[发明专利]指纹检测装置

说明书

本申请是第02803463.5号发明专利申请的分案申请，母案的内容在此全部引用作为参考。

技术领域

本发明涉及采用电容检测方法的指纹检测装置，具体涉及该装置的传感器部分中的检测电极和布线。

背景技术

图7显示现有的采用电容检测方法的指纹检测装置(例如，见美国专利No.5325442的公报)。该指纹检测装置包括一传感器部分，即所谓的指纹传感器芯片2，其中多个检测电极4间隔一绝缘膜5在半导体衬底3上如阵列般排列，且形成绝缘保护膜(表面保护膜)6使其覆盖这些检测电极4。在使用这个指纹检测装置的过程中，当手指1被放在指纹传感器芯片2的保护膜6上时，依赖于指纹的不平坦性，在检测电极4和手指1的表面之间形成电容Cs[Cs1，Cs2]，从而提取(lift)所谓的指纹图案。

在指纹的突出部，由于该突出部与检测电极4之间的距离更短，形成于检测电极4和手指1的表面之间的电容Cs的容值变大；而在指纹的凹陷部，由于该凹陷部与检测电极4之间的距离更长，该电容Cs的容值变小。因此，通过检测电容Cs，指纹检测装置可提取该指纹图案7。

由于在指纹传感器芯片2的结构中该芯片的表面被手指接触，上述的指纹传感器芯片2的表面被暴露。因此，圆珠笔、硬币等可碰撞该芯片的表面。由于这个原因，保护膜6需要具备足够的机械强度。另外，需要保护膜6具有高的介电常数，同时具有对移动离子的密闭性，以阻止这些离子的入侵。移动离子的一个例子是包含在手指表面上的汗水中的Na离子。

目前，在半导体工艺中通常使用氮化硅、聚酰亚胺等的保护膜。然而，当这些薄膜被用作上述指纹传感器芯片2的保护膜6时，产生一个问题，例如，由于用笔尖刺向该薄膜的表面的行为，将出现裂缝。如果在保护膜6中出现裂缝，不能防止移动离子的入侵，因此与每个检测电极4连接的半导体器件，即，形成于半导体衬底3上的开关器件(如MOS晶体管)的性能会改变。

由于保护膜6自身的机械强度不足，在保护膜6中产生裂缝，但是其主要原因是检测电极4的维氏硬度不足。

目前，在半导体工艺中通常使用铝或铜的布线材料，但是与氮化硅等的保护膜相比，它们的维氏硬度很小。如果铝或铜被用在检测电极中，当外部压力F被加在其上时，如图5所示，于是检测电极4会首先弯曲。取决于检测电极4的弯曲量，保护膜6也弯曲，且裂缝8将在保护膜6中出现，进而在其下的绝缘膜5中出现。

换句话说，保护膜6的开裂裕度取决于检测电极4的维氏硬度，而不是取决于保护膜6自身的机械强度，因此该裕度比保护膜6的能力更小。这引起另一问题。

这同样也适用于检测电极下面的布线9。如图6所示，即使在检测电极4中采用高维氏硬度的材料，当布线9的维氏硬度小时，如果施加外力F，布线9会首先弯曲。取决于布线9的弯曲量，检测电极4以及保护膜6也将弯曲，从而在保护膜6和绝缘膜5中出现裂缝8。

发明内容

本发明提供一种指纹检测装置，其中在传感器部分中的检测电极的维氏硬度以及在检测电极下面的布线的维氏硬度增加，因此抑制了在保护膜等中出现裂缝。

根据本发明的指纹检测装置具有电容检测型的结构，其包括传感器部分，该传感器部分具有被形成用来覆盖如阵列般排列的多个检测电极的绝缘膜，该检测电极由难熔金属或难熔金属的化合物构成。更优选地，该检测电极和位于检测电极下面的布线由难熔金属或难熔金属的化合物构成。难熔金属包括Ti、Ta、W和Mo，其中任意一个可被同样采用。难熔金属的化合物包括Ti、Ta、W和Mo的化合物，其中任意一个可被同样采用。

在根据本发明的指纹检测装置中，由于传感器部分中的检测电极或检测电极和正好在其下的的布线由难熔金属或难熔金属的化合物构成，检测电极和布线的维氏硬度增加。由于这个原因，改善了绝缘保护膜的机械强度，并且即使从外部施加应力，也抑制了在绝缘保护膜中出现裂缝。

根据本发明的指纹检测装置，通过用高维氏硬度的难熔金属(具体的是Ti、Ta、W和Mo中的任意一种)或该难熔金属的化合物(具体的是Ti、Ta、W和Mo的化合物中的任意一种)形成检测电极，更优选地是形成检测电极和正好在其下的布线，可改善绝缘保护膜的开裂裕度。因此，有可能提供一种高可靠指纹检测装置，能够抑制由于诸如无意的外界应力引起在绝缘膜中出现裂缝，并且防止单元选择开关元件的性能改变。

附图说明

图1是一结构示意图，显示根据本发明的指纹检测装置的实施例；

图2是图1中指纹检测装置的单一单元的平面图；

图3是图1中指纹检测装置的单一单元的垂直剖面图；