JPWO2008129602A1 - 表面形状センサとその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
前記層間絶縁膜の上に検出電極膜を形成する工程と、前記検出電極膜及び層間絶縁膜の上に、窒化シリコン膜が表面に露出する上部絶縁膜を形成する工程と、前記検出電極膜の上に窓を備えたテトラヘデラルアモルファスカーボン(ta-C)膜からなる保護絶縁膜を前記上部絶縁膜の上に形成する工程とを有することを特徴とする表面形状センサの製造方法が提供される。
まず最初に、この発明に至った経過について説明する。
成膜温度(基板温度):80 ℃以下
成膜圧力:約1×10-6 Torr
なお、ta-C膜は、蒸着法及びスパッタリング法を含むPVD(Physical Vapor Deposition)法、又はPECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)法でも形成可能である。PVD法での成膜条件の一例を示すと、以下の通りである。
成膜温度(基板温度):400 ℃以下
成膜圧力:約1×10-3 Torr
PECVD法での成膜条件の一例を示すと、以下の通りである。
成膜ガス:CH4+H2の混合ガス、又は
CH4ガスのみ
プラズマ化電力:最大1kW
成膜温度(基板温度):200 ℃以下
成膜圧力:約1×10-3 Torr
膜質、密着性、成膜の均一性及び再現性は、何れもFCVA法が最も良く、PECVD法、PVD法の順になる。また、膜密度も、高い方からFCVA法、PECVD法、PVD法の順になる。
エッチングガス:O2 24 ml/min
CHF3 65 ml/min
真空度 :10.64 Pa(80 mTorr)
エッチングガスのプラズマ化電力:1600 W
次に、図24に示すように、テトラへドラルアモルファスカーボン膜80の膜厚を凡そ100nm程度と薄くして水分バリア絶縁膜47上に形成し、上記と同じ条件でエッチングしたところ、今度はエッチングできた。しかし、今度は別の2つの問題が発生した。
図25乃至図35を参照して、本発明の第1の実施の形態に係る静電容量式のC-MOS型表面形状センサ装置及びその製造方法について説明する。
エッチングガス:O2 24 ml/min
CHF3 65 ml/min
真空度 :10.64 Pa(80 mTorr)
エッチングガスのプラズマ化電力:1600 W
この場合、ESDホール52a及び電極引出し窓52bの底部にはそれぞれ、接地電極膜42b及びボンディングパッド35b表面の窒化チタン膜が露出するが、ESDホール52及び電極引出し窓52bの内面側壁には保護絶縁膜54が残存する。これらの残存する保護絶縁膜54は以降の製造工程に影響を与えるものでもないし、ワイヤボンディング及び静電気の放電に支障を来たすこともないのでそのまま残すものとする。
次に、図36乃至図43を参照して、本発明の第2の実施の形態に係る静電容量式のC−MOS型表面形状センサ及びその製造方法について説明する。図36乃至図43は表面形状センサの製造工程を示す断面図である。
図45乃至図52は、本発明の第3の実施の形態に係る静電容量式のC−MOS型表面形状センサ及びその製造方法について説明する。
図53乃至図58は、本発明の第4の実施の形態に係る静電容量式のC−MOS型表面形状センサ及びその製造方法について説明する。
これらの実施形態においては、検出電極膜42aから上の層構成が、上記した第2の実施形態の図43及び図44と同じになる場合、及び第3の実施形態の図52と同じになる場合に、第4の実施形態の製造方法を適用したことを特徴としている。
図62乃至図64は、本発明の第8の実施の形態に係る静電容量式のC-MOS型表面形状センサの製造方法について説明する。
Claims (20)
- 半導体基板の上方に形成された平坦な上面を有する層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜上に形成された検出電極膜と、
前記検出電極膜及び前記層間絶縁膜上に形成された、窒化シリコン膜が表面に露出する上部絶縁膜と、
前記上部絶縁膜の上に形成され、前記検出電極膜の上に窓が形成されたテトラヘデラルアモルファスカーボン(ta-C)膜からなる保護絶縁膜と
を有することを特徴とする表面形状センサ。 - 前記上部絶縁膜は、少なくとも前記検出電極膜の周囲の層間絶縁膜上に形成されて、前記検出電極膜を含む表面を平坦化する第1カバー絶縁膜と、該第1カバー絶縁膜及び前記検出電極膜の上方に形成された前記窒化シリコン膜とを含むことを特徴とする請求項1に記載の表面形状センサ。
- 前記第1カバー絶縁膜により平坦化された表面上であって、前記窒化シリコン膜の下に形成された第2カバー絶縁膜を有することを特徴とする請求項2に記載の表面形状センサ。
- 前記第2カバー絶縁膜は、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜又は絶縁性酸化金属膜のうち何れか一であることを特徴とする請求項3に記載の表面形状センサ。
- 前記絶縁性酸化金属膜は、酸化アルミニウム膜、酸化チタン膜、酸化ジルコニウム膜、酸化マグネシウム膜及び酸化マグネシウムチタニウム膜のうち何れか一であることを特徴とする請求項4に記載の表面形状センサ。
- 前記保護絶縁膜の厚さは、10〜200nmであることを特徴とする請求項1に記載の表面形状センサ。
- 前記半導体基板の上方に形成された下地絶縁膜と、
前記下地絶縁膜の上に形成された配線とを有し、
前記層間絶縁膜は、前記下地絶縁膜と前記配線の上に形成されて、前記配線の上にビアホールを有し、
前記検出電極膜は、前記ビアホールを介して前記配線と電気的に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の表面形状センサ。 - 前記窓の下の前記層間絶縁膜の上に前記検出電極膜と同層に形成され、前記検出電極膜から独立した接地電極膜を有し、かつ、前記接地電極膜の上の前記上部絶縁膜に形成された第1ホールから前記接地電極が露出することを特徴とする請求項1に記載の表面形状センサ。
- 前記検出電極膜及び前記接地電極膜は、チタン又はチタン化合物よりなる膜であることを特徴とする請求項8に記載の表面形状センサ。
- 前記チタン化合物は、窒化チタン又は窒化チタンアルミニウムであることを特徴とする請求項9に記載の表面形状センサ。
- 前記下地絶縁膜の上にアルミニウム膜若しくはアルミニウムを主成分とする化合物膜とその上のチタン化合物膜とで構成されたボンディングパッドを有し、かつ、前記ボンディングパッドの上の前記層間絶縁膜及び上部絶縁膜に形成された第2ホールから前記ボンディングパッドのアルミニウム膜若しくはアルミニウムを主成分とする化合物膜が露出していることを特徴とする請求項7に記載の表面形状センサ。
- 半導体基板の上方に層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜の上に検出電極膜を形成する工程と、
前記検出電極膜及び層間絶縁膜の上に、窒化シリコン膜が表面に露出する上部絶縁膜を形成する工程と、
前記検出電極膜の上に窓を備えたテトラヘデラルアモルファスカーボン(ta-C)膜からなる保護絶縁膜を前記上部絶縁膜の上に形成する工程と
を有することを特徴とする表面形状センサの製造方法。 - 前記半導体基板の上方に下地絶縁膜を形成する工程と、
前記下地絶縁膜の上に、アルミニウム膜若しくはアルミニウムを主成分とする化合物膜とその上のチタン化合物膜とで構成される2つの配線及びボンディングパッドを形成する工程とをさらに有し、
前記層間絶縁膜を形成する工程において、前記下地絶縁膜、配線及びボンディングパッドの上に層間絶縁膜を形成して、
前記層間絶縁膜を形成した後に、前記2つの配線の上の層間絶縁膜にそれぞれビアホールを形成する工程を行い、
前記層間絶縁膜の上に検出電極膜を形成する工程において、前記2つのビアホール内の配線にそれぞれ接続し、前記層間絶縁膜上に延在する前記検出電極膜及び接地電極膜を形成し、
前記上部絶縁膜を形成する工程の後に、
前記接地電極膜上の上部絶縁膜に第1ホールを形成する工程と、前記ボンディングパッド上の層間絶縁膜及び前記上部絶縁膜に第2ホールを形成する工程とを行い、
前記検出電極の上に窓を備えたテトラヘデラルアモルファスカーボン(ta-C)膜からなる保護絶縁膜を前記上部絶縁膜の上に形成する工程において、前記第1ホール及び第2ホールを覆うように、前記上部絶縁膜の上にテトラヘデラルアモルファスカーボン(ta-C)膜からなる保護絶縁膜を形成し、さらに、前記保護絶縁膜をパターニングして、前記検出電極膜上の領域、前記第1ホールを含む領域、及び前記第2ホールを含む領域に前記窓を形成し、
その後、
前記第1ホールを覆い、かつ前記第2ホールを含む領域に窓を有する耐エッチング膜を前記保護絶縁膜上に形成する工程と、前記耐エッチング膜の窓及び前記ボンディングパッド上の第2ホールを通して、前記ボンディングパッドの表面のチタン化合物膜をエッチングし、除去する工程とを行うことを特徴とする請求項12記載の表面形状センサの製造方法。 - 前記半導体基板の上方に下地絶縁膜を形成する工程と、
前記下地絶縁膜の上に、アルミニウム膜若しくはアルミニウムを主成分とする化合物膜とその上のチタン化合物膜とで構成される2つの配線及びボンディングパッドを形成する工程とをさらに有し、
前記層間絶縁膜を形成する工程において、前記下地絶縁膜、前記配線及びボンディングパッドの上に該層間絶縁膜を形成して、
前記層間絶縁膜を形成した後に、前記2つの配線の上の層間絶縁膜にそれぞれビアホールを形成する工程を行い、
前記層間絶縁膜の上に検出電極膜を形成する工程において、前記2つのビアホール内の配線にそれぞれ接続し、前記層間絶縁膜上に延在する検出電極膜及び接地電極膜を形成する工程とを行い、
前記検出電極の上に窓を備えたテトラヘデラルアモルファスカーボン(ta-C)膜からなる保護絶縁膜を前記上部絶縁膜の上に形成する工程において、前記上部絶縁膜の上にテトラヘデラルアモルファスカーボン(ta-C)膜からなる保護絶縁膜を形成し、さらに、前記保護絶縁膜をパターニングして、前記検出電極膜の上、前記接地電極膜の上、及び前記ボンディングパッドの上に前記窓を備えた保護絶縁膜を形成し、
その後、
前記前記検出電極膜上の保護絶縁膜の窓を覆い、かつ前記接地電極膜上及び前記ボンディングパッド上に窓を有する第1耐エッチング膜を前記保護絶縁膜上に形成する工程と、
前記第1耐エッチング膜の窓を通して、前記接地電極膜上の上部絶縁膜をエッチングして第1ホールを形成するとともに、前記ボンディングパッド上の上部絶縁膜及び層間絶縁膜をエッチングして第2ホールを形成する工程と、前記第1ホールを覆い、かつ前記第2ホールを内部に含む窓を有する第2耐エッチング膜を前記保護絶縁膜上に形成する工程と、前記第2耐エッチング膜の窓を通して、前記ボンディングパッドの表面のチタン化合物膜をエッチングし、除去する工程とを行うことを特徴とする請求項12記載の表面形状センサの製造方法。 - 前記2つの配線の上の該層間絶縁膜にそれぞれビアホールを形成する工程の後に、前記層間絶縁膜をアニールする工程を有することを特徴とする請求項13又は14の何れか一に記載の表面形状センサの製造方法。
- 前記上部絶縁膜を形成する工程は、少なくとも前記検出電極膜の周囲の層間絶縁膜上に、前記検出電極膜を含む表面を平坦化する第1カバー絶縁膜を形成する工程と、該第1カバー絶縁膜により平坦化された表面の上方に窒化シリコン膜を形成する工程とを含むことを特徴とする請求項12乃至14の何れか一に記載の表面形状センサの製造方法。
- 前記検出電極膜を含む表面を平坦化する第1カバー絶縁膜を形成する工程は、前記層間絶縁膜及び検出電極膜上に前記第1カバー絶縁膜となる酸化シリコン膜を形成する工程と、該酸化シリコン膜の表面を化学的機械的研磨法により研磨し、平坦化する工程とを含むことを特徴とする請求項16に記載の表面形状センサの製造方法。
- 前記第1カバー絶縁膜は、塗布型の酸化シリコン膜であることを特徴とする請求項16に記載の表面形状センサの製造方法。
- 前記窒化シリコン膜を形成する工程の前に、前記第1カバー絶縁膜により平坦化された表面上に第2カバー絶縁膜を形成することを特徴とする請求項16に記載の表面形状センサの製造方法。
- 前記第2カバー絶縁膜は、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、又は絶縁性酸化金属膜のうち何れか一であることを特徴とする請求項19に記載の表面形状センサの製造方法。
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