[发明专利]具有传感器的集成电路和制造这种集成电路的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种集成电路(IC)，包括：承载多个电路元件的衬底；互连所述电路元件的金属化叠层，所述金属化叠层包括图案化上金属化层，该图案化上金属化层包括第一金属部；覆盖金属化叠层的钝化叠层；以及传感器。

本发明还涉及制造这种IC的方法。

背景技术

如今，集成电路(IC)可以包括湿敏传感器，如相对湿度(RH)传感器或浸液检测传感器。由于多种原因，这种传感器可以包括在IC设计中。

例如，这种传感器可以包括在IC中，以确定如已经返回其制造厂商的故障IC是否由于暴露至湿气，如浸水事件，而已经损坏，或者确定IC本身是否存在故障。这种作为故障原因的外部影响的确定对于确定将IC或包括该IC的电子装置返回的消费者是否有权利对该装置要求保修主张来说可能是至关重要的，因为诸如前述浸水事件之类的误用通常使保修无效。

可替换地，这种传感器可以为IC功能性的一部分。例如，存在提供近场通信IC的趋势，这种近场通信IC如具有各种传感器的射频(RF)识别(ID)芯片，传感器如温度传感器、环境光传感器、机械冲击传感器、浸液传感器、湿度传感器、CO₂传感器、O₂传感器、pH传感器和乙烯传感器，其例如可以用来监控贴有该芯片的产品的环境条件，以便能够通过监控芯片的传感器读数实现产品质量控制。

特别吸引人的是将这些传感器中的至少一些集成在IC制造工艺的后端，如集成在金属化叠层中，因为这便于经济划算地达成这种集成，这归功于可以以对工艺流程的变更最少的方式实现这种集成。

然而，IC设计者在将多个传感器集成在金属化叠层中时所面临的一个挑战是环境传感器必须与环境连通接触。这增加了湿气渗透金属化叠层并干扰IC的下层电路元件正确操作的风险。为此，诸如Ta₂O₅层的湿气阻挡层或钝化层可以沉积在金属化叠层上方以避免下层电路暴露至湿气。不幸的是，当在金属化层中集成具有不同功能的多个传感器时，总是不能避免这种阻挡层的部分去除。

在图1中示出了这种多传感器IC的示例，其中具有换能器(transducer)122的环境传感器120和冲击传感器140形成在IC的金属化叠层的顶部金属层中，为清楚起见，顶部金属层的多个下层由单层100示意性地说明。这种顶部金属化层例如可以包括金属层叠层，诸如夹在TiTiN层102和106之间的AlCu层104。同样，仅以举例的方式示出了键合焊盘160。

钝化叠层包括诸如Ta₂O₅层之类的不透湿气层150、氧化物层112和氮化物层114，其覆盖IC并保护它免受损坏，如，避免湿气渗透到IC中并干扰有源电路的正确操作。然而，其中放置传感器140的空腔130的形成结果意味着已经破坏了不透湿气层150，因为这种空腔通常如下形成：在传感器140之上的氮化层114中设置多个开口116，并刻蚀掉围绕传感器140的氧化物112以及不透湿气层150，以形成空腔130。

因此，由于环境传感器120必须暴露至环境，即对换能器122之上的钝化叠层进行开口，所以对湿气来说，存在通过该开口、在该开口中暴露的相对多孔的氧化物层112和空腔130而渗透到IC中的路径，如图1中的箭头所示。这当然是不想要的，因为如前所述，这种湿气渗透会不利地影响IC的操作。

US 4,057,823公开了一种环境传感器的示例，即一种用于相对湿度监测的结构，其可以构建在集成电路芯片中。通过阳极浸蚀法使硅芯片上的一小片区域成为多孔的。随后氧化该区域，并且在该多孔区域的一部分上沉积金属对电极(counter electrode)。由于对电极下的电介质中相对大的表面积和该结构的开放性，环境湿气会快速地扩散到电极下面的电介质中并吸附在二氧化硅表面上，以便通过该装置的电容或电导的可测量变化来反映环境湿度的变化。

明显的是，由于多种原因(它们中的一些已经在上文提出)，存在将多种传感器集成在IC上的要求。然而，湿敏传感器的集成不是没有问题，因为证实至少难以以经济划算的方式防止IC的其它电路暴露至湿气。

发明内容

本发明旨在提供包括传感器的IC，其不易遭受到湿气渗透金属化叠层的影响。

本发明还旨在提供制造这种IC的方法。