具有传感器的集成电路和制造这种集成电路的方法技术

公开了一种集成电路，包括：衬底(10)，承载多个电路元件；金属化叠层(12，14，16)，将所述电路元件互连，所述金属化叠层包括已构图的上部金属化层，所述上部金属化层包括第一金属部分(20)和第二金属部分(21)；钝化叠层(24，26，28)，覆盖所述金属化叠层；气体传感器，包括所述钝化叠层上的感测材料部分(32，74)；第一导电部分(38)，延伸通过所述钝化底层，将所述感测材料部分的第一区域与所述第一金属部分相连；以及第二导电部分(40)，延伸通过所述钝化叠层，将所述感测材料部分的第二区域与所述第二金属部分相连。还公开了制造这种IC的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种集成电路(1C)，包括衬底，承载多个电路元件；金属化叠层，将所述电路元件互连，所述金属化叠层包括已构图的上部金属化层，所述上部金属化层包括第一金属部分；钝化叠层，覆盖所述金属化叠层；以及传感器。本专利技术还涉及一种制造这种IC的方法。
技术介绍
当前，集成电路(IC)可以包括诸多的传感器，例如气体传感器、相对湿度(RH)传感器、特定分析物检测传感器等等。由于多种原因，可以将这些传感器包括在IC设计中。例如，可以将气体传感器包括在IC中，用于检测添加了芯片的产品的环境条件中的变化，使得通过监测芯片的传感器读数可以实现产品质量控制。例如，这可以用于精确地预测例如易腐食品原料等产品的剩余保存期。例如，气体传感器可以适用于确定环境大气中的CO2含量的变化。替代地，气体传感器可以用于检测诸如建筑物之类的大型环境的气体成分中的变化，或者可以用于医疗应用领域，例如在呼吸器械中。特别相关的是诸如用于产品监测的RF标签之类的大量销售的应用，可以利用有限的附加成本将气体传感器功能添加到1C，因为在这些IC上存在较大的价格压力；即必须便宜地生产这些IC以便商业上具有吸引力。清楚的是需要按照节省成本的方式将诸如气体传感器之类的多个传感器集成到IC上。
技术实现思路
本专利技术设法提供一种包括气体传感器的1C，可以使用标准IC制造方法容易地提供所述气体传感器。本专利技术还设法提供一种制造这种IC的方法。根据本专利技术的一个方面，提出了一种集成电路，包括衬底，承载多个电路元件；金属化叠层，将所述电路元件互连，所述金属化叠层包括已构图的上部金属化层，所述上部金属化层包括第一金属部分和第二金属部分；钝化叠层，覆盖所述金属化叠层；气体传感器，包括所述钝化叠层上的感测材料部分；第一导电部分，延伸通过所述钝化叠层，将所述感测材料部分的第一区域与所述第一金属部分相连；以及第二导电部分，延伸通过所述钝化叠层，将所述感测材料部分的第二区域与所述第二金属部分相连。本专利技术是基于这样的认识可以使用标准处理技术将气体感测材料沉积到钝化叠层的顶部上，并且与金属化叠层中的触点相连。在实施例中，所述感测材料包括多孔层，所述多孔层包括至少一种金属氧化物。例如，这种多孔层可以是利用所述至少一种金属氧化物实现的多孔衬底层，可以使用标准处理步骤形成所述多孔层；可以通过标准刻蚀技术形成所述孔，并且可以使用诸如ALD、CVD、PE-CVD等之类的标准沉积技术形成金属氧化物。替代地，所述多孔衬底层包括阳极氧化铝，可以通过铝沉积接着是阳极氧化步骤来形成所述阳极氧化铝，从而形成迄今为止已知的自对准纳米多孔材料。所述感测材料部分可以具有T形，使得凹陷部分位于所述感测材料部分和所述钝化叠层之间。如果通过金属部分的氧化形成所述感测材料部分，则这是特别有利的，其中不完全氧化可能引起例如在感测部分面对钝化叠层的表面处，金属轨道在第一和第二导电部分之间延伸，从而将感测材料短路。所述凹陷部分防止了残余的金属轨道到达导电部分，从而防止了感测材料的短路。替代地，可以通过相应的电绝缘侧壁间隔物将感测材料部分的侧壁与第一和第二导电部分相分离来防止这种短路。在另外的替代实施例中，第一和第二导电部分包括相应的接合引线，其不与感测部分的侧壁接触，从而也防止了上述短路。所述集成电路还可以包括在所述金属化叠层的金属化层中的加热元件，所述加热元件的位置与所述感测材料部分相对。这具有以下优势可以控制气体传感器的工作温度，从而促进了对只能在升高的温度下进行检测的气体的检测以及气体传感器的反应和恢复时间的加速。优选地，收纳所述加热元件的金属化层是上部金属化层。根据本专利技术的另一个方面，提出了一种制造集成电路的方法，包括提供衬底，所述衬底承载多个电路元件；形成金属化叠层，将所述电路元件互连，所述金属化叠层包括已构图的上部金属化层，所述上部金属化层包括第一金属部分和第二金属部分；形成钝化叠层，覆盖所述金属化叠层；形成气体传感器，包括所述钝化叠层上的感测材料部分；将所述钝化叠层开口以暴露出第一金属部分和第二金属部分；以及形成位于所述感测材料部分的第一区域和第一金属触点之间的第一导电部分以及位于所述感测材料部分的第二区域和第二金属触点之间的第二导电部分。这种方法促进了按照标准制造工艺形成气体传感器，具体地是标准CMOS工艺。所述方法还可以包括在形成所述第一导电部分和所述第二导电部分之前选择性地去除所述感测材料部分的边缘部分以在所述感测材料部分和所述钝化叠层之间形成凹陷部分，以防止如前所述在导电部分之间形成短路。在替代实施例中，所述方法还包括在形成所述第一导电部分和所述第二导电部分之前形成与所述感测部分相邻的电绝缘侧壁间隔物，以防止如前所述地在导电部分之间形成短路。在再一个替代实施例中，在所述感测材料部分的第一区域和所述第一金属触点之间形成第一导电部分以及在所述感测材料部分的第二区域和所述第二金属触点之间形成第二导电部分的步骤包括在所述感测材料部分的第一区域和所述第一金属触点之间形成第一接合引线以及在所述感测材料部分的第二区域和所述第二金属触点之间形成第二接合引线，以防止如前所述地在导电部分之间形成短路。形成包括钝化叠层上的感测材料部分的气体传感器的步骤可以包括在钝化叠层上形成衬底部分；在所述衬底部分中刻蚀孔洞；以及用至少一种金属氧化物至少部分地填充所述孔洞。这具有以下优势可以极大地避免发生由于金属部分的不完全氧化导致的短路。替代地，形成包括钝化叠层上的感测材料部分的气体传感器的步骤包括在所述钝化叠层上形成铝层部分；以及阳极氧化所述铝层部分。这具有以下优势可以在简单的两步骤工艺中形成所述感测材料部分，从而产生特别节省成本的1C。附图说明参考附图更加详细地并且作为非限制示例描述本专利技术的实施例，其中图I示意性地示出了气体传感器的示例工作原理；图2a_2h示意性地示出了根据本专利技术实施例制造具有气体传感器的IC的方法；图3a_3c示意性地示出了根据本专利技术另一个实施例制造具有气体传感器的IC的方法；图4a_4c示意性地示出了根据本专利技术再一个实施例制造具有传感器的IC的方法;图5a_5b示意性地示出了根据本专利技术又一个实施例制造具有传感器的IC的方法;图6_6h示意性地示出了根据本专利技术还一个实施例制造具有传感器的IC的方法；图7示意性地示出了根据本专利技术再一个实施例的包括气体传感器的IC的顶视图；以及图8示意性地示出了根据本专利技术又一个实施例的包括气体传感器的IC的顶视图。具体实施例方式应该理解的是附图只是示意性地并且没有按比例绘制。还应该理解的是贯穿附图相同的参考数字用于表示相同或类似的部件。图I示意性地示出了气体传感器的工作原理。将气体感测材料部分32放置于第一触点20和第二触点21之间的导电路径中。气体感测材料部分32用作可变电阻器，其电阻依赖于暴露于要监测的气体的水平(level of exposure)。通过其中电子从气体感测材料部分32转移到气体的氧化反应的发生、或者通过其中电子从气体转移到气体感测材料部分32的还原反应，气体被吸收到气体感测材料部分32的表面从而改变了材料的电阻。因为反应速率随着气体浓度而变化，可以将测量的电阻转变为气体浓度。典型地，选择气体感测材料部分32具有特定的较高表面积，使得可以将相对较大体积的气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成电路，包括：衬底(10)，承载多个电路元件；金属化叠层(12，14，16)，将所述电路元件互连，所述金属化叠层包括已构图的上部金属化层，所述上部金属化层包括第一金属部分(20)和第二金属部分(21)；钝化叠层(24，26，28)，覆盖所述金属化叠层；气体传感器，包括所述钝化叠层上的感测材料部分(32，74)；第一导电部分(38)，延伸通过所述钝化叠层，将所述感测材料部分的第一区域与所述第一金属部分相连；以及第二导电部分(40)，延伸通过所述钝化叠层，将所述感测材料部分的第二区域与所述第二金属部分相连。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：马蒂亚斯·梅兹，
申请(专利权)人：NXP股份有限公司，
类型：发明
国别省市：