(57)【要約】      （修正有）【課題】チップ装置の表面処理方法及びそれにより形成されたチップ装置の提供。【解決手段】（ａ）露出した少なくとも一つの表面を具えたチップ本体を提供する。（ｂ）柔軟フラグメントのフッ化炭素ポリマー端とシラン基分極端とを具えた高分子モノマー溶液を該チップ本体の該少なくとも一つの表面にコーティングする。（ｃ）適切な環境設定下で該高分子モノマー溶液をキュアして全ての溶剤を除去し、並びに高分子モノマーを重合硬化させて該少なくとも一つの表面上に高分子材料層２０を形成し、該高分子材料層２０の露出した一面にこれにより柔軟フラグメントのフッ化炭素ポリマーの特性を具備させてチップ本体を外部或いは内部干渉より保護するのに用いる。以上の（ａ）から（ｃ）の工程を具えている。【選択図】図１
2005203740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップ装置の表面処理方法において、
（ａ）露出した少なくとも一つの表面を具えたチップ本体を提供する。
（ｂ）柔軟フラグメントのフッ化炭素ポリマー端とシラン基分極端とを具えた高分子モノマー溶液を該チップ本体の該少なくとも一つの表面にコーティングする。
（ｃ）適切な環境設定下で該高分子モノマー溶液をキュアして全ての溶剤を除去し、並びに高分子モノマーを重合硬化させて該少なくとも一つの表面上に高分子材料層を形成し、該高分子材料層の露出した一面にこれにより柔軟フラグメントのフッ化炭素ポリマーの特性を具備させてチップ本体を外部或いは内部干渉より保護するのに用いる。
以上の（ａ）から（ｃ）の工程を具えたことを特徴とする、チップ装置の表面処理方法。
【請求項２】
請求項１記載のチップ装置の表面処理方法において、チップ本体が複数のコンデンサ式指紋センスセルを具えて手指の指紋のセンスに用いられることを特徴とする、チップ装置の表面処理方法。
【請求項３】
請求項１記載のチップ装置の表面処理方法において、チップ本体が、
基板と、
該基板の上方において移動可能にサスペンドされたサスペンション層と、
を具えたことを特徴とする、チップ装置の表面処理方法。
【請求項４】
請求項３記載のチップ装置の表面処理方法において、チップ本体が、
基板上に固定されて局部がサスペンション層に接続されて該サスペンション層を固定層に対して移動可能とする固定層、
を更に具えたことを特徴とする、チップ装置の表面処理方法。
【請求項５】
チップ装置において、
少なくとも一つの表面を具えたチップ本体と、高分子材料層とを具え、
該高分子材料層は、高分子モノマー溶液を使用して該少なくとも一つの表面上に形成され、該高分子モノマー溶液はフッ化炭素ポリマー端とシラン基分極端を具え、該フッ化炭素ポリマー端が外部に露出してチップ本体を外部或いは内部干渉より保護し、該シラン基分極端が該高分子材料層を該少なくとも一つの表面に強固に固定することを特徴とする、チップ装置。
【請求項６】
請求項５記載のチップ装置において、チップ本体が複数のコンデンサ式指紋センスセルを具えて手指の指紋のセンスに用いられることを特徴とする、チップ装置。
【請求項７】
請求項５記載のチップ装置において、チップ本体が、
基板と、
該基板の上方において移動可能にサスペンドされたサスペンション層と、
を具えたことを特徴とする、チップ装置。
【請求項８】
請求項５記載のチップ装置において、チップ本体が、
基板上に固定されて局部がサスペンション層に接続されて該サスペンション層を固定層に対して移動可能とする固定層、
を更に具えたことを特徴とする、チップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一種のチップ装置の表面処理方法及びそれにより形成されたチップ装置に係り、特に、チップ装置が外部及び内部干渉を受けるのを防止する表面処理方法及びその方法により形成されるチップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明に関係する周知の技術として特許文献１から６があるので参照されたい。
【０００３】
半導体技術の発展と進歩により、半導体工程を使用して形成されるチップ装置は大量生産可能となりその価格が徐々に下がっている。例えば、シリコン半導体のチップ式指紋センサは半導体工程を利用して製造されて体積が小さい長所を有するため、徐々に伝統的な光学式指紋センサの代わりに採用されるようになっている。また、マイクロドライバ、圧力マイクロセンサ等可動サスペンション層を具えたチップ装置もまたマイクロマシンエレクトロニクス領域にあって既にその応用が広がっている。
【０００４】
構造上、コンデンサ式指紋センサは複数のコンデンサ式センスセルがアレイ方式で配置され、手指で外部に露出したセンスセルの表面に接触すると、手指の指紋に残るキャパシタンス曲線をセンスすることができる。しかし手指をセンサ表面に接触させる必要があり、手指の油や汗及び水分がチップ装置表面に残留し、残留画像を形成して後続の使用に影響を与えたり、更には複製されたり解読される問題が発生しうる。これはチップ装置の外部干渉因子と定義される。
【０００５】
通常、チップ式指紋センサの最外表面の材料は酸化シリコン、窒化シリコン或いは耐磨耗の炭化シリコン等とされ、そのうち、酸化シリコン及び窒化シリコンは親水性表面を形成する親水性材料であり、手指の脂や汗の残留を形成させやすい。炭化シリコン材料は比較的良好な水の排斥特色を有するが、良好な油排斥特性を具備せず、油脂を残留させやすく、長期に使用すると、画像変質を形成しうる。さらに、上述の材料の堆積時には表面粗さを制御しにくく、時として化学機械研磨（ＣＭＰ）により良好な表面平坦度と油を残留させにくい表面特性を達成する必要があり、製造の複雑度が増す。特許文献７には、酸化シリコンの堆積と後続のＣＭＰ工程により酸化シリコンで小孔を充満して平坦な外表面を達成することが記載されている。しかし、これは製造過程をあまりに複雑とし、一般の商業ウエハー委託製造工場の製造プロセスには不適合である。
【０００６】
このほか、可動サスペンション層を具えたマイクロマシンエレクトロ装置中にあって、通常は基板と、該基板の上方にサスペンドされたサスペンション層と、該基板の上方の固定層と、該基板と該固定層を固定するための中間層とを具えている。このマイクロマシンエレクトロ装置の形成過程中に、通常は絶縁層とされる中間層はもともとサスペンション層と基板の間に位置しているが、後には淘汰されてサスペンション層を形成する。このサスペンション層は局部が該固定層に固定され、これにより弾性移動の構造を形成する。
【０００７】
しかし、中間層を排除した後、該サスペンション層は該基板に粘着して正常運転不能となりやすく、これはチップ装置自身の内部干渉と定義される。或いは、サスペンション層の運転期間にあって、サスペンション層の運動の幅が過大であるか空気中の湿気によりサスペンション層が再度該基板に粘着して正常運転できなくなる可能性がある。
【０００８】
【特許文献１】台湾特許出願第０９１１０６８０６号明細書
【特許文献２】台湾特許出願第０９２１１２２６０号明細書
【特許文献３】台湾特許出願第０９２１２４６９７号明細書
【特許文献４】台湾特許出願第０９１１１０４４３号明細書
【特許文献５】台湾特許出願第０９０１１３７５５号明細書
【特許文献６】台湾特許出願第０９１１１８１４２号明細書
【特許文献７】米湾特許第６，５１５，４８８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以上の背景技術の問題を鑑み、本発明は、チップ装置の受ける外部或いは内部干渉を防止できる表面処理方法及びこの方法を使用して形成されたチップ装置を提供するものである。
【００１０】
本発明の主要な目的は、一種のチップ装置の表面処理方法及びそれにより形成されたチップ装置を提供し、これにより例えば汗、水、油脂等の外部因子による例えばコンデンサ式指紋センサのようなチップ装置の運転に対する干渉を防止することにある。
【００１１】
本発明のもう一つの目的は、一種のチップ装置の表面処理方法及びそれにより形成されたチップ装置を提供し、これによりチップ装置が受ける内部因子の干渉、例えばサスペンションマイクロマシン構造が基板への粘着により正常運転不能となるのを防止することにある。
【００１２】
本発明は一種のチップ装置の表面処理方法を提供し、それは、
（ａ）露出した少なくとも一つの表面を具えたチップ本体を提供する。
（ｂ）柔軟フラグメントのフッ化炭素ポリマー端とシラン基分極端とを具えた高分子モノマー溶液を該チップ本体の該少なくとも一つの表面にコーティングする。
（ｃ）適切な環境設定下で該高分子モノマー溶液をキュアして全ての溶剤を除去し、並びに高分子モノマーを重合硬化させて該少なくとも一つの表面上に高分子材料層を形成し、該高分子材料層の露出した一面にこれにより柔軟フラグメントのフッ化炭素ポリマーの特性を具備させてチップ本体を外部或いは内部干渉より保護するのに用いる。
以上の（ａ）から（ｃ）の工程を具えている。
【００１３】
本発明はまた上述のチップ装置の表面処理方法により形成されたチップ装置を提供し、それは、少なくとも一つの表面を具えたチップ本体と、高分子モノマー溶液を使用して該少なくとも一つの表面に重合硬化させてなる高分子材料層と、を具え、該高分子材料層は、フッ化炭素ポリマー端とシラン分極端を具え、該フッ化炭素ポリマー端は外部に露出して該チップ本体の受ける外部或いは内部干渉を防止し、該シラン分極端は該高分子材料層を強固に該少なくとも一つの表面に固定する。
【００１４】
上述の目的を達成するため、我々は表面エネルギーを最低とする被覆層材料を優先的に考慮する。フッ化炭素ポリマーが相当に低い表面エネルギー（約１５．７ｄｙｎｅｓ／ｃｍ程度）を有し、対水接触角部はいずれも１０４度程度であることから、汗、水及び油脂の残留防止に適合する。このような材料は例えばポリテトラフルオロエチレンとされうる。しかし、伝統的なフッ化炭素ポリマーとチップ装置表面の酸化シリコン、窒化シリコン等の表面エネルギーが比較的高い材料は有効な結合を行なえない。ゆえに、単純にこのような材料を利用して製造した指紋センサは多次の指紋検査の摩擦により脱落しやすい。
【００１５】
これにより、結合強度を考慮し、我々は上述の欠点を解決する別の材料を探さねばならない。この材料の一端にはチップ装置表面に結合可能な分極基が具備されなければならず、もう一端にはフッ化炭素ポリマーの低い表面エネルギーの化合物材料を具備しなければならない。これにより、本発明者はフッ化炭素ポリマーの別端にシラン基を接続したものが最良の材料選択であることを発見し、これはすなわちシラン基中のＳｉ−Ｏ−ＣＨ3 或いはＳｉ−Ｏ−Ｃ2 Ｈ5 が容易に加水分解してＳｉ−Ｏ−或いはＳｉ−ＯＨ基を生成し、この基がチップ装置表面の酸化シリコン、窒化シリコン等と−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−或いはＳｉ−Ｏ−Ｈ等の高い結合強度の共有結合或いは水素結合を形成するためである。また、もし硬化後の材料層の厚さを増す必要があれば、これにより該フッ化炭素ポリマー端にポリテトラフルオロエチレン或いは類似の化学構造の高分子を接続し、ポリテトラフルオロエチレン材料の本発明の装置への応用の方法については、上記の特許文献３を参照されたい。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
請求項１の発明は、チップ装置の表面処理方法において、
（ａ）露出した少なくとも一つの表面を具えたチップ本体を提供する。
（ｂ）柔軟フラグメントのフッ化炭素ポリマー端とシラン基分極端とを具えた高分子モノマー溶液を該チップ本体の該少なくとも一つの表面にコーティングするとしている。
（ｃ）適切な環境設定下で該高分子モノマー溶液をキュアして全ての溶剤を除去し、並びに高分子モノマーを重合硬化させて該少なくとも一つの表面上に高分子材料層を形成し、該高分子材料層の露出した一面にこれにより柔軟フラグメントのフッ化炭素ポリマーの特性を具備させてチップ本体を外部或いは内部干渉より保護するのに用いるとしている。
以上の（ａ）から（ｃ）の工程を具えたことを特徴とする、チップ装置の表面処理方法としている。
請求項２の発明は、請求項１記載のチップ装置の表面処理方法において、チップ本体が複数のコンデンサ式指紋センスセルを具えて手指の指紋のセンスに用いられることを特徴とする、チップ装置の表面処理方法としている。
請求項３の発明は、請求項１記載のチップ装置の表面処理方法において、チップ本体が、
基板と、
該基板の上方において移動可能にサスペンドされたサスペンション層と、
を具えたことを特徴とする、チップ装置の表面処理方法としている。
請求項４の発明は、請求項３記載のチップ装置の表面処理方法において、チップ本体が、
基板上に固定されて局部がサスペンション層に接続されて該サスペンション層を固定層に対して移動可能とする固定層、
を更に具えたことを特徴とする、チップ装置の表面処理方法としている。
請求項５の発明は、チップ装置において、
少なくとも一つの表面を具えたチップ本体と、高分子材料層とを具え、
該高分子材料層は、高分子モノマー溶液を使用して該少なくとも一つの表面上に形成され、該高分子モノマー溶液はフッ化炭素ポリマー端とシラン基分極端を具え、該フッ化炭素ポリマー端が外部に露出してチップ本体を外部或いは内部干渉より保護し、該シラン基分極端が該高分子材料層を該少なくとも一つの表面に強固に固定することを特徴とする、チップ装置としている。
請求項６の発明は、請求項５記載のチップ装置において、チップ本体が複数のコンデンサ式指紋センスセルを具えて手指の指紋のセンスに用いられることを特徴とする、チップ装置としている。
請求項７の発明は、請求項５記載のチップ装置において、チップ本体が、
基板と、
該基板の上方において移動可能にサスペンドされたサスペンション層と、
を具えたことを特徴とする、チップ装置としている。
請求項８の発明は、請求項５記載のチップ装置において、チップ本体が、
基板上に固定されて局部がサスペンション層に接続されて該サスペンション層を固定層に対して移動可能とする固定層、
を更に具えたことを特徴とする、チップ装置としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の処理方法はコンデンサ式指紋センサの最外層表面上に応用されて、有効に指紋残留を防止し、指紋読み取り及び認識の品質を高める。
【００１８】
或いは、本発明の処理方法はサスペンション微細構造を具えたマイクロマシンエレクトロ装置に応用されてその内部の可動部品がチップ装置表面に粘着して永久的破壊を形成するのを防止する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に本発明のチップ装置の表面処理方法を説明する。図１と図２を参照されたい。本発明のチップ装置の表面処理方法は以下の工程を具えている。
【００２０】
まず、チップ本体１０と３０を提供する。各チップ本体１０と３０は露出した少なくとも一つの表面１１と３１を具えている。本発明が一種のコンデンサ式指紋センサに応用される時、図１に示されるように、チップ本体１０は更に複数のコンデンサ式指紋センスセル１２を具え、手指の指紋をセンスするのに用いられ、該チップ本体１０の露出した表面１１は僅かに一つとされ、該チップ本体１０の表面１１は酸化シリコン或いは窒化シリコンで組成されている。
【００２１】
本発明をマイクロドライバ或いは圧力マイクロセンサ等のマイクロマシンエレクトロ装置に応用する時は、図２に示されるように、チップ本体３０は、基板３２、固定層３３、サスペンション層３４及び中間層３５を具え、該チップ本体３０の露出した表面３１の数は複数個とされる。該固定層３３は中間層３５を介して基板３２上に固定され、並びに胸部が該サスペンション層３４に接続され（接続部は図面中のサスペンション層３４の背後である）、該サスペンション層３４がこれにより該固定層３３に対して水平或いは垂直移動可能とされる。該サスペンション層３４は移動可能に該基板３２の上方にサスペンドされる。この時、チップ本体３０の露出した表面３１は該サスペンション層３４と該基板３２に対向する二つの表面３１Ａと３１Ｂ及びその他の表面を具えている。
【００２２】
その後、例えば浸漬、スピンコーティング、或いはスプレーコーティングの方式で、高分子モノマー溶液をチップ本体１０と３０の該少なくとも一つの表面１１と３１にコーティングする。各高分子モノマーは前述のフッ化炭素ポリマー端とシラン基の分極端を具えている。該フッ化炭素ポリマー端は柔軟フラグメントのフッ化炭素ポリマー結合を有するのがよい。例えば、上述の高分子モノマーを含有する溶液は、３Ｍ社のＥＧＣ１７２０溶液、或いはＤＡＩＫＩＮ社のＯＰＴＯＯＬ  ＤＳＸ溶液とされうる。
【００２３】
続いて、適切な環境設定下で、該高分子モノマー溶液をキュアして全ての溶剤を除去し、並びに高分子モノマーを重合硬化させて高分子材料層を少なくとも一つの表面上に形成する。該高分子材料層の露出した一面はこれにより柔軟フラグメントのフッ化炭素ポリマー（ｓｏｆｔ  ｆｒａｇｍｅｎｔ  ＦＣ  ｐｏｌｙｍｅｒ）特性を具備し、それはチップ本体を外部或いは内部干渉より保護する。
【００２４】
これにより、上述の方法で形成されたチップ装置は、チップ本体１０と３０及び高分子材料層２０と４０を具えている。該チップ本体１０と３０は少なくとも一つの表面１１と３１を具備する。各高分子材料層２０と４０は、高分子モノマー溶液を少なくとも一つの表面１１と３１上で重合硬化させてなる。該高分子材料層はフッ化炭素ポリマー端とシラン基分極端を具えている。該フッ化炭素ポリマー端はチップ本体１０と３０を外部或いは内部干渉より保護し、該シラン基分極端は高分子材料層を少なくとも一つの表面１１と３１上に強固に固定する。
【００２５】
本発明の主要な応用ターゲットは高分子材料層をコンデンサ式指紋センサのチップ装置表面に形成し、汗、垢及び指紋残留を防止し、指紋読み取り及び認識の品質を高めることにある。
【００２６】
本発明の重要な特色は、高分子材料を利用してチップ装置のチップ本体上に高分子材料層を形成することにあり、この高分子材料の一端はフッ化炭素ポリマー端と、もう一端はシラン基分極端とされる。最も好ましい情況は、フッ化炭素ポリマー端のフッ化炭素高分子結合が柔軟フラグメントを具えていることであり、なぜなら柔軟フラグメントは水、油を分子結合中間に残留させにくいためである。
【００２７】
製造と生産に便利であるように、上述の高分子モノマーは溶液形式で製造され、その処理方法は、この溶液を、浸漬、ホトレジストスピンコーティング或いはスプレーコーティングの方式で、チップ装置の表面にコーティングし、その後、高温（＞摂氏６０度）及び高湿（９０％）環境で、硬化重合させ、シラン基中のＳｉ−Ｏ−ＣＨ3 或いはＳｉ−Ｏ−Ｃ2 Ｈ5 を加水分解させてＳｉ−Ｏ−或いはＳｉ−ＯＨ基を生成し、チップ装置表面の酸化シリコン、窒化シリコン等と−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−或いはＳｉ−Ｏ−Ｈ等の高い結合強度の共有結合或いは水素結合を形成する、というものである。
【００２８】
以上の実施例は本発明の技術内容を説明するために提示されたものであり、本発明の範囲を限定するためのものではなく、本発明に基づきなしうる細部の修飾或いは改変は、いずれも本発明の請求範囲に属するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施例のチップ装置の表面処理方法の表示図である。
【図２】本発明の第２実施例のチップ装置の表面処理方法の表示図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０  チップ本体
１１  表面
１２  コンデンサ式指紋センサ
２０  高分子材料層
３０  チップ本体
３１Ａ、３１Ｂ  表面
３２  基板
３３  固定層
３４  サスペンション層
３５  中間層
４０  高分子材料層
【図１】
2005203740.tif 000003
【図２】
2005203740.tif 000004