CN106865486A - 电容式指纹传感器及其形成方法和电子产品 - Google Patents

电容式指纹传感器及其形成方法和电子产品 Download PDF

Info

Publication number
CN106865486A
CN106865486A CN201510916676.XA CN201510916676A CN106865486A CN 106865486 A CN106865486 A CN 106865486A CN 201510916676 A CN201510916676 A CN 201510916676A CN 106865486 A CN106865486 A CN 106865486A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
insulating barrier
connector
hole
level metallic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510916676.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN106865486B (zh
Inventor
高燕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
Original Assignee
Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp, Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp filed Critical Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Priority to CN201510916676.XA priority Critical patent/CN106865486B/zh
Publication of CN106865486A publication Critical patent/CN106865486A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106865486B publication Critical patent/CN106865486B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/0006—Interconnects
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/02—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems containing distinct electrical or optical devices of particular relevance for their function, e.g. microelectro-mechanical systems [MEMS]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00349—Creating layers of material on a substrate
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00388—Etch mask forming
    • B81C1/00404—Mask characterised by its size, orientation or shape

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Image Input (AREA)

Abstract

一种电容式指纹传感器及其形成方法和电子产品。其中，电容式指纹传感器的形成方法包括：提供前端器件层；在前端器件层上形成金属互连结构；形成金属互连结构至少包括：形成次顶层金属互连层；在次顶层金属互连层上形成第一绝缘层；在第一绝缘层中形成第一通孔，第一通孔暴露至少部分次顶层金属互连层；在第一通孔内形成第一插塞；在第一绝缘层和第一插塞上形成第一刻蚀停止层；在第一刻蚀停止层上形成第二绝缘层；在第二绝缘层和第一刻蚀停止层中形成第二通孔，第二通孔暴露至少部分第一插塞表面；在第二通孔内形成第二插塞；在第二绝缘层和第二插塞上方形成顶层金属互连层。所述形成方法形成的电容式指纹传感器中，指纹识别灵敏度提高。

Description

电容式指纹传感器及其形成方法和电子产品
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种电容式指纹传感器及其形成方法和电子产品。
背景技术
指纹为皮肤表皮上突起的纹路，并且每个人随着遗传特征的不同，亦各自具有相异的指纹，使得纹指目前已广泛使用于个人身份辨识时的一种生物特征。随着半导体产业的蓬勃发展，利用半导体芯片所制成的电容式指纹传感器，已渐渐的应用于各式各样的电子产品上(例如移动电子装置上)，以实现各种各样的运用(例如身份识别运用)，从而实现各种功能(例如降低该电子产品被盗用的风险等)。
电容式指纹传感器中具有电容感测元件，电容感测元件通过检测靠近其的指纹所引起的不同电容变化，实现对指纹的识别。然而，现有电容式指纹传感器的识别灵敏度有待提高，包含现有电容式指纹传感器的电子产品结构有待改进。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种电容式指纹传感器及其形成方法和电子产品，以提高电容式指纹传感器的指纹识别灵敏度，并改进相应电子产品的结构设计。
为解决上述问题，本发明提供一种电容式指纹传感器的形成方法，电容式指纹传感器的形成方法包括：
提供前端器件层；
在所述前端器件层上形成金属互连结构；
形成所述金属互连结构至少包括：形成次顶层金属互连层；在所述次顶层金属互连层上形成第一绝缘层；在所述第一绝缘层中形成第一通孔，所述第一通孔暴露至少部分所述次顶层金属互连层；在所述第一通孔内形成第一插塞；在所述第一绝缘层和所述第一插塞上形成第一刻蚀停止层；在所述第一刻蚀停止层上形成第二绝缘层；在所述第二绝缘层和所述第一刻蚀停止层中形成第二通孔，所述第二通孔暴露至少部分所述第一插塞表面；在所述第二通孔内形成第二插塞；在所述第二绝缘层和所述第二插塞上方形成顶层金属互连层。
可选的，形成所述金属互连结构还包括：在形成所述第二插塞后，在所述第二绝缘层上形成一层或者多层第三绝缘层，并在所述第二绝缘层和所述第三绝缘层之间形成第二刻蚀停止层；当在所述第二绝缘层上形成多层所述第三绝缘层时，在上下两层所述第三绝缘层之间也形成所述第二刻蚀停止层；在形成一层所述第三绝缘层后，在所述第三绝缘层及其下方所述第二刻蚀停止层中形成第三通孔，然后在所述第三通孔内形成第三插塞；所述顶层金属互连层形成在所述第三绝缘层和所述第三插塞上方。
可选的，形成所述第一通孔和所述第二通孔包含采用光刻步骤，并且，形成所述第一通孔采用的光刻步骤与形成所述第二通孔的光刻步骤采用同一光刻掩模版。
可选的，形成所述第二通孔的步骤包括：
刻蚀所述第二绝缘层，直至停止在所述第一刻蚀停止层表面；
刻蚀所述第一刻蚀停止层，直至停止在所述第一插塞表面。
可选的，所述第一绝缘层的材料为氧化硅，所述第一刻蚀停止层的材料为氮化硅，所述第二绝缘层的材料为氧化硅。
为解决上述问题，本发明还提供了一种电容式指纹传感器，电容式指纹传感器包括：
前端器件层；
位于所述前端器件层上的金属互连结构，所述金属互连结构具有顶层金属互连层和次顶层金属互连层，所述顶层金属互连层和所述次顶层金属互连层之间具有顶层金属间介质层；
所述顶层金属间介质层至少包括从下到上层叠的第一绝缘层、第一刻蚀停止层和第二绝缘层；
所述第一绝缘层内具有第一插塞；
所述第二绝缘层内具有第二插塞；
所述第二插塞贯穿所述第一刻蚀停止层。
可选的，所述顶层金属间介质层还包括位于所述第二绝缘层上的一层或者多层第三绝缘层；所述第二绝缘层和所述第三绝缘层之间具有第二刻蚀停止层；当所述第三绝缘层为多层时，上下两层所述第三绝缘层之间也具有所述第二刻蚀停止层；所述第三绝缘层内具有第三插塞；所述第三插塞贯穿所述第二刻蚀停止层。
可选的，所述第一绝缘层的材料为氧化硅，所述第一刻蚀停止层的材料为氮化硅，所述第二绝缘层的材料为氧化硅。
为解决上述问题，本发明还提供了一种电子产品，所述电子产品具有如上所述的电容式指纹传感器。
可选的，所述电子产品具有上盖板，所述电容式指纹传感器直接位于所述上盖板下方。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
本发明的技术方案中，在形成金属互连结构时，通过先形成位于次顶层金属互连层上的第一绝缘层，然后在所述第一绝缘层中形成第一通孔，以在所述第一通孔内形成第一插塞，之后在所述第一绝缘层和所述第一插塞上形成第一刻蚀停止层，在所述第一刻蚀停止层上形成第二绝缘层，在所述第二绝缘层和所述第一刻蚀停止层形成第二通孔，以在所述第二通孔内形成第二插塞，最后在所述第二绝缘层和所述第二插塞上方形成顶层金属互连层。通过上述过程，所述形成方法使得顶层金属间介质层包括第二绝缘层、第一刻蚀停止层和第一绝缘层，此时，顶层金属间介质层的总厚度增加，相比于现有电容式指纹传感器中的顶层金属间介质层而言，厚度至少能够增加一倍，因此，能够增加顶层金属互连层与其下方的导电结构之间的距离，进而减小顶层金属互连层下其下方导电结构之间的寄生电容，提高电容式指纹传感器的指纹识别灵敏度。
进一步，形成金属互连结构还包括：在形成第二插塞后，在第二绝缘层上形成一层或者多层第三绝缘层，并在第二绝缘层和第三绝缘层之间形成第二刻蚀停止层。当在第二绝缘层上形成多层第三绝缘层时，在上下两层第三绝缘层之间也形成第二刻蚀停止层。在形成一层第三绝缘层后，在第三绝缘层及其下方第二刻蚀停止层中形成第三通孔，第三通孔在厚度方向上贯穿第三绝缘层及其下方的第二刻蚀停止层，然后在第三通孔内形成第三插塞。顶层金属互连层形成在第三绝缘层和第三插塞上方。通过形成第三绝缘层，可以进一步增加顶层金属间介质层的厚度，在不需要改变设计规则和工艺制程的条件下，顶层金属间介质层的厚度可以增加至现有电容式指纹传感器中顶层金属间介质层厚度的三倍以上，从而进一步减小寄生电容，进一步提高电容式指纹传感器的指纹识别灵敏度。
更加重要的是，本发明的技术方案中，形成两层或者两层以上的绝缘层，并分别在相应绝缘层中形成插塞，整个形成方法过程中，在不影响相应通孔(包括相应的两个或者两个以上通孔)形成和相应插塞的填充(包括相应的两个或者两个以上插塞)的前提下，实现顶层金属介质层的增厚，并且不需要改变原有电容式指纹传感器的工艺制程和设计规则，因此可以在提高电容式指纹传感器的指纹识别灵敏度的同时，防止工艺步骤的复杂化。
附图说明
图1是现有电容式指纹传感器的剖面结构示意图；
图2至图8是本发明实施例所提供的电容式指纹传感器的形成方法各步骤对应剖面结构示意图；
图9是本发明实施例所提供的电子产品剖面结构示意图。
具体实施方式
正如背景技术所述，现有电容式指纹传感器(半导体芯片)的识别灵敏度有待提高，采集到的指纹图像中指纹纹路太浅或者根本分辨不出指纹纹路，导致特殊手指应用受到限制，同时如果采集到不清晰的指纹图像，给后续指纹处理及识别造成一定的影响。
包含现有电容式指纹传感器的电子产品结构有待改进，而现有电容式指纹传感器的识别灵敏度不高是导致相应电子产品结构复杂的主要原因。由于现有电容式指纹传感器的识别灵敏度不高，为了使电容式指纹传感器尽量能够靠近用户手指指纹，目前通常将电容式指纹识别传感器粘贴在陶瓷、蓝宝石或者微晶锆等较薄的基板下面，然后将这个较薄的基板设置在电子产品外盖板相应开设的开孔中。这种结构不仅增加了工艺难度，提高了成本，而且影响电子产品的外观和使用手感。
一种现有电容式指纹传感器的剖面结构如图1所示，其包括前端器件层110，位于所述前端器件层110上的金属互连结构120，金属互连结构120具有顶层金属互连层124和次顶层金属互连层121，顶层金属互连层124和次顶层金属互连层121之间具有顶层金属间介质层122(Top IMD，位于顶层金属互连层与次顶层金属互连层之间的介质层)。顶层金属间介质层122内具有连接顶层金属互连层124和次顶层金属互连层121之间的插塞123。
发明人经过研究和实验(包括电场仿真等实验)，发现，对于电容式指纹传感器而言，如果顶层金属间介质层122的厚度T1增加，能极大提升指纹识别的灵敏度。因为通常电容式指纹传感器所利用的检测电容是顶层金属互连层124与手指之间的电容(即顶层金属互连层124包括前述电容感测元件)，而顶层金属互连层124与位于其下方的导电结构(所述导电结构中起到主要影响的是次顶层金属互连层121)之间形成的耦合电容为寄生电容。所述寄生电容越大，相应的指纹识别灵敏度越低。
进一步分析其原因，通过将顶层金属互连层等效为上电容板，位于顶层金属互连层下方的所述导电结构等效为下电容板，则上述寄生电容的大小可以用平板电容的计算公式来表示：
C＝εε0S/d
其中，C为寄生电容，ε为相对介电常数，ε0为真空介电常数，S为上下等效电容板的正对面积，d为上下等效电容板的间距。
从上述公式可以看到，在ε、ε0和S都较难改变的情况下，通过增加上下等效电容板的间距d，可以减小寄生电容C。而顶层金属间介质层122的厚度T1越大，则上下等效电容板的间距d越大，因此，通过增加顶层金属间介质层122的厚度T1，能够减小寄生电容C，从而提高电容式指纹传感器的指纹识别灵敏度。
但是，当顶层金属间介质层122的厚度T1增加至原设计厚度的30％以上的时候，在顶层金属间介质层122内形成通孔时会出现各种问题。例如在刻蚀形成通孔的过程中，由于所要形成的通孔剖面具有过高的宽深比(AspectRatio，也称横纵比)，导致刻蚀过程中会出现刻蚀停止的问题。并且，在所形成的通孔中填充形成插塞123时，也会遇到各种问题。例如所形成的插塞123内会出现孔洞(Void)，从而影响插塞123的导电性能。
为此，本发明提供一种新的电容式指纹传感器的形成方法，所述方法通过在不改变工艺制程和工艺设计的基础上，通过形成两层或者两层以上的绝缘层，并进行相应的插塞填充，达到在不影响通孔形成和插塞填充的前提下，实现顶层金属介质层的增厚。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
本发明实施例提供一种电容式指纹传感器的形成方法，请结合参考图2至图8，在图2至图8所示过程中，本实施例首先提供前端器件层210，然后前端器件层210上形成金属互连结构220(请参考图8)。
本实施例中，所述前端器件层210可以包括CMOS半导体电路等结构。
请参考图2，本实施例所提供的形式方法中，形成金属互连结构220包括在前端器件层210上形成多层金属互连层(未标注)，图2中显示在前端器件层210上形成两层金属互连层，其它实施例中可以形成其它层数的金属互连层。所述形成方法在上下两层所述金属互连层之间形成金属间介质层(未标注)，并且，所述形成方法在上述多层金属互连层上形成另一层金属介质层(未标注)，以覆盖所述金属互连层。然后，在上述金属介质层上形成次顶层金属互连层221，如图2所示。
本实施例中，形成次顶层金属互连层221可以包括以下步骤：首先，上述金属间介质层上形成粘着层(Glue layer，未标注)，在所述粘着层上覆盖金属材料层，然后对所述金属材料层进行刻蚀和化学机械研磨，之后，还可以在平坦化后的金属材料层上形成另一层粘着层(未标注)。
本实施例中，上述粘着层可以采用钛和氮化钛的叠层结构组成，上述金属材料层可以采用铝形成。上述金属材料层在化学机械研磨后的厚度可以为位于所述金属材料层下方的所述粘着层的厚度可以为位于所述金属材料层上方的所述粘着层的厚度可以为
请继续参考图2，在次顶层金属互连层221上形成第一绝缘层222。
本实施例中，第一绝缘层222的材料可以为氧化硅，第一绝缘层222的厚度t1(请参考图8)可以根据相应的工艺制程能力和设计需要进行选择，并且第一绝缘层222的厚度t1可以与现有电容式指纹传感器的顶层金属间介质层的厚度T1(请参考图1)相等，例如具体可以为
请继续参考图2，在第一绝缘层222中形成第一通孔2221，第一通孔2221在厚度方向上贯穿第一绝缘层222，第一通孔2221暴露至少部分次顶层金属互连层221。
本实施例中，第一通孔2221的形成过程为本领域技术人员所熟知(所述形成过程通常包括光刻步骤)，在此不再赘述。
请参考图3，在图2所示第一通孔2221内形成第一插塞223。
本实施例中，第一插塞223可以采用钨材料制作，并且，在第一通孔2221内填充钨之前，可以先形成粘着层，所述粘着层可以采用金属、金属化合物和它们的组合材料形成，并且可以为单层或多层结构，例如本实施例中，所述粘着层可以采用钛和氮化钛的叠层结构组成。
请参考图4，在第一绝缘层222和第一插塞223上形成第一刻蚀停止层224。
本实施例中，第一刻蚀停止层224的材料可以为氮化硅，第一刻蚀停止层224的厚度可以在以上，从而保证达到相应的刻蚀停止作用。
请继续参考图4，在第一刻蚀停止层224上形成第二绝缘层225。
本实施例中，第二绝缘层225的材料可以为氧化硅，第二绝缘层225的厚度t2(请参考图8)可以根据工艺制作能力和设计需要进行选择。第二绝缘层225的厚度t2可以与现有电容式指纹传感器的顶层金属间介质层的厚度T1(请参考图1)相等，例如具体可以为
在第二绝缘层225和第一刻蚀停止层224中形成第二通孔2251，第二通孔2251在厚度方向上贯穿第二绝缘层225和第一刻蚀停止层224，第二通孔2251暴露至少部分第一插塞223表面。形成第二通孔2251的步骤包括图5和图6所示的两个步骤：
步骤一，请参考图5，沿第二绝缘层225厚度方向刻蚀第二绝缘层225，直至停止在第一刻蚀停止层224表面(此刻蚀过程通常包括光刻步骤)。此时，第二通孔2251暴露部分第一刻蚀停止层224表面，被第二通孔2251暴露的第一刻蚀停止层224表面至少部分位于所述第一插塞223表面上，如图所示；
步骤二，请参考图6，沿第一刻蚀停止层224厚度方向刻蚀第一刻蚀停止层224，直至停止在第一插塞223表面，即沿图5所示第二通孔2251刻蚀位于其底部的第一刻蚀停止层224，形成第二通孔2252。
从上述步骤一和步骤二的过程分析，如果本实施例中，不形成第一刻蚀停止层224，则当第二通孔2252的位置与第一通孔2221的位置发生误对准(mis-match)时，易导致第二通孔2252直接贯穿第一绝缘层222较大厚度，从而导致第一绝缘层222的绝缘介电作用下降，并且还易造成后续第二插塞226形成过程中出现不良(no good)。而当形成第一刻蚀停止层224时，在刻蚀形成第二通孔2251的过程中，可以首先停留在第一刻蚀停止层224表面，然后再刻蚀第一刻蚀停止层224，此时，即使第二通孔2252的位置与第一通孔2221的位置发生误对准，第二通孔2252也仅会贯穿第一刻蚀停止层224，从而保护第一绝缘层222不被破坏。同时，只要第二通孔2252底部暴露部分第一插塞223，即可保证后续第二插塞226能够直接与第一插塞223连接，从而保证第二插塞226的导电作用。
请参考图7，在图6所示第二通孔2252内形成第二插塞226。
本实施例中，第二插塞226可以采用钨材料制作，形成第二插塞226的过程可以参考形成第一插塞223的过程。当在第二通孔2251形成第二插塞226后，由于第二通孔2251贯穿第二绝缘层225和第一刻蚀停止层224，因此，第二插塞226贯穿第二绝缘层225和第一刻蚀停止层224，从而连接第一插塞223。
请参考图8，在第二绝缘层225和第二插塞226上方形成顶层金属互连层227。并且，在顶层金属互连层227上还可以形成保护层228，保护层228可以采用绝缘材料制作。
需要说明的是，本发明中，在第二绝缘层和第二插塞上方形成顶层金属互连层包括两种情况，第一种是顶层金属互连层直接形成在第二绝缘层和第二插塞上，第二种是顶层金属互连层形成在第二绝缘层和第二插塞上，但顶层金属互连层与第二绝缘层和第二插塞之间还形成有其它结构。
本实施例中，形成顶层金属互连层227的过程可以参考形成次顶层金属互连层221的过程，在此不再赘述。
本实施例中，形成第一通孔2221和第二通孔2251包含采用光刻步骤，并且，形成第一通孔2221采用的光刻步骤与形成第二通孔2251的光刻步骤可以采用同一光刻掩模版，从而节省光刻掩模版的数量，降低工艺成本。
本实施例所提供的电容式指纹传感器的形成方法中，在形成金属互连结构220时，通过先形成位于次顶层金属互连层221上的第一绝缘层222，然后在所述第一绝缘层222中形成第一通孔2221，以在所述第一通孔2221内形成第一插塞223，之后在所述第一绝缘层222和所述第一插塞223上形成第一刻蚀停止层224，在所述第一刻蚀停止层224上形成第二绝缘层225，在所述第二绝缘层225和所述第一刻蚀停止层224中形成第二通孔2251，以在所述第二通孔2251内形成第二插塞226，最后在所述第二绝缘层225和所述第二插塞226上方形成顶层金属互连层227。通过上述过程，所述形成方法使得顶层金属间介质层包括第二绝缘层225、第一刻蚀停止层224和第一绝缘层222，由于第二绝缘层225的厚度t2和第一绝缘层222的厚度t1都可以与现有电容式指纹传感器中顶层金属间介质层的厚度T1(请参考图1)相等，因而本实施例中顶层金属间介质层的总厚度T2比现有顶层金属间介质层厚度T1增加许多。相比于现有顶层金属间介质层而言，厚度T2至少为厚度T1的两倍以上，此时，相当于上述等效电容板之间的间距d增加，根据前述等效平行板电容的计算可知，当距离d增加时，顶层金属互连层227下其下方导电结构之间的寄生电容减小，因此能够相应提高电容式指纹传感器的指纹识别灵敏度。
更加重要的是，本实施例形成两层绝缘层，并分别在两层绝缘层中形成插塞，整个形成方法过程中，在不影响相应通孔(包括第一通孔和第二通孔)形成和相应插塞的填充(包括第一插塞和第二插塞)的前提下，实现顶层金属介质层的增厚，并且不需要改变原有电容式指纹传感器的工艺制程和设计规则，因此可以在提高电容式指纹传感器的指纹识别灵敏度的同时，防止工艺步骤的复杂化。
需要说明的是，其它实施例中，形成金属互连结构还包括：在形成第二插塞后，在第二绝缘层上形成一层或者多层第三绝缘层，并在第二绝缘层和第三绝缘层之间形成第二刻蚀停止层。当在第二绝缘层上形成多层第三绝缘层时，在上下两层第三绝缘层之间也形成第二刻蚀停止层。在形成一层第三绝缘层后，在第三绝缘层及其下方第二刻蚀停止层中形成第三通孔，第三通孔在厚度方向上贯穿第三绝缘层及其下方的第二刻蚀停止层，然后在第三通孔内形成第三插塞。顶层金属互连层形成在第三绝缘层和第三插塞上方。通过形成第三绝缘层，可以进一步增加顶层金属间介质层的厚度，在不需要改变设计规则和工艺制程的条件下，顶层金属间介质层的厚度可以增加至现有电容式指纹传感器中顶层金属间介质层厚度T1(请参考图1)的三倍以上，从而进一步减小寄生电容，进一步提高电容式指纹传感器的指纹识别灵敏度。
需要说明的是，在刻蚀第三绝缘层以形成第三通孔的过程中，也通常需要采用光刻步骤，所述光刻步骤采用的光刻掩模版也可以继续沿用前述第一通孔和第二通孔形成过程中的光刻掩模版，以节省工艺成本，并且简化工艺步骤。
本发明另一实施例还提供了一种电容式指纹传感器，所述电容式指纹传感器可以由前述实施例所提供的形成方法形成，因此，所述电容式指纹传感器的结构和性质可以参考前述实施例相应内容。
具体的，请参考图8，所述电容式指纹传感器包括前端器件层210，位于前端器件层210上的金属互连结构220，金属互连结构220具有顶层金属互连层227和次顶层金属互连层221，顶层金属互连层227和次顶层金属互连层221之间具有顶层金属间介质层。顶层金属间介质层至少包括从下到上层叠的第一绝缘层222、第一刻蚀停止层224和第二绝缘层225。第一绝缘层222内具有第一插塞223。第一插塞223在第一绝缘层222厚度方向上贯穿第一绝缘层222。第二绝缘层225内具有第二插塞226。第二插塞226在第二绝缘层225厚度方向上贯穿第二绝缘层225。第二插塞226贯穿第一刻蚀停止层224。第二插塞226在第一刻蚀停止层224厚度方向上贯穿第一刻蚀停止层224。第二插塞226和第二绝缘层225上为顶层金属互连层227。顶层金属互连层227上还具有保护层228。
本实施例中，第一绝缘层222的材料可以为氧化硅，第一刻蚀停止层224的材料可以为氮化硅，第二绝缘层225的材料可以为氧化硅。
本实施例所提供的电容式指纹传感器中，由于顶层金属介质层包括从下到上层叠的第一绝缘层222、第一刻蚀停止层224和第二绝缘层225，因此，顶层金属介质层的厚度T2(请参考图8)相比于现有电容式指纹传感器中的顶层金属介质层的厚度T1(请参考图1)可以增大一倍以上，从而增大了顶层金属互连层227与其下方导电结构的间距d，减小了相应的寄生电容，提高了电容式指纹传感器的指纹识别灵敏度。
需要说明的是，其它实施例中，顶层金属间介质层还可以包括位于第二绝缘层上的一层或者多层第三绝缘层。第二绝缘层和第三绝缘层之间具有第二刻蚀停止层。当第三绝缘层为多层时，上下两层第三绝缘层之间也具有第二刻蚀停止层。第三绝缘层内具有第三插塞。第三插塞在第三绝缘层厚度方向上贯穿第三绝缘层。第三插塞在第二刻蚀停止层厚度方向上贯穿第二刻蚀停止层。当顶层金属间介质层还包括第三绝缘层时，顶层金属间介质层的厚度可以进一步增加，顶层金属间介质层的厚度可以增加至现有电容式指纹传感器中相应顶层金属间介质层厚度T1(请参考图1)的三倍以上，从而进一步减小寄生电容，进一步提高电容式指纹传感器的指纹识别灵敏度。
本发明另一实施例还提供了一种电子产品300，电子产品300具有前述实施例所提供的电容式指纹传感器，本实施例中标注为303。电子产品300具有上盖板301和背板302，电容式指纹传感器303直接位于上盖板301下方。上盖板301可以为一体成型的平整结构。
本实施例中，上盖板301可以为玻璃基板或者塑料基板。上盖板301可以是整体透明、部分透明、整体半透明、部分半透明、整体非透明或者部分非透明。当上盖板301为玻璃基板或者塑料基板时，电容式指纹传感器303可以保证当上盖板的厚度在400μm以上时，仍然具有较高的识别灵敏度。这得益于电容式指纹传感器303的指纹识别灵敏度高，因此即使将电容式指纹传感器303直接粘贴在上盖板301下方，也能够保持对指纹图像的有效识别。此时电容式指纹传感器303还可以同显示屏幕(例如液晶显示面板等，未示出)等结构整合在一起，因此，不仅可以简化工艺，节约成本，而且对改善电子产品的外形有非常重要的意义。
本实施例中，电子产品300具体可以为手机或者平板电脑等可移动电子装置。实际生产中，一般手机玻璃盖板的厚度通常在400μm以上，如果采用现有的电容式指纹传感器，此厚度的玻璃盖板会严重影响指纹识别的灵敏度，然而，当采用本发明所提供的电容式指纹传感器303时，在通常厚度的手机玻璃盖板条件下，电容式指纹传感器303仍然能够保证指纹识别功能的正常实现。
需要说明的是，其它实施例中，电子产品300具有其它形状的上盖板，电容式指纹传感器直接位于相应的上盖板下方。其它实施例中，电容式指纹传感器也可以不直接位于上盖板下方，本发明对此不作限定。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种电容式指纹传感器的形成方法，其特征在于，包括：
提供前端器件层；
在所述前端器件层上形成金属互连结构；
形成所述金属互连结构至少包括：形成次顶层金属互连层；在所述次顶层金属互连层上形成第一绝缘层；在所述第一绝缘层中形成第一通孔，所述第一通孔暴露至少部分所述次顶层金属互连层；在所述第一通孔内形成第一插塞；在所述第一绝缘层和所述第一插塞上形成第一刻蚀停止层；在所述第一刻蚀停止层上形成第二绝缘层；在所述第二绝缘层和所述第一刻蚀停止层中形成第二通孔，所述第二通孔暴露至少部分所述第一插塞表面；在所述第二通孔内形成第二插塞；在所述第二绝缘层和所述第二插塞上方形成顶层金属互连层。
2.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，形成所述金属互连结构还包括：在形成所述第二插塞后，在所述第二绝缘层上形成一层或者多层第三绝缘层，并在所述第二绝缘层和所述第三绝缘层之间形成第二刻蚀停止层；当在所述第二绝缘层上形成多层所述第三绝缘层时，在上下两层所述第三绝缘层之间也形成所述第二刻蚀停止层；在形成一层所述第三绝缘层后，在所述第三绝缘层及其下方所述第二刻蚀停止层中形成第三通孔，然后在所述第三通孔内形成第三插塞；所述顶层金属互连层形成在所述第三绝缘层和所述第三插塞上方。
3.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，形成所述第一通孔和所述第二通孔包含采用光刻步骤，并且，形成所述第一通孔采用的光刻步骤与形成所述第二通孔的光刻步骤采用同一光刻掩模版。
4.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，形成所述第二通孔的步骤包括：
刻蚀所述第二绝缘层，直至停止在所述第一刻蚀停止层表面；
刻蚀所述第一刻蚀停止层，直至停止在所述第一插塞表面。
5.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述第一绝缘层的材料为氧化硅，所述第一刻蚀停止层的材料为氮化硅，所述第二绝缘层的材料为氧化硅。
6.一种电容式指纹传感器，包括：
前端器件层；
位于所述前端器件层上的金属互连结构，所述金属互连结构具有顶层金属互连层和次顶层金属互连层，所述顶层金属互连层和所述次顶层金属互连层之间具有顶层金属间介质层；
其特征在于，
所述顶层金属间介质层至少包括从下到上层叠的第一绝缘层、第一刻蚀停止层和第二绝缘层；
所述第一绝缘层内具有第一插塞；
所述第二绝缘层内具有第二插塞；
所述第二插塞贯穿所述第一刻蚀停止层。
7.如权利要求6所述的电容式指纹传感器，其特征在于，所述顶层金属间介质层还包括位于所述第二绝缘层上的一层或者多层第三绝缘层；所述第二绝缘层和所述第三绝缘层之间具有第二刻蚀停止层；当所述第三绝缘层为多层时，上下两层所述第三绝缘层之间也具有所述第二刻蚀停止层；所述第三绝缘层内具有第三插塞；所述第三插塞贯穿所述第二刻蚀停止层。
8.如权利要求6所述的电容式指纹传感器，其特征在于，所述第一绝缘层的材料为氧化硅，所述第一刻蚀停止层的材料为氮化硅，所述第二绝缘层的材料为氧化硅。
9.一种电子产品，其特征在于，所述电子产品具有如权利要求6至8任意一项所述的电容式指纹传感器。
10.如权利要求9所述的电子产品，其特征在于，所述电子产品具有上盖板，所述电容式指纹传感器直接位于所述上盖板下方。
CN201510916676.XA 2015-12-10 2015-12-10 电容式指纹传感器及其形成方法和电子产品 Active CN106865486B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510916676.XA CN106865486B (zh) 2015-12-10 2015-12-10 电容式指纹传感器及其形成方法和电子产品

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510916676.XA CN106865486B (zh) 2015-12-10 2015-12-10 电容式指纹传感器及其形成方法和电子产品

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106865486A true CN106865486A (zh) 2017-06-20
CN106865486B CN106865486B (zh) 2019-04-26

Family

ID=59177720

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510916676.XA Active CN106865486B (zh) 2015-12-10 2015-12-10 电容式指纹传感器及其形成方法和电子产品

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106865486B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109216319A (zh) * 2017-07-04 2019-01-15 世界先进积体电路股份有限公司 半导体装置及其指纹感测装置
CN109299630A (zh) * 2017-07-24 2019-02-01 中芯国际集成电路制造（天津）有限公司 半导体指纹传感器及其制作方法
CN109299629A (zh) * 2017-07-24 2019-02-01 中芯国际集成电路制造（天津）有限公司 半导体指纹传感器及其制作方法
CN109308433A (zh) * 2017-07-27 2019-02-05 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种半导体指纹传感器及其制作方法、电子装置
CN109308432A (zh) * 2017-07-27 2019-02-05 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种半导体指纹传感器及其制作方法、电子装置
CN109711230A (zh) * 2017-10-26 2019-05-03 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种半导体指纹传感器及其制作方法、电子装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040135189A1 (en) * 2002-11-15 2004-07-15 Masahiro Kiyotoshi Semiconductor device
CN1564189A (zh) * 2004-04-22 2005-01-12 叶军 半导体指纹采集器件
CN101068018A (zh) * 2006-05-05 2007-11-07 台湾积体电路制造股份有限公司 半导体装置
US20100127316A1 (en) * 2008-11-25 2010-05-27 Kuo-Chi Tu Structure for protecting metal-insulator-metal capacitor in memory device from charge damage
CN104576764A (zh) * 2013-10-29 2015-04-29 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种集成无源器件及其制造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040135189A1 (en) * 2002-11-15 2004-07-15 Masahiro Kiyotoshi Semiconductor device
CN1564189A (zh) * 2004-04-22 2005-01-12 叶军 半导体指纹采集器件
CN101068018A (zh) * 2006-05-05 2007-11-07 台湾积体电路制造股份有限公司 半导体装置
US20100127316A1 (en) * 2008-11-25 2010-05-27 Kuo-Chi Tu Structure for protecting metal-insulator-metal capacitor in memory device from charge damage
CN104576764A (zh) * 2013-10-29 2015-04-29 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种集成无源器件及其制造方法

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109216319A (zh) * 2017-07-04 2019-01-15 世界先进积体电路股份有限公司 半导体装置及其指纹感测装置
CN109299630A (zh) * 2017-07-24 2019-02-01 中芯国际集成电路制造（天津）有限公司 半导体指纹传感器及其制作方法
CN109299629A (zh) * 2017-07-24 2019-02-01 中芯国际集成电路制造（天津）有限公司 半导体指纹传感器及其制作方法
CN109299629B (zh) * 2017-07-24 2022-03-25 中芯国际集成电路制造（天津）有限公司 半导体指纹传感器及其制作方法
CN109308433A (zh) * 2017-07-27 2019-02-05 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种半导体指纹传感器及其制作方法、电子装置
CN109308432A (zh) * 2017-07-27 2019-02-05 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种半导体指纹传感器及其制作方法、电子装置
CN109308432B (zh) * 2017-07-27 2022-06-28 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种半导体指纹传感器及其制作方法、电子装置
CN109308433B (zh) * 2017-07-27 2022-09-20 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种半导体指纹传感器及其制作方法、电子装置
CN109711230A (zh) * 2017-10-26 2019-05-03 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种半导体指纹传感器及其制作方法、电子装置
CN109711230B (zh) * 2017-10-26 2023-05-02 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种半导体指纹传感器及其制作方法、电子装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN106865486B (zh) 2019-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106865486A (zh) 电容式指纹传感器及其形成方法和电子产品
CN102156596B (zh) 静电电容式触摸屏面板及其制造方法
CN103430134B (zh) 触摸板及其制造方法
CN103777800B (zh) 用于显示装置的触摸屏面板及其制造方法
TWI559206B (zh) 觸控面板
CN105511674B (zh) 输入装置的制造方法
TW201340181A (zh) 觸控面板及其觸碰感應層的製造方法
TWI628723B (zh) 一種晶片尺寸等級的感測晶片封裝體及其製造方法
CN103942534B (zh) 生物特征识别传感器及包含其的电子设备
CN103092452A (zh) 电容触摸屏及其制作方法和触摸显示装置
TWI588688B (zh) 觸控面板及觸控顯示面板
CN103576972B (zh) 触摸屏面板及其制造方法
TWI778147B (zh) 觸控感測器及觸控面板
US9766195B2 (en) Integrated circuit with sensor and method of manufacturing such an integrated circuit
CN107589871A (zh) 一种压感触控模组、制备方法、触摸屏及显示装置
TW201213950A (en) Manufacturing method of touch panel
CN204406428U (zh) 一种指纹识别传感器的封装结构
CN107068650A (zh) 电容器、电容器的制造方法及半导体集成电路
CN103744213B (zh) 一种阵列基板及其制备方法
TWI476661B (zh) 觸控面板之感測元件結構及其製作方法
TWM524955U (zh) 觸控面板
CN206976348U (zh) 柔性基板及显示装置
CN207976857U (zh) 触控面板
CN108511473A (zh) 一种晶圆间金属层互联工艺
TWI617992B (zh) 指紋辨識裝置及其製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant