[发明专利]生物兼容电极

说明书

技术领域

本发明涉及生物兼容电极及其制造方法。

背景技术

用于生物应用的电极正逐渐变得需要包括在利用现代半导体工艺制造的半导体器件中，尤其是使用CMOS工艺技术制造的互补金属氧化物半导体(CMOS)器件。

在Eversmann等人的2003年12月在IEEE Journal of Solid-state Circuits，第38卷第12期的CMOS Biosensor Array for Extracellular Recording of Neural Activity中描述了制作生物传感器电极的现有工艺。

在完成标准CMOS工艺以形成器件之后，两个金属层具有氮化物钝化物和钨通孔，将附加的工艺用于形成附加的传感器电极。对所述表面进行平面化，沉积50nm厚的Ti/Pt叠层并使用剥离工艺对其进行构图。将所述叠层用作传感器电极以及用于结合焊盘的粘附层。通过溅射形成40nm的TiO₂、ZrO₂、TiO₂、ZrO₂和TiO₂的传感器电介质，以保护所述生物兼容电极。去除所述结合焊盘上的所述传感器电介质。

在Hofmann等人2003年9月16-18日的33rd European conference on European Solid-State Device Research 2003的第167至170页的Technology Aspects of a CMOS Neuro-Sensor：Back End Process and Packaging中提出了用于制作电极的替代工艺。

在这一工艺中，使用传统CMOS工艺，并且以二氧化硅层上的氮化物钝化层结束。然后为了制造所述电极，在金属化顶部层上形成通孔，并且用Ti/TiN阻挡层和钨填充所述通孔。然后，将CMP工艺用于回蚀所述氮化物钝化层。Cr粘附层后面是Pt电极层，并且使用剥离工艺进行构图。然后通过溅射沉积TiO₂和/或ZrO₂。在所述接触焊盘而不是在所述生物兼容电极处，刻蚀掉TiO₂并且蒸发金触点。

这些工艺的不利方面是要求附加的光刻和刻蚀步骤来制造所述生物兼容电极，导致昂贵的制造成本。

另外，一些金属的使用与现代CMOS工艺并不兼容。这特别适用于铂和金。具体地，使用铂的工艺通常只可以用于晶片直径最大至6英寸的双极性工艺的老式工厂(older fabs)。

因此，需要替代的工艺来制造与CMOS工艺兼容的生物兼容电极。

发明内容

根据本发明，提出了根据权利要求1所述的方法。

通过使用根据本发明的方法，(在形成通孔之后)根本无需光刻步骤就形成了所述生物兼容电极，因此所述工艺比前述工艺廉价。

发明人已经认识到在上述现有技术方法中用于对生物兼容电极进行构图的光刻步骤会产生另外的问题。如果所述光刻稍微与所述触点未对准，那么在制造电极之后可能会暴露出一些触点，可能导致沾污问题。相反，使用本发明所提出的方法，所述方法是自对准的。这使得沾污和涂覆问题最小化。

所述方法与现代CMOS工艺兼容，包括利用铜基互连和铝基互连的工艺。

另外的益处在于所述电极完全是平面的。这避免了在沉积后续电介质的角落处的应力，提高了可靠性。

本发明也涉及根据权利要求6所述的半导体器件。

附图说明

现在将参考附图只作为示例描述本发明的实施例，其中：

图1至图6示出了在根据本发明的第一实施例制造半导体器件时的步骤；

图7和图8示出了在根据本发明的第二实施例制造半导体器件时的步骤；以及

图9示出了根据本发明第三实施例的半导体器件。

附图没有按比例绘制。在不同的图中，相似或类似的部件赋予相同的参考数字，并且不会重复相应的描述。

具体实施方式

参考图1，传统CMOS工艺的结果是具有衬底10的半导体器件，所述衬底内或所述衬底上形成晶体管或者其他器件。为了清楚起见，没有示出这些器件。

然后形成多个互连层。第一互连层由绝缘体12构成，典型地是二氧化硅，具有穿过填充有插头16(这里是钨)的绝缘体形成的通孔14。将第一层铝互连18设置在所述插头16上面。所述铝互连18在衬底10上延伸。