[发明专利]气体传感器、使用其的集成电路器件及其制造方法

说明书

本发明提供一种气体传感器，包括衬底、加热器、介电层、感测电极和气体敏感膜。衬底具有感测区域和围绕感测区域的周围区域，并且衬底还具有设置在感测区域中的开口。将加热器设置为至少位于开口上面，并且加热器的电阻率约大于6×10^‑8ohm·m。介电层设置在加热器上。感测电极设置在介电层上。气体敏感膜设置在感测电极上。本发明还提供了使用气体传感器的集成电路器件及其制造方法。

本申请是2015年11月13日提交的标题为“气体传感器、使用其的集成电路器件及其制造方法”、专利申请号为201510775915.4的分案申请。

技术领域

本发明一般地涉及半导体技术领域，更具体地，涉及集成电路及其制造方法。

背景技术

MEMS(微机电系统)技术在半导体制造工业中十分普遍。MEMS器件是一种利用非常小的尺寸的部件的技术。MEMS器件是具有固定和/或可移动元件的微型尺寸器件或机械，该元件提供期望用于特殊的应用和系统的一些类型的机电功能。例如，可以存在于半导体芯片封装件中的一些MEMS器件包括(而不限于)微型定时器件、微型传感器、微型致动器、加速器、微型开关、微型泵和阀门以及支持或辅助控制封装件和/或系统级IC中的芯片的功能的其他器件。由于这种MEMS器件通常具有更大的成本效益、更可靠、相对更易于制造，并且在器件之间通常具有非常好的可重复性，所以它们提供了优于传统的传感器的多种优势。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的缺陷，根据本发明的一方面，提供了一种气体传感器，包括：衬底，具有感测区域和围绕所述感测区域的周围区域，并且所述衬底还具有设置在所述感测区域中的开口；加热器，被设置为至少位于所述开口上面，其中，所述加热器的电阻率约大于6×10^-8ohm·m；介电层，设置在所述加热器上；感测电极，设置在所述介电层上；以及气体敏感膜，设置在所述感测电极上。

在该气体传感器中，所述加热器由钨(W)合金、钛钨(TiW)、氮化钛铝(TiAlN)、钽铝(TaAl)或它们的组合制成。

在该气体传感器中，所述加热器包括多层。

在该气体传感器中，所述加热器包括：图案部分，设置在所述衬底的感测区域上；以及焊盘，设置在所述衬底的周围区域上并且连接至所述图案部分。

在该气体传感器中，所述图案部分的线宽度为约0.1μm至约25μm。

该气体传感器还包括：隔膜，设置在所述衬底与所述加热器之间。

在该气体传感器中，所述隔膜由以下材料制成：硅(Si)、二氧化硅(SiO₂)、氮化硅(SiN)、碳化硅(SiC)、氮氧化硅(SiON)或多孔硅。

在该气体传感器中，所述隔膜具有设置在所述衬底的所述感测区域与所述周围区域之间的边界处的至少一个贯通孔。

在该气体传感器中，所述感测电极可以由以下材料制成：钨(W)合金、钛钨(TiW)、氮化钛铝(TiAlN)、钽铝(TaAl)、钛(Ti)、氮化钛(TiN)、钽(Ta)、氮化钽(TaN)、氧化钽(TaO)、氮化钽硅(TaSiN)、铂(Pt)、金(Au)或它们的组合。

根据本发明的另一方面，提供了一种集成电路器件，包括：气体传感器，包括：衬底，具有感测区域和所述感测区域外侧的周围区域，并且所述衬底还具有设置在所述感测区域中的开口；加热器，被设置为至少位于所述开口上面，其中，所述加热器的熔点在约500℃至约3000℃的范围内；介电层，覆盖所述加热器；感测电极，设置在所述介电层上；和气体敏感膜，设置在所述感测电极上；互补金属氧化物半导体(CMOS)器件，设置在所述气体传感器的衬底下面；以及多个连接元件，设置在所述气体传感器与所述互补金属氧化物半导体器件之间并且电连接至所述气体传感器和所述互补金属氧化物半导体器件。