KR100914026B1 - 압전 박막형 지문 센서 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 압전 박막형 지문 센서 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 반도체 기판의 센싱 영역에 한 변의 길이가 수 십 마이크론 단위이며 압전체 박막과 상하부전극을 구비하는 단위 압전센서가 다수 개로 규칙적으로 배열되어 지문 센서를 하나의 칩으로 제조할 수 있는 압전 박막형 지문 센서 제조방법에 관한 것이다.
지문 센서, 압전센서, 반도체 공정
Description
도 1은 실제로 제작된 본 발명의 실시예에 따른 압전 박막형 지문 센서의 일부분을 80배로 확대한 모식도이다.
도 2는 도 1의 단위 압력센서에 대한 부분 확대도이다.
도 3은 도 1의 A-A선 단면도이다.
도 4a 내지 도 4h는 본 발명의 실시예에 따른 압전 박막형 지문 센서의 제조 방법에 대한 공정도를 나타낸다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
10 - 반도체 기판 20 - 절연층
30 - 하부전극 40 - 압전박막
50 - 상부전극 60 - 패시베이션층
70 - 전극 브리지 80 - 상부 패시베이션층
90 - 가압패드
본 발명은 압전 박막형 지문 센서 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 반도체 기판의 센싱 영역에 한 변의 길이가 수 십 마이크론 단위이며 압전체 박막과 상하부전극을 구비하는 단위 압전센서가 다수 개로 규칙적으로 배열되어 있는 지문 센서를 하나의 칩으로 제조할 수 있는 압전 박막형 지문 센서 제조방법에 관한 것이다.
정전용량형 지문 센서는 손가락으로 눌려지는 상부 전극이 손가락의 지문의 형상에 따라 눌려지면서 하부에 위치하는 하부 전극과의 사이에서 발생하는 정전용량의 변화를 센싱하여 지문을 인식하는 원리가 적용되고 있다. 그러나 이러한 방식은 지문의 상태나 환경에 따라 다른 정전용량 값을 제공하여 지문에 대한 정확한 인식이 어려운 문제가 있다.
한편, 압전형 지문인식 센서는 압력 차이에 의한 변형으로부터 야기되는 미세한 전압 혹은 전류의 변화를 감지하는 방법으로 압전체 후막을 이용하여 제작되었기 때문에 정확한 인식이 어려운 문제가 있다.
더욱이 최근에는 지문이 신분 확인의 수단으로 관심이 증가되면서 출입문, 신용 카드 인증을 위한 단말기 등에 많이 사용되면서 원칩화가 요구되고 있으나, 종래의 압전형 지문 센서는 압전체가 후막으로 사용되므로 원칩화되기 어려운 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 반도체 기판의 센싱 영역에 한 변의 길이가 수 십 마이크론 단위이며 압전체 박막과 상하부전극을 구비하는 단 위 압전센서가 다수 개로 규칙적으로 배열되어 지문 센서를 하나의 칩으로 제조할 수 있는 압전 박막형 지문 센서 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 압전 박막형 지문 센서 제조방법은 반도체 기판에 절연층을 형성하고 상기 절연층의 상면에 하부전극층과 압전물질층 및 상부전극층을 순차적으로 형성하는 단계와, 상기 상부전극층과 상기 압전물질층을 에칭하여 상부전극과 압전박막으로 형성하는 단계와, 상기 하부전극층을 에칭하여 하부전극과, 상기 하부전극과 전기적으로 연결되는 하부전극리드 및, 상기 하부전극과 상기 하부전극리드로부터 전기적으로 절연되는 상부전극리드를 형성하는 단계와, 상기 상부전극과 압전박막을 포함하는 영역에 패시베이션층을 형성하고, 상기 패시베이션층에서 상기 상부전극 상면의 일부를 노출시키는 상부전극홀을 형성하는 단계와, 상기 상부전극홀의 상면으로 노출되는 상기 상부전극과 상기 상부전극리드를 전기적으로 연결하는 전극 브리지를 형성하는 단계와, 상기 전극 브리지를 포함하는 영역에 상부 패시베이션층을 형성하는 단계 및 상기 상부 패시베이션층에서 상기 상부전극이 형성된 영역에 대응되는 영역에 가압패드를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 압전박막에 대응되는 형상으로 상기 반도체 기판의 후면에 후면 홈을 형성하는 단계를 더 포함하여 형성될 수 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 압전물질층은 지르콘티탄산납(Pb(Zr,Ti)O3,), 아연니오브산납(Pb(Zn,Nb)O3)과 티탄산납(PbTiO3)의 고용체 및 마그네슘 니오브산납(Pb(Mg,Nb)O3)과 티탄산납(PbTiO3)의 고용체 중에서 선택되는 어느 하나의 재질로 형성될 수 있다. 또한, 상기 압전물질층은 300nm 내지 10㎛의 두께로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 패시베이션층은 상기 상부전극리드가 형성되는 영역을 포함하여 형성되며, 상기 패시베이션층은 상기 상부전극리드의 상면이 노출되도록 상부리드홀이 형성되어 상기 전극 브리지가 상기 상부리드홀을 통하여 상기 상부전극리드에 접속되도록 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 가압패드는 도금층이 패터닝되어 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 상부 패시베이션층은 상기 압전박막이 형성된 영역에 대응되는 영역에 가압패드홈이 형성되며, 상기 가압패드는 상기 가압패드홈을 포함하는 영역의 상기 상부 패시베이션층 상면에 형성될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 압전 박막형 지문 센서 제조방법의 제조 방법에 대하여 설명한다.
먼저 본 발명의 실시예에 따른 압전 박막형 지문 센서 제조방법에 의하여 제조되는 지문 센서에 대하여 설명한다.
도 1은 실제로 제작된 본 발명의 실시예에 따른 압전 박막형 지문 센서의 일 부분을 80배로 확대한 모식도이다. 도 2는 도 1의 단위 압력센서에 대한 부분 확대도이다. 도 3은 도 1의 A-A선 단면도이다.
본 발명의 실시예에 의한 압전 박막형 지문 센서 제조방법에 의하여 형성되는 압전 박막형 지문 센서는, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 반도체 기판(10)과 절연층(20)과 하부전극(30)과 압전박막(40)과 상부전극(50)과 패시베이션층(60)과 전극 브리지(70)와 상부 패시베이션층(80) 및 가압패드(90)를 포함하여 형성된다. 상기 지문 센서는 하부전극(30)과 압전박막(40) 및 상부전극(50)으로 이루어지는 단위 압력센서(a)가 반도체 기판(10)의 상면에 다수 개가 규칙적으로 배열되어 형성된다. 상기 단위 압력센서는 대략 80㎛ x 80㎛의 면적을 갖도록 형성된다. 한편, 도 1과 도 2에서는 설명의 편의를 위하여 상면에 형성되는 패시베이션층(60)과 상부 패시베이션층(80)을 생략하여 도시하였다.
상기 압전 박막형 지문 센서는 별도로 도시하지는 않았지만 상부전극(50)과 하부전극(30)을 통하여 압전박막(40)의 전압변화를 감지하는 제어부(도면에 도시하지 않음)를 포함하여 형성된다. 또한, 상기 단위 압력센서의 하부전극(30)들은 전체적으로 하나로 하부전극리드(32)에 전기적으로 연결되어 외부의 제어부(도면에 도시하지 않음)로 연결된다. 또한, 상기 단위 압력센서의 상부전극(50)들은 각각 상부전극리드(52)에 전기적으로 연결되어 외부의 제어부로 연결된다. 따라서, 상기 지문 센서의 제어부는 단위 압력센서의 하부전극(30)을 전체적으로 연결되는 하부전극리드(32)와 각각의 단위 압력센서의 상부전극(50)에 연결되는 상부전극리드(52)를 통하여 압전박막(40)의 전류변화를 측정하여 국부적인 압력변화를 감지하 고 이로부터 지문을 인식하게 된다.
상기 반도체 기판(10)은 실리콘 웨이퍼로 형성되며 단위 압력센서를 지지하여 지문 센서가 변형되지 않다. 상기 반도체 기판(10)은 이를 위하여 기계적 강도와 탄성력과 복원력을 갖는 재질로 형성되며 실리콘 웨이퍼로 형성된다. 상기 반도체 기판(10)은 지문 센서를 형성하기 위하여 필요한 면적으로 형성되며 수 십 또는 수백 마이크론의 두께로 형성된다.
또한, 상기 반도체 기판(10)은 하면에 압전박막(40)에 대응되는 형상으로 후면 홈(12)이 형성될 수 있다. 상기 후면 홈(12)은 압전박막(40)이 변형될 수 있는 공간을 제공하여 압전박막(40)이 가해지는 압력에 민감하게 변형될 수 있도록 해준다.
상기 절연층(20)은 반도체 기판(10)의 상면에 전체적으로 형성되며, 반도체 기판(10)과 하부전극(30)을 전기적으로 절연시키게 된다. 상기 반도체 기판(10)은 전기적으로 반도체 특성을 갖기 때문에 반도체 기판(10)과 하부전극(30)을 전기적으로 절연시키는 것이 필요하게 된다. 상기 절연층(20)은 실리콘 산화막(SiO2), 실리콘 질화막(SiN4)과 같은 재질로 형성될 수 있으며, 전기적으로 절연성이 있는 다양한 재질로 형성될 수 있다.
한편, 상기 절연층(20)은 상면에 형성되는 하부전극(30)과의 접착력을 증가 시키기 위하여 상면에 중간층(도면에 도시하지 않음)으로 티타늄(Ti, Titanium) 박막 또는 탄탈륨(Tantalum) 박막을 추가로 형성할 수 있다. 상기 중간층은 티타늄 박막으로 형성되며 대략 20nm로 형성된다.
상기 하부전극(30)은 절연층(20)의 상면과 압전박막(40)의 하면 사이에 형성되어 압전박막(40)과 전기적으로 연결된다. 상기 하부전극(30)은 백금(Pt, Platinum)으로 형성된다. 다만, 여기서 상기 하부전극(30)의 재질을 한정하는 것은 아니며, 전기 전도성이 있는 금(Au, Gold), 은(Ag, Silver), 알루미늄(Al, Aluminum), 루테늄(Ru, ruthenium), 니켈(Ni, Nickel), 구리(Cu, Copper)로 형성될 수 있다.
상기 하부전극(30)은 100nm 내지 300nm의 두께로 형성된다. 또한, 상기 하부전극(30)은 대략 80㎛ x 80㎛의 면적을 갖도록 형성된다. 여기서, 상기 하부전극(30)의 면적은 하나의 단위 압력센서의 크기를 반영하게 된다. 따라서, 상기 하부전극(30)의 면적은 지문 센서에 형성되는 단위 압력센서의 크기에 따라 다르게 변경될 수 있음은 물론이다. 상기 하부전극(30)은 절연층(20)의 상면에 전체적으로 형성되는 하부전극층으로부터 에칭되어 상기와 같은 면적을 갖도록 형성된다.
상기 하부전극(30)은 상부전극(50)과 함께 압전박막(40)의 전압변화를 측정하게 된다. 상기 하부전극(30)은 하부전극리드(32)와 전기적으로 연결되어 외부의 제어부로 전기적으로 연결된다. 상기 하부전극리드(32)는 하부전극(30)과 일체로 형성될 수 있다.
상기 압전박막(40)은 하부전극(30)의 상면에 형성되며 가해지는 압력에 의하여 전압의 변화를 나타낸다. 상기 압전박막(40)은 지르콘티탄산납(PZT, Pb(Zr,Ti)O3,)으로 형성된다. 다만 여기서 상기 압전박막(40)의 재질을 한정하는 것은 아니며, 티탄산납(PbTiO3), 아연니오브산납(Pb(Zn,Nb)O3)과 티탄산납(PbTiO3)의 고용체, 마그네슘 니오브산납(Pb(Mg,Nb)O3)과 티탄산납(PbTiO3)의 고용체, 티탄산바륨(BaTiO3)과 같은 재질로 형성될 수 있다.
상기 압전박막(40)은 대략 300nm 내지 10㎛의 두께로 형성된다. 상기 압전박막(40)은 그 두께가 300nm 보다 작게 되면 압전박막(40)을 전체적으로 균일하게 형성하는 것이 어렵게 되며, 두께가 10㎛보다 크게 되면 에칭 등의 다음 공정에 시간과 비용이 많이 소모된다. 상기 압전박막(40)은 하부전극(30)과 같이 대략 80㎛ x 80㎛의 면적으로 형성될 수 있다. 상기 압전박막(40)의 면적은 상기에서 설명한 바와 같이 지문 센서에 형성되는 단위 압력센서의 크기에 따라 다르게 변경될 수 있다. 상기 압전박막(40)은 하부전극층의 상면에 형성되는 압전물질층으로부터 에칭되어 형성된다.
상기 압전박막(40)은 외부에서 가압패드를 통하여 인가되는 압력에 따라 출력되는 전압이 변하게 되어 압력 변화를 전압변화로 변경하게 된다.
상기 상부전극(50)은 압전박막(40)의 상면에 형성되어 압전박막(40)과 전기적으로 연결된다. 상기 상부전극(50)은 하부전극(30)과 같이 백금(Pt, Platinum)으로 형성된다, 다만, 여기서 상기 하부전극(30)의 재질을 한정하는 것은 아니며, 전기 전도성이 있는 금(Au, Gold), 은(Ag, Silver), 알루미늄(Al, Aluminum), 루테늄(Ru, ruthenium), 니켈(Ni, Nickel), 구리(Cu, Copper)로 형성될 수 있다.
상기 상부전극(50)은 50nm 내지 200nm로 형성된다. 상기 상부전극(50)은 가압패드(90)와 압전박막(40) 사이에 위치하게 되므로, 너무 두껍게 형성되면 가압패드(90)에 가해지는 압력을 차단하게 된다. 또한, 상기 상부전극은 너무 얇게 형성되면 전기 저항이 높아지거나 전극 자체가 균일하게 형성되지 않게 된다. 한편, 상기 상부전극(50)은 대략 80㎛ x 80㎛의 면적을 갖도록 형성된다. 여기서, 상기 상부전극(50)은 바람직하게는 압전박막(40)의 면적에 상응하는 면적을 갖도록 형성된다. 또한, 상기 상부전극(50)의 면적은 지문 센서에 형성되는 단위 압력센서의 크기에 따라 다르게 변경될 수 있다. 상기 상부전극(50)은 압전물질층의 상면에 형성되는 상부전극층으로부터 에칭되어 형성되며, 압전박막(40)과 동시에 에칭되거나 별도로 에칭되어 형성될 수 있다.
상기 상부전극(50)은 하부전극(30)과 함께 압전박막(40)의 전압변화를 측정하게 된다. 상기 상부전극(50)은 별도로 형성되는 상부전극리드(52)와 전극 브리지(70)에 의하여 전기적으로 연결되어 외부의 제어부로 전기적으로 연결된다. 상기 상부전극(50)은 상부전극리드(52)와 반도체 기판(10)을 기준으로 서로 다른 높이에 형성되므로 별도로 형성된다.
상기 패시베이션층(60)은 절연층(20)의 상면에서 상부전극(50)과 압전박막(40) 및 하부전극(30)을 포함하는 영역에 형성된다. 즉, 상기 패시베이션층(60)은 절연층(20)과 함께 상부전극(50)과 압전박막(40) 및 하부전극(30)을 주변과 전기적으로 절연시키게 된다. 또한, 상기 패시베이션층(60)은 상부전극리드(52)와 하부전극리드(32)를 포함하는 영역에 형성된다. 상기 패시베이션층(60)은 폴리에틸렌, 폴리이미드와 같은 수지 또는 이산화규소(SiO2). 이산화티타늄(TiO2), 이산화알루미늄(Al2O3)과 같은 산화물로 형성된다.
또한, 상기 패시베이션층(60)은 상부전극(50)이 형성된 영역에서 상부전극(50)의 상면 일부를 노출시키는 상부전극홀(62)과, 상부전극리드(52)가 형성된 영역에서 상부전극리드(52)의 상면 일부를 노출시키는 상부리드홀(64)을 포함하여 형성된다. 상기 상부전극홀(62)과 상부리드홀(64)은 포토레지스트 공정 또는 에칭에 의하여 형성된다.
상기 전극 브리지(70)는 상부전극(50)과 상부전극리드(52)를 전기적으로 연결하게 된다. 상기 전극 브리지(70)는 금, 은, 백금, 니켈, 구리와 같은 도전성 금속으로 형성되며, 마스킹과 스퍼터링 공정에 의하여 형성된다. 상기 전극 브리지(70)는 적어도 0.5㎛의 두께로 형성된다. 상기 전극 브리지(70)는 두께가 0.5㎛보다 작게 되면 상부전극(50)과 상부전극리드(52)의 형성 높이가 다르게 되는 경우에 상부전극(50)과 상부전극리드(52)의 전기적 연결이 불완전하게 될 수 있다. 또 한, 상기 전극 브리지(70)의 두께는 공정 시간과 비용을 고려하여 적정한 두께로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 5.0㎛보다 작은 두께로 형성된다.
상기 상부 패시베이션층(80)은 패시베이션층(60)층과 전극 브리지(70)를 포함하는 영역에서 패시베이션층(60)의 상면에 형성된다. 즉, 상기 상부 패시베이션층(60)은 패시베이션층(60)의 상면과 전극 브리지(70)의 상면 및 측면을 포함하는 영역에 형성되어 패시베이션층(60)과 함께 전극 브리지(70)를 주변과 전기적으로 절연시키게 된다. 상기 상부 패시베이션층(80)은 폴리에틸렌, 폴리이미드와 같은 수지 또는 이산화규소(SiO2). 이산화티타늄(TiO2), 이산화알루미늄(Al2O3)과 같은 산화물로 형성된다.
또한, 상기 상부 패시베이션층(80)은 압전박막(40)이 형성되는 영역에 상응하는 영역에 가압패드홈(82)이 형성된다. 상기 가압패드홈(82)은 바람직하게는 하면이 상부전극(50)의 상면과 이격되도록 형성되어 가압패드홈(82)의 하면으로 상부전극(50)이 노출되지 않도록 형성된다. 상기 가압패드홈(82)은 식각 공정에 의하여 형성된다.
상기 가압패드(90)는 니켈과 같은 금속으로 형성되며, 도금에 의하여 형성된 도금층이 패터닝되어 형성된다. 상기 가압패드(90)는 상부 패시베이션층(80)에서 가압패드홈(82)을 포함하며 상부전극(50)이 형성된 영역에 대응되는 영역에 상부전 극(50)보다 작은 크기를 갖도록 형성된다. 상기 가압패드(90)는 하부가 가압패드홈(82)에 삽입되어 결합되며, 상부가 상부 패시베이션층(80)의 상면으로 돌출 되도록 형성된다. 따라서, 상기 가압패드(90)는 상면에 손가락이 접촉되면 압력을 받게 되며, 받은 압력을 상부 패시베이션층(80)과 상부전극(50)을 통하여 압전박막(40)으로 전달하게 된다.
또한, 상기 가압패드(90)는 상부 패시베이션층(80)에 의하여 상부전극(50)과 전기적으로 절연되므로 가압패드(90)에 사람의 지문이 접촉될 때 발생될 수 있는 정전기가 상부전극(50)으로 전도되는 것을 방지하게 된다. 따라서, 상기 지문 센서는 압전박막(40)에서 발생되는 전압변화가 정전기에 의하여 영향을 받는 것을 방지하게 된다.
한편, 상기 가압패드(90)는, 도면에 도시하지는 않았지만, 상면에 테프론과 같은 재질로 형성되는 별도의 보호막이 형성되어 가압패드(90)로 정전기가 유입되는 것을 방지하도록 형성될 수 있다.
다음은 본 발명의 실시예에 따른 압전 박막형 지문 센서 제조방법에 대하여 설명한다.
도 4a 내지 도 4h는 본 발명의 실시예에 따른 압전 박막형 지문 센서의 제조 방법에 대한 공정도를 나타낸다. 이하의 설명에서는 도 3에 도시된 단위 압력센서의 제조방법을 중심으로 설명한다. 하지만, 본 발명의 실시예에 따른 지문 센서는 다수의 단위 압력센서가 규칙적으로 배열되어 형성되고 상부전극리드와 하부전극리 드가 공통적으로 형성되므로 당업자의 입장에서는 그 확장이 가능하게 된다.
먼저, 도 4a에 도시된 바와 같이 반도체 기판(10)의 상면에 절연층(20)과 하부전극층(30a)과 압전물질층(40a)과 상부전극층(50a)이 순차적으로 형성된다. 상기 반도체 기판(10)은 실리콘 웨이퍼로 이루어지며, 절연층(20)은 실리콘 산화막(SiO2), 실리콘 질화막(SiN4)이 증착되어 형성된다. 또한, 상기 절연층(20)의 상면에는 도시하지는 않았지만 티타늄(Ti, Titanium) 박막 또는 탄탈륨(Tantalum) 박막으로 형성되는 중간층이 스퍼터링, 증착 등에 의하여 형성된다. 상기 하부전극층(30a)과 상부전극층(50a)은 백금, 금, 은, 알루미늄과 같은 도전성 금속이 증착되어 형성된다. 이때, 상기 상부전극층(50a)은 하부전극층(30a)보다 작은 두께로 형성된다. 상기 압전물질층(40a)은 대략 300nm 내지 10㎛의 두께로 형성된다. 상기 압전물질층(40a)은 그 두께가 300nm 보다 작게 되면 압전물질층(40a)을 전체적으로 균일하게 형성하는 것이 어렵게 되며, 두께가 10㎛보다 크게 되면 에칭 등의 다음 공정에 시간과 비용이 많이 소모된다.
도 4b에 도시된 바와 같이 상기 상부전극층(50a)과 압전물질층(40a)을 에칭하여 상부전극(50)과 압전박막(40)으로 형성한다. 상기 상부전극(50)과 압전박막(40)은 동시에 또는 각각 에칭되어 형성되며 상부전극(50)과 압전박막(40)은 사각형상 또는 원형으로 동일한 형상으로 에칭되어 형성된다. 한편, 상기 상부전 극(50)과 압전박막(40)은 에칭에 의하여 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 마스킹과 스퍼터링 공정을 통하여 형성될 수 있다.
도 4c에 도시된 바와 같이 상기 하부전극층(30a)을 에칭하여 하부전극(30)과, 하부전극(30)과 전기적으로 연결되는 하부전극리드(도 3 참조) 및, 하부전극(30) 및 하부전극리드(32)로부터 전기적으로 절연되는 상부전극리드(52)가 형성된다. 상기 하부전극(30)은 바람직하게는 상부전극(50) 및 압전박막(40)과 동일한 평면형상을 갖도록 형성된다. 이러한 경우에 패시베이션층(60)과 전극 브리지(70)를 형성하는데 있어서, 상기 하부전극(30)이 전극 브리지(70)와의 전기적으로 접촉되지 않도록 하는데 유리하게 된다. 상기 하부전극리드(30)는 하부전극(30)과 일체로 형성되며 지문 센서를 통하여 전체적으로 일체로 형성되어 제어부와 연결된다. 상기 상부전극리드(52)는 하부전극층(30a)으로부터 하부전극(30) 및 하부전극리드(32)와 분리되도록 에칭되어 형성된다. 상기 상부전극리드(52)는 단위 압력센서별로 독립적으로 형성되어 외부의 제어부와 연결된다.
도 4d에 도시된 바와 같이 패시베이션층(60)이 상부전극(50)과 압전박막(40)을 포함하는 영역에 형성된다. 즉, 상기 패시베이션층(60)은 상부전극(50)과 압전박막(40) 및 하부전극(30)을 전체적으로 감싸도록 형성되어 주변과 전기적으로 절연되도록 형성된다. 또한, 상기 패시베이션층(60)은 상부전극리드(52)와 하부전극리드(32)의 상면과 측면을 감싸도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 패시베이션층(60) 은 폴리에틸렌 또는 폴리이미드와 같은 수지 또는 이산화규소(SiO2). 이산화티타늄(TiO2), 이산화알루미늄(Al2O3)과 같은 산화물로 형성된다.
상기 패시베이션층(60)은 상부전극(50)의 일부가 노출되도록 상부전극홀(62)이 형성된다. 또한, 상기 패시베이션층(60)이 상부전극리드(52)의 상부에도 형성되는 경우에는, 패시베이션층(60)은 상부전극리드(52)의 상면이 노출되도록 상부리드홀(64)이 형성된다. 상기 상부전극홀(62)과 상부리드홀(64)은 포토레지스트 공정에 의하여 형성된다.
도 4e에 도시된 바와 같이 전극 브리지(70)가 상부전극홀(62)을 통하여 일측이 상부전극(50)에 전기적으로 연결되도록 형성된다. 또한, 상기 전극 브리지(70)는 타측이 상부전극리드(52)와 전기적으로 연결되도록 형성된다. 또한, 상기 패시베이션층(60)에 상부리드홀(64)이 형성되는 경우에 전극 브리지(70)는 상부리드홀(64)을 통하여 상부전극리드(52)와 전기적으로 연결된다. 상기 전극 브리지(70)는 금, 은, 백금, 니켈, 구리와 같은 도전성 금속으로 마스킹과 스퍼터링 공정에 의하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 전극 브리지(70)는 적어도 0.5㎛의 두께로 형성된다.
도 4f에 도시된 바와 같이 상부 패시베이션층(80)이 패시베이션층(60)의 상면과 전극 브리지(70)를 전체적으로 덮도록 형성된다. 상기 상부 패시베이션층(80) 은 패시베이션층(60)과 같이 폴리에틸렌 또는 폴리이미드와 같은 수지 또는 이산화규소(SiO2). 이산화티타늄(TiO2), 이산화알루미늄(Al2O3)과 같은 산화물로 형성된다. 상기 상부 패시베이션층(80)은 압전박막(40)이 형성되는 영역에서 가압패드(90)가 형성되는 영역에 가압패드홈(82)이 형성된다. 상기 가압패드홈(82)은 마스킹과 식각에 의하여 형성될 수 있다. 상기 가압패드홈(82)은 바람직하게는 상부전극(50)이 노출되지 않는 깊이로 형성된다.
도 4g에 도시된 바와 같이 가압패드(90)가 상부 패시베이션층(80)에서 압전박막(40)이 형성된 영역에 대응되는 영역에 형성된다. 상기 가압패드(90)는 가압패드홈(82)을 포함하는 영역의 상기 상부 패시베이션층 상면에 형성되어 하부가 가압패드홈(82)에 결합되며, 상부가 상부 패시베이션층(80)으로부터 노출되도록 형성된다. 상기 가압패드(90)는 니켈과 같은 금속에 의하여 상부 패시베이션층의 상면에 전체적으로 형성되는 도금층(도면에 도시하지 않음)이 패터닝되어 형성되거나, 마스킹과 금속증착공정에 의하여 형성될 수 있다.
도 4h에 도시된 바와 같이 반도체 기판(10)의 하면에 압전박막(40)에 대응되는 형상으로 후면 홈이 형성된다. 상기 후면 홈(12)은 에칭에 의하여 형성된다. 상기후면 홈(12)은 가압패드(90)가 형성된 후에 형성되지만, 공정 초기에도 형성될 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 특허청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
본 발명에 따른 압전 박막형 지문 센서 제조방법에 의하면 반도체 공정에 의하여 반도체 기판의 센싱 영역에 한 변의 길이가 마이크론 단위이며 압전체 박막과 상하부전극을 구비하는 다수 개의 단위 압전센서를 규칙적으로 배열하여 지문 센서를 원 칩으로 제조할 수 있는 효과가 있다.
Claims (7)
- 반도체 기판에 절연층을 형성하고 상기 절연층의 상면에 하부전극층과 압전물질층 및 상부전극층을 순차적으로 형성하는 단계;상기 상부전극층과 상기 압전물질층을 에칭하여 상부전극과 압전박막으로 형성하는 단계;상기 하부전극층을 에칭하여 하부전극과, 상기 하부전극과 전기적으로 연결되는 하부전극리드 및, 상기 하부전극과 상기 하부전극리드로부터 전기적으로 절연되는 상부전극리드를 형성하는 단계;상기 상부전극과 압전박막을 포함하는 영역에 패시베이션층을 형성하고, 상기 패시베이션층에서 상기 상부전극 상면의 일부를 노출시키는 상부전극홀을 형성하는 단계;상기 상부전극홀의 상면으로 노출되는 상기 상부전극과 상기 상부전극리드를 전기적으로 연결하는 전극 브리지를 형성하는 단계;상기 전극 브리지를 포함하는 영역에 상부 패시베이션층을 형성하는 단계 및상기 상부 패시베이션층에서 상기 상부전극이 형성된 영역에 대응되는 영역에 가압패드를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 박막형 지문 센서 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 압전박막에 대응되는 형상으로 상기 반도체 기판의 후면에 후면 홈을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 박막형 지문 센서 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 압전물질층은 지르콘티탄산납(Pb(Zr,Ti)O3,), 아연니오브산납(Pb(Zn,Nb)O3)과 티탄산납(PbTiO3)의 고용체 및 마그네슘 니오브산납(Pb(Mg,Nb)O3)과 티탄산납(PbTiO3)의 고용체 중에서 선택되는 어느 하나의 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 압전 박막형 지문 센서 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 압전물질층은 300nm 내지 10㎛의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 압전 박막형 지문 센서 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 패시베이션층은 상기 상부전극리드가 형성되는 영역을 포함하여 형성되며,상기 패시베이션층은 상기 상부전극리드의 상면이 노출되도록 상부리드홀이 형성되어 상기 전극 브리지가 상기 상부리드홀을 통하여 상기 상부전극리드에 접속되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 압전 박막형 지문 센서 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 가압패드는 도금층이 패터닝되어 형성되는 것을 특징으로 하는 압전 박막형 지문 센서 제조방법.
- 제 6항에 있어서,상기 상부 패시베이션층은 상기 압전박막이 형성된 영역에 대응되는 영역에 가압패드홈이 형성되며, 상기 가압패드는 상기 가압패드홈을 포함하는 영역의 상기 상부 패시베이션층 상면에 형성되는 것을 특징으로 하는 압전 박막형 지문 센서 제조방법.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
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| FPAY | Annual fee payment |
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| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |