表面形状传感器及其制造方法 【技术领域】
本发明涉及表面形状传感器及其制造方法，更详细地说，涉及对人的指纹或动物的鼻纹等的微细的凹凸进行检测的静电电容式的C-MOS型表面形状传感器及其制造方法。
背景技术
近年来，随着信息社会的发展，作为用于防止银行卡或电子货币的不正当使用的安全技术，根据个人的身体特征来确认本人的生物体认证技术日趋实用化。作为生物体认证技术，有利用手掌静脉或声纹的技术，但至今为止，尤其是对利用指纹的指纹认证技术的研究力度大。
例如，在专利文献1中，向指纹照射光，根据其反射光以光学方式核对指纹。
并且，在专利文献2中，通过压电薄膜读取因指纹的凹凸所引起的压力差，并进行核对处理。
另外，在专利文献3中，基于压敏片(pressure-sensitive sheet)的因与皮肤接触而产生的电阻变化或电容变化来进行核对处理。
但是，在这些技术中，利用光学方法的专利文献1的技术存在这样的问题，即，不仅难以实现小型化，而且无法通用，所以其用途受限制。另外，使用压敏片的专利文献3的技术存在这样的问题，即，压敏片的材料特殊，而且压敏片的加工也难，因此难以实用化。
作为解决这些问题的技术，在专利文献4中公开了形成在半导体衬底上的电容式的指纹传感器(表面形状传感器)。在该指纹传感器中，以阵列状形成在半导体衬底上的多个检测电极膜与皮肤相对，各个检测电极膜和皮肤分别发挥电容器的电极的功能。该电容器的电极之间的间隔根据指纹的凹凸而变化。因此，使各检测电极膜发挥一个像素的功能，对各电容器的静电电容进行传感检测并将其可视化，由此能够得到指纹的图像。与光学方式相比，这种方式的指纹传感器不需要特殊的接口(Interface)，而且能够实现小型化。
此外，除此之外，在下述专利文献5～19中也公开了与本发明相关的技术。
专利文献1：JP特开昭61-221883号公报
专利文献2：JP特开平5-61965号公报
专利文献3：JP特开平7-168930号公报
专利文献4：JP特开2003-269907号公报
专利文献5：JP特表2000-512053号公报
专利文献6：JP特开2004-218087号公报
专利文献7：JP特表2002-544380号公报
专利文献8：JP特开2004-256837号公报
专利文献9：JP特开2003-58872号公报
专利文献10：JP特许第3624843号说明书
专利文献11：JP特表2001-506319号公报
专利文献12：美国特许第6261693号说明书
专利文献13：美国特许第5858477号说明书
专利文献14：美国特许第6143142号说明书
专利文献15：JP特开2002-294470号公报
专利文献16：JP特开2002-194123号公报
专利文献17：JP特许第3658342号说明书
专利文献18：JP特开2003-301257号公报
专利文献19：JP特表2003-534223号公报
【发明内容】
解决发明的课题
本发明的目的在于，提供一种能够在维持机械强度的同时提高灵敏度的表面形状传感器及其制造方法。
用于解决课题的方法
根据本发明的一技术方案，提供一种表面形状传感器，其特征在于，具有：层间绝缘膜，其形成在半导体衬底的上方，具有平坦的上表面；检测电极膜，其形成在上述层间绝缘膜上；上部绝缘膜，其形成在上述检测电极膜和上述层间绝缘膜上，在上述上部绝缘膜的表面上露出有氮化硅膜；保护绝缘膜，其形成在上述上部绝缘膜上，由在上述检测电极膜上形成有窗的四面体非晶碳(ta-C)膜构成。
在本发明中，将四面体非晶碳(ta-C)膜用作为在覆盖检测电极膜的上部绝缘膜上所堆积的保护绝缘膜。与以往作为保护绝缘膜使用的聚酰亚胺膜相比，四面体非晶碳(ta-C)膜是坚固且机械强度足够高的材料，能够维持机械强度，并能够使其厚度大幅度变薄。
然而，在用手指(被检体)接触保护绝缘膜时，在手指和检测电极膜之间形成电容器。该电容器的静电电容会根据手指表面的凹凸(指纹)而变化，因此通过由检测电极膜读取该静电电容的变化，就能够得到指纹的图像。在这样的情况下，手指和检测电极膜之间的间隔取决于上部绝缘膜和保护绝缘膜，若这些膜的厚度越薄，则间隔越窄，从而使电容器的静电电容变大。若电容器地静电电容越大，则指纹的检测灵敏度就越高，因此能够提高指纹的检测灵敏度。
在本发明中，如上所述，能够维持机械强度且能够使保护绝缘膜的厚度大幅度变薄，因此能够使检测电极膜与重叠在其上方的手指大幅度靠近。由此，能够使电容器的静电电容变大，因此能够提高指纹的检测灵敏度。
另外，根据本发明的另一技术方案，提供一种表面形状传感器的制造方法，其特征在于，包括：在半导体衬底的上方形成层间绝缘膜的工序；在上述层间绝缘膜上形成检测电极膜的工序；在上述检测电极膜和层间绝缘膜上形成上部绝缘膜的工序，其中，在该上部绝缘膜的表面上露出有氮化硅膜；在上述上部绝缘膜上形成保护绝缘膜的工序，其中，该保护绝缘膜由在上述检测电极膜上具有窗的四面体非晶碳(ta-C)膜构成。
在本发明中，在覆盖检测电极膜的上部绝缘膜上，形成有作为保护绝缘膜的四面体非晶碳(ta-C)膜。
与以往用作为保护绝缘膜的聚酰亚胺膜相比，四面体非晶碳(ta-C)膜是坚固且机械强度足够高的材料，从而能够维持机械强度，并能够使其厚度大幅度变薄。由此，能够使电容器的静电电容大幅度增加，因此能够提高指纹的检测灵敏度。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种能够在维持机械强度的同时提高指纹的检测灵敏度的表面形状传感器及其制造方法。
【附图说明】
图1(a)、图1(b)是表示到实现本发明为止的经过方式的表面形状传感器的制造工序的剖面图(其一)。
图2(a)、图2(b)是表示到实现本发明为止的经过方式的表面形状传感器的制造工序的剖面图(其二)。
图3(a)、图3(b)是表示到实现本发明为止的经过方式的表面形状传感器的制造工序的剖面图(其三)。
图4是表示到实现本发明为止的经过方式的表面形状传感器的制造工序的剖面图(其四)。
图5是表示到实现本发明为止的经过方式的表面形状传感器的制造工序的剖面图(其五)。
图6表示到实现本发明为止的经过方式的表面形状传感器的制造工序的剖面图(其六)。
图7是表示到实现本发明为止的经过方式的表面形状传感器的制造工序的剖面图(其七)。
图8是到实现本发明的经过方式的表面形状传感器的制造过程中的剖面图(其八)。
图9是表示到实现本发明为止的经过方式的表面形状传感器的制造工序的剖面图(其九)。
图10是表示到实现本发明为止的经过方式的表面形状传感器的制造工序的剖面图(其十)。
图11是表示到实现本发明为止的经过方式的表面形状传感器的制造工序的剖面图(其十一)。
图12是表示到实现本发明为止的经过方式的表面形状传感器的制造工序的剖面图(其十二)。
图13是表示到实现本发明为止的经过方式的表面形状传感器的制造工序的剖面图(其十三)。
图14是表示到实现本发明为止的经过方式的表面形状传感器的制造工序的剖面图(其十四)。
图15是表示到实现本发明为止的经过方式的表面形状传感器的制造工序的剖面图(其十五)。
图16是表示到实现本发明为止的经过方式的表面形状传感器的制造工序的剖面图(其十六)。
图17是表示到实现本发明为止的经过方式的表面形状传感器的制造工序的剖面图(其十七)。
图18是表示到实现本发明为止的经过方式的表面形状传感器的制造工序的剖面图(其十八)。
图19是表示到实现本发明为止的经过方式的表面形状传感器的制造工序的剖面图(其十九)。
图20是表示到实现本发明为止的经过方式的表面形状传感器的制造工序的剖面图(其二十)。
图21是表示到实现本发明为止的经过方式的表面形状传感器的制造工序的剖面图(其二十一)。
图22是用于说明到实现本发明为止的经过方式的表面形状传感器的动作的剖面图。
图23是用于说明到实现本发明为止的经过方式的表面形状传感器的动作的等效电路图。
图24是到实现本发明为止的经过方式的表面形状传感器的剖面图。
图25是表示本发明第一实施方式的表面形状传感器的制造工序的剖面图(其一)。
图26是表示本发明第一实施方式的表面形状传感器的制造工序的剖面图(其二)。
图27是表示本发明第一实施方式的表面形状传感器的制造工序的剖面图(其三)。
图28是表示本发明第一实施方式的表面形状传感器的制造工序的剖面图(其四)。
图29是表示本发明第一实施方式的表面形状传感器的制造工序的剖面图(其五)。
图30是表示本发明第一实施方式的表面形状传感器的制造工序的剖面图(其六)。
图31是表示本发明第一实施方式的表面形状传感器的制造工序的剖面图(其七)。
图32是表示本发明第一实施方式的表面形状传感器的制造工序的剖面图(其八)。
图33是表示本发明第一实施方式的表面形状传感器的制造工序的剖面图(其九)。
图34(a)是表示本发明第一实施方式的表面形状传感器的平面结构的俯视图；图34(b)同样也是传感器部和ESD部的放大俯视图。
图35是表示本发明第一实施方式的表面形状传感器的其他平面结构的俯视图。
图36是表示本发明第二实施方式的表面形状传感器的制造工序的剖面图(其一)。
图37是表示本发明第二实施方式的表面形状传感器的制造工序的剖面图(其二)。
图38是表示本发明第二实施方式的表面形状传感器的制造工序的剖面图(其三)。
图39是表示本发明第二实施方式的表面形状传感器的制造工序的剖面图(其四)。
图40是表示本发明第二实施方式的表面形状传感器的制造工序的剖面图(其五)。
图41是表示本发明第二实施方式的表面形状传感器的制造工序的剖面图(其六)。
图42是表示本发明第二实施方式的表面形状传感器的制造工序的剖面图(其七)。
图43是表示本发明第二实施方式的表面形状传感器的制造工序的剖面图(其八)。
图44是表示本发明第二实施方式的表面形状传感器的其他结构的剖面图。
图45是表示本发明第三实施方式的表面形状传感器的制造工序的剖面图(其一)。
图46是表示本发明第三实施方式的表面形状传感器的制造工序的剖面图(其二)。
图47是表示本发明第三实施方式的表面形状传感器的制造工序的剖面图(其三)。
图48是表示本发明第三实施方式的表面形状传感器的制造工序的剖面图(其四)。
图49是表示本发明第三实施方式的表面形状传感器的制造工序的剖面图(其五)。
图50是表示本发明第三实施方式的表面形状传感器的制造工序的剖面图(其六)。
图51是表示本发明第三实施方式的表面形状传感器的制造工序的剖面图(其七)。
图52是表示本发明第三实施方式的表面形状传感器的制造工序的剖面图(其八)。
图53是表示本发明第四实施方式的表面形状传感器的制造工序的剖面图(其一)。
图54是表示本发明第四实施方式的表面形状传感器的制造工序的剖面图(其二)。
图55是表示本发明第四实施方式的表面形状传感器的制造工序的剖面图(其三)。
图56是表示本发明第四实施方式的表面形状传感器的制造工序的剖面图(其四)。
图57是表示本发明第四实施方式的表面形状传感器的制造工序的剖面图(其五)。
图58是表示本发明第四实施方式的表面形状传感器的制造工序的剖面图(其六)。
图59是表示本发明第五实施方式的表面形状传感器的结构的剖面图。
图60是表示本发明第六实施方式的表面形状传感器的结构的剖面图。
图61是表示本发明第七实施方式的表面形状传感器的结构的剖面图。
图62是表示本发明第八实施方式的表面形状传感器的制造工序的剖面图(其一)。
图63是表示本发明第八实施方式的表面形状传感器的制造工序的剖面图(其二)。
图64是表示本发明第八实施方式的表面形状传感器的制造工序的剖面图(其三)。
【具体实施方式】
下面，参照附图对本发明实施方式的电容式的表面形状传感器进行详细说明。
实现发明的经过
首先，对实现该发明的经过进行说明。
图21是表示该发明之前的静电电容式的C-MOS型表面形状传感器的一传感器区域I和衬垫(pad)区域II的剖面图。
如图21所示，该表面形状传感器具有从下层到上层依次为晶体管层部101、布线层部102、指纹传感器层部103的层结构。
晶体管层部101由以下构件构成：MOS晶体管TR1至TR3，它们形成在半导体衬底1上，用于构成SRAM等；第一层间绝缘膜23，其覆盖上述MOS晶体管TR1至TR3，而且其表面平坦；插件25a～25c和插件25d，它们嵌入在第一层间绝缘膜23中，上述插件25a～25c用于连接MOS晶体管TR1至TR3的源极/漏极区域19a～19c和上层的第一层布线26a，上述插件25d用于连接半导体衬底10和上层的第一层布线26a。
布线层部102由以下构件构成：多个第一层布线26a，它们位于第一层间绝缘膜23上；第二层间绝缘膜30，其覆盖第一层布线26a，而且表面平坦；插件34，其嵌入在第二层间绝缘膜30中，用于连接第一层布线26a和上层的第二层布线35a；多个第二层布线35a以及焊盘(bonding pad)35b，它们位于第二层间绝缘膜30上；第三层间绝缘膜40，其覆盖第二层布线35a以及焊盘35b，而且表面平坦。
指纹传感器层部103由以下构件构成：检测电极膜42a和接地电极膜(静电放电电极)42b，它们位于第三层间绝缘膜40上；盖绝缘膜46和水分阻挡绝缘膜47，它们覆盖检测电极膜42a和接地电极膜42b；保护绝缘膜49，其形成在水分阻挡绝缘膜47上，用于覆盖传感器部、ESD部(静电放电部)以及衬垫部以外的保护部。将聚酰亚胺膜用作为保护绝缘膜49。
一个传感器区域I由传感器部、ESD(Electro Static Discharge：静电放电)部以及保护部构成，是用于当手指接触时识别指纹的区域。在形成于保护绝缘膜49上的第一窗(传感器窗)49a内的区域，检测电极膜42a被盖绝缘膜46和水分阻挡绝缘膜47覆盖，由此形成传感器部。在同一第一窗49a内，接地电极膜42b露出在与传感器部相邻地形成于盖绝缘膜46和水分阻挡绝缘膜47中的ESD孔(第一孔)47a内，由此形成ESD部。为了防止装置被静电破坏，将积蓄在人体的电荷经由接地电极膜42b释放到半导体衬底10中。在与传感器部相邻的盖绝缘膜46和水分阻挡绝缘膜47上设置有保护绝缘膜49，由此形成保护部，该传感器部通过保护绝缘膜49，保护装置内部免遭因手指及其他物件的接触所导致的机械碰撞损伤。
焊盘35b从形成于第三层间绝缘膜40、盖绝缘膜46以及水分阻挡绝缘膜47中的电极引出窗(第二孔)47b露出，由此形成一个衬垫区域II，当在封装(package)中装入传感器芯片时，焊线(bonding wire)与焊盘35b相接合。
接着，对上述静电电容式的C-MOS型表面形状传感器的制造方法进行说明。
图1～图21是上述表面形状传感器的制造过程中的剖面图。下面，在这些图上一并标注传感器区域I和衬垫区域II。
首先，对到得到图1(a)所示的剖面结构为止的工序进行说明。
首先，对n型或p型的硅(半导体)衬底10的表面进行热氧化，由此形成元件分离绝缘膜11，用该元件分离绝缘膜11划分晶体管的活性区域。从硅衬底10的表面到元件分离绝缘膜11的上表面为止的高度约为100nm。这样的元件分离结构被称为LOCOS(Local Oxidation of Silicon：硅局部氧化)，但是也可以采用STI(Shallow Trench Isolation：浅沟槽隔离)来代替LOCOS。
接着，向硅衬底10的活性区域导入p型杂质，例如导入硼，由此形成第一、第二p阱12、13，然后，通过对该活性区域的表面进行热氧化，以约6～7nm的厚度形成成为栅极绝缘膜14的热氧化膜。
接着，在硅衬底10的上方的整个面上依次形成厚度约为50nm的非晶硅膜和厚度约为150nm的钨硅化物膜。此外，也可以形成多晶硅膜来代替非晶硅膜。然后，通过光刻法，对这些膜进行图案形成处理，从而在硅衬底10上形成栅电极15，并且在元件分离绝缘膜11上形成布线16。
进而，将栅电极15作为掩模进行离子注入，由此向栅电极15的旁边的硅衬底10中导入n型杂质的磷，从而形成第一～第三源极/漏极延伸区17a～17c。
然后，在硅衬底10的上方整个面上形成绝缘膜，并对该绝缘膜进行蚀刻使其留在栅电极15和布线16的旁边作为绝缘间隔物层18。例如，通过CVD(Chemical Vapor Deposition：化学气相沉积)法来形成氧化硅膜作为上述绝缘膜。
接着，将该绝缘间隔物层18和栅电极15作为掩模，向硅衬底10中再次离子注入砷等的n型杂质，由此在栅电极15侧方的硅衬底10上形成第一～第三源极/漏极区域19a～19c。
进而，通过溅射法，在硅衬底10的上方整个面上形成钴膜等高熔点金属膜。然后，对该高熔点金属膜进行加热以使其与硅发生反应，由此在第一～第三源极/漏极区域19a～19c的硅衬底10上形成钴硅化物层等高熔点硅化物层20，以此对各源极/漏极区域19a～19c进行低电阻化处理。
此外，这样的高熔点金属硅化物层，还形成在未形成有元件分离绝缘膜11的部分的硅衬底10的表层上。
然后，通过湿式蚀刻，去除在元件分离绝缘膜11上等未发生反应的高熔点金属层。
通过到此为止的工序，在硅衬底10的活性区域上形成有由栅极绝缘膜14、栅电极15以及第一～第三源极/漏极区域19a～19c等构成的第一～第三MOS晶体管TR1～TR2。
然后，如图1(b)所示，通过等离子体CVD法，在硅衬底10的上方整个面上，以约为200nm厚度形成氮氧化硅(SiON)膜，并将该氮氧化硅膜作为盖绝缘膜21。
接着，通过使用TEOS(tetra ethoxy silane：四乙氧基硅烷)气体的等离子体CVD法，在盖绝缘膜21上形成厚度约为1000nm的氧化硅膜来作为第一绝缘膜22。然后，通过CMP(Chemical Mechanical Polishing：化学机械研磨)法，将第一绝缘膜22研磨200nm左右，由此使第一绝缘膜22的上表面平坦。
在本制造方法中，由如此形成的盖绝缘膜21和第一绝缘膜22构成第一层间绝缘膜23。
接着，如图2(a)所示，在第一层间绝缘膜23上涂敷光致抗蚀剂，并对该光致抗蚀剂进行曝光、显像，由此形成具有窗24a～24e的第一抗蚀剂图案24。
然后，将该第一抗蚀剂图案24作为掩模，对第一层间绝缘膜23进行干式蚀刻，由此形成如图所示的第一～第五接触孔23a～23e。然后，去除第一抗蚀剂图案24。
接着，对到得到图2(b)所示的剖面结构为止的工序进行说明。
首先，通过溅射法，在第一～第五接触孔23a～23e的内表面和第一层间绝缘膜23的上表面上依次形成厚度约为20nm的钛(Ti)膜和厚度约为50nm的氮化钛(TiN)膜来作为胶膜。
接着，通过CVD法，在该胶膜上形成钨(W)膜，用该钨膜完全地填埋第一～第五接触孔23a～23e。
然后，通过CMP法，对第一层间绝缘膜23上的多余的胶膜和钨膜进行研磨，在第一～第五接触孔23a～23e中留下这些膜作为第一～第五导电插件25a～25e。
接着，如图3(a)所示，在各第一～第五导电插件25a～25e和第一层间绝缘膜23各自的上面形成第一金属层叠膜26。通过溅射法来形成该金属层叠膜26，上述金属层叠膜26是从下方起依次形成厚度约为500nm的含铜铝膜、厚度约为5nm的钛膜以及厚度约为150nm的氮化钛膜来形成的。
然后，在第一金属层叠膜26上涂敷光致抗蚀剂，并对该光致抗蚀剂进行曝光、显像，从而形成第二抗蚀剂图案27。
接着，如图3(b)所示，将第二抗蚀剂图案27作为掩模对第一金属层叠膜26进行干式蚀刻，由此形成第一层布线26a。在该蚀刻结束后，去除第二抗蚀剂图案27。
然后，对到得到图4所示的剖面结构为止的工序进行说明。
首先，通过使用TEOS气体的等离子体CVD法，在硅衬底10的上方整个面上形成厚度约为2200nm左右的氧化硅膜，并将该氧化硅膜作为第二绝缘膜28。
虽然没有特别图示，但在使用TEOS气体来形成的第二绝缘膜28与相邻的第一层布线26a之间容易形成“巢穴”(す)。若处于形成有该“巢穴”的状态，则水分和杂质会残留在该“巢穴”的内部，使得容易在布线26a上发生应力迁移(stress migration)。
因此，在形成该第二绝缘膜28后，通过CMP法，对第二绝缘膜28的上表面进行研磨，使“巢穴”露出在第二绝缘膜28的表面上。该CMP的典型的研磨量约为1000nm左右。
然后，再次通过使用TEOS气体的等离子体CVD法，在第二绝缘膜28的上表面上形成氧化硅膜来作为第一保护绝缘膜29，用该保护绝缘膜29完全填埋“巢穴”。
第一保护绝缘膜29与其下方的第二绝缘膜28一起构成第二层间绝缘膜(基底绝缘膜)30。
接着，如图5所示，在第二层间绝缘膜30上形成第三抗蚀剂图案32。然后，通过第三抗蚀剂图案32的窗32a，对第二层间绝缘膜30进行干式蚀刻，由此形成到达第一层布线26a的深度的第一孔30a。
然后，去除第三抗蚀剂图案32。
接下来，对到得到图6所示的剖面结构为止的工序进行说明。
首先，通过溅射法，在第一孔30a的内表面和第二层间绝缘膜30的上表面上形成厚度约为50nm的氮化钛膜作为胶膜。
接着，通过CVD法，在该胶膜上形成厚度约为700nm的钨膜，用该钨膜完全填埋第一孔30a。
然后，通过CMP法，对第二层间绝缘膜30上的多余的胶膜和钨膜进行研磨，在第一孔30a中留下这些膜作为第六导电插件34。
接着，如图7所示，通过溅射法，在第二层间绝缘膜30和第六导电插件34上，依次形成含铜铝膜和氮化钛膜，并将这些膜作为第二金属层叠膜35。此外，对该第二金属层叠膜35的膜厚不作限定，但是含铜铝膜的厚度约为500nm，氮化钛膜的厚度约为120nm。
然后，在第二金属层叠膜35上形成第四抗蚀剂图案36。
接着，如图8所示，将第四抗蚀剂图案36作为掩模对第二金属层叠膜35进行干式蚀刻，将未被蚀刻而残留下来的第二金属层叠膜35作为第二层布线35a和焊盘35b。
然后，去除第四抗蚀剂图案36。
接着，对到得到图9所示的剖面结构为止的工序进行说明。
首先，通过使用TEOS气体的等离子体CVD法，在第二层布线35a、焊盘35b以及第二层间绝缘膜30上形成厚度约为400nm的氧化硅膜，并将该氧化硅膜作为盖绝缘膜37。
在该盖绝缘膜37的表面上形成有凹凸以反映第二层布线35a。于是，在接下来的工序中，为了填充该凹凸，在盖绝缘膜37上形成氧化硅膜作为第三绝缘膜38。
在本实施方式中，作为上述第三绝缘膜38的形成方法采用填充性优异的SOG(Spin On Glass：旋涂玻璃)法，将盖绝缘膜37的平坦面上的第三绝缘膜38的厚度形成为约500nm。
然后，通过使用TEOS气体的等离子体CVD法，在该第三绝缘膜38上形成厚度约为2000nm的氧化硅膜来作为牺牲绝缘膜39。
由如此形成的绝缘膜37～39构成第三层间绝缘膜40。
即使如上所述那样通过填充性优异的SOG法来形成第三绝缘膜38，但在第三层间绝缘膜40的表面上也会留下反映第二层布线35a的微小的凹凸。
于是，接下来，如图10所示，通过CMP法，对牺牲绝缘膜39的上表面进行研磨以使其平坦。该CMP法中的典型的研磨量约为1000nm。
接着，如图11所示，为了除去在形成各绝缘膜37～39时或在进行图10的CMP时进入到第三层间绝缘膜40中的水分，在含氮环境中，例如在N2O等离子体环境中，对第三层间绝缘膜40进行退火以实施脱水，并对第三层间绝缘膜40表面进行氮化处理，从而防止水分的再吸收。
虽然未特别限定该N2O等离子体退火的条件，但是在本实施方式中，采用CVD装置来代替退火装置，在将衬底温度设为350℃，将处理时间设为2～4分钟的情况下，进行该N2O等离子体退火。此外，作为等离子体发生用的电力，向该CVD装置施加频率为13.56MHz、功率为500W的高频电力。
在通过可能会使膜中含有很多水分的SOG法来形成第三绝缘膜38的情况下，该N2O等离子体退火特别有效。
然后，对到得到图12所示的剖面结构为止的工序进行说明。
首先，在第三层间绝缘膜40上形成第五抗蚀剂图案41。
接着，通过该第五抗蚀剂图案41的窗41a、41b，对第三层间绝缘膜40进行干式蚀刻，由此在第二层布线35a上的绝缘膜形成第二、第三孔40a、40b。
然后，去除第五抗蚀剂图案41。
接着，如图13所示，在N2环境中对第三层间绝缘膜40进行退火，由此使仍包含在第三层间绝缘膜40中的水分从各孔40a、40b排出到外部。
在进行上述N2退火时，将衬底温度设为350℃，将N2流量设为20升/分钟，将处理时间设为30分钟。
接着，如图14所示，通过溅射法，在第三层间绝缘膜40的上表面和第二、第三孔40a、40b的内表面上形成厚度约为200nm的氮化钛膜作为导电膜42。
导电膜42不仅限于氮化钛膜，也可以是钛膜或氮化钛铝膜。如后所述，导电膜42将成为手指所靠近的检测电极膜，所以通过如上所述那样由含钛的材料构成导电膜44，提高检测电极膜的耐腐蚀性。
另外，即使由Au、Ag、Pt、Pd、Rh、Ir、Ru以及Os等贵金属构成导电膜42，也能够得到耐腐蚀性高的检测电极膜。
在此，在形成导电膜42之前，在图13所示的工序中，已使第三层间绝缘膜40的水分从孔40a、40b充分排出，因此在形成导电膜42时从孔40a、40b排出的脱气得以减少，所以能够防止在孔40a、40b内未形成导电膜42。
此外，若在从图13的退火工序起经过长时间后再形成导电膜42，则孔40a、40b会吸收水分，所以有可能在这些孔40a、40b内未形成导电膜42。因此，优选地，从上述退火工序起一个小时以内形成导电膜42。
进而，在图11的工序中，也对第三层间绝缘膜40进行脱水，因此即使在形成导电膜42时对第三层间绝缘膜40进行加热，也能够防止第三层间绝缘膜40内的第二层布线35a被干蒸。
然后，如图15所示，在导电膜42上涂敷光致抗蚀剂，并对该光致抗蚀剂进行曝光、显像，从而形成第六抗蚀剂图案43。
接着，如图16所示，将第六抗蚀剂图案43作为掩模，对导电膜42进行干式蚀刻，由此仅在第二、第三孔40a、40b的内部及其周边留下导电膜42作为检测电极膜42a和接地电极膜42b。
各电极膜42a、42b相互独立，分别经由第二、第三孔40a、40b电连接至第二层布线35a。此外，接地电极膜42b经由下层的插件34、25d以及第一层布线26a电连接至保持着接地电位的硅衬底10。
然后，去除第六抗蚀剂图案43。图17示出了去除第六抗蚀剂图案43后的状态。
接着，如图18所示，在硅衬底10的上方的整个面上形成第七抗蚀剂图案45，该第七抗蚀剂图案45在衬垫区域II具有窗45a。
然后，通过该第七抗蚀剂图案45的窗45a对第三层间绝缘膜40进行蚀刻，由此在焊盘35b上形成孔40c。
接着，蚀刻去除焊盘35b表面的氮化钛膜。由此，使焊盘35b的含铜铝膜露出在孔40c内。
在该蚀刻结束后，去除第七抗蚀剂图案45。
接着，如图19所示，在第三层间绝缘膜40和电极膜42a、42b上分别形成厚度约为100nm的氧化硅膜，并将该氧化硅膜作为盖绝缘膜46。例如，通过使用TEOS气体的等离子体CVD法来形成该盖绝缘膜46。
接着，通过等离子体CVD法，在盖绝缘膜46上形成厚度约为700nm的氮化硅膜来作为水分阻挡绝缘膜47。例如，通过使用TEOS气体的等离子体CVD法来形成该水分阻挡绝缘膜47。由盖绝缘膜46和水分阻挡绝缘膜47构成上部绝缘膜。
在这样的情况下，即使形成应力相对大的氮化硅膜来作为水分阻挡绝缘膜47，由氧化硅膜构成的盖绝缘膜46也会发挥减弱应力的功能，因此能够防止水分阻挡绝缘膜47所引起的膜的剥离。
接着，如图20所示，在水分阻挡绝缘膜47上涂敷光致抗蚀剂，并对该光致抗蚀剂进行曝光、显像，从而形成第八抗蚀剂图案48。
然后，通过该第八抗蚀剂图案48的窗48a、48b，对水分阻挡绝缘膜47和盖绝缘膜46进行干式蚀刻。
由此，在接地电极膜42b上的盖绝缘膜46以及水分阻挡绝缘膜47形成ESD孔(第一孔)47a，使接地电极42b从该ESD孔47a露出。
另外，在衬垫区域II，在孔40c内形成用于使焊盘35b露出的电极引出窗(第二孔)47b。
然后，在去除第八抗蚀剂图案48后，在N2环境中，以将衬底温度设为430℃的条件进行30分钟的脱水处理。
接下来，对到得到图21所示的剖面结构为止的工序进行说明。
首先，在水分阻挡绝缘膜47上以约1200nm的厚度涂敷由非感光性聚酰亚胺构成的涂敷膜，然后，对该涂敷膜进行烤焙。
接着，在涂敷膜上形成抗蚀剂图案(未图示)，并将该抗蚀剂图案作为掩模，利用聚酰亚胺用蚀刻液对涂敷膜进行蚀刻，由此形成具有第一窗(传感器窗)49a、第二窗49b的最上层的保护绝缘膜49。该保护绝缘膜49发挥从物理碰撞保护其下层的电路的缓冲材料的功能。
进而，在用漂洗(rinse)液来去除抗蚀剂图案后，在衬底温度为350℃、N2流量为18升/分钟的条件下对保护绝缘膜49进行固化处理以使其固化。
此外，在进行固化处理时，有时会在保护绝缘膜49的表面上附着异物，因此，为了去除该异物而通过等离子体灰化处理来将保护绝缘膜49的上表面削去200nm左右。通过进行这样的等离子体灰化处理，使保护绝缘膜49的厚度最终成为约800nm至1000nm。
若保护绝缘膜49的厚度小于800nm，则膜强度会降低，而且作为缓冲材料的效果也会降低，因此保护绝缘膜49的厚度最薄也需要800nm。
在此，还考虑代替非感光性聚酰亚胺而由感光性聚酰亚胺构成保护绝缘膜49。但是，存在如下问题，即，由于感光性聚酰亚胺含有感光剂、交联剂，所以比非感光性聚酰亚胺柔软，因此若用作为手指直接接触的保护绝缘膜49，则会容易产生划伤。
与此相对，若如本实施方式那样由非感光性聚酰亚胺构成保护绝缘膜49，则与使用感光性聚酰亚胺的情况相比，能够提高保护绝缘膜49的硬度，因此能够保证要保护设备所需的硬度，而且能够使保护绝缘膜49的厚度薄到极限。
通过以上的步骤，本实施方式的表面形状传感器的基本结构得以完成。
接下来，参照图22和图23对表面形状传感器的动作进行说明。
在该表面形状传感器中，如图22所示，使手指(被检体)F与保护绝缘膜49接触，由此在手指F和检测电极膜42a之间形成电容器C。在图23示出了其等效电路。根据该等效电路，该表面形状传感器除了具有图22所示的第一～第三MOS晶体管TR1～TR3以外，还具有第四MOS晶体管TR4。并且，在各晶体管TR1～TR4上，如图所示那样连接有行驱动线111、列传感线112、电源线113、复位线114、充电控制线115以及充电用电流源Ic，并通过所谓的电流充电法来驱动表面形状传感器。
如图22所示，该电容器C的静电电容根据手指F的表面凹凸(指纹)而变化，因此通过在检测电极膜42a中读出该静电电容差异，能够得到指纹的图像。另外，手指F所带的静电从接地电极42b释放到硅衬底10，从而能够防止形成在硅衬底10上的电路因静电而被破坏。
手指F和检测电极膜42a之间的间隔De取决于盖绝缘膜46、水分阻挡绝缘膜47和保护绝缘膜49，若这些膜的厚度越薄，则间隔De变得越窄，从而使电容器C的静电电容变大。电容器C的静电容量越大，指纹的检测灵敏度就越高，因此优先使盖绝缘膜46、水分阻挡绝缘膜47、保护绝缘膜49的膜厚尽量薄。
但是，在上述结构的表面形状传感器中，为了提高实际使用时的各个方面的可靠性，在形成检测电极膜42a后，再形成盖绝缘膜46和水分阻挡绝缘膜47，进而形成由聚酰亚胺膜构成的保护绝缘膜49作为缓冲材料。这样，若形成数层的绝缘膜，则会使检测电极膜42a和手指之间的距离变大，这有可能会使灵敏度降低，因此在本例的表面形状传感器中，将聚酰亚胺膜的厚度形成为800nm以上，从而尽可能缩短检测电极膜42a和手指之间的距离。要进一步提高灵敏度则应要进一步减小其厚度，但是若进一步减小其厚度，则会存在如下不良情况：在聚酰亚胺膜上产生细孔(pin-hole)，或因摩擦而产生膜的剥离或膜的缺损等，从而使可靠性下降。另一方面，在现状的结构中，盖绝缘膜46和水分阻挡绝缘膜47的膜厚也已接近能够维持可靠性的极限，所以期待着其他解决方法。
在这样的状况下，上述专利文献9(JP特开2003-58872号公报)公开了将类金刚石碳(DLC)膜用作为指纹传感器的保护绝缘膜的例子。在300℃以下的低温下能够利用类金刚石碳(DLC)来进行成膜，所以对于使用铝布线的结构，该类金刚石碳是优选的材料。另外，在满足指纹传感器的保护绝缘膜的功能的范围内能够将类金刚石碳形成得非常薄，其最小膜厚可作到0.2μm。但是，将来可能会在更苛刻的环境中使用，而且，期待着进一步提高灵敏度，因此希望作为指纹传感器的保护绝缘膜能够采用如下的保护绝缘膜，该保护绝缘膜由即使进一步减小其厚度也坚固且机械强度足够高的材料构成，而且适合于对表面形状传感器所特有的半导体制造工序。
因此，本申请的发明人进行了各种调查，作为有可能符合上述条件的指纹传感器的保护绝缘膜材料，发现了四面体非晶碳(tetrahedral amorphouscarbon；Ta-C)。然而，在上述专利文献中也记载有四面体非晶碳的使用例。根据上述专利文献，记载有用作为磁头或磁记录介质的保护膜的例子(专利文献5、专利文献8、专利文献10、专利文献13、专利文献18)、用作为蚀刻用掩模的例子(专利文献16)、用作为电子发射元件材料的例子(专利文献17)、与成膜方法相关的例子(专利文献6、专利文献14)、与蚀刻方法相关的例子(专利文献15、专利文献16)以及其他例子(专利文献7、专利文献12)。但是，在上述专利文献中均未记载有用作为指纹传感器的保护绝缘膜的例子。
因此，调查了如下内容：能否将上述四面体非晶碳利用于对上述表面形状传感器所特有的制造工序中，另外，为了将其利用于该制造工序而需要何种条件。
首先，使用FCVA(过滤阴极真空电弧)法，在水分阻挡绝缘膜47上以与现状的聚酰亚胺膜相同的厚度约800nm形成四面体非晶碳膜(Ta-C膜)。
在FCVA法中，用撞击器(striker)(阳极，anode)来敲打施加有直流电压的由纯石墨构成的阴极靶的表面，由此在阴极靶和撞击器之间发生电弧放电，以使阴极靶产生碳离子、电子等。由此，发生由数μm至数十μm的中性粒子和带电粒子构成的等离子体状态。针对该等离子体状态，通过电磁空间过滤器仅取出高能量的被离子化的碳。利用该碳离子粒子来进行扫描，从而在衬底上形成ta-C膜。此时，通过对衬底施加负的偏压，能够改变碳离子粒子的能量。成膜条件的一例如下：
(成膜条件)
成膜温度(衬底温度)：80℃以下
成膜压力：约1×10-6Torr
此外，通过包括蒸镀法和溅射法的PVD(Physical Vapor Deposition：物理气相沉积)法或PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition：等离子体化学气相沉积)法，也能够形成ta-C膜。利用PVD法时的成膜条件的一例如下；
(成膜条件)
成膜温度(衬底温度)：400℃以下
成膜压力：约1×10-3Torr
利用PECVD法时的成膜条件的一例如下：
(成膜条件)
成膜气体：CH4+H2的混合气体，或者，
仅含有CH4气体
等离子体发生功率：最大1kW
成膜温度(衬底温度)：200℃以下
成膜压力：约1×10-3Torr
膜质、紧贴性、成膜的均匀性以及再现性均最优异的是FCVA法，其次为PECVD法，最差的是PVD法。另外，膜密度从高到低的顺序也是FCVA法、PECVD法、PVD法。
在形成Ta-C膜后，进而在其上形成厚度为10μm左右的抗蚀剂图案作为用于对四面体非晶碳膜进行蚀刻的掩模。在下述条件下对该结构进行了蚀刻，但未能得到四面体非晶碳膜与抗蚀剂膜的理想的蚀刻选择比，所以难以对四面体非晶碳进行蚀刻。
(蚀刻条件)
蚀刻气体：O2 24ml/min
CHF3 65ml/min
真空度：10.64Pa(80mTorr)
蚀刻气体的等离子体发生功率：1600W
接着，如图24所示，在水分阻挡绝缘膜47上形成膜厚约为100nm左右的薄的上述四面体非晶碳膜80，并在与上述条件相同的条件下进行了蚀刻，其结果，完成了蚀刻。但是，这次发生了另外两个问题。
第一问题：发生了在水分阻挡绝缘膜47之下的盖绝缘膜46产生了裂纹。第二问题：发生了如下问题，即，由于将含氧气体用作为蚀刻气体，因此从电极引出窗47b露出了含铜铝膜的焊盘35b的表面被氧化。
对第一问题进行了调查，其结果，在阶梯部的盖绝缘膜46的弯曲部分S产生了裂纹。其原因可能在于，四面体非晶碳膜80的膜强度非常高且膜应力非常高，其应力集中在阶梯部的盖绝缘膜46的弯曲部分S。关于四面体非晶碳膜80的应力，认为若不在水分阻挡绝缘膜47的整个面上覆盖四面体非晶碳膜80，而去除或分割膜80的一部分，则能够减弱应力，因此，在将该减弱应力的方法应用于表面形状传感器时，由于需要在四面体非晶碳膜80上形成传感器部或衬垫部等的开口，所以从减弱应力的观点考虑也本来就有利，但是还需要进一步减弱应力。因此，得出了如下的方法对于解决第一问题有效的结论：在四面体非晶碳膜80进一步增加开口部，或对四面体非晶碳膜80进一步进行分割；另外，防止在覆盖四面体非晶碳膜80的表面上产生阶梯部分S。
另外，通过如下方法解决了第二问题，即，在制造工序中，留下焊盘35b表面的氮化钛膜，直至对四面体非晶碳膜的蚀刻结束为止，并在进行该蚀刻时，将氮化钛膜用作为含铜铝膜的防氧化膜，在对四面体非晶碳膜进行蚀刻后，对氮化钛膜进行蚀刻。
下面，对应用了上述方法的本发明的各种实施方式进行说明。
第一实施方式
参照图25至图35，对本发明第一实施方式的静电电容式的C-MOS型表面形状传感器装置及其制造方法进行说明。
首先，参照图33至图34，对上述表面形状传感器装置进行说明。
图33是表示上述表面形状传感器装置的一传感器区域I和一衬垫区域II的结构的剖面图。图34(a)是表示上述C-MOS型表面形状传感器装置内的传感器区域I和衬垫区域II的平面配置的俯视图。图34(b)放大示出了传感器区域I，尤其是放大输出了传感器部和ESD部。图33是合成了沿着图34(b)的A-A线剖切的剖面图和沿着图34(a)的B-B线剖切的剖面图的图。
如图33所示，上述表面形状传感器装置具有从下层到上层依次为晶体管层部101、布线层部102、指纹传感器层部103a的层结构。
晶体管层部101和布线层部102具有与图21相同的层结构，而如下所述，指纹传感器层部103a的结构不同于图21所示的结构。
即，指纹传感器层部103a具有：第三层间绝缘膜40上的检测电极膜42a和接地电极膜(静电放电电极)42b；由氧化硅膜构成的盖绝缘膜51，其形成在检测电极膜42a的周围的第三层间绝缘膜40上，且而与检测电极膜42a以及接地电极膜42b的上表面形成同一表面；水分阻挡绝缘膜52，其形成在盖绝缘膜51、检测电极膜42a以及接地电极膜42b上，由厚度约为700nm的氮化硅膜构成；保护绝缘膜54，其具有第一窗(传感器窗)54a和第二窗54b，该第一窗(传感器窗)54a形成在水分阻挡绝缘膜52，而且在其内部包括传感器区域I的传感器部和ESD部，第二窗54b在衬垫区域II的衬垫部。通过保护绝缘膜54来保护其下层的电路免遭因手指及其他物体的接触所带来的机械碰撞损伤。此外，盖绝缘膜51和水分阻挡绝缘膜52构成上部绝缘膜110。
保护绝缘膜54由四面体非晶碳膜(ta-C膜)构成。保护绝缘膜54的厚度选自10～200nm的范围内，优先选自50～120nm的范围内。将该膜厚的下限设为10nm的原因在于，若比10nm更薄，则几乎对因手指以及其他物体的接触所导致的机械碰撞没有起到缓冲效果，而且，将上限设为200nm的原因在于，若比200nm更厚，则难以对保护绝缘膜54本身进行蚀刻。
在设置于传感器区域I的保护绝缘膜54的第一窗54a内，经由ESD孔(第一孔)52a露出有接地电极42b，在设置于衬垫区域II的保护绝缘膜54的第二窗54a内，经由电极引出窗(第二孔)52b露出有焊盘35b基底的含铜铝膜的表面。贯通水分阻挡绝缘膜52而形成有ESD孔52a，贯通水分阻挡绝缘膜52、盖绝缘膜51以及第三层间绝缘膜40而形成有电极引出窗52b。在封装上装入传感器芯片时，焊线与焊盘35b相接合。
这样的传感器区域I和衬垫区域II如图34(a)所示那样平面配置。在图34(a)中，为了便于说明，简化示出了平面结构，但是，实际上以矩阵状配置有更多的检测电极膜42a(例如，1024×1024个)，各自的检测电极膜42a分别发挥一个像素的功能。另外，虽未特别限定检测电极膜42a、接地电极膜42b的平面尺寸，但是在本实施方式中，如图所示，将L1设为约50μm，将L2设为约6μm。在该表面形状传感器中，在传感器区域I的传感器部及ESD部和衬垫区域II上形成有保护绝缘膜54的第一窗54a、第二窗54b之外，中央部以及周边部被保护绝缘膜54覆盖。
此外，在上述说明中，中央部以及周边部被保护绝缘膜54覆盖，但是，如图35所示，也可以利用保护绝缘膜54仅覆盖中央部的传感器区域I。
如上所述，若利用本发明实施方式的表面形状传感器，则由于将四面体非晶碳膜用作为保护绝缘膜54，所以能够维持机械强度，并能够与聚酰亚胺膜相比将保护绝缘膜54的厚度大幅度减小至约100nm。由此，能够维持机械强度，并能够提高指纹检测的灵敏度。
然后，参照图25至图33，对本发明第一实施方式的静电电容式的C-MOS型表面形状传感器的制造方法进行说明。图25至图33是表示其制造工序的剖面图。所完成的表面形状传感器的平面配置与图34相对应。
在该制造方法中，从上述图1的工序至图17的工序为止采用与上述相同的工序，因此从接下来的工序起进行说明。
在图17中，通过图案形成，形成经由孔40a、40b与第二层布线35a相连接且在第三层间绝缘膜40上延伸的检测电极膜42a和接地电极膜42b，然后，如图25所示，在第三层间绝缘膜40上形成第九抗蚀剂图案50，该第九抗蚀剂图案50在焊盘35b上具有窗50a。
接着，经由第九抗蚀剂图案50的窗50a蚀刻去除第三层间绝缘膜40，从而在焊盘35b上形成孔40d。
分以下4个阶段来对第三层间绝缘膜40进行蚀刻。在第一阶段，在蚀刻装置的腔室内设置衬底10，并作为蚀刻气体导入CF4(909sccm)和O2(102sccm)，将腔室内的压力调整为10000mTorr，并进行15秒钟的处理；在第二阶段，在相同蚀刻气体条件下，将压力调整为1000mTorr，并进行5秒钟的处理；第三阶段，在相同蚀刻气体条件下，将处理功率(RF功率)设为1kW，将压力调整为1000mTorr，并进行5秒钟的处理；在第四阶段，停止供给蚀刻气体排气5秒钟。由此，在焊盘35b上的氮化钛膜处蚀刻被停止，从而形成孔40d。由此，在该孔40d内，使焊盘35b表面的氮化钛膜露出。
然后，去除第九抗蚀剂图案50。
接着，如图26所示，在第三层间绝缘膜40、检测电极膜42a以及接地电极膜42b上，以覆盖孔40d的方式形成厚度约为600nm的硅氧化膜来作为盖绝缘膜51。该盖绝缘膜51的厚度优选为检测电极膜42a以及接地电极膜42b的厚度的1.5倍以上，即，在该实施方式中，优选300nm以上。例如，通过使用TEOS的等离子体CVD法来形成上述盖绝缘膜51。
接着，对到得到图27所示的剖面结构为止的工序进行说明。
首先，通过CMP法对盖绝缘膜51进行研磨以实施平坦化处理，从而使盖绝缘膜51嵌入到检测电极膜42a和接地电极膜42b之间的凹部，而且使形成有检测电极膜42a和接地电极膜42b的盖绝缘膜51的表面不发生阶梯差。
接着，在盖绝缘膜51、检测电极膜42a以及接地电极膜42b上，以覆盖孔40d的方式形成厚度约为700nm的硅氮化膜来作为水分阻挡绝缘膜52。例如，通过将硅烷和氨气的混合气体用作为反应气体的等离子体CVD法，在400℃的成膜温度下形成上述硅氮化膜。此外，由盖绝缘膜51和水分阻挡绝缘膜52构成上部绝缘膜110。
接着，如图28所示，在水分阻挡绝缘膜52上形成第十抗蚀剂图案53，该第十抗蚀剂图案53在接地电极膜42b和焊盘35b上分别具有窗53a和53b。
接着，经由第十抗蚀剂图案53的窗53a对水分阻挡绝缘膜52进行蚀刻，从而形成使接地电极膜42b表面露出的ESD孔(第一孔)52a，并经由窗53b对水分阻挡绝缘膜52和盖绝缘膜51进行蚀刻，从而在焊盘35b上形成电极引出窗(第二孔)52b。在电极引出窗52b内露出有焊盘35b表面的氮化钛膜。
然后，在去除第十抗蚀剂图案53后，在N2环境中，在将衬底温度设为430℃的条件下进行30分钟的脱水处理。
接着，如图29所示，通过PVD法、CVD法或FCVA法，以覆盖ESD孔52a和电极引出窗52b的方式，在水分阻挡绝缘膜52上以100nm的厚度形成由保护绝缘膜54构成的四面体非晶碳膜(Ta-C膜)。四面体非晶碳膜的成膜条件与在“实现发明的经过”部分所叙述的成膜条件相同。
接着，如图30所示，在保护绝缘膜54上形成厚度约为10μm的第十一抗蚀剂图案55，该第十一抗蚀剂图案55具有窗55a和窗55b，上述窗55a在内部包含传感器部和ESD部，上述窗55b在内部包含衬垫部。
接着，如图31所示，经由第十一抗蚀剂图案55的窗55a对传感器部和ESD部的保护绝缘膜54进行各向异性蚀刻来去除保护绝缘膜54，从而形成第一窗(传感器窗)54a，在保护部留下保护绝缘膜54。同时，经由窗55b蚀刻去除衬垫部的保护绝缘膜54，从而形成第二窗54b。作为保护绝缘膜54的四面体非晶碳膜的蚀刻条件如下所述：
(蚀刻条件)
蚀刻气体：O2 24ml/min
CHF3 65ml/min
真空度：10.64Pa(80mTorr)
蚀刻气体的等离子体发生功率：1600W
在这样的情况下，在ESD孔52a和电极引出窗52b的底部分别露出有接地电极膜42b和焊盘35b表面的氮化钛膜，但是在ESD孔52和电极引出窗52b的内表面侧壁上残留有保护绝缘膜54。这些残留下来的保护绝缘膜54既不会对之后的制造工序带来不良影响，也不会阻碍引线结合(wire bonding)和静电放电，因此留下上述保护绝缘膜54。
然后，去除第十一抗蚀剂图案55。
接着，如图32所示，形成第十二抗蚀剂图案56，该第十二抗蚀剂图案56覆盖传感器部、ESD部以及保护部，而且在衬垫部具有窗56a。
接着，经由第十二抗蚀剂图案56的窗56a，蚀刻去除焊盘35b表面的氮化钛膜。
通过如下方法对氮化钛膜进行蚀刻。首先，使用CHF3(300sccm)和O2(50sccm)，将压力调整为80mTorr，并施加1600W的处理功率(RF功率)而进行处理，接着，进行用于补偿的蚀刻。分如下的4个阶段来进行用于补偿的蚀刻。
在第一阶段，导入CF4(909sccm)和O2(102sccm)，将腔室内的压力调整为10000mTorr，并进行15秒钟的处理；在第二阶段，在相同蚀刻气体条件下，将压力调整为1000mTorr，并进行5秒钟的处理；在第三阶段，在相同蚀刻气体条件下，将处理功率设为1kW，将压力调整为1000mTorr，并进行5秒钟的处理；在第四阶段，停止供给成膜气体，并排气5秒钟。由此，对焊盘35b上的氮化钛膜进行蚀刻，使焊盘35b的含铜铝膜露出在电极引出窗52b内。
然后，去除第十二抗蚀剂图案56，那么，如图33所示，表面形状传感器得以完成。
如上所述，根据该实施方式的表面形状传感器的制造方法，则在焊盘35b上形成孔40d(图25)后，留下焊盘35b表面的氮化钛膜直至覆盖该孔40d来形成保护绝缘膜54(图29)为止，并对保护绝缘膜54进行图案形成处理(图30至图31)后，才去除焊盘35b表面的氮化钛膜。
因此，在对保护绝缘膜54进行图案形成处理时，焊盘35b的表面被钛化合物膜覆盖，所以能够防止钛化合物膜下方的铝膜或以铝为主成分的化合物膜被保护绝缘膜54的蚀刻气体(含氧气体)氧化。由此，能够将引线轻易地结合至铝膜或以铝为主成分的化合物膜以未被氧化的状态露出的焊盘35b的表面上。
第二实施方式
然后，参照图36至图43，对本发明第二实施方式的静电电容式的C-MOS型表面形状传感器及其制造方法进行说明。图36至图43是表示表面形状传感器的制造工序的剖面图。
该实施方式的图43所示的表面形状传感器与第一实施方式的表面形状传感器的不同点在于，在第一盖绝缘膜51、检测电极膜42a及接地电极42b和水分阻挡绝缘膜58之间存在由氧化硅膜构成的第二盖绝缘膜57。此外，由第一盖绝缘膜51、第二盖绝缘膜57以及水分阻挡绝缘膜58构成上部绝缘膜111。
由此，能够减弱水分阻挡绝缘膜58对检测电极膜42a及接地电极42b施加的应力，因此能够提高表面形状传感器的可靠性。
在其制造方法中，进行上述图1至图17的工序，接着进行上述图25的工序，因此从接下来的工序起进行说明。
在图25中，通过图案形成，经由抗蚀剂图案的窗50a在第三层间绝缘膜40上形成内部露出有焊盘35b表面的氮化钛膜的孔40d，然后，如图36所示，在第三层间绝缘膜40、检测电极膜42a及接地电极膜42b上，以覆盖孔40d的方式形成厚度约为600nm的硅氧化膜来作为第一盖绝缘膜51。该第一盖绝缘膜51的厚度优选检测电极膜42a及接地电极膜42b的厚度的1.5倍以上。例如，通过使用TEOS的等离子体CVD法来形成上述第一盖绝缘膜51。
接着，对到得到图37所示的剖面结构为止的工序进行说明。
首先，通过CMP法对第一盖绝缘膜51进行研磨以实施平坦化处理，从而使第一盖绝缘膜51嵌入到检测电极膜42a和接地电极膜42b之间的凹部，而且使形成有检测电极膜42a和接地电极膜42b的第一盖绝缘膜51的表面不发生阶梯差。
接着，在第一盖绝缘膜51、检测电极膜42a及接地电极膜42b上，以覆盖孔40d的方式形成厚度约为50nm的硅氧化膜来作为第二盖绝缘膜57。例如，通过使用TEOS的等离子体CVD法来形成上述第二盖绝缘膜57。
接着，在第二盖绝缘膜57上，以覆盖孔40d的方式形成厚度约为650nm的硅氮化膜来作为水分阻挡绝缘膜58。例如，通过将硅烷和氨气的混合气体用作为反应气体的等离子体CVD法，在400℃的成膜温度下形成上述水分阻挡绝缘膜58。此外，由第一盖绝缘膜51、第二盖绝缘膜57和水分阻挡绝缘膜58构成上部绝缘膜111。
接着，如图38所示，在水分阻挡绝缘膜52上形成第十三抗蚀剂图案59，该第十三抗蚀剂图案59在接地电极膜42b和焊盘35b上分别具有窗59a和59b。
接着，经由第十三抗蚀剂图案59的窗59a对水分阻挡绝缘膜58和第二盖绝缘膜57进行蚀刻，从而形成使接地电极膜42b表面露出的ESD孔(第一孔)58a，并且经由窗59b对水分阻挡绝缘膜52、第二盖绝缘膜57以及第一盖绝缘膜51进行蚀刻，从而在焊盘35b上形成电极引出窗(第二孔)58b。在电极引出窗58b内露出有焊盘35b表面的氮化钛膜。
然后，在去除第十三抗蚀剂图案59后，在N2环境中，在衬底温度为430℃的条件下进行30分钟的脱水处理。
接着，如图39所示，通过PVD法、CVD法或FCVA法，以覆盖ESD孔58a和电极引出窗58b的方式，在水分阻挡绝缘膜58上以约为100nm的厚度形成由保护绝缘膜60构成的四面体非晶碳膜。四面体非晶碳膜的成膜条件与在“实现发明的经过”部分所叙述的成膜条件相同。
接着，如图40所示，在四面体非晶碳膜上形成厚度约为10μm的第十四抗蚀剂图案61，该第十四抗蚀剂图案61具有窗61a和窗61b，上述窗61a在内部包含传感器部和ESD部，上述窗61b在内部包含衬垫部。
接着，如图41所示，经由第十四抗蚀剂图案61的窗61a对保护绝缘膜60进行各向异性蚀刻以去除保护绝缘膜60，从而形成第一窗(传感器窗)60a，在保护部留下保护绝缘膜60。同时，经由窗61b蚀刻去除衬垫部的保护绝缘膜60，从而形成第二窗60b。作为保护绝缘膜60的四面体非晶碳膜的蚀刻条件与第一实施方式相同。
在这样的情况下，在ESD孔58a和电极引出窗58b的底部分别露出有接地电极膜42b和焊盘35b表面的氮化钛膜，在ESD孔58a和电极引出窗58b的内表面侧壁上残留有保护绝缘膜60的材料的四面体非晶碳膜。
然后，去除第十四抗蚀剂图案61。
接着，如图42所示，形成第十五抗蚀剂图案62，该第十五抗蚀剂图案62覆盖传感器部、ESD部以及保护部，而且在衬垫部具有窗62a。
接着，经由第十五抗蚀剂图案62的窗62a，蚀刻去除焊盘35b表面的氮化钛膜。由此，使焊盘35b的含铜铝膜露出在电极引出窗58b内。氮化钛膜的蚀刻条件与第一实施方式相同。
然后，去除第十五抗蚀剂图案62，那么，如图43所示，表面形状传感器得以完成。
如上所述，根据该实施方式的表面形状传感器的制造方法，则在焊盘35b上形成孔40d(图25)后，留下焊盘35b表面的氮化钛膜直至覆盖该孔40d来形成保护绝缘膜60(图39)为止，并对保护绝缘膜60进行图案形成处理(图40至图41)后，蚀刻去除焊盘35b表面的氮化钛膜(图42)。
因此，在对保护绝缘膜60进行图案形成处理时，焊盘35b的表面被钛化合物膜覆盖，所以能够防止钛化合物膜下方的铝膜或以铝为主成分的化合物膜被保护绝缘膜60的蚀刻气体(含氧气体)氧化。由此，能够将引线轻易地结合至铝膜或以铝为主成分的化合物膜以未被氧化的状态露出的焊盘35b的表面上。
此外，在上述实施方式中，将硅氧化膜用作为第二盖绝缘膜57，但是也可以应用如图44所示的变形例。即，也可以将硅氮氧化膜(SiON膜)用作为第二盖绝缘膜63。此外，由第一盖绝缘膜51、第二盖绝缘膜63以及水分阻挡绝缘膜58构成上部绝缘膜112。
在这样的情况下，由于硅氮氧化膜的水分阻挡性比硅氧化膜更高，因此能够使形成在其上方的作为水分阻挡绝缘膜58的硅氮化膜的膜厚进一步变薄，由此，灵敏度得以提高，从而能够提高指纹的检测率。
第三实施方式
参照图45至图52，对本发明第三实施方式的静电电容式的C-MOS型表面形状传感器及其制造方法进行说明。
在该实施方式的图52所示的表面形状传感器中，在第一盖绝缘膜51、检测电极膜42a及接地电极42b、水分阻挡绝缘膜65之间存在第二盖绝缘膜64，这一点与第二及第三实施方式的表面形状传感器相同，而该实施方式的图52所示的表面形状传感与第二及第三实施方式的表面形状传感器的不同点在于：将绝缘性氧化金属膜用作为第二盖绝缘膜64；通过使用绝缘性氧化金属膜，使水分阻挡绝缘膜65的厚度变薄。此外，由第一盖绝缘膜51、第二盖绝缘膜64以及水分阻挡绝缘膜65构成上部绝缘膜113。
在这样的情况下，可以将氧化铝膜(Al2O3)、氧化钛(TiOx)膜、氧化锆(ZrOx)膜、氧化镁(MgOx)膜或氧化钛镁(MgTiOx)膜等用作为绝缘性氧化金属膜。绝缘性氧化金属膜的厚度可以选自20～100nm的范围内，更优先地选自50～70nm的范围内。将其膜厚的下限设为20nm的原因在于，若比20nm更薄，则水分阻挡性能会显著下降，而且，将上限设为100nm的原因在于，若比100nm更厚，则难以实施蚀刻。
膜绝缘性氧化金属膜的耐水性远远高于氧化硅膜、氮氧化硅膜或氮化硅膜。例如，50nm的绝缘性氧化金属膜的水分阻挡性能相当于1000nm的氮化硅膜的水分阻挡性能。因此，能够使水分阻挡绝缘膜65的膜厚大幅度变薄，在该实施方式中，将绝缘性氧化金属膜的厚度形成为约50nm，将水分阻挡绝缘膜65的膜厚形成为约150nm。
这样，根据该实施方式，则将绝缘性氧化金属膜用作为第二盖绝缘膜64，以此使水分阻挡绝缘膜65的膜厚大幅度变薄，因此能够进一步提高检测灵敏度。
在其制造方法中，进行上述图1至图17的工序，接着进行上述图25的工序，因此从接下来的工序起进行说明。
在图25中，通过图案形成，经由抗蚀剂图案50的窗50a在第三层间绝缘膜40上形成内部露出有焊盘35b表面的氮化钛膜的孔40d，然后，如图45所示，在检测电极膜42a、接地电极膜42b以及第三层间绝缘膜40上，以覆盖孔40d的方式形成厚度约为600nm的膜氧化硅来作为第一盖绝缘膜51。例如，通过使用TEOS的等离子体CVD法来形成第一盖绝缘膜51。在这样的情况下，第一盖绝缘膜51的厚度优选检测电极膜42a及接地电极膜42b的厚度的1.5倍以上。
接着，对到得到图46所示的剖面结构为止的工序进行说明。
首先，通过CMP法对第一盖绝缘膜51进行研磨以实施平坦化处理，从而使第一盖绝缘膜51留在检测电极膜42a和接地电极膜42b之间的凹部，而且使形成有检测电极膜42a和接地电极膜42b的第一盖绝缘膜51的表面不发生阶梯差。
接着，在第一盖绝缘膜51、检测电极膜42a以及接地电极膜42b上，以覆盖孔40d的方式形成厚度约为50nm的氧化铝膜(绝缘性氧化金属膜)来作为第二盖绝缘膜64。例如，通过溅射法等PVD法来形成上述第二盖绝缘膜64。
接着，在第二盖绝缘膜64上，以覆盖通孔40d的方式形成厚度约为150nm的硅氮化膜来作为水分阻挡绝缘膜65。例如，通过将硅烷和氨气的混合气体用作为反应气体的等离子体CVD法，在400℃的成膜温度下形成上述水分阻挡绝缘膜65。此外，由第一盖绝缘膜51、第二盖绝缘膜64以及水分阻挡绝缘膜65构成上部绝缘膜113。
接着，如图47所示，在水分阻挡绝缘膜65上形成第十六抗蚀剂图案66，该第十六抗蚀剂图案66在ESD部和衬垫部分别具有窗66a和66b。然后，经由窗66a蚀刻去除水分阻挡绝缘膜65和第二盖绝缘膜64，从而形成内部露出有接地电极膜42b的ESD孔(第一孔)65a。同时，经由窗66b蚀刻去除水分阻挡绝缘膜65、第二盖绝缘膜64以及第一盖绝缘膜51，从而形成电极引出窗(第二孔)65b。在电极引出窗65b内露出有焊盘35b上的氮化钛膜。
然后，在去除第十六抗蚀剂图案66后，在N2环境中，在衬底温度为430℃的条件下进行30分钟的脱水处理。
接着，如图48所示，以覆盖ESD孔65a和电极引出窗65b的方式，在水分阻挡绝缘膜65上以约为100nm厚度形成成为保护绝缘膜67的四面体非晶碳膜。通过PVD法、CVD法或FCVA法来形成上述四面体非晶碳膜。四面体非晶碳膜的成膜条件与在“实现发明的经过”部分所叙述的成膜条件相同。
接着，如图49所示，在上述保护绝缘膜67上形成第十七抗蚀剂图案68，该第十七抗蚀剂图案68具有窗68a和窗68b，上述窗68a在内部包含传感器部和ESD部，上述窗68b在内部包含衬垫部。
接着，如图50所示，经由第十七抗蚀剂图案68的窗68a蚀刻去除保护绝缘膜67，从而形成第一窗(传感器窗)67a，使接地电极膜42b露出在ESD孔65内，在保护部留下保护绝缘膜67。同时，经由窗68b蚀刻去除衬垫部的保护绝缘膜67，从而形成第二窗67b，使焊盘35b表面的氮化钛膜露出在电极引出窗65b内。
利用平行平板型等离子体蚀刻装置，如下所述那样分3个阶段对作为保护绝缘膜67的四面体非晶碳膜进行蚀刻。其蚀刻条件与第一实施方式等不同，其蚀刻条件如下：在第一阶段，针对设置于腔室内的对置电极中的下部电极，设置半导体衬底10，并进行冷却。在该状态下，作为蚀刻气体向腔室内导入CF4气体(909sccm)和O2气体(102sccm)，将压力调整为10000mTorr，并进行15秒钟的处理。接着，在第二阶段，在相同蚀刻气体条件下，将压力调整为1000mTorr，并进行5秒钟的处理；在第三阶段，在相同蚀刻气体条件下，将压力调整为1000mTorr，将处理功率(RF功率)设为1kW，并进行5秒钟的处理；在第四阶段，停止供给成膜气体，并进行5秒钟的排气。
然后，去除第十七抗蚀剂图案68。
接着，如图51所示，在衬垫部形成具有窗69a的第十八抗蚀剂图案69。接着，经由第十八抗蚀剂图案69的窗69a蚀刻去除焊盘35b表面的氮化钛膜，使焊盘35b的含铜铝露出。氮化钛膜的蚀刻条件与第一实施方式相同。
然后，去除第十八抗蚀剂图案69，那么，如图52所示，表面形状传感器得以完成。
如上所述，根据该实施方式的表面形状传感器的制造方法，则在焊盘35b上形成孔40d(图25)后，覆盖该孔40d来形成保护绝缘膜67(图48)，并留下焊盘35b表面的氮化钛膜直至保护绝缘膜67的图案形成结束(图50)为止，然后才去除焊盘35b表面的氮化钛膜(图51)。
因此，在对保护绝缘膜67进行图案形成处理时，焊盘35b的表面被钛化合物膜覆盖，所以能够防止钛化合物膜下方的铝膜或以铝为主成分的化合物膜被保护绝缘膜67的蚀刻气体(含氧气体)氧化。由此，能够将引线轻易地结合至铝膜或以铝为主成分的化合物膜以未被氧化的状态露出的焊盘35b的表面上。
第四实施方式
参照图53至图58，对本发明第四实施方式的静电电容式的C-MOS型表面形状传感器及其制造方法进行说明。
该实施方式的图58所示的表面形状传感器除了在ESD孔70a和焊盘的电极引出窗70b各自的侧壁上未附着有四面体非晶碳膜以外，具有与第一实施方式的图33所示的表面形状传感器大致相同的结构。在图58中，利用与图33相同的附图标记所示出的构件是与图33相同的构件。在其他的附图标记中，70是由氮化硅膜构成的水分阻挡绝缘膜，71是由四面体非晶碳膜构成的保护绝缘膜，71a是在包含传感器部和ESD部的区域的保护绝缘膜71上所形成的第一窗(传感器窗)，71b是在包含电极引出窗70b的区域的保护绝缘膜71上所形成的第二窗。此外，由盖绝缘膜51和水分阻挡绝缘膜70构成上部绝缘膜114。
与第一实施方式的表面形状传感器同样地，在该实施方式的表面形状传感器中也将四面体非晶碳膜用作为保护绝缘膜71，因此能够维持机械强度，并与使用了聚酰亚胺膜的情况相比，能够使保护绝缘膜71的厚度大幅度变薄至约为100nm。由此，能够维持机械强度，并能够提高指纹检测的灵敏度。
接着，对图58的表面形状传感器的制造方法进行说明。与第一至第三实施方式的制造方法的不同点在于，在形成ESD孔70a、焊盘的电极引出窗70b之前，对保护绝缘膜71进行图案形成处理，使得在保护部留下保护绝缘膜71。
在其制造方法中，进行上述图1至图17的工序，因此从接下来的工序起进行说明。
在图17中，通过图案形成，形成检测电极膜42a和接地电极膜42b，然后，如图53所示，在检测电极膜42a、接地电极膜42b以及第三层间绝缘膜40上形成厚度约为600nm的硅氧化膜来作为第一盖绝缘膜51，其中，上述检测电极膜42a和接地电极膜42b经由孔40a、40b与第二层布线35a连接，并在第三层间绝缘膜40上延伸。例如，通过使用TEOS的等离子体CVD法来形成第一盖绝缘膜51。在这样的情况下，第一盖绝缘膜51的厚度优选检测电极膜42a及接地电极膜42b的厚度的1.5倍以上。
然后，对到得到图54所示的剖面结构为止的工序进行说明。
首先，通过CMP法对第一盖绝缘膜51进行研磨以实施平坦化处理，从而使第一盖绝缘膜51嵌入到检测电极膜42a和接地电极膜42b之间的凹部，而且使形成有检测电极膜42a和接地电极膜42b的第一盖绝缘膜51表面不发生阶梯差。
接着，在进行过平坦化处理的表面上形成厚度约为800nm的硅氮化膜来作为水分阻挡绝缘膜70。例如，通过将硅烷和氨气的混合气体用作为反应气体的等离子体CVD法，在400℃的成膜温度下形成上述水分阻挡绝缘膜70。此外，由盖绝缘膜51和水分阻挡绝缘膜70构成上部绝缘膜114。
接着，在上述水分阻挡绝缘膜70上形成厚度约为100nm的成为保护绝缘膜71的四面体非晶碳膜。通过PVD法、CVD法或FCVA法来形成上述四面体非晶碳膜。四面体非晶碳膜的成膜条件与在“实现发明的经过”部分所说明的成膜条件相同。
接着，如图55所示，在保护绝缘膜71上形成第十九抗蚀剂图案72，该第十九抗蚀剂图案72具有窗72a和窗72b，上述窗72a在内部包含传感器部和ESD部，上述窗72b在内部包含衬垫部。接着，经由第十九抗蚀剂图案72的窗72a、72b蚀刻去除保护绝缘膜71，从而形成第一窗(传感器窗)71a和第二窗71b，使水分阻挡绝缘膜70露出在这些窗71a、71b内，并对保护绝缘膜71进行蚀刻以使其留在保护部上。作为保护绝缘膜71的四面体非晶碳膜的蚀刻条件与第一实施方式相同。
然后，去除第十九抗蚀剂图案72。
接着，如图56所示，在上述保护绝缘膜71和水分阻挡绝缘膜70上形成第二十抗蚀剂图案73，其中，该第二十抗蚀剂图案73在ESD部具有窗73a。接着，经由第二十抗蚀剂图案73的窗73a蚀刻去除水分阻挡绝缘膜70，从而在第一窗71a内形成ESD孔(第一孔)70a，使接地电极膜42b露出在上述ESD孔70a内。
然后，去除第二十抗蚀剂图案73。
接着，如图57所示，在表面上形成第二十一抗蚀剂图案74，该第二十一抗蚀剂图案74在衬垫部具有窗74a。接着，经由第二十一抗蚀剂图案74的窗74a，依次蚀刻去除水分阻挡绝缘膜70、第一盖绝缘膜51以及第三层间绝缘膜40，从而在第二窗71b内形成电极引出窗(第二孔)70b。
接着，通过蚀刻去除焊盘35b表面的氮化钛膜，从而使含铜铝膜露出。
然后，在去除第二十一抗蚀剂图案74后，在N2环境中，在将衬底温度设为430℃的条件下进行30分钟的脱水处理。这样，如图58所示，表面形状传感器得以完成。
如上所述，根据该实施方式的表面形状传感器的制造方法，则在形成ESD孔70a和电极引出窗70b之前，在上部绝缘膜114上形成保护绝缘膜71，然后，对保护绝缘膜71进行图案形成处理以使保护绝缘膜71残留在保护部上(图55)，然后，形成ESD孔70a、焊盘的电极引出窗70b(图56至图57)，然后，去除焊盘35b表面的氮化钛膜(图57)。
因此，在对保护绝缘膜71进行图案形成处理时，焊盘35b的表面被上部绝缘膜114和层间绝缘膜40覆盖，所以能够保护焊盘35b不受到保护绝缘膜71的蚀刻气体(含氧气体)的影响。由此，之后能够经由电极引出窗70b将引线轻易地结合至通过蚀刻使铝膜或以铝为主成分的化合物膜露出的焊盘35b的表面上。
第五、第六、第七实施方式
这些实施方式的特征在于，在从检测电极膜42a起上方的层结构与上述第二实施方式的图43、图44相同的情况下，以及与第三实施方式的图52相同的情况下，应用第四实施方式的制造方法。
图59是表示本发明第五实施方式的静电电容式的C-MOS型表面形状传感器的剖面图。
该实施方式的表面形状传感器是，在从检测电极膜42a起上方的层结构与上述第二实施方式的图43相同的情况下，应用第四实施方式的制造方法来制造出的表面形状传感器。
由于在制造过程中的工序中蚀刻对象不同，因此需要使用适合于其结构的蚀刻种类，但是如此制造的表面形状传感器与图43的结构的不同点仅在于，在ESD孔58a和衬垫部的电极引出窗58b的侧壁上未残留有四面体非晶碳膜。在图59中，利用与图43相同的附图标记来示出的构件与图43的构件相同。
图60是表示本发明第六实施方式的静电电容式的C-MOS型表面形状传感器的剖面图。
该实施方式的表面形状传感器是，在从检测电极膜42a起上方的层结构与上述第二实施方式的图44相同的情况下，应用第四实施方式的制造方法来制造出的表面形状传感器。
由于在制造过程中的工序中蚀刻对象不同，因此需要使用适合于其结构的蚀刻种类，但是如此制造的表面形状传感器与图44的不同点仅在于，在ESD孔58a和衬垫部的电极引出窗58b的侧壁上未残留有四面体非晶碳膜。在图60中，利用与图44相同的附图标记来示出的构件与图44的构件相同。
图61是表示本发明第七实施方式的静电电容式的C-MOS型表面形状传感器的剖面图。
该实施方式的表面形状传感器是，在从检测电极膜42a起上方的层结构与上述第三实施方式的图52相同的情况下，应用第四实施方式的制造方法来制造出的表面形状传感器。
由于在制造过程中的工序中蚀刻对象不同，因此需要使用适合于其结构的蚀刻种类，但是如此制造的表面形状传感器与图52的不同点仅在于，在ESD孔65a和衬垫部的电极引出窗65b的侧壁上未残留有四面体非晶碳膜。在图61中，利用与图52相同的附图标记来示出的构件与图52的构件相同。
以上，与第二及第三实施方式的表面形状传感器同样地，在这些实施方式的表面形状传感器中也将四面体非晶碳膜用作为保护绝缘膜60、67，因此能够维持机械强度，并与使用聚酰亚胺膜的情况相比，能够使保护绝缘膜60、67的厚度大幅度变薄至约100nm。由此，能够维持机械强度，并能够提高指纹检测的灵敏度。
另外，由于这些的制造方法也应用第四实施方式，因此与第四实施方式的情况同样地，能够保护焊盘35b基底的含铜铝膜不受到四面体非晶碳膜的蚀刻气体(含氧气体)的影响。
第八实施方式
参照图62至图64，对本发明第八实施方式的静电电容式的C-MOS型表面形状传感器的制造方法进行说明。
该实施方式的表面形状传感器与上述实施方式的不同点在于，如图64所示，将SOG(Spin On Glass)膜用作为盖绝缘膜75。此外，在图64中，利用与图33相同的附图标记来示出的构件与图33的构件相同。在其他附图标记中，76是水分阻挡绝缘膜，77是由四面体非晶碳膜构成的保护绝缘膜。由盖绝缘膜75和水分阻挡绝缘膜76构成上部绝缘膜115。
与上述实施方式的表面形状传感器同样地，在该实施方式的表面形状传感器中也将四面体非晶碳膜用作为保护绝缘膜77，因此能够维持机械强度，并与使用聚酰亚胺膜的情况相比，能够使保护绝缘膜77的厚度大幅度变薄至约100nm。由此，能够维持机械强度，并能够提高指纹检测的灵敏度。
在其制造方法中，进行上述图1至图17的工序，接着进行上述图25的工序，因此从接下来的工序起进行说明。
在图25中，通过图案形成，经由抗蚀剂图案的孔50a在第三层间绝缘膜40上形成内部露出有焊盘35b表面的氮化钛膜的孔40d，然后，如图62所示，通过涂敷法，以覆盖孔40d的方式，在层间绝缘膜40、检测电极膜42a以及接地电极膜42b上形成膜厚约为300nm的SOG膜来作为盖绝缘膜75。在这样的情况下，盖绝缘膜51的膜厚优选检测电极膜42a及接地电极膜42b的膜厚的1.5倍以上。由于SOG膜的粘性低，因此易于直接得到平坦的表面。因此，能够省略通过CMP等对所形成的SOG膜的表面进行平坦化处理的工序。
接着，如图63所示，以覆盖孔40d的方式，在盖绝缘膜75上形成膜厚约为700nm的硅氮化膜来作为水分阻挡绝缘膜76。此外，由盖绝缘膜75和水分阻挡绝缘膜76构成上部绝缘膜115。
接着，经过与图37至图42的工序相同的工序，形成图64的结构。在这些工序中的SOG膜的蚀刻工序中，使用CHF3(300sccm)和O2(50sccm)的混合气体，将压力调整为80mTorr，将处理功率(RF功率)设为1600W，并对SOG膜进行蚀刻。
在图64中，附图标记76a是形成在接地电极膜42b上的ESD孔(第一孔)，76b是形成在焊盘35b上的电极引出窗(第二孔)。在露出于电极引出窗76b内的焊盘35b中，表面的氮化钛膜被去除，所以露出有含铜铝膜。另外，附图标记77是形成在水分阻挡绝缘膜76上的由四面体非晶碳膜构成的保护绝缘膜，而且，通过PVD法、CVD法或FCVA法来形成膜厚约为100nm的上述四面体非晶碳膜，在上述蚀刻条件中的任意条件下有选择地对上述四面体非晶碳膜进行蚀刻，由此覆盖保护部。
此外，通过与图38至图39相同的制造工序，在ESD孔76a、电极引出窗76b的侧壁上残留有四面体非晶碳膜。它们不会对之后的引线结合、元件动作带来影响。
以上，根据本发明第八实施方式的表面形状传感器的制造方法，能够省略通过CMP等对第一盖绝缘膜的SOG膜表面进行平坦化处理的工序，因此能够简化工序。
另外，在焊盘35b上形成孔40d(图25)后，覆盖该孔40d来形成保护绝缘膜77(图39)，并留下焊盘35b表面的氮化钛膜直至对保护绝缘膜77进行图案形成处理(图40至图41)为止，在对保护绝缘膜77进行图案处理(图41)后，才去除焊盘35b表面的氮化钛膜(图42)。
因此，在对保护绝缘膜77进行图案形成处理时，焊盘35b的表面被钛化合物膜覆盖，所以能够防止钛化合物膜下方的铝膜或以铝为主成分的化合物膜被保护绝缘膜77的蚀刻气体(含氧气体)氧化。由此，能够轻易地将引线结合至铝膜或以铝为主成分的化合物膜以未被氧化的状态露出的焊盘35b的表面上。
以上，通过实施方式详细说明了该发明的表面形状传感器及其制造方法，但是该发明的范围不仅限于在上述实施方式中具体示出的例子，而在不脱离该发明的思想的范围内所进行的上述实施方式的变更也包含在该发明的范围内。