[发明专利]集成电路及制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种集成电路(IC)，该IC包括：衬底，包括至少一个光传感器；衬底上的互连结构；以及互连结构上的至少一个钝化层。

本发明还涉及一种制造这种IC的方法。

背景技术

在从汽车到家庭自动化和移动计算的众多应用中，关于例如电磁谱的适光(photopic)范围(即，人眼可见的光)中的环境光量的信息获取可能受到商业上的关注。这种信息例如可以用于控制环境中的光源，使得在舒适的照明水平和能耗之间获得适当的折中，以调整移动设备显示器的亮度从而延长电池工作时间，例如在进入隧道时打开车辆前照灯，等等。

除了适光信息之外，检测UV和IR辐射水平也受到关注，以区分环境光条件类型，如人造光还是阳光，或者传送关于环境舒适度的完整信息，如包括关于UV照射以及存在辐射热源的信息。

光敏Si二极管可以用作光传感元件。光在Si衬底中通过在典型地反向偏置的n⁺/p(或者p⁺/n)二极管的耗尽区附近产生电子-空穴对而被吸收，这些载流子被耗尽区分离并因此产生可被测量的光电流。光电流与光强成正比；因此，这些器件可以用作光传感器换能器。

Si二极管一般而言具有小的波长选择性，且检测相当宽的光谱，可以包括UV、可见光以及直至1100nm的IR辐射。关于如何可以针对光谱的给定部分来改变光电二极管的灵敏度，存在大量文献，例如使用不同扩散深度的掺杂剂以形成二极管结，形成垂直堆叠二极管，以及封装级或外壳级滤波器应用。然而，这些方法或者没有向光谱的不同部分给出适当的灵敏度且需要大量后期信号处理，或者仅允许每一ALS(环境光传感器)器件感测光谱的单一部分。

随着电子设备和电子信息收集(如通过封装产品上的RF标签)的多样化，经常希望在单一IC中包括多种传感器。例如，可能特别希望检测其他环境参数，如温度和湿度，例如用于建筑物和车辆中的HVAC(采暖、通风和空调)控制。

这种多传感器IC本身是已知的。但是，大多数解决方案基于包括多个分立传感器的系统，这使得系统庞大而昂贵。此外，制造工艺可能十分复杂，特别是在用于检测EM谱不同部分的多个光传感器集成到单一IC中时。这不利地影响产率，并推高了已知产品的价格。

发明内容

本发明旨在提供一种包括至少一个光传感器以及湿气传感器(如相对湿度传感器)的紧凑IC。

本发明还旨在提供一种以成本有效的方式制造这种IC的方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种集成电路，包括：衬底，包括至少一个光传感器；衬底上方的互连结构；互连结构上的至少一个钝化层，所述钝化层包括所述至少一个光传感器上方的第一区域；以及气体传感器，至少部分地位于所述至少一个钝化层的另一区域上，其中气体传感器包括处于第一电极和第二电极之间的气敏层，气敏层还包括位于第一区域上的一部分。

本发明基于这样的认识：气敏材料，例如表现出的介电常数取决于材料中的气体(例如，CO、CO₂和/或湿气)水平的材料，也可以用作衬底中光传感器(例如，光敏二极管)的光滤波器，这通过将气敏材料的一部分置于光传感器上方的钝化层区域上，从而有效地使用气敏材料的吸收谱作为滤波材料的滤波性质来实现。由于气敏材料还用作针对EM谱一部分的滤波器，IC可以更加紧凑且更加成本有效，因为只需要单一处理步骤，即，沉积气敏材料以形成气体传感器(例如，湿气传感器，如相对湿度传感器)并形成衬底中位于用作滤波器的气敏材料部分下方的光敏元件(即，光传感器)的滤波器。

在一实施例中，湿敏层是聚合物层，其中聚合物优选地是从包括聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚胺、聚吡啶、聚碳酸酯、聚乙酸酯、聚苯乙烯及其衍生物的组中选择的，因为已知这些聚合物的介电常数和/或导电性质取决于聚合物吸收的湿气量。聚酰亚胺是特别优选的聚合物，因为该聚合物表现出其介电常数对于该聚合物中的湿气水平具有特别大的依赖性，例如这已经由M.Dokmecki在Journal of Microelectromechanical Systems，2001，Vol.10第197-204页中公开，并且其具有的光学性质能够通过控制其固化温度来进行调整，例如这已经在J.Chem.Phys.，1993，Vol.38第3445页中公开。