JP2008232911A

JP2008232911A - 表面形状認証用センサの製造方法および表面形状認証用センサ

Info

Publication number: JP2008232911A
Application number: JP2007074789A
Authority: JP
Inventors: Daizo Urabe; 大三占部; Takeshi Serata; 剛瀬良田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2007-03-22
Filing date: 2007-03-22
Publication date: 2008-10-02

Abstract

【課題】センサを構成する金属部材の形成装置の種類を少なくすること。
【解決手段】半導体基板の表面に層間絶縁膜を介して第１および第２導電配線をスパッタ法で形成し、第１および第２導電配線と層間絶縁膜を第１絶縁膜で覆い、第１絶縁膜の上に第２絶縁膜を積層し、第１導電配線上の第１および第２絶縁膜を除去し、それによって第２絶縁膜表面から第１導電配線に達する溝を形成し、第２絶縁膜と溝の側壁および底とを覆う導電膜をスパッタ法で形成し、前記導電膜の上から溝幅より広いレジスト膜で溝を覆い、レジスト膜をマスクとして前記導電膜と第２絶縁膜とを除去して第１絶縁膜を露出させ、レジスト膜を除去した後、第３絶縁膜をその表面が前記導電膜の表面と同一表面になるように第１絶縁膜上に形成する表面形状認証用センサの製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、表面形状認証用センサの製造方法と、それによって製造されるセンサに関し、とくに、表面が露出したアース用導電性膜（以下、ＧＮＤ配線という）と、指などの検出対象が接触する検出面に保護膜とを有する指紋センサのような表面形状認証用センサの製造方法とそのセンサに関する。

近年、セキュリティ向上のために、個人認証技術の開発が進められている。個人認証技術としては、指紋、顔、声紋、虹彩などの検出が挙げられるが、この中でも特に指紋認証技術はそのセンサが比較的安価で、小型化が容易であることから数多くの開発がなされている。

指紋の形状を検出するセンサとしては、一般に光学方式と静電容量方式に大別されるが、光学方式の一部を除き、指紋の形状を検出するときは、指を検出面に接触させるようにしている。

ところで、静電容量方式のセンサにおいて、指紋の形状を検出する際、指を検出面に接触させるために特に以下の３つの課題がある。
（１）静電気問題（指に帯電した静電気を如何に逃がすか。）
（２）残留指紋問題（検出面に接触した指による指紋痕等の残留物をどう防ぐか。）
（３）表面強度問題（検出表面を引っかくあるいは擦ることによる傷、膜剥がれをどう抑えるか。）

課題（１）の静電気問題の対策に関して、指に帯電した静電気を逃がすために、表面が露出したＧＮＤ配線を指紋センサ表面に形成し、課題（２）の残留指紋問題の対策に関して、感光性ポリイミド膜を保護膜として検出表面に形成し、課題（３）の表面強度問題の対策に関して、保護膜を厚くすると共に、保護膜の表面をＧＮＤ配線の表面と同一平面にするセンサの製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−２６９９０７

しかしながら、このようなセンサの製造方法においては、ＧＮＤ配線の形成に際して、ＴｉＷからなる金属膜をスパッタ法により形成し、その上にＣｒ／Ａｕからなる金属膜を蒸着法により形成し、さらにその上にＡｕからなる電極柱を電解メッキ法により形成するようにしている。従って、金属部材の製造に多種類の製造装置が必要となるという問題点があった。
この発明はこのような事情を考慮してなされたもので、金属部材の形成に必要な製造装置の種類を少なくしたセンサ製造方法を提供するものである。

この発明は、半導体基板の表面に層間絶縁膜を介して第１および第２導電配線をスパッタ法で形成し、第１および第２導電配線と層間絶縁膜を第１絶縁膜で覆い、第１絶縁膜の上に第２絶縁膜を積層し、第１導電配線上の第１および第２絶縁膜を除去し、それによって第２絶縁膜表面から第１導電配線に達する溝を形成し、第２絶縁膜と溝の側壁および底とを覆う導電膜をスパッタ法で形成し、前記導電膜の上から溝幅よい広いレジスト膜で溝を覆い、レジスト膜をマスクとして前記導電膜と第２絶縁膜とを除去して第１絶縁膜を露出させ、レジスト膜を除去した後、第３絶縁膜をその表面が前記導電膜の表面と同一表面になるように第１絶縁膜上に形成する表面形状認証用センサの製造方法を提供するものである。

この発明によれば、センサを構成する金属部材、つまり第１および第２導電配線と導電膜が、スパッタ法による製造装置のみによって形成される。

この発明の表面形状認証用センサの製造方法の特徴は、半導体基板の表面に層間絶縁膜を介して第１および第２導電配線をスパッタ法で形成し、第１および第２導電配線と層間絶縁膜を第１絶縁膜で覆い、第１絶縁膜の上に第２絶縁膜を積層し、第１導電配線上の第１および第２絶縁膜を除去し、それによって第２絶縁膜表面から第１導電配線に達する溝を形成し、第２絶縁膜と溝の側壁および底とを覆う導電膜をスパッタ法で形成し、前記導電膜の上から溝幅より広いレジスト膜で溝を覆い、レジスト膜をマスクとして前記導電膜と第２絶縁膜とを除去して第１絶縁膜を露出させ、レジスト膜を除去した後、第３絶縁膜をその表面が前記導電膜の表面と同一表面になるように第１絶縁膜上に形成する工程を備える。
ここで、スパッタ法とは、例えば、真空チャンバー内で膜を付ける試料とターゲット（膜の原料）の間に電圧を印加し、イオン化された希ガス元素（通常アルゴン）をターゲットに衝突させ、ターゲット表面の原子をはじき飛ばし、試料表面に成膜する方法である。

第１および第２導電配線は２５０〜１０００ｎｍの膜厚を有してもよい。
第１絶縁膜は窒化シリコンからなり、３００〜１８００ｎｍの膜厚を有してもよい。
第２絶縁膜は酸化シリコンからなり、２００〜１２００ｎｍの膜厚を有してもよい。

第３絶縁膜は感光性ポリイミド又はフルオロカーボン材料からなり、４５０〜２２００ｎｍの膜厚を有することが好ましい。
第２絶縁膜と前記導電膜の膜厚の和が第３絶縁膜の膜厚に等しくなることが好ましい。
この発明によれば、前記記載の製造方法により製造された表面形状認証用センサが提供される。

以下に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
まず、図１（ａ）に示すように、下層導電配線１０１、層間絶縁膜１０２および接続電極１０３を有する半導体装置上に、第１および第２導電配線１ａ，１ｂをスパッタ法で２５０〜１０００ｎｍの膜厚に形成する。次に、第１および第２導電配線１ａ，１ｂを覆うように、第１絶縁膜として窒化シリコンのパッシベーション膜２を３００〜１８００ｎｍの膜厚で形成する。このパッシベーション膜２は表面の保護膜としてだけでなく、指紋センサの容量膜の機能も兼ねる。

次に、図１（ｂ）に示す様に、パッシベーション膜２上に第２絶縁膜としての絶縁膜３を形成する。この絶縁膜３は、パッシベーション膜２とは異なる材料からなり、例えば、酸化シリコン膜を２００〜１２００ｎｍの膜厚で形成する。

次に、図１（ｃ）に示す様に、公知のフォトリソ技術にてＧＮＤ配線を形成する領域のみに開口を有するレジストパターン４を形成する。
次に、導電配線用溝５を形成するために、絶縁膜３およびパッシベーション膜２を連続してドライエッチングして除去する。なお、ドライエッチングに使用するガスとしては、例えば、絶縁膜３を酸化シリコンとした場合、そのエッチングガスは、Ａｒ、Ｏ₂、ＣＨＦ₃の混合ガスが挙げられ、また、パッシベーション膜２を窒化シリコンとした場合、そのエッチングガスとしては、Ｏ₂、ＣＨＦ₃、ＣＯの混合ガスが挙げられる。

次に、図１（ｄ）に示すように、レジストパターン４を除去し、絶縁膜３および導電配線用溝５を覆うように導電膜６をスパッタ法で形成する。
なお、後述のように、絶縁膜３および導電膜６の膜厚の総和が後述の硬化状態のパッシベーション膜７の膜厚と等しくなるようにすることにより、ＧＮＤ配線表面とパッシベーション膜７表面間の段差発生を抑制できる。

この導電膜６は、後述のように表面が露出したＧＮＤ配線になることから、大気中で膜表面が酸化されない特性を有する導電膜からなるからなることが好ましい。
例えば、導電膜６が単層の場合は、チタン、クロム、又はその窒化物からなる膜が挙げられる。また、導電膜６が２層構造の場合は、上層が、チタン、クロム又はその窒化物からなる膜、下層が、チタン、クロム、アルミニウム、銅、タングステン、ニッケル、及びこれらの合金からなる膜が挙げられる。

次に、図１（ｅ）に示す様に、公知のフォトリソ技術にて導電膜６の一部を残し、ＧＮＤ配線となる第３導電配線６ａを形成する領域以外が開口するようにレジストパターン４ａを形成する。

次に、導電膜６と絶縁膜３の一部を残して第３導電配線６ａを形成するために、導電膜６および絶縁膜３をドライエッチングする。
導電膜６および絶縁膜３のドライエッチングは連続して処理してもよいし、個別に処理してもよい。

ここで、導電膜６のエッチング完了の状態を図１（ｅ）に、絶縁膜３のエッチング完了の状態を図（ｆ）に示す。この時、絶縁膜３はＧＮＤ配線としての第３導電配線６ａの直下および側壁の一部のみに残留する。

なお、ドライエッチングに使用するガスとしては、例えば、導電膜６をＴｉＮ／Tiの２層構造からなる導電膜とした場合、そのエッチングガスは、Ａｒ、ＣＬ２、ＢＬＣ３の混合ガスが挙げられ、また、絶縁膜３を酸化シリコンとした場合、そのエッチングガスとしては、Ａｒ、Ｏ２、ＣＨＦ３の混合ガスが挙げられる。

次に、図１（ｇ）に示す様に、レジストパターン４ａを除去し、第３絶縁膜としてのパッシベーション膜７を、例えば、感光性ポリイミドを塗布して形成する。このパッシベーション膜７は、表面の保護膜としてだけでなく、指紋センサの容量膜の機能も兼ね、さらに、検出面に接触した指による指紋痕等の残留物が付着しにくい特性を有し、残留指紋による誤認証を防ぐ役割も兼ねる。
なお、ここでは、パッシベーション膜７として感光性ポリイミドとしたが、感光性ポリイミドの代わりにフルオロカーボン材料でもよい。

次に、図１（ｈ）に示す様に、公知のフォトリソ技術にてＧＮＤ配線、つまり、第３導電配線６ａの領域のみが開口するように、感光性ポリイミドからなるパッシベーション膜７を露光および現像する。

次に、ベーク処理を行い、感光性ポリイミドからなるパッシベーション膜７を硬化させ、その膜厚を４５０〜２２００ｎｍにする。
この様にして、表面に平坦に露出したＧＮＤ配線と残留指紋対策膜を有する指紋センサが作製される。

ＧＮＤ配線である第３導電配線６ａは、図３の平面図に示すように、センサ電極である第２導電配線１ｂをマスの中央部に配置した平面視格子状の構造体である。第３導電配線６ａは、正方形の格子状に形成され、正方形の一辺が約５０μｍである。また、格子の中央に配置される第２導電配線１ｂは、一辺が約４０μｍの正方形である。

また、第２導電配線１ｂは、マトリクス状に例えば２５６×２５６個配置され、これらでセンサの検出面を形成している。なお、図２（ｈ）に示す下層導電配線１０１の下方の半導体基板には、センサ回路が形成され、第２導電配線１ｂに形成される容量を検出する。形成された容量が処理回路により交換された画像データとして出力されるようになっている。

本発明における製造方法を概略的に示す工程図である。本発明における製造方法を概略的に示す工程図である。本発明により製造されたセンサの要部上面図である。

符号の説明

１ａ第１導電配線
１ｂ第２導電配線
２パッシベーション膜
３絶縁膜
４レジストパターン
５導電配線用溝
６導電膜
６ａ第３導電配線
７パッシベーション膜
１０１下層導電配線
１０２層間絶縁膜
１０３接続電極

Claims

半導体基板の表面に層間絶縁膜を介して第１および第２導電配線をスパッタ法で形成し、第１および第２導電配線と層間絶縁膜を第１絶縁膜で覆い、第１絶縁膜の上に第２絶縁膜を積層し、第１導電配線上の第１および第２絶縁膜を除去し、それによって第２絶縁膜表面から第１導電配線に達する溝を形成し、第２絶縁膜と溝の側壁および底とを覆う導電膜をスパッタ法で形成し、前記導電膜の上から溝幅より広いレジスト膜で溝を覆い、レジスト膜をマスクとして前記導電膜と第２絶縁膜とを除去して第１絶縁膜を露出させ、レジスト膜を除去した後、第３絶縁膜をその表面が前記導電膜の表面と同一表面になるように第１絶縁膜上に形成する表面形状認証用センサの製造方法。
第１および第２導電配線は２５０〜１０００ｎｍの膜厚を有する請求項１記載の表面形状認証用センサの製造方法。
第１絶縁膜は窒化シリコンからなり、３００〜１８００ｎｍの膜厚を有する請求項１記載の表面形状認証用センサの製造方法。
第２絶縁膜は酸化シリコンからなり、２００〜１２００ｎｍの膜厚を有する請求項１記載の表面形状認証用センサの製造方法。
第３絶縁膜は感光性ポリイミド又はフルオロカーボン材料からなり、４５０〜２２００ｎｍの膜厚を有する請求項１記載の表面形状認証用センサの製造方法。
第２絶縁膜と前記導電膜の膜厚の和が第３絶縁膜の膜厚に等しい請求項１記載の表面形状認証用センサの製造方法。
請求項１記載の製造方法により製造された表面形状認証用センサ。