專利名稱：一種表面形狀識別傳感器的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種表面形狀識別傳感器的制造方法，特別是涉及一種能夠識別諸如人類指紋和動物鼻口等三維圖案的一種表面形狀識別傳感器的制造方法。
防止非法使用的身份驗證方案包括利用指紋和聲音的各種類型。其中，許多技術(shù)開發(fā)都基于指紋驗證技術(shù)。在驗證指紋時，檢測指紋形狀的方案大致上可以分為一種光學(xué)讀取方案和一種通過將人類皮膚表面的三維圖案轉(zhuǎn)換成電信號，并檢測電信號的方案。
根據(jù)這種光學(xué)讀取方案，指紋被作為一個光學(xué)圖像數(shù)據(jù)輸入，主要靠使用光學(xué)反射和CCD圖像傳感器對其比較完成的(日本專利No.61-221883)。另一種方案，即利用一個壓電薄膜讀取指紋的壓力差，也已經(jīng)開發(fā)出來了(日本專利No.5-61965)。類似地，例如，通過皮膚接觸，將所引起的電特性量的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕姆植?，以檢測指紋形狀的方案，和利用壓敏彈片，檢測電阻變化值和電容變化值的方案，都已經(jīng)被提出(日本專利No.7-168930)。
在以上所描述的技術(shù)中，利用光學(xué)的方案在小型化和通用性方面是困難的，其應(yīng)用也是有限的。利用一個壓敏彈片或類似的材料，檢測指紋的三維圖案的方案也難以在實際中應(yīng)用，這是因為這些材料性能各異，并且彈片也難以加工所致。因此，這個方案也缺乏可靠性。
電容指紋傳感器已用大規(guī)模集成電路(LSI)制造出來(Marco Tartagniand Roberto Guerrrieri，“基于電容反饋探測系統(tǒng)的390dpi的實時指紋傳感器”，1997 IEEE國際固體電路會議，pp.200-201(1997))。根據(jù)這種方案，皮膚表面的三維圖案是利用靜電電容反饋系統(tǒng)，通過二維排列在LSI芯片上的小傳感器來探測的。
在容性傳感器中，將兩個極板放在大規(guī)模集成電路(LSI)互連部分的最頂層，并在極板上制備一層鈍化膜。當(dāng)手指接觸到探測器時，皮膚表面成為第三個極板，皮膚表面的三維圖案由空氣組成的絕緣層隔離出來。由于皮膚與傳感器的距離不同，各處傳感器檢測到的電容值也就不同，由此，可以檢測出手指指紋圖案，與傳統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)傳感器相比，這種結(jié)構(gòu)不需要特定的界面，并且可以小型化，達到其特征性能。
通過在半導(dǎo)體襯底上制造多個傳感器電極，構(gòu)成一個矩陣，并在傳感器電極上形成一層鈍化膜，原則上即可組成一個指紋傳感器。通過鈍化膜來檢測皮膚表面和傳感器之間的電容值，由此來檢測精細三維圖案。
這種傳統(tǒng)電容指紋傳感器將借助于附圖做一簡單描述。如圖4A所示，這種指紋傳感器包括半導(dǎo)體襯底401上的互連部分403，用于通過下面的絕緣層402連接(大規(guī)模集成電路)LSI或類似的元件，和位于互連部分403上的中間介電膜404。
傳感器電極406像一個矩形，形成在中間介電層404上。傳感器電極406通過在中間介電膜404上的孔內(nèi)的插頭405連接至互連部分403上。在中間介電膜404上制作一層鈍化膜407，用于覆蓋傳感器電極406，這樣就形成了傳感元件。如上制作的傳感元件都是二維排列，使相鄰的傳感元件的傳感器電極406彼此并不接觸，如圖4B所示。
下面將描述這種容性傳感器的操作。在指紋檢測中，手指作為探測目標(biāo)與鈍化膜407接觸。當(dāng)手指接觸到傳感器電極406上的鈍化膜407表面時，與鈍化膜407接觸的皮膚表面成為一個電極，并與傳感器電極406形成一個電容，通過互連部分403用一個檢測器(未示出)來檢測這個電容，由于指尖上的指紋是由皮膚表面的三維圖案形成的，所以當(dāng)手指接觸到鈍化膜407時，作為電極的皮膚表面和作為傳感器電極406之間的距離因指紋上的凹凸不平而不同。
這種距離的不同可作為電容值的不同被檢測出來。因此，當(dāng)不同的電容分布被檢測出來時，這種分布就對應(yīng)著指紋的投影圖案。即這種容性傳感器可檢測皮膚表面的精細三維圖案。
與傳統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)傳感器相比，電容指紋傳感器不需特別的介面，并且可小型化。
上述的容性傳感器可同時安裝在如下的集成電路(LSI)芯片上。例如，上述的傳感器可同時集成在帶有一個存儲用于校對的指紋數(shù)據(jù)的存儲器和一個用于比較校對指紋數(shù)據(jù)的處理器的芯片上，同時還集成了一個指紋數(shù)據(jù)讀取器。這樣，當(dāng)容性傳感器安裝在一個集成電路芯片上時，不同單元之間的信息交換就變得困難起來，并且信息安全也可以進一步改善。
如上所述的傳感器，由于將皮膚表面作為一個電極，這種同時集成的大規(guī)模集成電路(LSI)可能因接觸所產(chǎn)生的靜電擊穿。所以，在傳統(tǒng)上，傳感器的穩(wěn)定性，靈敏性，可靠性和類似的性能都需要考慮，同時還要考慮小型化和通用化，使其能夠檢測三維的圖案。如人類指紋和動物鼻口圖案，還要尋求這樣的傳感器的制造方法。
為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明，在此提供了一種制造表面形狀識別傳感器的方法。這種方法包括以下步驟在一個半導(dǎo)體襯底上制作第一和第二互連部分的步驟；在一個半導(dǎo)體襯底上形成一個中間介電膜，用于覆蓋第一和第二互連部分；形成第一金屬膜，用于通過在中間介電膜上的第一和第二直通孔，能夠電氣連接第一和第二互連部分；在第一金屬膜上形成第一掩膜圖形，用于覆蓋分別對應(yīng)于第一和第二直通孔的開口部分的預(yù)定第一和第二區(qū)域；可選擇地去掉暴露在第一掩膜開口底部的金屬膜；在第一區(qū)域形成由連接第一互連部分的第一金屬膜構(gòu)成的傳感器電極；在第二區(qū)域形成由連接第二連接部分的第一金屬膜構(gòu)成的連接電極膜；在中間介電膜上由絕緣膜構(gòu)成一層鈍化膜，用于覆蓋傳感器電極和連接電極膜；在鈍化膜上形成一個第三直通孔以達到連接電極膜；在鈍化膜上形成一個第二金屬膜，用于接觸暴露在第三直通孔底部的電極膜；在第二金屬膜上形成一個第二掩模，該掩模包括一個在預(yù)定區(qū)域內(nèi)的圖形部分，這個預(yù)定區(qū)域包括第三直通孔，但不包括對應(yīng)于傳感器電極的區(qū)域；和，可選擇地去除第二金屬膜，并用第二掩模形成能夠通過連接電極膜連接第二互連部分的接地電極。
<第一實施例>
根據(jù)本發(fā)明的實施例，將參照附

圖1A至1E說明一種制造一種表面形狀識別傳感器的方法。附圖1A至1E說明了本發(fā)明的制造方法。如圖1A所示，在這個表面形狀識別傳感器中，在一個由硅材料制成的半導(dǎo)體襯底101上形成一個多級互連層102。在這個多級互連層102的最上層覆蓋一層絕緣膜層103。這個多級互連層102由多個元件(未畫出)組成，如MOS晶體管，這幾個互連部分用于連接這些元件和類似的器件，并形成傳感器電路及其類似的東西。
隨著集成電路的形成，在半導(dǎo)體襯底上形成了互連部分104a和104b，用于連接到集成電路上。通過在絕緣膜層103上形成一層鋁膜，并通過已知的光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)定形鋁膜，從而形成互連部分104a和104b。在以這種方式形成互連部分104a和104b后，就通過例如化學(xué)氣體沉積(CVD)，在絕緣膜103上生成一個中間介電膜105，用于覆蓋互連部分。
隨后，通過已知的光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)將這個合成結(jié)構(gòu)定形，致使在中間介電膜105上形成能夠到達互連部分104a和104b上預(yù)定部分的直通孔106a和106b。之后，在中間介電膜上通過濺射形成一種由TiW制成的金屬膜，這個中間介電膜還包括暴露在直通孔106a和106b底部的互連部分104a和104b的表面在內(nèi)。
接著，通過已知的光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)將這個金屬膜定形，并形成傳感器電極107和連接電極膜108。例如，在0.2μm厚的金屬膜上的預(yù)期的傳感器電極107區(qū)域和預(yù)期的連接電極膜108區(qū)域形成一個抗蝕圖形。通過干蝕刻，例如能起反應(yīng)的離子蝕刻，用這個抗蝕圖形作為一個掩膜，可選擇地蝕刻這層金屬膜，由此形成了傳感器電極107和連接電極膜108。
這個金屬膜的材料并不限于TiW材料，可以是能夠使用的任何材料，例如，一種如Ti，TIN，或Cr等的傳導(dǎo)材料，或一種它們的組合材料，直至一種能夠形成一層在大范圍內(nèi)均勻的薄膜材料。
如圖1B所示，在中間介電膜105上形成一層鈍化模109，用于覆蓋傳感器電極107和連接電極膜108。通過例如等離子化學(xué)氣體沉積(CVD)，將氮化硅沉淀成一個約1μm的厚度的薄膜，即可形成鈍化膜109。鈍化膜109沉淀后，在連接電極膜108上的預(yù)定位置上形成通過鈍化膜109伸出并到達鈍化膜109的直通孔109a。
如圖1C所示，在包括直通孔內(nèi)部的鈍化模109上通過濺射形成一層由Ti/TiN材料制成的金屬膜110。金屬膜110有一層厚度為0.1μm的下面的Ti膜和一層厚度為0.05μm的上面的TiN膜。隨后，抗蝕圖形111是一個網(wǎng)格狀的平面形狀，傳感器電極107排列在網(wǎng)格狀平面內(nèi)各自單元的中心上，形成如此結(jié)構(gòu)，致使其能夠跨接在連接電極膜108上的區(qū)域。
在此之后，將抗蝕圖形作為一個掩模，通過干蝕刻，例如能起反應(yīng)的離子蝕刻，可選擇地蝕刻金屬膜110，致使可以去除抗蝕圖形。其結(jié)果如圖1D所示，形成了一個接地電極112，使該接地電極112能夠部分地暴露在鈍化膜109的表面下。接地電極112通過互連部分104b連接在下面的集成電路的接地點上。例如，當(dāng)一個手指接觸接地電極112時，能夠通過地面將在鈍化膜109的表面上產(chǎn)生的靜電放掉。
如上所述，根據(jù)這個實施例，能夠形成傳感器電極107和接地電極112，致使它們能夠連接集成電路，例如傳感器電路，這種電路是通過互連部分形成在半導(dǎo)體襯底101上，或緊跟在集成電路制成之后。
如圖1E所示，這個接地電極112是一個網(wǎng)格狀平面形結(jié)構(gòu)，傳感器電極107排列在網(wǎng)格狀平面內(nèi)各自單元的中心上，在接地電極112中，例如，每個單元的內(nèi)部形成一個大致上的正方形，每條邊長100μm。排列在每個單元的中心上的傳感器電極107是一個正方形，每條邊長為，例如約80μm。
300×300的傳感器電極107排列在一個矩陣中，形成傳感器芯片的檢測表面。在絕緣膜103之下和半導(dǎo)體襯底101之上形成傳感器電路，如上所述，用于檢測在相應(yīng)的傳感器電極107上形成的電容。例如，為單個傳感器電極107配備傳感器電路。各自傳感器電路的輸出信號通過一種處理裝置(未畫出)進行處理。位于各自的傳感器電極107上的電容的值就是作為顯示不同的密度的圖像數(shù)據(jù)的輸出量。
在上述說明中，這個接地電極112有一個網(wǎng)格狀的形狀，但是，本發(fā)明不只限于這種情況，接地電極112可以在鈍化膜109的表面上形成一個單獨的部分，例如，在每個傳感器電極107的四周邊上。即使當(dāng)接地電極112在鈍化膜109的表面上有一個單獨的部分時，當(dāng)接地電極112的單獨的部分通過互連部分如互連部分104b互相連接，致使整個接地電極112有相等的電勢。
對于多個傳感器電極117中的每一個，都可以形成與其對應(yīng)的接地電極112。如這個實施例所述，如果接地電極112形成一個網(wǎng)格狀，并且傳感器電極117排列在各自的單元的中心上，那么在各自傳感器電極117和接地電極112之間的距離都是相等的。金屬膜110不必都是由Ti/TiN材料制成的，可以是能夠使用的任何材料，例如，一種如Ti，TIN，或Cr等的傳導(dǎo)材料，或一種它們的組合材料(合成膜)，直至一種能夠形成一層在大范圍內(nèi)均勻的膜。<第二實施例>
在此將說明本發(fā)明的另一個實施例。
如圖2A所示，在包括一個多級互連層102，并由例如硅材料制成的一個半導(dǎo)體襯底101上，形成互連部分104a和104b。在這個多級互連層102的最上層覆蓋一層絕緣膜層103。這個多級互連層102由多個元件(未畫出)組成，如MOS晶體管，這幾個互連部分用于連接這些元件和類似的器件，并形成傳感器電路及其類似的東西。
將互連部分104a和104b連接到傳感器電路上，通過在絕緣膜103上形成一層鋁膜，并通過已知的光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)定形鋁膜，從而形成互連部分104a和104b。在以這種方式形成互連部分104a和104b后，就在絕緣膜103上生成一層中間介電膜105，用于通過例如化學(xué)氣體沉積(CVD)，覆蓋互連部分。
隨后，通過已知的光刻和蝕刻技術(shù)將這個合成結(jié)構(gòu)定形，致使在中間介電膜105上形成能夠到達互連部分104a和104b上預(yù)定部分的直通孔106a和106b。之后，在中間介電膜上通過濺射形成一種由TiW制成的金屬膜，這個中間介電膜還包括暴露在直通孔106a和106b底部的互連部分104a和104b的表面在內(nèi)。
接著，通過已知的光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)將這個金屬膜定形，并形成傳感器電極107和連接電極膜108。例如，在0.2μm厚的金屬膜上的預(yù)期的傳感器電極107區(qū)域和預(yù)期的連接電極膜108區(qū)域形成一個抗蝕圖形。通過干蝕刻，例如能起反應(yīng)的離子蝕刻，用這個抗蝕圖形作為一個掩膜，可選擇地蝕刻這個金屬膜，因此，形成了傳感器電極107和連接電極膜108。金屬膜的材料并不限于由Ti/TiN材料制成的，一種如Ti，TIN，或Cr等的傳導(dǎo)材料，或一種它們的組合材料，都可用于形成這種金屬膜。
如圖2B所示，在中間介電膜105上形成一層鈍化模109，用于覆蓋傳感器電極107和連接電極膜108。通過例如等離子化學(xué)氣體沉積(CVD)，將氮化硅沉淀成一層約1μm的厚度薄膜，即可形成鈍化膜109。在鈍化膜109沉淀后，在連接電極膜108上的預(yù)定位置上形成通過鈍化膜109伸出并到達鈍化膜109的直通孔109a。這個過程與參考圖1A至1E說明一種制造一種表面形狀識別傳感器的方法的過程相同。
如圖2C所示，通過例如氣體沉積，在包括直通孔109a內(nèi)部的鈍化膜109上，濺射形成一層由Cr/Au材料制成的金屬膜210。金屬膜210有一層厚度為0.1μm的下面的Cr膜和一層厚度為0.1μm的上面的Au膜。如果直接在鈍化膜109上形成Au膜，即可獲得很高的粘附性。Cr膜是一種與鈍化膜109和一種金膜都具有高的粘附性的材料。
因此，當(dāng)插入Cr膜時，能夠在鈍化膜上以一種穩(wěn)定的狀態(tài)形成Au膜。Cr膜的出現(xiàn)能夠抑制Au的擴散。一種如Ti或Ni金屬可以替代Cr，并且相對于鈍化膜也能夠抑制Au的擴散，也可以使用Au材料。
如上所述，連接電極膜108是由一種傳導(dǎo)材料制成的，例如，TiW，Ti，或Cr。這些材料都能夠抑制Au及其類似的金屬的相互擴散。當(dāng)一種能夠抑制相互擴散的材料用于形成連接電極膜108時，就能夠更加有效地抑制Au的擴散。
如圖2D所示，抗蝕圖形211有一個網(wǎng)格狀的表面形狀，傳感器電極107排列在網(wǎng)格狀平面內(nèi)各自單元的中心上，并通過已知的光刻技術(shù)形成?？刮g圖形211形成一個約5μm的厚度的圖形。隨后，在暴露在抗蝕圖形的凹槽底部下的金屬膜的表面上，通過電解電鍍，使Au生長出1μm厚的一層，用于形成一個電極柱212。作為另一個選擇，也可以通過電鍍銅形成一個電極柱。形成電極柱212的技術(shù)并不限于電解電鍍，金或銅都可以通過非電解電鍍方式生長，形成電極柱212。在電極柱212形成之后，去除抗蝕圖形211。
在去除抗蝕圖形211之后，如圖2E所示，將電極柱212作為一個掩模，可選擇地蝕刻金屬膜210。為了蝕刻金屬膜210，首先，通過一個加濕過程，用一種混合有碘，碘化氨和乙醇的水溶液作為一種蝕刻液，將上面的Au膜除去。然后，通過一個加濕過程，用一種混合有]鐵氰化鉀和氫氧化納的水溶液作為一種蝕刻液，將上面的Cr膜除去。
如這些蝕刻過程的結(jié)果一樣，蝕刻金屬膜210所剩余的部分形成接地電極，并且在鈍化膜109上形成電極柱212。接地電極112通過互連部分104b連接在下面的集成電路的接地。例如，當(dāng)一個手指接觸接地電極112時，能夠通過地面將在鈍化膜109的表面上產(chǎn)生的靜電放掉。
如上所述，根據(jù)這個實施例，能夠形成傳感器電極107，致使它們能夠連接集成電路，例如傳感器電路，這種電路是通過互連部分形成在半導(dǎo)體襯底101上，或緊跟在集成電路制成之后。
接地電極112是一個網(wǎng)格狀平面形結(jié)構(gòu)，傳感器電極107排列在網(wǎng)格狀平面內(nèi)各自單元的中心上，在接地電極212中，例如，每個單元的內(nèi)部形成一個大致上的正方形，每條邊長為100μm。排列在每個單元的中心上的傳感器電極107是一個正方形，每條邊長為，例如約80μm。
300×300的傳感器電極107排列在一個矩陣中，形成傳感器芯片的檢測表面。
接地電極212不只限于有一個網(wǎng)格狀的形狀，但是，接地電極112可以在鈍化膜109的表面上形成一個單獨的部分，例如，在每個傳感器電極107的四周邊上。即使當(dāng)接地電極212在鈍化膜109的表面上有一個單獨的部分時，接地電極212的單獨的部分通過互連部分，如互連部分104b，互相連接，致使整個接地電極112有相等的電勢。
對于多個傳感器電極117中的每一個，都可以形成與其對應(yīng)的接地電極112。如果接地電極112形成一個網(wǎng)格狀，并且傳感器電極117排列在各自的單元的中心上，那么在各自傳感器電極117和接地電極112之間的距離都是相等的。<第三實施例>
在此將說明本發(fā)明的另一個實施例。
如圖3A所示，在包括一個多級互連層102，并由例如硅材料制成的一個半導(dǎo)體襯底101上，形成互連部分104a和104b。在這個多級互連層102的最上層覆蓋一層絕緣膜層103。這個多級互連層102由多個元件(未畫出)組成，如MOS晶體管，這幾個互連部分用于連接這些元件和其類似的器件，并形成傳感器電路及其類似的東西。
將互連部分104a和104b連接到傳感器電路上，通過在絕緣膜層103上形成一層鋁膜，并通過已知的光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)將鋁膜定形，從而形成互連部分104a和104b。在以這種方式形成互連部分104a和104b后，就在絕緣膜103上形成一個中間介電膜105，用于通過例如化學(xué)氣體沉積(CVD)覆蓋互連部分。
隨后，通過已知的光刻和蝕刻技術(shù)將這個合成結(jié)構(gòu)定形，致使在中間介電膜105上形成能夠到達互連部分104a和104b上預(yù)定部分的直通孔106a和106b。之后，在中間介電膜上通過濺射形成一種由TiW制成的金屬膜，這個中間介電膜還包括暴露在直通孔106a和106b底部的互連部分104a和104b的表面在內(nèi)。
接著，通過已知的光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)將這個金屬膜定形，并形成傳感器電極107和連接電極膜108。例如，在0.2μm厚的金屬膜上的預(yù)期的傳感器電極107區(qū)域和預(yù)期的連接電極膜108區(qū)域形成一個抗蝕圖形。通過干蝕刻，例如能起反應(yīng)的離子蝕刻，用這個抗蝕圖形作為一個掩膜，可選擇地蝕刻這個金屬膜，因此，形成了傳感器電極107和連接電極膜108。金屬膜的材料并不限于由Ti/TiN材料制成的，一種如Ti，TIN，或Cr等的傳導(dǎo)材料，或一種它們的組合材料，都可用于形成這種金屬膜。這個過程與參考圖1A至1E說明一種制造一種表面形狀識別傳感器的方法的過程相同。
如圖3B所示，在中間介電膜105上形成一層鈍化模309，用于覆蓋傳感器電極107和連接電極膜108。通過例如等離子化學(xué)氣體沉積(CVD)，將氮化硅沉淀成一層約1μm的厚度的薄膜，即可形成鈍化膜309。在鈍化膜309沉淀后，在連接電極膜108上的預(yù)定位置上，形成通過鈍化膜309伸出并到達鈍化膜309的直通孔309a。
如圖3C所示，通過例如氣體沉積，在包括直通孔309a內(nèi)部的鈍化模309上，以濺射的方式形成一層由Cr/Au材料制成的金屬膜310。金屬膜310有一層厚度為0.1μm的下面的Cr膜和一層厚度為0.1μm的上面的Au膜。如果直接在鈍化膜309上形成Au膜，即可獲得很高的粘附性。Cr膜是一種與鈍化膜309和一種金膜都具有高的粘附性的材料。
因此，當(dāng)插入Cr膜時，能夠在鈍化膜上以一種穩(wěn)定的狀態(tài)形成Au膜。Cr膜的出現(xiàn)能夠抑制Au的擴散。一種如Ti或Ni金屬可以替代Cr，并且相對于鈍化膜也能夠抑制Au的擴散，也可以使用Au材料。
在形成金屬膜310之后，抗蝕圖形311有一個網(wǎng)格狀的表面形狀，傳感器電極107排列在網(wǎng)格狀平面內(nèi)各自單元的中心上，并通過已知的光刻技術(shù)形成。抗蝕圖形311形成一個約5μm的厚度圖形。隨后，在暴露在抗蝕圖形的凹槽底部下的金屬膜的表面上，通過電解電鍍，使Au生長出1μm厚的一層薄膜，用于形成一個電極柱312。作為另一個選擇，也可以通過電鍍銅形成一個電極柱。形成電極柱312的技術(shù)并不限于電解電鍍，金或銅材料都可以通過非電解電鍍生長，形成電極柱312。在電極柱312形成之后，去除抗蝕圖形311。
如圖3D所示，將電極柱312作為一個掩模，可選擇地蝕刻金屬膜310。為了蝕刻金屬膜310，首先，通過一個加濕過程，用一種混合有碘，碘化氨和乙醇的水溶液作為一種蝕刻液，將上面的Au膜除去。然后，通過一個加濕過程，用一種混合有鐵氰化鉀和氫氧化納的水溶液作為一種蝕刻液，將上面的Cr膜除去。
如這些蝕刻過程的結(jié)果一樣，蝕刻金屬膜310所剩余的部分形成接地電極，并且在鈍化膜309上形成電極柱312。接地電極(電極柱312)通過互連部分104b連接在下面的集成電路的接地。例如，當(dāng)一個手指接觸接地電極時，能夠通過地面將在保護膜313(將在下文中進行說明)的表面上產(chǎn)生的靜電放掉。
在此之后，如圖3E所示，保護膜313是由聚酰亞胺制成的，并在鈍化膜309上形成保護膜313，用于填充由網(wǎng)格狀電極柱312形成的接地電極的側(cè)面部分。
在此，將對保護膜313的形成作詳細的說明。首先，通過例如旋轉(zhuǎn)涂層，將一種聚酰亞胺材料施加在鈍化膜309上，形成一層聚酰亞胺膜。聚酰亞胺膜形成一定厚度，致使它能夠覆蓋電極柱312，并接受鈍化膜上的三維圖形，形成一個實際上的平表面。如聚酰亞胺材料一樣，例如，可以使用一種包括一種聚苯并噁唑作為其基礎(chǔ)的聚酰亞胺樹脂。在通過涂抹形成聚酰亞胺膜之后，將聚酰亞胺膜加熱到310℃，形成熱固樹脂。
隨后，蝕刻聚酰亞胺膜，露出電極柱312的上表面，致使保護膜形成一個平表面?？梢酝ㄟ^例如使用一種氧氣等離子體進行干蝕刻。由于聚酰亞胺是一種有機材料，所以，能夠使用氧氣等離子對聚酰亞胺進行蝕刻。作為另一個選擇，也可以通過化學(xué)機械拋光進行蝕刻。由于電極柱是由Au材料制成的，因此，對于聚酰亞胺樹脂膜，它提供了一種較好的粘附性。即使當(dāng)通過化學(xué)機械拋光，將電極柱擦亮?xí)r，樹脂膜幾乎不會在電極柱312部分上掉皮。
如上所述，根據(jù)這個實施例，能夠形成傳感器電極107，致使它們能夠連接集成電路，例如傳感器電路，這種電路是通過互連部分形成在半導(dǎo)體襯底101上，或緊跟在集成電路制成之后。
通過使用感光聚酰亞胺材料，也可以形成保護膜313。在此將說明這個例子。首先，通過旋轉(zhuǎn)涂抹或類似的方式，將一種感光聚酰亞胺材料施加在包括電極柱312在內(nèi)的鈍化膜309上，從而形成一層聚酰亞胺膜。如聚酰亞胺材料一樣，例如，可以使用一種包括一種聚苯并噁唑作為其基礎(chǔ)的感光聚酰亞胺樹脂。形成一層聚酰亞胺膜，用于覆蓋電極柱312，致使它能夠吸收鈍化膜309上的不平坦處通過光刻，在電極柱312上的聚酰亞胺膜上形成一個開口，將這個合成結(jié)構(gòu)加熱到310℃，致使形成熱固樹脂。然后，形成具有一個平表面并由聚酰亞胺材料制成的保護膜313，用于填充由網(wǎng)格狀電極柱312限定的傳感器電極的單元。
接地電極是一個網(wǎng)格狀平面形結(jié)構(gòu)，傳感器電極107排列在網(wǎng)格狀平面內(nèi)單元的中心上，在接地電極中，例如，每個單元的內(nèi)部形成一個實際上的正方形，每條邊長為100μm。排列在每個單元的中心上的傳感器電極107是一個正方形，每條邊長為，例如約80μm。
300×300的傳感器電極107排列在一個矩陣中，形成傳感器芯片的檢測表面。
接地電極212不只限于有一個網(wǎng)格狀的形狀，但是，接地電極可以在保護膜313的表面上形成一個單獨的部分，例如，在每個傳感器電極107的四周邊上。即使當(dāng)接地電極212在保護膜313的表面上有一個單獨的部分時，接地電極212的單獨的部分可通過互連部分如互連部分104b互相連接，致使整個接地電極112有相等的電勢。
對于多個傳感器電極中的每一個，都可以形成接地電極。如果接地電極形成一個網(wǎng)格狀，并且傳感器電極排列在各自的單元的中心上，那么在各自傳感器電極和接地電極之間的距離都是相等的。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，通過定形金屬膜，形成傳感器電極和接地電極，致使，它們并不因在檢測期間所產(chǎn)生的靜電而引起靜電擊穿。因此，這種表面形狀識別傳感器，能夠穩(wěn)定地檢測表面形狀，具有很高的靈敏性和很高的穩(wěn)定性，并具有一個優(yōu)異的效果，并且可以很容易地生產(chǎn)這種表面形狀識別傳感器
權(quán)利要求
1.一種制造一種表面形狀識別傳感器的方法，其特征在于包括下列步驟在一個半導(dǎo)體襯底上形成第一和第二互連部分(104a，104b)；在這個半導(dǎo)體襯底上形成一個中間介電膜(105)，用于覆蓋第一和第二互連部分；通過在這個中間介電膜上形成的直通孔(106a，106b)，形成能夠電氣連接第一和第二互連部分的第一金屬膜；在第一金屬膜上形成一個第一掩模，用于覆蓋分別對應(yīng)于第一和第二直通孔的預(yù)定第一和第二區(qū)域；可選擇地去除暴露在第一掩模底部下的第一金屬膜，形成一個傳感器電極(107)和一個連接電極膜(108)，這個傳感器電極和這個連接電極膜分別位于第一和第二區(qū)域內(nèi)，由連接第一和第二互連部分的第一金屬膜形成；在這個中間介電膜上形成由一種絕緣材料制成的鈍化膜(109)，用于覆蓋傳感器電極和連接電極膜；在這個鈍化膜上形成一個能夠到達連接電極膜的第三直通孔(109a)；在這個鈍化膜上形成一個能夠與暴露在第三直通孔底部的連接電極膜接觸的第二金屬膜(110)；在第二金屬膜上形成一個第二掩模(111)，第二掩模(111)有一個在預(yù)定區(qū)域內(nèi)的圖形部分，該預(yù)定區(qū)域還包括一個第三直通孔在內(nèi)，但不包括一個對應(yīng)于傳感器電極的區(qū)域；和可選擇去除第二金屬膜，并用第二掩模圖形作為一個掩模，通過連接電極膜形成一個連接第二互連部分的接地電極(112)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種方法，其特征在于其中第一金屬膜是由一種材料制成的，這種材料選自由TiW，Ti，TiN，Cr，和一種它們的復(fù)合膜構(gòu)成的一組材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種方法，其特征在于其中第二金屬膜是由一種材料制成的，這種材料選自由TiW，Ti，TiN，Cr，和一種它們的復(fù)合膜構(gòu)成的一組材料。
4.一種制造表面形狀識別傳感器的方法，其特征在于包括下列步驟在一個半導(dǎo)體襯底上形成第一和第二互連部分；在這個半導(dǎo)體襯底上形成一個中間介電膜，用于覆蓋第一和第二互連部分；通過在這個中間介電膜上形成的直通孔，形成能夠電氣連接第一和第二互連部分的第一金屬膜；在第一金屬膜上形成一個第一掩模，用于覆蓋分別對應(yīng)于第一和第二直通孔的預(yù)定第一和第二區(qū)域；可選擇地去除暴露在第一掩模圖形的開口的底部下的第一金屬膜，形成一個傳感器電極和一個連接電極，這個傳感器電極和這個連接電極膜分別位于第一和第二區(qū)域上，由連接第一和第二互連部分的第一金屬膜形成；在這個中間介電膜上形成由一種絕緣材料制成的鈍化膜，用于覆蓋傳感器電極和連接電極膜；在這個鈍化膜上形成一個能夠到達連接電極膜的第三直通孔；在這個鈍化膜上形成一個能夠與暴露在第三直通孔底部的連接電極膜接觸的第二金屬膜(210)；在第二金屬膜上形成一個第二掩模(211)，第二掩模(211)有一個在預(yù)定區(qū)域內(nèi)的凹槽，該預(yù)定區(qū)域還包括一個第三直通孔的上部區(qū)域，但不包括對應(yīng)于傳感器電極的區(qū)域；可選擇地在暴露在第二掩模圖形的凹槽底部下的第二金屬膜上生長一層金屬膜，形成一個電極柱(212)；和去除第二掩模圖形，隨后，去除除電極柱下部區(qū)域外的第二金屬膜，形成接地電極(210，212)，接地電極(210，212)是由電極柱和金屬膜的剩余部分組成，并通過第二和第三直通孔連接第二互連部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種方法，其特征在于其中第一金屬膜是由一種材料制成的，這種材料選自由TiW，Ti，TiN，Cr和一種它們的復(fù)合膜構(gòu)成的一組材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種方法，其特征在于其中電極柱是由一種Au或Cu材料制成的。
7.一種制造一種表面形狀識別傳感器的方法，其特征在于包括下列步驟在一個半導(dǎo)體襯底上形成第一和第二互連部分；在這個半導(dǎo)體襯底上形成一個中間介電膜，用于覆蓋第一和第二互連部分；通過在這個中間介電膜上形成的第一和第二直通孔，形成能夠電氣連接第一和第二互連部分的第一金屬膜；在第一金屬膜上形成一個第一掩模圖形，用于覆蓋分別對應(yīng)于第一和第二直通孔的預(yù)定第一和第二區(qū)域；可選擇地去除暴露在第一掩模圖形底部下的第一金屬膜，形成一個傳感器電極和一個連接電極，這個傳感器電極和這個連接電極膜分別位于第一和第二區(qū)域上，由連接第一和第二互連部分的第一金屬膜形成；在這個中間介電膜上形成由一種絕緣材料制成的鈍化膜(309)，用于覆蓋傳感器電極和連接電極膜；在這個鈍化膜上，形成一個能夠到達連接電極膜的第三直通孔(309a)；在這個鈍化膜上，形成一個能夠與暴露在第三直通孔底部下的連接電極膜接觸的第二金屬膜(310)；在第二金屬膜上形成一個第二掩模圖形(311)，第二掩模(311)有一個在預(yù)定區(qū)域內(nèi)的凹槽，該預(yù)定區(qū)域還包括一個第三直通孔的上部區(qū)域，但不包括對應(yīng)于傳感器電極的區(qū)域；在暴露在第二掩模形狀的凹槽底部下的第二金屬膜上，可選擇地生長一層比傳感器電極厚的金屬膜，從而形成一個電極柱(312)；去除第二掩模圖形，隨后，去除除電極柱下部區(qū)域外的第二金屬膜，形成接地電極(310，312)，接地電極(310，312)是由電極柱和第二金屬膜的剩余部分組成，并通過第二和第三直通孔連接第二互連部分；和在鈍化膜上形成一層保護膜(313)，以至于能夠用露出的電極柱的上表面部分填充電極柱的側(cè)面部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種方法，其特征在于其中第一金屬膜是由一種材料制成的，這種材料選自由TiW，Ti，TiN，Cr和一種它們的復(fù)合膜構(gòu)成的一組材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種方法，其特征在于其中電極柱是由一種Au或Cu材料制成的。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種方法，其特征在于其中鈍化膜是由氮化硅材料制成的。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種方法，其特征在于其中保護膜是由聚酰亞胺材料制成的。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的一種方法，其特征在于其中聚酰亞胺是由聚苯并噁唑材料制成的。
全文摘要
一種制造一種表面形狀識別傳感器的方法，在一個半導(dǎo)體襯底上形成第一和第二互連部分。在這個半導(dǎo)體襯底上形成一個中間介電膜。一個通過中間介電膜上的第一和第二直通孔，電氣連接互連部分的第一金屬膜。一個位于第一金屬膜上的第一掩模，用于覆蓋分別對應(yīng)直通孔的預(yù)定第一和第二區(qū)域?？蛇x擇地去除這個露出的第一金屬膜。一個絕緣鈍化膜，用于覆蓋傳感器電極和連接電極膜。一個位于鈍化膜上，能夠到達連接電極膜的第三直通孔。一個位于鈍化膜上，能夠與露出的連接電極相接觸的第二金屬膜。一個位于第二金屬膜上，并在一個預(yù)定區(qū)域內(nèi)有一個圖形部分的第二掩模?？蛇x擇地去除第二金屬膜，形成一個通過連接電極膜，連接第二互連部分的接地電極。
文檔編號H01L21/44GK1445716SQ03120449
公開日2003年10月1日 申請日期2003年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月15日
發(fā)明者田邊泰之, 町田克之, 久良木億, 大西哲也, 熊崎利彥 申請人:日本電信電話株式會社, 夏普株式會社, Ntt電子股份有限公司