表面形状センサとその製造方法
【課題】信頼性が維持された表面形状センサとその製造方法を提供すること。
【解決手段】シリコン基板１０と、シリコン基板１０の上方に形成された層間絶縁膜４０と、層間絶縁膜４０の上に形成された検出電極膜４４ａ及び静電気放電電極膜４４ｂと、検出電極膜４４ａ及び静電気放電電極膜４４ｂの上に形成され、該静電気放電電極膜４４ｂの上に第１開口５１ａを備えたパッシベーション膜５１と、パッシベーション膜５１の上に形成され、第１開口５１ａが露出する第１窓５５ａを備えたテトラヘドラルアモルファスカーボンよりなる最上層の保護絶縁膜５５とを有し、静電気放電電極膜４４ｂの最上層に第１導電性酸化金属膜４５が形成された表面形状センサによる。
【解決手段】シリコン基板１０と、シリコン基板１０の上方に形成された層間絶縁膜４０と、層間絶縁膜４０の上に形成された検出電極膜４４ａ及び静電気放電電極膜４４ｂと、検出電極膜４４ａ及び静電気放電電極膜４４ｂの上に形成され、該静電気放電電極膜４４ｂの上に第１開口５１ａを備えたパッシベーション膜５１と、パッシベーション膜５１の上に形成され、第１開口５１ａが露出する第１窓５５ａを備えたテトラヘドラルアモルファスカーボンよりなる最上層の保護絶縁膜５５とを有し、静電気放電電極膜４４ｂの最上層に第１導電性酸化金属膜４５が形成された表面形状センサによる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面形状センサとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報化社会の進展に伴い、銀行カードや電子マネーの不正使用を防止するセキュリティ技術として、個人の身体的特徴により本人確認を行う生体認証技術が実用化されている。生体認証技術には、手のひら静脈や声紋を利用するものもあるが、中でも、指紋を利用する指紋認証技術は、これまでに多くの研究がなされている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、指紋に光を当て、その反射光から光学的に指紋を照合している。
【０００４】
そして、特許文献２では、指紋の凹凸によって発生する圧力差を圧電薄膜により読み取り、照合を行っている。
【０００５】
また、特許文献３では、皮膚との接触により生じる感圧シートの抵抗変化又は容量変化に基づいて照合を行っている。
【０００６】
しかしながら、これらの技術のうち、光学的な手法を用いる特許文献１の技術は、小型化するのが難しいうえ、汎用的に用いることができず、用途が限定されるという問題がある。また、感圧シートを用いる特許文献３の技術は、感圧シートの材料が特殊であり、更に感圧シートの加工も難しいことから、実用化が困難である。
【０００７】
これらの問題を解決する技術として、半導体基板に形成される容量型の指紋センサ（表面形状センサ）が注目されている。その指紋センサでは、半導体基板の上にアレイ状に形成された複数の検出電極膜と皮膚とが対向し、各々の検出電極膜と皮膚とがそれぞれキャパシタの電極として機能する。そのキャパシタにおける電極同士の間隔は指紋の凹凸によって変化する。従って、各検出電極膜を一つの画素として機能させ、各キャパシタの静電容量をセンシングして可視化することにより指紋のイメージが得られる。この方式の指紋センサは、光学的な方式と比較して特殊なインターフェースが不要であり、且つ小型化が可能である。
【０００８】
そのような容量型の指紋センサでは、指に帯電した静電気によって、指紋のイメージが崩れたり回路が破壊されたりすることがある。
【０００９】
この点に鑑み、特許文献４では、指紋センサにESD(Electro Static Discharge)ホールと呼ばれる孔を形成し、その孔を介して指の静電気を半導体基板に逃がすことにより、静電気に起因した回路破壊等を防止している。
【００１０】
また、指紋センサでは、指紋を読み取るために指をセンサ表面に押し付けたりなぞったりするため、その最上層の保護絶縁膜には機械的強度に強い性質が求められる。その保護絶縁膜としては、通常、ポリイミド膜のような樹脂膜が形成されるが、指紋センサの耐久性を高めてその信頼性を向上させるには、ポリイミド膜よりも機械的強度が強い膜で保護絶縁膜を形成する必要がある。
【００１１】
なお、上記した特許文献１〜４の他に、本発明に関連する技術が下記の特許文献５、６にも開示されている。
【特許文献１】特開昭６１−２２１８８３号公報
【特許文献２】特開平５−６１９６５号公報
【特許文献３】特開平７−１６８９３０号公報
【特許文献４】特開２００３−２６９９０６号公報
【特許文献５】特開２００６−３２６８１号公報
【特許文献６】特開２００１−７７３４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、信頼性が維持された表面形状センサとその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一観点によれば、半導体基板と、前記半導体基板の上方に形成された層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜の上に形成された検出電極膜及び静電気放電電極膜と、前記検出電極膜及び前記静電気放電電極膜の上に形成され、該静電気放電電極膜の上に第１開口を備えたパッシベーション膜と、前記パッシベーション膜の上に形成され、前記第１開口が露出する第１窓を備えたテトラヘドラルアモルファスカーボンよりなる最上層の保護絶縁膜とを有し、前記静電気放電電極膜の最上層に第１導電性酸化金属膜が形成された表面形状センサが提供される。
【００１４】
また、本発明の別の観点によれば、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第１導電膜を形成する工程と、前記第１導電膜の上に第１導電性酸化金属膜を形成する工程と、前記第１導電膜と前記第１導電性酸化金属膜をパターニングすることにより、検出電極膜及び静電気放電電極膜を形成する工程と、前記検出電極膜と前記静電気放電電極膜の上にパッシベーション膜を形成する工程と、前記静電気放電電極膜の上の前記パッシベーション膜に、該静電気放電電極膜が露出する第１開口を形成する工程と、前記パッシベーション膜の上面と前記第１開口の内面に、テトラヘドラルカーボンよりなる最上層の保護絶縁膜を形成する工程と、酸化性ガスを含むエッチングガスを使用して、前記保護絶縁膜を選択的にエッチングすることにより、前記第１開口が露出する第１窓を前記保護絶縁膜に形成する工程とを有する表面形状センサの製造方法が提供される。
【００１５】
次に、本発明の作用について説明する。
【００１６】
本発明によれば、酸化性ガスを含むエッチングガスを使用して保護絶縁膜をエッチングしても、第１開口に露出する静電気放電電極膜の最上層に第１導電性酸化金属膜が形成されているので、上記の酸化性ガスによって静電気放電電極膜の表層の酸化が進行することは無い。従って、表面形状センサの表面の機械的強度を向上すべく、テトラヘドラルカーボンよりなる保護絶縁膜を形成する場合であっても、指等の被検体に帯電している静電気を半導体基板側に逃がすという静電気放電電極膜の本来の機能が維持され、表面形状センサの信頼性を維持することができる。
【００１７】
しかも、最上層に形成されるテトラヘドラルカーボンよりなる保護絶縁膜は、ポリイミド膜等の樹脂膜と比べて機械的強度が非常に強いので、その厚さを薄くしてもデバイスを十分に保護することができる。このように保護絶縁膜を薄くすることで、指等の被検体と検出電極膜との間隔が狭くなるので、被検体と検出電極膜との間に形成されるキャパシタの容量が大きくなり、指紋等の検出感度を高めることができる。
【００１８】
また、ボンディングパッドの最上層に第２導電性酸化金属膜を形成してもよい。このようにすると、保護絶縁膜をエッチングする際に、エッチングガス中に含まれる酸化性ガスによってボンディングパッドの表面の酸化が進行するのが防止され、その酸化によってボンディングパッドとボンディングワイヤとの接合強度が低下するのを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、静電気放電電極膜の最上層に第１導電性酸化金属膜を形成するので、テトラヘドラルカーボンよりなる保護絶縁膜をエッチングする際に使用される酸化性ガスによって静電気放電電極膜の酸化が進行するのを防ぐことができ、静電気放電電極膜の本来の機能を維持することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（１）本発明に至る経緯についての説明
本発明の実施の形態の説明に先立ち、本発明に至る経緯について説明する。
【００２１】
図１〜図２１は、本願発明者が試験的に作製した表面形状センサの製造途中の断面図である。以下では、指紋を認識するためのセンサ領域Iと、パッケージの際にボンディングワイヤが接合されるパッド領域IIとをこれらの図に併記する。
【００２２】
この指紋センサは次のようにして作製される。
【００２３】
最初に、図１（ａ）に示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
【００２４】
まず、n型又はp型のシリコン（半導体）基板１０の表面を熱酸化することにより素子分離絶縁膜１１を形成し、この素子分離絶縁膜１１でトランジスタの活性領域を画定する。シリコン基板１０の表面から素子分離絶縁膜１１の上面までの高さは約１００nmである。このような素子分離構造はLOCOS(Local Oxidation of Silicon)と呼ばれるが、これに代えてSTI(Shallow Trench Isolation)を採用してもよい。
【００２５】
次いで、シリコン基板１０の活性領域にp型不純物、例えばボロンを導入して第１、第２pウェル１２、１３を形成した後、その活性領域の表面を熱酸化することにより、ゲート絶縁膜１４となる熱酸化膜を約６〜７nmの厚さに形成する。
【００２６】
続いて、シリコン基板１０の上側全面に、厚さ約５０nmの非晶質シリコン膜と厚さ約１５０nmのタングステンシリサイド膜を順に形成する。なお、非晶質シリコン膜に代えて多結晶シリコン膜を形成してもよい。その後に、フォトリソグラフィによりこれらの膜をパターニングして、シリコン基板１０上にゲート電極１５を形成すると共に、素子分離絶縁膜１１上に配線１６を形成する。
【００２７】
更に、ゲート電極１５をマスクにするイオン注入により、ゲート電極１５の横のシリコン基板１０にn型不純物としてリンを導入し、第１〜第３ソース／ドレインエクステンション１７ａ〜１７ｃを形成する。
【００２８】
その後に、シリコン基板１０の上側全面に絶縁膜を形成し、その絶縁膜をエッチバックしてゲート電極１５と配線１６の横に絶縁性スペーサ１８として残す。その絶縁膜として、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)法により酸化シリコン膜を形成する。
【００２９】
続いて、この絶縁性スペーサ１８とゲート電極１５をマスクにしながら、シリコン基板１０に砒素等のn型不純物を再びイオン注入することにより、ゲート電極１５の側方のシリコン基板１０に第１〜第３ソース／ドレイン領域１９ａ〜１９ｃを形成する。
【００３０】
更に、シリコン基板１０の上側全面に、スパッタ法によりコバルト膜等の高融点金属膜を形成する。そして、その高融点金属膜を加熱させてシリコンと反応させることにより、第１〜第３ソース／ドレイン領域１９ａ〜１９ｃにおけるシリコン基板１０上にコバルトシリサイド層等の高融点シリサイド層２０を形成し、各ソース／ドレイン領域１９ａ〜１９ｃを低抵抗化する。
【００３１】
なお、このような高融点金属シリサイド層は、素子分離絶縁膜１１が形成されていない部分のシリコン基板１０の表層にも形成される。
【００３２】
その後に、素子分離絶縁膜１１の上等で未反応となっている高融点金属層をウエットエッチングして除去する。
【００３３】
ここまでの工程により、シリコン基板１０の活性領域には、ゲート絶縁膜１４、ゲート電極１５、及び第１〜第３ソース／ドレイン領域１９ａ〜１９ｃ等によって構成される第１〜第３MOSトランジスタTR1〜TR3が形成されたことになる。
【００３４】
次に、図１（ｂ）に示すように、シリコン基板１０の上側全面に、プラズマCVD法により酸窒化シリコン(SiON)膜を厚さ約２００nmに形成し、この酸窒化シリコン膜をカバー絶縁膜２１とする。
【００３５】
続いて、TEOS(tetra ethoxy silane)ガスを使用するプラズマCVD法により、第１絶縁膜２２としてカバー絶縁膜２１の上に酸化シリコン膜を厚さ約１０００nmに形成する。その後、CMP(Chemical Mechanical Polishing)法により第１絶縁膜２２を２００nm程度研磨することにより、第１絶縁膜２２の上面を平坦化する。
【００３６】
本実施形態では、このようにして形成されたカバー絶縁膜２１と第１絶縁膜２２により第１層間絶縁膜２３が構成される。
【００３７】
続いて、図２（ａ）に示すように、第１層間絶縁膜２３の上にフォトレジストを塗布し、それを露光、現像することにより、窓２４ａ〜２４ｅを備えた第１レジストパターン２４を形成する。
【００３８】
そして、この第１レジストパターン２４をマスクにして第１層間絶縁膜２３をドライエッチングすることにより、図示のような第１〜第５コンタクトホール２３ａ〜２３ｅを形成する。この後に、第１レジストパターン２４は除去される。
【００３９】
次に、図２（ｂ）に示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
【００４０】
まず、第１〜第５コンタクトホール２３ａ〜２３ｅの内面と第１層間絶縁膜２３の上面に、スパッタ法によりグルー膜として厚さ約２０nmのチタン（Ti）膜と厚さ約５０nmの窒化チタン（TiN）膜とをこの順に形成する。
【００４１】
次いで、このグルー膜の上にCVD法によりタングステン膜を形成し、このタングステン膜で第１〜第５コンタクトホール２３ａ〜２３ｅを完全に埋め込む。
【００４２】
そして、第１層間絶縁膜２３の上の余分なグルー膜とタングステン膜とをCMP法により研磨し、これらの膜を第１〜第５コンタクトホール２３ａ〜２３ｅの中に第１〜第５導電性プラグ２５ａ〜２５ｅとして残す。
【００４３】
続いて、図３（ａ）に示すように、各第１〜第５導電性プラグ２５ａ〜２５ｅと第１層間絶縁膜２３のそれぞれの上面に第１金属積層膜２６を形成する。その金属積層膜は、スパッタ法により形成され、下から順に厚さ約５００nmの銅含有アルミニウム膜、厚さ約５nmのチタン膜、及び厚さ約１５０nmの窒化チタン膜を形成してなる。
【００４４】
この後に、第１金属積層膜２６の上にフォトレジストを塗布し、それを露光、現像して第２レジストパターン２７とする。
【００４５】
次いで、図３（ｂ）に示すように、第２レジストパターン２７をマスクにして第１金属積層膜２６をドライエッチングすることにより一層目金属配線２６ａを形成する。このエッチングを終了後、第２レジストパターン２６は除去される。
【００４６】
次に、図４に示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
【００４７】
まず、TEOSガスを使用するプラズマCVD法により、シリコン基板１０の上側全面に酸化シリコン膜を厚さ約２２００nm程度に形成し、この酸化シリコン膜を第２絶縁膜２８とする。
【００４８】
特に図示はしないが、TEOSガスを用いて形成された第２絶縁膜２８は、隣接する一層目金属配線２６ａの間に「す」が形成されやすい。その「す」が形成されたままだと、「す」の内部に水分や不純物が残留し、配線２６ａにストレスマイグレーションが発生し易くなる。
【００４９】
そこで、この第２絶縁膜２８を形成した後に、第２絶縁膜２８の上面をCMP法により研磨し、第２絶縁膜２８の表面に「す」を表出させる。このCMPの研磨量は、典型的には約１０００nm程度である。
【００５０】
その後、再びTEOSガスを使用するプラズマCVD法により、第２絶縁膜２８の上面にキャップ絶縁膜２９として酸化シリコン膜を形成し、このキャップ絶縁膜２９で「す」を完全に埋める。
【００５１】
キャップ絶縁膜２９は、その下の第２絶縁膜２８と共に第２層間絶縁膜３０を構成する。
【００５２】
続いて、図５に示すように、第２層間絶縁膜３０の上に第３レジストパターン３２を形成する。そして、第３レジストパターン３２の窓３２ａを通じて第２層間絶縁膜３０をドライエッチングすることにより、一層目金属配線２６ａに至る深さの第１ホール３０ａを形成する。
【００５３】
この後に、第３レジストパターン３２は除去される。
【００５４】
次に、図６に示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
【００５５】
まず、第１ホール３０ａの内面と第２層間絶縁膜３０の上面に、スパッタ法によりグルー膜として厚さ約５０nmの窒化チタン膜を形成する。
【００５６】
次いで、このグルー膜の上にCVD法によりタングステン膜を厚さ約７００nmに形成し、このタングステン膜で第１ホール３０ａを完全に埋め込む。
【００５７】
そして、第２層間絶縁膜３０の上の余分なグルー膜とタングステン膜とをCMP法により研磨し、これらの膜を第１ホール３０ａの中に第６導電性プラグ３４として残す。
【００５８】
続いて、図７に示すように、第２層間絶縁膜３０と第６導電性プラグ３４のそれぞれの上に、スパッタ法により銅含有アルミニウム膜３５ｃと窒化チタン膜３５ｄとをこの順に形成し、これらの膜を第２金属積層膜３５とする。また、この第２金属積層膜３５の膜厚は限定されないが、銅含有アルミニウム３５ｃの厚さは約５００nmであり、窒化チタン膜３５ｄの厚さは約１２０nmである。
【００５９】
その後に、第２金属積層膜３５の上にフォトレジストを塗布し、それを露光、現像して第４レジストパターン３６を形成する。上記の窒化チタン膜３５ｄはこの露光時の反射防止膜として機能する。但し、アルミニウム膜３５ｃだけでも露光時の反射が問題にならないなら、窒化チタン膜３５ｄを省いてもよい。
【００６０】
次いで、図８に示すように、第４レジストパターン３６をマスクして第２金属積層膜３５をドライエッチングし、エッチングされずに残存した第２金属積層膜３５を二層目金属配線３５ａ及びボンディングパッド３５ｂとする。
【００６１】
この後に、第４レジストパターン３６は除去される。
【００６２】
次に、図９に示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
【００６３】
まず、二層目金属配線３５ａと第２層間絶縁膜３０のそれぞれの上に、TEOSガスを使用するプラズマCVD法により酸化シリコン膜を厚さ約４００nmに形成し、この酸化シリコン膜をカバー絶縁膜３７とする。
【００６４】
このカバー絶縁膜３７には、二層目金属配線３５ａを反映して表面に凹凸が形成される。そこで、次の工程では、この凹凸を埋め込むために、カバー絶縁膜３７の上に第３絶縁膜３８として酸化シリコン膜を形成する。
【００６５】
本実施形態では、その第３絶縁膜３８の形成方法として埋め込み性に優れたSOG(Spin On Glass)を採用し、カバー絶縁膜３７の平坦面上での第３絶縁膜３８の厚さを約５００nmとする。
【００６６】
その後、この第３絶縁膜３８の上に、TEOSガスを使用するプラズマCVD法を用い、犠牲絶縁膜３９として厚さ約２０００nmの酸化シリコン膜を形成する。
【００６７】
このように形成された絶縁膜３７〜３９により第３層間絶縁膜４０が構成される。
【００６８】
上記のように埋め込み性の良いSOGにより第３絶縁膜３８を形成しても、二層目金属配線３５ａを反映した僅かな凹凸が第３層間絶縁膜４０の表面に残る。
【００６９】
そこで、次に、図１０に示すように、犠牲絶縁膜３９の上面をCMP法により研磨して平坦化する。このCMP法においける研磨量は、典型的には約１０００nmである。
【００７０】
次いで、図１１に示すように、各絶縁膜３７〜３９の成膜時や図１０のCMP時に第３層間絶縁膜４０中に取り込まれた水分を除去するために、窒素含有雰囲気中、例えばN2Oプラズマ雰囲気中において第３層間絶縁膜４０をアニールして脱水すると共に、その表面を窒化して水分の再吸着を防止する。
【００７１】
次に、図１２に示すように、第３層間絶縁膜４０の上に第５レジストパターン４３を形成する。
【００７２】
そして、この第５レジストパターン４３の窓４３ａ、４３ｂを通じて第３層間絶縁膜４０をドライエッチングすることにより、二層目金属配線３５ａの上に第２、第３ホール４０ａ、４０ｂを形成する。
【００７３】
この後に、第５レジストパターン４３は除去される。
【００７４】
第５レジストパターン４３を除去後、第３層間絶縁膜４０になおも含まれる水分を各ホール４０ａ、４０ｂから外部に放出させるために、N2雰囲気において第３層間絶縁膜４０をアニールしてもよい。
【００７５】
このN2アニールは、基板温度が４３０℃の条件で処理時間を３０分として行われる。
【００７６】
次に、図１３に示すように、第３層間絶縁膜４０の上面と第２、第３ホール４０ａ、４０ｂの内面に、電極用導電膜４４として窒化チタン膜をスパッタ法により厚さ約２００nmに形成する。
【００７７】
電極用導電膜４４は、窒化チタン膜に限定されず、チタン膜や窒化チタンアルミニウム膜でもよい。後述するように、電極用導電膜４４は、指が近接する検出電極膜となるものであり、上記のようにチタンを含む材料で電極用導電膜４４を構成することで、検出電極膜の耐腐食性が高められる。
【００７８】
次に、図１４に示すように、電極用導電膜４４の上にフォトレジストを塗布し、それを露光、現像して第６レジストパターン４６を形成する。
【００７９】
続いて、図１５に示すように、第６レジストパターン４６をマスクにして電極用導電膜４４をドライエッチングすることにより、第２、第３ホール４０ａ、４０ｂの内部とその周辺にのみ電極用導電膜４４を検出電極膜４４ａ及び静電気放電電極膜４４ｂとして残す。
【００８０】
各電極膜４４ａ、４４ｂは互いに独立しており、それぞれ第２、第３ホール４０ａ、４０ｂを介して二層目金属配線３５ａと電気的に接続される。また、静電気放電電極膜４４ｂは、接地電位のシリコン基板１０と電気的に接続される。
【００８１】
この後に、第６レジストパターン４６は除去される。
【００８２】
次いで、図１６に示すように、シリコン基板１０の上側全面に第７レジストパターン４８を形成する。
【００８３】
そして、この第７レジストパターン４８の窓４８ａを通じて第３層間絶縁膜４０をエッチングすることにより、ボンディングパッド３５ｂの上に電極引き出し窓４０ｂを形成する。
【００８４】
このエッチングを終了した後に、第７レジストパターン４８は除去される。
【００８５】
続いて、図１７に示すように、第３層間絶縁膜４０と電極膜４４ａ、４４ｂのそれぞれの上に酸化シリコン膜を厚さ約１００nmに形成し、この酸化シリコン膜をカバー絶縁膜５０とする。このカバー絶縁膜５０は、例えば、TEOSガスを使用するプラズマCVD法により形成される。
【００８６】
更に、このカバー絶縁膜５０の上に、水分等の侵入を阻止するパッシベーション膜５１としてプラズマCVD法により窒化シリコン膜を７００nm程度の厚さに形成する。この窒化シリコン膜の成膜ガスとしては、アンモニアとシランとの混合ガスが使用される。
【００８７】
続いて、図１８に示すように、パッシベーション膜５１の上にフォトレジストを塗布し、それを露光、現像して第８レジストパターン５３を形成する。
【００８８】
そして、この第８レジストパターン５３の窓５３ａ、５３ｂを通じてパッシベーション膜５１とカバー絶縁膜５０とをドライエッチングする。
【００８９】
これにより、静電気放電電極膜４４ｂの上のパッシベーション膜５１に第１開口５１ａが形成され、この第１開口５１ａから接地電極４４ｂが露出する。この第１開口５１ａは、既述のESDホールとして機能する。
【００９０】
また、パッド領域IIでは、ボンディングパッド３５ｂが露出する第２開口５１ｂが形成される。
【００９１】
そして、第８レジストパターン５３を除去した後に、N2雰囲気中において基板温度を４３０℃とする条件の脱水処理を３０分間行う。
【００９２】
この後は、デバイスを外部の物理的衝撃等から保護するための保護絶縁膜を形成する工程に移るが、表面形状センサは、保護絶縁膜に指等の被検体が直接接触するという他の半導体デバイスには無い特徴を有するため、その保護絶縁膜には強い機械的強度が求められる。
【００９３】
LSI等の半導体デバイスでは、その保護絶縁膜としてポリイミド膜を形成するのが普通である。しかし、ポリイミド膜は機械的強度に乏しく、表面形状センサの最上層に形成するには不安がある。
【００９４】
そこで、本願発明者は、表面形状センサの最上層の保護絶縁膜に形成し得る膜として様々な膜を検討した結果、テトラヘドラルアモルファスカーボン(Ta-C)膜に想到した。
【００９５】
本例では、図１９に示すように、FCVA（フィルタ処理陰極真空アーク）法により、パッシベーション膜５１の上面と第１、第２開口５１ａ、５１ｂの内面に、保護絶縁膜５５としてTa-C膜を１００nm程度の厚さに形成する。
【００９６】
FCVA法では、直流電圧が印加された純グラファイト製の陰極ターゲットの表面をストライカ（陽極）で叩くことにより、陰極ターゲットとストライカとの間にアーク放電が発生し、陰極ターゲットから炭素イオンや電子等が発生する。
【００９７】
これにより、直径が数μm乃至数十μmの中性粒子と荷電粒子とで構成されるプラズマが生成される。そして、電磁的空間フィルタによりこのプラズマから高エネルギのイオン化された炭素のみを取り出す。その炭素イオン粒子をスキャニングして基板上にTa-C膜を形成する。成膜条件の一例は、以下の通りである。
【００９８】
・基板温度：８０℃以下
・成膜圧力：約１×１０-6Torr
なお、Ta-C膜は、蒸着法やスパッタリング法等のPVD(Physical Vapor Deposition)法、又はプラズマCVD法によっても形成することができる。
【００９９】
続いて、図２０に示すように、シリコン基板１０の上側全面にフォトレジストを塗布し、それを露光、現像して第８レジストパターン５６を形成する。
【０１００】
そして、この第８レジストパターン５６をマスクにして保護絶縁膜５５をドライエッチングすることにより、保護絶縁膜５５に第１、第２窓５５ａ、５５ｂを形成する。
【０１０１】
Ta-Cよりなる保護絶縁膜５５のドライエッチングは、酸化性ガスを含むエッチングガスで膜中の炭素を酸化して行われる。本例では、その酸化性ガスとして流量が２４ml／minの酸素ガスを用いる。そして、その酸素ガスと流量が６５ml／minのCHF3ガスとの混合ガスをエッチングガスとして使用すると共に、１６００Wのプラズマ化電力でそのエッチングガスをプラズマ化し、８０mTorrの圧力で上記のエッチングを行う。
【０１０２】
このようなエッチングにより、センサ領域Iでは第１開口５１ａから静電気放電電極膜４４ｂが露出すると共に、パッド領域IIでは第２開口５１ｂからボンディングパッド３５ｂが露出する。
【０１０３】
この後に、第８レジストパターン５６を除去することにより、図２１に示すような本例に係る表面形状センサの基本構造を完成させる。
【０１０４】
図２２は、この表面形状センサの動作について説明するための断面図である。
【０１０５】
この表面形状センサでは、図２２に示すように、保護絶縁膜５５に指（被検体）Fを触れることで、指Fと検出電極膜４４ａとの間にキャパシタCが形成される。そのキャパシタCの静電容量は、指Fの表面の凹凸（指紋）によって変化するので、この静電容量の違いを検出電極膜４４ａにおいて読み取ることで、指紋の画像が得られる。
【０１０６】
また、指Fに帯電している静電気は、接地電極４４ｂからシリコン基板１０に逃がされ、これによりシリコン基板１０に形成されている回路が静電気によって破壊されるのが防止される。
【０１０７】
図２３は、この表面形状センサの等価回路図である。
【０１０８】
図示のように、この表面形状センサは、図１に示した第１〜第３MOSトランジスタTR1〜TR3の他に第４MOSトランジスタTR4を有する。そして、各トランジスタTR1〜TR4には、行駆動線１１１、列センス線１１２、電源線１１３、リセット線１１４、チャージ制御線１１５、及びチャージ用電流源Icが図示のように接続され、いわゆる電流チャージ法によって表面形状センサが駆動する。
【０１０９】
再び図２２を参照する。
【０１１０】
図２２に示されるように、指Fと検出電極膜４４ａとの間隔（＝検出電極膜４４ａの上面から保護絶縁膜５５の上面までの高さ）Deは、保護絶縁膜５５によって規制されており、保護絶縁膜５５の厚さが薄いほど間隔Deが狭くなってキャパシタCの静電容量が大きくなり、指紋等の検出感度が高くなる。
【０１１１】
ところが、検出感度を高めるべく保護絶縁膜５５を薄くしすぎると、保護絶縁膜５５の機械的強度が低下し、指Fとの接触によって保護絶縁膜５５が剥離する恐れがある。
【０１１２】
保護絶縁膜５５として、通常の半導体デバイスで使用されているポリイミド膜を用いると、剥離防止のために保護絶縁膜５５の厚さを最低でも８００nm程度としなければならないが、これではキャパシタCの静電容量が小さくなって指紋の検出感度が低下してしまう。
【０１１３】
これに対し、本例のように機械的強度の高いTa-C膜で保護絶縁膜５５を構成すると、保護絶縁膜５５を１００nm程度に薄くしてもその機械的強度を十分に維持できるので、検出感度を向上させることが可能となる。
【０１１４】
このように、Ta-Cよりなる保護絶縁膜５５は、デバイスの保護と検出感度の向上とを両立させるのに有利であるが、次のような新たな問題をもたらすことが本願発明者によって明らかにされた。
【０１１５】
すなわち、Ta-C膜は化学的に安定なため、ハロゲンガスとの化学反応のみによってTa-C膜をエッチングするのは困難で、非常に強い酸化力を有するエッチングガスで膜中の炭素を酸化することによりTa-C膜をエッチングする必要がある。この点に鑑み、図２０の保護絶縁膜５５のエッチング工程では、酸素を含むエッチングガスを使用した。
【０１１６】
しかしながら、図２０のエッチング工程においてこのように強い酸化力を有するエッチングガスを使用すると、窒化チタンよりなる静電気放電電極膜４４ｂと、ボンディングパッド３５ｂの最上層を構成する窒化チタン膜３５ｄが酸化されてしまう。
【０１１７】
このように静電気放電電極膜４４ｂが酸化されると、静電気放電電極膜４４ｂの抵抗が高くなるため、指等の被検体の静電気を静電気放電電極膜４４ｂから基板１０側に逃がすことが困難となり、被検体の凹凸のイメージを正確に得ることができなくなってしまう。
【０１１８】
また、ボンディングパッド３５ｂの最上層の窒化チタン膜３５ｄが酸化されると、金線等のボンディングワイヤとボンディングパッド３５ｂとの接合強度が低下するという問題が発生する。なお、反射防止膜として機能する窒化チタン膜３５ｄを省き、アルミニウム膜３５ｃだけでボンディングパッド３５ｄを構成する場合でも、上記のエッチングによってアルミニウム膜３５ｃの表層が酸化され、やはりボンディングパッドとの接合強度が低下してしまう。
【０１１９】
更に、保護絶縁膜５５を構成するTa-C膜は膜強度が極めて高いため、図２１のように検出電極膜４４ａによって段差が生じている部分Aでは保護絶縁膜５５の応力が集中し、保護絶縁膜５５の下の膜、例えばカバー絶縁膜５０にクラックや膜剥がれが発生し易いという問題も発生する。
【０１２０】
本願発明者は、このような問題点に鑑み、以下に説明するような本発明の実施の形態に想到した。
【０１２１】
（２）第１実施形態
図２４〜図３６は、本発明の第１実施形態に係る表面形状センサの製造途中の断面図である。なお、これらの図において、図１〜図２３で示したのと同じ要素にはこれらの図面におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【０１２２】
この表面形状センサを作製するには、まず、上記した図１〜図６の工程を行う。
【０１２３】
次いで、図２４に示すように、第２層間絶縁膜３０と第６導電性プラグ３４のそれぞれの上に、スパッタ法で第２金属積層膜（第２導電膜）３５を形成する。その第２金属積層膜３５は、厚さが約５００nmの銅含有アルミニウム膜３５ｃと厚さが約１２０nmの窒化チタン膜３５ｄとをこの順に形成してなる。このうち、窒化チタン膜３５ｄについては省いてもよい。
【０１２４】
続いて、この第２金属積層膜３５の上に、第１導電性酸化金属膜３１としてスパッタ法で酸化イリジウム（IrOx）膜を約５０〜１００nmの厚さ、例えば１００nmに形成する。
【０１２５】
第１導電性酸化金属膜３１は酸化イリジウム膜に限定されない。酸化イリジウム膜に代えて、アルミナ（Al2O3）膜、酸化チタン（TiOx）膜、酸化ジルコニウム（ZrOx）膜、酸化マグネシウム（MgOx）膜、及び酸化チタンマグネシウム（MgTiOx）膜のいずれかを第１導電性酸化金属膜３１として形成してもよい。
【０１２６】
その後に、第１導電性酸化金属膜３１の上に第４レジストパターン３６を形成する。
【０１２７】
次いで、図２５に示すように、第４レジストパターン３６をマスクにして第１導電性酸化金属膜３１と第２金属積層膜３５をドライエッチングすることにより、これらの膜で構成される二層目金属配線３５ａとボンディングパッド３５ｂとを形成する。
【０１２８】
このドライエッチングで使用されるエッチングガスは特に限定されないが、本実施形態では塩素、酸素、及びアルゴンを含むガスをエッチングガスとして使用する。このエッチングガスは第１導電性酸化金属膜３１と第２金属積層膜３５の双方をエッチングするので、エッチングの途中でエッチングガス種を変更せずに、これらの膜３１、３５をエッチングすることができる。
【０１２９】
このエッチングを終了後、第４レジストパターン３６は除去される。
【０１３０】
その後、図９〜図１３で説明した工程を行った後、図２６に示すように電極用導電膜（第１導電膜）４４の上に第２導電性酸化金属膜４５として酸化イリジウム膜をスパッタ法で５０〜１００nm程度の厚さに形成する。
【０１３１】
第２導電性酸化金属膜４５は酸化イリジウムに限定されない。第１導電性酸化金属膜３１と同様に、酸化イリジウム膜、アルミナ膜、酸化チタン膜、酸化ジルコニウム膜、酸化マグネシウム膜、及び酸化チタンマグネシウム膜のいずれかを第２導電性酸化金属膜４５として形成してよい。
【０１３２】
続いて、図２７に示すように、第２導電性酸化金属膜４５の上にフォトレジストを塗布し、それを露光、現像して第６レジストパターン４６を形成する。
【０１３３】
その後に、図２８に示すように、第６レジストパターン４６をマスクにして電極用導電膜４４と第２導電性酸化金属膜４５とをドライエッチングすることにより、これらの膜で構成される検出電極膜４４ａと静電気放電電極膜４４ｂとを形成する。
【０１３４】
このドライエッチングでは、窒化チタンよりなる電極用導電膜４４と酸化イリジウムよりなる第２導電性酸化金属膜４５の双方をエッチングするガス、例えば塩素、酸素、及びアルゴンを含むガスをエッチングガスとして使用する。
【０１３５】
また、このようにして形成された各電極膜４４ａ、４４ｂは、それぞれ第２、第３ホール４０ａ、４０ｂを介してその下の二層目金属配線３５ａと電気的に接続される。
【０１３６】
このエッチングを終了後、第６レジストパターン４６は除去される。
【０１３７】
次に、図２９に示すように、検出電極膜４４ａ、静電気放電電極膜４４ｂ、及び第３層間絶縁膜４０のそれぞれの上に酸化シリコン膜を厚さ約６００nmに形成し、その酸化シリコン膜を平坦化用絶縁膜４２とする。この酸化シリコン膜は、例えば、TEOSガスを使用するプラズマCVD法により形成される。
【０１３８】
これにより、検出電極膜４４ａによって段差が生じている部分Aが平坦化用絶縁膜４２で埋め込まれる。
【０１３９】
続いて、図３０に示すように、CMP法で平坦化用絶縁膜４２を研磨することにより、検出電極膜４４ａと静電気放電電極膜４４ｂのそれぞれの上面を露出させる。この結果、平坦化用絶縁膜４２の上面は、検出電極膜４４ａ及び静電気放電電極膜４４ｂのそれぞれの上面と連続した平坦面となる。
【０１４０】
続いて、図３１に示すように、アンモニアとシランとの混合ガスを使用するプラズマCVD法により、平坦化用絶縁膜４２、検出電極膜４４ａ、及び静電気放電電極膜４４ｂのそれぞれの上にパッシベーション膜５１として窒化シリコン膜を厚さ約７００nmに形成する。
【０１４１】
パッシベーション膜５１を構成する窒化シリコンは水分のバリア性に富んでいるため、外部の大気に含まれる水分が素子内部に侵入するのをパッシベーション膜５１により阻止することができる。
【０１４２】
続いて、図３２に示すように、窓５３ａ、５３ｂを備えた第８レジストパターン５３をパッシベーション膜５１の上に形成する。
【０１４３】
そして、図３３に示すように、第８レジストパターン５３をマスクにしてパッシベーション膜５１、平坦化用絶縁膜４２、及び第３層間絶縁膜４０をドライエッチングする。
【０１４４】
これにより、センサ領域Iでは、静電気放電電極膜４４ｂの上のパッシベーション膜５１に第１開口５１ａが形成され、その第１開口５１ａから静電気放電電極膜４４ｂが露出する。この第１開口５１ａは、指等の被検体の静電気を静電気放電電極膜４４ｂに逃がすESDホールとして機能する。
【０１４５】
また、パッド領域IIでは、ボンディングパッド３５ｂの上の絶縁膜４０、４２、５１に第２開口５１ｂが形成され、その第２開口５１ｂからボンディングパッド３５ｂが露出する。
【０１４６】
このエッチングで使用されるエッチングガスは特に限定されないが、本実施形態ではCHF3、Ar、CF4、N2、及びO2の混合ガスをエッチングガスとして使用する。
【０１４７】
なお、この例では第１、第２開口５１ａ、５１ｂを同時に形成したが、これらを別の工程で形成するようにしてもよい。
【０１４８】
この後に、第８レジストパターン５３は除去される。
【０１４９】
次に、図３４に示すように、パッシベーション膜５１と第１、第２開口５１ａ、５１ｂの内面に、Ta-C膜よりなる最上層の保護絶縁膜５５を１００nm程度の厚さに形成する。そのTa-C膜は、例えば既述のFCVA法により、基板温度を８０℃以下、成膜圧力を約１×１０-6Torrとして形成される。
【０１５０】
続いて、図３５に示すように、保護絶縁膜５５の上にフォトレジストを塗布し、それを露光、現像して第８レジストパターン５６を形成する。
【０１５１】
そして、この第８レジストパターン５６をマスクにして保護絶縁膜５５をドライエッチングする。Ta-Cよりなる保護絶縁膜５５は、酸素ガス等の酸化性ガスを含むエッチングガスで炭素を酸化することによりエッチングされ得る。そのエッチングガスとして、本実施形態では、流量が２４ml／minの酸素ガスと流量が６５ml／minのCHF3ガスとの混合ガスを使用する。
【０１５２】
なお、酸素ガスに代えて、オゾンガスを酸化性ガスとして使用してもよい。
【０１５３】
これにより、保護絶縁膜５５には、第１開口５１ａが露出する第１窓５５ａと、第２開口５１ｂが露出する第２窓５５ｂとが形成される。
【０１５４】
また、このエッチングは異方性エッチングであるため、各開口５１ａ、５１ｂの側面に形成された保護絶縁膜５５はエッチングされずに残存する。
【０１５５】
この後に、第８レジストパターン５６を除去することにより、図３６に示すような本実施形態に係る表面形状センサの基本構造を完成させる。図３７は、この表面形状センサの平面図である。
【０１５６】
以上説明した本実施形態によれば、ボンディングパッド３５ｂと静電気放電電極膜４４ｂのそれぞれの最上層として、第１、第２導電性酸化金属膜３１、４５を形成した。酸化イリジウム等の導電性酸化物は、それ自身が既に酸化しているため、酸素ガス等の酸化性ガスに曝されてもそれ以上酸化が進行することは無い。
【０１５７】
従って、図３５の工程においてTa-Cよりなる保護絶縁膜５５をエッチングする際、そのエッチングに不可欠な酸素等の酸化性ガスにボンディングパッド３５ｂと静電気放電電極膜４４ｂが曝されても、これらの最上層に形成されている第１、第２導電性酸化金属膜３１、４５によってボンディングパッド３５ｂと静電気放電電極膜４４ｂの酸化が防止される。
【０１５８】
これにより、静電気放電電極膜４４ｂの表層部分が高抵抗化するのが防止され、指等の被検体の静電気を基板１０側に逃がすという静電気放電電極膜４４ｂの本来の機能が維持され、表面形状センサの信頼性を維持することができる。
【０１５９】
また、ボンディングパッド３５ｂの表層の酸化が防止されることから、ボンディングパッド３５ｂとその上に接合されるボンディングワイヤとの接合強度が低下するのが防止され、表面形状センサの信頼性を維持することが可能となる。
【０１６０】
なお、第１、第２導電性酸化金属膜３１、４５の厚さが薄すぎると、保護絶縁膜５５用のエッチングガスに含まれる酸素ガス等の酸化性ガスがこれらの膜３１、４５を透過し、ボンディングパッド３５ｂや静電気放電電極膜４４ｂの表層が酸化される恐れがある。このような酸化性ガスの透過を防止するためにも、第１、第２導電性酸化金属膜３１、４５を５０nm以上に形成するのが好ましい。
【０１６１】
一方、酸化イリジウムのように化学的に安定な材料よりなる第１導電性酸化金属膜３１が厚すぎると、図２５の工程において第１導電性酸化金属膜３１をエッチングするのが困難となり、二層目金属配線３５ａやボンディングパッド３５ｂの加工が難しくなる。同様に、第２導電性酸化金属膜４５が厚すぎると、図２８の工程で第２導電性酸化金属膜４５をエッチングするのが難しくなり、検出電極膜４４ａや静電気放電電極膜４４ｂの加工が困難になる。
【０１６２】
そのため、第１、第２導電性酸化金属膜３１、４５をいずれも１００nm以下の厚さに形成することで、二層目金属配線３５ａ、ボンディングパッド３５ｂ、検出電極膜４４ａ、及び静電気放電電極膜４４ｂの加工性を高めるのが好ましい。
【０１６３】
更に、図２９に示したように、検出電極膜４４ａによって段差が生じている部分Aを平坦化用絶縁膜４２で埋め込み、更に図３０の工程においてCMPを行うことにより、その平坦化用絶縁膜４２と検出電極膜４４ａのそれぞれの上面を連続した平坦面とした。これにより、Ta-C膜よりなる保護絶縁膜５５の高い膜応力が部分Aに集中しなくなり、保護絶縁膜５５の下の膜、例えばパッシベーション膜５１等にクラックや膜剥がれが発生するのを防止できる。
【０１６４】
（３）第２実施形態
図３８〜図４０は、本実施形態に係る表面形状センサの製造途中の断面図である。なお、これらの図において、第１実施形態で説明したのと同じ要素には第１実施形態におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【０１６５】
この表面形状センサを形成するには、まず、第１実施形態に従って図３０に示した断面構造を得た後、図３８に示すように、平坦化用絶縁膜４２、検出電極膜４４ａ、及び静電気放電電極膜４４ｂのそれぞれの上にカバー絶縁膜６０として酸化シリコン膜を厚さ約１００nmに形成する。その酸化シリコン膜は、例えば、TEOSガスを使用するプラズマCVD法により形成される。
【０１６６】
ここで、カバー絶縁膜６０は酸化シリコン膜に限定されない。酸化シリコン膜に代えて、酸窒化シリコン膜又は絶縁性酸化金属膜をカバー絶縁膜６０として形成してもよい。これらのうち、絶縁性酸化金属膜としては、スパッタ法で形成されたアルミナ膜を用いるのが好ましい。
【０１６７】
続いて、第１実施形態で説明した図３１〜図３３の工程を行うことにより、図３９に示すように、カバー絶縁膜６０の上にパッシベーション膜５１を形成すると共に、静電気放電電極膜４４ｂとボンディングパッド３５ｂの上にそれぞれ第１、第２開口５１ａ、５１ｂを形成する。
【０１６８】
この後は、第１実施形態で説明した図３４〜図３６の工程を行うことにより、図４０に示すように、Ta-C膜よりなる保護絶縁膜５５が最上層に形成された表面形状センサを完成させる。
【０１６９】
以上説明した本実施形態によれば、図４０に示したように、電極膜４４ａ、４４ｂとパッシベーション膜５１との間にカバー絶縁膜６０を形成した。これにより、電極膜４４ａ、４４ｂと平坦化用絶縁膜４２のそれぞれの上面に高低差が存在する場合であっても、その高低差がカバー絶縁膜５１によって埋め込まれる。その結果、Ta-Cよりなる保護絶縁膜５５からの強い応力が、高低差が存在する部分の電極膜４４ａ、４４ｂや平坦化用絶縁膜４２に集中するのが緩和され、これらの膜にクラックや膜剥がれが発生するのを防止できる。
【０１７０】
ところで、このようにカバー絶縁膜６０を形成すると、カバー絶縁膜６０の膜厚の分だけ、検出電極膜４４ａの上面から保護絶縁膜５５の上面までの高さDeが第１実施形態よりも高くなる。高さDeは、各膜６０、５１、５５の合計膜厚に等しく、本実施形態では約９００nm（＝カバー絶縁膜６０の膜厚１００nm＋パッシベーション膜５１の膜厚７００nm＋保護絶縁膜５５の膜厚１００nm）となる。
【０１７１】
既述のように、指紋等の検出感度を高めるには、この高さDeをなるべく低くするのが好ましい。酸化シリコン膜よりも水分ブロック性に優れた酸窒化シリコン膜でカバー絶縁膜６０を構成すると、パッシベーション膜５１が担う水分ブロックの役割の一部をカバー絶縁膜６０に担わせることができる。従って、パッシベーション膜５１を上記よりも１００nm薄い６００nm程度の厚さにできるので、Deが８００nm程度となり、指紋等の検出感度を高めることができる。
【０１７２】
また、酸窒化シリコン膜よりも更に水分ブロック性に富んだ絶縁性酸化金属膜でカバー絶縁膜６０を構成すると、パッシベーション膜５１を更に薄くすることができる。
【０１７３】
図４１は、アルミナ膜でカバー絶縁膜６０を構成した場合の断面図である。
【０１７４】
アルミナ膜は、水分ブロック性が極めて高く、その膜厚が５０nm程度であっても、厚さが１０００nmの窒化シリコン膜と同程度の水分ブロック性がある。従って、窒化シリコン膜よりなるパッシベーション膜５１を１５０nm程度に薄くしても、パッシベーション膜５１とカバー絶縁膜６０とが協働して十分な水分ブロック性を発揮する。これにより、高さDeが約３００nm（＝カバー絶縁膜６０の膜厚５０nm＋パッシベーション膜５１の膜厚１５０nm＋保護絶縁膜５５の膜厚１００nm）となり、指紋等の検出感度を更に高めることが可能となる。
【０１７５】
以下に、本発明の特徴を付記する。
【０１７６】
（付記１） 半導体基板と、
前記半導体基板の上方に形成された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜の上に形成された検出電極膜及び静電気放電電極膜と、
前記検出電極膜及び前記静電気放電電極膜の上に形成され、該静電気放電電極膜の上に第１開口を備えたパッシベーション膜と、
前記パッシベーション膜の上に形成され、前記第１開口が露出する第１窓を備えたテトラヘドラルアモルファスカーボンよりなる最上層の保護絶縁膜とを有し、
前記静電気放電電極膜の最上層に第１導電性酸化金属膜が形成されたことを特徴とする表面形状センサ。
【０１７７】
（付記２） 前記保護絶縁膜が、前記第１開口の側面にも形成されたことを特徴とする付記１に記載の表面形状センサ。
【０１７８】
（付記３） ボンディングパッドを更に有し、
前記ボンディングパッドの最上層に第２導電性酸化金属膜が形成されたことを特徴とする付記１に記載の表面形状センサ。
【０１７９】
（付記４） 前記ボンディングパッドは前記層間絶縁膜の下に形成され、
前記ボンディングパッドの上の前記層間絶縁膜と前記パッシベーション膜に第２開口が形成されて、
前記保護絶縁膜に、前記第２開口が露出する第２窓が形成されたことを特徴とする付記３に記載の表面形状センサ。
【０１８０】
（付記５） 前記第２導電性酸化金属膜は、酸化イリジウム膜、アルミナ膜、酸化チタン膜、酸化ジルコニウム膜、酸化マグネシウム膜、及び酸化チタンマグネシウム膜のいずれかであることを特徴とする付記３に記載の表面形状センサ。
【０１８１】
（付記６） 前記層間絶縁膜の上に形成され、前記検出電極膜及び前記静電気放電電極膜のそれぞれの上面と連続した平坦な上面を有する平坦化用絶縁膜を更に有し、
前記パッシベーション膜が前記平坦化用絶縁膜上にも形成されたことを特徴とする付記１に記載の表面形状センサ。
【０１８２】
（付記７） 前記平坦化用絶縁膜、前記検出電極膜、及び前記静電気放電電極膜のそれぞれの上に形成されたカバー絶縁膜を更に有し、
前記パッシベーション膜が、前記カバー絶縁膜上に形成されたことを特徴とする付記６に記載の表面形状センサ。
【０１８３】
（付記８） 前記カバー絶縁膜は、酸化シリコン膜、酸窒化シリコン膜、及び絶縁性酸化金属膜のいずれかであることを特徴とする付記７に記載の表面形状センサ。
【０１８４】
（付記９） 前記絶縁性酸化金属膜はアルミナ膜であることを特徴とする付記８に記載の表面形状センサ。
【０１８５】
（付記１０） 前記第１導電性酸化金属膜は、酸化イリジウム膜、アルミナ膜、酸化チタン膜、酸化ジルコニウム膜、酸化マグネシウム膜、及び酸化チタンマグネシウム膜のいずれかであることを特徴とする付記１に記載の表面形状センサ。
【０１８６】
（付記１１） 前記パッシベーション膜は、窒化シリコン膜であることを特徴とする付記１に記載の表面形状センサ。
【０１８７】
（付記１２） 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第１導電膜を形成する工程と、
前記第１導電膜の上に第１導電性酸化金属膜を形成する工程と、
前記第１導電膜と前記第１導電性酸化金属膜をパターニングすることにより、検出電極膜及び静電気放電電極膜を形成する工程と、
前記検出電極膜と前記静電気放電電極膜の上にパッシベーション膜を形成する工程と、
前記静電気放電電極膜の上の前記パッシベーション膜に、該静電気放電電極膜が露出する第１開口を形成する工程と、
前記パッシベーション膜の上面と前記第１開口の内面に、テトラヘドラルカーボンよりなる最上層の保護絶縁膜を形成する工程と、
酸化性ガスを含むエッチングガスを使用して、前記保護絶縁膜を選択的にエッチングすることにより、前記第１開口が露出する第１窓を前記保護絶縁膜に形成する工程と、
を有することを特徴とする表面形状センサの製造方法。
【０１８８】
（付記１３） 前記層間絶縁膜を形成する工程の前に、前記半導体基板の上方に第２導電膜を形成する工程と、
前記第２導電膜の上に第２導電性酸化金属膜を形成する工程と、
前記第２導電膜と前記第２導電性酸化金属膜をパターニングすることによりボンディングパッドを形成する工程と、
前記ボンディングパッドの上の前記層間絶縁膜と前記パッシベーション膜に、該ボンディングパッドが露出する第２開口を形成する工程とを更に有し、
前記保護絶縁膜をエッチングする工程において、前記第２開口が露出する第２窓を前記保護絶縁膜に形成することを特徴とする付記１２に記載の表面形状センサの製造方法。
【０１８９】
（付記１４） 前記第２導電性酸化金属膜として、酸化イリジウム膜、アルミナ膜、酸化チタン膜、酸化ジルコニウム膜、酸化マグネシウム膜、及び酸化チタンマグネシウム膜のいずれかを形成することを特徴とする付記１３に記載の表面形状センサの製造方法。
【０１９０】
（付記１５） 前記検出電極膜、前記静電気放電電極膜、及び前記層間絶縁膜のそれぞれの上に平坦化用絶縁膜を形成する工程と、
前記平坦化用絶縁膜を研磨することにより、該平坦化用絶縁膜を平坦化すると共に、前記検出電極膜と前記静電気放電電極膜のそれぞれの上面を露出させる工程とを更に有し、
前記パッシベーション膜を形成する工程において、前記平坦化用絶縁膜の上にも前記パッシベーション膜を形成することを特徴とする付記１２に記載の表面形状センサの製造方法。
【０１９１】
（付記１６） 前記平坦化用絶縁膜、前記検出電極膜、及び前記静電気放電電極膜のそれぞれの上にカバー絶縁膜を形成する工程を更に有し、
前記パッシベーション膜を形成する工程において、前記カバー絶縁膜の上にも前記パッシベーション膜を形成することを特徴とする付記１５に記載の表面形状センサの製造方法。
【０１９２】
（付記１７） 前記カバー絶縁膜として、酸化シリコン膜、酸窒化シリコン膜、及び絶縁性酸化金属膜のいずれかを形成することを特徴とする付記１６に記載の表面形状センサの製造方法。
【０１９３】
（付記１８） 前記酸化性ガスは酸素ガス又はオゾンガスであることを特徴とする付記１２に記載の表面形状センサの製造方法。
【０１９４】
（付記１９） 前記第１導電性酸化金属膜として、酸化イリジウム膜、アルミナ膜、酸化チタン膜、酸化ジルコニウム膜、酸化マグネシウム膜、及び酸化チタンマグネシウム膜のいずれかを形成することを特徴とする付記１２に記載の表面形状センサの製造方法。
【図面の簡単な説明】
【０１９５】
【図１】図１（ａ）、（ｂ）は、本願発明者が試験的に作製した表面形状センサの製造途中の断面図（その１）である。
【図２】図２（ａ）、（ｂ）は、本願発明者が試験的に作製した表面形状センサの製造途中の断面図（その２）である。
【図３】図３（ａ）、（ｂ）は、本願発明者が試験的に作製した表面形状センサの製造途中の断面図（その３）である。
【図４】図４は、本願発明者が試験的に作製した表面形状センサの製造途中の断面図（その４）である。
【図５】図５は、本願発明者が試験的に作製した表面形状センサの製造途中の断面図（その５）である。
【図６】図６は、本願発明者が試験的に作製した表面形状センサの製造途中の断面図（その６）である。
【図７】図７は、本願発明者が試験的に作製した表面形状センサの製造途中の断面図（その７）である。
【図８】図８は、本願発明者が試験的に作製した表面形状センサの製造途中の断面図（その８）である。
【図９】図９は、本願発明者が試験的に作製した表面形状センサの製造途中の断面図（その９）である。
【図１０】図１０は、本願発明者が試験的に作製した表面形状センサの製造途中の断面図（その１０）である。
【図１１】図１１は、本願発明者が試験的に作製した表面形状センサの製造途中の断面図（その１１）である。
【図１２】図１２は、本願発明者が試験的に作製した表面形状センサの製造途中の断面図（その１２）である。
【図１３】図１３は、本願発明者が試験的に作製した表面形状センサの製造途中の断面図（その１３）である。
【図１４】図１４は、本願発明者が試験的に作製した表面形状センサの製造途中の断面図（その１４）である。
【図１５】図１５は、本願発明者が試験的に作製した表面形状センサの製造途中の断面図（その１５）である。
【図１６】図１６は、本願発明者が試験的に作製した表面形状センサの製造途中の断面図（その１６）である。
【図１７】図１７は、本願発明者が試験的に作製した表面形状センサの製造途中の断面図（その１７）である。
【図１８】図１８は、本願発明者が試験的に作製した表面形状センサの製造途中の断面図（その１８）である。
【図１９】図１９は、本願発明者が試験的に作製した表面形状センサの製造途中の断面図（その１９）である。
【図２０】図２０は、本願発明者が試験的に作製した表面形状センサの製造途中の断面図（その２０）である。
【図２１】図２１は、本願発明者が試験的に作製した表面形状センサの製造途中の断面図（その２１）である。
【図２２】図２２は、表面形状センサの動作について説明するための断面図である。
【図２３】図２３は、表面形状センサの等価回路図である。
【図２４】図２４は、本発明の第１実施形態に係る表面形状センサの製造途中の断面図（その１）である。
【図２５】図２５は、本発明の第１実施形態に係る表面形状センサの製造途中の断面図（その２）である。
【図２６】図２６は、本発明の第１実施形態に係る表面形状センサの製造途中の断面図（その３）である。
【図２７】図２７は、本発明の第１実施形態に係る表面形状センサの製造途中の断面図（その４）である。
【図２８】図２８は、本発明の第１実施形態に係る表面形状センサの製造途中の断面図（その５）である。
【図２９】図２９は、本発明の第１実施形態に係る表面形状センサの製造途中の断面図（その６）である。
【図３０】図３０は、本発明の第１実施形態に係る表面形状センサの製造途中の断面図（その７）である。
【図３１】図３１は、本発明の第１実施形態に係る表面形状センサの製造途中の断面図（その８）である。
【図３２】図３２は、本発明の第１実施形態に係る表面形状センサの製造途中の断面図（その９）である。
【図３３】図３３は、本発明の第１実施形態に係る表面形状センサの製造途中の断面図（その１０）である。
【図３４】図３４は、本発明の第１実施形態に係る表面形状センサの製造途中の断面図（その１１）である。
【図３５】図３５は、本発明の第１実施形態に係る表面形状センサの製造途中の断面図（その１２）である。
【図３６】図３６は、本発明の第１実施形態に係る表面形状センサの製造途中の断面図（その１３）である。
【図３７】図３７は、本発明の第１実施形態に係る表面形状センサの平面図である。
【図３８】図３８は、本発明の第２実施形態に係る表面形状センサの製造途中の断面図（その１）である。
【図３９】図３９は、本発明の第２実施形態に係る表面形状センサの製造途中の断面図（その２）である。
【図４０】図４０は、本発明の第２実施形態に係る表面形状センサの製造途中の断面図（その３）である。
【図４１】図４１は、本発明の第２実施形態において、カバー絶縁膜としてアルミナ膜を形成した場合の断面図である。
【符号の説明】
【０１９６】
１０…シリコン基板、１１…素子分離絶縁膜、１２…第１pウェル、１３…第２pウェル、１４…ゲート絶縁膜、１５…ゲート電極、１６…配線、１７ａ〜１７ｃ…第１〜第３ソース／ドレインエクステンション、１８…絶縁性スペーサ、１９ａ〜１９ｃ…第１〜第３ソース／ドレイン領域、２０…高融点シリサイド層、２１…カバー絶縁膜、２２…第１絶縁膜、２３…第１層間絶縁膜、２３ａ〜２３ｅ…第１〜第５コンタクトホール、２４…第１レジストパターン、２４ａ〜２４ｅ…窓、２５ａ〜２５ｅ…第１〜第５導電性プラグ、２６…第１金属積層膜、２６ａ…一層目金属配線、２７…第２レジストパターン、２８…第２絶縁膜、２９…キャップ絶縁膜、３０…第２層間絶縁膜、３０ａ…第１ホール、３２…第３レジストパターン、３１…第１導電性酸化金属膜、３４…第６導電性プラグ、３５…第２金属積層膜、３６…第４レジストパターン、３７…カバー絶縁膜、３８…第３絶縁膜、３９…犠牲絶縁膜、４０…第３層間絶縁膜、４２…平坦化用絶縁膜、４３…第５レジストパターン、４３ａ、４３ｂ…窓、４４…電極用導電膜、４４ａ…検出電極膜、４４ｂ…静電気放電電極膜、４５…第２導電性酸化金属膜、４６…第６レジストパターン、４８…第７レジストパターン、４８ａ…窓、５０…カバー絶縁膜、５１…パッシベーション膜、５１ａ、５１ｂ…第１、第２開口、６０…カバー絶縁膜、５３…第８レジストパターン、５３ａ、５３ｂ…窓、５５…保護絶縁膜、５５ａ、５５ｂ…第１、第２窓、６０…カバー絶縁膜。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面形状センサとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報化社会の進展に伴い、銀行カードや電子マネーの不正使用を防止するセキュリティ技術として、個人の身体的特徴により本人確認を行う生体認証技術が実用化されている。生体認証技術には、手のひら静脈や声紋を利用するものもあるが、中でも、指紋を利用する指紋認証技術は、これまでに多くの研究がなされている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、指紋に光を当て、その反射光から光学的に指紋を照合している。
【０００４】
そして、特許文献２では、指紋の凹凸によって発生する圧力差を圧電薄膜により読み取り、照合を行っている。
【０００５】
また、特許文献３では、皮膚との接触により生じる感圧シートの抵抗変化又は容量変化に基づいて照合を行っている。
【０００６】
しかしながら、これらの技術のうち、光学的な手法を用いる特許文献１の技術は、小型化するのが難しいうえ、汎用的に用いることができず、用途が限定されるという問題がある。また、感圧シートを用いる特許文献３の技術は、感圧シートの材料が特殊であり、更に感圧シートの加工も難しいことから、実用化が困難である。
【０００７】
これらの問題を解決する技術として、半導体基板に形成される容量型の指紋センサ（表面形状センサ）が注目されている。その指紋センサでは、半導体基板の上にアレイ状に形成された複数の検出電極膜と皮膚とが対向し、各々の検出電極膜と皮膚とがそれぞれキャパシタの電極として機能する。そのキャパシタにおける電極同士の間隔は指紋の凹凸によって変化する。従って、各検出電極膜を一つの画素として機能させ、各キャパシタの静電容量をセンシングして可視化することにより指紋のイメージが得られる。この方式の指紋センサは、光学的な方式と比較して特殊なインターフェースが不要であり、且つ小型化が可能である。
【０００８】
そのような容量型の指紋センサでは、指に帯電した静電気によって、指紋のイメージが崩れたり回路が破壊されたりすることがある。
【０００９】
この点に鑑み、特許文献４では、指紋センサにESD(Electro Static Discharge)ホールと呼ばれる孔を形成し、その孔を介して指の静電気を半導体基板に逃がすことにより、静電気に起因した回路破壊等を防止している。
【００１０】
また、指紋センサでは、指紋を読み取るために指をセンサ表面に押し付けたりなぞったりするため、その最上層の保護絶縁膜には機械的強度に強い性質が求められる。その保護絶縁膜としては、通常、ポリイミド膜のような樹脂膜が形成されるが、指紋センサの耐久性を高めてその信頼性を向上させるには、ポリイミド膜よりも機械的強度が強い膜で保護絶縁膜を形成する必要がある。
【００１１】
なお、上記した特許文献１〜４の他に、本発明に関連する技術が下記の特許文献５、６にも開示されている。
【特許文献１】特開昭６１−２２１８８３号公報
【特許文献２】特開平５−６１９６５号公報
【特許文献３】特開平７−１６８９３０号公報
【特許文献４】特開２００３−２６９９０６号公報
【特許文献５】特開２００６−３２６８１号公報
【特許文献６】特開２００１−７７３４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、信頼性が維持された表面形状センサとその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一観点によれば、半導体基板と、前記半導体基板の上方に形成された層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜の上に形成された検出電極膜及び静電気放電電極膜と、前記検出電極膜及び前記静電気放電電極膜の上に形成され、該静電気放電電極膜の上に第１開口を備えたパッシベーション膜と、前記パッシベーション膜の上に形成され、前記第１開口が露出する第１窓を備えたテトラヘドラルアモルファスカーボンよりなる最上層の保護絶縁膜とを有し、前記静電気放電電極膜の最上層に第１導電性酸化金属膜が形成された表面形状センサが提供される。
【００１４】
また、本発明の別の観点によれば、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第１導電膜を形成する工程と、前記第１導電膜の上に第１導電性酸化金属膜を形成する工程と、前記第１導電膜と前記第１導電性酸化金属膜をパターニングすることにより、検出電極膜及び静電気放電電極膜を形成する工程と、前記検出電極膜と前記静電気放電電極膜の上にパッシベーション膜を形成する工程と、前記静電気放電電極膜の上の前記パッシベーション膜に、該静電気放電電極膜が露出する第１開口を形成する工程と、前記パッシベーション膜の上面と前記第１開口の内面に、テトラヘドラルカーボンよりなる最上層の保護絶縁膜を形成する工程と、酸化性ガスを含むエッチングガスを使用して、前記保護絶縁膜を選択的にエッチングすることにより、前記第１開口が露出する第１窓を前記保護絶縁膜に形成する工程とを有する表面形状センサの製造方法が提供される。
【００１５】
次に、本発明の作用について説明する。
【００１６】
本発明によれば、酸化性ガスを含むエッチングガスを使用して保護絶縁膜をエッチングしても、第１開口に露出する静電気放電電極膜の最上層に第１導電性酸化金属膜が形成されているので、上記の酸化性ガスによって静電気放電電極膜の表層の酸化が進行することは無い。従って、表面形状センサの表面の機械的強度を向上すべく、テトラヘドラルカーボンよりなる保護絶縁膜を形成する場合であっても、指等の被検体に帯電している静電気を半導体基板側に逃がすという静電気放電電極膜の本来の機能が維持され、表面形状センサの信頼性を維持することができる。
【００１７】
しかも、最上層に形成されるテトラヘドラルカーボンよりなる保護絶縁膜は、ポリイミド膜等の樹脂膜と比べて機械的強度が非常に強いので、その厚さを薄くしてもデバイスを十分に保護することができる。このように保護絶縁膜を薄くすることで、指等の被検体と検出電極膜との間隔が狭くなるので、被検体と検出電極膜との間に形成されるキャパシタの容量が大きくなり、指紋等の検出感度を高めることができる。
【００１８】
また、ボンディングパッドの最上層に第２導電性酸化金属膜を形成してもよい。このようにすると、保護絶縁膜をエッチングする際に、エッチングガス中に含まれる酸化性ガスによってボンディングパッドの表面の酸化が進行するのが防止され、その酸化によってボンディングパッドとボンディングワイヤとの接合強度が低下するのを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、静電気放電電極膜の最上層に第１導電性酸化金属膜を形成するので、テトラヘドラルカーボンよりなる保護絶縁膜をエッチングする際に使用される酸化性ガスによって静電気放電電極膜の酸化が進行するのを防ぐことができ、静電気放電電極膜の本来の機能を維持することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（１）本発明に至る経緯についての説明
本発明の実施の形態の説明に先立ち、本発明に至る経緯について説明する。
【００２１】
図１〜図２１は、本願発明者が試験的に作製した表面形状センサの製造途中の断面図である。以下では、指紋を認識するためのセンサ領域Iと、パッケージの際にボンディングワイヤが接合されるパッド領域IIとをこれらの図に併記する。
【００２２】
この指紋センサは次のようにして作製される。
【００２３】
最初に、図１（ａ）に示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
【００２４】
まず、n型又はp型のシリコン（半導体）基板１０の表面を熱酸化することにより素子分離絶縁膜１１を形成し、この素子分離絶縁膜１１でトランジスタの活性領域を画定する。シリコン基板１０の表面から素子分離絶縁膜１１の上面までの高さは約１００nmである。このような素子分離構造はLOCOS(Local Oxidation of Silicon)と呼ばれるが、これに代えてSTI(Shallow Trench Isolation)を採用してもよい。
【００２５】
次いで、シリコン基板１０の活性領域にp型不純物、例えばボロンを導入して第１、第２pウェル１２、１３を形成した後、その活性領域の表面を熱酸化することにより、ゲート絶縁膜１４となる熱酸化膜を約６〜７nmの厚さに形成する。
【００２６】
続いて、シリコン基板１０の上側全面に、厚さ約５０nmの非晶質シリコン膜と厚さ約１５０nmのタングステンシリサイド膜を順に形成する。なお、非晶質シリコン膜に代えて多結晶シリコン膜を形成してもよい。その後に、フォトリソグラフィによりこれらの膜をパターニングして、シリコン基板１０上にゲート電極１５を形成すると共に、素子分離絶縁膜１１上に配線１６を形成する。
【００２７】
更に、ゲート電極１５をマスクにするイオン注入により、ゲート電極１５の横のシリコン基板１０にn型不純物としてリンを導入し、第１〜第３ソース／ドレインエクステンション１７ａ〜１７ｃを形成する。
【００２８】
その後に、シリコン基板１０の上側全面に絶縁膜を形成し、その絶縁膜をエッチバックしてゲート電極１５と配線１６の横に絶縁性スペーサ１８として残す。その絶縁膜として、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)法により酸化シリコン膜を形成する。
【００２９】
続いて、この絶縁性スペーサ１８とゲート電極１５をマスクにしながら、シリコン基板１０に砒素等のn型不純物を再びイオン注入することにより、ゲート電極１５の側方のシリコン基板１０に第１〜第３ソース／ドレイン領域１９ａ〜１９ｃを形成する。
【００３０】
更に、シリコン基板１０の上側全面に、スパッタ法によりコバルト膜等の高融点金属膜を形成する。そして、その高融点金属膜を加熱させてシリコンと反応させることにより、第１〜第３ソース／ドレイン領域１９ａ〜１９ｃにおけるシリコン基板１０上にコバルトシリサイド層等の高融点シリサイド層２０を形成し、各ソース／ドレイン領域１９ａ〜１９ｃを低抵抗化する。
【００３１】
なお、このような高融点金属シリサイド層は、素子分離絶縁膜１１が形成されていない部分のシリコン基板１０の表層にも形成される。
【００３２】
その後に、素子分離絶縁膜１１の上等で未反応となっている高融点金属層をウエットエッチングして除去する。
【００３３】
ここまでの工程により、シリコン基板１０の活性領域には、ゲート絶縁膜１４、ゲート電極１５、及び第１〜第３ソース／ドレイン領域１９ａ〜１９ｃ等によって構成される第１〜第３MOSトランジスタTR1〜TR3が形成されたことになる。
【００３４】
次に、図１（ｂ）に示すように、シリコン基板１０の上側全面に、プラズマCVD法により酸窒化シリコン(SiON)膜を厚さ約２００nmに形成し、この酸窒化シリコン膜をカバー絶縁膜２１とする。
【００３５】
続いて、TEOS(tetra ethoxy silane)ガスを使用するプラズマCVD法により、第１絶縁膜２２としてカバー絶縁膜２１の上に酸化シリコン膜を厚さ約１０００nmに形成する。その後、CMP(Chemical Mechanical Polishing)法により第１絶縁膜２２を２００nm程度研磨することにより、第１絶縁膜２２の上面を平坦化する。
【００３６】
本実施形態では、このようにして形成されたカバー絶縁膜２１と第１絶縁膜２２により第１層間絶縁膜２３が構成される。
【００３７】
続いて、図２（ａ）に示すように、第１層間絶縁膜２３の上にフォトレジストを塗布し、それを露光、現像することにより、窓２４ａ〜２４ｅを備えた第１レジストパターン２４を形成する。
【００３８】
そして、この第１レジストパターン２４をマスクにして第１層間絶縁膜２３をドライエッチングすることにより、図示のような第１〜第５コンタクトホール２３ａ〜２３ｅを形成する。この後に、第１レジストパターン２４は除去される。
【００３９】
次に、図２（ｂ）に示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
【００４０】
まず、第１〜第５コンタクトホール２３ａ〜２３ｅの内面と第１層間絶縁膜２３の上面に、スパッタ法によりグルー膜として厚さ約２０nmのチタン（Ti）膜と厚さ約５０nmの窒化チタン（TiN）膜とをこの順に形成する。
【００４１】
次いで、このグルー膜の上にCVD法によりタングステン膜を形成し、このタングステン膜で第１〜第５コンタクトホール２３ａ〜２３ｅを完全に埋め込む。
【００４２】
そして、第１層間絶縁膜２３の上の余分なグルー膜とタングステン膜とをCMP法により研磨し、これらの膜を第１〜第５コンタクトホール２３ａ〜２３ｅの中に第１〜第５導電性プラグ２５ａ〜２５ｅとして残す。
【００４３】
続いて、図３（ａ）に示すように、各第１〜第５導電性プラグ２５ａ〜２５ｅと第１層間絶縁膜２３のそれぞれの上面に第１金属積層膜２６を形成する。その金属積層膜は、スパッタ法により形成され、下から順に厚さ約５００nmの銅含有アルミニウム膜、厚さ約５nmのチタン膜、及び厚さ約１５０nmの窒化チタン膜を形成してなる。
【００４４】
この後に、第１金属積層膜２６の上にフォトレジストを塗布し、それを露光、現像して第２レジストパターン２７とする。
【００４５】
次いで、図３（ｂ）に示すように、第２レジストパターン２７をマスクにして第１金属積層膜２６をドライエッチングすることにより一層目金属配線２６ａを形成する。このエッチングを終了後、第２レジストパターン２６は除去される。
【００４６】
次に、図４に示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
【００４７】
まず、TEOSガスを使用するプラズマCVD法により、シリコン基板１０の上側全面に酸化シリコン膜を厚さ約２２００nm程度に形成し、この酸化シリコン膜を第２絶縁膜２８とする。
【００４８】
特に図示はしないが、TEOSガスを用いて形成された第２絶縁膜２８は、隣接する一層目金属配線２６ａの間に「す」が形成されやすい。その「す」が形成されたままだと、「す」の内部に水分や不純物が残留し、配線２６ａにストレスマイグレーションが発生し易くなる。
【００４９】
そこで、この第２絶縁膜２８を形成した後に、第２絶縁膜２８の上面をCMP法により研磨し、第２絶縁膜２８の表面に「す」を表出させる。このCMPの研磨量は、典型的には約１０００nm程度である。
【００５０】
その後、再びTEOSガスを使用するプラズマCVD法により、第２絶縁膜２８の上面にキャップ絶縁膜２９として酸化シリコン膜を形成し、このキャップ絶縁膜２９で「す」を完全に埋める。
【００５１】
キャップ絶縁膜２９は、その下の第２絶縁膜２８と共に第２層間絶縁膜３０を構成する。
【００５２】
続いて、図５に示すように、第２層間絶縁膜３０の上に第３レジストパターン３２を形成する。そして、第３レジストパターン３２の窓３２ａを通じて第２層間絶縁膜３０をドライエッチングすることにより、一層目金属配線２６ａに至る深さの第１ホール３０ａを形成する。
【００５３】
この後に、第３レジストパターン３２は除去される。
【００５４】
次に、図６に示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
【００５５】
まず、第１ホール３０ａの内面と第２層間絶縁膜３０の上面に、スパッタ法によりグルー膜として厚さ約５０nmの窒化チタン膜を形成する。
【００５６】
次いで、このグルー膜の上にCVD法によりタングステン膜を厚さ約７００nmに形成し、このタングステン膜で第１ホール３０ａを完全に埋め込む。
【００５７】
そして、第２層間絶縁膜３０の上の余分なグルー膜とタングステン膜とをCMP法により研磨し、これらの膜を第１ホール３０ａの中に第６導電性プラグ３４として残す。
【００５８】
続いて、図７に示すように、第２層間絶縁膜３０と第６導電性プラグ３４のそれぞれの上に、スパッタ法により銅含有アルミニウム膜３５ｃと窒化チタン膜３５ｄとをこの順に形成し、これらの膜を第２金属積層膜３５とする。また、この第２金属積層膜３５の膜厚は限定されないが、銅含有アルミニウム３５ｃの厚さは約５００nmであり、窒化チタン膜３５ｄの厚さは約１２０nmである。
【００５９】
その後に、第２金属積層膜３５の上にフォトレジストを塗布し、それを露光、現像して第４レジストパターン３６を形成する。上記の窒化チタン膜３５ｄはこの露光時の反射防止膜として機能する。但し、アルミニウム膜３５ｃだけでも露光時の反射が問題にならないなら、窒化チタン膜３５ｄを省いてもよい。
【００６０】
次いで、図８に示すように、第４レジストパターン３６をマスクして第２金属積層膜３５をドライエッチングし、エッチングされずに残存した第２金属積層膜３５を二層目金属配線３５ａ及びボンディングパッド３５ｂとする。
【００６１】
この後に、第４レジストパターン３６は除去される。
【００６２】
次に、図９に示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
【００６３】
まず、二層目金属配線３５ａと第２層間絶縁膜３０のそれぞれの上に、TEOSガスを使用するプラズマCVD法により酸化シリコン膜を厚さ約４００nmに形成し、この酸化シリコン膜をカバー絶縁膜３７とする。
【００６４】
このカバー絶縁膜３７には、二層目金属配線３５ａを反映して表面に凹凸が形成される。そこで、次の工程では、この凹凸を埋め込むために、カバー絶縁膜３７の上に第３絶縁膜３８として酸化シリコン膜を形成する。
【００６５】
本実施形態では、その第３絶縁膜３８の形成方法として埋め込み性に優れたSOG(Spin On Glass)を採用し、カバー絶縁膜３７の平坦面上での第３絶縁膜３８の厚さを約５００nmとする。
【００６６】
その後、この第３絶縁膜３８の上に、TEOSガスを使用するプラズマCVD法を用い、犠牲絶縁膜３９として厚さ約２０００nmの酸化シリコン膜を形成する。
【００６７】
このように形成された絶縁膜３７〜３９により第３層間絶縁膜４０が構成される。
【００６８】
上記のように埋め込み性の良いSOGにより第３絶縁膜３８を形成しても、二層目金属配線３５ａを反映した僅かな凹凸が第３層間絶縁膜４０の表面に残る。
【００６９】
そこで、次に、図１０に示すように、犠牲絶縁膜３９の上面をCMP法により研磨して平坦化する。このCMP法においける研磨量は、典型的には約１０００nmである。
【００７０】
次いで、図１１に示すように、各絶縁膜３７〜３９の成膜時や図１０のCMP時に第３層間絶縁膜４０中に取り込まれた水分を除去するために、窒素含有雰囲気中、例えばN2Oプラズマ雰囲気中において第３層間絶縁膜４０をアニールして脱水すると共に、その表面を窒化して水分の再吸着を防止する。
【００７１】
次に、図１２に示すように、第３層間絶縁膜４０の上に第５レジストパターン４３を形成する。
【００７２】
そして、この第５レジストパターン４３の窓４３ａ、４３ｂを通じて第３層間絶縁膜４０をドライエッチングすることにより、二層目金属配線３５ａの上に第２、第３ホール４０ａ、４０ｂを形成する。
【００７３】
この後に、第５レジストパターン４３は除去される。
【００７４】
第５レジストパターン４３を除去後、第３層間絶縁膜４０になおも含まれる水分を各ホール４０ａ、４０ｂから外部に放出させるために、N2雰囲気において第３層間絶縁膜４０をアニールしてもよい。
【００７５】
このN2アニールは、基板温度が４３０℃の条件で処理時間を３０分として行われる。
【００７６】
次に、図１３に示すように、第３層間絶縁膜４０の上面と第２、第３ホール４０ａ、４０ｂの内面に、電極用導電膜４４として窒化チタン膜をスパッタ法により厚さ約２００nmに形成する。
【００７７】
電極用導電膜４４は、窒化チタン膜に限定されず、チタン膜や窒化チタンアルミニウム膜でもよい。後述するように、電極用導電膜４４は、指が近接する検出電極膜となるものであり、上記のようにチタンを含む材料で電極用導電膜４４を構成することで、検出電極膜の耐腐食性が高められる。
【００７８】
次に、図１４に示すように、電極用導電膜４４の上にフォトレジストを塗布し、それを露光、現像して第６レジストパターン４６を形成する。
【００７９】
続いて、図１５に示すように、第６レジストパターン４６をマスクにして電極用導電膜４４をドライエッチングすることにより、第２、第３ホール４０ａ、４０ｂの内部とその周辺にのみ電極用導電膜４４を検出電極膜４４ａ及び静電気放電電極膜４４ｂとして残す。
【００８０】
各電極膜４４ａ、４４ｂは互いに独立しており、それぞれ第２、第３ホール４０ａ、４０ｂを介して二層目金属配線３５ａと電気的に接続される。また、静電気放電電極膜４４ｂは、接地電位のシリコン基板１０と電気的に接続される。
【００８１】
この後に、第６レジストパターン４６は除去される。
【００８２】
次いで、図１６に示すように、シリコン基板１０の上側全面に第７レジストパターン４８を形成する。
【００８３】
そして、この第７レジストパターン４８の窓４８ａを通じて第３層間絶縁膜４０をエッチングすることにより、ボンディングパッド３５ｂの上に電極引き出し窓４０ｂを形成する。
【００８４】
このエッチングを終了した後に、第７レジストパターン４８は除去される。
【００８５】
続いて、図１７に示すように、第３層間絶縁膜４０と電極膜４４ａ、４４ｂのそれぞれの上に酸化シリコン膜を厚さ約１００nmに形成し、この酸化シリコン膜をカバー絶縁膜５０とする。このカバー絶縁膜５０は、例えば、TEOSガスを使用するプラズマCVD法により形成される。
【００８６】
更に、このカバー絶縁膜５０の上に、水分等の侵入を阻止するパッシベーション膜５１としてプラズマCVD法により窒化シリコン膜を７００nm程度の厚さに形成する。この窒化シリコン膜の成膜ガスとしては、アンモニアとシランとの混合ガスが使用される。
【００８７】
続いて、図１８に示すように、パッシベーション膜５１の上にフォトレジストを塗布し、それを露光、現像して第８レジストパターン５３を形成する。
【００８８】
そして、この第８レジストパターン５３の窓５３ａ、５３ｂを通じてパッシベーション膜５１とカバー絶縁膜５０とをドライエッチングする。
【００８９】
これにより、静電気放電電極膜４４ｂの上のパッシベーション膜５１に第１開口５１ａが形成され、この第１開口５１ａから接地電極４４ｂが露出する。この第１開口５１ａは、既述のESDホールとして機能する。
【００９０】
また、パッド領域IIでは、ボンディングパッド３５ｂが露出する第２開口５１ｂが形成される。
【００９１】
そして、第８レジストパターン５３を除去した後に、N2雰囲気中において基板温度を４３０℃とする条件の脱水処理を３０分間行う。
【００９２】
この後は、デバイスを外部の物理的衝撃等から保護するための保護絶縁膜を形成する工程に移るが、表面形状センサは、保護絶縁膜に指等の被検体が直接接触するという他の半導体デバイスには無い特徴を有するため、その保護絶縁膜には強い機械的強度が求められる。
【００９３】
LSI等の半導体デバイスでは、その保護絶縁膜としてポリイミド膜を形成するのが普通である。しかし、ポリイミド膜は機械的強度に乏しく、表面形状センサの最上層に形成するには不安がある。
【００９４】
そこで、本願発明者は、表面形状センサの最上層の保護絶縁膜に形成し得る膜として様々な膜を検討した結果、テトラヘドラルアモルファスカーボン(Ta-C)膜に想到した。
【００９５】
本例では、図１９に示すように、FCVA（フィルタ処理陰極真空アーク）法により、パッシベーション膜５１の上面と第１、第２開口５１ａ、５１ｂの内面に、保護絶縁膜５５としてTa-C膜を１００nm程度の厚さに形成する。
【００９６】
FCVA法では、直流電圧が印加された純グラファイト製の陰極ターゲットの表面をストライカ（陽極）で叩くことにより、陰極ターゲットとストライカとの間にアーク放電が発生し、陰極ターゲットから炭素イオンや電子等が発生する。
【００９７】
これにより、直径が数μm乃至数十μmの中性粒子と荷電粒子とで構成されるプラズマが生成される。そして、電磁的空間フィルタによりこのプラズマから高エネルギのイオン化された炭素のみを取り出す。その炭素イオン粒子をスキャニングして基板上にTa-C膜を形成する。成膜条件の一例は、以下の通りである。
【００９８】
・基板温度：８０℃以下
・成膜圧力：約１×１０-6Torr
なお、Ta-C膜は、蒸着法やスパッタリング法等のPVD(Physical Vapor Deposition)法、又はプラズマCVD法によっても形成することができる。
【００９９】
続いて、図２０に示すように、シリコン基板１０の上側全面にフォトレジストを塗布し、それを露光、現像して第８レジストパターン５６を形成する。
【０１００】
そして、この第８レジストパターン５６をマスクにして保護絶縁膜５５をドライエッチングすることにより、保護絶縁膜５５に第１、第２窓５５ａ、５５ｂを形成する。
【０１０１】
Ta-Cよりなる保護絶縁膜５５のドライエッチングは、酸化性ガスを含むエッチングガスで膜中の炭素を酸化して行われる。本例では、その酸化性ガスとして流量が２４ml／minの酸素ガスを用いる。そして、その酸素ガスと流量が６５ml／minのCHF3ガスとの混合ガスをエッチングガスとして使用すると共に、１６００Wのプラズマ化電力でそのエッチングガスをプラズマ化し、８０mTorrの圧力で上記のエッチングを行う。
【０１０２】
このようなエッチングにより、センサ領域Iでは第１開口５１ａから静電気放電電極膜４４ｂが露出すると共に、パッド領域IIでは第２開口５１ｂからボンディングパッド３５ｂが露出する。
【０１０３】
この後に、第８レジストパターン５６を除去することにより、図２１に示すような本例に係る表面形状センサの基本構造を完成させる。
【０１０４】
図２２は、この表面形状センサの動作について説明するための断面図である。
【０１０５】
この表面形状センサでは、図２２に示すように、保護絶縁膜５５に指（被検体）Fを触れることで、指Fと検出電極膜４４ａとの間にキャパシタCが形成される。そのキャパシタCの静電容量は、指Fの表面の凹凸（指紋）によって変化するので、この静電容量の違いを検出電極膜４４ａにおいて読み取ることで、指紋の画像が得られる。
【０１０６】
また、指Fに帯電している静電気は、接地電極４４ｂからシリコン基板１０に逃がされ、これによりシリコン基板１０に形成されている回路が静電気によって破壊されるのが防止される。
【０１０７】
図２３は、この表面形状センサの等価回路図である。
【０１０８】
図示のように、この表面形状センサは、図１に示した第１〜第３MOSトランジスタTR1〜TR3の他に第４MOSトランジスタTR4を有する。そして、各トランジスタTR1〜TR4には、行駆動線１１１、列センス線１１２、電源線１１３、リセット線１１４、チャージ制御線１１５、及びチャージ用電流源Icが図示のように接続され、いわゆる電流チャージ法によって表面形状センサが駆動する。
【０１０９】
再び図２２を参照する。
【０１１０】
図２２に示されるように、指Fと検出電極膜４４ａとの間隔（＝検出電極膜４４ａの上面から保護絶縁膜５５の上面までの高さ）Deは、保護絶縁膜５５によって規制されており、保護絶縁膜５５の厚さが薄いほど間隔Deが狭くなってキャパシタCの静電容量が大きくなり、指紋等の検出感度が高くなる。
【０１１１】
ところが、検出感度を高めるべく保護絶縁膜５５を薄くしすぎると、保護絶縁膜５５の機械的強度が低下し、指Fとの接触によって保護絶縁膜５５が剥離する恐れがある。
【０１１２】
保護絶縁膜５５として、通常の半導体デバイスで使用されているポリイミド膜を用いると、剥離防止のために保護絶縁膜５５の厚さを最低でも８００nm程度としなければならないが、これではキャパシタCの静電容量が小さくなって指紋の検出感度が低下してしまう。
【０１１３】
これに対し、本例のように機械的強度の高いTa-C膜で保護絶縁膜５５を構成すると、保護絶縁膜５５を１００nm程度に薄くしてもその機械的強度を十分に維持できるので、検出感度を向上させることが可能となる。
【０１１４】
このように、Ta-Cよりなる保護絶縁膜５５は、デバイスの保護と検出感度の向上とを両立させるのに有利であるが、次のような新たな問題をもたらすことが本願発明者によって明らかにされた。
【０１１５】
すなわち、Ta-C膜は化学的に安定なため、ハロゲンガスとの化学反応のみによってTa-C膜をエッチングするのは困難で、非常に強い酸化力を有するエッチングガスで膜中の炭素を酸化することによりTa-C膜をエッチングする必要がある。この点に鑑み、図２０の保護絶縁膜５５のエッチング工程では、酸素を含むエッチングガスを使用した。
【０１１６】
しかしながら、図２０のエッチング工程においてこのように強い酸化力を有するエッチングガスを使用すると、窒化チタンよりなる静電気放電電極膜４４ｂと、ボンディングパッド３５ｂの最上層を構成する窒化チタン膜３５ｄが酸化されてしまう。
【０１１７】
このように静電気放電電極膜４４ｂが酸化されると、静電気放電電極膜４４ｂの抵抗が高くなるため、指等の被検体の静電気を静電気放電電極膜４４ｂから基板１０側に逃がすことが困難となり、被検体の凹凸のイメージを正確に得ることができなくなってしまう。
【０１１８】
また、ボンディングパッド３５ｂの最上層の窒化チタン膜３５ｄが酸化されると、金線等のボンディングワイヤとボンディングパッド３５ｂとの接合強度が低下するという問題が発生する。なお、反射防止膜として機能する窒化チタン膜３５ｄを省き、アルミニウム膜３５ｃだけでボンディングパッド３５ｄを構成する場合でも、上記のエッチングによってアルミニウム膜３５ｃの表層が酸化され、やはりボンディングパッドとの接合強度が低下してしまう。
【０１１９】
更に、保護絶縁膜５５を構成するTa-C膜は膜強度が極めて高いため、図２１のように検出電極膜４４ａによって段差が生じている部分Aでは保護絶縁膜５５の応力が集中し、保護絶縁膜５５の下の膜、例えばカバー絶縁膜５０にクラックや膜剥がれが発生し易いという問題も発生する。
【０１２０】
本願発明者は、このような問題点に鑑み、以下に説明するような本発明の実施の形態に想到した。
【０１２１】
（２）第１実施形態
図２４〜図３６は、本発明の第１実施形態に係る表面形状センサの製造途中の断面図である。なお、これらの図において、図１〜図２３で示したのと同じ要素にはこれらの図面におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【０１２２】
この表面形状センサを作製するには、まず、上記した図１〜図６の工程を行う。
【０１２３】
次いで、図２４に示すように、第２層間絶縁膜３０と第６導電性プラグ３４のそれぞれの上に、スパッタ法で第２金属積層膜（第２導電膜）３５を形成する。その第２金属積層膜３５は、厚さが約５００nmの銅含有アルミニウム膜３５ｃと厚さが約１２０nmの窒化チタン膜３５ｄとをこの順に形成してなる。このうち、窒化チタン膜３５ｄについては省いてもよい。
【０１２４】
続いて、この第２金属積層膜３５の上に、第１導電性酸化金属膜３１としてスパッタ法で酸化イリジウム（IrOx）膜を約５０〜１００nmの厚さ、例えば１００nmに形成する。
【０１２５】
第１導電性酸化金属膜３１は酸化イリジウム膜に限定されない。酸化イリジウム膜に代えて、アルミナ（Al2O3）膜、酸化チタン（TiOx）膜、酸化ジルコニウム（ZrOx）膜、酸化マグネシウム（MgOx）膜、及び酸化チタンマグネシウム（MgTiOx）膜のいずれかを第１導電性酸化金属膜３１として形成してもよい。
【０１２６】
その後に、第１導電性酸化金属膜３１の上に第４レジストパターン３６を形成する。
【０１２７】
次いで、図２５に示すように、第４レジストパターン３６をマスクにして第１導電性酸化金属膜３１と第２金属積層膜３５をドライエッチングすることにより、これらの膜で構成される二層目金属配線３５ａとボンディングパッド３５ｂとを形成する。
【０１２８】
このドライエッチングで使用されるエッチングガスは特に限定されないが、本実施形態では塩素、酸素、及びアルゴンを含むガスをエッチングガスとして使用する。このエッチングガスは第１導電性酸化金属膜３１と第２金属積層膜３５の双方をエッチングするので、エッチングの途中でエッチングガス種を変更せずに、これらの膜３１、３５をエッチングすることができる。
【０１２９】
このエッチングを終了後、第４レジストパターン３６は除去される。
【０１３０】
その後、図９〜図１３で説明した工程を行った後、図２６に示すように電極用導電膜（第１導電膜）４４の上に第２導電性酸化金属膜４５として酸化イリジウム膜をスパッタ法で５０〜１００nm程度の厚さに形成する。
【０１３１】
第２導電性酸化金属膜４５は酸化イリジウムに限定されない。第１導電性酸化金属膜３１と同様に、酸化イリジウム膜、アルミナ膜、酸化チタン膜、酸化ジルコニウム膜、酸化マグネシウム膜、及び酸化チタンマグネシウム膜のいずれかを第２導電性酸化金属膜４５として形成してよい。
【０１３２】
続いて、図２７に示すように、第２導電性酸化金属膜４５の上にフォトレジストを塗布し、それを露光、現像して第６レジストパターン４６を形成する。
【０１３３】
その後に、図２８に示すように、第６レジストパターン４６をマスクにして電極用導電膜４４と第２導電性酸化金属膜４５とをドライエッチングすることにより、これらの膜で構成される検出電極膜４４ａと静電気放電電極膜４４ｂとを形成する。
【０１３４】
このドライエッチングでは、窒化チタンよりなる電極用導電膜４４と酸化イリジウムよりなる第２導電性酸化金属膜４５の双方をエッチングするガス、例えば塩素、酸素、及びアルゴンを含むガスをエッチングガスとして使用する。
【０１３５】
また、このようにして形成された各電極膜４４ａ、４４ｂは、それぞれ第２、第３ホール４０ａ、４０ｂを介してその下の二層目金属配線３５ａと電気的に接続される。
【０１３６】
このエッチングを終了後、第６レジストパターン４６は除去される。
【０１３７】
次に、図２９に示すように、検出電極膜４４ａ、静電気放電電極膜４４ｂ、及び第３層間絶縁膜４０のそれぞれの上に酸化シリコン膜を厚さ約６００nmに形成し、その酸化シリコン膜を平坦化用絶縁膜４２とする。この酸化シリコン膜は、例えば、TEOSガスを使用するプラズマCVD法により形成される。
【０１３８】
これにより、検出電極膜４４ａによって段差が生じている部分Aが平坦化用絶縁膜４２で埋め込まれる。
【０１３９】
続いて、図３０に示すように、CMP法で平坦化用絶縁膜４２を研磨することにより、検出電極膜４４ａと静電気放電電極膜４４ｂのそれぞれの上面を露出させる。この結果、平坦化用絶縁膜４２の上面は、検出電極膜４４ａ及び静電気放電電極膜４４ｂのそれぞれの上面と連続した平坦面となる。
【０１４０】
続いて、図３１に示すように、アンモニアとシランとの混合ガスを使用するプラズマCVD法により、平坦化用絶縁膜４２、検出電極膜４４ａ、及び静電気放電電極膜４４ｂのそれぞれの上にパッシベーション膜５１として窒化シリコン膜を厚さ約７００nmに形成する。
【０１４１】
パッシベーション膜５１を構成する窒化シリコンは水分のバリア性に富んでいるため、外部の大気に含まれる水分が素子内部に侵入するのをパッシベーション膜５１により阻止することができる。
【０１４２】
続いて、図３２に示すように、窓５３ａ、５３ｂを備えた第８レジストパターン５３をパッシベーション膜５１の上に形成する。
【０１４３】
そして、図３３に示すように、第８レジストパターン５３をマスクにしてパッシベーション膜５１、平坦化用絶縁膜４２、及び第３層間絶縁膜４０をドライエッチングする。
【０１４４】
これにより、センサ領域Iでは、静電気放電電極膜４４ｂの上のパッシベーション膜５１に第１開口５１ａが形成され、その第１開口５１ａから静電気放電電極膜４４ｂが露出する。この第１開口５１ａは、指等の被検体の静電気を静電気放電電極膜４４ｂに逃がすESDホールとして機能する。
【０１４５】
また、パッド領域IIでは、ボンディングパッド３５ｂの上の絶縁膜４０、４２、５１に第２開口５１ｂが形成され、その第２開口５１ｂからボンディングパッド３５ｂが露出する。
【０１４６】
このエッチングで使用されるエッチングガスは特に限定されないが、本実施形態ではCHF3、Ar、CF4、N2、及びO2の混合ガスをエッチングガスとして使用する。
【０１４７】
なお、この例では第１、第２開口５１ａ、５１ｂを同時に形成したが、これらを別の工程で形成するようにしてもよい。
【０１４８】
この後に、第８レジストパターン５３は除去される。
【０１４９】
次に、図３４に示すように、パッシベーション膜５１と第１、第２開口５１ａ、５１ｂの内面に、Ta-C膜よりなる最上層の保護絶縁膜５５を１００nm程度の厚さに形成する。そのTa-C膜は、例えば既述のFCVA法により、基板温度を８０℃以下、成膜圧力を約１×１０-6Torrとして形成される。
【０１５０】
続いて、図３５に示すように、保護絶縁膜５５の上にフォトレジストを塗布し、それを露光、現像して第８レジストパターン５６を形成する。
【０１５１】
そして、この第８レジストパターン５６をマスクにして保護絶縁膜５５をドライエッチングする。Ta-Cよりなる保護絶縁膜５５は、酸素ガス等の酸化性ガスを含むエッチングガスで炭素を酸化することによりエッチングされ得る。そのエッチングガスとして、本実施形態では、流量が２４ml／minの酸素ガスと流量が６５ml／minのCHF3ガスとの混合ガスを使用する。
【０１５２】
なお、酸素ガスに代えて、オゾンガスを酸化性ガスとして使用してもよい。
【０１５３】
これにより、保護絶縁膜５５には、第１開口５１ａが露出する第１窓５５ａと、第２開口５１ｂが露出する第２窓５５ｂとが形成される。
【０１５４】
また、このエッチングは異方性エッチングであるため、各開口５１ａ、５１ｂの側面に形成された保護絶縁膜５５はエッチングされずに残存する。
【０１５５】
この後に、第８レジストパターン５６を除去することにより、図３６に示すような本実施形態に係る表面形状センサの基本構造を完成させる。図３７は、この表面形状センサの平面図である。
【０１５６】
以上説明した本実施形態によれば、ボンディングパッド３５ｂと静電気放電電極膜４４ｂのそれぞれの最上層として、第１、第２導電性酸化金属膜３１、４５を形成した。酸化イリジウム等の導電性酸化物は、それ自身が既に酸化しているため、酸素ガス等の酸化性ガスに曝されてもそれ以上酸化が進行することは無い。
【０１５７】
従って、図３５の工程においてTa-Cよりなる保護絶縁膜５５をエッチングする際、そのエッチングに不可欠な酸素等の酸化性ガスにボンディングパッド３５ｂと静電気放電電極膜４４ｂが曝されても、これらの最上層に形成されている第１、第２導電性酸化金属膜３１、４５によってボンディングパッド３５ｂと静電気放電電極膜４４ｂの酸化が防止される。
【０１５８】
これにより、静電気放電電極膜４４ｂの表層部分が高抵抗化するのが防止され、指等の被検体の静電気を基板１０側に逃がすという静電気放電電極膜４４ｂの本来の機能が維持され、表面形状センサの信頼性を維持することができる。
【０１５９】
また、ボンディングパッド３５ｂの表層の酸化が防止されることから、ボンディングパッド３５ｂとその上に接合されるボンディングワイヤとの接合強度が低下するのが防止され、表面形状センサの信頼性を維持することが可能となる。
【０１６０】
なお、第１、第２導電性酸化金属膜３１、４５の厚さが薄すぎると、保護絶縁膜５５用のエッチングガスに含まれる酸素ガス等の酸化性ガスがこれらの膜３１、４５を透過し、ボンディングパッド３５ｂや静電気放電電極膜４４ｂの表層が酸化される恐れがある。このような酸化性ガスの透過を防止するためにも、第１、第２導電性酸化金属膜３１、４５を５０nm以上に形成するのが好ましい。
【０１６１】
一方、酸化イリジウムのように化学的に安定な材料よりなる第１導電性酸化金属膜３１が厚すぎると、図２５の工程において第１導電性酸化金属膜３１をエッチングするのが困難となり、二層目金属配線３５ａやボンディングパッド３５ｂの加工が難しくなる。同様に、第２導電性酸化金属膜４５が厚すぎると、図２８の工程で第２導電性酸化金属膜４５をエッチングするのが難しくなり、検出電極膜４４ａや静電気放電電極膜４４ｂの加工が困難になる。
【０１６２】
そのため、第１、第２導電性酸化金属膜３１、４５をいずれも１００nm以下の厚さに形成することで、二層目金属配線３５ａ、ボンディングパッド３５ｂ、検出電極膜４４ａ、及び静電気放電電極膜４４ｂの加工性を高めるのが好ましい。
【０１６３】
更に、図２９に示したように、検出電極膜４４ａによって段差が生じている部分Aを平坦化用絶縁膜４２で埋め込み、更に図３０の工程においてCMPを行うことにより、その平坦化用絶縁膜４２と検出電極膜４４ａのそれぞれの上面を連続した平坦面とした。これにより、Ta-C膜よりなる保護絶縁膜５５の高い膜応力が部分Aに集中しなくなり、保護絶縁膜５５の下の膜、例えばパッシベーション膜５１等にクラックや膜剥がれが発生するのを防止できる。
【０１６４】
（３）第２実施形態
図３８〜図４０は、本実施形態に係る表面形状センサの製造途中の断面図である。なお、これらの図において、第１実施形態で説明したのと同じ要素には第１実施形態におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【０１６５】
この表面形状センサを形成するには、まず、第１実施形態に従って図３０に示した断面構造を得た後、図３８に示すように、平坦化用絶縁膜４２、検出電極膜４４ａ、及び静電気放電電極膜４４ｂのそれぞれの上にカバー絶縁膜６０として酸化シリコン膜を厚さ約１００nmに形成する。その酸化シリコン膜は、例えば、TEOSガスを使用するプラズマCVD法により形成される。
【０１６６】
ここで、カバー絶縁膜６０は酸化シリコン膜に限定されない。酸化シリコン膜に代えて、酸窒化シリコン膜又は絶縁性酸化金属膜をカバー絶縁膜６０として形成してもよい。これらのうち、絶縁性酸化金属膜としては、スパッタ法で形成されたアルミナ膜を用いるのが好ましい。
【０１６７】
続いて、第１実施形態で説明した図３１〜図３３の工程を行うことにより、図３９に示すように、カバー絶縁膜６０の上にパッシベーション膜５１を形成すると共に、静電気放電電極膜４４ｂとボンディングパッド３５ｂの上にそれぞれ第１、第２開口５１ａ、５１ｂを形成する。
【０１６８】
この後は、第１実施形態で説明した図３４〜図３６の工程を行うことにより、図４０に示すように、Ta-C膜よりなる保護絶縁膜５５が最上層に形成された表面形状センサを完成させる。
【０１６９】
以上説明した本実施形態によれば、図４０に示したように、電極膜４４ａ、４４ｂとパッシベーション膜５１との間にカバー絶縁膜６０を形成した。これにより、電極膜４４ａ、４４ｂと平坦化用絶縁膜４２のそれぞれの上面に高低差が存在する場合であっても、その高低差がカバー絶縁膜５１によって埋め込まれる。その結果、Ta-Cよりなる保護絶縁膜５５からの強い応力が、高低差が存在する部分の電極膜４４ａ、４４ｂや平坦化用絶縁膜４２に集中するのが緩和され、これらの膜にクラックや膜剥がれが発生するのを防止できる。
【０１７０】
ところで、このようにカバー絶縁膜６０を形成すると、カバー絶縁膜６０の膜厚の分だけ、検出電極膜４４ａの上面から保護絶縁膜５５の上面までの高さDeが第１実施形態よりも高くなる。高さDeは、各膜６０、５１、５５の合計膜厚に等しく、本実施形態では約９００nm（＝カバー絶縁膜６０の膜厚１００nm＋パッシベーション膜５１の膜厚７００nm＋保護絶縁膜５５の膜厚１００nm）となる。
【０１７１】
既述のように、指紋等の検出感度を高めるには、この高さDeをなるべく低くするのが好ましい。酸化シリコン膜よりも水分ブロック性に優れた酸窒化シリコン膜でカバー絶縁膜６０を構成すると、パッシベーション膜５１が担う水分ブロックの役割の一部をカバー絶縁膜６０に担わせることができる。従って、パッシベーション膜５１を上記よりも１００nm薄い６００nm程度の厚さにできるので、Deが８００nm程度となり、指紋等の検出感度を高めることができる。
【０１７２】
また、酸窒化シリコン膜よりも更に水分ブロック性に富んだ絶縁性酸化金属膜でカバー絶縁膜６０を構成すると、パッシベーション膜５１を更に薄くすることができる。
【０１７３】
図４１は、アルミナ膜でカバー絶縁膜６０を構成した場合の断面図である。
【０１７４】
アルミナ膜は、水分ブロック性が極めて高く、その膜厚が５０nm程度であっても、厚さが１０００nmの窒化シリコン膜と同程度の水分ブロック性がある。従って、窒化シリコン膜よりなるパッシベーション膜５１を１５０nm程度に薄くしても、パッシベーション膜５１とカバー絶縁膜６０とが協働して十分な水分ブロック性を発揮する。これにより、高さDeが約３００nm（＝カバー絶縁膜６０の膜厚５０nm＋パッシベーション膜５１の膜厚１５０nm＋保護絶縁膜５５の膜厚１００nm）となり、指紋等の検出感度を更に高めることが可能となる。
【０１７５】
以下に、本発明の特徴を付記する。
【０１７６】
（付記１） 半導体基板と、
前記半導体基板の上方に形成された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜の上に形成された検出電極膜及び静電気放電電極膜と、
前記検出電極膜及び前記静電気放電電極膜の上に形成され、該静電気放電電極膜の上に第１開口を備えたパッシベーション膜と、
前記パッシベーション膜の上に形成され、前記第１開口が露出する第１窓を備えたテトラヘドラルアモルファスカーボンよりなる最上層の保護絶縁膜とを有し、
前記静電気放電電極膜の最上層に第１導電性酸化金属膜が形成されたことを特徴とする表面形状センサ。
【０１７７】
（付記２） 前記保護絶縁膜が、前記第１開口の側面にも形成されたことを特徴とする付記１に記載の表面形状センサ。
【０１７８】
（付記３） ボンディングパッドを更に有し、
前記ボンディングパッドの最上層に第２導電性酸化金属膜が形成されたことを特徴とする付記１に記載の表面形状センサ。
【０１７９】
（付記４） 前記ボンディングパッドは前記層間絶縁膜の下に形成され、
前記ボンディングパッドの上の前記層間絶縁膜と前記パッシベーション膜に第２開口が形成されて、
前記保護絶縁膜に、前記第２開口が露出する第２窓が形成されたことを特徴とする付記３に記載の表面形状センサ。
【０１８０】
（付記５） 前記第２導電性酸化金属膜は、酸化イリジウム膜、アルミナ膜、酸化チタン膜、酸化ジルコニウム膜、酸化マグネシウム膜、及び酸化チタンマグネシウム膜のいずれかであることを特徴とする付記３に記載の表面形状センサ。
【０１８１】
（付記６） 前記層間絶縁膜の上に形成され、前記検出電極膜及び前記静電気放電電極膜のそれぞれの上面と連続した平坦な上面を有する平坦化用絶縁膜を更に有し、
前記パッシベーション膜が前記平坦化用絶縁膜上にも形成されたことを特徴とする付記１に記載の表面形状センサ。
【０１８２】
（付記７） 前記平坦化用絶縁膜、前記検出電極膜、及び前記静電気放電電極膜のそれぞれの上に形成されたカバー絶縁膜を更に有し、
前記パッシベーション膜が、前記カバー絶縁膜上に形成されたことを特徴とする付記６に記載の表面形状センサ。
【０１８３】
（付記８） 前記カバー絶縁膜は、酸化シリコン膜、酸窒化シリコン膜、及び絶縁性酸化金属膜のいずれかであることを特徴とする付記７に記載の表面形状センサ。
【０１８４】
（付記９） 前記絶縁性酸化金属膜はアルミナ膜であることを特徴とする付記８に記載の表面形状センサ。
【０１８５】
（付記１０） 前記第１導電性酸化金属膜は、酸化イリジウム膜、アルミナ膜、酸化チタン膜、酸化ジルコニウム膜、酸化マグネシウム膜、及び酸化チタンマグネシウム膜のいずれかであることを特徴とする付記１に記載の表面形状センサ。
【０１８６】
（付記１１） 前記パッシベーション膜は、窒化シリコン膜であることを特徴とする付記１に記載の表面形状センサ。
【０１８７】
（付記１２） 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第１導電膜を形成する工程と、
前記第１導電膜の上に第１導電性酸化金属膜を形成する工程と、
前記第１導電膜と前記第１導電性酸化金属膜をパターニングすることにより、検出電極膜及び静電気放電電極膜を形成する工程と、
前記検出電極膜と前記静電気放電電極膜の上にパッシベーション膜を形成する工程と、
前記静電気放電電極膜の上の前記パッシベーション膜に、該静電気放電電極膜が露出する第１開口を形成する工程と、
前記パッシベーション膜の上面と前記第１開口の内面に、テトラヘドラルカーボンよりなる最上層の保護絶縁膜を形成する工程と、
酸化性ガスを含むエッチングガスを使用して、前記保護絶縁膜を選択的にエッチングすることにより、前記第１開口が露出する第１窓を前記保護絶縁膜に形成する工程と、
を有することを特徴とする表面形状センサの製造方法。
【０１８８】
（付記１３） 前記層間絶縁膜を形成する工程の前に、前記半導体基板の上方に第２導電膜を形成する工程と、
前記第２導電膜の上に第２導電性酸化金属膜を形成する工程と、
前記第２導電膜と前記第２導電性酸化金属膜をパターニングすることによりボンディングパッドを形成する工程と、
前記ボンディングパッドの上の前記層間絶縁膜と前記パッシベーション膜に、該ボンディングパッドが露出する第２開口を形成する工程とを更に有し、
前記保護絶縁膜をエッチングする工程において、前記第２開口が露出する第２窓を前記保護絶縁膜に形成することを特徴とする付記１２に記載の表面形状センサの製造方法。
【０１８９】
（付記１４） 前記第２導電性酸化金属膜として、酸化イリジウム膜、アルミナ膜、酸化チタン膜、酸化ジルコニウム膜、酸化マグネシウム膜、及び酸化チタンマグネシウム膜のいずれかを形成することを特徴とする付記１３に記載の表面形状センサの製造方法。
【０１９０】
（付記１５） 前記検出電極膜、前記静電気放電電極膜、及び前記層間絶縁膜のそれぞれの上に平坦化用絶縁膜を形成する工程と、
前記平坦化用絶縁膜を研磨することにより、該平坦化用絶縁膜を平坦化すると共に、前記検出電極膜と前記静電気放電電極膜のそれぞれの上面を露出させる工程とを更に有し、
前記パッシベーション膜を形成する工程において、前記平坦化用絶縁膜の上にも前記パッシベーション膜を形成することを特徴とする付記１２に記載の表面形状センサの製造方法。
【０１９１】
（付記１６） 前記平坦化用絶縁膜、前記検出電極膜、及び前記静電気放電電極膜のそれぞれの上にカバー絶縁膜を形成する工程を更に有し、
前記パッシベーション膜を形成する工程において、前記カバー絶縁膜の上にも前記パッシベーション膜を形成することを特徴とする付記１５に記載の表面形状センサの製造方法。
【０１９２】
（付記１７） 前記カバー絶縁膜として、酸化シリコン膜、酸窒化シリコン膜、及び絶縁性酸化金属膜のいずれかを形成することを特徴とする付記１６に記載の表面形状センサの製造方法。
【０１９３】
（付記１８） 前記酸化性ガスは酸素ガス又はオゾンガスであることを特徴とする付記１２に記載の表面形状センサの製造方法。
【０１９４】
（付記１９） 前記第１導電性酸化金属膜として、酸化イリジウム膜、アルミナ膜、酸化チタン膜、酸化ジルコニウム膜、酸化マグネシウム膜、及び酸化チタンマグネシウム膜のいずれかを形成することを特徴とする付記１２に記載の表面形状センサの製造方法。
【図面の簡単な説明】
【０１９５】
【図１】図１（ａ）、（ｂ）は、本願発明者が試験的に作製した表面形状センサの製造途中の断面図（その１）である。
【図２】図２（ａ）、（ｂ）は、本願発明者が試験的に作製した表面形状センサの製造途中の断面図（その２）である。
【図３】図３（ａ）、（ｂ）は、本願発明者が試験的に作製した表面形状センサの製造途中の断面図（その３）である。
【図４】図４は、本願発明者が試験的に作製した表面形状センサの製造途中の断面図（その４）である。
【図５】図５は、本願発明者が試験的に作製した表面形状センサの製造途中の断面図（その５）である。
【図６】図６は、本願発明者が試験的に作製した表面形状センサの製造途中の断面図（その６）である。
【図７】図７は、本願発明者が試験的に作製した表面形状センサの製造途中の断面図（その７）である。
【図８】図８は、本願発明者が試験的に作製した表面形状センサの製造途中の断面図（その８）である。
【図９】図９は、本願発明者が試験的に作製した表面形状センサの製造途中の断面図（その９）である。
【図１０】図１０は、本願発明者が試験的に作製した表面形状センサの製造途中の断面図（その１０）である。
【図１１】図１１は、本願発明者が試験的に作製した表面形状センサの製造途中の断面図（その１１）である。
【図１２】図１２は、本願発明者が試験的に作製した表面形状センサの製造途中の断面図（その１２）である。
【図１３】図１３は、本願発明者が試験的に作製した表面形状センサの製造途中の断面図（その１３）である。
【図１４】図１４は、本願発明者が試験的に作製した表面形状センサの製造途中の断面図（その１４）である。
【図１５】図１５は、本願発明者が試験的に作製した表面形状センサの製造途中の断面図（その１５）である。
【図１６】図１６は、本願発明者が試験的に作製した表面形状センサの製造途中の断面図（その１６）である。
【図１７】図１７は、本願発明者が試験的に作製した表面形状センサの製造途中の断面図（その１７）である。
【図１８】図１８は、本願発明者が試験的に作製した表面形状センサの製造途中の断面図（その１８）である。
【図１９】図１９は、本願発明者が試験的に作製した表面形状センサの製造途中の断面図（その１９）である。
【図２０】図２０は、本願発明者が試験的に作製した表面形状センサの製造途中の断面図（その２０）である。
【図２１】図２１は、本願発明者が試験的に作製した表面形状センサの製造途中の断面図（その２１）である。
【図２２】図２２は、表面形状センサの動作について説明するための断面図である。
【図２３】図２３は、表面形状センサの等価回路図である。
【図２４】図２４は、本発明の第１実施形態に係る表面形状センサの製造途中の断面図（その１）である。
【図２５】図２５は、本発明の第１実施形態に係る表面形状センサの製造途中の断面図（その２）である。
【図２６】図２６は、本発明の第１実施形態に係る表面形状センサの製造途中の断面図（その３）である。
【図２７】図２７は、本発明の第１実施形態に係る表面形状センサの製造途中の断面図（その４）である。
【図２８】図２８は、本発明の第１実施形態に係る表面形状センサの製造途中の断面図（その５）である。
【図２９】図２９は、本発明の第１実施形態に係る表面形状センサの製造途中の断面図（その６）である。
【図３０】図３０は、本発明の第１実施形態に係る表面形状センサの製造途中の断面図（その７）である。
【図３１】図３１は、本発明の第１実施形態に係る表面形状センサの製造途中の断面図（その８）である。
【図３２】図３２は、本発明の第１実施形態に係る表面形状センサの製造途中の断面図（その９）である。
【図３３】図３３は、本発明の第１実施形態に係る表面形状センサの製造途中の断面図（その１０）である。
【図３４】図３４は、本発明の第１実施形態に係る表面形状センサの製造途中の断面図（その１１）である。
【図３５】図３５は、本発明の第１実施形態に係る表面形状センサの製造途中の断面図（その１２）である。
【図３６】図３６は、本発明の第１実施形態に係る表面形状センサの製造途中の断面図（その１３）である。
【図３７】図３７は、本発明の第１実施形態に係る表面形状センサの平面図である。
【図３８】図３８は、本発明の第２実施形態に係る表面形状センサの製造途中の断面図（その１）である。
【図３９】図３９は、本発明の第２実施形態に係る表面形状センサの製造途中の断面図（その２）である。
【図４０】図４０は、本発明の第２実施形態に係る表面形状センサの製造途中の断面図（その３）である。
【図４１】図４１は、本発明の第２実施形態において、カバー絶縁膜としてアルミナ膜を形成した場合の断面図である。
【符号の説明】
【０１９６】
１０…シリコン基板、１１…素子分離絶縁膜、１２…第１pウェル、１３…第２pウェル、１４…ゲート絶縁膜、１５…ゲート電極、１６…配線、１７ａ〜１７ｃ…第１〜第３ソース／ドレインエクステンション、１８…絶縁性スペーサ、１９ａ〜１９ｃ…第１〜第３ソース／ドレイン領域、２０…高融点シリサイド層、２１…カバー絶縁膜、２２…第１絶縁膜、２３…第１層間絶縁膜、２３ａ〜２３ｅ…第１〜第５コンタクトホール、２４…第１レジストパターン、２４ａ〜２４ｅ…窓、２５ａ〜２５ｅ…第１〜第５導電性プラグ、２６…第１金属積層膜、２６ａ…一層目金属配線、２７…第２レジストパターン、２８…第２絶縁膜、２９…キャップ絶縁膜、３０…第２層間絶縁膜、３０ａ…第１ホール、３２…第３レジストパターン、３１…第１導電性酸化金属膜、３４…第６導電性プラグ、３５…第２金属積層膜、３６…第４レジストパターン、３７…カバー絶縁膜、３８…第３絶縁膜、３９…犠牲絶縁膜、４０…第３層間絶縁膜、４２…平坦化用絶縁膜、４３…第５レジストパターン、４３ａ、４３ｂ…窓、４４…電極用導電膜、４４ａ…検出電極膜、４４ｂ…静電気放電電極膜、４５…第２導電性酸化金属膜、４６…第６レジストパターン、４８…第７レジストパターン、４８ａ…窓、５０…カバー絶縁膜、５１…パッシベーション膜、５１ａ、５１ｂ…第１、第２開口、６０…カバー絶縁膜、５３…第８レジストパターン、５３ａ、５３ｂ…窓、５５…保護絶縁膜、５５ａ、５５ｂ…第１、第２窓、６０…カバー絶縁膜。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板の上方に形成された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜の上に形成された検出電極膜及び静電気放電電極膜と、
前記検出電極膜及び前記静電気放電電極膜の上に形成され、該静電気放電電極膜の上に第１開口を備えたパッシベーション膜と、
前記パッシベーション膜の上に形成され、前記第１開口が露出する第１窓を備えたテトラヘドラルアモルファスカーボンよりなる最上層の保護絶縁膜とを有し、
前記静電気放電電極膜の最上層に第１導電性酸化金属膜が形成されたことを特徴とする表面形状センサ。
【請求項２】
ボンディングパッドを更に有し、
前記ボンディングパッドの最上層に第２導電性酸化金属膜が形成されたことを特徴とする請求項１に記載の表面形状センサ。
【請求項３】
前記層間絶縁膜の上に形成され、前記検出電極膜及び前記静電気放電電極膜のそれぞれの上面と連続した平坦な上面を有する平坦化用絶縁膜を更に有し、
前記パッシベーション膜が前記平坦化用絶縁膜上にも形成されたことを特徴とする請求項１に記載の表面形状センサ。
【請求項４】
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第１導電膜を形成する工程と、
前記第１導電膜の上に第１導電性酸化金属膜を形成する工程と、
前記第１導電膜と前記第１導電性酸化金属膜をパターニングすることにより、検出電極膜及び静電気放電電極膜を形成する工程と、
前記検出電極膜と前記静電気放電電極膜の上にパッシベーション膜を形成する工程と、
前記静電気放電電極膜の上の前記パッシベーション膜に、該静電気放電電極膜が露出する第１開口を形成する工程と、
前記パッシベーション膜の上面と前記第１開口の内面に、テトラヘドラルカーボンよりなる最上層の保護絶縁膜を形成する工程と、
酸化性ガスを含むエッチングガスを使用して、前記保護絶縁膜を選択的にエッチングすることにより、前記第１開口が露出する第１窓を前記保護絶縁膜に形成する工程と、
を有することを特徴とする表面形状センサの製造方法。
【請求項５】
前記層間絶縁膜を形成する工程の前に、前記半導体基板の上方に第２導電膜を形成する工程と、
前記第２導電膜の上に第２導電性酸化金属膜を形成する工程と、
前記第２導電膜と前記第２導電性酸化金属膜をパターニングすることによりボンディングパッドを形成する工程と、
前記ボンディングパッドの上の前記層間絶縁膜と前記パッシベーション膜に、該ボンディングパッドが露出する第２開口を形成する工程とを更に有し、
前記保護絶縁膜をエッチングする工程において、前記第２開口が露出する第２窓を前記保護絶縁膜に形成することを特徴とする請求項４に記載の表面形状センサの製造方法。
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板の上方に形成された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜の上に形成された検出電極膜及び静電気放電電極膜と、
前記検出電極膜及び前記静電気放電電極膜の上に形成され、該静電気放電電極膜の上に第１開口を備えたパッシベーション膜と、
前記パッシベーション膜の上に形成され、前記第１開口が露出する第１窓を備えたテトラヘドラルアモルファスカーボンよりなる最上層の保護絶縁膜とを有し、
前記静電気放電電極膜の最上層に第１導電性酸化金属膜が形成されたことを特徴とする表面形状センサ。
【請求項２】
ボンディングパッドを更に有し、
前記ボンディングパッドの最上層に第２導電性酸化金属膜が形成されたことを特徴とする請求項１に記載の表面形状センサ。
【請求項３】
前記層間絶縁膜の上に形成され、前記検出電極膜及び前記静電気放電電極膜のそれぞれの上面と連続した平坦な上面を有する平坦化用絶縁膜を更に有し、
前記パッシベーション膜が前記平坦化用絶縁膜上にも形成されたことを特徴とする請求項１に記載の表面形状センサ。
【請求項４】
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第１導電膜を形成する工程と、
前記第１導電膜の上に第１導電性酸化金属膜を形成する工程と、
前記第１導電膜と前記第１導電性酸化金属膜をパターニングすることにより、検出電極膜及び静電気放電電極膜を形成する工程と、
前記検出電極膜と前記静電気放電電極膜の上にパッシベーション膜を形成する工程と、
前記静電気放電電極膜の上の前記パッシベーション膜に、該静電気放電電極膜が露出する第１開口を形成する工程と、
前記パッシベーション膜の上面と前記第１開口の内面に、テトラヘドラルカーボンよりなる最上層の保護絶縁膜を形成する工程と、
酸化性ガスを含むエッチングガスを使用して、前記保護絶縁膜を選択的にエッチングすることにより、前記第１開口が露出する第１窓を前記保護絶縁膜に形成する工程と、
を有することを特徴とする表面形状センサの製造方法。
【請求項５】
前記層間絶縁膜を形成する工程の前に、前記半導体基板の上方に第２導電膜を形成する工程と、
前記第２導電膜の上に第２導電性酸化金属膜を形成する工程と、
前記第２導電膜と前記第２導電性酸化金属膜をパターニングすることによりボンディングパッドを形成する工程と、
前記ボンディングパッドの上の前記層間絶縁膜と前記パッシベーション膜に、該ボンディングパッドが露出する第２開口を形成する工程とを更に有し、
前記保護絶縁膜をエッチングする工程において、前記第２開口が露出する第２窓を前記保護絶縁膜に形成することを特徴とする請求項４に記載の表面形状センサの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【公開番号】特開２００８−３００６５６（Ｐ２００８−３００６５６Ａ）
【公開日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１４５５５７（Ｐ２００７−１４５５５７）
【出願日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【出願人】（３０８０１４３４１）富士通マイクロエレクトロニクス株式会社 (2,507)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【出願人】（３０８０１４３４１）富士通マイクロエレクトロニクス株式会社 (2,507)
【Ｆターム（参考）】
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