JP2002221403A - 表面形状認識用センサの製造方法 - Google Patents
表面形状認識用センサの製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 微細な凹凸を安定して信頼性の高い状態で高
感度に検出する。 【解決手段】 半導体基板１上に第１の電極３を形成
し、半導体基板１上の第１の電極３の周囲に第２の電極
４を形成し、この第２の電極４上に、第１の電極３と離
間して対向するよう第３の電極６を形成し、この第３の
電極６上に第１の絶縁体９をＳＴＰ法により転写し、こ
の第１の絶縁体９上に第２の絶縁体１０を形成し、この
第２の絶縁体１０を突起形状に加工する。
感度に検出する。 【解決手段】 半導体基板１上に第１の電極３を形成
し、半導体基板１上の第１の電極３の周囲に第２の電極
４を形成し、この第２の電極４上に、第１の電極３と離
間して対向するよう第３の電極６を形成し、この第３の
電極６上に第１の絶縁体９をＳＴＰ法により転写し、こ
の第１の絶縁体９上に第２の絶縁体１０を形成し、この
第２の絶縁体１０を突起形状に加工する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、人間の指紋や動物
の鼻紋など微細な凹凸を有する表面形状を感知する表面
形状認識用センサの製造方法に関するものである。
の鼻紋など微細な凹凸を有する表面形状を感知する表面
形状認識用センサの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】情報化社会の進展と現代社会の環境にお
いて、セキュリティ技術への関心が高まっている。例え
ば、情報化社会では、電子現金化などのシステム構築の
ための本人認証技術が、重要な鍵となってきている。ま
た、盗難やカードの不正使用の防御策のための認証技術
についても研究開発が活発になっているのが実情である
（例えば、清水良真他、「個人認証付機能付きＩＣカー
ドに関する一検討」、信学技報、Technical report of
IEICE,OFS92-32,p25 30(1992) ）。認証方式は、指紋や
声紋など種々あるが、中でも、指紋認証技術について
は、これまで多くの技術開発がなされている。指紋認証
方式は、光学的な読み取り方式と、指紋の凹凸を検出し
て電気的信号に置き換える方式と、人間の電気特性を利
用する方式とに大別される。
いて、セキュリティ技術への関心が高まっている。例え
ば、情報化社会では、電子現金化などのシステム構築の
ための本人認証技術が、重要な鍵となってきている。ま
た、盗難やカードの不正使用の防御策のための認証技術
についても研究開発が活発になっているのが実情である
（例えば、清水良真他、「個人認証付機能付きＩＣカー
ドに関する一検討」、信学技報、Technical report of
IEICE,OFS92-32,p25 30(1992) ）。認証方式は、指紋や
声紋など種々あるが、中でも、指紋認証技術について
は、これまで多くの技術開発がなされている。指紋認証
方式は、光学的な読み取り方式と、指紋の凹凸を検出し
て電気的信号に置き換える方式と、人間の電気特性を利
用する方式とに大別される。
【０００３】光学的な読み取り方式は、主に光の反射と
ＣＣＤセンサを用いて指紋を読み取り、読み取った指紋
データを予め登録された指紋データと照合する方式であ
る（例えば、井垣誠吾他、「個人照合方法及び装置」、
特開昭６１−２２１８８３号公報）。指紋の凹凸を検出
する方式としては、指紋の圧力差を読みとるために圧電
薄膜を利用した方式が開発されている（例えば、佐原正
則他、「指紋センサ」、特開平５−６１９６５号公
報）。また、皮膚の接触により生じる電気特性の変化を
電気信号の分布に置き換えて指紋を検出する方式とし
て、感圧シートを用いた抵抗変化量もしくは容量変化量
による認証方式が提案されている（例えば、逸見和弘
也、「表面形状センサ、並びにそれを用いた個体認証装
置及び被起動型システム」、特開平７−１６８９３０号
公報）。
ＣＣＤセンサを用いて指紋を読み取り、読み取った指紋
データを予め登録された指紋データと照合する方式であ
る（例えば、井垣誠吾他、「個人照合方法及び装置」、
特開昭６１−２２１８８３号公報）。指紋の凹凸を検出
する方式としては、指紋の圧力差を読みとるために圧電
薄膜を利用した方式が開発されている（例えば、佐原正
則他、「指紋センサ」、特開平５−６１９６５号公
報）。また、皮膚の接触により生じる電気特性の変化を
電気信号の分布に置き換えて指紋を検出する方式とし
て、感圧シートを用いた抵抗変化量もしくは容量変化量
による認証方式が提案されている（例えば、逸見和弘
也、「表面形状センサ、並びにそれを用いた個体認証装
置及び被起動型システム」、特開平７−１６８９３０号
公報）。
【０００４】しかしながら、以上の技術において、ま
ず、光学的な読み取り方式は、小型化、汎用化が難し
く、用途が限定されるという問題がある。次に、感圧シ
ートなどを用いて指紋の凹凸を検出する方式は、材料が
特殊であることや加工性の難しさから実用化が難しいこ
とや信頼性に乏しいことが考えられる。
ず、光学的な読み取り方式は、小型化、汎用化が難し
く、用途が限定されるという問題がある。次に、感圧シ
ートなどを用いて指紋の凹凸を検出する方式は、材料が
特殊であることや加工性の難しさから実用化が難しいこ
とや信頼性に乏しいことが考えられる。
【０００５】そこで、このような問題を解決すべく、マ
ルコ タルターニ（Marco Tartagni）等は、ＬＳＩ製造
技術を用いて容量型の指紋センサを開発した（Marco T
artagni and Roberto Guerrieri,A 390 dpi Live Finge
rprint Imager Based on Feedback Capacitive Sensing
Scheme,1997 IEEE International Solid-State Circui
ts Conference,p200 201(1997)）。この容量型センサ
は、ＬＳＩチップ上に２次元に配列された小さなセンサ
素子の帰還静電容量を検出し、皮膚の凹凸パターンを検
出するものである。
ルコ タルターニ（Marco Tartagni）等は、ＬＳＩ製造
技術を用いて容量型の指紋センサを開発した（Marco T
artagni and Roberto Guerrieri,A 390 dpi Live Finge
rprint Imager Based on Feedback Capacitive Sensing
Scheme,1997 IEEE International Solid-State Circui
ts Conference,p200 201(1997)）。この容量型センサ
は、ＬＳＩチップ上に２次元に配列された小さなセンサ
素子の帰還静電容量を検出し、皮膚の凹凸パターンを検
出するものである。
【０００６】ここで、この容量型の指紋センサについて
図を参照して説明する。図４は従来の容量型の指紋セン
サを示す断面図である。同図に示すように、容量型の指
紋センサは、ＬＳＩ等の形成された半導体基板２１の上
にセンサ電極２２を形成し、センサ電極２２上にパシベ
ーション膜となる層間膜２３を形成したものである。す
なわち、センサ電極２２直上の層間膜２３に触れた皮膚
が電極として機能し、皮膚とセンサ電極２２間の容量を
検出することにより、微細構造の凹凸を感知するように
構成されている。この構造は、従来の光学式に比較し、
特殊なインターフェイスが不要なことや小型化が可能な
ことが特徴である。しかしながら、容量型のセンサで
は、皮膚を電極として利用しているため、接触時に生じ
た静電気によって、半導体基板２１に搭載されているＬ
ＳＩ等が静電破壊され易いという問題点があった。
図を参照して説明する。図４は従来の容量型の指紋セン
サを示す断面図である。同図に示すように、容量型の指
紋センサは、ＬＳＩ等の形成された半導体基板２１の上
にセンサ電極２２を形成し、センサ電極２２上にパシベ
ーション膜となる層間膜２３を形成したものである。す
なわち、センサ電極２２直上の層間膜２３に触れた皮膚
が電極として機能し、皮膚とセンサ電極２２間の容量を
検出することにより、微細構造の凹凸を感知するように
構成されている。この構造は、従来の光学式に比較し、
特殊なインターフェイスが不要なことや小型化が可能な
ことが特徴である。しかしながら、容量型のセンサで
は、皮膚を電極として利用しているため、接触時に生じ
た静電気によって、半導体基板２１に搭載されているＬ
ＳＩ等が静電破壊され易いという問題点があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、光学式
のセンサでは、小型化や汎用化が難しいという問題点が
あり、感圧式のセンサでは、実用化が難しく、信頼性に
乏しいという問題点があった。また、容量型のセンサで
は、半導体回路が静電破壊され易いという問題点があっ
た。したがって、小型で汎用性を備え、人間の指紋や動
物の鼻紋などの微細な凹凸を安定して信頼性の高い状態
で高感度に検出することができる表面形状認識用センサ
及びその製造方法の開発が従来より望まれていた。本発
明の目的は、センシングの際に発生する静電気によって
静電破壊されることなどがないなど、安定して高感度の
検出が信頼性の高い状態で可能な表面形状認識用センサ
を提供することにある。
のセンサでは、小型化や汎用化が難しいという問題点が
あり、感圧式のセンサでは、実用化が難しく、信頼性に
乏しいという問題点があった。また、容量型のセンサで
は、半導体回路が静電破壊され易いという問題点があっ
た。したがって、小型で汎用性を備え、人間の指紋や動
物の鼻紋などの微細な凹凸を安定して信頼性の高い状態
で高感度に検出することができる表面形状認識用センサ
及びその製造方法の開発が従来より望まれていた。本発
明の目的は、センシングの際に発生する静電気によって
静電破壊されることなどがないなど、安定して高感度の
検出が信頼性の高い状態で可能な表面形状認識用センサ
を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の表面形状認識用
センサの製造方法は、半導体基板（１）上に第１の電極
（３）を形成する工程と、前記半導体基板上の前記第１
の電極の周囲に第２の電極（４）を形成する工程と、こ
の第２の電極上に、前記第１の電極と離間して対向する
よう第３の電極（６）を形成する工程と、この第３の電
極上に第１の絶縁体（９）を転写する工程と、この第１
の絶縁体上に第２の絶縁体（１０）を形成する工程と、
この第２の絶縁体を突起形状に加工する工程とからなる
ものである。また、本発明の表面形状認識用センサの製
造方法は、半導体基板（１）上に第１の電極（３）を形
成する工程と、前記半導体基板上の前記第１の電極の周
囲に第２の電極（４）を形成する工程と、この第２の電
極上に、前記第１の電極と離間して対向するよう第３の
電極（６）を形成する工程と、この第３の電極上に絶縁
体（１１）を転写する工程と、この絶縁体を上に凸の形
状に加工する工程とからなるものである。また、本発明
の表面形状認識用センサの製造方法の１構成例として、
前記第１の絶縁体又は前記絶縁体を転写する工程は、前
記転写の方法としてＳＴＰ法を用いるものである。
センサの製造方法は、半導体基板（１）上に第１の電極
（３）を形成する工程と、前記半導体基板上の前記第１
の電極の周囲に第２の電極（４）を形成する工程と、こ
の第２の電極上に、前記第１の電極と離間して対向する
よう第３の電極（６）を形成する工程と、この第３の電
極上に第１の絶縁体（９）を転写する工程と、この第１
の絶縁体上に第２の絶縁体（１０）を形成する工程と、
この第２の絶縁体を突起形状に加工する工程とからなる
ものである。また、本発明の表面形状認識用センサの製
造方法は、半導体基板（１）上に第１の電極（３）を形
成する工程と、前記半導体基板上の前記第１の電極の周
囲に第２の電極（４）を形成する工程と、この第２の電
極上に、前記第１の電極と離間して対向するよう第３の
電極（６）を形成する工程と、この第３の電極上に絶縁
体（１１）を転写する工程と、この絶縁体を上に凸の形
状に加工する工程とからなるものである。また、本発明
の表面形状認識用センサの製造方法の１構成例として、
前記第１の絶縁体又は前記絶縁体を転写する工程は、前
記転写の方法としてＳＴＰ法を用いるものである。
【０００９】また、本発明の表面形状認識用センサの製
造方法の１構成例として、前記第１の電極を形成する工
程は、前記半導体基板上に第１の金属膜（２）を形成す
る工程と、この第１の金属膜上にパターニングされた第
１のレジストを形成する工程と、この第１のレジストの
開口部に前記第１の電極を形成する工程と、前記第１の
レジストを除去する工程とからなり、前記第２の電極を
形成する工程は、前記第１の金属膜上にパターニングさ
れた第２のレジストを形成する工程と、この第２のレジ
ストの開口部に前記第２の電極を形成する工程と、前記
第２のレジストを除去する工程と、前記第１、第２の電
極をマスクとして前記第１の金属膜をエッチングする工
程とからなり、前記第３の電極を形成する工程は、前記
第１、第２の電極上に犠牲膜（５）を形成する工程と、
前記第２の電極上の犠牲膜を除去して前記第２の電極を
露出させる工程と、前記第２の電極及び犠牲膜上に第２
の金属膜（７）を形成する工程と、この第２の金属膜上
にパターニングされた第３のレジストを形成する工程
と、この第３のレジストの開口部に前記第３の電極を形
成する工程と、前記第３のレジストを除去する工程と、
前記第３の電極をマスクとして前記第２の金属膜をエッ
チングする工程と、前記犠牲膜を除去する工程とからな
り、前記第１の絶縁体を転写する工程は、ＳＴＰ法によ
り前記第３の電極上に前記第１の絶縁体を転写する工程
からなり、前記第２の絶縁体を形成する工程は、感光性
の絶縁体を前記第１の絶縁体上に塗布する工程からな
り、前記第２の絶縁体を突起形状に加工する工程は、前
記第２の絶縁体の一部を露光する工程と、露光後現像す
る工程とからなるものである。また、本発明の表面形状
認識用センサの製造方法の１構成例として、前記第１の
電極を形成する工程は、前記半導体基板上に第１の金属
膜を形成する工程と、この第１の金属膜上にパターニン
グされた第１のレジストを形成する工程と、この第１の
レジストの開口部に前記第１の電極を形成する工程と、
前記第１のレジストを除去する工程とからなり、前記第
２の電極を形成する工程は、前記第１の金属膜上にパタ
ーニングされた第２のレジストを形成する工程と、この
第２のレジストの開口部に前記第２の電極を形成する工
程と、前記第２のレジストを除去する工程と、前記第
１、第２の電極をマスクとして前記第１の金属膜をエッ
チングする工程とからなり、前記第３の電極を形成する
工程は、前記第１、第２の電極上に犠牲膜を形成する工
程と、前記第２の電極上の犠牲膜を除去して前記第２の
電極を露出させる工程と、前記第２の電極及び犠牲膜上
に第２の金属膜を形成する工程と、この第２の金属膜上
にパターニングされた第３のレジストを形成する工程
と、この第３のレジストの開口部に前記第３の電極を形
成する工程と、前記第３のレジストを除去する工程と、
前記第３の電極をマスクとして前記第２の金属膜をエッ
チングする工程と、前記犠牲膜を除去する工程とからな
り、前記絶縁体を転写する工程は、感光性の絶縁体をＳ
ＴＰ法により前記第３の電極上に転写する工程からな
り、前記絶縁体を上に凸の形状に加工する工程は、前記
絶縁体の一部を露光する工程と、露光後現像する工程と
からなるものである。
造方法の１構成例として、前記第１の電極を形成する工
程は、前記半導体基板上に第１の金属膜（２）を形成す
る工程と、この第１の金属膜上にパターニングされた第
１のレジストを形成する工程と、この第１のレジストの
開口部に前記第１の電極を形成する工程と、前記第１の
レジストを除去する工程とからなり、前記第２の電極を
形成する工程は、前記第１の金属膜上にパターニングさ
れた第２のレジストを形成する工程と、この第２のレジ
ストの開口部に前記第２の電極を形成する工程と、前記
第２のレジストを除去する工程と、前記第１、第２の電
極をマスクとして前記第１の金属膜をエッチングする工
程とからなり、前記第３の電極を形成する工程は、前記
第１、第２の電極上に犠牲膜（５）を形成する工程と、
前記第２の電極上の犠牲膜を除去して前記第２の電極を
露出させる工程と、前記第２の電極及び犠牲膜上に第２
の金属膜（７）を形成する工程と、この第２の金属膜上
にパターニングされた第３のレジストを形成する工程
と、この第３のレジストの開口部に前記第３の電極を形
成する工程と、前記第３のレジストを除去する工程と、
前記第３の電極をマスクとして前記第２の金属膜をエッ
チングする工程と、前記犠牲膜を除去する工程とからな
り、前記第１の絶縁体を転写する工程は、ＳＴＰ法によ
り前記第３の電極上に前記第１の絶縁体を転写する工程
からなり、前記第２の絶縁体を形成する工程は、感光性
の絶縁体を前記第１の絶縁体上に塗布する工程からな
り、前記第２の絶縁体を突起形状に加工する工程は、前
記第２の絶縁体の一部を露光する工程と、露光後現像す
る工程とからなるものである。また、本発明の表面形状
認識用センサの製造方法の１構成例として、前記第１の
電極を形成する工程は、前記半導体基板上に第１の金属
膜を形成する工程と、この第１の金属膜上にパターニン
グされた第１のレジストを形成する工程と、この第１の
レジストの開口部に前記第１の電極を形成する工程と、
前記第１のレジストを除去する工程とからなり、前記第
２の電極を形成する工程は、前記第１の金属膜上にパタ
ーニングされた第２のレジストを形成する工程と、この
第２のレジストの開口部に前記第２の電極を形成する工
程と、前記第２のレジストを除去する工程と、前記第
１、第２の電極をマスクとして前記第１の金属膜をエッ
チングする工程とからなり、前記第３の電極を形成する
工程は、前記第１、第２の電極上に犠牲膜を形成する工
程と、前記第２の電極上の犠牲膜を除去して前記第２の
電極を露出させる工程と、前記第２の電極及び犠牲膜上
に第２の金属膜を形成する工程と、この第２の金属膜上
にパターニングされた第３のレジストを形成する工程
と、この第３のレジストの開口部に前記第３の電極を形
成する工程と、前記第３のレジストを除去する工程と、
前記第３の電極をマスクとして前記第２の金属膜をエッ
チングする工程と、前記犠牲膜を除去する工程とからな
り、前記絶縁体を転写する工程は、感光性の絶縁体をＳ
ＴＰ法により前記第３の電極上に転写する工程からな
り、前記絶縁体を上に凸の形状に加工する工程は、前記
絶縁体の一部を露光する工程と、露光後現像する工程と
からなるものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】［実施の形態の１］以下、本発明
の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１、図２は本発明の第１の実施の形態となる表面形状
認識用センサの製造方法を示す工程断面図である。本実
施の形態における半導体基板１には、表面形状認識用セ
ンサの静電容量を検出するセンサ回路等の半導体集積回
路と、半導体集積回路と表面形状認識用センサとを接続
するための配線層と、半導体集積回路及び配線層を覆う
層間絶縁膜とが既に形成されており、さらに層間絶縁膜
には、配線層と接続されたスルーホールが設けられてい
る。本実施の形態では、以上のような構造が既に形成さ
れているものとして、表面形状認識用センサの製造方法
を説明する。
の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１、図２は本発明の第１の実施の形態となる表面形状
認識用センサの製造方法を示す工程断面図である。本実
施の形態における半導体基板１には、表面形状認識用セ
ンサの静電容量を検出するセンサ回路等の半導体集積回
路と、半導体集積回路と表面形状認識用センサとを接続
するための配線層と、半導体集積回路及び配線層を覆う
層間絶縁膜とが既に形成されており、さらに層間絶縁膜
には、配線層と接続されたスルーホールが設けられてい
る。本実施の形態では、以上のような構造が既に形成さ
れているものとして、表面形状認識用センサの製造方法
を説明する。
【００１１】まず、半導体基板１上の層間絶縁膜の全面
に金属からなるシード層２を形成し、続いてシード層２
上にメッキ用の第１のレジスト（不図示）を形成して、
このレジストの一部（第１の電極３が形成される領域）
に例えば正方形の開口部を形成するパターニングを行
い、メッキを用いて金属からなる第１の電極３を開口部
に形成する（図１（ａ））。これにより、第１の電極３
と層間絶縁膜に設けられた第１のスルーホール（不図
示）とがシード層２を介して電気的に接続されるので、
第１の電極３と半導体集積回路とがシード層２、第１の
スルーホール及び第１の配線層（不図示）を介して電気
的に接続されたことになる。
に金属からなるシード層２を形成し、続いてシード層２
上にメッキ用の第１のレジスト（不図示）を形成して、
このレジストの一部（第１の電極３が形成される領域）
に例えば正方形の開口部を形成するパターニングを行
い、メッキを用いて金属からなる第１の電極３を開口部
に形成する（図１（ａ））。これにより、第１の電極３
と層間絶縁膜に設けられた第１のスルーホール（不図
示）とがシード層２を介して電気的に接続されるので、
第１の電極３と半導体集積回路とがシード層２、第１の
スルーホール及び第１の配線層（不図示）を介して電気
的に接続されたことになる。
【００１２】本実施の形態では、シード層２としてＴｉ
／Ａｕを蒸着法で膜厚０．１μｍずつ形成し、メッキ用
の第１のレジストを膜厚５．０μｍ形成した。メッキ工
程では、電解メッキを用い、第１の電極３としてＡｕ膜
を膜厚１．０μｍ形成した。
／Ａｕを蒸着法で膜厚０．１μｍずつ形成し、メッキ用
の第１のレジストを膜厚５．０μｍ形成した。メッキ工
程では、電解メッキを用い、第１の電極３としてＡｕ膜
を膜厚１．０μｍ形成した。
【００１３】次に、メッキ用の第１のレジストを剥離し
た後、シード層２上にメッキ用の第２のレジスト（不図
示）を形成して、このレジストの一部（第２の電極４が
形成される領域）に開口部を形成するパターニングを行
い、第１の電極３よりも膜厚の大きい第２の電極４を開
口部に形成する。そして、メッキ用の第２のレジストを
剥離した後、電極３，４の直下以外のシード層２をエッ
チングで除去する（図１（ｂ））。これにより、第２の
電極４と層間絶縁膜に設けられた第２のスルーホール
（不図示）とがシード層２を介して電気的に接続される
ので、第２の電極４と半導体集積回路とがシード層２、
第２のスルーホール及び第２の配線層（不図示）を介し
て電気的に接続されたことになる。
た後、シード層２上にメッキ用の第２のレジスト（不図
示）を形成して、このレジストの一部（第２の電極４が
形成される領域）に開口部を形成するパターニングを行
い、第１の電極３よりも膜厚の大きい第２の電極４を開
口部に形成する。そして、メッキ用の第２のレジストを
剥離した後、電極３，４の直下以外のシード層２をエッ
チングで除去する（図１（ｂ））。これにより、第２の
電極４と層間絶縁膜に設けられた第２のスルーホール
（不図示）とがシード層２を介して電気的に接続される
ので、第２の電極４と半導体集積回路とがシード層２、
第２のスルーホール及び第２の配線層（不図示）を介し
て電気的に接続されたことになる。
【００１４】本実施の形態では、メッキ用の第２のレジ
ストを膜厚５．０μｍ形成し、メッキ工程では、電解メ
ッキを用い、第２の電極４としてＡｕ膜を膜厚３．０μ
ｍ形成した。また、シード層２は、第１、第２の電極
３，４をマスクとしてウエットエッチングにより除去し
た。
ストを膜厚５．０μｍ形成し、メッキ工程では、電解メ
ッキを用い、第２の電極４としてＡｕ膜を膜厚３．０μ
ｍ形成した。また、シード層２は、第１、第２の電極
３，４をマスクとしてウエットエッチングにより除去し
た。
【００１５】続いて、第１、第２の電極３，４を覆うよ
うに犠牲膜５を形成する（図１（ｃ））。本実施の形態
では、スピン法を用いて感光性ポリイミドからなる犠牲
膜５を第２の電極４の膜厚よりも厚く形成した。なお、
犠牲膜５は感光性ポリイミドに限るものではなく、犠牲
膜となりうる材料、すなわち後述する等方性エッチング
で除去することが可能な材料であれば、他の材料でもよ
い。犠牲膜５の形成後、第２の電極４上の犠牲膜５を露
光し現像して、犠牲膜５を除去し、第２の電極４を露出
させる。そして、露光現像後に３１０℃のアニールを実
施する（図１（ｄ））。
うに犠牲膜５を形成する（図１（ｃ））。本実施の形態
では、スピン法を用いて感光性ポリイミドからなる犠牲
膜５を第２の電極４の膜厚よりも厚く形成した。なお、
犠牲膜５は感光性ポリイミドに限るものではなく、犠牲
膜となりうる材料、すなわち後述する等方性エッチング
で除去することが可能な材料であれば、他の材料でもよ
い。犠牲膜５の形成後、第２の電極４上の犠牲膜５を露
光し現像して、犠牲膜５を除去し、第２の電極４を露出
させる。そして、露光現像後に３１０℃のアニールを実
施する（図１（ｄ））。
【００１６】アニールの実施後、化学研磨を用いてエッ
チングを行い、第２の電極４と犠牲膜５の表面を平坦化
し、平坦化した第２の電極４及び犠牲膜５上に金属から
なる第３の電極６をパターニング形成する（図１
（ｅ））。本実施の形態では、第２の電極４及び犠牲膜
５の全面を覆うように金属からなるシード層７を形成
し、シード層７上にメッキ用の第３のレジスト（不図
示）を形成して、このレジストの一部（第３の電極６が
形成される領域）に開口部を形成するパターニングを行
い、メッキを用いて金属からなる第３の電極６を形成し
た。これにより、第３の電極６と第２の電極４とがシー
ド層７を介して電気的に接続される。
チングを行い、第２の電極４と犠牲膜５の表面を平坦化
し、平坦化した第２の電極４及び犠牲膜５上に金属から
なる第３の電極６をパターニング形成する（図１
（ｅ））。本実施の形態では、第２の電極４及び犠牲膜
５の全面を覆うように金属からなるシード層７を形成
し、シード層７上にメッキ用の第３のレジスト（不図
示）を形成して、このレジストの一部（第３の電極６が
形成される領域）に開口部を形成するパターニングを行
い、メッキを用いて金属からなる第３の電極６を形成し
た。これにより、第３の電極６と第２の電極４とがシー
ド層７を介して電気的に接続される。
【００１７】ここでは、シード層７としてＴｉ／Ａｕを
蒸着法で膜厚０．１μｍずつ形成し、メッキ用の第３の
レジストを膜厚５．０μｍ形成した。そして、第３の電
極６の形状がメッシュ状となるように第３のレジストの
パターニングを行っている。メッキ工程では、電解メッ
キを用い、第３の電極６としてＡｕ膜を膜厚０．４μｍ
形成した。第３の電極６の形成後、メッキ用の第３のレ
ジストを剥離し、第３の電極６をマスクとして電極６の
直下以外のシード層７をウエットエッチングで除去す
る。
蒸着法で膜厚０．１μｍずつ形成し、メッキ用の第３の
レジストを膜厚５．０μｍ形成した。そして、第３の電
極６の形状がメッシュ状となるように第３のレジストの
パターニングを行っている。メッキ工程では、電解メッ
キを用い、第３の電極６としてＡｕ膜を膜厚０．４μｍ
形成した。第３の電極６の形成後、メッキ用の第３のレ
ジストを剥離し、第３の電極６をマスクとして電極６の
直下以外のシード層７をウエットエッチングで除去す
る。
【００１８】次に、犠牲膜５を等方性ドライエッチング
で除去する（図１（ｆ））。本実施の形態では、第３の
電極６をメッシュ状に加工したため、第３の電極６及び
シード層７には犠牲膜除去のための開口部８が設けられ
ており、犠牲膜５のエッチングを容易に行うことが可能
である。
で除去する（図１（ｆ））。本実施の形態では、第３の
電極６をメッシュ状に加工したため、第３の電極６及び
シード層７には犠牲膜除去のための開口部８が設けられ
ており、犠牲膜５のエッチングを容易に行うことが可能
である。
【００１９】犠牲膜５の除去後、第３の電極６上に第１
の絶縁体９を封止膜として形成する（図２（ａ））。本
実施の形態では、第１の絶縁体９をＳＴＰ（Spin coati
ng film Transfer and Hot pressing ）法を用いて形成
した。ＳＴＰ法は、予めフイルム上に絶縁体を塗布し、
このフイルム上の絶縁体を真空中で第３の電極６の表面
に加熱圧接して、続いてフィルムを剥離することによ
り、絶縁体を第３の電極６の表面に転写する方法であ
る。
の絶縁体９を封止膜として形成する（図２（ａ））。本
実施の形態では、第１の絶縁体９をＳＴＰ（Spin coati
ng film Transfer and Hot pressing ）法を用いて形成
した。ＳＴＰ法は、予めフイルム上に絶縁体を塗布し、
このフイルム上の絶縁体を真空中で第３の電極６の表面
に加熱圧接して、続いてフィルムを剥離することによ
り、絶縁体を第３の電極６の表面に転写する方法であ
る。
【００２０】本実施の形態では、第１の絶縁体９として
膜厚１μｍのポリイミド膜を形成した。ＳＴＰの条件と
しては、加重が５ｋｇ、真空度が１０Ｔｏｒｒ、加熱温
度が１５０℃、転写時間１分で絶縁体の転写を行った。
第１の絶縁体９の形成後、３００℃のアニールを３０分
行った。
膜厚１μｍのポリイミド膜を形成した。ＳＴＰの条件と
しては、加重が５ｋｇ、真空度が１０Ｔｏｒｒ、加熱温
度が１５０℃、転写時間１分で絶縁体の転写を行った。
第１の絶縁体９の形成後、３００℃のアニールを３０分
行った。
【００２１】そして、第１の絶縁体９上に突起状の第２
の絶縁体１０を形成した（図２（ｂ））。本実施の形態
では、第２の絶縁体１０として感光性ポリイミド膜を５
μｍから１０μｍ程度塗布法により形成した後、センサ
の中央部（第１の電極３の真上に位置する部分）以外を
露光現像して除去し、現像後３００℃のアニールを３０
分実施した。第１、第２の絶縁体９，１０は保護膜とし
て機能する。また、第２の絶縁体１０を突起状に形成す
る理由は、検出感度を向上させるためである。
の絶縁体１０を形成した（図２（ｂ））。本実施の形態
では、第２の絶縁体１０として感光性ポリイミド膜を５
μｍから１０μｍ程度塗布法により形成した後、センサ
の中央部（第１の電極３の真上に位置する部分）以外を
露光現像して除去し、現像後３００℃のアニールを３０
分実施した。第１、第２の絶縁体９，１０は保護膜とし
て機能する。また、第２の絶縁体１０を突起状に形成す
る理由は、検出感度を向上させるためである。
【００２２】以上で、表面形状認識用センサの製造が終
了する。第２の絶縁体１０が対象物と接触すると、第３
の電極６が変形する。その結果、第１の電極３と第３の
電極６との間の容量が変化し、この容量変化をセンサ回
路で電気信号として検出することにより、対象物の凹凸
を検出することができる。そして、本実施の形態では、
第１の電極３の周囲を囲むように、第２の電極４及び第
３の電極６を形成しているので、第２の電極４及び第３
の電極６を接地すれば、半導体基板１内の半導体集積回
路が静電破壊されることを防止できる。
了する。第２の絶縁体１０が対象物と接触すると、第３
の電極６が変形する。その結果、第１の電極３と第３の
電極６との間の容量が変化し、この容量変化をセンサ回
路で電気信号として検出することにより、対象物の凹凸
を検出することができる。そして、本実施の形態では、
第１の電極３の周囲を囲むように、第２の電極４及び第
３の電極６を形成しているので、第２の電極４及び第３
の電極６を接地すれば、半導体基板１内の半導体集積回
路が静電破壊されることを防止できる。
【００２３】［実施の形態の２］図３は本発明の第２の
実施の形態となる表面形状認識用センサの製造方法を示
す工程断面図であり、図１と同一の構成には同一の符号
を付してある。本実施の形態においても、図１（ａ）〜
図１（ｆ）までの工程は実施の形態の１と全く同じであ
るので、説明は省略する。
実施の形態となる表面形状認識用センサの製造方法を示
す工程断面図であり、図１と同一の構成には同一の符号
を付してある。本実施の形態においても、図１（ａ）〜
図１（ｆ）までの工程は実施の形態の１と全く同じであ
るので、説明は省略する。
【００２４】図１（ｆ）で犠牲膜５を除去した後、本実
施の形態では、第３の電極６上に感光性絶縁体１１を封
止膜として形成する（図３（ａ））。感光性絶縁体１１
は、実施の形態の１で説明したＳＴＰ法を用いて形成す
る。本実施の形態では、感光性絶縁体１１として膜厚１
０μｍの感光性ポリイミド膜を形成した。ＳＴＰの条件
としては、加重が５ｋｇ、真空度が１０Ｔｏｒｒ、加熱
温度が１５０℃、転写時間１分で絶縁体の転写を行っ
た。
施の形態では、第３の電極６上に感光性絶縁体１１を封
止膜として形成する（図３（ａ））。感光性絶縁体１１
は、実施の形態の１で説明したＳＴＰ法を用いて形成す
る。本実施の形態では、感光性絶縁体１１として膜厚１
０μｍの感光性ポリイミド膜を形成した。ＳＴＰの条件
としては、加重が５ｋｇ、真空度が１０Ｔｏｒｒ、加熱
温度が１５０℃、転写時間１分で絶縁体の転写を行っ
た。
【００２５】次に、感光性絶縁体１１のセンサ中央部以
外を露光現像して除去し、感光性絶縁体１１を上に凸の
形状に加工した（図３（ｂ））。そして、現像後３００
℃のアニールを３０分実施した。以上で、実施の形態の
１と同様の構造及び動作原理の表面形状認識用センサを
実現することができる。
外を露光現像して除去し、感光性絶縁体１１を上に凸の
形状に加工した（図３（ｂ））。そして、現像後３００
℃のアニールを３０分実施した。以上で、実施の形態の
１と同様の構造及び動作原理の表面形状認識用センサを
実現することができる。
【００２６】以上説明したように実施の形態の１，２で
は、ＳＴＰ法を用いてセンサの可動空間を封止すること
により、従来よりも簡単に表面形状認識用センサを製造
することができる。なお、実施の形態の１，２では、表
面形状認識用センサを１個としているが、複数のセンサ
を２次元状に配置してもよい。
は、ＳＴＰ法を用いてセンサの可動空間を封止すること
により、従来よりも簡単に表面形状認識用センサを製造
することができる。なお、実施の形態の１，２では、表
面形状認識用センサを１個としているが、複数のセンサ
を２次元状に配置してもよい。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、第１の電極の周囲を囲
むように、第２の電極及び第３の電極を形成しているの
で、第２の電極及び第３の電極を接地すれば、半導体基
板内の半導体集積回路が静電破壊されることを防止でき
る。その結果、従来の容量型のセンサのような静電破壊
の発生を抑えることができ、光学式や感圧式のセンサよ
りも小型で汎用性を備え、人間の指紋や動物の鼻紋など
の微細な凹凸を安定して信頼性の高い状態で高感度に検
出することができる表面形状認識用センサを実現するこ
とができる。また、第３の電極上に絶縁体を形成する方
法として、転写を用いることにより、表面形状認識用セ
ンサの製造を簡単にすることができる。
むように、第２の電極及び第３の電極を形成しているの
で、第２の電極及び第３の電極を接地すれば、半導体基
板内の半導体集積回路が静電破壊されることを防止でき
る。その結果、従来の容量型のセンサのような静電破壊
の発生を抑えることができ、光学式や感圧式のセンサよ
りも小型で汎用性を備え、人間の指紋や動物の鼻紋など
の微細な凹凸を安定して信頼性の高い状態で高感度に検
出することができる表面形状認識用センサを実現するこ
とができる。また、第３の電極上に絶縁体を形成する方
法として、転写を用いることにより、表面形状認識用セ
ンサの製造を簡単にすることができる。
【図１】 本発明の第１の実施の形態となる表面形状認
識用センサの製造方法を示す工程断面図である。
識用センサの製造方法を示す工程断面図である。
【図２】 本発明の第１の実施の形態となる表面形状認
識用センサの製造方法を示す工程断面図である。
識用センサの製造方法を示す工程断面図である。
【図３】 本発明の第２の実施の形態となる表面形状認
識用センサの製造方法を示す工程断面図である。
識用センサの製造方法を示す工程断面図である。
【図４】 従来の容量型の指紋センサの断面図である。
１…半導体基板、２…シード層、３…第１の電極、４…
第２の電極、５…犠牲膜、６…第３の電極、７…シード
層、８…開口部、９…第１の絶縁体、１０…第２の絶縁
体、１１…感光性絶縁体。
第２の電極、５…犠牲膜、６…第３の電極、７…シード
層、８…開口部、９…第１の絶縁体、１０…第２の絶縁
体、１１…感光性絶縁体。
フロントページの続き (72)発明者 久良木 億 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 重松 智志 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 森村 浩季 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 島村 俊重 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 2F063 AA03 AA43 BA29 BB08 BD20 CA19 DA02 DC08 HA04 NA06 4C038 FF01 FG00 5B047 AA25
Claims (5)
- 【請求項１】 半導体基板上に第１の電極を形成する工
程と、 前記半導体基板上の前記第１の電極の周囲に第２の電極
を形成する工程と、 この第２の電極上に、前記第１の電極と離間して対向す
るよう第３の電極を形成する工程と、 この第３の電極上に第１の絶縁体を転写する工程と、 この第１の絶縁体上に第２の絶縁体を形成する工程と、 この第２の絶縁体を突起形状に加工する工程とからなる
ことを特徴とする表面形状認識用センサの製造方法。 - 【請求項２】 半導体基板上に第１の電極を形成する工
程と、 前記半導体基板上の前記第１の電極の周囲に第２の電極
を形成する工程と、 この第２の電極上に、前記第１の電極と離間して対向す
るよう第３の電極を形成する工程と、この第３の電極上
に絶縁体を転写する工程と、 この絶縁体を上に凸の形状に加工する工程とからなるこ
とを特徴とする表面形状認識用センサの製造方法。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の表面形状認識用セ
ンサの製造方法において、 前記第１の絶縁体又は前記絶縁体を転写する工程は、前
記転写の方法としてＳＴＰ法を用いることを特徴とする
表面形状認識用センサの製造方法。 - 【請求項４】 請求項１記載の表面形状認識用センサの
製造方法において、 前記第１の電極を形成する工程は、前記半導体基板上に
第１の金属膜を形成する工程と、この第１の金属膜上に
パターニングされた第１のレジストを形成する工程と、
この第１のレジストの開口部に前記第１の電極を形成す
る工程と、前記第１のレジストを除去する工程とからな
り、 前記第２の電極を形成する工程は、前記第１の金属膜上
にパターニングされた第２のレジストを形成する工程
と、この第２のレジストの開口部に前記第２の電極を形
成する工程と、前記第２のレジストを除去する工程と、
前記第１、第２の電極をマスクとして前記第１の金属膜
をエッチングする工程とからなり、 前記第３の電極を形成する工程は、前記第１、第２の電
極上に犠牲膜を形成する工程と、前記第２の電極上の犠
牲膜を除去して前記第２の電極を露出させる工程と、前
記第２の電極及び犠牲膜上に第２の金属膜を形成する工
程と、この第２の金属膜上にパターニングされた第３の
レジストを形成する工程と、この第３のレジストの開口
部に前記第３の電極を形成する工程と、前記第３のレジ
ストを除去する工程と、前記第３の電極をマスクとして
前記第２の金属膜をエッチングする工程と、前記犠牲膜
を除去する工程とからなり、 前記第１の絶縁体を転写する工程は、ＳＴＰ法により前
記第３の電極上に前記第１の絶縁体を転写する工程から
なり、 前記第２の絶縁体を形成する工程は、感光性の絶縁体を
前記第１の絶縁体上に塗布する工程からなり、 前記第２の絶縁体を突起形状に加工する工程は、前記第
２の絶縁体の一部を露光する工程と、露光後現像する工
程とからなることを特徴とする表面形状認識用センサの
製造方法。 - 【請求項５】 請求項２記載の表面形状認識用センサの
製造方法において、 前記第１の電極を形成する工程は、前記半導体基板上に
第１の金属膜を形成する工程と、この第１の金属膜上に
パターニングされた第１のレジストを形成する工程と、
この第１のレジストの開口部に前記第１の電極を形成す
る工程と、前記第１のレジストを除去する工程とからな
り、 前記第２の電極を形成する工程は、前記第１の金属膜上
にパターニングされた第２のレジストを形成する工程
と、この第２のレジストの開口部に前記第２の電極を形
成する工程と、前記第２のレジストを除去する工程と、
前記第１、第２の電極をマスクとして前記第１の金属膜
をエッチングする工程とからなり、 前記第３の電極を形成する工程は、前記第１、第２の電
極上に犠牲膜を形成する工程と、前記第２の電極上の犠
牲膜を除去して前記第２の電極を露出させる工程と、前
記第２の電極及び犠牲膜上に第２の金属膜を形成する工
程と、この第２の金属膜上にパターニングされた第３の
レジストを形成する工程と、この第３のレジストの開口
部に前記第３の電極を形成する工程と、前記第３のレジ
ストを除去する工程と、前記第３の電極をマスクとして
前記第２の金属膜をエッチングする工程と、前記犠牲膜
を除去する工程とからなり、 前記絶縁体を転写する工程は、感光性の絶縁体をＳＴＰ
法により前記第３の電極上に転写する工程からなり、 前記絶縁体を上に凸の形状に加工する工程は、前記絶縁
体の一部を露光する工程と、露光後現像する工程とから
なることを特徴とする表面形状認識用センサの製造方
法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001016793A JP3553889B2 (ja) | 2001-01-25 | 2001-01-25 | 表面形状認識用センサの製造方法 |
| US10/052,640 US7123026B2 (en) | 2001-01-23 | 2002-01-18 | Surface shape recognition sensor and method of manufacturing the same |
| US11/102,269 US7360293B2 (en) | 2001-01-23 | 2005-04-07 | Method of manufacturing recognition sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001016793A JP3553889B2 (ja) | 2001-01-25 | 2001-01-25 | 表面形状認識用センサの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002221403A true JP2002221403A (ja) | 2002-08-09 |
| JP3553889B2 JP3553889B2 (ja) | 2004-08-11 |
Family
ID=18883097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001016793A Expired - Lifetime JP3553889B2 (ja) | 2001-01-23 | 2001-01-25 | 表面形状認識用センサの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3553889B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100809285B1 (ko) | 2006-05-03 | 2008-03-04 | 전자부품연구원 | 다축 감지용 촉각센서 및 그 제조방법 |
-
2001
- 2001-01-25 JP JP2001016793A patent/JP3553889B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100809285B1 (ko) | 2006-05-03 | 2008-03-04 | 전자부품연구원 | 다축 감지용 촉각센서 및 그 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3553889B2 (ja) | 2004-08-11 |
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