[發(fā)明專利]具有傳感器的集成電路和制造這種集成電路的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210037533.8
• 申請(qǐng)日: 2012-02-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102646644A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅埃爾·達(dá)門;羅伯特斯·沃特斯;雷內(nèi)·榮根;尤里·波諾馬廖夫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: NXP股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L23/00
• 分類號(hào): H01L23/00;H01L27/02;H01L23/522;H01L21/768;G01N27/22
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 倪斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種集成電路(IC)，包括：承載多個(gè)電路元件的襯底；互連所述電路元件的金屬化疊層，所述金屬化疊層包括圖案化上金屬化層，該圖案化上金屬化層包括第一金屬部；覆蓋金屬化疊層的鈍化疊層；以及傳感器。

本發(fā)明還涉及制造這種IC的方法。

背景技術(shù)

如今，集成電路(IC)可以包括濕敏傳感器，如相對(duì)濕度(RH)傳感器或浸液檢測(cè)傳感器。由于多種原因，這種傳感器可以包括在IC設(shè)計(jì)中。

例如，這種傳感器可以包括在IC中，以確定如已經(jīng)返回其制造廠商的故障IC是否由于暴露至濕氣，如浸水事件，而已經(jīng)損壞，或者確定IC本身是否存在故障。這種作為故障原因的外部影響的確定對(duì)于確定將IC或包括該IC的電子裝置返回的消費(fèi)者是否有權(quán)利對(duì)該裝置要求保修主張來(lái)說(shuō)可能是至關(guān)重要的，因?yàn)橹T如前述浸水事件之類的誤用通常使保修無(wú)效。

可替換地，這種傳感器可以為IC功能性的一部分。例如，存在提供近場(chǎng)通信IC的趨勢(shì)，這種近場(chǎng)通信IC如具有各種傳感器的射頻(RF)識(shí)別(ID)芯片，傳感器如溫度傳感器、環(huán)境光傳感器、機(jī)械沖擊傳感器、浸液傳感器、濕度傳感器、CO₂傳感器、O₂傳感器、pH傳感器和乙烯傳感器，其例如可以用來(lái)監(jiān)控貼有該芯片的產(chǎn)品的環(huán)境條件，以便能夠通過(guò)監(jiān)控芯片的傳感器讀數(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量控制。

特別吸引人的是將這些傳感器中的至少一些集成在IC制造工藝的后端，如集成在金屬化疊層中，因?yàn)檫@便于經(jīng)濟(jì)劃算地達(dá)成這種集成，這歸功于可以以對(duì)工藝流程的變更最少的方式實(shí)現(xiàn)這種集成。

然而，IC設(shè)計(jì)者在將多個(gè)傳感器集成在金屬化疊層中時(shí)所面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)是環(huán)境傳感器必須與環(huán)境連通接觸。這增加了濕氣滲透金屬化疊層并干擾IC的下層電路元件正確操作的風(fēng)險(xiǎn)。為此，諸如Ta₂O₅層的濕氣阻擋層或鈍化層可以沉積在金屬化疊層上方以避免下層電路暴露至濕氣。不幸的是，當(dāng)在金屬化層中集成具有不同功能的多個(gè)傳感器時(shí)，總是不能避免這種阻擋層的部分去除。

在圖1中示出了這種多傳感器IC的示例，其中具有換能器(transducer)122的環(huán)境傳感器120和沖擊傳感器140形成在IC的金屬化疊層的頂部金屬層中，為清楚起見(jiàn)，頂部金屬層的多個(gè)下層由單層100示意性地說(shuō)明。這種頂部金屬化層例如可以包括金屬層疊層，諸如夾在TiTiN層102和106之間的AlCu層104。同樣，僅以舉例的方式示出了鍵合焊盤160。

鈍化疊層包括諸如Ta₂O₅層之類的不透濕氣層150、氧化物層112和氮化物層114，其覆蓋IC并保護(hù)它免受損壞，如，避免濕氣滲透到IC中并干擾有源電路的正確操作。然而，其中放置傳感器140的空腔130的形成結(jié)果意味著已經(jīng)破壞了不透濕氣層150，因?yàn)檫@種空腔通常如下形成：在傳感器140之上的氮化層114中設(shè)置多個(gè)開(kāi)口116，并刻蝕掉圍繞傳感器140的氧化物112以及不透濕氣層150，以形成空腔130。

因此，由于環(huán)境傳感器120必須暴露至環(huán)境，即對(duì)換能器122之上的鈍化疊層進(jìn)行開(kāi)口，所以對(duì)濕氣來(lái)說(shuō)，存在通過(guò)該開(kāi)口、在該開(kāi)口中暴露的相對(duì)多孔的氧化物層112和空腔130而滲透到IC中的路徑，如圖1中的箭頭所示。這當(dāng)然是不想要的，因?yàn)槿缜八觯@種濕氣滲透會(huì)不利地影響IC的操作。

US?4,057,823公開(kāi)了一種環(huán)境傳感器的示例，即一種用于相對(duì)濕度監(jiān)測(cè)的結(jié)構(gòu)，其可以構(gòu)建在集成電路芯片中。通過(guò)陽(yáng)極浸蝕法使硅芯片上的一小片區(qū)域成為多孔的。隨后氧化該區(qū)域，并且在該多孔區(qū)域的一部分上沉積金屬對(duì)電極(counter?electrode)。由于對(duì)電極下的電介質(zhì)中相對(duì)大的表面積和該結(jié)構(gòu)的開(kāi)放性，環(huán)境濕氣會(huì)快速地?cái)U(kuò)散到電極下面的電介質(zhì)中并吸附在二氧化硅表面上，以便通過(guò)該裝置的電容或電導(dǎo)的可測(cè)量變化來(lái)反映環(huán)境濕度的變化。

明顯的是，由于多種原因(它們中的一些已經(jīng)在上文提出)，存在將多種傳感器集成在IC上的要求。然而，濕敏傳感器的集成不是沒(méi)有問(wèn)題，因?yàn)樽C實(shí)至少難以以經(jīng)濟(jì)劃算的方式防止IC的其它電路暴露至濕氣。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供包括傳感器的IC，其不易遭受到濕氣滲透金屬化疊層的影響。

本發(fā)明還旨在提供制造這種IC的方法。