(57)【要約】【課題】配線表面に接触した際の接触抵抗を低減しうる配線構造及びその製造方法を提供することを課題とする。【解決手段】耐酸化性金属又はその窒化物からなる導電膜を形成する工程と、該導電膜上の自然酸化膜を除去する工程と、前記導電膜上に導電性酸化物膜を形成する工程と、前記導電膜及び導電性酸化物膜を同一のマスクにより同一のパターンに加工する工程とを有することを特徴とする配線構造の製造方法により上記課題を解決する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐酸化性金属又はその窒化物からなる導電膜と、該導電膜上に形成された導電性酸化物膜とからなり、両膜が、同一のマスクにより加工されたパターンを有し、かつ両膜の間に自然酸化膜を介することなく直接接することを特徴とする配線構造。
【請求項２】
前記導電膜が、クロム、チタン又はその窒化物からなる単層膜である請求項１に記載の配線構造。
【請求項３】
前記導電膜が、下層膜及びその上の上層膜からなり、前記下層膜が、チタン、クロム、タングステン又はニッケルからなる単層膜又は多層膜であり、前記上層膜が、クロム、チタン又はその窒化物からなる膜である請求項１に記載の配線構造。
【請求項４】
前記導電性酸化膜が、ＩＴＯ（酸化インジウム・スズ）、酸化スズ又は酸化亜鉛からなる膜である請求項１〜３のいずれか１つに記載の配線構造。
【請求項５】
前記配線構造が、指紋センサにおける皮膚と接触する電極である請求項１〜４のいずれか１つに記載の配線構造。
【請求項６】
耐酸化性金属又はその窒化物からなる導電膜を形成する工程と、該導電膜上の自然酸化膜を除去する工程と、前記導電膜上に導電性酸化物膜を形成する工程と、前記導電膜及び導電性酸化物膜を同一のマスクにより同一のパターンに加工する工程とを有することを特徴とする配線構造の製造方法。
【請求項７】
前記導電性酸化膜が、スパッタリングにより導電膜上に形成される請求項６に記載の配線構造の製造方法。
【請求項８】
前記自然酸化膜が、前記導電性酸化膜形成前に、プラズマにて前記導電膜表面を逆スパッタリングすることにより除去される請求項６又は７に記載の配線構造の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線構造及びその製造方法に関する。更に詳しくは、本発明は、配線表面に接触した際の接触抵抗を低減しうる配線構造及びその製造方法に関する。本発明の配線構造は、指紋センサのような表面形状認識用センサにおいて、皮膚と接する電極であり、皮膚が接触した際のアースをとるために、表面が露出した電極に好適に使用できる。
【背景技術】
【０００２】
近年、セキュリティ向上のために、個人認証技術の開発が進められている。個人認証としては、指紋、顔、声紋、虹彩等の検出が挙げられるが、この中でも特に指紋認証に関して数多くの技術開発がなされている。
指紋の形状を検出する方式としては、光学方式と静電容量方式に大別される。
光学方式は、主に光の反射とＣＣＤイメージセンサを用い、指紋を光学像データとして取り込み、照合を行う方式である（特開昭６１−２２１８８３号公報：特許文献１）。しかし、光学方式は光源を必要とする等小型化が難しく、携帯電話のような小型装置への指紋センサ搭載は難しい。
【０００３】
一方、静電容量方式は、人間の指紋の凹凸を電気信号に置き換えて検出する方式である。構造としては、ＬＳＩの最上層に下部電極及び容量膜からなるキャパシタを形成したものである。このセンサ表面に指先が触れると、皮膚の表面がキャパシタの上部電極として機能し、キャパシタ容量膜のみからなるキャパシタに蓄積される電荷量と、キャパシタ容量膜及び皮膚表面の凹部の空気からなるキャパシタに蓄積される電荷量との差で皮膚表面の凹凸が検出できる。この構造は、光学方式に比べ小型化が可能となり、携帯電話への搭載が容易である。
【０００４】
また、静電容量方式では皮膚を電極としていることから、接触時に生じた静電気によってセンサに搭載されているＬＳＩが静電破壊されるのを防ぐ必要がある。静電破壊の防止は、センサ表面に表面が露出した金属配線を形成して、指先の皮膚表面のアースをとることで行われている（特開２００３−２６９９０７号公報：特許文献２）。
上述のアースをとるために表面が露出した金属配線は、例えば、以下に記述するようにして形成される。まず、導電膜、例えば、ＴｉＮ／Ｔｉ膜を成膜する。ここでは、一例として、多層膜を例に挙げているが、単層膜でも良い。次に、導電膜上にレジストを塗布し、公知のフォトリソグラフィ技術とエッチング技術にて導電膜をパターニングすることで金属配線が形成される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前記金属配線はアースをとるために表面を露出させている以上、たとえ酸化しにくいＴｉＮ膜が導電膜表面に形成されていても、導電膜表面に酸化膜が形成されてしまう。このため、指先の皮膚表面を導電膜表面に接触させた場合、前記酸化膜によりアースが十分にとれない。
この対策として、導電膜表面にＩＴＯのような透明導電膜を形成する方法がある（特開平３−１２９３２６号公報：特許文献３）。この公報では、導電膜上に透明導電膜を形成する際、透明導電膜に含まれる酸素によって、透明導電膜と導電膜界面に酸化膜が形成され、接触抵抗が上がるのを防ぐため、透明導電膜下の導電膜を耐酸化性の金属シリサイド又はＴｉＮ等の窒化物とし、透明導電膜と導電膜界面に酸化膜が形成されるのを防いでいる。
【０００６】
また、透明導電膜を有する金属配線の形成方法は、まず、下地の金属シリサイド配線を形成後、金属シリサイド配線上に透明導電膜を成膜し、次いでパターニングして透明導電膜の配線を形成している。下地が金属膜の場合も形成方法は同様である。
この公報による透明導電膜（導電性酸化物膜）を有する金属配線の形成方法は、具体的には以下のようになる。
【０００７】
まず、図２Ａに示すように、上層にＴｉＮ膜３、下層にＴｉ膜２からなる導電膜４を下地回路１上に成膜後、図２Ｂに示すように導電膜４上にレジストを塗布し、フォトリソグラフィ技術にてレジストパターン６を形成する。次に、図２Ｃに示すようにレジストパターン６をマスクとして、エッチング技術にて導電膜４をパターニングする。次に、図２Ｄに示すようにパターニングされた導電膜４表面のレジストパターン６を除去する。図２Ｄの導電膜４上レジストパターン６の除去として、一般にＯ2プラズマのアッシングを行っている。しかし、このＯ2プラズマアッシングにより、導電膜４表面に数ｎｍの膜厚ではあるが酸化膜７が形成されてしまう（例えば、ＴｉＮ膜の場合、４ｎｍ程度）。従って、導電膜４の配線を形成後、図２Ｅに示すように導電膜４配線上に導電性酸化物膜５を成膜する前に、アッシングによって形成された導電膜４表面の酸化膜を除去しなければ、導電性酸化物膜５と導電膜４との界面に酸化膜が形成され、配線の接触抵抗低減につながらない。
【０００８】
次に、図２Ｅに示すように導電性酸化物膜５、例えば、ＩＴＯを成膜する。次に、図２Ｆに示すように導電性酸化物膜５表面にレジストを塗布し、フォトリソグラフィ技術にてレジストパターン８を形成する。ここでは、図２Ｃに示すレジストパターン６と図２Ｆに示すレジストパターン８は同一マスクを使用している。次に、図２Ｇに示すようにレジストパターン８をマスクとして、エッチング技術にて導電性酸化物膜５をパターニングする。次に、図２Ｈに示す様にパターニングされた導電性酸化物膜５表面のレジストパターン８を除去する。
ここで、図２Ｂで形成したレジストパターン６と図２Ｆで形成したレジストパターン８は、同じ位置に配置することは困難であるため、導電性酸化物膜５の配線とその下層の導電膜４の配線を一致できない。したがって、図２Ｇに示すように、導電性酸化物膜５の配線がその下層の導電膜４の配線の側面にも形成されたり、表面に酸化膜７が形成された導電膜４表面が一部露出してしまう。
【特許文献１】特開昭６１−２２１８８３号公報
【特許文献２】特開２００３−２６９９０７号公報
【特許文献３】特開平３−１２９３２６号公報
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かくして本発明によれば、耐酸化性金属又はその窒化物からなる導電膜と、該導電膜上に形成された導電性酸化物膜とからなり、両膜が、同一のマスクにより加工されたパターンを有し、かつ両膜の間に自然酸化膜を介することなく直接接することを特徴とする配線構造が提供される。
更に、本発明によれば、耐酸化性金属又はその窒化物からなる導電膜を形成する工程と、該導電膜上の自然酸化膜を除去する工程と、前記導電膜上に導電性酸化物膜を形成する工程と、前記導電膜及び導電性酸化物膜を同一のマスクにより同一のパターンに加工する工程とを有することを特徴とする配線構造の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、導電性酸化物膜／導電膜の配線構造とすることにより、配線表面が酸化されるのを防ぐことができる。
また、導電性酸化物膜／導電膜形成において、導電膜の最上層をＴｉＮのような耐酸化性膜を使用することで、導電膜と導電性酸化物膜との界面での導電膜の酸化を防ぐことができる。
更にまた、導電膜の成膜及びパターニング、導電性酸化物膜の成膜及びパターニングという工程では導電膜パターニング後のパターニング用のレジストマスク除去のためのＯ2プラズマアッシングによる導電膜表面の酸化が生じる。本発明では、導電膜と導電性酸化物膜を連続して成膜し、その後、同一のレジストパターンをマスクとして、導電性酸化物膜のパターニング、導電膜をパターニングできるので、導電膜と導電性酸化物膜との界面での導電膜の酸化を防ぐことができる。
導電膜及び導電性酸化物膜のパターニングを同一のレジストマスクを用いて行えるので、従来よりフォトリソ工程を１工程削減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の配線構造をその製造方法を参照しつつ説明する。
まず、耐酸化性金属又はその窒化物からなる導電膜を形成する。導電膜は、単層でも、２層以上であってもよい。
導電膜は、耐酸化性金属又はその窒化物からなる膜であれば特に限定されない。ここで耐酸化性とは、大気中で膜表面が酸化されない特性のことを示す。
具体的には、導電膜が単層の場合は、チタン、クロム、又はその窒化物からなる膜が挙げられる。２層構造の場合は、上層が、チタン、クロム又はその窒化物からなる膜、下層が、チタン、クロム、アルミニウム、銅、タングステン、ニッケル、及びこれらの合金からなる膜が挙げられる。
導電膜の形成方法は、特に限定されず、スパッタリング法、ＣＶＤ法、蒸着法等の方法が挙げられる。
【００１２】
なお、導電膜は、配線構造が属する技術分野に応じて選択される基板上に通常形成される。この基板には、種々の半導体装置が形成されていてもよい。
次に、導電膜上の自然酸化膜が除去される。自然酸化膜の除去方法は、特に限定されず、公知のウエットエッチングやドライエッチングをいずれも使用できる。この内、逆スパッタリングのようなドライエッチングが好ましい。
逆スパッタリングは、例えば、Ａｒガスを２５℃、５０〜５００Ｗでスパッタリングすることで行うことができる。
次いで、導電膜上に導電性酸化物膜が形成される。導電性酸化物膜としては、例えば、ＩＴＯ（酸化インジウム・スズ）、酸化スズ又は酸化亜鉛等の一般に透明導電膜として知られている膜が挙げられる。
導電性酸化物膜の形成方法は、特に限定されず、スパッタリング法、ＣＶＤ法等が挙げられる。この内、導電性酸化物膜の形成時に、導電膜の表面に酸化膜を形成させにくいスパッタリング法が好ましい。
【００１３】
この後、導電膜及び導電性酸化物膜は、同一のマスクにより同一のパターンに加工されて、本発明の配線構造となる。これにより、従来のように導電膜と導電性酸化物膜のマスクのずれによるパターンずれを防止することができる。また、パターンニングを同一のマスクで行えるので、パターニング工程を従来より減らすことができる。
加工方法は、公知のウエットエッチングやドライエッチングをいずれも使用できる。ここで、導電膜及び導電性酸化物膜のサイドエッチを防ぐために、異方性のエッチングであることが好ましく、ドライエッチングであることがより好ましい。
ドライエッチングは、例えば、高純度のヨウ化水素ガス（ＨＩ）と水素ガスの混合ガスを用い、２９０Ｗ、８０〜２５０℃で行うことができる。
【００１４】
本発明の配線構造は、導電膜と導電性酸化物膜の間に自然酸化膜が存在しないので、配線構造の表面に接触した際の接触抵抗を低減することができる。本発明の配線構造は、指紋センサのような表面形状認識用センサにおいて、皮膚と接する電極であり、皮膚が接触した際のアースをとるために、表面が露出した電極に好適に使用できる。更に、表面形状認識用センサ以外に、人体に帯電した電荷を逃がすための除電器への使用も考えられる。
【００１５】
実施の形態１
本発明を以下の実施の形態１によりより具体的に説明する。
まず、上層がＴｉＮ膜３、下層がＴｉ膜２からなる導電膜４をスパッタリング又はＣＶＤにて下地回路１上に成膜する（図１Ａ）。
次に、Ａｒプラズマで導電膜４表面を逆スパッタリングし、導電膜４表面に形成されている自然酸化膜を除去する。
続けて、導電膜４上に導電性酸化物膜５をスパッタリング又はＣＶＤにて成膜する（図１Ｂ）。なお、導電性酸化物膜５は、導電膜４上に酸化膜がＣＶＤ法より形成されにくいスパッタリング法が好ましい。
次に、図１Ｃに示すように、導電性酸化物膜５上にレジストを塗布し、フォトリソグラフィ技術にてレジストパターン６を形成する。
【００１６】
次に、図１Ｄに示すように、レジストパターン６をマスクとして、エッチング技術にて導電性酸化物膜５をパターニングする。エッチングはウエットエッチングでもドライエッチングでも構わない。但し、ウエットエッチングは、一般に等方性エッチングであるため、レジストパターン６下の導電性酸化物膜５がサイドエッチされてしまうので、ドライエッチングの方が好ましい。
【００１７】
次に、図１Ｅに示すように、導電性酸化物膜５上のレジストパターン６及びパターニングされた導電性酸化物膜５をマスクとして、エッチング技術にて導電膜４をパターニングする。このエッチングに関しても導電性酸化物膜５のエッチングと同様、ウエットエッチングよりもドライエッチングの方が好ましい。
次に、図１Ｆに示すように、パターニングされた導電性酸化物膜５表面のレジストパターン６を除去することで配線構造が得られる。レジストパターン６の除去に関しては、レジストパターン６下が導電性酸化物膜（ＩＴＯ）であるため、Ｏ2プラズマによるアッシングを行っても導電性酸化物膜５と導電膜４間は酸化されない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１の配線構造の製造方法の概略工程図である。
【図２】従来の配線構造の製造方法の概略工程図である。
【符号の説明】
【００１９】
１…下地回路、２…Ｔｉ膜、３…ＴｉＮ膜、４…導電膜
５…導電性酸化物膜、６・８…レジストパターン、７…酸化膜
【図１】
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【図２】
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