CN1217186C - 电容检测型传感器及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

电容传感器电极在半导体衬底上以矩阵形式排列并且用覆盖薄膜涂覆。该电容传感器电极与驱动电路相连。ESD电极排列在该电容传感器的角部附近。每一ESD电极由包含例如导电性良好的铝的薄膜和形成在其上的TiN薄膜组成。该ESD电极通过半导体衬底接地。在每一ESD电极上，从覆盖薄膜的表面达到ESD电极的多个ESD孔被形成。

Description

电容检测型传感器及其生产方法
技术领域
本发明涉及电容检测型传感器，该电容检测型传感器具有静电放电(下文称作ESD)孔以防止由于静电对其的损坏，更具体地说，涉及适合检测指纹的检测型传感器。
背景技术
当今，信息社会已经来临，因此，不仅需要保护财产的安全，而且对信息安全的需求也大大增加。随着这样一种需求的增加，需要一种识别个人的系统。在上述的该系统中，有一种用于识别指纹图形以确定个人的指纹检测装置。
在指纹检测装置中，通常使用光检测型指纹传感器，然而，该光检测型指纹传感器具有一个缺点，即由于系统在规模上变得相当大，所以对其的成本降低非常困难。因此，对电容检测型指纹传感器的需求增加，在该电容检测型指纹传感器中，系统相对较简单并且可使成本降低。
图1是说明常规电容检测型指纹传感器的配置的平面图，图2是说明该传感器的示意抛面图。
在半导体衬底50上，多个精密电容传感器电极53以矩阵排列的形式被形成。电容传感器电极53与形成于半导体衬底50上的驱动电路51相连。而且，在电容传感器电极53上，由绝缘材料制成的覆盖薄膜55被形成。
ESD孔54有选择地形成在覆盖薄膜55中。该ESD孔54形成在电容传感器电极53角部的附近，并且在ESD孔54的底部，ESD电极56被配置。该ESD电极56与半导体衬底50电极相连并且通过半导体衬底50接地。
在这样配置的电容检测型指纹传感器中，当一指纹被检测时，首先特定的充电从驱动电路51充于电容传感器电极53中。紧接着，如图3所示，当一对象的手指与覆盖薄膜55的表面相接触时，电容传感器电极53的电位通过在手指和电容传感器电极53之间的电容而变化。在这种情况下，因为手指的不平坦(指纹)，手指和电容传感器电极53之间的间隔取决于位置而不同，并且电容传感器电极53的电位发生变化。在经过特定的时间之后，驱动电路51检测电容传感器电极53的电位并且根据检测结果产生说明电位分布情况的图像。如上所述，电容传感器电极53的电位与手指的不平坦(指纹)有关，并且因此说明电容传感器电极53的电位的分布情况的图像表示指纹图形。
顺便提及，在电容检测型指纹传感器中，有必要将人的手指与覆盖薄膜55的表面直接接触。在这种情况下，有一种担心，即在人体中所充的(几千伏的)静电可被放电到电容传感器电极53以损坏覆盖薄膜55。
为了防止如上所述的由于放电引起的指纹传感器的损坏，ESD孔54被设置。迄今，ESD孔54的直径为5um或更大，并且如图1所示，ESD孔54被排列在电容传感器电极53的角部。人体中所充的静电优先被放电到ESD孔54中的ESD电极56而不是被放电到电容传感器电极53。因此，由于放电所引起的覆盖薄膜55的损坏可被避免。
本发明的发明者认为，如上所述的常规电容检测型指纹传感器具有下列所说明的问题。更具体地说，潮气和盐分粘着到手指的表面上。当检测指纹时，有必要将手指的表面与指纹传感器的表面相接触。在这种情况下，已粘着于手指上的潮气和盐分进入ESD孔54。通常，每一ESD电极56都具有导电性极好的铝薄膜和抗腐蚀性极好的TiN薄膜的层叠结构。然而，如果TiN薄膜出现裂纹，潮气和盐分从那里进入铝薄膜，铝薄膜受到腐蚀。
图4是说明ESD孔的显微镜下的照片的图。如图4所示，在常规的电容检测型指纹传感器中，TiN薄膜涂覆的铝薄膜经常出现裂纹。当通过撒盐对如上所述的电容检测型指纹传感器进行加速试验时(12小时)，从TiN薄膜的裂纹进入铝薄膜的潮气和盐大大地腐蚀了铝薄膜。因此，传感器的导线和元件被损坏，并且作为传感器的功能丧失。
在TiN薄膜中出现裂缝的原因不明。然而，由于在铝薄膜和TiN薄膜之间的热膨胀系数的差异相当大，所以裂缝的出现被认为是在铝薄膜和TiN薄膜之间的界面上出现较大的应力(它是通过在形成薄膜和切割芯片期间的加热引起)所引起的。而且，由于加热使铝薄膜的纹理产生移动，所以裂缝的出现被认为是由于在TiN薄膜上有应力引起的。
人们也考虑ESD电极由抗腐蚀性高于铝的金属组成。然而，由于ESD电极同时与驱动电路的布线构成，如果ESD电极由不同于布线材料的金属构成，则出现了一个新问题，即增加了生产步骤，从而提高了产品的成本。
发明内容
从上述的描述中可以看出，本发明的目的是提供一种电容检测型传感器，其中由于放电引起的覆盖薄膜的损坏可被防止，ESD电极很难被腐蚀，并且可确保长时期的高可靠性，以及提供一种该传感器的生产方法。
本发明的电容检测型传感器是一种带有多个电容传感器电极的电容检测型传感器，包括：衬底；形成于衬底上的绝缘薄膜；第一静电放电电极薄膜，其导电并且形成于绝缘薄膜上；第二静电放电电极薄膜，其导电并且被形成以与第一静电放电电极薄膜电连接；覆盖薄膜，覆盖多个电容传感器电极的表面并且具有多个设置在其中的开口，该开口达到第二静电放电电极薄膜。
一个开口为常规电容检测型指纹传感器中的一静电放电电极而设置，而多个开口为本发明中的一静电放电电极而设置。因此，由于温度的变化等发生在第一静电放电电极薄膜和第二静电放电电极薄膜之间的应力由多个开口被分散，并且发生在第二静电放电电极薄膜的裂缝被防止。
本发明的另一电容检测型传感器是具有多个电容传感器电极的电容检测型传感器，其包括：衬底；形成于该衬底上的第一绝缘薄膜；第一静电放电电极薄膜，其导电并且形成于第一绝缘薄膜上；形成于第一绝缘薄膜上和第二静电放电电极薄膜上的第二绝缘薄膜；第二静电放电电极薄膜被形成以通过形成于第二绝缘薄膜中的接触孔与第一静电放电电极薄膜电连接；覆盖薄膜，覆盖多个电容传感器电极的表面并且具有设置在那里的开口，该开口达到第二静电放电电极薄膜。
在本发明中，第二绝缘薄膜形成于第一静电放电电极薄膜上，并且在第二绝缘薄膜上形成第二静电放电电极薄膜。然后，第二静电放电电极薄膜通过形成于第二绝缘薄膜的接触孔与第一静电放电电极薄膜电连接。因此，由第一静电放电电极薄膜和第二静电放电电极薄膜之间的温度变化引起的偏移量被降低，并且发生在第二静电放电电极薄膜的裂缝被防止。
本发明的另一电容检测型传感器是具有多个电容传感器电极的电容检测型传感器，其包括：衬底；形成于该衬底上的第一绝缘薄膜；第一静电放电电极薄膜，其导电并且形成于第一绝缘薄膜上；形成于第一绝缘薄膜和第一静电放电电极薄膜上的第二绝缘薄膜；形成于第二绝缘薄膜的开口中并且与第一静电放电电极薄膜电连接的导体栓塞；第二静电放电电极薄膜，其被形成以与导体检塞电连接；覆盖多个电容传感器电极的表面并且具有设置在其中的开口的覆盖薄膜，该开口达到(reach)第二静电放电电极薄膜。
在本发明中，导线栓塞形成于第一静电放电电极薄膜上，并且在导线栓塞上形成第二静电放电电极薄膜。因此，该导线栓塞由诸如钨之类的不易腐蚀的材料构成，并且因此即使在如果裂缝发生在第二静电放电电极薄膜的情况下，第一静电放电电极薄膜的腐蚀被避免。
附图说明
图1是说明常规电容检测型传感器的配置的平面图。
图2是常规电容检测型指纹传感器的示意抛面图。
图3是说明在检测指纹期间电容检测型指纹传感器的状态的示意图。
图4是说明ESD孔的显微镜图片和说明TiN薄膜出现裂纹的状态的图。
图5是说明本发明的第一实施例的电容检测型传感器(指纹传感器)的配置的平面图。
图6是第一实施例的电容检测型传感器的示意抛面图。
图7是第一实施例的电容检测型传感器的ESD孔部分的抛面图。
图8是第一实施例的电容检测型传感器的ESD孔部分的平面图。
图9是第一实施例的电容检测型传感器的电容传感器电极的形成部分的抛面图。
图10是说明第一实施例的电容检测型传感器的ESD孔的改进示例(1号)的平面图。
图11是说明第一实施例的电容检测型传感器的ESD孔的改进示例(2号)的平面图。
图12是本发明的第二实施例的电容检测型传感器(指纹传感器)的ESD孔部分的抛面图。
图13是第二实施例的电容检测型传感器的ESD孔部分的平面图。
图14是说明第二实施例的电容检测型传感器的接触孔的改进示例(1号)的平面图。
图15是说明第二实施例的电容检测型传感器的接触孔的改进示例(2号)的平面图。
图16是本发明的第三实施例的电容检测型传感器(指纹传感器)的ESD孔部分的抛面图。
图17是第三实施例的电容检测型传感器的ESD孔部分的平面图。
图18是说明第三实施例的电容检测型传感器的ESD孔的改进示例(1号)的平面图。
图19是说明第三实施例的电容检测型传感器的ESD孔的改进示例(2号)的平面图。
图20是说明本发明的第四实施例的电容检测型传感器(指纹传感器)的平面图。
图21是第四实施例的在电容检测型传感器的电容传感器电极之间的部分的抛面图。
图22是本发明的第五实施例的电容检测型传感器的ESD孔部分的抛面图。
图23是第五实施例的电容检测型传感器的ESD孔部分的平面图。
具体实施方式
下面参照附图将对本发明的实施例进行描述。
(第一实施例)
图5是说明本发明的第一实施例的电容检测型传感器(指纹传感器)的配置的平面图，图6是说明该传感器的示意抛面图。
在硅半导体衬底10上多个基本上为正方形(每一边约为100um)的精密电容传感器电极22以矩阵排列的形式被形成。该电容传感器电极22与形成于半导体衬底10上的驱动电路11相连。在电容传感器电极22上，由诸如SiO2和SiN之类的绝缘材料构成的覆盖薄膜23被形成以具有约为800nm的厚度。
ESD孔部分18设置在覆盖薄膜23中，并且多个ESD孔形成于每一ESD孔部分18。最好ESD孔的直径等于/小于5um。在本实施例中，ESD孔具有一个每边为0.85um的近似的长方形。在ESD孔的底部，与半导体衬底10电连接的ESD电极21被设置。在如图5所示的本实施例的电容检测型传感器中，一个电极块由彼此相邻的电容传感器电极22的4个部分组成，并且ESD孔部分18被排列在各自电极块的角部附近。而且ESD孔通过半导体衬底10接地。
图7是ESD孔部分18的抛面图，图8是同一ESD孔部分18的平面图，图9是电容传感器电极22的形成部分的抛面图。参照附图，下面将详细描述本实施例的电容检测传感器的配置。注意，通过驱动电路11实际上形成了多个晶体管，图9中只说明了与电容传感器电极22电连接的晶体管。
在半导体衬底10中，高度密集的杂质区10a与ESD电极21相连并且晶体管构成驱动电路11的源/漏极区10b被形成。在一对源/漏极区域10b之间的一个区域上，栅极12由置于其间的栅绝缘薄膜(未示出)形成。
在半导体衬底10和栅极12上，由例如SiO2组成的第一层间绝缘薄膜被形成。在第一层间绝缘薄膜13上，第一层布线(焊盘)15a和15b由包含铝作为主成分的材料组成。布线15a通过掩藏(bury)在第一层间绝缘薄膜13的钨(W)栓塞14与高度密集的杂质区10a电连接。布线15b通过另一钨栓塞与栅极12电连接。
在第一层间绝缘薄膜13和第一层布线15a、15b上，第二层间绝缘薄膜16由例如SiO2组成。在第二层间绝缘薄膜16上，第一静电放电电极18a和第二层布线(焊盘)18b被形成。该第一静电放电电极18a和第二层布线18b由铝材料作为主成分组成。第一静电放电电极薄膜18a通过掩藏在第二层间绝缘薄膜16的钨栓塞17与第一层布线15a电连接；而且，第二层布线18b通过另一钨栓塞17与第一层布线15b电连接。
注意，在与第一层布线15a和15b的布线层相同的布线层中和与第二层布线18b的布线层相同的布线层中，构成驱动电路11的布线被形成。
在第二层间绝缘薄膜16上，例如由SiO2组成的第三层间绝缘薄膜19被形成。然而，在ESD孔部分18中，在第一静电放电电极薄膜18a之上的第三层间绝缘薄膜19被开口，并且在第一静电放电电极薄膜18a上厚度大约为200nm的由TiN薄膜组成的第二静电放电电极薄膜20被形成。第二静电放电电极薄膜的端部从第一静电放电电极薄膜19a的表面延达到第三层间绝缘薄膜19的表面。ESD电极21由第一静电放电电极薄膜18a和第二静电放电电极薄膜20组成。
而且，也在第二层布线18b上，第三层间绝缘薄膜19被设置。在第三层间绝缘薄膜19上，与第二层布线18b电连接的电容传感器电极22通过开口被形成。电容传感器电极22也由包含铝作为主成分的材料构成。
由诸如SiN和SiO2和之类的绝缘体组成的覆盖薄膜23形成于第三层间绝缘薄膜19、第二静电放电电极薄膜20和电容传感器电极薄膜22上。然而，在ESD孔部分18中，多个达到第二静电放电电极薄膜20的ESD孔24形成于覆盖薄膜23中。在如图8所示的本实施例中，ESD孔24以3行4列阵列排列。注意为了防止在由TiN组成的第二放电薄膜20中出现裂缝，最好ESD孔24的尺寸设定为等于/小于5um×5um。在本实施例中，ESD孔24的尺寸设定在0.85um×0.85um。
在这样配置的本实施例的电容检测型传感器中，当检测指纹时首先在电容传感器电极22中从驱动电路11执行特定的充电。紧接着，当对象的手指与覆盖薄膜23的表面相接触时，在手指和电容传感器电极22之间的电容引起电容传感器电极22的电位的变化。在这种情况下，因为手指的不平坦(指纹)，所以在手指和电容传感器电极22之间的间隔取决于位置而不同并且各自的电容传感器电极22的电位发生变化。在经过特定的时间后，驱动电路11检测电容传感器电极22的电位并且根据检测结果产生电位分布的图像。如上所述，电容传感器电极22的电位与手指的不平坦(指纹)有关，并且因此显示电容传感器电极22的分布的图像表示为一个指纹图形。
人体中的静电最好被放电到ESD孔24中的ESD电极21而不被放电到电容传感器电极22。因此，由于放电引起的覆盖薄膜23的损坏被避免。
在本实施例中，多个ESD孔24形成于ESD电极21上，并且每一ESD孔24的面积较小。因此，即使由于在第一静电放电电极薄膜(铝薄膜)18a和第二静电放电电极薄膜(TiN薄膜)20之间温度变化等出现应力，该应力也可被大范围分散并且防止了在第二静电放电电极薄膜20出现裂纹。因此，即使由于长期使用的结果使潮气和盐分进入ESD孔24，第一静电放电电极薄膜18a的腐蚀也可被避免。因此，本实施例的电容检测型传感器可长时期保持较高的可靠性。
而且，在本实施例中，ESD电极21形成于低于电容传感器电极22层的布线层。在ESD电极21和电容传感器电极22形成于同一布线层的情况下，当手指推动覆盖薄膜23的表面时，应力集中在ESD电极21和电容传感器电极22的边缘部分的情况被避免，因此引起在覆盖薄膜23、层间绝缘薄膜19等上的裂纹。然而，如在本实施例中，ESD电极21和电容传感器电极22形成于彼此不同的布线层。因此，ESD电极21和电容传感器电极22的边缘部分的应力被限制，并且避免了在覆盖薄膜23、层间绝缘薄膜19等中出现裂纹。
此外，如本实施例中，多个ESD孔24均匀地排列在ESD孔部分18。因此，施加到每一ESD孔部分18的应力被近似均匀地分散在整个ESD孔部分18中。因此，可降低出现在ESD孔部分18的覆盖薄膜23中出现裂纹的可能性。
注意如图10所示，ESD孔可以以宽度等于/窄于5um(例如0.85um)条纹形式形成。而且如图11所示，ESD孔可以以宽度等于/窄于5um(例如0.85um)的同心圆形式形成。在图10中，ESD孔24由标号24a表示，在图11中ESD孔由标号24b表示。也在这种情况下，可获得与上述实施例相同的效果。
下面参照图7和图9将描述本实施例的电容检测型传感器的生产方法。
首先，通过局部硅氧化(LOCOS)的方法或浅槽隔离(STI)的方法形成绝缘薄膜或绝缘槽(未示出)，并且通过绝缘薄膜或绝缘槽，半导体衬底被分割成多个部件区。
之后，厚度例如为300nm的栅极12有选择地形成于半导体衬底10上，栅绝缘薄膜置于其间。然后，使用栅极12作为掩膜，杂质被掺入半导体衬底10上并且形成源/漏极区10b。而且，在形成ESD电极的区域上杂质也被掺入到半导体衬底10的表面并且形成高度密集的杂质区10a。注意，栅极12可由诸如铝之类的金属构成或由以高密度掺入诸如硼(B)之类的杂质的多晶硅构成。
下面，通过化学汽相沉积(CVD)的方法，厚度约为700nm的第一层间绝缘薄膜13形成于衬底10的整个上表面。第一层间绝缘薄膜13由SiO2薄膜、SiON薄膜和SiN薄膜中的任何一个构成或通过层叠2个或更多个该薄膜被形成。之后，达到高度密集的杂质区10a的接触孔和栅极12形成于第一层间绝缘薄膜13中。
下面，通过溅射法在衬底10的整个上表面形成具有约为5nm厚度的钛薄膜和形成具有约为15nm厚度的TiN薄膜。此外，具有约为800nm厚度的钨(W)薄膜被形成并且钨被掩藏于接触孔。之后，在第一层间绝缘薄膜13上的钨薄膜、TiN薄膜和钛薄膜经历化学机械抛光(CMP)，并且置于各部分而非接触孔的钨薄膜、TiN薄膜和钛薄膜被去除。因此，钨栓塞14被形成。
紧接着，厚度分别为15nm、500nm和15nm的TiN薄膜、AlCu合金薄膜和TiN薄膜按顺序被形成。然后，该薄膜通过照相平板印刷法被形成图形以形成第一层布线15a和15b。
紧接着，在衬底10的整个上表面上具有厚度约为1um由SiO2组成的第二层间绝缘薄膜16被形成。然后，达到第一层布线15a和15b的接触孔形成于第二层间绝缘薄膜16。
紧接着，通过溅射法，在衬底10的整个上表面具有厚度为5nm和15nm的钛薄膜和TiN薄膜被分别形成。此外，钨薄膜被形成并且钨被掩藏在接触孔。之后，在第二层间绝缘薄膜16上的钨薄膜、TiN薄膜和钛薄膜经历CMP，并且置于各部分中而非接触孔的钨薄膜、TiN薄膜和钛薄膜被去除。因此，钨栓塞17被形成。
紧接着，在衬底10的整个上表面厚度分别为15nm、50nm和15nm的TiN薄膜、AlCu合金薄膜和TiN薄膜按顺序被形成。然后，该薄膜通过照相平板印刷法被形成图形以形成第一静电放电电极薄膜18a和第二层布线18b。
紧接着，在衬底10的整个上表面，厚度约为1.3um由例如SiO2组成的第三层间绝缘薄膜被形成。然后，达到第一静电放电电极薄膜18a和第二层布线18b的开口，通过照相平板印刷法形成于第三层间绝缘薄膜19。
紧接着，在衬底10上厚度约为200um的TiN薄膜被形成。然后，TiN薄膜被形成图形以形成第二静电放电电极薄膜20。而且，在衬底10的整个上表面，厚度约为15nm、500nm和15nm的TiN薄膜、AlCu合金和TiN薄膜按顺序被形成。然后，通过照相平板印刷法该薄膜被形成图形以形成电容传感器电极22。
紧接着，在衬底10的整个上表面上，厚度分别为100nm和约为700nm的SiO2薄膜和SiN薄膜被按顺序形成，从而形成覆盖薄膜23。然后，通过照相平板印刷法，具有每一边约0.85um的近似矩形的多个ESD孔24形成于ESD孔部分18的覆盖薄膜23中。
在上述的这样一种方法中，该实施例的电容检测型传感器可被生产。
根据该实施例，当构成驱动电路11的布线被形成时，由于ESD电极21同时被形成，以较少的生产步骤，该电容检测型传感器可被生产。
(第二实施例)
下面参照图12所示的ESD孔部分的抛面图和图13所示的ESD孔部分的平面图，将描述本发明的第二实施例的电容检测型传感器。
本实施例的电容检测型传感器不同于第一实施例的电容检测型传感器在于ESD孔部分的结构，而其它结构基本上与第一实施例的结构相同。因此，相同的标号被加到与图7中的物体相同的图12中的物体，并且重复的部分将被省略。而且，由于电容传感器电极部分的配置基本上与第一实施例的电容传感器电极部分的配置相同，所以这里将省略对电容传感器电极部分的描述。
在该实施例中，第二静电放电电极薄膜(TiN薄膜)20a形成于第三绝缘薄膜19上，并且尺寸例如为8um×8um的ESD孔26在覆盖薄膜23中被形成以使第二静电放电电极薄膜20a从那里被暴露。而且，通过形成于第三层间绝缘薄膜19中的接触孔19a，第二静电放电电极薄膜20a与第一静电放电电极薄膜18a电连接。接触孔19a的尺寸例如为0.85um×0.85um，并且如图13所示，接触孔19a在ESD孔部分26中以3行4列的阵列形式排列。
在本实施例中，第二静电放电电极薄膜20a形成于第三层间绝缘薄膜19上并且通过接触孔19a与第一静电放电电极薄膜18a相连。因此，由于温度变化在第一静电放电电极薄膜18a和第二静电放电电极薄膜20a之间出现应力的可能性较小，并且限制了在第二静电放电电极薄膜20a中出现裂缝。而且，即使在第三层间绝缘薄膜19的一部分上的第二静电放电电极薄膜20a中出现裂缝，也可更安全地防止第一静电放电电极薄膜18a的腐蚀。因此，即使由于长期使用使潮气和盐进入ESD孔26，第一静电放电电极薄膜18a被腐蚀的可能性也可被降低并且可长期保持高可靠性。
注意，形成于第三层间绝缘薄膜19中的接触孔19a，可以如图14所示的条纹形式形成，或者以如图15所示的同心圆形式形成。
下面参照图12将描述本实施例的电容检测型传感器的生产方法。
通过与第一实施例相同的方法，在衬底10上形成晶体管、第一层间绝缘薄膜13、第一层布线15a、第二层间绝缘薄膜16、钨栓塞14和17等。然后，钛薄膜、铝薄膜和钛薄膜按顺序形成于第二层间绝缘薄膜16上。然后，该层叠薄膜被形成图形以形成第一静电放电电极薄膜18a。
紧接着，在衬底10的整个上表面上，由SiO2组成的厚度约为1.3um的第三层间绝缘薄膜19被形成。然后，通过照相平板印刷法，达到第一静电放电电极薄膜18a的接触孔19a形成于第三层间绝缘薄膜19中。
紧接着，通过物理汽相沉积(PVD)法或金属有机化学汽相沉积(MOCVD)法，在衬底10的整个上表面上厚度约为200nm的TiN薄膜被形成。然后，TiN薄膜被形成图形以形成第二静电放电电极薄膜20a。ESD电极21由第一静电放电电极薄膜18a和第二静电放电电极薄膜20a组成。
总而言之，PVD法具有便宜地形成稳定的TiN薄膜的优点。然而，通过PVD法在接触孔中形成的TiN薄膜也有一个缺点，即易于出现薄膜厚度较薄的部分。与此同时，在通过MOCVD法形成TiN薄膜的情况下，也可以在接触孔中形成厚度相对均匀的TiN薄膜。
紧接着，与第一实施例相同，在衬底10的整个上表面，厚度为100nm具有SiO2层叠结构的覆盖薄膜23和厚度为700nm的TiN薄膜被形成。然后，达到ESD电极21的开口(ESD孔)26形成于覆盖薄膜23中。因此，在本实施例的电容检测型传感器被完成。
(第三实施例)
下面参照图16所示的ESD孔部分的抛面图和图17所示的ESD孔部分的平面图将描述本发明第三实施例的电容检测型传感器(指纹传感器)。
本实施例的电容检测型传感器与第一实施例的不同在于ESD孔部分的结构，而其它的结构基本上与第一实施例的相同。因此，相同的标号被加到与图7中所示的物体相同的图16中的物体中，并且对重复部分的描述将被省略。而且，由于电容传感器电极部分的配置基本上与第一实施例的相同，这里对电容传感器电极部分的描述将被省略。
在本实施例中，由TiN组成的第二静电放电电极薄膜20b形成于第三层间绝缘薄膜19上，并且第二静电放电电极薄膜20b通过设置在第三层间绝缘薄膜19中的接触孔27与第一静电放电电极薄膜18a电连接。
覆盖薄膜23形成于第三层间绝缘薄膜19和第二静电放电电极薄膜20b上。ESD孔28被设置在与接触孔27相分开的位置。ESD孔28的尺寸例如为5um×5um。
在本实施例中，ESD孔28形成于第一静电放电电极薄膜18a和第二静电放电电极薄膜20b的相连部分相分开的位置。因此，即使在ESD孔28的第二静电放电电极薄膜20b中出现裂缝，也不必担心潮气和盐会进入第一静电放电电极薄膜18a。因此，也在本实施例的电容检测型传感器中，可获得保持长期高可靠性的效果。
注意，ESD孔28可以如图18中所示的环绕接触孔27的环状形式被形成，或者如图19所示，多个ESD孔28可在接触孔27周围分散形成。
下面参照图16将描述本实施例的电容检测型传感器的生产方法。
与第一实施例相同，第一静电放电电极薄膜18a的部件形成于衬底10上。之后，第三层间绝缘薄膜19形成于整个衬底10的上表面。然后，在整个衬底10的上表面上形成厚度约为200nm的TiN薄膜后，达到第一静电放电电极薄膜18a的接触孔27形成于第三层间绝缘薄膜19中。然后，TiN薄膜被形成图形以形成第二静电放电电极薄膜20b。在这种情况下，与第一实施例相同，电容传感器电极(未示出)形成于第三层间绝缘薄膜19上。
紧接着，厚度为100nm由SiO2薄膜组成的覆盖薄膜23以及厚度为700nm的SiN薄膜形成于整个衬底10的上表面上。之后，在覆盖薄膜23中，ESD孔28被形成，通过该ESD孔28第二静电放电电极薄膜20b被露出。在这种情况下，ESD孔28形成于与接触孔27相分开的位置。因此，本实施例的电容检测型传感器被完成。
(第四实施例)
图20是说明本发明的第四实施例的电容检测型传感器(指纹传感器)的配置的平面图。图21是在同一电容检测型传感器的电容传感器电极之间的部分的抛面图。
本实施例的电容检测型传感器与第一实施例的不同在于ESD孔部分的结构，而其它的结构与第一实施例的基本相同。因此，同一标号被加到与图5和图7中的物体相同的图20和图21的物体中，并且对重复部分的描述将被省略。而且，在图21中，从第一层间绝缘薄膜到第二层布线的说明将被省略。
在本实施例中，在电容传感器电极22的角部附近的第二层间绝缘薄膜16上，通过钨栓塞17与半导体衬底10电连接的第一静电放电电极薄膜18a被形成。而且，在第三层间绝缘薄膜19上，由TiN薄膜组成的第二静电放电电极薄膜20b被形成。通过形成在第三层间绝缘薄膜19中的接触孔27，第二静电放电薄膜20b与第一静电放电薄膜19电连接。而且，第二静电放电电极薄膜20b以网孔形式被形成以覆盖电容传感器电极22的间隙。
ESD孔28沿着电容传感器电极22的各侧端被排列。在ESD孔28的底部，第二静电放电电极薄膜20b被暴露。
在本实施例的电容检测型传感器中，与第三实施例相同，ESD孔28形成于与第一静电放电电极薄膜18a和第二静电放电电极薄膜20b的相连部分相分开的位置中。因此，即使潮气和盐进入ESD孔28，也不必担心第二静电放电电极薄膜18a被腐蚀，并且可长期保持高可靠性。
而且，在本实施例中，ESD孔以高密度排列，并且ESD孔的总面积较大。因此，本实施例具有一个优点，即当与其它实施例比较时，由于放电引起传感器的损坏可被安全地防止。
(第五实施例)
下面参照图22中所示的ESD孔部分的抛面图和图23中所示的ESD孔部分的平面图，将描述本发明的第五实施例的电容检测型传感器。
本实施例的电容检测型传感器与第一实施例的不同在于ESD孔部分的结构，而其它的结构基本上与第一实施例的相同。因此，相同的标号被加到与图7中的物体相同的图22中的物体，并且对重复部分的描述将被省略。而且，由于电容传感器电极部分的配置基本上与第一实施例的相同，这里对电容传感器电极部分的描述将被省略。
在本实施例中，钨栓塞(导体部分)20d被掩藏于第三层间绝缘薄膜19中。由TiN薄膜组成的第一静电放电电极薄膜18a和第二静电放电电极薄膜20c通过钨栓塞20d彼此电连接。ESD电极21由第一静电放电电极薄膜18a、钨栓塞20d和第二静电放电电极薄膜20c组成。
特别是在本实施例中，与第一实施例相同，第一静电放电电极薄膜18a形成于第二层间绝缘薄膜16上，并且然后第三层间绝缘薄膜19形成于整个衬底10的上表面上。之后，通过照相平板印刷法，一开口形成于第三层间绝缘薄膜19中。然后，在整个衬底10的上表面上，钛薄膜和TiN薄膜被形成并且钨薄膜也被形成在其上。因此钨掩藏于第三层间绝缘薄膜19的开口中。之后，通过CMP，在第三层间绝缘薄膜19上的钨薄膜、TiN薄膜和钛薄膜被去除，以这样一种方法，钨栓塞20d被形成。
紧接着，在整个衬底10的上表面上厚度约为200nm的TiN薄膜被形成，该TiN薄膜被形成图形以形成第二静电放电电极薄膜20c，之后，厚度约为100nm的SiO2薄膜和厚度约为700nm的SiN薄膜按顺序被形成以形成覆盖薄膜23。以上述的这样一种方式，本实施例的电容检测型传感器被完成。
注意，尽管组成栓塞20d的材料不限于钨，但有必要用抗腐蚀性高于第一静电放电电极薄膜18a的材料构成栓塞20d。
在本实施例中，钨栓塞20d形成于第一静电放电电极薄膜18a和第二静电放电电极薄膜20c之间。因此，没有必要担心由于温度的变化在第二静电放电电极薄膜(TiN薄膜)20c中会出现裂缝。而且，即使在第二静电放电电极薄膜20c中出现裂缝，并且潮气和盐进入ESD孔29，由于钨栓塞20d置于第二静电放电电极薄膜20c和第一静电放电电极薄膜18a之间，没有必要担心包含铝作为主要成分的第一静电放电电极薄膜18a会被腐蚀。因此，也在本实施例的电容检测型传感器中，可长期保持高可靠性。
注意，尽管上面对下列这种情况进行了描述，即ESD电极由包含铝作为主要成分的薄膜和上述第一实施例至第五实施例的任何一种TiN薄膜组成，但ESD电极不限于此。例如，在驱动电路布线由铜(Cu)或铜合金组成的情况下，ESD电极可由铜或铜合金薄膜和TiN薄膜组成。而且，不使用TiN薄膜，诸如钛薄膜、钼(Mo)薄膜和钨(W)薄膜之类的高熔点金属薄膜以及诸如MoN薄膜和WN薄膜之类的高熔点金属氧化薄膜可被使用。
此外，尽管上述描述是对下列情况进行的，即本发明被应用到上述实施例的任何一种中的指纹传感器，但本发明不仅限于指纹传感器，并且本发明可被应用到用于检测精密部分电容分布的任何一种传感器中。

Claims (25)

1、一种具有多个电容传感器电极的电容检测型传感器，包括：
衬底；
形成于衬底上的绝缘薄膜；
第一静电放电电极薄膜，所述第一静电放电电极薄膜导电并且形成于绝缘薄膜上；
第二静电放电电极薄膜，第二静电放电电极薄膜导电并且被形成为与第一静电放电电极薄膜电连接；和
覆盖多个电容传感器电极表面并且具有多个设置在其中的开口的覆盖薄膜，所述多个开口到达第二静电放电电极薄膜。
2、根据权利要求1的电容检测型传感器，其中设置在覆盖薄膜中的任何一个开口的直径和宽度中的任一个等于/小于5um。
3、根据权利要求1的电容检测型传感器，其中多个开口均匀地排列在第二静电放电电极薄膜上。
4、根据权利要求1的电容检测型传感器，其中第一静电放电电极薄膜和第二静电放电电极薄膜形成于比电容传感器电极的位置更靠近衬底的位置。
5、根据权利要求1的电容检测型传感器，其中设有形成于电容传感器电极和衬底之间并且与电容传感器电极电连接的布线，并且第二静电放电电极薄膜形成于与所述布线所在的层相同的布线层中。
6、根据权利要求1的电容检测型传感器，其中该开口以条纹的形式形成于覆盖薄膜中。
7、根据权利要求1的电容检测型传感器，其中该开口以同心圆的形式形成于覆盖薄膜中。
8、根据权利要求1的电容检测型传感器，其中第一静电放电电极薄膜由包含铝作为主要成分的金属组成，第二静电放电电极薄膜由氮化钛组成。
9、根据权利要求1的电容检测型传感器，其中第一和第二静电放电电极薄膜通过该衬底接地。
10、一种具有多个电容传感器电极的电容检测型传感器，包括：
衬底；
形成于该衬底上的第一绝缘薄膜；
第一静电放电电极薄膜，该第一静电放电电极薄膜导电并且形成于第一绝缘薄膜上；
形成于第一绝缘薄膜和第一静电放电电极薄膜上的第二绝缘薄膜；
第二静电放电电极薄膜，该第二静电放电电极薄膜被形成为通过形成于第二绝缘薄膜中的接触孔与第一静电放电电极薄膜电连接；和
覆盖多个电容传感器电极的表面并且具有设置在其中的开口的覆盖薄膜，所述开口到达第二静电放电电极薄膜。
11根据权利要求10的电容检测型传感器，其中电容传感器电极形成于第二绝缘薄膜上。
12、根据权利要求10的电容检测型传感器，其中第一静电放电电极薄膜由包含铝作为主要成分的金属组成，第二静电放电电极薄膜由氮化钛组成。
13、根据权利要求10的电容检测型传感器，其中覆盖薄膜的开口形成在第一静电放电电极薄膜和第二静电放电电极薄膜的连接部分之上。
14、根据权利要求10的电容检测型传感器，其中覆盖薄膜的开口形成于与第一静电放电电极薄膜和第二静电放电电极薄膜的连接部分的位置不同的位置。
15、根据权利要求14的电容检测型传感器，其中该覆盖薄膜的开口沿电容传感器电极的侧面被形成。
16、根据权利要求10的电容检测型传感器，其中第一和第二静电放电电极薄膜通过该衬底接地。
17、一种具有多个电容传感器电极的电容检测型传感器，包括：
衬底；
形成于该衬底上的第一绝缘薄膜；
第一静电放电电极薄膜，该第一静电放电电极薄膜导电并且形成于第一绝缘薄膜上；
形成于第一绝缘薄膜和第一静电放电电极薄膜上的第二绝缘薄膜；
形成于第二绝缘薄膜的一个开口中并且与第一静电放电电极薄膜电连接的导体栓塞；
第二静电放电电极薄膜，该第二静电放电电极薄膜被形成为与导体栓塞电连接；和
覆盖多个电容传感器电极的表面并且具有设置在其中的开口的覆盖薄膜，所述开口到达第二静电放电电极薄膜。
18、根据权利要求17的电容检测型传感器，其中第一静电放电电极薄膜由包含铝作为主要成分的金属组成，该导体检塞由包含钨作为主要成分的金属组成，并且该第二静电放电电极薄膜由氮化钛组成。
19根据权利要求17的电容检测型传感器，其中该电容传感器电极形成于第二绝缘薄膜上。
20、根据权利要求17的电容检测型传感器，其中该导体栓塞由与第一静电放电电极薄膜材料相比较难被腐蚀的材料组成。
21、根据权利要求17的电容检测型传感器，其中第一和第二静电放电电极薄膜通过衬底接地。
22、一种电容检测型传感器的生产方法，包括以下步骤：
在半导体衬底上形成晶体管；
在半导体衬底上形成第一层间绝缘薄膜，第一层间绝缘薄膜涂覆该晶体管；
在第一层间绝缘薄膜中形成第一接触孔；
在第一层间绝缘薄膜上形成第一层布线；
在第一层间绝缘薄膜上形成第二层间绝缘薄膜，该第二层间绝缘薄膜覆盖第一层布线；
在第二层间绝缘薄膜中形成第二接触孔；
在第二层间绝缘薄膜上形成第二层布线和第一静电放电电极薄膜，该第一静电放电电极薄膜通过第一接触孔、第一层布线和第二接触孔与晶体管电连接；
在第二层间绝缘薄膜上形成第三层间绝缘薄膜，该第三层间绝缘薄膜覆盖第二层布线和第一静电放电电极薄膜；
在第三层间绝缘薄膜中形成开口和第三接触孔，该开口从那里暴露第一静电放电电极薄膜，并且该第三接触孔从那里暴露一部分第二层布线；
形成第二静电放电电极薄膜以与第一静电放电电极薄膜电连接；
在第三层间绝缘薄膜上形成电容传感器电极，该电容传感器电极通过第三接触孔与第二层布线电连接；
在第三层间绝缘薄膜上形成覆盖薄膜，该覆盖薄膜覆盖第二静电放电电极薄膜和电容传感器电极；和
在第二静电放电电极薄膜的上方形成多个孔，该孔从覆盖薄膜的表面到达第二静电放电电极薄膜。
23、一种电容检测型传感器的生产方法，包括以下步骤；
在半导体衬底上形成晶体管；
在半导体衬底上形成第一层间绝缘薄膜，该第一层间绝缘薄膜涂覆该晶体管；
在第一层间绝缘薄膜中形成第一接触孔；
在第一层间绝缘薄膜上形成第一层布线；
在第一层间绝缘薄膜上形成第二层间绝缘薄膜，该第二层间绝缘薄膜覆盖第一层布线；
在第二层间绝缘薄膜中形成第二接触孔；
在第二层间绝缘薄膜上形成第二层布线和第一静电放电电极薄膜，第一静电放电电极薄膜通过第一接触孔、第一层布线和第二接触孔与晶体管电连接；
在第二层间绝缘薄膜上形成第三层间绝缘薄膜，第三层间绝缘薄膜覆盖第二层布线和第一静电放电电极薄膜；
在第三层间绝缘薄膜中形成多个第三接触孔和一个第四接触孔，第三接触孔到达第一静电放电电极薄膜，并且第四接触孔从那里暴露一部分第二层布线；
形成第二静电放电电极薄膜以通过第三接触孔与第一静电放电电极薄膜电连接；
在第三层间绝缘薄膜上形成电容传感器电极，该电容传感器电极通过第四接触孔与第二层布线电连接；
在第三层间绝缘薄膜上形成覆盖薄膜，该覆盖薄膜覆盖第二静电放电电极薄膜和电容传感器电极；和
在第二静电放电电极薄膜上形成一个孔，该孔从覆盖薄膜的表面到达第二静电放电电极薄膜。
24、根据权利要求23的电容检测型传感器的生产方法，其中第二静电放电电极薄膜通过金属有机化学汽相淀积法被形成。
25、一种电容检测型传感器的生产方法，包括以下步骤：
在半导体衬底上形成晶体管；
在半导体衬底上形成第一层间绝缘薄膜，该第一层间绝缘薄膜涂覆该晶体管；
在第一层间绝缘薄膜中形成第一接触孔；
在第一层间绝缘薄膜上形成第一层布线；
在第一层间绝缘薄膜上形成第二层间绝缘薄膜，该第二层间绝缘薄膜覆盖第一层布线；
在第二层间绝缘薄膜中形成第二接触孔；
在第二层间绝缘薄膜上形成第二层布线和第一静电放电电极薄膜，该第一静电放电电极薄膜通过第一接触孔、第一层布线和第二接触孔与该晶体管电连接；
在第二层间绝缘薄膜上形成第三层间绝缘薄膜，该第三层间绝缘薄膜覆盖第二层布线和第一静电放电电极薄膜；
在第三层间绝缘薄膜中形成一开口和第三接触孔，该开口到达第一静电放电电极薄膜，并且该第三接触孔从那里暴露一部分第二层布线；
通过把导体掩藏在第三层间绝缘薄膜的开口中形成栓塞；
形成第二静电放电电极薄膜以通过该栓塞与第一静电放电电极薄膜电连接；
在第三层间绝缘薄膜上形成电容传感器电极，该电容传感器电极通过第三接触孔与第二层布线电连接；
在第三层间绝缘薄膜上形成覆盖薄膜，该覆盖薄膜覆盖第二静电放电电极薄膜和电容传感器电极；和
在第二静电放电电极薄膜上形成一孔，该孔从该覆盖薄膜的表面到达第二静电放电电极薄膜。
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