[發明專利]具有傳感器的集成電路和制造這種集成電路的方法

有效

• 申請號: 201210272151.3
• 申請日: 2012-08-01
• 公開（公告）號: CN102915993A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 馬蒂亞斯·梅茲
• 申請（專利權）人: NXP股份有限公司
• 主分類號: H01L23/498
• 分類號: H01L23/498;G01N27/04
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 呂雁葭

技術領域

本發明涉及一種集成電路(IC)，包括：襯底，承載多個電路元件；金屬化疊層，將所述電路元件互連，所述金屬化疊層包括已構圖的上部金屬化層，所述上部金屬化層包括第一金屬部分；鈍化疊層，覆蓋所述金屬化疊層；以及傳感器。

本發明還涉及一種制造這種IC的方法。

背景技術

當前，集成電路(IC)可以包括諸多的傳感器，例如氣體傳感器、相對濕度(RH)傳感器、特定分析物檢測傳感器等等。由于多種原因，可以將這些傳感器包括在IC設計中。

例如，可以將氣體傳感器包括在IC中，用于檢測添加了芯片的產品的環境條件中的變化，使得通過監測芯片的傳感器讀數可以實現產品質量控制。例如，這可以用于精確地預測例如易腐食品原料等產品的剩余保存期。例如，氣體傳感器可以適用于確定環境大氣中的CO₂含量的變化。替代地，氣體傳感器可以用于檢測諸如建筑物之類的大型環境的氣體成分中的變化，或者可以用于醫療應用領域，例如在呼吸器械中。

特別相關的是諸如用于產品監測的RF標簽之類的大量銷售的應用，可以利用有限的附加成本將氣體傳感器功能添加到IC，因為在這些IC上存在較大的價格壓力；即必須便宜地生產這些IC以便商業上具有吸引力。

清楚的是需要按照節省成本的方式將諸如氣體傳感器之類的多個傳感器集成到IC上。

發明內容

本發明設法提供一種包括氣體傳感器的IC，可以使用標準IC制造方法容易地提供所述氣體傳感器。

本發明還設法提供一種制造這種IC的方法。

根據本發明的一個方面，提出了一種集成電路，包括：襯底，承載多個電路元件；金屬化疊層，將所述電路元件互連，所述金屬化疊層包括已構圖的上部金屬化層，所述上部金屬化層包括第一金屬部分和第二金屬部分；鈍化疊層，覆蓋所述金屬化疊層；氣體傳感器，包括所述鈍化疊層上的感測材料部分；第一導電部分，延伸通過所述鈍化疊層，將所述感測材料部分的第一區域與所述第一金屬部分相連；以及第二導電部分，延伸通過所述鈍化疊層，將所述感測材料部分的第二區域與所述第二金屬部分相連。

本發明是基于這樣的認識：可以使用標準處理技術將氣體感測材料沉積到鈍化疊層的頂部上，并且與金屬化疊層中的觸點相連。在實施例中，所述感測材料包括多孔層，所述多孔層包括至少一種金屬氧化物。例如，這種多孔層可以是利用所述至少一種金屬氧化物實現的多孔襯底層，可以使用標準處理步驟形成所述多孔層；可以通過標準刻蝕技術形成所述孔，并且可以使用諸如ALD、CVD、PE-CVD等之類的標準沉積技術形成金屬氧化物。替代地，所述多孔襯底層包括陽極氧化鋁，可以通過鋁沉積接著是陽極氧化步驟來形成所述陽極氧化鋁，從而形成迄今為止已知的自對準納米多孔材料。

所述感測材料部分可以具有T形，使得凹陷部分位于所述感測材料部分和所述鈍化疊層之間。如果通過金屬部分的氧化形成所述感測材料部分，則這是特別有利的，其中不完全氧化可能引起例如在感測部分面對鈍化疊層的表面處，金屬軌道在第一和第二導電部分之間延伸，從而將感測材料短路。所述凹陷部分防止了殘余的金屬軌道到達導電部分，從而防止了感測材料的短路。

替代地，可以通過相應的電絕緣側壁間隔物將感測材料部分的側壁與第一和第二導電部分相分離來防止這種短路。

在另外的替代實施例中，第一和第二導電部分包括相應的接合引線，其不與感測部分的側壁接觸，從而也防止了上述短路。

所述集成電路還可以包括：在所述金屬化疊層的金屬化層中的加熱元件，所述加熱元件的位置與所述感測材料部分相對。這具有以下優勢：可以控制氣體傳感器的工作溫度，從而促進了對只能在升高的溫度下進行檢測的氣體的檢測以及氣體傳感器的反應和恢復時間的加速。優選地，收納所述加熱元件的金屬化層是上部金屬化層。

根據本發明的另一個方面，提出了一種制造集成電路的方法，包括：提供襯底，所述襯底承載多個電路元件；形成金屬化疊層，將所述電路元件互連，所述金屬化疊層包括已構圖的上部金屬化層，所述上部金屬化層包括第一金屬部分和第二金屬部分；形成鈍化疊層，覆蓋所述金屬化疊層；形成氣體傳感器，包括所述鈍化疊層上的感測材料部分；將所述鈍化疊層開口以暴露出第一金屬部分和第二金屬部分；以及形成位于所述感測材料部分的第一區域和第一金屬觸點之間的第一導電部分以及位于所述感測材料部分的第二區域和第二金屬觸點之間的第二導電部分。

這種方法促進了按照標準制造工藝形成氣體傳感器，具體地是標準CMOS工藝。