的（例如，包括平面/图案化电极）。在根据本公开的示例性实施例中，用 于可用于CMOS技术的金属结构的构造方法可用于制造该平面和/或图案化传感器。运些 可与和电子IC(包括传感器和IC之间的连接）有关的构造步骤组合。在根据本公开的另 一个示例性实施例中，前表面上的暴露娃面积可用于在后处理步骤（例如，在CMOS处理步 骤之后）期间制造该平面和/或图案化传感器。根据基于本公开的另一个示例性实施例， 可在顶部金属层上制造平面和/或图案化传感器，同时可在顶部金属层下面（例如，完全地 或部分地）设计所要求的电子器件（例如，1C)，W减小总体晶片面积。在随后的示例性实 施例的情况下，电极之间的间距可用于允许例如光学/RF波到达可被放置在对应于顶部金 属层的水平下面的较低水平上的光学/RF元件（例如，集成光伏装置、RF天线）。该波可用 于从集成装置的电子电路接收信号/向集成装置的电子电路传输信号。本领域技术人员将 知道如何使用根据本公开的该类教导，W用于通过顶部金属层的区域的其他类型信号的传 输/接收。
[0070] 根据本公开的实施例，电子集成电路（IC)基底（例如，经由CMOS技术制造的）的 背侧可用于（例如单片地）制造该类传感器，其可然后使用导电迹线无论是通过基底还是 从一侧连接到在基底的前侧上制造的IC的相应控制电路（例如，信号处理）。图7示出根 据本公开的示例性实施例，其中在基底的背侧上制造的传感器通过在基底中创建的通孔连 接到在基底的前侧上制造的电子1C。
[0071] 根据本公开的进一步实施例，该传感器可与相应电子IC分离地制造并在随后阶 段粘结到IC的CMOS基底。该类粘结可在忍片级（例如，一次一个忍片）或晶圆级（例如， 一次若干忍片）下执行。本领域技术人员已知的不同类型的晶圆粘结方案可用于该目的。
[0072] 材料约束诸如用于电极的金属/导体可取决于具体应用。贵金属和贵金属氧化物 可用作电极材料，运是出于它们的稳定性的原因。可使用销基金属，运是出于它们直接对于 代谢种类的活性（诸如在&〇2和0 2的情况下），或者经由中间化学过程间接对于代谢种类 的活性（诸如在酶感应或基于聚合物的感应或者在使用其他化学过程进行功能化时的感 应的情况下）。例如，可使用该类销基金属完成氧气、葡萄糖检测。出于通过醇硫结合方便 结合金的原因，金电极可用于核酸检测。可使用可容易支持该类材料的已知固态制造方法 来制造使用例如Ag/AgCl材料的参考电极。一些材料也可用于对电极。根据本公开的一些 实施例，可使用相同金属制造工作电极和对电极，并因此简化制造过程。可基于维持电流的 能力选择对电极的金属材料，W便不限制工作电极电流（例如，大小）W及金属材料的化学 相容性。贵金属可满足该类要求并且在一些情况下所需的可W是少惰性贵金属（例如，销 可比金更可取）。
[0073] 根据本公开的各种实施例，参考电极材料可W是基于Ag/AgCl的材料或基于贵金 属（例如，销（Pt)、银（Ir)、金（Au)等等）的材料。可在集成装置的后处理步骤期间沉积 Ag,并且可使用氯等离子体或通过将所述Ag浸在氯化物溶液（例如，氨氯酸）中或电化学 地浸在包含氯离子的溶液（例如，氨氯酸）中氯化Ag。基于Pt的参考电极或基于其他贵金 属的参考电极可帮助避免使用其他材料（例如，银Ag)并因此可使后处理步骤更简单。由于 Pt本身对pH和过氧化物干扰敏感，因此在一些情况下，诸如葡萄糖感应中，所述Pt用作参 考电极可能是不稳定的。然而，通过合适的绝缘层涂覆该种参考电极可增加其稳定性。例 如，氧化销（PtOx)的一定程度的惰性层可用于制造组合的Pt/Pt化参考电极。根据本公开 的示例性实施例，可通过电化学地氧化电极的Pt层或者通过在电极上沉积氧化销来制造 Pt/Pt化工作电极和/或对电极。前者方法可消除对附加沉积步骤的需要，运可在降低加 工成本、时间和复杂性方面有益。由于可避免对具有附加材料（例如，Ag)W及/或者对使 用可需要特殊后处理且还可为有毒的（例如，Ag、AgCl)的其他类型电极（例如，基于氨的、 基于隶的等等）的需要，因此可能所需的是对于工作电极和对电极使用相同材料。应注意 的是，基于Pt的参考电极可用于恶劣条件中，其中Ag/AgCl制造的参考电极可能是不可行 的，虽然简单的Pt可在该类极端条件中可能是更好的。由于Pt是贵重的并且非常惰性的材 料，因此即使在诸如过氧化氨的强氧化剂的情况下，其也不易于氧化。本公开的申请人已经 尝试使用强氧等离子体W及使用强氧化剂（例如，硫酸）连同被施加到Pt的高电化学电压 氧化Pt电极（例如，在集成传感器上制造的参考电极）。氧等离子体暴露显示对Pt表面的 一些影响并且相应电子衍射X射线研究显示作为Pt表面上薄膜的部分的一些氧。薄膜被 随后加热W释放薄膜中物理吸收的任何氧。确定氧化膜的化学性质的尝试是不确定的。然 而，所得电化学稳定性表明薄膜（例如，如在氧等离子体下氧化并加热W移除所吸收的氧， 同时不影响底层电子系统的操作时，在Pt参考电极的表面上形成）已经变成比裸Pt更好 的参考电极材料。图8A和图8B中示出了该类薄膜的沈M(例如，经由扫描电子显微镜）， 图8A描绘基于Pt的薄膜而图8B描绘经由随后加热的所提及的氧等离子体暴露的步骤获 得的基于Pt化的薄膜。
[0074] 根据本公开的进一步实施例，贵金属/贵金属氧化物电极可根据所需应用用作参 考电极或工作电极。可例如经由氧等离子体下的沉积使用洁净室规程或者诸如通过强氧化 剂混合物中的电化学氧化化学地制造贵金属/贵金属氧化物电极，所述强氧化剂的混合物 可包括硫酸和过氧化氨（例如，图9)。本公开的申请人已经为所述沉积技术开发了特殊操 作参数，诸如使用用于不损害（例如，例如经由CMOS方法制造的）底层电路的在集成电极 上沉积贵金属的该类技术。图9示出用于贵金属/贵金属氧化物集成电极的制造的硫酸溶 液（例如，0.IM(憐酸盐缓冲盐水（PBS)中的摩尔浓度）中销的示例性电化学氧化曲线（电 流相对电压）。图IOA-图IOD示出表示用于过氧化物溶液中电极（例如，参考电极RE)时 间稳定性和干扰效应的开路测试的各种图表。W下运些是在图表中进行的总结。 阳0巧]
[0076] 根据本公开的示例性实施例，氧等离子体技术下的沉积可用于在传感器上产生贵 金属/贵金属氧化物参考电极。运消除使用湿电化学后处理步骤的需要。根据本公开的 可选实施例，可使用电化学氧化技术W便产生金属/金属氧化物电极，诸如Pt/PtOx。该种 电化学氧化技术可在1M-2M浓度下的硫酸（例如，强氧化剂）W及溶解在憐酸盐缓冲盐水 (其可提供氯离子源W用于Ag/AgCl参考电极稳定性）中的0. 5M-2M浓度的过氧化氨（例 如，强氧化剂）的混合物中完成。然后可通过使Pt电极反复地（例如，交替地）经受高氧化 电位和低还原电位来氧化Pt电极。高氧化电位可氧化电极的Pt层，而低还原电位可抛光 氧化物层W用于所述层的增大的稳定性。在一个示例性实施例中，高氧化电位可W是关于 Ag/AgCl参考电位的2. 5V并且低还原电位可W是关于相同参考电位的0. 5V。在本公开的 可选实施例中，可通过使电极反复地经受确定的氧化电流和还原电流W恒电流法氧化所述 电极，其中具有与关于高氧化电位和低还原电位提到的相同影响。本领域技术人员根据本 公开可W容易地延伸运些教导并用于其他电化学技术中。通过随时间相对于Ag/AgCl参考 电极测量Pt/PtOx电极的开路电位，本公开的申请人对使用该类技术制造的电极的稳定性 进行了特征描述，如图IOA-图IODW及W上表格中所示。可在室溫（例如，24摄氏度）W 及10摄氏度和100摄氏度范围之间的任何溫度下执行本文所呈现的电化学氧化技术（例 如，W液体形式的溶液）。较高的溫度可提供较快的金属氧化。
[0077] 可通过控制到电极上的金属沉积W促进所需的反应来控制电极的接口特质（例 如，表面）。运可增大反应速率W及信号从功能化化学物的传导。此外，运可被最优化W使 固定化矩阵（例如，水凝胶）稳定，W用于长期应用。
[0078] 根据本公开的一些示例性实施例，可形成或修改电极表面W促进所需的反应。一 些沉积技术和速率可提供更粗糖的表面，其可增大表面面积并因此增大电流。可在金属层 中鼓励或阻止晶粒形成，因为晶粒边界可允许溶液在一定程度上穿过顶部金属层并与底层 相互作用，运可为所需的，例如在Ag/AgCl参考电极中，或者为不良的，如在下面具有较少 的惰性金属（诸如铁灯i)、鹤（W)、铜（化）等等）的Pt电极中。
[0079] 根据本公开的进一步实施例，还可将电极的表面制造为更亲水的，例如通过施加 高电压等离子体（例如，被通俗地称为全力切换（justzapping)的技术），或者通过在沉积 期间或沉积之后使用氧等离子体。运可使得亲水物质能够更好地粘附在电极表面上，诸如 例如固定化矩阵（例如，包含反应酶的凝胶体，其可使酶固定并阻止其浸到分析物（例如， 血液或孔隙流体））。本领域技术人员容易理解根据本公开的各种教导，所述教导在关于在 集成电化学装置中提供疏水或亲水电极方面允许电极表面特征中的灵活性。
[0080] 在一些实例中，对于集成系统（例如，集成电化学传感器）可能需要的是具有一些 特殊功能模式，诸如例如用于流体流动的穿孔。由此，根据本公开的实施例，W分布式方式 在该类功能模式周围设计电极。由于相应分析物溶液的分布式特性，因此如图11中所示的 分布式电极可提供（例如，接口反应的）提高的信号质量。可利用分形数学运算完成分布 式电极的设计，W便最优化信噪比同时考虑分析物溶液的分布式特性。在图11中示出的根 据本公开的示例性实施例中，分布式电极在集成装置的背侧上示出W便利用整个可用的晶 片面积，并且通过相应通孔和连接（未示出）而连接到前面的电子器件。可提供可选实施 例，其中在集成系统的前侧上设计了分布式电极（例如，与电子IC相同）。
[0081] 应注意的是，虽然图11中示出的示例性分布式电极构造示出具有大致相同几何 结构（例如，长度和宽度）的电极部件，但根据本公开的教导允许本领域技术人员使相应分 布式电极几何结构适于集成装置的特定设计和功能约束。例如，电极可被设计为长且窄的 矩形W用于其中期望长矩形装置的实例，或者可被设计为正方形的W用于其中期望正方形 装置的实例。如针对非分布式电极的设计在本公开的先前部分中呈现的相同设计规则也可 应用于分布式电极的设计。
[0082] 传威器制推
[0083] 必须W该方式执行根据本公开的各种实施例的完全集成电化学装置的制造，即避 免对装置的各种底层系统和部件，诸如例如可使用已知CMOS相关方法制造的电子1C，和/ 或其他相关系统部件造成损害。由此，在W下部分中呈现根据本公开的进一步实施例的各 种制造方法，其降低对底层系统及其部件的损害。
[0084] 对于平面传感器，基于喷涂的印刷可用于其中相应装置晶片为小型的实例或者其 中相应边缘珠粒（例如，在晶片边缘处的抗蚀剂的累积）显著的实例，或者其中相应表