包含热导式气体传感器的集成电路制造技术

一种集成电路，其特征在于，包括：半导体衬底；在半导体衬底上的相对湿度传感器，所述相对湿度传感器包括第一传感器电极，第二传感器电极，和覆盖在第一传感器电极和第二传感器电极上的湿度敏感层，和在半导体衬底上的热导式气体传感器，所述热导式气体传感器具有位于湿度敏感层上的电阻传感器元件。

【技术实现步骤摘要】
包含热导式气体传感器的集成电路
本专利技术涉及一种集成电路。特别地，本专利技术涉及一种包括热导式气体传感器的集成电路。
技术介绍
现今，集成电路可以包括不同的传感器，如环境光(AL)传感器，温度(T)传感器，气体传感器，相对湿度(RH)传感器，具体分析物检测传感器等等。这种集成电路有广泛的应用。例如，它们可应用于供应链管理领域来跟踪和监控食品和饮料的新鲜度。它们也可以用作环境传感器，例如作为在汽车或在建筑物(如智能大厦)内的供热，通风和空调(HVAC)系统的一部分。另外也可应用在农业(如检测温室的环境条件)领域或医疗领域。也可广泛应用在移动通信设备中，如移动电话，平板电脑或笔记本电脑，需要测量当地环境因素的进一步应用。这种集成电路的传感器，有较小的外形。由于较小的外形尺寸，射频识别(RFID)标签可以包含集成可一个或多个传感器的集成电路，从而更易于编程和读出。此外，用既定的半导体加工技术，可以让大量传感器的制造更加便宜。可在集成电路中应用的一种传感器是热导式气体传感器。通过使电流流过电阻传感器元件，使所述传感器元件升温。通过包括集成电路的衬底以及传感器元件附近存在的任何气体的周围环境，所产生的的热量被消散。传感器元件的电阻率与温度是成比例的，传感器元件的温度对于气体的热导率是敏感的(决定了气体把热量排出传感器元件的速度)。由于气体的热导率是由它的密度和成分决定的，测量传感器元件的电阻就可以提供相关气体的信息。由于不同的气体有不同的热导率，传感器可以被用于确定是否存在气体以及该气体的成分。热导式气体传感器被相对于湿度和环境温度的交叉敏感性所影响。为了校正这些因素，习惯上提供单独的相关湿度传感器和温度传感器。理想情况下，将这些额外的传感器设置在气体传感器附近。然而，各种各样的传感器在一个衬底上集成是困难的。因此，额外的传感器通常设置在单独的衬底和/或在单独的封装中。影响这种热导式气体传感器的另一个问题是，他们相对较高的温度(可高达300℃)下工作。到衬底中的热耗散在这个意义上是有问题的，它可能会导致集成电路中的其它部件被不必要的加热，同时也增加了操作传感器所需的功率量。
技术实现思路
本专利技术分别记载于随附的独立和从属权利要求。从属权利要求的特征组合，可结合独立权利要求，而不是仅仅作为权利要求中明确记载的功能。根据本专利技术的一个方面，提供了一种集成电路。该集成电路包括半导体衬底。该集成电路还包括在衬底上的相对湿度传感器。相对湿度传感器包括第一传感器电极，第二传感器电极，和覆盖第一传感器电极和第二传感器电极的湿度敏感层。该集成电路还包括在衬底上的热导式气体传感器。热导式气体传感器具有位于湿度敏感层上的电阻传感器元件。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种制造集成电路的方法。该方法包括：提供半导体衬底。该方法还包括通过形成第一传感器电极和第二传感器电极，以在衬底上形成相对湿度传感器，然后沉积湿度敏感层以覆盖所述第一和第二传感器电极；该方法进一步包括通过在相对湿度传感器的湿度敏感层上形成电阻传感器元件，以在衬底上形成热导式气体传感器。本专利技术的实施例允许相对湿度传感器和热导式气体传感器被集成在同一半导体衬底上。在使用中，相对湿度传感器可用于把热导式气体传感器的交叉敏感性校正到检测到的相对湿度的水平。由于相对湿度传感器与热导式气体传感器设置在同一衬底上，它们比由单独的衬底和/或在不同的封装提供的传感器更接近彼此。这可以改善校正交叉敏感性的准确性。把热导式气体传感器的电阻传感器元件设置在湿度敏感层之上可以限制衬底的热损失。因此，低功耗操作得以使用。在一些实施例中，湿度敏感层所用的材料可以被选择为具有低导热性的材料，从而进一步限制热损失。值得注意的是，根据本申请的目的，术语“湿度”是指个别水分子的存在。例如，这些分子可以在空气中传播。这些水分子不构成水蒸汽，因为它们不凝结成水滴。在一些实例中，电阻传感器元件可以位于湿度敏感层的上表面上。湿度敏感层，可以提供所述传感器元件的机械支撑。在另一个实施例中，电阻传感器元件可以悬浮在湿度敏感层的上表面的上方。这样的安排可以提高传感器元件的有效表面面积(因为传感器元件的底面可接触目标气体)，从而可提高传感器的灵敏度。此外，所述传感器元件的构造可进一步限制到衬底的热损失。在一个实施例中，可以提供穿过透湿度敏感层的通孔。所述通孔包含连接到热导式传感器的电阻传感器元件的导电材料。这种紧凑的布置允许所述传感器元件被连接到集成电路的其它元件(例如，控制和读出电路)。导电材料仅部分地填充通孔。例如，它可能覆盖通孔侧壁。在一些实例中，通孔的材料可以与用于热导式气体传感器的传感器元件的材料相同。这使得形成传感器元件的材料与填充通孔的材料可以在同一个工艺步骤中被铺设。在一些实例中，可以在衬底的主表面上设置金属化堆。已知在集成电路制造领域，金属化堆通常可包括多个介电层，包括，使集成电路的各个组成部分的相互连接的构图金属元件。在堆中的层中构图金属元件可以由包含连接到构图金属元件的通孔的介电层所分离。金属化堆的上层可以包括金属元件，用于接收从相对湿度和气体传感器的连接。注意的是，术语“上层”并不一定具体指堆的最上层。例如，上层可以是堆中上半部分的任意层。可在金属化堆上设置钝化堆。钝化堆用于为金属化堆提供机械和化学保护(例如对抗划伤或腐蚀)，这在集成电路制造领域中是已知的。相对湿度传感器和热导式气体传感器可以同时位于钝化堆上。因此，电阻元件和电极可以使用后段制程(BEOL)工艺形成。此外，这种配置允许传感器得以在相同的集成电路中用作其他功能，如CMOS晶体管，与金属化堆互连，并且可以形成如传感器控制电路的功能。通孔被设置为穿过钝化堆。通孔填充有导电材料，该导电材料把金属化堆连接到电阻传感器元件以及相对湿度传感器的第一和第二传感器电极中的至少一个。由此，传感器和上述金属化堆上层中的金属元件可以实现电连接。可以提供通过湿度敏感层和钝化堆的开口部，以提供到金属化堆中结合焊盘的连接。这可以实现集成电路的电气连接，且不会对传感器操作产生不利影响。热导式气体传感器可以位于衬底上的相对湿度传感器的相邻处。所谓“相邻处”是指，没有其它元件，例如其他的传感器，电路或组件位于气体传感器和湿度传感器之间。在校正气体传感器对湿度的交叉敏感性的时候，这种传感器紧密靠近的设置可以确保高度准确性。热导式气体传感器的的电阳传感器元件可以在衬底的主表面平行的平面上延伸。这可以让传感器元件在实质的平面结构上形成，反过来又让该元件通过BEOL工艺中的标准金属化技术进行铺设。集成电路可以包括附加的传感器，从而允许多模式检测。这些额外的传感器之一可以是温度传感器。该温度传感器可被用于校正气体传感器对室温的交叉敏感性。还可以提供至少一个另外的传感器，延伸集成电路的多模态感测功能。额外的传感器的可以包括环境光传感器，配置为感测不同的目标气体的气体传感器，压力传感器，流量传感器，加速度传感器，方向传感器，磁强计，红外线(或近红外)接近传感器。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种无线射频识别(RFID)标签，包括上述任一类型的集成电路。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种移动通信装置，包括上述任一类型的集成电路。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种供热，通风和空调(H本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成电路，其特征在于，包括：半导体衬底；在半导体衬底上的相对湿度传感器，所述相对湿度传感器包括第一传感器电极，第二传感器电极，和覆盖在第一传感器电极和第二传感器电极上的湿度敏感层，和在半导体衬底上的热导式气体传感器，所述热导式气体传感器具有位于湿度敏感层上的电阻传感器元件。

【技术特征摘要】
2012.10.12 EP 12188372.21.一种集成电路，其特征在于，包括：半导体衬底；位于所述半导体衬底的主表面上的金属化堆，以及位于所述金属化堆上的钝化堆；位于所述钝化堆上的相对湿度传感器，所述相对湿度传感器包括第一传感器电极，第二传感器电极和覆盖在第一传感器电极和第二传感器电极上的湿度敏感层，和位于所述钝化堆上的热导式气体传感器，所述热导式气体传感器具有位于湿度敏感层上的电阻传感器元件。2.根据权利要求1所述的集成电路，其特征在于，所述电阻传感器元件位于湿度敏感层的上表面上。3.根据权利要求1所述的集成电路，其特征在于，所述电阻传感器元件悬浮在湿度敏感层的上表面上。4.根据前述任一项权利要求所述的集成电路，其特征在于，包括穿过湿度敏感层的通孔，所述穿过湿度敏感层的通孔包含连接到热导式气体传感器的电阻传感器元件的导电材料。5.根据权利要求4所述的集成电路，其特征在于，所述穿过湿度敏感层的通孔中的导电材料部分填充和涂覆所述穿过湿度敏感层的通孔的侧壁。6.根据权利要求1所述的集成电路，其特征在于，包括穿过钝化堆的通孔，所述穿过钝化堆的通孔填充有导电材料，该导电材料把金属化堆连接到电阻传感器元件以及相对湿度传感器的第一传感器电极和第二传感器电极中...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗埃尔·达门，奥瑞利·休伯特，帕斯卡尔·贝思肯，
申请(专利权)人：NXP股份有限公司，
类型：发明
国别省市：