一种半导体指纹传感器及其制作方法、电子装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种半导体指纹传感器及其制作方法、电子装置，该制作方法包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底包括逻辑区和像素区；在所述逻辑区形成顶部互连线，在所述像素区形成顶部极板，所述顶部互连线和所述顶部极板位于同一层；对所述像素区的顶部极板进行表面处理，以使所述顶部极板表面因产生空洞而形成粗糙表面。该制作方法可以降低噪声对指纹检测的影响，提高指纹检测性能。该半导体指纹传感器和电子装置具有类似的优点。

A Semiconductor Fingerprint Sensor and Its Fabrication Method and Electronic Device

The invention provides a semiconductor fingerprint sensor, a fabrication method and an electronic device. The fabrication method includes: providing a semiconductor substrate, the semiconductor substrate includes a logical area and a pixel area; forming a top interconnection line in the logical area, forming a top plate in the pixel area, the top interconnection line and the top plate are located at the same layer; and the top of the pixel area is located at the same layer. The plate is surface treated to form a rough surface on the top plate surface due to voids. This method can reduce the influence of noise on fingerprint detection and improve the performance of fingerprint detection. The semiconductor fingerprint sensor and the electronic device have similar advantages.

【技术实现步骤摘要】
一种半导体指纹传感器及其制作方法、电子装置
本专利技术涉及半导体
，具体而言涉及一种半导体指纹传感器及其制作方法、电子装置。
技术介绍
近年来随着智能手机技术的发展，指纹识别技术得到了更广泛的应用和普及，目前主流的指纹识别技术为电容式指纹识别技术，电容式指纹识别芯片是由电容阵列构成的，内部大约包含例如1万只微型化的电容器，当用户将手指放在正面时，皮肤就组成了电容阵列的一个极板，电容阵列的背面是绝缘极板。由于不同区域指纹的脊和谷之间的距离也不相等，使每个单元的电容量随之而变，由此可获得指纹图像。图1A示出了目前一种半导体指纹传感器的示意性剖面图，该半导体指纹传感器包括形成在半导体衬底100上的逻辑区100A和像素区100B，在逻辑区(logic)100A形成逻辑电路，在像素区(pixel)100B形成指纹图形采集电路，其中每个像素区100B的顶部金属层(即M6)用作顶部极板，在顶部金属层上形成有钝化层，其包括氧化层101和氮化层102，并且一般地如图1B所示在钝化层上形成有聚酰亚胺层103(polyimide)，如图1B所示，当手指104放置在指纹传感器上时，手指104与指纹传感器的顶部极板TM构成电容器(手指相当于上极板，顶部极板相当于下极板)，并且不同区域指纹的脊和谷之间的距离也不相等，使每个电容器(图中以两个顶部极板作为示例，因此构成两个电容器)的电容量随之而变，由此便可获得指纹图像。图1A和图1B所示的这种半导体指纹传感器，手指和传感器形成的电容器包括三种电介质：钝化层、聚酰亚胺层和空气，我们在此将该三种电介质对应的电容表示为C钝化层、C聚酰亚胺层和C手指，即我们测得实际电容C＝C钝化层+C聚酰亚胺层+C手指，而对于指纹检测而言真正起作用的是C手指，C钝化层、C聚酰亚胺层均为噪声，会对指纹检测造成影响，如何改进C手指的检测成为改善指纹传感器性能的重要方向。
技术实现思路
在
技术实现思路
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本专利技术的
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。针对现有技术的不足，本专利技术提出一种半导体指纹传感器的制作方法，可以降低噪声对指纹检测的影响，提高指纹检测性能。为了克服目前存在的问题，本专利技术一方面提供一种半导体指纹传感器的制作方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底包括逻辑区和像素区；在所述逻辑区形成顶部互连线，在所述像素区形成顶部极板，所述顶部互连线和所述顶部极板位于同一层；对所述像素区的顶部极板进行表面处理，以使所述顶部极板表面因产生空洞而形成粗糙表面。可选地，所述顶部极板包括铝金属层，对所述像素区的顶部极板进行表面处理包括：用SiF4处理所述铝金属层的表面，以在所述顶部极板的表面形成多个AlF晶体；使所述顶部极板的表面处于水环境下，以使所述AlF晶体转化为AlOH晶体；使用EKC溶液去除所述AlOH晶体，以使所述顶部极板表面产生所述空洞。可选地，所述在所述逻辑区形成顶部互连线，在所述像素区形成顶部极板包括：形成覆盖所述像素区和逻辑区的顶部金属层；图形化所述顶部金属层，以在所述逻辑区形成顶部互连线，在所述像素区形成顶部极板。可选地，在图形化所述顶部金属层之后，对所述像素区的顶部极板进行表面处理之前，还包括：形成覆盖所述顶部金属层的第一钝化层；去除所述第一钝化层位于所述像素区的部分。可选地，所述顶部金属层包括依次堆叠设置的底部保护层、铝金属层和顶部保护层。可选地，在去除所述第一钝化层位于所述像素区的部分之后，对所述像素区的顶部极板进行表面处理之前还包括：去除所述顶部极板表面的所述顶部保护层。可选地，在对所述像素区的顶部极板进行表面处理之后，还包括：形成覆盖所述顶部极板和所述第一钝化层的第二钝化层。可选地，还包括：形成覆盖所述第二钝化层的聚酰亚胺层。根据本专利技术的半导体指纹传感器的制作方法，通过使顶部极板的表面产生空洞而形成粗糙表面，从而增加了顶部极板的表面积，相应了增加了指纹识别时所形成的电容器的电容值，提高了半导体指纹传感器的性能，并且由于电容器的电容值增加，使得噪声电容(即前述C钝化层、C聚酰亚胺层)在所测得的电容中占比减小，因而降低了噪声对指纹识别的影响。本专利技术另一方面提供一种半导体指纹传感器，包括：半导体衬底，所述半导体衬底包括逻辑区和像素区，在所述逻辑区形成有顶部互连线，在所述像素区形成有顶部极板，所述顶部极板和所述顶部互连线位于同一层，其中所述顶部极板表面因形成有空洞而为粗糙表面。可选地，还形成有覆盖所述逻辑区中的顶部互连线以及相邻像素区之间的区域的第一钝化层。可选地，还包括：覆盖所述顶部极板和所述第一钝化层的第二钝化层。可选地，还包括：覆盖所述第二钝化层的聚酰亚胺层。可选地，所述顶部极板、顶部互连线至少其中之一包括铝金属层。可选地，所述粗糙表面通过对所述顶部极板进行表面处理而形成；所述表面处理包括：用SiF4处理所述顶部极板的表面，以在所述顶部极板的表面形成多个AlF晶体；使所述顶部极板的表面处于水环境下，以使所述AlF晶体转化为AlOH晶体；使用EKC溶液去除所述AlOH晶体，以使所述顶部极板表面产生所述空洞；或者，所述表面处理包括：使用EKC溶液清洗所述顶部极板，以使所述顶部极板表面呈碱性；使用水溶液在有CO2或无CO2的氛围下清洗所述顶部极板，以使所述顶部极板表面产生空洞。根据本专利技术的半导体指纹传感器，由于顶部极板的表面产生空洞而形成粗糙表面，从而增加了顶部极板的表面积，相应了增加了指纹识别时所形成的电容器的电容，提高了该半导体指纹传感器的性能，并且由于电容器的电容值增加，使得噪声电容(即前述C钝化层、C聚酰亚胺层)在所测得的电容中占比减小，因而降低了噪声对指纹识别的影响。本专利技术再一方面提供一种电子装置，其包括如上所述的半导体指纹传感器以及与所述半导体指纹传感器相连接的电子组件。本专利技术提出的电子装置，由于具有上述半导体指纹传感器，因而具有类似的优点。附图说明本专利技术的下列附图在此作为本专利技术的一部分用于理解本专利技术。附图中示出了本专利技术的实施例及其描述，用来解释本专利技术的原理。附图中：图1A示出目前一种半导体指纹传感器的示意性剖面图；图1B示出图1A所示半导体指纹传感器的顶部金属极板上的钝化层堆叠以及指纹识别原理的示意图；图2示出根据本专利技术一实施方式的半导体指纹传感器的剖面示意图；图3A～图3D示出根据本专利技术一实施方式的半导体指纹传感器的制作方法的原理示意图；图4示出根据本专利技术一实施方式的半导体器件的制作方法的步骤流程图；图5A～图5I示出了根据本专利技术一实施方式的半导体器件的制作方法依次实施各步骤所获得半导体器件的剖面示意图；图6示出了根据本专利技术一实施方式的电子装置的示意图。具体实施方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。应当理解的是，本专利技术能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体指纹传感器的制作方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底包括逻辑区和像素区；在所述逻辑区形成顶部互连线，在所述像素区形成顶部极板，所述顶部互连线和所述顶部极板位于同一层；对所述像素区的顶部极板进行表面处理，以使所述顶部极板表面因产生空洞而形成粗糙表面。

【技术特征摘要】
1.一种半导体指纹传感器的制作方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底包括逻辑区和像素区；在所述逻辑区形成顶部互连线，在所述像素区形成顶部极板，所述顶部互连线和所述顶部极板位于同一层；对所述像素区的顶部极板进行表面处理，以使所述顶部极板表面因产生空洞而形成粗糙表面。2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述顶部极板包括铝金属层，对所述像素区的顶部极板进行表面处理包括：用SiF4处理所述铝金属层的表面，以在所述顶部极板的表面形成多个AlF晶体；使所述顶部极板的表面处于水环境下，以使所述AlF晶体转化为AlOH晶体；使用EKC溶液去除所述AlOH晶体，以使所述顶部极板表面产生所述空洞。3.根据权利要求1或2所述的制作方法，其特征在于，所述在所述逻辑区形成顶部互连线，在所述像素区形成顶部极板包括：形成覆盖所述像素区和逻辑区的顶部金属层；图形化所述顶部金属层，以在所述逻辑区形成顶部互连线，在所述像素区形成顶部极板。4.根据权利要求3所述的制作方法，其特征在于，在图形化所述顶部金属层之后，对所述像素区的顶部极板进行表面处理之前，还包括：形成覆盖所述顶部金属层的第一钝化层；去除所述第一钝化层位于所述像素区的部分。5.根据权利要求4所述的制作方法，其特征在于，所述顶部金属层包括依次堆叠设置的底部保护层、铝金属层和顶部保护层。6.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于，在去除所述第一钝化层位于所述像素区的部分之后，对所述像素区的顶部极板进行表面处理之前还包括：去除所述顶部极板表面的所述顶部保护层。7.根据权利要求4所述的制作方法，其特征在于，在对所述像素区的顶部极板进行表面处理之后，还包括：形成覆盖所述顶部极板和所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐丽贤，陈福刚，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31