用于与焊盘的欧姆接触的氧化铟锡(ITO)层的片上集成制造技术

一种设备包括光学装置(22)和导电焊盘(32)。导电材料的多层堆叠(42,44,46)设置在该焊盘(32)上。ITO层(48)至少部分设置在该光学装置(22)上并且与该多层堆叠(42,44,46)欧姆接触。接触。接触。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于与焊盘的欧姆接触的氧化铟锡(ITO)层的片上集成


[0001]本公开涉及用于与互补金属氧化物半导体(CMOS)焊盘(bond pad)的欧姆接触的氧化铟锡(ITO)层。

技术介绍

[0002]氧化铟锡(ITO)在可见光谱中可为透明的且也可为导电的。这些性质使ITO适用于许多光电应用。也已研究使用ITO薄膜层来连接至诸如铝的金属电极(例如，CMOS焊盘、金属总线或数据线)。不幸地，ITO与铝之间的接触形成会因界面的氧化而受损。例如，当界面曝露于空气时可发生氧化。界面氧化也可由(例如)在ITO的反应溅镀期间馈入至溅镀过程中的氧气、ITO溅镀靶本身的氧自由基或氧释放所致。即使可藉由修改ITO溅镀过程来避免形成薄氧化物层，接触电阻仍趋向于保持不可接受地高且随时间推移随热应力而增加。这种现象是基于氧原子自ITO薄膜扩散至铝中，因此产生绝缘氧化物层，其导致高接触电阻率。

技术实现思路

[0003]本公开描述用于与CMOS或其他导电焊盘的欧姆接触的ITO薄膜的片上集成。
[0004]例如，在一个方面中，本公开描述一种包括光学装置的设备。该设备进一步包括：导电焊盘；以及导电材料的多层堆叠，其在该焊盘上，其中该堆叠包括第一ITO层作为顶层。第二ITO层至少部分设置在该光学装置上并且在该第一ITO层上。
[0005]一些实施方式包括以下特征的一个或多个。例如，导电材料的该多层堆叠可包括与该焊盘直接接触的导电层以及与该导电层直接接触的至少一个扩散阻挡层或黏着层的子堆叠，其中该第一ITO层与至少一个扩散阻挡层或黏着层的该子堆叠直接接触。导电材料的该多层堆叠可形成与该焊盘的欧姆接触。作为具体示例，该多层堆叠可包括在与该焊盘直接接触的铝层上的钛层，其中该第一ITO层在该钛层上。在一些实施方式中可使用其他材料。
[0006]在一些情况下，该第一ITO层具有与该第二ITO层的组成不同的组成。在一些情况下，该第二ITO层覆盖该光学装置。例如，该光学装置可以是设置在集成半导体电路中的光检测元件上方的光学干涉滤波器。
[0007]在一些实施方式中，该光学装置是由该第二ITO层覆盖的光电检测器(例如有机红外光电检测器)。在一些情况下，该设备进一步包括：第二导电焊盘；不同导电材料的第二多层堆叠，其在该第二导电焊盘上，该第二堆叠包括顶层，该顶层包括第一ITO层；以及电极层，其设置在该光学装置的与第二ITO层相对的一侧上并且连接至该第二堆叠的该第一ITO层。在一些情况下，设置在该光学装置的与该第二ITO层相对的一侧上的该电极层由第三ITO层组成。
[0008]前述特征可被集成(例如)作为CMOS集成电路的一部分。
[0009]本公开还描述用于制造包括ITO薄膜的装置的方法，该ITO薄膜用于与CMOS或其他导电焊盘的欧姆接触。因此，在一个方面中，一种方法包括提供包括导电焊盘的基板，其中
光学装置设置在该基板上。该方法包括：在该焊盘上提供导电材料的多层堆叠，该堆叠包括第一ITO层作为顶层；以及提供至少部分在该光学装置和该第一ITO层上的第二ITO层。
[0010]本公开进一步描述一种方法，其包括：提供包括第一导电焊盘和第二导电焊盘的基板；在该第一焊盘上提供导电材料的第一多层堆叠，并且在该第二焊盘上提供导电材料的第二多层堆叠，该堆叠的每一个包括相应的第一ITO层作为顶层；提供在该基板上并且连接至该第一多层堆叠的该第一ITO层的第二ITO层：在该第二ITO层上提供光学装置；以及提供至少部分在该光学装置上并且连接至该第二多层堆叠的该第一ITO层的第三ITO层。
[0011]该多层堆叠的每一个可包括在该相应的焊盘上的导电层、在该导电层上的至少一个黏着层或阻挡层的子堆叠以及在该子堆叠上的该第一ITO层。
[0012]在一些情况下，可省略该第一ITO层。例如，该焊盘上的导电材料的该多层堆叠可包括与该焊盘直接接触的至少一个扩散阻挡层或黏着层的子堆叠以及与该子堆叠直接接触的导电层。至少部分设置在该光学装置上的该ITO层与该多层堆叠电接触。在一些情况下，该多层堆叠的该层沿其中设置该导电焊盘的基板的表面延伸，并且该ITO层的一部分在该多层堆叠的一部分之下。
[0013]本公开可帮助克服金属(诸如铝)与ITO之间的氧化物界面层的问题，其趋向于对接触电阻产生有害影响。制造方法可基于用于层沉积和结构化的标准CMOS技术。因此，在一些情况下，可将(多个)ITO层作为附加件(add
‑
on)集成至CMOS装置中，而无需提供该ITO电连接作为单独的子装备的一部分。具体地，可完成薄ITO层与CMOS焊盘的可靠接触，藉此允许将ITO的电光功能集成至CMOS晶圆上。该技术可帮助确保与CMOS焊盘的可靠接触并且可优化该ITO层的光学性能和/或为光学装置提供静电或RF屏蔽。
[0014]根据以下具体实施方式、附图以及权利要求书，其他方面、特征和优点将是显而易见的。
附图说明
[0015]图1至图3绘示用于与焊盘的欧姆接触的ITO薄膜的片上集成的第一示例过程中的各个步骤。
[0016]图4绘示用于与焊盘的欧姆接触的ITO薄膜的片上集成的另一示例。
[0017]图5绘示具有与焊盘的欧姆接触的ITO薄膜的片上集成的进一步示例。
具体实施方式
[0018]本公开描述用于与CMOS或其他导电焊盘的欧姆接触的ITO薄膜的片上集成。如下文更详细描述，本技术使用ITO至ITO接触以避免否则由于形成氧化物中间层而可发生的问题。
[0019]结合图1至图3描述示例，图1至图3绘示基板20，诸如CMOS半导体晶圆，其在n阱光电二极管24的顶部上具有干涉滤波器22。干涉滤波器是反射一个或多个光谱带或线并透射其他，使得其传递至可检测到其的光电二极管24的光学滤波器。图1至图3也显示后端堆叠，其包括多层金属结构26以及对应的导电通孔层。多层金属结构可由(例如)铝(Al)或一些其他导电金属组成。在所绘示的示例中，晶圆20包括其中设置有n阱光电二极管24的p型基板28。介电层(例如氧化物)30设置在基板28上并且围绕多层金属堆叠26。后端堆叠的一部分
形成焊盘32。在一些情况下，可代替半导体晶圆来使用其他类型的基板(例如玻璃)。
[0020]取决于滤波器22的光谱特性，该配置可用于各种光学感测目的。对于一些应用，在干涉滤波器22上方提供导电屏蔽层是有益的。例如，可藉由提供电耦合至焊盘32的透明导电材料来形成干涉滤波器22上方的导电屏蔽层。ITO可为此目的提供合适材料，这是因为其在可见光谱中可为透明的并且可为导电的。在一些应用中，ITO层的厚度优选地在30nm至300nm的范围中以实现所期望的光学及电特性。焊盘32可用于向ITO层施加经精确限定的电压。然而，由于至少两个原因，将ITO层直接沉积至焊盘32上以及执行随后的剥离过程以图案化ITO可能是困难的。首先，如上文所提及，由于这些材料的化学性质，简单地藉由沉积ITO至铝上无法实现可靠的低欧姆接触，从而导致形成薄氧化物层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种设备，包括：光学装置；导电焊盘；导电材料的多层堆叠，其在该焊盘上，该堆叠包括第一ITO层作为顶层；以及第二ITO层，其至少部分设置在该光学装置上并且在该第一ITO层上。2.根据权利要求1所述的设备，其中该第一ITO层具有与该第二ITO层的组成不同的组成。3.根据权利要求1或2所述的设备，其中该第二ITO层覆盖该光学装置。4.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中导电材料的该多层堆叠形成与该焊盘的欧姆接触。5.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中导电材料的该多层堆叠包括与该焊盘直接接触的导电层，且至少一个扩散阻挡层或黏着层的子堆叠与该导电层直接接触，其中该第一ITO层与至少一个扩散阻挡层或黏着层的该子堆叠直接接触。6.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中该多层堆叠包括在与该焊盘直接接触的铝层上的钛层，其中该第一ITO层在该钛层上。7.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中该光学装置是光学干涉滤波器。8.根据权利要求7所述的设备，其中该光学干涉滤波器设置在集成半导体电路中的光检测元件上方。9.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中该光学装置是光电检测器并且其中该第二ITO层覆盖该光电检测器，该设备进一步包括：第二导电焊盘；不同导电材料的第二多层堆叠，其在该第二导电焊盘上，该第二堆叠包括顶层，该顶层包括第一ITO层；电极层，其设置在该光学装置的与第二ITO层相对的一侧上并且连接至该第二堆叠的该第一ITO层。10.根据权利要求9所述的设备，其中该光电检测器是有机红外光电检测器。11.根据权利要求9或10所述的设备，其中设置在该光学装置的与该第二ITO层相对的一侧上的该电极层由第三ITO层组成。12.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中该第一ITO层和该第二ITO层被集成为CMOS集成电路的一部分。13.一种方法，包括：提供包括导电焊盘的基板，光学装置设置在该基板上；在该焊盘上提供导电材料的多层堆叠，该堆叠包括第一ITO层作为顶层；以及提供至少部分在该光学装置和该第一ITO层上的第二ITO层。14.根据权利要求13所述的方法，其中该第一ITO层具有与该第二ITO层的组成不同的组成。15.根据权利要求13或14所述的方法，包括提供该第二ITO层，使得其覆盖该光学装置。16.根据前述权利要求13
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15中任一项所述的方法，其中导电材料的该多层堆叠形成与该焊盘的欧姆接触。
17.根据前述权利要求13
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16中任一项所述的方法，其中提供多层堆叠包括：沉积与该焊盘直接接触的导电层；沉积与该导电层直接接触的至少一个扩散阻挡层或黏着层的子堆叠；以及沉积与至少一个扩散阻挡层或黏着层的该子堆叠直接接触的该第一ITO层。18.根据前述权利要求13
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17中任一项所述的方法，其中提供多层堆叠包括：在该焊盘上沉积铝层；在该铝层上沉积钛层；以及在该钛层上沉积该第一ITO层。19.根据前述权利要求13
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【专利技术属性】
技术研发人员：G埃尔姆斯泰纳，汉尼斯布兰德纳，帕特里克波尔多，
申请(专利权)人：ams有限公司，
类型：发明
国别省市：