JP2002328004A - Sensor for recognizing shape of surface and its manufacturing method - Google Patents

Sensor for recognizing shape of surface and its manufacturing method

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sensor for recognizing a shape of surface capable of detecting the shape such as a fingerprint or the like with high sensitivity. SOLUTION: An upper electrode 110a is movably formed, and a photosensitive resin layer 301 is coated thereon, and a pattern is formed by exposing and developing a prescribed pattern thereon, and then a heat treating process is carried out for thermosetting at 300 deg.C and for 30 minutes. Then, a protective layer having plural projections 311a at a region on a lower electrode 104a is formed so as to cover the upper electrode 110a.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[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ため
に用いられる表面形状認識用センサおよびこの製造方法
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface shape recognizing sensor used for detecting a surface shape having minute irregularities such as a human fingerprint or an animal nose pattern, and a method of manufacturing the same.

【0002】[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、セキュリティ技術に対する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、重要な鍵となっている。ま
た、盗難やクレジットカードなどが不正に利用されるこ
とを防ぐ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、
個人認証機能付きICカードに関する一検討、信学技
法、Technical report of IEICE OFS92-32,P25 30(199
2))。
2. Description of the Related Art With the progress of the information society and the environment of the modern society, interest in security technology is increasing.
For example, in the information-oriented society, personal authentication technology for system construction such as electronic cashing is an important key. In addition, research and development on authentication technologies to prevent theft and unauthorized use of credit cards are being actively conducted (for example, Yoshimasa Shimizu et al.,
Study on IC card with personal authentication function, IEICE Technical Report of IEICE OFS92-32, P25 30 (199
2)).

【0003】認証方式は、指紋や音声など種々あるが、
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。指紋の認証方式としては、光学的
な読み取り方式と、人間の電気特性の利用および指紋の
凹凸を検出して電気的信号に置き換える方式とに大別さ
れる。光学的に読み取る方式は、主に光の反射とイメー
ジセンサ(CCD)を用いて指紋データを読み込み、照
合を行う方式である(例えば、井垣誠吾他、個人照合方
法および装置,特開昭61−221883号公報)。ま
た、圧電薄膜を利用して指紋の凹凸による圧力差を読み
取る方式も開発されている(例えば、住原正則他、指紋
センサ,特開平5−61965号公報)。
[0003] There are various authentication methods such as fingerprint and voice.
Above all, many technologies have been developed for fingerprint authentication technology. Fingerprint authentication methods are broadly classified into an optical reading method and a method of using human electrical characteristics and detecting unevenness of a fingerprint and replacing it with an electric signal. The optical reading method is a method of reading fingerprint data mainly by using light reflection and an image sensor (CCD) and performing collation (for example, Seigo Igaki et al., Personal collation method and apparatus, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-1986). 221883 publication). In addition, a method of reading a pressure difference due to unevenness of a fingerprint using a piezoelectric thin film has also been developed (for example, Masanori Sumihara et al., Fingerprint Sensor, JP-A-5-61965).

【0004】また、感圧シート用いて抵抗変化量を検出
する、または容量変化量を検出することで、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認証方式も提案されている(例え
ば、逸見和弘他、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7−168
930号公報)。
[0004] Further, an authentication method for detecting a fingerprint by detecting a change in resistance or detecting a change in capacitance using a pressure-sensitive sheet, thereby replacing a change in electrical characteristics caused by contact with the skin with a distribution of electric signals. (For example, Kazuhiro Hemi et al., Surface Shape Sensor, Individual Authenticator and Activated System Using It, JP-A-7-168)
930).

【0005】しかしながら、以上に示した従来の技術に
おいて、まず、光学的に読み取る方式は、小型化,汎用
化が難しく、用途が限定されてしまう。また、感圧シー
トなどを用いて指紋の凹凸を感知する方式では、素材が
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。
However, in the above-described conventional techniques, first, the optical reading method is difficult to miniaturize and general-purpose, and its application is limited. Further, in the method of detecting the unevenness of the fingerprint using a pressure-sensitive sheet or the like, it is conceivable that the material is special and the workability is difficult, so that it is difficult to put into practical use and the reliability is poor.

【0006】一方、「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
Tartagni and Robert Guerrieri,A 390 dpi Live Finge
rprint Imager Based on Feedback Capacitive Sensin
g Scheme,1997 IEEE International Solid-State Circu
its Conference,p200 201(1997))。この指紋センサ
は、小さな容量検出センサをLSI上に2次元に配列し
たセンサチップにより、帰還静電容量方式を利用して皮
膚の凹凸パターンを検出する方式である。
On the other hand, "Marco Tartagni" and others have developed a capacitive fingerprint sensor using LSI manufacturing technology (Marco Tartagni).
Tartagni and Robert Guerrieri, A 390 dpi Live Finge
rprint Imager Based on Feedback Capacitive Sensin
g Scheme, 1997 IEEE International Solid-State Circuit
its Conference, p200 201 (1997)). This fingerprint sensor uses a feedback capacitance method to detect a skin uneven pattern using a sensor chip in which small capacitance detection sensors are two-dimensionally arranged on an LSI.

【0007】上記容量検出センサは、LSIの最上層に
2枚のプレートを形成し、この上にパシベーション膜を
形成したものである。この容量検出センサにおいては、
皮膚の表面が第3のプレートとして機能し、空気からな
る絶縁層で隔離され、この距離の違いでセンシングを行
うことにより指紋を検出するものである。この構造を用
いた指紋認証システムは、従来の光学式に比較し、特殊
なインタフェースが不要なことや、小型化が可能なこと
が特徴である。
The above capacitance detection sensor is formed by forming two plates on the uppermost layer of an LSI and forming a passivation film thereon. In this capacitance detection sensor,
The surface of the skin functions as a third plate, is isolated by an insulating layer made of air, and detects a fingerprint by performing sensing at this difference in distance. The fingerprint authentication system using this structure is characterized in that a special interface is not required and the size can be reduced as compared with the conventional optical system.

【0008】容量検出センサによる指紋センサは、原理
的には、半導体基板上に下部電極を形成し、これらの上
にパシベーション膜を形成したものであり、パシベーシ
ョン膜を介して皮膚と下部電極とによる容量を検出し、
微細な指紋の凹凸を検出する方法である。容量検出セン
サは、図21に示すように、半導体基板2101の上
に、層間絶縁膜2101aを介して形成された下部電極
2102と、この上を覆うパシベーション膜2103と
から構成されている。
[0008] In principle, a fingerprint sensor using a capacitance detection sensor has a lower electrode formed on a semiconductor substrate and a passivation film formed thereon, and the fingerprint sensor is formed by the skin and the lower electrode via the passivation film. Detect capacity,
This is a method for detecting fine irregularities on a fingerprint. As shown in FIG. 21, the capacitance detection sensor includes a lower electrode 2102 formed on a semiconductor substrate 2101 via an interlayer insulating film 2101a, and a passivation film 2103 covering the lower electrode 2102.

【0009】指紋センサのチップは、複数の容量検出セ
ンサを半導体基板2101上でマトリクス状に配置した
ものである。図21には示していないが、層間絶縁膜2
101a下の半導体基板2101上には、例えば複数の
MOSトランジスタなどや配線構造を備えた集積回路が
形成されている。下部電極2102は、集積回路に図示
していない配線により接続し、複数の下部電極2102
に発生した容量が、集積回路に形成されている検出回路
などにより検出され出力される。
The fingerprint sensor chip has a plurality of capacitance detection sensors arranged in a matrix on a semiconductor substrate 2101. Although not shown in FIG. 21, the interlayer insulating film 2
On the semiconductor substrate 2101 below the semiconductor substrate 101a, for example, an integrated circuit having a plurality of MOS transistors and a wiring structure is formed. The lower electrode 2102 is connected to the integrated circuit by a wiring (not shown), and a plurality of lower electrodes 2102 are connected.
Is detected and output by a detection circuit or the like formed in the integrated circuit.

【0010】このセンサチップでは、指紋検出対象の指
が、パシベーション膜2103に接触すると、各々の下
部電極2102上では、パシベーション膜2103に触
れた皮膚が電極として機能し、下部電極2102との間
で容量を形成する。形成された容量は、図示していない
下部電極2102に接続する配線を介し、上記検出回路
により検出される。
In this sensor chip, when a finger to be detected as a fingerprint contacts the passivation film 2103, on each lower electrode 2102, the skin that has touched the passivation film 2103 functions as an electrode. Form capacitance. The formed capacitance is detected by the detection circuit via a wiring connected to the lower electrode 2102 (not shown).

【0011】ここで、指紋は、皮膚の凹凸により形成さ
れているので、パシベーション膜2103に接触した電
極としての皮膚と、各々の下部電極2102との距離
は、指紋を形成している凸部と凹部とで異なる。この距
離の違いは、容量の違いとして検出され、各々の下部電
極2102からの異なる容量の分布を検出すれば、指紋
の紋様となる。このように、容量検出センサによるセン
サチップは、皮膚の微細な凹凸を感知することができる
表面形状認識用センサとなる。
Here, since the fingerprint is formed by the unevenness of the skin, the distance between the skin as an electrode in contact with the passivation film 2103 and each lower electrode 2102 is equal to the distance between the convex portion forming the fingerprint and the lower electrode 2102. Differs with recesses. This difference in distance is detected as a difference in capacitance. If a distribution of different capacitances from the respective lower electrodes 2102 is detected, a fingerprint pattern is obtained. As described above, the sensor chip using the capacitance detection sensor is a surface shape recognition sensor that can detect minute irregularities on the skin.

【0012】しかしながら、上述した容量検出センサを
利用したセンサチップでは、皮膚が電極になっているた
め、指先に発生した静電気によりセンサチップに内蔵さ
れているセンサ回路などの集積回路に静電破壊が生じや
すいという問題があった。これに対し、上述した静電容
量型指紋センサの静電破壊を防止するために、図22の
ような断面構造の静電容量検出センサを備えた表面形状
認識用センサが提案されている。図22のセンサについ
て説明すると、半導体基板2201上に、層間絶縁膜2
202を介して形成された下部電極2203と、この下
部電極2203と所定の間隔をあけて配置された変形可
能な板状の上部電極2204と、下部電極2203の周
囲に下部電極2203とは絶縁分離されて配置され上部
電極2204を支持する支持部材2205とを備えてい
る。
However, in the above-described sensor chip using the capacitance detection sensor, since the skin is an electrode, static electricity generated at a fingertip causes electrostatic damage to an integrated circuit such as a sensor circuit built in the sensor chip. There was a problem that it easily occurred. On the other hand, in order to prevent electrostatic destruction of the above-mentioned capacitance type fingerprint sensor, a surface shape recognition sensor provided with a capacitance detection sensor having a sectional structure as shown in FIG. 22 has been proposed. The sensor shown in FIG. 22 will be described.
A lower electrode 2203 formed through the lower electrode 202, a deformable plate-shaped upper electrode 2204 arranged at a predetermined distance from the lower electrode 2203, and a lower electrode 2203 around the lower electrode 2203. And a support member 2205 for supporting the upper electrode 2204.

【0013】このように構成されたセンサでは、指紋検
出対象の指が上部電極2204に接触すると、指からの
圧力が上部電極2204を下部電極2203側に撓ま
せ、下部電極2203と上部電極2204間に形成され
ていた静電容量を変化させる。この静電容量の変化を、
下部電極2203に接続する図示していない配線を介
し、半導体基板2201上のやはり図示していない検出
回路によって検出する。この表面形状認識用センサにお
いては、導電性を有する支持部材2205を介して上部
電極2204を接地しておけば、指先に発生した静電気
は、上部電極2204へ放電したとしても支持部材22
05を介してアースに流れる。このため、下部電極22
03下に内蔵されている検出回路が、静電破壊から守ら
れるようになる。
In the sensor configured as described above, when a finger to be subjected to fingerprint detection comes into contact with the upper electrode 2204, pressure from the finger deflects the upper electrode 2204 toward the lower electrode 2203, and a gap between the lower electrode 2203 and the upper electrode 2204. Change the capacitance formed on the substrate. This change in capacitance is
Detection is performed by a detection circuit (not shown) on the semiconductor substrate 2201 via a wiring (not shown) connected to the lower electrode 2203. In this surface shape recognition sensor, if the upper electrode 2204 is grounded via the conductive support member 2205, even if the static electricity generated at the fingertip is discharged to the upper electrode 2204, the support member 22
Flow to ground via 05. For this reason, the lower electrode 22
The detection circuit built in under 03 is protected from electrostatic destruction.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の指紋センサでは、所望とする高い感度が得られ
ていないという問題があった。例えば、図21に示した
構成の指紋センサでは、指の表面の状態によって感度が
大きく変化するため、高い感度を得ることが容易でな
い。また、図22に示した構成の指紋センサでは、上部
電極の大きな変化が得られず、やはり高い感度を得るこ
とができないという問題があった。
However, the above-mentioned conventional fingerprint sensor has a problem that a desired high sensitivity is not obtained. For example, in the fingerprint sensor having the configuration shown in FIG. 21, since the sensitivity greatly changes depending on the state of the surface of the finger, it is not easy to obtain high sensitivity. Further, the fingerprint sensor having the configuration shown in FIG. 22 has a problem that a large change in the upper electrode cannot be obtained, and high sensitivity cannot be obtained.

【0015】本発明は、以上のような問題点を解消する
ためになされたものであり、より高い感度で指紋などの
形状を検出できる表面形状認識用センサを提供すること
を目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to provide a surface shape recognition sensor capable of detecting a shape of a fingerprint or the like with higher sensitivity.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明の一形態における
表面形状認識用センサは、半導体基板上に形成された層
間絶縁膜の同一平面に各々が絶縁分離されかつ各々固定
配置された下部電極、およびこの下部電極上に所定の間
隔をあけて配置され複数の開口部を備えた金属からなる
変形可能な板状の上部電極から構成された複数の容量検
出素子と、下部電極の周囲に下部電極とは絶縁分離され
て配置され下部電極より高く形成されて上部電極を支持
する支持部材と、上部電極上に配置されて開口部を塞ぐ
ように形成された保護膜と、この保護膜の容量検出素子
上の領域に配置された複数の突起状構造体とを備えたも
のである。この表面形状認識用センサによれば、複数の
突起状構造体を備えるようにしたので、例えば、1つの
上部電極が変化する確率が増加する。
According to one aspect of the present invention, there is provided a sensor for recognizing a surface shape, comprising: a lower electrode which is insulated and separated from each other on the same plane of an interlayer insulating film formed on a semiconductor substrate; And a plurality of capacitance detecting elements formed of a deformable plate-shaped upper electrode made of a metal having a plurality of openings and arranged at predetermined intervals on the lower electrode, and a lower electrode around the lower electrode A support member that is disposed insulated and separated from the lower electrode and supports the upper electrode, a protective film that is disposed on the upper electrode to cover the opening, and that detects the capacitance of the protective film. And a plurality of projection-like structures arranged in a region on the element. According to the surface shape recognition sensor, since the plurality of protrusion-like structures are provided, for example, the probability that one upper electrode changes is increased.

【0017】また、本発明の他の形態における表面形状
認識用センサは、半導体基板上に形成された層間絶縁膜
の同一平面に各々が絶縁分離されかつ各々固定配置され
た下部電極、およびこの下部電極上に所定の間隔をあけ
て配置され複数の開口部を備えた金属からなる変形可能
な板状の上部電極から構成された複数の容量検出素子
と、下部電極の周囲に下部電極とは絶縁分離されて配置
され下部電極より高く形成されて上部電極を支持する支
持部材と、上部電極上に配置されて開口部を塞ぐように
形成された保護膜と、この保護膜の容量検出素子上の領
域に配置された金属からなる突起状構造体とを備えたも
のである。この表面形状認識用センサによれば、機械的
強度が高く加工しやすい金属で突起状構造体を構成する
ようにしたので、例えば、より高くより細い電極構造体
を形成できるので、上部電極の変化量を大きくし、ま
た、測定対象の表面が剛性が乏しくても、これらに突起
状構造体が埋没することを抑制でき、測定対象の表面形
状をより反映させた検出ができる。
According to another aspect of the present invention, there is provided a sensor for recognizing a surface shape, comprising: a lower electrode which is insulated and separated from each other on the same plane of an interlayer insulating film formed on a semiconductor substrate; A plurality of capacitance detecting elements, each composed of a deformable plate-shaped upper electrode made of a metal having a plurality of openings and arranged at predetermined intervals on the electrode, are insulated from the lower electrode around the lower electrode. A support member that is separately disposed and is formed higher than the lower electrode to support the upper electrode; a protective film that is disposed on the upper electrode and formed to cover the opening; And a protruding structure made of metal disposed in the region. According to this surface shape recognition sensor, since the protruding structure is made of a metal having high mechanical strength and easy to process, for example, a higher and thinner electrode structure can be formed. Even if the amount is increased and the surface of the object to be measured has poor rigidity, it is possible to prevent the protruding structures from being buried in them, and it is possible to perform detection that more reflects the surface shape of the object to be measured.

【0018】本発明の一形態における表面形状認識用セ
ンサの製造方法は、半導体基板上に層間絶縁膜を形成す
る工程と、層間絶縁膜に第1の金属膜を形成する工程
と、第1の金属膜上に所定の領域に開口部を備えた第1
のマスクパターンを形成する工程と、第1のマスクパタ
ーンの開口部底部に露出した第1の金属膜表面にメッキ
法により第1の金属パターンを形成する工程と、第1の
マスクパターンを除去した後、第1の金属パターンの周
囲に配置された開口部を備えた第2のマスクパターンを
第1の金属膜および第1の金属パターン上に形成する工
程と、第2のマスクパターンの開口部底部に露出した第
1の金属膜表面にメッキ法により第2の金属パターンを
第1の金属パターンより厚く形成する工程と、第2のマ
スクパターンを除去した後、第1の金属パターンおよび
第2の金属パターンをマスクとして第1の金属膜をエッ
チング除去し、第1の金属膜および第1の金属パターン
からなる下部電極と第1の金属膜および第2の金属パタ
ーンからなる支持部材とを形成する工程と、下部電極を
覆いかつ支持部材上部が露出するように層間絶縁膜上に
犠牲膜を形成する工程と、犠牲膜および支持部材上に複
数の開口部を備えた上部電極を形成する工程と、上部電
極を形成した後で、開口部を介して犠牲膜のみを選択的
に除去する工程と、犠牲膜を除去した後で、上部電極上
に保護膜を形成する工程と、保護膜上に感光性を有する
感光性樹脂膜を形成する工程と、感光性樹脂膜に所定の
パターンを露光して現像することで、保護膜の容量検出
素子上の領域に複数の突起状構造体を形成する工程とを
備え、下部電極と上部電極から構成された複数の容量検
出素子を形成するようにしたものである。
According to one embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a sensor for recognizing a surface shape, comprising the steps of: forming an interlayer insulating film on a semiconductor substrate; forming a first metal film on the interlayer insulating film; A first portion having an opening in a predetermined region on the metal film;
Forming the first mask pattern, forming the first metal pattern on the surface of the first metal film exposed at the bottom of the opening of the first mask pattern by plating, and removing the first mask pattern. Forming a second mask pattern having an opening disposed around the first metal pattern on the first metal film and the first metal pattern; and forming an opening in the second mask pattern. Forming a second metal pattern thicker than the first metal pattern on the surface of the first metal film exposed at the bottom by plating, and removing the first metal pattern and the second metal pattern after removing the second mask pattern. The first metal film is removed by etching using the first metal film as a mask, and a lower electrode made of the first metal film and the first metal pattern and a support made of the first metal film and the second metal pattern are removed. Forming a sacrificial film on the interlayer insulating film so as to cover the lower electrode and expose the upper portion of the support member; and an upper electrode having a plurality of openings on the sacrificial film and the support member. Forming the upper electrode, selectively removing only the sacrificial film through the opening after forming the upper electrode, and forming a protective film on the upper electrode after removing the sacrificial film. Forming a photosensitive resin film having photosensitivity on the protective film, and exposing and developing a predetermined pattern on the photosensitive resin film to form a plurality of protrusions on the region of the protective film on the capacitance detecting element. Forming a structure, and forming a plurality of capacitance detecting elements composed of a lower electrode and an upper electrode.

【0019】また、本発明の他の形態における表面形状
認識用センサの製造方法は、半導体基板上に層間絶縁膜
を形成する工程と、層間絶縁膜に第1の金属膜を形成す
る工程と、第1の金属膜上に所定の領域に開口部を備え
た第1のマスクパターンを形成する工程と、第1のマス
クパターンの開口部底部に露出した第1の金属膜表面に
メッキ法により第1の金属パターンを形成する工程と、
第1のマスクパターンを除去した後、第1の金属パター
ンの周囲に配置された開口部を備えた第2のマスクパタ
ーンを第1の金属膜および第1の金属パターン上に形成
する工程と、第2のマスクパターンの開口部底部に露出
した第1の金属膜表面にメッキ法により第2の金属パタ
ーンを第1の金属パターンより厚く形成する工程と、第
2のマスクパターンを除去した後、第1の金属パターン
および第2の金属パターンをマスクとして第1の金属膜
をエッチング除去し、第1の金属膜および第1の金属パ
ターンからなる下部電極と第1の金属膜および第2の金
属パターンからなる支持部材とを形成する工程と、下部
電極を覆いかつ支持部材上部が露出するように層間絶縁
膜上に犠牲膜を形成する工程と、犠牲膜および支持部材
上に複数の開口部を備えた上部電極を形成する工程と、
上部電極を形成した後で、開口部を介して犠牲膜のみを
選択的に除去する工程と、犠牲膜を除去した後で、上部
電極上に感光性を有する感光性樹脂膜を形成する工程
と、感光性樹脂膜に所定のパターンを露光して現像する
ことで、上部電極を覆う保護膜と、この保護膜の容量検
出素子上の領域に配置された複数の突起状構造体とを同
時に形成する工程とを備え、下部電極と上部電極から構
成された複数の容量検出素子を形成するようにしたもの
である。
In another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a sensor for recognizing a surface shape, comprising the steps of: forming an interlayer insulating film on a semiconductor substrate; forming a first metal film on the interlayer insulating film; Forming a first mask pattern having an opening in a predetermined region on the first metal film; and plating the first metal film surface exposed at the bottom of the opening of the first mask pattern by plating. Forming a first metal pattern;
Forming a second mask pattern having an opening disposed around the first metal pattern on the first metal film and the first metal pattern after removing the first mask pattern; Forming a second metal pattern thicker than the first metal pattern on the surface of the first metal film exposed at the bottom of the opening of the second mask pattern by plating, and after removing the second mask pattern, The first metal film is etched away using the first metal pattern and the second metal pattern as a mask, and the lower electrode including the first metal film and the first metal pattern, the first metal film, and the second metal Forming a supporting member comprising a pattern; forming a sacrificial film on the interlayer insulating film so as to cover the lower electrode and expose the upper portion of the supporting member; and forming a plurality of openings on the sacrificial film and the supporting member. Forming an upper electrode having,
After forming the upper electrode, a step of selectively removing only the sacrificial film through the opening, and after removing the sacrificial film, a step of forming a photosensitive resin film having photosensitivity on the upper electrode By exposing and developing a predetermined pattern on the photosensitive resin film, a protective film covering the upper electrode and a plurality of projecting structures arranged in a region of the protective film on the capacitance detecting element are formed at the same time. And forming a plurality of capacitance detecting elements composed of a lower electrode and an upper electrode.

【0020】また、本発明の他の形態における表面形状
認識用センサの製造方法は、半導体基板上に層間絶縁膜
を形成する工程と、層間絶縁膜に第1の金属膜を形成す
る工程と、第1の金属膜上に所定の領域に開口部を備え
た第1のマスクパターンを形成する工程と、第1のマス
クパターンの開口部底部に露出した第1の金属膜表面に
メッキ法により第1の金属パターンを形成する工程と、
第1のマスクパターンを除去した後、第1の金属パター
ンの周囲に配置された開口部を備えた第2のマスクパタ
ーンを第1の金属膜および第1の金属パターン上に形成
する工程と、第2のマスクパターンの開口部底部に露出
した第1の金属膜表面にメッキ法により第2の金属パタ
ーンを第1の金属パターンより厚く形成する工程と、第
2のマスクパターンを除去した後、第1の金属パターン
および第2の金属パターンをマスクとして第1の金属膜
をエッチング除去し、第1の金属膜および第1の金属パ
ターンからなる下部電極と第1の金属膜および第2の金
属パターンからなる支持部材とを形成する工程と、下部
電極を覆いかつ支持部材上部が露出するように層間絶縁
膜上に犠牲膜を形成する工程と、犠牲膜および支持部材
上に複数の開口部を備えた上部電極を形成する工程と、
上部電極を形成した後で、開口部を介して犠牲膜のみを
選択的に除去する工程と、犠牲膜を除去した後で、上部
電極上に保護膜を形成する工程と、保護膜上に第2の金
属膜を形成する工程と、第2の金属膜上に所定の領域に
開口部を備えた第3のマスクパターンを形成する工程
と、第3のマスクパターンの開口部底部に露出した第2
の金属膜表面にメッキ法により第3の金属パターンを形
成する工程と、第3のマスクパターンを除去した後、第
3の金属パターンをマスクとして第2の金属膜をエッチ
ング除去し、第2の金属膜および第3の金属パターンか
らなる突起状構造体を形成する工程とを備え、下部電極
と上部電極から構成された複数の容量検出素子を形成す
るようにしたものである。
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a sensor for recognizing a surface shape, comprising the steps of: forming an interlayer insulating film on a semiconductor substrate; forming a first metal film on the interlayer insulating film; Forming a first mask pattern having an opening in a predetermined region on the first metal film; and plating the first metal film surface exposed at the bottom of the opening of the first mask pattern by plating. Forming a first metal pattern;
Forming a second mask pattern having an opening disposed around the first metal pattern on the first metal film and the first metal pattern after removing the first mask pattern; Forming a second metal pattern thicker than the first metal pattern on the surface of the first metal film exposed at the bottom of the opening of the second mask pattern by plating, and after removing the second mask pattern, The first metal film is etched away using the first metal pattern and the second metal pattern as a mask, and the lower electrode including the first metal film and the first metal pattern, the first metal film, and the second metal Forming a supporting member comprising a pattern; forming a sacrificial film on the interlayer insulating film so as to cover the lower electrode and expose the upper portion of the supporting member; and forming a plurality of openings on the sacrificial film and the supporting member. Forming an upper electrode having,
A step of selectively removing only the sacrificial film through the opening after forming the upper electrode; a step of forming a protective film on the upper electrode after removing the sacrificial film; Forming a second metal film, forming a third mask pattern having an opening in a predetermined region on the second metal film, and forming a third mask pattern exposed at the bottom of the opening of the third mask pattern. 2
Forming a third metal pattern on the surface of the metal film by a plating method, removing the third mask pattern, etching away the second metal film using the third metal pattern as a mask, Forming a protruding structure composed of a metal film and a third metal pattern, so as to form a plurality of capacitance detecting elements each composed of a lower electrode and an upper electrode.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図を参照して説明する。 <実施の形態1>図1〜図3は、本発明の実施の形態に
おける表面形状認識用センサの製造方法を説明する工程
図である。以下、これら図1〜図3を用いて、製造方法
について説明する。まず、図1(a)に示すように、シ
リコンなどの半導体材料からなる基板101上に、層間
絶縁膜101aを形成する。層間絶縁膜101a下の基
板101上には、図示していないが、検出回路などの他
の集積回路が形成され、複数の配線からなる配線構造を
備えている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. <First Embodiment> FIGS. 1 to 3 are process diagrams illustrating a method of manufacturing a surface shape recognition sensor according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, the manufacturing method will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 1A, an interlayer insulating film 101a is formed on a substrate 101 made of a semiconductor material such as silicon. Although not shown, another integrated circuit such as a detection circuit is formed on the substrate 101 below the interlayer insulating film 101a, and has a wiring structure including a plurality of wirings.

【0022】層間絶縁膜101aを形成した後、まず、
蒸着法などにより膜厚0.1μmのチタン膜と膜厚0.
1μmの金膜との2層膜からなるシード層(第1の金属
膜)102を形成する。つぎに、図1(b)に示すよう
に、シード層102上に開口部103aを備えた膜厚5
μm程度のレジストパターン(第1のマスクパターン)
103を形成する。レジストパターン103は、公知の
フォトリソグラフィ技術により形成する。レジストパタ
ーン103を形成したら、開口部103aに露出してい
るシード層102上に、金のメッキ膜からなる金属パタ
ーン(第1の金属パターン)104を、電解メッキ法に
より膜厚1μm程度に形成する。
After forming the interlayer insulating film 101a, first,
A titanium film having a thickness of 0.1 μm and a thickness of 0.
A seed layer (first metal film) 102 composed of a two-layer film of a 1-μm gold film is formed. Next, as shown in FIG. 1B, a film thickness 5 having an opening 103a on the seed layer 102 is formed.
μm resist pattern (first mask pattern)
103 is formed. The resist pattern 103 is formed by a known photolithography technique. After the resist pattern 103 is formed, a metal pattern (first metal pattern) 104 made of a gold plating film is formed to a thickness of about 1 μm on the seed layer 102 exposed in the opening 103a by an electrolytic plating method. .

【0023】つぎに、レジストパターン103を除去し
た後、図1(c)に示すように、新たに開口部105a
を備えた膜厚5μm程度のレジストパターン(第2のマ
スクパターン)105を形成する。このとき、レジスト
パターン105により金属パターン104を覆うように
する。レジストパターン105を形成したら、開口部1
05aに露出しているシード層102上に、金のメッキ
膜からなる金属パターン(第2の金属パターン)106
を、電解メッキ法により膜厚3μm程度に形成する。
Next, after removing the resist pattern 103, as shown in FIG. 1C, a new opening 105a is formed.
Is formed with a resist pattern (second mask pattern) 105 having a thickness of about 5 μm. At this time, the metal pattern 104 is covered with the resist pattern 105. After forming the resist pattern 105, the opening 1
A metal pattern (second metal pattern) 106 made of a gold plating film is formed on the seed layer 102 exposed at 05a.
Is formed to a thickness of about 3 μm by electrolytic plating.

【0024】つぎに、レジストパターン105を除去し
た後、金属パターン104および金属パターン106を
マスクとして、シード層102を選択的にエッチングす
る。このエッチングでは、まず、ヨウ素,ヨウ化アンモ
ニウム,水,エタノールからなるエッチング液を用い、
シード層102上層の金を選択的に除去する。次いで、
HF系のエッチング液を用い、シード層102下層のチ
タンを選択的に除去する。なお、金のウエットエッチン
グでは、エッチング速度が毎分0.05μmである。
Next, after removing the resist pattern 105, the seed layer 102 is selectively etched using the metal pattern 104 and the metal pattern 106 as a mask. In this etching, first, an etching solution composed of iodine, ammonium iodide, water, and ethanol is used.
Gold on the seed layer 102 is selectively removed. Then
Using an HF-based etchant, titanium under the seed layer 102 is selectively removed. In the wet etching of gold, the etching rate is 0.05 μm per minute.

【0025】この結果、図1(d)に示すように、基板
101上に、上層が金からなる下部電極104aと、こ
の下部電極104aとは絶縁分離された支持部材106
aとが形成される。この支持部材106aは、後述する
上部電極を支持するものであり、例えば、図1(g)の
平面図に示すように、基板101上に格子状に形成され
たものである。また、格子状の支持部材106aで囲ま
れた領域の中心部に、複数の下部電極104aが配置さ
れている。
As a result, as shown in FIG. 1D, on the substrate 101, a lower electrode 104a whose upper layer is made of gold, and a supporting member 106 which is insulated and separated from the lower electrode 104a.
a is formed. The support member 106a supports an upper electrode, which will be described later, and is formed on the substrate 101 in a lattice shape, for example, as shown in the plan view of FIG. In addition, a plurality of lower electrodes 104a are arranged at the center of a region surrounded by the lattice-shaped support member 106a.

【0026】1つの下部電極104aと、格子状の支持
部材106aで囲まれた下部電極104が配置された領
域で、1つのセンサセル(容量検出素子)となる。な
お、支持部材106aの形状は、格子状に限るものでは
ない。例えば、底面が正方形の四角柱に形成された支持
部材を、下部電極104aの周辺(例えば4隅の延長線
上)に、複数配置しても良い。
In a region where one lower electrode 104a and the lower electrode 104 surrounded by the grid-like support member 106a are arranged, one sensor cell (capacitance detecting element) is formed. Note that the shape of the support member 106a is not limited to a lattice shape. For example, a plurality of support members each having a square pillar with a bottom surface may be arranged around the lower electrode 104a (for example, on an extension of the four corners).

【0027】つぎに、図1(e)に示すように、下部電
極104aおよび支持部材106aを覆うように、基板
101上に感光性を有する樹脂膜107を、回転塗布に
より形成する。樹脂膜107は、ポジ型の感光性を有
し、例えば、ポリアミド,ポリアミド酸,ポリベンゾオ
キサゾール(もしくはこの前駆体)などのベース樹脂
(ポリイミド)にポジ型感光剤を付加したものである。
Next, as shown in FIG. 1E, a photosensitive resin film 107 is formed on the substrate 101 by spin coating so as to cover the lower electrode 104a and the support member 106a. The resin film 107 has a positive photosensitivity, and is obtained by adding a positive photosensitizer to a base resin (polyimide) such as polyamide, polyamic acid, or polybenzoxazole (or a precursor thereof).

【0028】形成した樹脂膜107には、約120℃と
したホットプレート上に基板101を約4分間程度載置
することで、加熱処理(プリベーク)を施す。次いで、
公知のフォトリソグラフィ技術により、支持部材106
a上部の領域に露光を行い、引き続いて現像処理を行う
ことで、図1(f)に示すように、支持部材106aの
上部が露出する開口部107aが、樹脂膜107に形成
された状態とする。現像処理の後、樹脂膜107に約3
10℃の温度の加熱処理を施し、樹脂膜107を熱硬化
させる。
The formed resin film 107 is subjected to a heat treatment (pre-bake) by placing the substrate 101 on a hot plate at about 120 ° C. for about 4 minutes. Then
The support member 106 is formed by a known photolithography technique.
Exposure is performed on the upper region a and the subsequent development process is performed, so that the opening 107a exposing the upper portion of the support member 106a is formed in the resin film 107, as shown in FIG. I do. After the development processing, about 3
A heat treatment at a temperature of 10 ° C. is performed to thermally cure the resin film 107.

【0029】つぎに、硬化させた樹脂膜107を化学的
機械的研磨によりエッチバックし、図2(a)に示すよ
うに、表面が平坦化された犠牲膜117を形成する。こ
の段階で、支持部材106a上面と犠牲膜117表面と
は、実質的に同一の平面をなし、支持部材106a上面
は露出した状態となる。つぎに、図2(b)に示すよう
に、平坦化して支持部材106a上面を露出させた犠牲
膜117上に、蒸着法などにより膜厚0.1μmのチタ
ン膜と膜厚0.1μmの金膜との2層膜からなるシード
層108を形成する。
Next, the cured resin film 107 is etched back by chemical mechanical polishing to form a sacrifice film 117 having a flattened surface as shown in FIG. At this stage, the upper surface of the support member 106a and the surface of the sacrificial film 117 are substantially the same plane, and the upper surface of the support member 106a is exposed. Next, as shown in FIG. 2B, a titanium film having a thickness of 0.1 μm and a gold film having a thickness of 0.1 μm are formed on the sacrificial film 117 having been flattened and exposing the upper surface of the support member 106 a by vapor deposition or the like. A seed layer 108 composed of a two-layer film is formed.

【0030】次いで、図2(c)に示すように、メッシ
ュ状の開口領域を備えたレジストパターン109を形成
し、このレジストパターン109のない領域に露出して
いるシード層108上に、電解メッキ法により金のメッ
キ膜からなる金属膜110を、膜厚0.4μm程度に形
成する。金属膜110はメッシュ状に形成される。次い
で、レジストパターン109を除去した後、形成された
金属膜110をマスクとし、シード層108を選択的に
エッチング除去する。
Next, as shown in FIG. 2C, a resist pattern 109 having a mesh-shaped opening region is formed, and electrolytic plating is performed on the seed layer 108 exposed in a region where the resist pattern 109 does not exist. A metal film 110 made of a gold plating film is formed to a thickness of about 0.4 μm by a method. The metal film 110 is formed in a mesh shape. Next, after removing the resist pattern 109, the seed layer 108 is selectively etched away using the formed metal film 110 as a mask.

【0031】このエッチングでは、まず、ヨウ素,ヨウ
化アンモニウム,水,エタノールからなるエッチング液
を用い、シード層108上層の金を選択的に除去する。
次いで、HF系のエッチング液を用い、シード層108
下層のチタンを選択的に除去する。なお、金のウエット
エッチングでは、エッチング速度が毎分0.05μmで
ある。
In this etching, first, gold in the upper layer of the seed layer 108 is selectively removed using an etching solution containing iodine, ammonium iodide, water, and ethanol.
Next, using an HF-based etchant, the seed layer 108 is formed.
The lower titanium layer is selectively removed. In the wet etching of gold, the etching rate is 0.05 μm per minute.

【0032】この結果、図2(d)に示すように、複数
の開口部を備えたメッシュ状の上部電極110aが形成
される。上部電極110aは、複数のセンサセルに渡っ
て一体に形成されている。
As a result, as shown in FIG. 2D, a mesh-shaped upper electrode 110a having a plurality of openings is formed. The upper electrode 110a is integrally formed over a plurality of sensor cells.

【0033】つぎに、上部電極110aまでを形成した
基板101を、酸素ガスを主としたプラズマ中に曝し、
プラズマにより生成されたエッチング種を、上部電極1
10aの開口部を介して犠牲膜117に接触させ、犠牲
膜117を除去する。この結果、図2(e)に示すよう
に、上部電極110aが支持部材106aに支えられた
状態で、上部電極110aの下には空間が形成され、上
部電極110aと下部電極104aとが、空間で離間さ
れた状態の構造が形成される。
Next, the substrate 101 formed up to the upper electrode 110a is exposed to a plasma mainly containing oxygen gas.
The etching species generated by the plasma are transferred to the upper electrode 1
The sacrifice film 117 is removed by contacting the sacrifice film 117 through the opening 10a. As a result, as shown in FIG. 2E, a space is formed below the upper electrode 110a in a state where the upper electrode 110a is supported by the support member 106a, and the upper electrode 110a and the lower electrode 104a are The separated structure is formed.

【0034】つぎに、図3(a)に示すように、感光性
を有するポリイミドからなる感光性樹脂膜301が形成
されたシートフィルム302の感光性樹脂膜301(膜
厚10μm)が形成された面を、上部電極110a上に
貼り合わせる。シートフィルム302には、予め感光性
樹脂膜301を回転塗布などにより形成しておく。シー
トフィルム302を貼り合わせるために、基板101
を、所定の真空度に真空排気された容器内に配置し、基
板101とシートフィルム302とに間に荷重を加え、
かつシートフィルム302より温度を加えることで感光
性樹脂膜301を加熱し、感光性樹脂膜301が上部電
極110aに接着した状態とする。
Next, as shown in FIG. 3A, a photosensitive resin film 301 (film thickness: 10 μm) of a sheet film 302 on which a photosensitive resin film 301 made of photosensitive polyimide was formed. The surface is bonded onto the upper electrode 110a. The photosensitive resin film 301 is previously formed on the sheet film 302 by spin coating or the like. In order to attach the sheet film 302, the substrate 101
Is placed in a container evacuated to a predetermined degree of vacuum, a load is applied between the substrate 101 and the sheet film 302,
Further, by applying a temperature from the sheet film 302, the photosensitive resin film 301 is heated, so that the photosensitive resin film 301 is adhered to the upper electrode 110a.

【0035】上記真空度は、約1.3×103Paと
し、荷重は5kgとし、加熱温度は150℃とし、荷重
および加熱は約1分間程度加えた。この後、上部電極1
10aに接着した感光性樹脂膜301よりシートフィル
ム302を剥がし、図3(b)に示すように、上部電極
110a上に、膜厚10μmの感光性樹脂膜301が形
成(転写)された状態とする。以上に示した貼り合わせ
による感光性樹脂膜301の形成は、STP(Spin coa
ting film Transfer and hot Pressing)とよればるも
のである。なお、シートフィルム302への感光性樹脂
膜301の形成は、回転塗布に限るものではなく、他の
塗布法を用いるようにしても良い。
The degree of vacuum was about 1.3 × 10 3 Pa, the load was 5 kg, the heating temperature was 150 ° C., and the load and heating were applied for about 1 minute. After this, the upper electrode 1
The sheet film 302 is peeled off from the photosensitive resin film 301 adhered to 10a, and as shown in FIG. 3B, a state in which a 10 μm-thick photosensitive resin film 301 is formed (transferred) on the upper electrode 110a. I do. The formation of the photosensitive resin film 301 by the bonding described above is performed by STP (Spin coa
ting film Transfer and hot Pressing). The formation of the photosensitive resin film 301 on the sheet film 302 is not limited to the spin coating, and another coating method may be used.

【0036】次いで、上部電極110a上に形成された
感光性樹脂膜301に所定のパターンを露光し、これを
現像してパターンを形成し、300℃・30分の加熱処
理で熱硬化させ、図3(c)に示すように、下部電極1
04a上部の領域に複数の突起部(突起状構造体)31
1aを有する保護膜311が、上部電極110aを覆う
ように形成された状態とする。露光量、または現像量
(時間)を調整することで、下部に保護膜311が残っ
た状態で、突起部311aを形成することができる。
Next, a predetermined pattern is exposed on the photosensitive resin film 301 formed on the upper electrode 110a, and is developed to form a pattern, which is thermally cured by heating at 300 ° C. for 30 minutes. As shown in FIG. 3 (c), the lower electrode 1
A plurality of projections (projection-like structures) 31
The protective film 311 having 1a is formed to cover the upper electrode 110a. By adjusting the amount of exposure or the amount of development (time), the protrusion 311a can be formed with the protective film 311 remaining below.

【0037】以上説明したことにより形成された図3
(c)に一部(1つのセンサセル)を示す表面形状認識
用センサでは、突起部311aに指の先端部が接触する
と、接触した指の指紋形状に応じて突起部311aが下
方に押し込まれて上部電極110aが変形し、上部電極
110aと下部電極104aで形成されている容量が変
化する。この指紋形状に応じた各々の下部電極104a
上(センサセル)に形成される容量の変化に対応して濃
淡データを付ければ、指紋の形状が再現できる。
FIG. 3 formed by the above description.
In the surface shape recognition sensor of which part (one sensor cell) is shown in (c), when the tip of the finger contacts the projection 311a, the projection 311a is pushed downward according to the fingerprint shape of the contacted finger. The upper electrode 110a is deformed, and the capacitance formed by the upper electrode 110a and the lower electrode 104a changes. Each lower electrode 104a corresponding to this fingerprint shape
If the shading data is added according to the change in the capacitance formed above (the sensor cell), the shape of the fingerprint can be reproduced.

【0038】また、この実施の形態では、1つのセンサ
セルに複数の突起部311aを備えるようにしたので、
例えば、1つのセンサセルに1つの突起部が形成されて
いる場合に比較して、対象物の接触により1つのセンサ
セルの上部電極110aが変化する確率が増加するなど
のことにより、感度の向上を見込めるようになる。
In this embodiment, since one sensor cell is provided with a plurality of projections 311a,
For example, the sensitivity can be expected to improve due to an increase in the probability that the upper electrode 110a of one sensor cell changes due to contact with an object, as compared to the case where one projection is formed on one sensor cell. Become like

【0039】なお、上部電極110aが変形したことに
よるセンサセルにおける容量の検出や濃淡データへの変
換は、例えば、基板101上に形成されている図示して
いない集積回路により行われる。ここで、例えば、図3
(c)に示すように、上部電極110aが、保護回路3
21などを介して接地されているようにすれば、対象物
に発生した静電気が上部電極110aに放電されたとし
ても、この静電気は保護回路321を介して接地に流れ
る。このように、上部電極110aを接地に接続させる
ことにより、上記集積回路を静電破壊から保護できるよ
うになる。
The detection of the capacitance in the sensor cell due to the deformation of the upper electrode 110a and the conversion to the grayscale data are performed by an integrated circuit (not shown) formed on the substrate 101, for example. Here, for example, FIG.
As shown in (c), the upper electrode 110a is connected to the protection circuit 3
If the static electricity generated on the target object is discharged to the upper electrode 110a, the static electricity flows to the ground via the protection circuit 321 if it is grounded via the component 21 or the like. As described above, by connecting the upper electrode 110a to the ground, the integrated circuit can be protected from electrostatic breakdown.

【0040】<実施の形態2>つぎに、本発明の他の形
態について説明する。上記実施の形態では、上部電極1
10a上に転写した樹脂膜を加工して、保護膜311と
複数の突起部311aとを同時に形成するようにした
が、以下に説明するように、これらを個別に形成するよ
うにしても良い。
Second Embodiment Next, another embodiment of the present invention will be described. In the above embodiment, the upper electrode 1
The protective film 311 and the plurality of protrusions 311a are formed at the same time by processing the resin film transferred on the 10a. However, as described below, these may be formed separately.

【0041】まず、図1(a)〜図2(e)に示したよ
うに、基板101(層間絶縁膜101a)上に、下部電
極104a,支持部材106aおよびこれに支持された
メッシュ状の上部電極110aを形成する。次いで、図
4(a)に示すように、上部電極110a上に、前述し
たSTP法により、ポリイミド樹脂膜を転写してこれを
300℃30分の加熱処理で熱硬化させ、ポリイミド樹
脂からなる膜厚1μmの保護膜401を形成する。
First, as shown in FIGS. 1A to 2E, a lower electrode 104a, a support member 106a and a mesh-like upper portion supported by the lower electrode 104a are provided on a substrate 101 (interlayer insulating film 101a). The electrode 110a is formed. Next, as shown in FIG. 4A, a polyimide resin film is transferred onto the upper electrode 110a by the above-described STP method, and is thermally cured by a heat treatment at 300 ° C. for 30 minutes to form a film made of a polyimide resin. A protective film 401 having a thickness of 1 μm is formed.

【0042】つぎに、保護膜401上に感光性ポリイミ
ドを塗布し、図4(b)に示すように、膜厚5〜10μ
mの感光性樹脂膜402を形成する。形成した感光性樹
脂膜402には、約120℃としたホットプレート上に
基板101を約4分間程度載置することで、加熱処理
(プリベーク)を施す。次いで、公知のフォトリソグラ
フィ技術により、突起部を形成したい領域以外の領域に
露光を行い、引き続いて現像処理を行うことで、図4
(c)に示すように、保護膜401上に突起状構造体4
02aが形成された状態とする。現像処理の後、突起状
構造体402aに約300℃の温度の加熱処理を行い、
突起状構造体402aを熱硬化させる。
Next, a photosensitive polyimide is applied on the protective film 401, and as shown in FIG.
m of the photosensitive resin film 402 is formed. The formed photosensitive resin film 402 is subjected to a heat treatment (pre-bake) by placing the substrate 101 on a hot plate at about 120 ° C. for about 4 minutes. Next, exposure is performed on a region other than the region where the projection is desired to be formed by a known photolithography technique, and subsequently, a development process is performed.
As shown in (c), the protruding structure 4 is formed on the protective film 401.
02a is formed. After the development process, a heat treatment at a temperature of about 300 ° C.
The protruding structure 402a is thermally cured.

【0043】ところで、上述では、上部電極110a上
に、STP法などの貼り合わせ転写による方法で保護膜
を形成するようにしたが、これに限るものではない。例
えば、CVD(Chemical Vapor Deposition)法や塗布
法など上部電極110aの複数の開口部を塞いだ状態で
上部電極110a上に保護膜が形成できる方法であれ
ば、いかなる方法でも良い。
In the above description, the protective film is formed on the upper electrode 110a by a bonding transfer method such as the STP method. However, the present invention is not limited to this. For example, any method, such as a CVD (Chemical Vapor Deposition) method or a coating method, may be used as long as a protective film can be formed on the upper electrode 110a with the plurality of openings of the upper electrode 110a closed.

【0044】<実施の形態3>つぎに、本発明の他の形
態について説明する。本実施の形態では、上部電極上に
金属からなる突起状構造体を設けるようにしたものであ
り、この製造方法について以下に説明する。まず、図1
(a)〜図2(e)に示したように、基板101(層間
絶縁膜101a)上に、下部電極104a,支持部材1
06aおよびこれに支持されたメッシュ状の上部電極1
10aを形成する。
Third Embodiment Next, another embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, a protruding structure made of metal is provided on the upper electrode. This manufacturing method will be described below. First, FIG.
As shown in FIGS. 2A to 2E, a lower electrode 104a and a support member 1 are formed on a substrate 101 (interlayer insulating film 101a).
06a and mesh-shaped upper electrode 1 supported by the same
10a is formed.

【0045】次いで、図5(a)に示すように、上部電
極110a上に、前述したSTP法により、ポリイミド
樹脂からなる膜厚1μmの保護膜501を形成する。転
写の条件は、真空度約1.3×103Pa、荷重5k
g、加熱温度150℃とし、荷重および加熱を約1分間
程度加えるものとする。次いで、保護膜501上に、例
えば蒸着法により膜厚0.1μmのチタン膜と膜厚0.
1μmの金膜との2層膜からなるシード層(第2の金属
膜)502を形成する。
Next, as shown in FIG. 5A, a 1 μm-thick protective film 501 made of a polyimide resin is formed on the upper electrode 110a by the above-described STP method. The conditions for the transfer were a vacuum of about 1.3 × 10 3 Pa and a load of 5 k.
g, a heating temperature of 150 ° C., and a load and heating are applied for about 1 minute. Next, a titanium film having a thickness of 0.1 μm and a film thickness of 0.1 μm are formed on the protective film 501 by, for example, an evaporation method.
A seed layer (second metal film) 502 composed of a two-layer film of a 1 μm gold film is formed.

【0046】つぎに、図5(b)に示すように、シード
層502上に開口部(第3のマスクパターン)503a
を備えた膜厚30μm程度のレジストパターン503を
形成する。レジストパターン503は、公知のフォトリ
ソグラフィ技術により形成する。レジストパターン50
3を形成したら、開口部503aに露出しているシード
層502上に、金のメッキ膜からなる金属パターン(第
3の金属パターン)504を、電解メッキ法により膜厚
20μm程度に形成する。
Next, as shown in FIG. 5B, an opening (third mask pattern) 503 a is formed on the seed layer 502.
Is formed with a thickness of about 30 μm. The resist pattern 503 is formed by a known photolithography technique. Resist pattern 50
After the formation of No. 3, a metal pattern (third metal pattern) 504 made of a gold plating film is formed to a thickness of about 20 μm on the seed layer 502 exposed in the opening 503a by an electrolytic plating method.

【0047】レジストパターン503を除去した後、金
属パターン504をマスクとして、シード層502を選
択的にエッチングする。このエッチングでは、まず、ヨ
ウ素,ヨウ化アンモニウム,水,エタノールからなるエ
ッチング液を用い、シード層502上層の金を選択的に
除去する。次いで、HF系のエッチング液を用い、シー
ド層502下層のチタンを選択的に除去する。なお、金
のウエットエッチングでは、エッチング速度が毎分0.
05μmである。
After removing the resist pattern 503, the seed layer 502 is selectively etched using the metal pattern 504 as a mask. In this etching, first, gold in the upper layer of the seed layer 502 is selectively removed using an etching solution containing iodine, ammonium iodide, water, and ethanol. Next, titanium under the seed layer 502 is selectively removed using an HF-based etchant. In the case of wet etching of gold, the etching rate is set at 0.1 / min.
05 μm.

【0048】この結果、図5(c)に示すように、保護
膜501上の下部電極104a上部の領域に、上層が金
からなる突起状構造体504aが形成される。このよう
に、本実施の形態では、突起状構造体504aを金属か
ら構成したので、表面形状認識用センサを機械強度的に
高いものとでき、感度の向上を図ることができる。ま
た、メッキ法により突起状構造体を形成するようにした
ので、前述した実施の形態のように樹脂から突起状構造
体を形成するよりも、より高い突起状構造体を得ること
ができ、この点についても、対象物に接触したときの感
度を高くできるようになる。
As a result, as shown in FIG. 5C, a protruding structure 504a whose upper layer is made of gold is formed in a region above the lower electrode 104a on the protective film 501. As described above, in the present embodiment, since the protruding structure 504a is made of metal, the surface shape recognition sensor can be made to have high mechanical strength, and the sensitivity can be improved. Further, since the projecting structure is formed by the plating method, a higher projecting structure can be obtained than forming the projecting structure from a resin as in the above-described embodiment. As for the point, the sensitivity when contacting the object can be increased.

【0049】ところで、金属からなる複数の突起状構造
体を、1つのセンサセルに設けるようにしても良い。図
6(a)に示すように、シード層502上に複数の開口
部603aを備えた膜厚30μm程度のレジストパター
ン603を形成し、複数の開口部603aに露出してい
るシード層502上に、金のメッキ膜からなる金属パタ
ーン604を、電解メッキ法により膜厚20μm程度に
形成する。
Incidentally, a plurality of protruding structures made of metal may be provided in one sensor cell. As shown in FIG. 6A, a resist pattern 603 having a thickness of about 30 μm and having a plurality of openings 603a is formed on the seed layer 502, and is formed on the seed layer 502 exposed to the plurality of openings 603a. A metal pattern 604 made of a gold plating film is formed to a thickness of about 20 μm by electrolytic plating.

【0050】レジストパターン603を除去した後、金
属パターン604をマスクとして、シード層502を選
択的にエッチングすれば、図6(b)に示すように、保
護膜501上の下部電極104a上部の領域に、上層が
金からなる複数の突起状構造体604aが、1つのセン
サセル内に形成される。本実施の形態によれば、機械的
強度が高く加工しやすい金属で突起状構造体を構成する
ようにしたので、例えば、より高くより細い電極構造体
を形成できるので、上部電極の変化量を大きくし、ま
た、測定対象に接触する確率を増加させることができ
る。
After removing the resist pattern 603 and selectively etching the seed layer 502 using the metal pattern 604 as a mask, as shown in FIG. 6B, a region above the lower electrode 104a on the protective film 501 is formed. Next, a plurality of protruding structures 604a whose upper layer is made of gold are formed in one sensor cell. According to the present embodiment, since the protruding structure is made of a metal having high mechanical strength and easy to process, for example, a higher and thinner electrode structure can be formed. It can be increased and the probability of contact with the measurement object can be increased.

【0051】<実施の形態4>ところで、上述した実施
の形態では、図2(d),図2(e)に示したように、
酸素ガスを主としたプラズマ中に曝し、上部電極110
aの開口部を介して犠牲膜117を除去している。酸素
ガスを主としたプラズマとしては、例えば、CF4と酸
素ガスとの混合ガスのプラズマを用いればよい。。とこ
ろが、このようなドライエッチングにおいては、上記混
合ガスのプラズマのために重合物が新たに形成される。
このため、この重合物が上部電極110aの下面や下部
電極104a上面に付着するなど、形成した空間にエッ
チングによる残留物が形成され、所望の空間を実現でき
ないという問題があった。
<Embodiment 4> By the way, in the above-described embodiment, as shown in FIGS. 2 (d) and 2 (e),
The upper electrode 110 is exposed to plasma mainly containing oxygen gas.
The sacrificial film 117 is removed through the opening a. As the plasma mainly containing oxygen gas, for example, plasma of a mixed gas of CF 4 and oxygen gas may be used. . However, in such dry etching, a polymer is newly formed due to the plasma of the mixed gas.
For this reason, there is a problem that a residue formed by etching is formed in the formed space such that the polymer adheres to the lower surface of the upper electrode 110a and the upper surface of the lower electrode 104a, and a desired space cannot be realized.

【0052】また、上記ドライエッチングでは、酸素ガ
スのプラズマを用いているため、上部電極110aや下
部電極104aを構成している金属が酸化されて変質
し、例えば、導電性が低下するなどの問題があった。こ
れは、上部電極下に形成する空間を大きくするために、
厚い犠牲膜を用いる場合、酸素プラズマによる処理時間
が長くなるため、より顕著な問題となる。
In the above-mentioned dry etching, since the plasma of the oxygen gas is used, the metal constituting the upper electrode 110a and the lower electrode 104a is oxidized and deteriorated, and, for example, the conductivity is lowered. was there. This is to increase the space formed under the upper electrode,
When a thick sacrificial film is used, the processing time by oxygen plasma becomes longer, which causes a more significant problem.

【0053】このため、図2(d),図2(e)に示す
工程では、つぎに示すようにして犠牲膜117を除去す
ればよい。まず、上部電極110aまでを形成した基板
101を、オゾン雰囲気中で例えば250〜300℃に
加熱することで、上部電極110aの複数の開口部を介
してオゾンを犠牲膜117に接触させ、犠牲膜117を
除去する。この結果、図2(e)に示すように、上部電
極110aが支持部材106aに支えられた状態で、上
部電極110a下には空間が形成され、上部電極110
aと下部電極104aとが、空間で離間された状態の微
細構造が形成される。上部電極110aと下部電極10
4aとは、空間で離間しているので、これらの間には、
例えば空気という非常に低い誘電率の物質が存在してい
ることになる。また、上部電極110aを変形可能なも
のとすれば、上部電極110aが可動できる状態とな
る。
Therefore, in the steps shown in FIGS. 2D and 2E, the sacrificial film 117 may be removed as follows. First, the substrate 101 on which the upper electrode 110a is formed is heated to, for example, 250 to 300 [deg.] C. in an ozone atmosphere so that ozone is brought into contact with the sacrificial film 117 through the plurality of openings of the upper electrode 110a. 117 is removed. As a result, as shown in FIG. 2E, in a state where the upper electrode 110a is supported by the support member 106a, a space is formed below the upper electrode 110a, and the upper electrode 110a is formed.
a and the lower electrode 104a are formed in a fine structure in a state where they are separated from each other by a space. Upper electrode 110a and lower electrode 10
4a is spaced apart from the space, so that
For example, air has a very low dielectric constant. If the upper electrode 110a is deformable, the upper electrode 110a can be moved.

【0054】このように、本実施の形態によれば、上部
電極110a下の犠牲膜を除去するとき、プラズマを用
いることがないので、上部電極110aに対する損傷を
低く抑えることが可能となる。また、オゾンを用いて樹
脂である犠牲膜117を灰化させるようにしたので、プ
ラズマを用いる場合のように重合物を生成することが無
く、残留物のない状態で犠牲膜117を除去できる。
As described above, according to the present embodiment, when removing the sacrificial film under the upper electrode 110a, plasma is not used, so that damage to the upper electrode 110a can be suppressed to a low level. Further, since the sacrificial film 117, which is a resin, is ashed using ozone, a polymer is not generated unlike the case where plasma is used, and the sacrificial film 117 can be removed without any residue.

【0055】<実施の形態5>ところで、上述した実施
の形態では、シートフィルム上に形成した樹脂膜を貼り
合わせて転写することで、上部電極上に保護膜を形成す
るようにしたが、これに限るものではない。以下に示す
ように、塗布により保護膜を形成するようにしてもよ
い。まず、図2(b)を用いて説明したように、支持部
材106a上面を露出させた犠牲膜117上に、シード
層108を形成し、この上に柱状のレジストパターン7
09を形成し、図7(a)に示すように、レジストパタ
ーン709のない領域に露出しているシード層108上
に、電解メッキ法により金のメッキ膜からなる金属膜7
10を、膜厚0.4μm程度に形成する。
<Embodiment 5> In the above-described embodiment, the protective film is formed on the upper electrode by bonding and transferring the resin film formed on the sheet film. It is not limited to. As shown below, a protective film may be formed by coating. First, as described with reference to FIG. 2B, the seed layer 108 is formed on the sacrificial film 117 exposing the upper surface of the support member 106a, and the columnar resist pattern 7 is formed thereon.
9 is formed, and as shown in FIG. 7A, a metal film 7 made of a gold plating film is formed on the seed layer 108 exposed in a region where there is no resist pattern 709 by an electrolytic plating method.
10 is formed to a film thickness of about 0.4 μm.

【0056】レジストパターン709を除去した後、形
成された金属膜110をマスクとし、シード層108を
選択的にエッチング除去することで、図7(b)に示す
ように、複数の開口部709aを備えた上部電極710
aが形成される。開口部709aは、図7(d)の平面
図に示すように、支持部材106a形成部とは離間し、
また、下部電極104a上の領域より外側に配置した状
態とする。本実施の形態においては、開口部709aは
直径4μmの平面視円形とし、支持部材106aの内側
端から8μm離間させ配置した。
After removing the resist pattern 709, the seed layer 108 is selectively etched away using the formed metal film 110 as a mask, thereby forming a plurality of openings 709a as shown in FIG. Upper electrode 710 provided
a is formed. The opening 709a is separated from the supporting member 106a forming portion, as shown in the plan view of FIG.
In addition, the state is arranged outside the region on the lower electrode 104a. In the present embodiment, the opening 709a has a circular shape in plan view having a diameter of 4 μm, and is arranged at a distance of 8 μm from the inner end of the support member 106a.

【0057】つぎに、上部電極710aの開口部を介し
て犠牲膜117を除去することで、図7(c)に示すよ
うに、上部電極710aが支持部材106aに支えられ
た状態で、上部電極710aの下には空間が形成され、
上部電極710aと下部電極104aとが、空間で離間
された状態の構造を形成する。
Next, by removing the sacrificial film 117 through the opening of the upper electrode 710a, the upper electrode 710a is supported by the support member 106a as shown in FIG. A space is formed below 710a,
The upper electrode 710a and the lower electrode 104a form a structure separated from each other by a space.

【0058】つぎに、図8(a)に示すように、上部電
極710a上に、有機ポリマー樹脂をスピン塗布するこ
とで、保護膜(塗布膜)801を形成する。有機ポリマ
ー樹脂としては、金メッキ膜に対する濡れ性の悪いもの
が好ましく、例えば、ポリベンゾオキサゾール(もしく
はこの前駆体)などを用いる。ポリベンゾオキサゾール
をベースとする樹脂としては、例えば、住友ベークライ
ト株式会社製の「CRC8300」がある。たとえば、
基板101を7000rpmの回転数で12秒間回転さ
せた状態で、上記ポリベンゾオキサゾール樹脂をスピン
塗布することで、膜厚1μmの保護膜801が形成でき
る。なお、有機ポリマー樹脂に限らず、他の粘度の高い
樹脂を用いるようにしてもよい。
Next, as shown in FIG. 8A, a protective film (coating film) 801 is formed on the upper electrode 710a by spin-coating an organic polymer resin. As the organic polymer resin, those having poor wettability to the gold plating film are preferable. For example, polybenzoxazole (or a precursor thereof) is used. As the resin based on polybenzoxazole, for example, “CRC8300” manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd. is available. For example,
By spin-coating the polybenzoxazole resin in a state where the substrate 101 is rotated at 7000 rpm for 12 seconds, a protective film 801 having a thickness of 1 μm can be formed. The resin is not limited to the organic polymer resin, and another resin having a high viscosity may be used.

【0059】このようにして、保護膜801を形成した
後、図8(b)に示すように、直ちに保護膜801形成
面を下側にし、基板101を120℃(10分間)加熱
する。この加熱により、保護膜801の溶媒成分を蒸発
させ、保護膜801の流動性を低下させる。このよう
に、塗布した保護膜801が下側、すなわち、重力の作
用する側に配置することで、保護膜801が、上部電極
710aの開口部709aより上部電極710a下の空
間に進入することを抑制する。
After forming the protective film 801 in this manner, as shown in FIG. 8B, the surface on which the protective film 801 is formed is immediately turned down, and the substrate 101 is heated at 120 ° C. (10 minutes). By this heating, the solvent component of the protective film 801 is evaporated, and the fluidity of the protective film 801 is reduced. In this manner, by disposing the applied protective film 801 on the lower side, that is, on the side on which gravity acts, it is possible to prevent the protective film 801 from entering the space below the upper electrode 710a from the opening 709a of the upper electrode 710a. Suppress.

【0060】ここでの要件は、保護膜801が、基板1
01や上部電極710aより、力(重力)の作用する側
に配置された状態とすることである。言い換えると、塗
布された保護膜801に作用する力の方向には、上部電
極710aが存在していない状態とする。なお、以降に
説明するように、塗布する保護膜801の材料の上部電
極710aに対する濡れ性が良くない状態とし、開口部
709a内壁に到達した塗布する材料の表面張力が、内
壁に到達した材料に加わる重力より大きい場合は、基板
101を反転させて保護膜801形成面が下方に配置し
た状態とする必要はない。
The requirement here is that the protective film 801 must be
01 and the upper electrode 710a on the side where force (gravity) acts. In other words, the upper electrode 710a does not exist in the direction of the force acting on the applied protective film 801. As described below, the wettability of the material of the protective film 801 to be applied to the upper electrode 710a is not good, and the surface tension of the material to be applied that has reached the inner wall of the opening 709a is lower than that of the material that has reached the inner wall. When the applied gravity is larger than the applied gravity, it is not necessary to invert the substrate 101 so that the surface on which the protective film 801 is formed is disposed below.

【0061】さらに連続し、保護膜801を310℃で
30分アニールすることで、有機ポリマー樹脂(保護膜
801)の溶質部分に脱水・閉環反応を起こさせ、保護
膜801を熱硬化させる。この硬化により、保護膜80
1の流動性はなくなり、図8(c)に示すように、開口
部709aが、保護膜801により閉じられ、上部電極
710aの下の空間が完全に封止された表面形状認識用
センサが得られる。この後、図4(a)〜図4(c)に
より説明したことと同様にすることで、図8(d)に示
すように、塗布により形成した保護膜801上に突起状
構造体402aが形成された状態が得られる。
Further, by continuously annealing the protective film 801 at 310 ° C. for 30 minutes, a solute portion of the organic polymer resin (protective film 801) undergoes a dehydration and ring-closing reaction, and the protective film 801 is thermally cured. By this curing, the protective film 80
8, the opening 709a is closed by the protective film 801 and the surface shape recognition sensor in which the space below the upper electrode 710a is completely sealed is obtained as shown in FIG. Can be Thereafter, in the same manner as described with reference to FIGS. 4A to 4C, as shown in FIG. 8D, the protruding structure 402a is formed on the protective film 801 formed by coating. A formed state is obtained.

【0062】図8(c)において、開口部近傍の封止膜
以外の部分を除去したい場合における中空構造作製方法
を図9に説明する。図9(a)は図8(a)と同じ状態
を示す。つぎに、前述したように保護膜(塗布膜)80
1の形成面を下側にし、基板101を120℃(10分
間)加熱する。この加熱により、保護膜801の溶媒成
分を蒸発させ、保護膜801の流動性を低下させる。次
いで、公知のフォトリソグラフィ法によって開口部近傍
以外を感光させ、現像により感光部を除去し、図9
(b)に示すように、開口部近傍の保護膜801aのみ
残す。
Referring to FIG. 8C, a method of fabricating a hollow structure in the case where it is desired to remove portions other than the sealing film near the opening will be described with reference to FIG. FIG. 9A shows the same state as FIG. 8A. Next, as described above, the protective film (coating film) 80
The substrate 101 is heated at 120 ° C. (10 minutes) with the surface on which the substrate 1 is formed facing downward. By this heating, the solvent component of the protective film 801 is evaporated, and the fluidity of the protective film 801 is reduced. Next, a portion other than the vicinity of the opening is exposed by a known photolithography method, and the exposed portion is removed by development.
As shown in (b), only the protective film 801a near the opening is left.

【0063】この後、図9(c)のように、基板101
を重力に対して鉛直下向きになるように逆さまにして、
窒素ガス雰囲気中で、30分の間310℃に加熱するア
ニールを施して、保護膜801aを熱硬化させる。な
お、部分的に残された保護膜801aが、流動性がほぼ
ない状態となっていれば、熱硬化の段階で基板101を
逆さまにする必要はない。さらに、前述と同様に突起状
構造体402aを形成すれば、図9(d)に示すよう
に、封止され突起状構造体402aを備えた状態が得ら
れる。
Thereafter, as shown in FIG.
Upside down so that it is vertically downward with respect to gravity,
Annealing is performed by heating to 310 ° C. for 30 minutes in a nitrogen gas atmosphere to thermally cure the protective film 801a. Note that if the partially left protective film 801a has almost no fluidity, it is not necessary to turn the substrate 101 upside down in the thermosetting stage. Further, if the protruding structure 402a is formed in the same manner as described above, a sealed state including the protruding structure 402a is obtained as shown in FIG. 9D.

【0064】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、上部電極の開口部を利用して下部の犠牲層を除去し
て空間を設けた後、上部電極の上に塗布により封止膜を
形成することによって容易に封止できるようになる。こ
のように構成した本実施の形態によれば、空間を形成す
るために設けた上部電極の開口部を支持部材に接触しな
い状態に配置することで、塗布する液の空間内への流入
を防ぐようにした。なお、塗布する液は、保護膜を形成
するものである。従って、封止した状態でも、上部電極
の下部に形成される空間が、封止前の状態を維持でき
る。この結果、本実施の形態によれば、上部電極を可動
可能に形成した場合であっても、封止後に上部電極の可
動が阻害されることがなくなる。
As described above, according to the present embodiment, after the lower sacrificial layer is removed by using the opening of the upper electrode to provide a space, the sealing film is formed on the upper electrode by coating. , The sealing can be easily performed. According to the present embodiment configured as described above, the opening of the upper electrode provided for forming the space is arranged so as not to be in contact with the supporting member, thereby preventing the liquid to be applied from flowing into the space. I did it. The liquid to be applied forms a protective film. Therefore, even in the sealed state, the space formed below the upper electrode can maintain the state before the sealing. As a result, according to the present embodiment, even when the upper electrode is formed to be movable, the movement of the upper electrode after sealing is not hindered.

【0065】つぎに、図8(a)、および図9(a)に
示した、液状材料を塗布することで封止を可能にする原
理について、図10を用いて説明する。図10(a)
は、スピン塗布によって保護膜となる封止液1001
が、封止対象である上部電極1003の開口部1002
の上部に到達した状態を示す模式的な断面図である。ま
ず、開口部1002は、支持部材1003aから離間し
ている。開口部1002上部の封止液1001は、図1
0(b)に示すように重力によって、上部電極1003
下の内部空間1004に流入してくる。
Next, the principle shown in FIGS. 8A and 9A for enabling sealing by applying a liquid material will be described with reference to FIG. FIG. 10 (a)
Is a sealing liquid 1001 that becomes a protective film by spin coating.
Are the openings 1002 of the upper electrode 1003 to be sealed
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the upper part has been reached. First, the opening 1002 is separated from the support member 1003a. The sealing liquid 1001 in the upper part of the opening 1002 is as shown in FIG.
As shown in FIG.
It flows into the lower internal space 1004.

【0066】図10(b)の拡大図を図10(c)に示
す。封止液1001が流れ込んでくるとき、開口部10
02の上部領域にある封止液1001bの体積をv、封
止液1001の密度をρ、円形の開口部1002の半径
をr、封止液1001と開口部内壁1005との接触角
をφ、封止液1001と開口部内壁1005を形成して
いる材料との表面張力の大きさをγ、重力加速度をgと
する。なおここでは、開口部内壁1005を形成してい
る材料は、上部電極1003を形成している材料と同じ
としてある。
FIG. 10 (c) is an enlarged view of FIG. 10 (b). When the sealing liquid 1001 flows, the opening 10
02, the volume of the sealing liquid 1001b in the upper region is v, the density of the sealing liquid 1001 is ρ, the radius of the circular opening 1002 is r, the contact angle between the sealing liquid 1001 and the opening inner wall 1005 is φ, The magnitude of the surface tension between the sealing liquid 1001 and the material forming the opening inner wall 1005 is γ, and the gravitational acceleration is g. Here, the material forming the opening inner wall 1005 is the same as the material forming the upper electrode 1003.

【0067】接触角φが鋭角のとき「封止液が開口部内
壁を濡らす」といい、表面張力は封止液1001を流入
させる方向に働く。一方、接触角φが鈍角のとき「封止
液が開口部内壁を濡らさない」といい、表面張力は封止
液1001の流入を妨げる方向に働く。また、重力によ
って封止液1001を流入させようとうする力は、矢印
1007によって示され、この向きは鉛直下向き、大き
さはvρgである。一方、接触角φが鈍角の時の表面張
力は矢印1008によって示される。
When the contact angle φ is an acute angle, it is referred to as “the sealing liquid wets the inner wall of the opening”, and the surface tension acts in a direction in which the sealing liquid 1001 flows. On the other hand, when the contact angle φ is an obtuse angle, it is referred to as “the sealing liquid does not wet the inner wall of the opening”, and the surface tension acts in a direction to prevent the flow of the sealing liquid 1001. The force for flowing the sealing liquid 1001 by gravity is indicated by an arrow 1007, and the direction is vertically downward and the magnitude is vρg. On the other hand, the surface tension when the contact angle φ is an obtuse angle is indicated by an arrow 1008.

【0068】接触角φが鈍角であり、封止液1001が
開口部内壁1005を濡らさないとき、表面張力γによ
る封止液1001の流入を妨げる鉛直上向き方向に働く
力は、2πrγcos(π−φ)である。vρg>2π
rγcos(π−φ)ならば封止液1001は流入し、
vρg≦2πrγcos(π−φ)ならば封止液100
1の流入は止まる。従って、表面張力γが大きく、封止
液1001が開口部内壁1005を濡らさない材料を選
択すれば、封止液1001は、図10(b)に示すよう
に、開口部内壁1005を伝って内部空間1004に到
達する前に流入が停止する。
When the contact angle φ is obtuse and the sealing liquid 1001 does not wet the inner wall 1005 of the opening, the force acting in the vertical upward direction to prevent the flow of the sealing liquid 1001 due to the surface tension γ is 2πrγcos (π−φ ). vρg> 2π
If rγcos (π-φ), the sealing liquid 1001 flows in,
If vρg ≦ 2πrγcos (π−φ), the sealing liquid 100
The inflow of 1 stops. Therefore, if a material having a large surface tension γ and not allowing the sealing liquid 1001 to wet the opening inner wall 1005 is selected, the sealing liquid 1001 travels along the opening inner wall 1005 as shown in FIG. The inflow stops before reaching the space 1004.

【0069】一方、表面張力γが小さく、封止液100
1の開口部内壁1005に対する接触角φが小さい場
合、封止液1001の先端は内部空間上壁1009に到
達し、図10(e)に示すように、内部空間上壁100
9を伝って広がっていこうとする。
On the other hand, the surface tension γ is small,
1 has a small contact angle φ with the inner wall 1005 of the opening, the tip of the sealing liquid 1001 reaches the upper wall 1009 of the internal space, and as shown in FIG.
I try to spread through 9.

【0070】接触角は材料の組み合わせにより決まる一
定値であるので、封止液1001が開口部内壁1005
から内部空間上壁1009に到達する際に、表面張力の
方向が最大90度回転する。図10(d)に示すよう
に、内部空間上壁1009を広がるまでの途中過程にお
ける回転角(接触角の変化)をαとすると、表面張力に
よる鉛直上向きの力は、2πrγcos(π−(φ+
α))=2πrγcos((π−φ)−α)となる。
Since the contact angle is a fixed value determined by the combination of materials, the sealing liquid 1001
When reaching the upper wall 1009 of the internal space from above, the direction of the surface tension is rotated by up to 90 degrees. As shown in FIG. 10D, assuming that the rotation angle (change in contact angle) in the process of expanding the inner space upper wall 1009 is α, the vertically upward force due to surface tension is 2πrγcos (π− (φ +
α)) = 2πrγcos ((π−φ) −α).

【0071】φが鈍角であるので、(π−φ)は鋭角で
あり、0≦α≦90°であることを考えると、途中過程
において、表面張力は完全に鉛直上向きになる状態があ
り、2πrγをとる。従って、vρg≦2πrγなら
ば、図10(b)に示すように、封止液1001が開口
部内壁1005で停止しなくても、内部空間上壁100
9を広がる前に流入が停止する。これに対し、vρg>
2πrγの場合は、図10(e)に示すように、封止液
1001が内部空間上壁1009を伝って広がってい
く。
Since φ is an obtuse angle, (π−φ) is an acute angle, and considering that 0 ≦ α ≦ 90 °, there is a state where the surface tension is completely vertically upward in the middle of the process. Take 2πrγ. Therefore, if vρg ≦ 2πrγ, as shown in FIG. 10B, even if the sealing liquid 1001 does not stop at the opening inner wall 1005, the inner space upper wall 100
The inflow stops before spreading 9. On the other hand, vpg>
In the case of 2πrγ, the sealing liquid 1001 spreads along the inner space upper wall 1009 as shown in FIG.

【0072】この際、表面張力は、封止液1001と内
部空間上壁1009の接触している外周の長さに比例す
るので、広がっていくにつれ表面張力の総和は大きくな
る。同時に、封止液1001も液滴形状をして広がり体
積も大きくなるので、重力により封止液滴1001cを
広げようとする力も大きくなる。図10(e)に示すよ
うに、封止液滴1001cを半球と近似し、この半径を
r′とすると、表面張力はr′に比例して大きくなり、
封止液滴1001cへの重力は、r′の3乗に比例して
大きくなる。
At this time, since the surface tension is proportional to the length of the outer periphery where the sealing liquid 1001 and the inner space upper wall 1009 are in contact with each other, the total surface tension increases as the sealing liquid 1001 spreads. At the same time, the sealing liquid 1001 also has a droplet shape and spreads to increase the volume, so that the force for expanding the sealing droplet 1001c by gravity increases. As shown in FIG. 10 (e), when the sealing droplet 1001c is approximated to a hemisphere and the radius is r ′, the surface tension increases in proportion to r ′,
The gravity on the sealing droplet 1001c increases in proportion to the cube of r '.

【0073】従って、封止液1001の流入は停止せ
ず、封止液1001が内部空間下壁1010に達する
か、内部空間1004が封止液1001で満たされてし
まう。ただし、図10(f)に示すように、開口部10
02上部の保護膜1001が窪むことによって体積が減
少するときは、この限りではない。以上説明したよう
に、開口部1002が支持部材1003aから離間して
いるときについて、封止液1001の流入が停止する。
Therefore, the flow of the sealing liquid 1001 does not stop, and the sealing liquid 1001 reaches the lower wall 1010 of the internal space or the internal space 1004 is filled with the sealing liquid 1001. However, as shown in FIG.
This is not the case when the volume decreases due to the depression of the protective film 1001 on the upper part 02. As described above, the flow of the sealing liquid 1001 is stopped when the opening 1002 is separated from the support member 1003a.

【0074】ところで、液状の材料の密度をρとし、塗
布膜が形成された段階における開口部に進入した部分と
この上の領域の部分とを合わせた液状の材料の体積をv
とし、開口部の半径をrとし、液状の材料の開口部内壁
における表面張力をγとし、重力加速度をgとすると、
vρg≦2πrγの関係が満たされていれば、封止液の
流入を抑制できるものとしたが、これは、開口部がほぼ
円柱の場合である。
By the way, let the density of the liquid material be ρ, and let the volume of the liquid material be the sum of the part that entered the opening at the stage when the coating film was formed and the part of the area above it, v
Where r is the radius of the opening, γ is the surface tension of the liquid material on the inner wall of the opening, and g is the gravitational acceleration.
If the relationship of vρg ≦ 2πrγ is satisfied, the inflow of the sealing liquid can be suppressed. However, this is the case where the opening is substantially cylindrical.

【0075】開口部が他の柱形状などの場合は、以下に
示すこととなる。塗布膜を形成したときの開口部以外の
領域における塗布膜の膜厚をtとし、空間外部と開口部
との境界における開口部の断面積をaとし、空間と開口
部との境界における開口部の断面の周囲の長さをbと
し、開口部内の体積をcとし、空間と開口部との境界に
おける、塗布膜の開口部に進入した部分と開口部側壁と
の間の表面張力の大きさをdとし、塗布膜の密度をeと
し、重力加速度をgとすると、(c+a×t)×e×g
≦b×dの関係が満たされていれば、封止液(塗布膜の
開口部に進入した部分)の流入を抑制できるようにな
る。
In the case where the opening has another pillar shape or the like, the following will be shown. When the thickness of the coating film in the region other than the opening when the coating film is formed is t, the cross-sectional area of the opening at the boundary between the outside of the space and the opening is a, and the opening at the boundary between the space and the opening is Let b be the perimeter of the cross section of b, the volume in the opening be c, and the magnitude of the surface tension between the portion of the coating film entering the opening and the side wall of the opening at the boundary between the space and the opening. Is d, the density of the coating film is e, and the gravitational acceleration is g, (c + a × t) × e × g
If the relationship of ≦ b × d is satisfied, it is possible to suppress the inflow of the sealing liquid (the portion that has entered the opening of the coating film).

【0076】つぎに、犠牲層をエッチングするために設
ける開口部が、内部空間の側壁に接触している場合につ
いて説明する。これは、図11(a)に示すように、開
口部1002aが支持部材1003aに隣接し、開口部
内壁1005aの一部が支持部材1003aに連続して
いる場合である。図11(a)では、封止液1001が
塗布されてこの一部が開口部1002a内に進入した状
態を示している。
Next, the case where the opening provided for etching the sacrificial layer is in contact with the side wall of the internal space will be described. This is a case where the opening 1002a is adjacent to the support member 1003a and a part of the opening inner wall 1005a is continuous with the support member 1003a, as shown in FIG. FIG. 11A shows a state in which the sealing liquid 1001 has been applied and a part of the liquid has entered the opening 1002a.

【0077】前述したように、重力の大きさより表面張
力の方が大きい場合、すなわち、vρg≦2πrγco
s(π−φ)ならば、図10(c)に示した場合と同様
に、液の流入が停止する。これに対し、重力より表面張
力の方が小さい場合、図11(b)に示すように、開口
部1002aに進入した封止液1001の一部が、内部
空間上壁1009に到達する。しかしながら、この場
合、図10(d)に示した場合に比較して、表面張力の
向きが回転する領域が少ない。
As described above, when the surface tension is greater than the magnitude of gravity, that is, vρg ≦ 2πrγco
If s (π−φ), the inflow of the liquid stops as in the case shown in FIG. On the other hand, when the surface tension is smaller than the gravity, as shown in FIG. 11B, part of the sealing liquid 1001 that has entered the opening 1002a reaches the inner space upper wall 1009. However, in this case, the area where the direction of the surface tension rotates is smaller than that in the case shown in FIG.

【0078】封止液1001が内部空間上壁1009と
接している部分は、表面張力の向きが変化して鉛直上向
き成分が大きくなるが、封止液1001が内部空間側壁
1005aと接している部分は、表面張力の向きが変化
しない。従って、図11に示すように、開口部1002
aが支持部材1003aに隣接している場合、封止液1
001の流入を妨げる力が少なく、封止液1001が流
入しやすくなる。この結果、封止液1001が内部空間
側壁1003を伝って内部空間下壁1010に到達した
後は、図11(c)に示すように、封止液1001の圧
力によって内部空間1004が封止液1001によって
満たされていく。
The portion where the sealing liquid 1001 is in contact with the inner space upper wall 1009 changes the direction of the surface tension to increase the vertical upward component, but the portion where the sealing liquid 1001 is in contact with the inner space side wall 1005a. Does not change the direction of the surface tension. Therefore, as shown in FIG.
a is adjacent to the support member 1003a, the sealing liquid 1
001 has a small force to prevent the inflow, and the sealing liquid 1001 can easily flow. As a result, after the sealing liquid 1001 reaches the inner space lower wall 1010 along the inner space side wall 1003, as shown in FIG. 1001 is satisfied.

【0079】以上は、封止液流入時の力の関係について
説明したが、実際の工程においては図9(a)に示すよ
うに、封止液を塗布して保護膜801を形成した後、基
板101を逆さまにして加熱する。加熱することによっ
て、塗布した保護膜801(封止液)の溶媒成分が揮発
するなどのことにより粘性が上昇し、最終的に固化(硬
化)する。図10(a)から図10(d)に至るよう
に、封止液1001が開口部内壁1005を伝わって内
部空間1004に進入するまでの時間は、粘性が大きい
ほど長い。
In the above, the relationship of the force at the time of inflow of the sealing liquid has been described. In the actual process, as shown in FIG. 9A, after applying the sealing liquid to form the protective film 801, The substrate 101 is heated upside down. By heating, the viscosity increases due to the volatilization of the solvent component of the applied protective film 801 (sealing liquid), and finally solidifies (hardens). As shown in FIG. 10A to FIG. 10D, the time required for the sealing liquid 1001 to travel along the inner wall 1005 of the opening and enter the internal space 1004 is longer as the viscosity is larger.

【0080】このことは、「液体が一定時間内に細管を
流れるときの流量は粘性に反比例する」というポアズイ
ユの式によっても明らかである。また、上部電極100
3の膜厚、すなわち、開口部1002が長いほど流入に
時間がかかる。また、ベーク時に基板101を逆さまに
することによって、図4で説明した重力の向きが、封止
液1001を内部空間1004に流入させようとはしな
い方向に働くようになる。
This is apparent from Poiseuille's equation that "the flow rate of a liquid flowing through a thin tube within a certain time is inversely proportional to the viscosity." Also, the upper electrode 100
3, the longer the opening 1002 is, the longer it takes to flow. Also, by turning the substrate 101 upside down during baking, the direction of gravity described in FIG. 4 acts in a direction that does not allow the sealing liquid 1001 to flow into the internal space 1004.

【0081】以上説明したように、開口部を内部空間側
壁に隣接しないように配置することによって、表面張力
の上向きの成分を大きくし、封止液の流入を妨げること
ができる。この際、封止液が開口部を形成している材料
を濡らしにくく、この両者間の表面張力が大きいほど、
あるいは、開口部の半径が小さいほど、あるいは、開口
部が長いほど、あるいは、封止液として室温で粘性が高
く加熱固化によって粘性がさらに高くなる性質の材料を
使うほど、あるいは、封止液を塗布後逆さまにするまで
の時間が短いほど、封止液が開口部を通して内部空間に
流入せずに封止できる。
As described above, by arranging the opening so as not to be adjacent to the side wall of the internal space, the upward component of the surface tension can be increased, and the inflow of the sealing liquid can be prevented. At this time, the sealing liquid hardly wets the material forming the opening, and the larger the surface tension between them,
Alternatively, as the radius of the opening is smaller, or as the opening is longer, or as a sealing liquid, a material having a higher viscosity at room temperature and a higher viscosity due to heating and solidification is used. The shorter the time before the application is turned upside down, the more the sealing liquid can be sealed without flowing into the internal space through the opening.

【0082】<実施の形態6>ところで、例えば、図3
(c)などに示した表面形状認識用センサでは、指など
の表面形状認識対象からの圧力が過大な場合、上部電極
が撓みすぎて下部電極に接触し、回路的にショートして
しまう場合がある。これを防ぐためには、以降に示すよ
うに、下部電極上面を絶縁膜で覆うようにすればよい。
以下、本実施の形態における表面形状認識用センサの製
造方法について要部を説明する。
<Embodiment 6> By the way, for example, FIG.
In the surface shape recognition sensor shown in (c) and the like, when the pressure from the surface shape recognition target such as a finger is excessive, the upper electrode may bend too much and contact the lower electrode, resulting in a short circuit in a circuit. is there. To prevent this, the upper surface of the lower electrode may be covered with an insulating film as described below.
Hereinafter, a main part of the method for manufacturing the surface shape recognition sensor according to the present embodiment will be described.

【0083】まず、図1(a)〜図1(d)までと同様
にし、図12(a)に示すように、基板101上に、上
層が金からなる下部電極104aと、この下部電極10
4aとは絶縁分離された支持部材106aとが形成され
た状態とする。つぎに、図12(b)に示すように、シ
リコン酸化膜からなる絶縁膜1201を0.1μmの厚
さでECR(Electron Cyclotron Resonance)プラズマ
CVD(Chemical Vapor Deposition)法によって形成
する。ソースガスとしてSiH4およびO2ガスを用い、
各ガス流量を10sccm,20sccmとし、マイクロ波パワ
ーを200Wとしてシリコン酸化膜を形成した。なお、
絶縁膜1201は、シリコン酸化膜に限らず、シリコン
窒化膜などの他の絶縁材料であってもよい。
First, as shown in FIG. 1A to FIG. 1D, as shown in FIG. 12A, a lower electrode 104a of which the upper layer is made of gold and a lower electrode
4a and the supporting member 106a which is insulated and separated. Next, as shown in FIG. 12B, an insulating film 1201 made of a silicon oxide film is formed to a thickness of 0.1 μm by ECR (Electron Cyclotron Resonance) plasma CVD (Chemical Vapor Deposition). Using SiH 4 and O 2 gas as source gas,
A silicon oxide film was formed at a gas flow rate of 10 sccm and 20 sccm and a microwave power of 200 W. In addition,
The insulating film 1201 is not limited to a silicon oxide film, but may be another insulating material such as a silicon nitride film.

【0084】つぎに、図12(c)に示すように、絶縁
膜1201上の下部電極104a上部領域に、下部電極
104aを全て覆うように膜厚1μm程度のレジストパ
ターン1202を形成する。レジストパターン1202
は、公知のフォトリソグラフィ技術により形成すればよ
い。この後、レジストパターン1202をマスクとし
て、絶縁膜1201を選択的にエッチングする。このエ
ッチングでは、CHF3ガスとO2ガスとをエッチングガ
スとして用いたドライエッチングにより行い、各ガス流
量を各々30sccmと5sccmとし、マイクロ波パワーを3
00Wとした。この結果、図12(d)に示すように、
下部電極104aを覆う電極絶縁膜1201aが形成さ
れる。
Next, as shown in FIG. 12C, a resist pattern 1202 having a thickness of about 1 μm is formed in the upper region of the lower electrode 104a on the insulating film 1201 so as to cover the entire lower electrode 104a. Resist pattern 1202
May be formed by a known photolithography technique. After that, the insulating film 1201 is selectively etched using the resist pattern 1202 as a mask. This etching is performed by dry etching using CHF 3 gas and O 2 gas as etching gas, each gas flow rate is set to 30 sccm and 5 sccm, and microwave power is set to 3 sccm.
00W. As a result, as shown in FIG.
An electrode insulating film 1201a covering the lower electrode 104a is formed.

【0085】この後、図1(e)〜図3(c)に示した
ようにすることで、図12(e)に示すように、下部電
極104a上部の領域に、複数の突起部311aを有す
る保護膜311が、上部電極110aを覆うように形成
された状態とすればよい。この表面形状認識用センサに
よれば、下部電極104a上に電極絶縁膜1201aを
設けるようにしたので、上部電極110aが大きく下方
に撓んだとしても、上部電極110aの下部が下部電極
104aに電気的に接触することが無くなる。
Thereafter, as shown in FIGS. 1E to 3C, a plurality of projections 311a are formed in the region above the lower electrode 104a as shown in FIG. 12E. The protective film 311 may be formed so as to cover the upper electrode 110a. According to this surface shape recognition sensor, the electrode insulating film 1201a is provided on the lower electrode 104a. Therefore, even if the upper electrode 110a is largely bent downward, the lower part of the upper electrode 110a is electrically connected to the lower electrode 104a. No contact is made.

【0086】また、下部電極104aと上部電極110
aとの接触を避けるためには、これらの間隔を必要以上
にあけることになり、形成される静電容量が小さくなり
感度を低下させる場合がある。これに対し、図12
(e)の表面形状認識用センサによれば、下部電極と上
部電極との間隔を狭くできるので、感度の低下を招くこ
とがない。さらに、間隔を広げた状態で、上部電極11
0aに対して過大な圧力がかかると、上部電極110a
が塑性変形してしまい元の状態に戻らない場合があった
が、図12(e)の表面形状認識用センサによれば、こ
のような問題も抑制できるようになる。
The lower electrode 104a and the upper electrode 110
In order to avoid the contact with “a”, these intervals are made longer than necessary, and the formed capacitance may become small and the sensitivity may be reduced. In contrast, FIG.
According to the surface shape recognition sensor (e), the distance between the lower electrode and the upper electrode can be reduced, so that the sensitivity does not decrease. Furthermore, the upper electrode 11
When excessive pressure is applied to the upper electrode 110a
In some cases, the plastic deformation did not return to the original state. However, according to the surface shape recognition sensor of FIG. 12E, such a problem can be suppressed.

【0087】つぎに、電極絶縁膜の他の製造方法につい
て説明する。まず、前述した実施の形態と同様にし、図
13(a)に示すように、シード層102上に開口部1
03aを備えた膜厚5μm程度のレジストパターン10
3を形成する。レジストパターン103を形成したら、
開口部103aに露出しているシード層102上に、電
解メッキにより金のメッキ膜からなる金属パターン10
4を膜厚1μm程度に形成する。
Next, another method of manufacturing the electrode insulating film will be described. First, in the same manner as in the above-described embodiment, as shown in FIG.
Resist pattern 10 having a film thickness of about 5 μm and having a thickness of 03a
Form 3 After forming the resist pattern 103,
On the seed layer 102 exposed in the opening 103a, a metal pattern 10 made of a gold plating film by electrolytic plating.
4 is formed to a thickness of about 1 μm.

【0088】本実施の形態では、この後、レジストパタ
ーン103を除去せずに、ECRプラズマCVD法を用
い、シリコン酸化膜からなる絶縁膜1301を0.3μ
m程度の膜厚で形成する(図13(b))。ここでも、
ソースガスとしてSiH4,O 2ガスを用い、各ソースガ
スの流量を10sccm,20sccmとし、マイクロ波パワー
を200Wとしてシリコン酸化膜を形成した。
In the present embodiment, the resist pattern
Using the ECR plasma CVD method without removing the
The insulating film 1301 made of a silicon oxide film has a thickness of 0.3 μm.
It is formed with a film thickness of about m (FIG. 13B). even here,
SiH as source gasFour, O TwoUsing gas, each source gas
Microwave power is set to 10sccm and 20sccm.
Was set to 200 W to form a silicon oxide film.

【0089】つぎに、レジストパターン103を除去す
る。この際、絶縁膜1301でレジストパターン103
に接する部分はリフトオフにより除去される。この結
果、金属パターン104上の絶縁膜1301aだけが残
る(図13(c))。この後、図1(c)と同じよう
に、レジストパターン105を形成し、電解メッキによ
り金のメッキ膜からなる金属パターン106を形成する
(図13(d))。この後、レジストパターン105
は、除去する(図13(e))。
Next, the resist pattern 103 is removed. At this time, the resist pattern 103 is formed on the insulating film 1301.
Is removed by lift-off. As a result, only the insulating film 1301a on the metal pattern 104 remains (FIG. 13C). Thereafter, as in FIG. 1C, a resist pattern 105 is formed, and a metal pattern 106 made of a gold plating film is formed by electrolytic plating (FIG. 13D). Thereafter, the resist pattern 105
Is removed (FIG. 13E).

【0090】次いで、形成された金属パターン104,
106をマスクとしてシード層102を選択的にエッチ
ングする。このエッチングでは、まず、ヨウ素,ヨウ化
アンモニウム,水,エタノールからなるエッチング液を
用いて、シード層102上層の金を選択的に除去する。
次いで、HF系のエッチング液を用い、シード層102
下層のチタンを選択的に除去する。この際、HF系のエ
ッチング液によって絶縁膜1301aもエッチングされ
る。しかし、絶縁膜1301aの膜厚は0.3μmであ
り、0.1μmのチタン膜がエッチングされる間に、絶
縁膜1301aの全ては除去されることはなく、以降に
示す電極絶縁膜1301bとして残る。
Next, the formed metal patterns 104,
The seed layer 102 is selectively etched using the mask 106 as a mask. In this etching, first, gold in the upper layer of the seed layer 102 is selectively removed using an etching solution containing iodine, ammonium iodide, water, and ethanol.
Next, the seed layer 102 is formed using an HF-based etchant.
The lower titanium layer is selectively removed. At this time, the insulating film 1301a is also etched by the HF-based etchant. However, the thickness of the insulating film 1301a is 0.3 μm, and the entire insulating film 1301a is not removed while the 0.1 μm titanium film is etched, and remains as an electrode insulating film 1301b described later. .

【0091】この結果、図13(f)に示すように、基
板101上に、上層が金からなる下部電極104aと、
この上の電極絶縁膜1301bと、この下部電極104
aと電極絶縁膜1301bとから絶縁分離された支持部
材106aとが形成される。図13(f)は図12
(d)の状態に対応し、この後は、図1(e)〜図3
(c)と同様の工程を経ることで、図12(e)に示す
ような表面形状認識用センサが形成される。
As a result, as shown in FIG. 13F, a lower electrode 104a whose upper layer is made of gold is
The upper electrode insulating film 1301b and the lower electrode 104
a and the supporting member 106a that is insulated and separated from the electrode insulating film 1301b. FIG. 13F shows FIG.
This corresponds to the state of (d), and thereafter, FIGS.
Through the same steps as in (c), a surface shape recognition sensor as shown in FIG. 12 (e) is formed.

【0092】なお、本実施の形態において、絶縁膜13
01としてシリコン酸化膜を例にとったが、金とチタン
と犠牲膜のエッチングの際にエッチングされないか、あ
るいは、少量のエッチング量で済むものであれば、シリ
コン窒化膜などの他の絶縁体を用いるようにしても良
い。
In this embodiment, the insulating film 13
Although a silicon oxide film is taken as an example as 01, another insulator such as a silicon nitride film may be used as long as it is not etched during the etching of gold, titanium, and the sacrificial film, or if only a small amount of etching is required. It may be used.

【0093】また、電極絶縁膜は、以降に示すように製
造してもよい。まず、上述した実施の形態と同様にし、
図14(a)に示すように、シード層102上に開口部
103aを備えた膜厚5μm程度のレジストパターン1
03を形成する。レジストパターン103を形成した
ら、開口部103aに露出しているシード層102上
に、電解メッキにより金のメッキ膜からなる金属パター
ン104を膜厚1μm程度に形成する。
The electrode insulating film may be manufactured as described below. First, as in the above-described embodiment,
As shown in FIG. 14A, a resist pattern 1 having an opening 103a on the seed layer 102 and having a thickness of about 5 μm is formed.
03 is formed. After forming the resist pattern 103, a metal pattern 104 made of a gold plating film is formed to a thickness of about 1 μm on the seed layer 102 exposed in the opening 103a by electrolytic plating.

【0094】次いで、本実施の形態では、レジストパタ
ーン103を除去し、この後、金属パターン104を覆
ってシード層102上に、シリコン酸化膜からなる絶縁
膜1401を0.1μmの厚さに形成する。絶縁膜14
01は、図12(b)に示した絶縁膜1201と同様に
して形成すればよい。
Next, in this embodiment, the resist pattern 103 is removed, and thereafter, an insulating film 1401 made of a silicon oxide film is formed to a thickness of 0.1 μm on the seed layer 102 so as to cover the metal pattern 104. I do. Insulating film 14
01 may be formed in a manner similar to that of the insulating film 1201 shown in FIG.

【0095】つぎに、図14(c)に示すように、絶縁
膜1401の上部領域でかつ金属パターン104上に、
膜厚1.0μmのレジストパターン1402を公知のフ
ォトリソグラフィ技術によって形成する。レジストパタ
ーン1402を形成したら、これをマスクとし、絶縁膜
1401を選択的にエッチング除去する(図14
(d))。このドライエッチングでは、エッチングガス
としてCHF3とO2を用い、これらガスの流量を各々3
0sccmと5sccmとし、マイクロ波パワーを300Wとし
た。次いで、レジストパターン1402を除去すれば、
図14(e)に示すように、金属パターン104上にシ
リコン酸化膜からなる電極絶縁膜1401aが形成され
る。
Next, as shown in FIG. 14C, an upper region of the insulating film 1401 and the metal pattern 104
A resist pattern 1402 having a thickness of 1.0 μm is formed by a known photolithography technique. After the formation of the resist pattern 1402, the insulating film 1401 is selectively removed by etching using this as a mask (FIG. 14).
(D)). In this dry etching, CHF 3 and O 2 are used as etching gases, and the flow rates of these gases are each 3
0 sccm and 5 sccm, and the microwave power was 300 W. Next, if the resist pattern 1402 is removed,
As shown in FIG. 14E, an electrode insulating film 1401a made of a silicon oxide film is formed on the metal pattern 104.

【0096】この後、図1(c)と同じように、レジス
トパターン形成と電解メッキ法により金のメッキ膜から
なる金属パターン106を形成し(図14(f))、レ
ジストパターンを除去する(図14(g))。図14
(g)は図12(d)の状態に対応し、この後は、図1
(e)〜図3(c)と同様の工程を経ることで、図12
(e)に示すような表面形状認識用センサが形成され
る。なお、絶縁膜1401も、金とチタンと犠牲膜のエ
ッチングに際にエッチングされないか、あるいは、少量
のエッチング量で済むものであれば、シリコン窒化膜な
どの他の絶縁体を用いるようにしても良い。
Thereafter, similarly to FIG. 1C, a metal pattern 106 made of a gold plating film is formed by resist pattern formation and electrolytic plating (FIG. 14F), and the resist pattern is removed (FIG. 14F). FIG. 14 (g)). FIG.
(G) corresponds to the state of FIG. 12 (d), and thereafter, FIG.
12 (e) to FIG. 3 (c).
A sensor for recognizing the surface shape as shown in FIG. Note that the insulating film 1401 is not etched when the gold, titanium, and sacrificial films are etched, or another insulator such as a silicon nitride film may be used as long as a small amount of etching is required. good.

【0097】つぎに、以上の実施の形態で作製工程を示
した表面形状認識用センサの動作について説明する。図
15に、表面形状認識用センサの動作原理を示す。表面
形状認識用センサが2次元配列したセンサチップに、表
面形状認識対象とする指などの物体を押し付ける。この
とき、凹凸を備えた物体の凹の部分は表面形状認識用セ
ンサには接触しない(図15(a))。一方、上記物体
の凸の部分は、表面形状認識用センサの上部に接触し、
突起状構造体504aに圧力を加える(図15
(b))。このときの圧力の大小に応じて、上部電極1
10aが撓む。なお、ここでは、金属からなる突起状構
造体504aを用いた表面形状認識用センサの場合を例
にして説明する。
Next, the operation of the surface shape recognition sensor showing the manufacturing steps in the above embodiment will be described. FIG. 15 shows the operating principle of the surface shape recognition sensor. An object such as a finger as a surface shape recognition target is pressed against a sensor chip in which the surface shape recognition sensor is two-dimensionally arranged. At this time, the concave portion of the object having the irregularities does not contact the surface shape recognition sensor (FIG. 15A). On the other hand, the convex part of the object contacts the upper part of the surface shape recognition sensor,
Pressure is applied to the protruding structure 504a (FIG. 15).
(B)). Depending on the magnitude of the pressure at this time, the upper electrode 1
10a bends. Here, a case of a surface shape recognition sensor using a protruding structure 504a made of metal will be described as an example.

【0098】上部電極110aが撓むと、上部電極11
0aと下部電極104aの間に形成されていた静電容量
が増加する。この静電容量の増加分を、図示していない
基板101上の集積回路によって検出する。さらに、静
電容量変化の大小を濃淡データに変換して、表面形状を
検出する。このように動作する中で、外部から大きな圧
力が加わったとき、上部電極110aが下部電極104
aに向けて撓むが、本実施の形態によれば、電極絶縁膜
1201aを備えていることで、上部電極110aと下
部電極104aが接触することが避けられる。従って、
接触による上部電極110aと下部電極104aのショ
ートが回避され、かつ、上部電極110aと下部電極1
04aの金属面の密着が防止できる。
When the upper electrode 110a bends, the upper electrode 11
The capacitance formed between Oa and the lower electrode 104a increases. The increase in the capacitance is detected by an integrated circuit on the substrate 101 (not shown). Further, the magnitude of the change in capacitance is converted into grayscale data, and the surface shape is detected. In this operation, when a large pressure is applied from the outside, the upper electrode 110a
According to the present embodiment, the upper electrode 110a and the lower electrode 104a can be prevented from being in contact with each other, because the electrode insulating film 1201a is provided. Therefore,
Short circuit between the upper electrode 110a and the lower electrode 104a due to contact is avoided, and the upper electrode 110a and the lower electrode 1
04a can be prevented from sticking to the metal surface.

【0099】さらに、電極絶縁膜1201aは誘電体で
あるので、上部電極110aと下部電極104a間に形
成される静電容量変化を増大させることができる。ま
た、電極絶縁膜1201aを適切な厚さに設定し、上部
電極110aの可動深さに上限を与えることで、変形に
伴う上部電極110aの機械的な疲労および破壊を防ぐ
ことができる。
Further, since the electrode insulating film 1201a is a dielectric, the change in capacitance formed between the upper electrode 110a and the lower electrode 104a can be increased. In addition, by setting the electrode insulating film 1201a to an appropriate thickness and giving an upper limit to the movable depth of the upper electrode 110a, mechanical fatigue and destruction of the upper electrode 110a due to deformation can be prevented.

【0100】以上のような利点を実現するための、電極
絶縁膜の設計法についてつぎに説明する。簡単のため、
図16(a)に示すように、上部電極110aの撓む方
向を正に、圧力がかかっていないときの上部電極110
aの中心を原点として、軸を設定する。また、電極絶縁
膜1201aの厚さをtとし、上部電極110aと電極
絶縁膜1201aとの間隔をd−tとする。また、図1
6(b)に示すように、外部からの圧力によって上部電
極110aが撓むときの位置をxとする。
A method of designing an electrode insulating film for realizing the above advantages will be described below. For simplicity,
As shown in FIG. 16A, the bending direction of the upper electrode 110a is positive, and the upper electrode 110a when no pressure is applied.
An axis is set with the center of a as the origin. Further, the thickness of the electrode insulating film 1201a is represented by t, and the distance between the upper electrode 110a and the electrode insulating film 1201a is represented by dt. FIG.
As shown in FIG. 6B, the position at which the upper electrode 110a bends due to external pressure is x.

【0101】まず、図17(a),図17(b),図1
7(c)に示すように、上部電極110aの可動可能な
深さd−tを一定として、電極絶縁膜1201aの膜厚
が異なる場合を考える。この状態で、上部電極110a
をx=0からx=d−tの位置まで移動させたときの静
電容量の変化を図17(d)に示す。この図から分かる
ように、電極絶縁膜1201aの膜厚が薄いほど、静電
容量のダイナミックレンジは広い。
First, FIG. 17A, FIG. 17B, FIG.
As shown in FIG. 7C, a case where the thickness of the electrode insulating film 1201a is different while the movable depth dt of the upper electrode 110a is fixed. In this state, the upper electrode 110a
FIG. 17 (d) shows the change in capacitance when x is moved from x = 0 to the position of x = dt. As can be seen from this figure, the smaller the thickness of the electrode insulating film 1201a, the wider the dynamic range of the capacitance.

【0102】つぎに、図18(a),図18(b),図
18(c)に示すように、電極絶縁膜1201aの膜厚
を一定として、上部電極110aの可動可能な深さを変
えた場合(d1−t<d2−t<d3−t)を考える。こ
の状態で、上部電極110aをx=0から可能な値まで
移動させたときの静電容量の変化を図18(d)に示
す。
Next, as shown in FIGS. 18 (a), 18 (b) and 18 (c), while the thickness of the electrode insulating film 1201a is constant, the movable depth of the upper electrode 110a is changed. (D 1 −t <d 2 −t <d 3 −t). FIG. 18D shows a change in capacitance when the upper electrode 110a is moved from x = 0 to a possible value in this state.

【0103】ところで、センサとして働くために、上部
電極は、圧力が加わったときはこの圧力によって変形
し、圧力がないときは元の変形の無い状態に戻る必要が
ある。ある値以下の変形量であれば元の状態に戻る弾性
変形の範囲内だが、ある値を超えると元の状態に戻らな
い塑性変形の範囲になってしまう閾値が、上部電極には
存在する。
By the way, in order to work as a sensor, the upper electrode must be deformed by pressure when pressure is applied, and return to the original state without deformation when pressure is not applied. The upper electrode has a threshold value within the range of elastic deformation that returns to the original state if the deformation amount is equal to or less than a certain value, but falls within the range of plastic deformation that does not return to the original state when the deformation amount exceeds a certain value.

【0104】図18において、上記弾性変形と塑性変形
との閾値となる上部電極の移動量をd2−tとすると、
0≦x≦d2−tのときは弾性変形をし、d2−t≦xの
ときは塑性変形をすることになる。従って、上部電極1
10aと電極絶縁膜1201a間の距離が大きくあいて
いるd=d3のような場合でも、センサとして可動を許
容できる範囲は0≦x≦d2−tである。このような理
由から、図18(d)において静電容量のダイナミック
レンジを見ると、最も広いのはd=d2のときであるこ
とが分かる。すなわち、上部電極が弾性変形の範囲内で
最大変形できる場合が、最もダイナミックレンジが大き
い。
In FIG. 18, when the amount of movement of the upper electrode, which is the threshold value of the elastic deformation and the plastic deformation, is d 2 -t,
Elastic deformation occurs when 0 ≦ x ≦ d 2 −t, and plastic deformation occurs when d 2 −t ≦ x. Therefore, the upper electrode 1
Even if 10a and the electrode insulating film 1201a between like d = d 3 which distance is free large, an allowable range of the movable as the sensor is 0 ≦ x ≦ d 2 -t. For this reason, looking at the dynamic range of the capacitance in FIG. 18D, it can be seen that the widest is when d = d 2 . That is, the dynamic range is largest when the upper electrode can be deformed maximum within the range of elastic deformation.

【0105】つぎに、電極絶縁膜1201aの膜厚と上
部電極110aの可動可能な深さを一定とし、電極絶縁
膜の誘電率εを変化させたときについて説明する。図1
9(a),図19(b),図19(c)に示すように、
ε3<ε2<ε1と各々異なる誘電率の電極絶縁膜を用い
た場合、これに対応した静電容量のダイナミックレンジ
は図19(d)に示すようになる。つまり、電極絶縁膜
の誘電率が大きいほど、センサにおける静電容量のダイ
ナミックレンジは広い。
Next, the case where the thickness of the electrode insulating film 1201a and the movable depth of the upper electrode 110a are fixed and the dielectric constant ε of the electrode insulating film is changed will be described. FIG.
As shown in FIGS. 9 (a), 19 (b) and 19 (c),
When electrode insulating films having dielectric constants different from ε 321 are used, the corresponding dynamic range of capacitance is as shown in FIG. That is, the larger the dielectric constant of the electrode insulating film, the wider the dynamic range of the capacitance in the sensor.

【0106】つぎに、電極絶縁膜1201aの形状につ
いて説明する。下部電極104aと電極絶縁膜1201
aは、ともに正方形とし、これらの中心を原点として、
図20(a)に示すように軸を設定する。図20(a)
の下部電極104aと電極絶縁膜1201aの部分を上
から見た状態を図20(b)に示す。下部電極104a
を一辺bの正方形とし、電極絶縁膜1201aを一辺a
の正方形とする。
Next, the shape of the electrode insulating film 1201a will be described. Lower electrode 104a and electrode insulating film 1201
a are both squares, with their centers at the origin,
The axis is set as shown in FIG. FIG. 20 (a)
FIG. 20B shows a state where the lower electrode 104a and the electrode insulating film 1201a are viewed from above. Lower electrode 104a
Is a square with one side b, and the electrode insulating film 1201a is one side a
Square.

【0107】このような構成としたとき、aを0から大
きくしていったときの、下部電極104aと上部電極1
10aの間に形成されている静電容量を図20(c)に
示す。0≦a≦bなるa=a1での静電容量は、a=b
での静電容量より小さい。a>bとなるa=a2での静
電容量は、a=bでの静電容量に等しい。しかし、a>
bの領域では、下部電極104aと支持部材106a間
の静電容量が増えてしまうので好ましくない。
With such a configuration, when a is increased from 0, the lower electrode 104a and the upper electrode 1
FIG. 20C shows the capacitance formed between 10a. The capacitance at a = a 1 where 0 ≦ a ≦ b is a = b
Smaller than the capacitance at. The capacitance at a = a 2 where a> b is equal to the capacitance at a = b. However, a>
The region b is not preferable because the capacitance between the lower electrode 104a and the support member 106a increases.

【0108】以上の理由から、電極絶縁膜1201a
は、下部電極104aを過不足なく覆うように形成す
る。実際の工程では、完全に合同な形状にするには難し
いので、1μm程度のマージンは考慮するものとする。
図20(a),図20(b),図20(c)では、下部
電極104aの形状として正方形を仮定したが、正方形
でなくとも以上の事実が適用できるのはいうまでもな
い。
For the above reasons, the electrode insulating film 1201a
Is formed so as to cover the lower electrode 104a without excess or shortage. In an actual process, it is difficult to form a completely congruent shape, so a margin of about 1 μm is taken into consideration.
20 (a), 20 (b), and 20 (c), the shape of the lower electrode 104a is assumed to be a square, but it goes without saying that the above fact can be applied even if the shape is not a square.

【0109】以上説明したことをまとめると、外部の凹
凸の差を増幅して感度よく検出するためには、静電容量
のダイナミックレンジが広い方がよく、このためには、
電極絶縁膜1201aの膜厚をできるだけ薄く形成し、
この形状は下部電極104aと合同な形状にし、上部電
極110aが弾性変形の限界を超えないような位置に電
極絶縁膜1201aの表面を形成すればよい。
In summary, in order to amplify the difference between external irregularities and detect with high sensitivity, a wider dynamic range of capacitance is better.
The electrode insulating film 1201a is formed as thin as possible,
This shape may be the same as the shape of the lower electrode 104a, and the surface of the electrode insulating film 1201a may be formed at a position where the upper electrode 110a does not exceed the limit of elastic deformation.

【0110】[0110]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
上部電極上には、保護膜を介して複数の突起状構造体を
設けるようにしたので、感度を向上させることができる
というすぐれた効果が得られる。また、下部電極上にこ
れと離間して可動可能な上部電極を備えるようにしたの
で、まず、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、本発明の表面形状認
識用センサは、安定性に優れ、高感度で小型化,汎用性
を備えている。
As described above, according to the present invention,
Since a plurality of protruding structures are provided on the upper electrode via the protective film, an excellent effect that sensitivity can be improved can be obtained. In addition, since the upper electrode that is movable apart from the lower electrode is provided on the lower electrode, first, the surface shape recognition of the present invention is performed such that there is no electrostatic breakdown caused by static electricity generated at the time of sensing. The sensor for use has excellent stability, high sensitivity, miniaturization, and versatility.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の実施の形態における表面形状認識用
センサの製造過程を示す概略的な工程図である。
FIG. 1 is a schematic process diagram showing a manufacturing process of a surface shape recognition sensor according to an embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の実施の形態における表面形状認識用
センサの製造過程を示す概略的な工程図である。
FIG. 2 is a schematic process diagram illustrating a manufacturing process of the surface shape recognition sensor according to the embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の実施の形態における表面形状認識用
センサの製造過程を示す概略的な工程図である。
FIG. 3 is a schematic process diagram illustrating a manufacturing process of the surface shape recognition sensor according to the embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の実施の形態における表面形状認識用
センサの製造過程を示す概略的な工程図である。
FIG. 4 is a schematic process diagram illustrating a manufacturing process of the surface shape recognition sensor according to the embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の実施の形態における表面形状認識用
センサの製造過程を示す概略的な工程図である。
FIG. 5 is a schematic process diagram illustrating a manufacturing process of the surface shape recognition sensor according to the embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の実施の形態における表面形状認識用
センサの製造過程を示す概略的な工程図である。
FIG. 6 is a schematic process diagram illustrating a manufacturing process of the surface shape recognition sensor according to the embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の実施の形態における表面形状認識用
センサの製造過程を示す概略的な工程図である。
FIG. 7 is a schematic process diagram illustrating a manufacturing process of the surface shape recognition sensor according to the embodiment of the present invention.

【図8】 本発明の実施の形態における表面形状認識用
センサの製造過程を示す概略的な工程図である。
FIG. 8 is a schematic process diagram illustrating a manufacturing process of the surface shape recognition sensor according to the embodiment of the present invention.

【図9】 本発明の実施の形態における表面形状認識用
センサの製造過程を示す概略的な工程図である。
FIG. 9 is a schematic process diagram showing a manufacturing process of the surface shape recognition sensor according to the embodiment of the present invention.

【図10】 本発明の実施の形態における表面形状認識
用センサの製造における液状材料を塗布することで封止
を可能にする原理について説明する概略的な断面図であ
る。
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view illustrating the principle of enabling sealing by applying a liquid material in the manufacture of the surface shape recognition sensor according to the embodiment of the present invention.

【図11】 液状材料を塗布することで封止する場合の
問題点について説明する概略的な断面図である。
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view for explaining a problem in the case of sealing by applying a liquid material.

【図12】 本発明の実施の形態における表面形状認識
用センサの製造過程を示す概略的な断面図である。
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process of the surface shape recognition sensor according to the embodiment of the present invention.

【図13】 本発明の実施の形態における表面形状認識
用センサの製造過程を示す概略的な断面図である。
FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process of the surface shape recognition sensor according to the embodiment of the present invention.

【図14】 本発明の実施の形態における表面形状認識
用センサの製造過程を示す概略的な断面図である。
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process of the surface shape recognition sensor according to the embodiment of the present invention.

【図15】 表面形状認識用センサの動作状態を示す概
略的な断面図である。
FIG. 15 is a schematic cross-sectional view showing an operation state of the surface shape recognition sensor.

【図16】 表面形状認識用センサの動作状態を示す概
略的な断面図である。
FIG. 16 is a schematic cross-sectional view showing an operation state of the surface shape recognition sensor.

【図17】 本発明の他の形態における表面形状認識用
センサの、動作状態を説明するための概略的な断面図
(a),(b),(c)と、特性を示すグラフ(d)で
ある。
FIG. 17 is a schematic sectional view (a), (b), (c) for explaining an operation state of a surface shape recognition sensor according to another embodiment of the present invention, and a graph (d) showing characteristics. It is.

【図18】 本発明の他の形態における表面形状認識用
センサの、動作状態を説明するための概略的な断面図
(a),(b),(c)と、特性を示すグラフ(d)で
ある。
FIG. 18 is a schematic sectional view (a), (b), (c) for explaining an operation state of a surface shape recognition sensor according to another embodiment of the present invention, and a graph (d) showing characteristics. It is.

【図19】 本発明の他の形態における表面形状認識用
センサの、動作状態を説明するための概略的な断面図
(a),(b),(c)と、特性を示すグラフ(d)で
ある。
FIG. 19 is a schematic cross-sectional view (a), (b), (c) for explaining an operation state of a surface shape recognition sensor according to another embodiment of the present invention, and a graph (d) showing characteristics. It is.

【図20】 本発明の他の形態における表面形状認識用
センサの、動作状態を説明するための概略的な断面図
(a),平面図(b)と、特性を示すグラフ(c)であ
る。
FIG. 20 is a schematic cross-sectional view (a), a plan view (b), and a graph (c) showing characteristics of a sensor for recognizing a surface shape according to another embodiment of the present invention. .

【図21】 従来よりある表面形状認識用センサの構成
を示す概略的な断面図である。
FIG. 21 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a conventional surface shape recognition sensor.

【図22】 可動する上部電極を備えた表面形状認識用
センサの構成を示す概略的な断面図である。
FIG. 22 is a schematic sectional view showing a configuration of a surface shape recognition sensor having a movable upper electrode.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101…基板、101a…層間絶縁膜、102…シード
層(第1の金属膜)、103…レジストパターン(第1
のマスクパターン)、103a…開口部、104…金属
パターン(第1の金属パターン)、104a…下部電
極、105…レジストパターン(第2のマスクパター
ン)、105a…開口部、106…金属パターン(第2
の金属パターン)、106a…支持部材、107…樹脂
膜、107a…開口部、108…シード層、109…レ
ジストパターン、110…金属膜、110a…上部電
極、117…犠牲膜、301…感光性樹脂膜、302…
シートフィルム、311…保護膜、311a…突起部
(突起状構造体)、321…保護回路。
101: substrate, 101a: interlayer insulating film, 102: seed layer (first metal film), 103: resist pattern (first
, 103a ... opening, 104 ... metal pattern (first metal pattern), 104a ... lower electrode, 105 ... resist pattern (second mask pattern), 105a ... opening, 106 ... metal pattern (first 2
106a: support member, 107: resin film, 107a: opening, 108: seed layer, 109: resist pattern, 110: metal film, 110a: upper electrode, 117: sacrificial film, 301: photosensitive resin Membrane, 302 ...
Sheet film, 311: protective film, 311a: projection (projection-like structure), 321: protection circuit.

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 石井 仁 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 AA43 BA29 CA09 CA17 CA34 DA02 DA05 DC08 DD07 HA04 NA06 4C038 FF01 FF05 FG00 5B047 AA25 Continuing on the front page (72) Inventor Kuragi Boku 2-3-1 Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo Within Nippon Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Satoshi Shigematsu 2-3-1 Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Hiroki Morimura 2-3-1 Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Jin Ishii 2-chome Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo No. 1 Nippon Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Toshishige Shimamura 2-3-1 Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo F-term within Nippon Telegraph and Telephone Corporation (reference) 2F063 AA43 BA29 CA09 CA17 CA34 DA02 DA05 DC08 DD07 HA04 NA06 4C038 FF01 FF05 FG00 5B047 AA25

Claims (57)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に形成された層間絶縁膜の
同一平面に各々が絶縁分離されかつ各々固定配置された
下部電極、およびこの下部電極上に所定の間隔をあけて
配置され複数の開口部を備えた金属からなる変形可能な
板状の上部電極から構成された複数の容量検出素子と、 前記下部電極の周囲に前記下部電極とは絶縁分離されて
配置され前記下部電極より高く形成されて前記上部電極
を支持する支持部材と、 前記上部電極上に配置されて前記開口部を塞ぐように形
成された保護膜と、 この保護膜の前記容量検出素子上の領域に配置された複
数の突起状構造体とを備えたことを特徴とする表面形状
認識用センサ。
1. A lower electrode, each of which is insulated and separated and fixedly arranged on the same plane of an interlayer insulating film formed on a semiconductor substrate, and a plurality of openings arranged on the lower electrode at predetermined intervals. A plurality of capacitance detecting elements formed of a deformable plate-shaped upper electrode made of a metal having a portion; A support member for supporting the upper electrode, a protective film disposed on the upper electrode to cover the opening, and a plurality of protective films disposed in a region of the protective film on the capacitance detecting element. A sensor for recognizing a surface shape, comprising: a protruding structure.
【請求項2】 請求項1記載の表面形状認識用センサに
おいて、 前記保護膜と前記突起状構造体とは、一体に形成された
ことを特徴とする表面形状認識用センサ。
2. The surface shape recognition sensor according to claim 1, wherein the protective film and the protruding structure are integrally formed.
【請求項3】 請求項1または2記載の表面形状認識用
センサにおいて、 前記支持部材は、金属から構成されたものであることを
特徴とする表面形状認識用センサ。
3. The surface shape recognition sensor according to claim 1, wherein the support member is made of metal.
【請求項4】 請求項1〜3いずれか1項に記載の表面
形状認識用センサにおいて、 前記下部電極上に配置された電極絶縁膜を備え、 前記上部電極は、前記電極絶縁膜上に所定の間隔をあけ
て配置されたものであることを特徴とする表面形状認識
用センサ。
4. The sensor for recognizing a surface shape according to claim 1, further comprising an electrode insulating film disposed on the lower electrode, wherein the upper electrode has a predetermined shape on the electrode insulating film. A sensor for recognizing a surface shape, wherein the sensors are arranged at intervals.
【請求項5】 請求項4記載の表面形状認識用センサに
おいて、 前記上部電極が弾性変形する範囲において最大の変形を
したときの前記上部電極中央部の移動量をAとしたと
き、前記上部電極と前記電極絶縁膜との間隔が前記A以
下であることを特徴とする表面形状認識用センサ。
5. The surface shape recognizing sensor according to claim 4, wherein, when the amount of movement of the central portion of the upper electrode when the upper electrode undergoes a maximum deformation within a range in which the upper electrode is elastically deformed is A, the upper electrode. Wherein the distance between the electrode and the electrode insulating film is equal to or less than A.
【請求項6】 請求項4記載の表面形状認識用センサに
おいて、 前記電極絶縁膜は、前記下部電極と略同じ形状に形成さ
れ、かつ前記下部電極上を覆うように配置されたもので
あることを特徴とする表面形状認識用センサ。
6. The surface shape recognition sensor according to claim 4, wherein the electrode insulating film is formed in substantially the same shape as the lower electrode, and is disposed so as to cover the lower electrode. A surface shape recognition sensor characterized by the following.
【請求項7】 半導体基板上に形成された層間絶縁膜の
同一平面に各々が絶縁分離されかつ各々固定配置された
下部電極、およびこの下部電極上に所定の間隔をあけて
配置され複数の開口部を備えた金属からなる変形可能な
板状の上部電極から構成された複数の容量検出素子と、 前記下部電極の周囲に前記下部電極とは絶縁分離されて
配置され前記下部電極より高く形成されて前記上部電極
を支持する支持部材と、 前記上部電極上に配置されて前記開口部を塞ぐように形
成された保護膜と、 この保護膜の前記容量検出素子上の領域に配置された金
属からなる突起状構造体とを備えたことを特徴とする表
面形状認識用センサ。
7. A lower electrode, each of which is insulated and separated and fixedly arranged on the same plane of an interlayer insulating film formed on a semiconductor substrate, and a plurality of openings arranged on the lower electrode at predetermined intervals. A plurality of capacitance detecting elements formed of a deformable plate-shaped upper electrode made of a metal having a portion; A support member for supporting the upper electrode, a protective film disposed on the upper electrode to cover the opening, and a metal disposed in a region of the protective film on the capacitance detection element. A sensor for recognizing a surface shape, comprising:
【請求項8】 請求項7記載の表面形状認識用センサに
おいて、 前記突起状構造体は、前記下部電極上の領域に配置され
たことを特徴とする表面形状認識用センサ。
8. The surface shape recognition sensor according to claim 7, wherein the protruding structure is disposed in a region on the lower electrode.
【請求項9】 請求項7または8記載の表面形状認識用
センサにおいて、 複数の前記突起状構造体が、前記容量検出素子上の領域
に配置されたことを特徴とする表面形状認識用センサ。
9. The sensor for surface shape recognition according to claim 7, wherein the plurality of protrusion-like structures are arranged in a region on the capacitance detection element.
【請求項10】 請求項7〜9いずれか1項に記載の表
面形状認識用センサにおいて、 前記支持部材は、金属から構成されたものであることを
特徴とする表面形状認識用センサ。
10. The surface shape recognition sensor according to claim 7, wherein the support member is made of a metal.
【請求項11】 請求項7〜10いずれか1項に記載の
表面形状認識用センサにおいて、 前記下部電極上に配置された電極絶縁膜を備え、 前記上部電極は、前記電極絶縁膜上に所定の間隔をあけ
て配置されたものであることを特徴とする表面形状認識
用センサ。
11. The surface shape recognition sensor according to claim 7, further comprising: an electrode insulating film disposed on the lower electrode, wherein the upper electrode has a predetermined shape on the electrode insulating film. A sensor for recognizing a surface shape, wherein the sensors are arranged at intervals.
【請求項12】 請求項11記載の表面形状認識用セン
サにおいて、 前記上部電極が弾性変形する範囲において最大の変形を
したときの前記上部電極中央部の移動量をAとしたと
き、前記上部電極と前記電極絶縁膜との間隔が前記A以
下であることを特徴とする表面形状認識用センサ。
12. The sensor for recognizing a surface shape according to claim 11, wherein, when the amount of movement of the central portion of the upper electrode when the upper electrode undergoes a maximum deformation in a range in which the upper electrode elastically deforms is A, the upper electrode. Wherein the distance between the electrode and the electrode insulating film is equal to or less than A.
【請求項13】 請求項11記載の表面形状認識用セン
サにおいて、 前記電極絶縁膜は、前記下部電極と略同じ形状に形成さ
れ、かつ前記下部電極上を覆うように配置されたもので
あることを特徴とする表面形状認識用センサ。
13. The sensor for recognizing a surface shape according to claim 11, wherein the electrode insulating film is formed in substantially the same shape as the lower electrode, and is disposed so as to cover the lower electrode. A surface shape recognition sensor characterized by the following.
【請求項14】 半導体基板上に層間絶縁膜を形成する
工程と、 前記層間絶縁膜に第1の金属膜を形成する工程と、 前記第1の金属膜上に所定の領域に開口部を備えた第1
のマスクパターンを形成する工程と、 前記第1のマスクパターンの開口部底部に露出した第1
の金属膜表面にメッキ法により第1の金属パターンを形
成する工程と、 前記第1のマスクパターンを除去した後、前記第1の金
属パターンの周囲に配置された開口部を備えた第2のマ
スクパターンを前記第1の金属膜および前記第1の金属
パターン上に形成する工程と、 前記第2のマスクパターンの開口部底部に露出した前記
第1の金属膜表面にメッキ法により第2の金属パターン
を前記第1の金属パターンより厚く形成する工程と、 前記第2のマスクパターンを除去した後、前記第1の金
属パターンおよび第2の金属パターンをマスクとして前
記第1の金属膜をエッチング除去し、前記第1の金属膜
および前記第1の金属パターンからなる下部電極と前記
第1の金属膜および前記第2の金属パターンからなる支
持部材とを形成する工程と、 前記下部電極を覆いかつ前記支持部材上部が露出するよ
うに前記層間絶縁膜上に犠牲膜を形成する工程と、 前記犠牲膜および前記支持部材上に複数の開口部を備え
た上部電極を形成する工程と、 前記上部電極を形成した後で、前記開口部を介して前記
犠牲膜のみを選択的に除去する工程と、 前記犠牲膜を除去した後で、前記上部電極上に保護膜を
形成する工程と、 前記保護膜上に感光性を有する感光性樹脂膜を形成する
工程と、 前記感光性樹脂膜に所定のパターンを露光して現像する
ことで、前記保護膜の前記容量検出素子上の領域に複数
の突起状構造体を形成する工程とを備え、 前記下部電極と前記上部電極から構成された複数の容量
検出素子を形成することを特徴とする表面形状認識用セ
ンサの製造方法。
14. A step of forming an interlayer insulating film on a semiconductor substrate, a step of forming a first metal film on the interlayer insulating film, and an opening in a predetermined region on the first metal film. First
Forming a first mask pattern; and a first mask pattern exposed at a bottom of an opening of the first mask pattern.
Forming a first metal pattern on the surface of the metal film by a plating method; and removing the first mask pattern and then forming a second metal pattern having an opening disposed around the first metal pattern. Forming a mask pattern on the first metal film and the first metal pattern; and plating the second metal pattern on the surface of the first metal film exposed at the bottom of the opening by a plating method. Forming a metal pattern thicker than the first metal pattern; and removing the second mask pattern, etching the first metal film using the first metal pattern and the second metal pattern as a mask. Removing to form a lower electrode composed of the first metal film and the first metal pattern and a support member composed of the first metal film and the second metal pattern; Forming a sacrificial film on the interlayer insulating film so as to cover the lower electrode and expose the upper portion of the support member; and forming an upper electrode having a plurality of openings on the sacrificial film and the support member. A step of selectively removing only the sacrificial film through the opening after forming the upper electrode; and forming a protective film on the upper electrode after removing the sacrificial film. Forming a photosensitive resin film having photosensitivity on the protective film, and exposing and developing a predetermined pattern on the photosensitive resin film, thereby forming a protective film on the capacitance detecting element. Forming a plurality of protruding structures in a region, and forming a plurality of capacitance detecting elements constituted by the lower electrode and the upper electrode.
【請求項15】 請求項14記載の表面形状認識用セン
サの製造方法において、 前記上部電極上に転写により前記保護膜を形成すること
を特徴とする表面形状認識用センサの製造方法。
15. The method of manufacturing a sensor for surface shape recognition according to claim 14, wherein the protective film is formed on the upper electrode by transfer.
【請求項16】 請求項15記載の表面形状認識用セン
サの製造方法において、 前記保護膜を転写する工程は、前記転写の方法としてS
TP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。
16. The method for manufacturing a sensor for recognizing a surface shape according to claim 15, wherein the step of transferring the protective film is performed by using S
A method for manufacturing a sensor for recognizing a surface shape, characterized by using a TP method.
【請求項17】 請求項15記載の表面形状認識用セン
サの製造方法において、 前記下部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下部電極を形成する工
程と、前記第1のレジストを除去する工程とからなり、 前記支持部材を形成する工程は、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支持部材を形成する
工程と、前記第2のレジストを除去する工程と、前記下
部電極,支持部材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、 前記上部電極を形成する工程は、前記下部電極,支持部
材上に犠牲膜を形成する工程と、前記支持部材上の犠牲
膜を除去して前記支持部材を露出させる工程と、前記支
持部材及び犠牲膜上に第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
記上部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、前記上部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、 前記保護膜を転写する工程は、STP法により前記上部
電極上に前記保護膜を転写する工程からなり、 前記感光性樹脂膜を形成する工程は、感光性の樹脂膜を
前記保護膜上に塗布する工程からなり、 前記感光性樹脂膜を突起状構造体に加工する工程は、前
記感光性樹脂膜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。
17. The method for manufacturing a surface shape recognition sensor according to claim 15, wherein the step of forming the lower electrode includes the step of forming a first metal film on the semiconductor substrate and the step of forming the first metal. Forming a first resist patterned on a film, forming the lower electrode in an opening of the first resist, and removing the first resist; Forming a second resist patterned on the first metal film;
A step of forming the supporting member in the opening of the second resist, a step of removing the second resist, and a step of etching the first metal film using the lower electrode and the supporting member as a mask. Forming the upper electrode; forming a sacrificial film on the lower electrode and the support member; removing the sacrificial film on the support member to expose the support member; And forming a second metal film on the sacrificial film;
A step of forming a patterned third resist on the second metal film, a step of forming the upper electrode in an opening of the third resist, and a step of removing the third resist; A step of etching the second metal film using the upper electrode as a mask; and a step of removing the sacrificial film. The step of transferring the protective film includes applying the protective film on the upper electrode by STP. The step of transferring, the step of forming the photosensitive resin film, the step of applying a photosensitive resin film on the protective film, the step of processing the photosensitive resin film into a protruding structure, A method for manufacturing a surface shape recognition sensor, comprising: a step of exposing a part of the photosensitive resin film; and a step of developing after exposure.
【請求項18】 請求項14〜17いずれか1項に記載
の表面形状認識用センサの製造方法において、 前記犠牲膜は、ポリイミドからなる樹脂であることを特
徴とする表面形状認識用センサの製造方法。
18. The method for manufacturing a sensor for surface shape recognition according to claim 14, wherein the sacrificial film is a resin made of polyimide. Method.
【請求項19】 請求項18記載の表面形状認識用セン
サの製造方法において、 前記犠牲膜は、ポリベンゾオキサゾール前駆体からなる
樹脂であることを特徴とする表面形状認識用センサの製
造方法。
19. The method for manufacturing a sensor for surface shape recognition according to claim 18, wherein the sacrificial film is a resin made of a polybenzoxazole precursor.
【請求項20】 請求項14〜19いずれか1項に記載
の表面形状認識用センサの製造方法において、 前記犠牲膜の除去は、前記犠牲膜を加熱すると共にオゾ
ン雰囲気に曝すことで行うことを特徴とする表面形状認
識用センサの製造方法。
20. The method for manufacturing a sensor for recognizing a surface shape according to claim 14, wherein the removal of the sacrificial film is performed by heating the sacrificial film and exposing the sacrificial film to an ozone atmosphere. A method for manufacturing a sensor for surface shape recognition, which is a feature of the present invention.
【請求項21】 請求項14〜20いずれか1項に記載
の表面形状認識用センサの製造方法において、 前記下部電極,支持部材,および上部電極は、金から構
成したものであることを特徴とする表面形状認識用セン
サの製造方法。
21. The method for manufacturing a sensor for recognizing a surface shape according to claim 14, wherein the lower electrode, the support member, and the upper electrode are made of gold. Of manufacturing surface shape recognizing sensor.
【請求項22】 請求項14〜21いずれか1項に記載
の表面形状認識用センサの製造方法において、 前記犠牲膜および前記支持部材上に、前記支持部材の側
壁より前記開口部が離間した状態で前記上部電極を形成
し、 前記犠牲膜を除去した後、前記上部電極の上に液状の材
料を塗布して塗布膜を形成し、これを固化することで前
記上部電極の上に保護膜を形成して前記開口部を塞ぐこ
とを特徴とする表面形状認識用センサの製造方法
22. The method for manufacturing a sensor for recognizing a surface shape according to claim 14, wherein the opening is separated from a side wall of the support member on the sacrificial film and the support member. After forming the upper electrode, after removing the sacrificial film, a liquid material is applied on the upper electrode to form a coating film, which is solidified to form a protective film on the upper electrode. A method for manufacturing a sensor for recognizing a surface shape, wherein the sensor is formed and covers the opening.
【請求項23】 請求項22記載の表面形状認識用セン
サの製造方法において、 前記塗布膜の形成では、前記塗布膜が前記基板より力の
作用する側に配置された状態として前記塗布膜を固化す
ることを特徴とする表面形状認識用センサの製造方法
23. The method for manufacturing a sensor for recognizing a surface shape according to claim 22, wherein in forming the coating film, the coating film is solidified in a state where the coating film is disposed on a side where a force acts on the substrate. Of manufacturing surface shape recognition sensor
【請求項24】 請求項23記載の表面形状認識用セン
サの製造方法において、 前記塗布膜の形成では、前記塗布膜が前記基板より下方
に配置された状態として前記塗布膜を固化することを特
徴とする表面形状認識用センサの製造方法。
24. The method for manufacturing a sensor for recognizing a surface shape according to claim 23, wherein in forming the coating film, the coating film is solidified while the coating film is disposed below the substrate. A method for manufacturing a surface shape recognition sensor.
【請求項25】 請求項22記載の表面形状認識用セン
サの製造方法において、 前記塗布膜を形成したときの前記開口部以外の領域にお
ける前記塗布膜の膜厚をtとし、 前記上部電極と前記下部電極との間に形成された空間の
外部と前記開口部との境界における前記開口部の断面積
をaとし、 前記空間と前記開口部との境界における開口部の断面の
周囲の長さをbとし、前記開口部の内部の体積をcと
し、 前記空間と前記開口部との境界における、前記塗布膜の
前記開口部に進入した部分と前記開口部の側壁との間の
表面張力の大きさをdとし、 前記塗布膜の密度をeとし、 重力加速度をgとすると、 (c+a×t)×e×g≦b×d の関係が満たされて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。
25. The method for manufacturing a surface shape recognition sensor according to claim 22, wherein the thickness of the coating film in a region other than the opening when the coating film is formed is t, The sectional area of the opening at the boundary between the outside of the space formed between the lower electrode and the opening is defined as a, and the perimeter of the cross section of the opening at the boundary between the space and the opening is defined as b, the volume inside the opening is c, and the magnitude of the surface tension between the portion of the coating film entering the opening and the side wall of the opening at the boundary between the space and the opening. Where d is the density of the coating film, and g is the gravitational acceleration, the relationship of (c + a × t) × e × g ≦ b × d is satisfied. Manufacturing method of sensor.
【請求項26】 請求項22記載の表面形状認識用セン
サの製造方法において、 前記犠牲膜上およびこの前記犠牲膜の周囲にかけて金を
メッキすることで前記上部電極を形成し、 ポリイミドから構成され液状の材料を塗布して前記塗布
膜を形成することを特徴とする表面形状認識用センサの
製造方法。
26. The method for manufacturing a surface shape recognition sensor according to claim 22, wherein the upper electrode is formed by plating gold on the sacrificial film and around the sacrificial film. A method for manufacturing a sensor for recognizing a surface shape, wherein the material is applied to form the coating film.
【請求項27】 請求項26記載の表面形状認識用セン
サの製造方法において、 感光性を有するポリイミドから構成された液状の材料を
塗布して前記塗布膜を形成し、 フォトリソグラフィによって前記塗布膜の前記開口部の
周辺以外の領域を除去して残った部分を固化すること
で、前記上部電極の前記開口部の領域上に保護膜を形成
して前記開口部を塞ぐことを特徴とする表面形状認識用
センサの製造方法。
27. The method for manufacturing a surface shape recognition sensor according to claim 26, wherein the coating film is formed by applying a liquid material composed of photosensitive polyimide, and the coating film is formed by photolithography. A surface shape, wherein a region other than the periphery of the opening is removed and a remaining portion is solidified to form a protective film on the region of the opening of the upper electrode to cover the opening. Manufacturing method of recognition sensor.
【請求項28】 請求項14〜27いずれか1項に記載
の表面形状認識用センサの製造方法において、 前記犠牲膜を形成する前に、 前記下部電極上において前記支持部材より低い状態に前
記下部電極を覆う第1の絶縁膜を形成し、 前記第1の絶縁膜を選択的に除去して前記下部電極上に
電極絶縁膜を形成することを特徴とする表面形状認識用
センサの製造方法。
28. The method for manufacturing a surface shape recognition sensor according to claim 14, wherein the lower portion is lower than the support member on the lower electrode before the sacrificial film is formed. A method of manufacturing a sensor for recognizing a surface shape, comprising: forming a first insulating film covering an electrode; and selectively removing the first insulating film to form an electrode insulating film on the lower electrode.
【請求項29】 請求項14〜27いずれか1項に記載
の表面形状認識用センサの製造方法において、 前記第1の金属パターンを形成した後、 前記第1の金属パターン上にこの金属パターンを覆うよ
うに第1の絶縁膜を形成し、 前記第1のマスクパターンを除去して前記第1の金属パ
ターン上の電極絶縁膜を形成し、 この後、前記第2のマスクパターンを形成することを特
徴とする表面形状認識用センサの製造方法。
29. The method for manufacturing a surface shape recognition sensor according to claim 14, wherein after forming the first metal pattern, the metal pattern is formed on the first metal pattern. Forming a first insulating film so as to cover the first mask pattern, forming an electrode insulating film on the first metal pattern by removing the first mask pattern, and thereafter forming the second mask pattern; A method for manufacturing a sensor for recognizing a surface shape, characterized in that:
【請求項30】 請求項14〜27いずれか1項記載の
表面形状認識用センサの製造方法において、 前記第1のマスクパターンを除去した後、前記第1の金
属パターン上にこの第1の金属パターンを覆うように第
1の絶縁膜を形成し、 前記第1の絶縁膜を選択的に除去して前記第1の金属パ
ターン上に電極絶縁膜を形成し、 前記電極絶縁膜を形成した後、前記第2のマスクパター
ンを形成することを特徴とする表面形状認識用センサの
製造方法。
30. The method for manufacturing a sensor for recognizing a surface shape according to claim 14, wherein the first metal pattern is removed, and then the first metal pattern is formed on the first metal pattern. Forming a first insulating film so as to cover a pattern, selectively removing the first insulating film, forming an electrode insulating film on the first metal pattern, and forming the electrode insulating film. Forming a second mask pattern, the method for manufacturing a sensor for surface shape recognition.
【請求項31】 半導体基板上に層間絶縁膜を形成する
工程と、 前記層間絶縁膜に第1の金属膜を形成する工程と、 前記第1の金属膜上に所定の領域に開口部を備えた第1
のマスクパターンを形成する工程と、 前記第1のマスクパターンの開口部底部に露出した第1
の金属膜表面にメッキ法により第1の金属パターンを形
成する工程と、 前記第1のマスクパターンを除去した後、前記第1の金
属パターンの周囲に配置された開口部を備えた第2のマ
スクパターンを前記第1の金属膜および前記第1の金属
パターン上に形成する工程と、 前記第2のマスクパターンの開口部底部に露出した前記
第1の金属膜表面にメッキ法により第2の金属パターン
を前記第1の金属パターンより厚く形成する工程と、 前記第2のマスクパターンを除去した後、前記第1の金
属パターンおよび第2の金属パターンをマスクとして前
記第1の金属膜をエッチング除去し、前記第1の金属膜
および前記第1の金属パターンからなる下部電極と前記
第1の金属膜および前記第2の金属パターンからなる支
持部材とを形成する工程と、 前記下部電極を覆いかつ前記支持部材上部が露出するよ
うに前記層間絶縁膜上に犠牲膜を形成する工程と、 前記犠牲膜および前記支持部材上に複数の開口部を備え
た上部電極を形成する工程と、 前記上部電極を形成した後で、前記開口部を介して前記
犠牲膜のみを選択的に除去する工程と、 前記犠牲膜を除去した後で、前記上部電極上に感光性を
有する感光性樹脂膜を形成する工程と、 前記感光性樹脂膜に所定のパターンを露光して現像する
ことで、前記上部電極を覆う保護膜と、この保護膜の前
記容量検出素子上の領域に配置された複数の突起状構造
体とを同時に形成する工程とを備え、 前記下部電極と前記上部電極から構成された複数の容量
検出素子を形成することを特徴とする表面形状認識用セ
ンサの製造方法。
31. A step of forming an interlayer insulating film on a semiconductor substrate; a step of forming a first metal film on the interlayer insulating film; and providing an opening in a predetermined region on the first metal film. First
Forming a first mask pattern; and a first mask pattern exposed at a bottom of an opening of the first mask pattern.
Forming a first metal pattern on the surface of the metal film by a plating method; and removing the first mask pattern and then forming a second metal pattern having an opening disposed around the first metal pattern. Forming a mask pattern on the first metal film and the first metal pattern; and plating the second metal pattern on the surface of the first metal film exposed at the bottom of the opening by a plating method. Forming a metal pattern thicker than the first metal pattern; and removing the second mask pattern, etching the first metal film using the first metal pattern and the second metal pattern as a mask. Removing to form a lower electrode composed of the first metal film and the first metal pattern and a support member composed of the first metal film and the second metal pattern; Forming a sacrificial film on the interlayer insulating film so as to cover the lower electrode and expose the upper portion of the support member; and forming an upper electrode having a plurality of openings on the sacrificial film and the support member. A step of selectively removing only the sacrificial film through the opening after forming the upper electrode; and a step of forming a photosensitive layer on the upper electrode after removing the sacrificial film. Forming a conductive resin film, and exposing and developing a predetermined pattern on the photosensitive resin film, a protective film covering the upper electrode, and a protective film disposed in a region on the capacitance detecting element of the protective film. Forming a plurality of protrusion-like structures at the same time, and forming a plurality of capacitance detection elements constituted by the lower electrode and the upper electrode.
【請求項32】 請求項31記載の表面形状認識用セン
サの製造方法において、 前記上部電極上に転写により前記感光性樹脂膜を形成す
ることを特徴とする表面形状認識用センサの製造方法。
32. The method for manufacturing a sensor for surface shape recognition according to claim 31, wherein the photosensitive resin film is formed on the upper electrode by transfer.
【請求項33】 請求項32記載の表面形状認識用セン
サの製造方法において、 前記感光性樹脂膜を転写する工程は、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。
33. The method of manufacturing a surface shape recognition sensor according to claim 32, wherein the step of transferring the photosensitive resin film uses an STP method as the transfer method. Manufacturing method.
【請求項34】 請求項32または33記載の表面形状
認識用センサの製造方法において、 前記下部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下部電極を形成する工
程と、前記第1のレジストを除去する工程とからなり、 前記支持部材を形成する工程は、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支持部材を形成する
工程と、前記第2のレジストを除去する工程と、前記下
部電極,支持部材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、 前記上部電極を形成する工程は、前記下部電極,支持部
材上に犠牲膜を形成する工程と、前記支持部材上の犠牲
膜を除去して前記支持部材を露出させる工程と、前記支
持部材及び犠牲膜上に第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
記上部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、前記上部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、 前記感光性樹脂膜を転写する工程は、感光性の樹脂膜を
STP法により前記上部電極上に転写する工程からな
り、 前記保護膜とこの上の複数の突起状構造体とを形成する
工程は、前記感光性樹脂膜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。
34. The method of manufacturing a surface shape recognition sensor according to claim 32, wherein the step of forming the lower electrode includes the steps of: forming a first metal film on the semiconductor substrate; Forming a patterned first resist on the metal film, forming the lower electrode in an opening of the first resist, and removing the first resist. Forming a supporting member; forming a patterned second resist on the first metal film;
A step of forming the supporting member in the opening of the second resist, a step of removing the second resist, and a step of etching the first metal film using the lower electrode and the supporting member as a mask. Forming the upper electrode; forming a sacrificial film on the lower electrode and the support member; removing the sacrificial film on the support member to expose the support member; And forming a second metal film on the sacrificial film;
A step of forming a patterned third resist on the second metal film, a step of forming the upper electrode in an opening of the third resist, and a step of removing the third resist; A step of etching the second metal film using the upper electrode as a mask, and a step of removing the sacrificial film. The step of transferring the photosensitive resin film comprises: Transferring to an upper electrode, forming the protective film and a plurality of protrusion-like structures thereon, exposing a part of the photosensitive resin film, and developing after exposure. A method for manufacturing a surface shape recognition sensor, comprising:
【請求項35】 請求項31〜34いずれか1項に記載
の表面形状認識用センサの製造方法において、 前記犠牲膜は、ポリイミドからなる樹脂であることを特
徴とする表面形状認識用センサの製造方法。
35. The method for manufacturing a surface shape recognition sensor according to claim 31, wherein the sacrificial film is a resin made of polyimide. Method.
【請求項36】 請求項35記載の表面形状認識用セン
サの製造方法において、 前記犠牲膜は、ポリベンゾオキサゾール前駆体からなる
樹脂であることを特徴とする表面形状認識用センサの製
造方法。
36. The method for manufacturing a sensor for surface shape recognition according to claim 35, wherein the sacrificial film is a resin made of a polybenzoxazole precursor.
【請求項37】 請求項31〜36いずれか1項に記載
の表面形状認識用センサの製造方法において、 前記犠牲膜の除去は、前記犠牲膜を加熱すると共にオゾ
ン雰囲気に曝すことで行うことを特徴とする表面形状認
識用センサの製造方法。
37. The method of manufacturing a surface shape recognition sensor according to claim 31, wherein the removing of the sacrificial film is performed by heating the sacrificial film and exposing the sacrificial film to an ozone atmosphere. A method for manufacturing a sensor for surface shape recognition, which is a feature of the present invention.
【請求項38】 請求項31〜36いずれか1項に記載
の表面形状認識用センサの製造方法において、 前記下部電極,支持部材,および上部電極は、金から構
成したものであることを特徴とする表面形状認識用セン
サの製造方法。
38. The method for manufacturing a sensor for recognizing a surface shape according to claim 31, wherein the lower electrode, the support member, and the upper electrode are made of gold. Of manufacturing surface shape recognizing sensor.
【請求項39】 請求項31〜38いずれか1項に記載
の表面形状認識用センサの製造方法において、 前記犠牲膜を形成する前に、 前記下部電極上において前記支持部材より低い状態に前
記下部電極を覆う第1の絶縁膜を形成し、 前記第1の絶縁膜を選択的に除去して前記下部電極上に
電極絶縁膜を形成することを特徴とする表面形状認識用
センサの製造方法。
39. The method of manufacturing a surface shape recognition sensor according to claim 31, wherein the lower portion is lower than the support member on the lower electrode before forming the sacrificial film. A method of manufacturing a sensor for recognizing a surface shape, comprising: forming a first insulating film covering an electrode; and selectively removing the first insulating film to form an electrode insulating film on the lower electrode.
【請求項40】 請求項31〜38いずれか1項に記載
の表面形状認識用センサの製造方法において、 前記第1の金属パターンを形成した後、 前記第1の金属パターン上にこの金属パターンを覆うよ
うに第1の絶縁膜を形成し、 前記第1のマスクパターンを除去して前記第1の金属パ
ターン上の電極絶縁膜を形成し、 この後、前記第2のマスクパターンを形成することを特
徴とする表面形状認識用センサの製造方法。
40. The method for manufacturing a surface shape recognition sensor according to claim 31, wherein after forming the first metal pattern, the metal pattern is formed on the first metal pattern. Forming a first insulating film so as to cover the first mask pattern, forming an electrode insulating film on the first metal pattern by removing the first mask pattern, and thereafter forming the second mask pattern; A method for manufacturing a sensor for recognizing a surface shape, characterized in that:
【請求項41】 請求項31〜38いずれか1項に記載
の表面形状認識用センサの製造方法において、 前記第1のマスクパターンを除去した後、前記第1の金
属パターン上にこの第1の金属パターンを覆うように第
1の絶縁膜を形成し、 前記第1の絶縁膜を選択的に除去して前記第1の金属パ
ターン上に電極絶縁膜を形成し、 前記電極絶縁膜を形成した後、前記第2のマスクパター
ンを形成することを特徴とする表面形状認識用センサの
製造方法。
41. The method for manufacturing a sensor for recognizing a surface shape according to claim 31, wherein the first mask pattern is removed, and then the first metal pattern is formed on the first metal pattern. Forming a first insulating film to cover the metal pattern; selectively removing the first insulating film to form an electrode insulating film on the first metal pattern; forming the electrode insulating film And forming the second mask pattern.
【請求項42】 半導体基板上に層間絶縁膜を形成する
工程と、 前記層間絶縁膜に第1の金属膜を形成する工程と、 前記第1の金属膜上に所定の領域に開口部を備えた第1
のマスクパターンを形成する工程と、 前記第1のマスクパターンの開口部底部に露出した第1
の金属膜表面にメッキ法により第1の金属パターンを形
成する工程と、 前記第1のマスクパターンを除去した後、前記第1の金
属パターンの周囲に配置された開口部を備えた第2のマ
スクパターンを前記第1の金属膜および前記第1の金属
パターン上に形成する工程と、 前記第2のマスクパターンの開口部底部に露出した前記
第1の金属膜表面にメッキ法により第2の金属パターン
を前記第1の金属パターンより厚く形成する工程と、 前記第2のマスクパターンを除去した後、前記第1の金
属パターンおよび第2の金属パターンをマスクとして前
記第1の金属膜をエッチング除去し、前記第1の金属膜
および前記第1の金属パターンからなる下部電極と前記
第1の金属膜および前記第2の金属パターンからなる支
持部材とを形成する工程と、 前記下部電極を覆いかつ前記支持部材上部が露出するよ
うに前記層間絶縁膜上に犠牲膜を形成する工程と、 前記犠牲膜および前記支持部材上に複数の開口部を備え
た上部電極を形成する工程と、 前記上部電極を形成した後で、前記開口部を介して前記
犠牲膜のみを選択的に除去する工程と、 前記犠牲膜を除去した後で、前記上部電極上に保護膜を
形成する工程と、 前記保護膜上に第2の金属膜を形成する工程と、 前記第2の金属膜上に所定の領域に開口部を備えた第3
のマスクパターンを形成する工程と、 前記第3のマスクパターンの開口部底部に露出した第2
の金属膜表面にメッキ法により第3の金属パターンを形
成する工程と、 前記第3のマスクパターンを除去した後、前記第3の金
属パターンをマスクとして前記第2の金属膜をエッチン
グ除去し、前記第2の金属膜および前記第3の金属パタ
ーンからなる突起状構造体を形成する工程とを備え、 前記下部電極と前記上部電極から構成された複数の容量
検出素子を形成することを特徴とする表面形状認識用セ
ンサの製造方法。
42. A step of forming an interlayer insulating film on a semiconductor substrate; a step of forming a first metal film on the interlayer insulating film; and providing an opening in a predetermined region on the first metal film. First
Forming a first mask pattern; and a first mask pattern exposed at a bottom of an opening of the first mask pattern.
Forming a first metal pattern on the surface of the metal film by a plating method; and removing the first mask pattern and then forming a second metal pattern having an opening disposed around the first metal pattern. Forming a mask pattern on the first metal film and the first metal pattern; and plating the second metal pattern on the surface of the first metal film exposed at the bottom of the opening by a plating method. Forming a metal pattern thicker than the first metal pattern; and removing the second mask pattern, etching the first metal film using the first metal pattern and the second metal pattern as a mask. Removing to form a lower electrode composed of the first metal film and the first metal pattern and a support member composed of the first metal film and the second metal pattern; Forming a sacrificial film on the interlayer insulating film so as to cover the lower electrode and expose the upper portion of the support member; and forming an upper electrode having a plurality of openings on the sacrificial film and the support member. A step of selectively removing only the sacrificial film through the opening after forming the upper electrode; and forming a protective film on the upper electrode after removing the sacrificial film. A step of forming a second metal film on the protective film; and a third step of forming an opening in a predetermined region on the second metal film.
Forming a second mask pattern, and a second mask pattern exposed at the bottom of the opening of the third mask pattern.
Forming a third metal pattern on the surface of the metal film by a plating method, and after removing the third mask pattern, etching and removing the second metal film using the third metal pattern as a mask; Forming a protruding structure composed of the second metal film and the third metal pattern, and forming a plurality of capacitance detecting elements composed of the lower electrode and the upper electrode. Of manufacturing surface shape recognizing sensor.
【請求項43】 請求項42記載の表面形状認識用セン
サの製造方法において、 前記上部電極上に転写により前記保護膜を形成すること
を特徴とする表面形状認識用センサの製造方法。
43. The method for manufacturing a sensor for surface shape recognition according to claim 42, wherein the protective film is formed on the upper electrode by transfer.
【請求項44】 請求項43記載の表面形状認識用セン
サの製造方法において、 前記保護膜を転写する工程は、前記転写の方法としてS
TP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。
44. The method of manufacturing a sensor for recognizing a surface shape according to claim 43, wherein the step of transferring the protective film is performed by using S
A method for manufacturing a sensor for recognizing a surface shape, characterized by using a TP method.
【請求項45】 請求項42〜44いずれか1項に記載
の表面形状認識用センサの製造方法において、 前記犠牲膜は、ポリイミドからなる樹脂であることを特
徴とする表面形状認識用センサの製造方法。
45. The method for manufacturing a surface shape recognition sensor according to claim 42, wherein the sacrificial film is a resin made of polyimide. Method.
【請求項46】 請求項45記載の表面形状認識用セン
サの製造方法において、 前記犠牲膜は、ポリベンゾオキサゾール前駆体からなる
樹脂であることを特徴とする表面形状認識用センサの製
造方法。
46. The method for manufacturing a sensor for surface shape recognition according to claim 45, wherein the sacrificial film is a resin made of a polybenzoxazole precursor.
【請求項47】 請求項42〜46いずれか1項に記載
の表面形状認識用センサの製造方法において、 前記犠牲膜の除去は、前記犠牲膜を加熱すると共にオゾ
ン雰囲気に曝すことで行うことを特徴とする表面形状認
識用センサの製造方法。
47. The method of manufacturing a surface shape recognition sensor according to claim 42, wherein the removal of the sacrificial film is performed by heating the sacrificial film and exposing the sacrificial film to an ozone atmosphere. A method for manufacturing a sensor for surface shape recognition, which is a feature of the present invention.
【請求項48】 請求項42〜47いずれか1項に記載
の表面形状認識用センサの製造方法において、 前記下部電極,支持部材,および上部電極は、金から構
成したものであることを特徴とする表面形状認識用セン
サの製造方法。
48. The method of manufacturing a surface shape recognition sensor according to claim 42, wherein the lower electrode, the support member, and the upper electrode are made of gold. Of manufacturing surface shape recognizing sensor.
【請求項49】 請求項42〜48いずれか1項に記載
の表面形状認識用センサの製造方法において、 前記犠牲膜および前記支持部材上に、前記支持部材の側
壁より前記開口部が離間した状態で前記上部電極を形成
し、 前記犠牲膜を除去した後、前記上部電極の上に液状の材
料を塗布して塗布膜を形成し、これを固化することで前
記上部電極の上に保護膜を形成して前記開口部を塞ぐこ
とを特徴とする表面形状認識用センサの製造方法
49. The method of manufacturing a surface shape recognition sensor according to claim 42, wherein the opening is separated from a side wall of the support member on the sacrificial film and the support member. After forming the upper electrode, after removing the sacrificial film, a liquid material is applied on the upper electrode to form a coating film, which is solidified to form a protective film on the upper electrode. A method for manufacturing a sensor for recognizing a surface shape, wherein the sensor is formed and covers the opening.
【請求項50】 請求項49記載の表面形状認識用セン
サの製造方法において、 前記塗布膜の形成では、前記塗布膜が前記基板より力の
作用する側に配置された状態として前記塗布膜を固化す
ることを特徴とする表面形状認識用センサの製造方法
50. The method for manufacturing a sensor for recognizing a surface shape according to claim 49, wherein in forming the coating film, the coating film is solidified in a state where the coating film is arranged on a side where a force acts on the substrate. Of manufacturing surface shape recognition sensor
【請求項51】 請求項50記載の表面形状認識用セン
サの製造方法において、 前記塗布膜の形成では、前記塗布膜が前記基板より下方
に配置された状態として前記塗布膜を固化することを特
徴とする表面形状認識用センサの製造方法。
51. The method for manufacturing a sensor for recognizing a surface shape according to claim 50, wherein in forming the coating film, the coating film is solidified while the coating film is disposed below the substrate. A method for manufacturing a surface shape recognition sensor.
【請求項52】 請求項49記載の表面形状認識用セン
サの製造方法において、 前記塗布膜を形成したときの前記開口部以外の領域にお
ける前記塗布膜の膜厚をtとし、 前記上部電極と前記下部電極との間に形成された空間の
外部と前記開口部との境界における前記開口部の断面積
をaとし、 前記空間と前記開口部との境界における開口部の断面の
周囲の長さをbとし、前記開口部の内部の体積をcと
し、 前記空間と前記開口部との境界における、前記塗布膜の
前記開口部に進入した部分と前記開口部の側壁との間の
表面張力の大きさをdとし、前記塗布膜の密度をeと
し、 重力加速度をgとすると、 (c+a×t)×e×g≦b×d の関係が満たされて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。
52. The method of manufacturing a sensor for surface shape recognition according to claim 49, wherein the thickness of the coating film in a region other than the opening when the coating film is formed is t, The sectional area of the opening at the boundary between the outside of the space formed between the lower electrode and the opening is defined as a, and the perimeter of the cross section of the opening at the boundary between the space and the opening is defined as b, the volume inside the opening is c, and the magnitude of the surface tension between the portion of the coating film entering the opening and the side wall of the opening at the boundary between the space and the opening. Where d is the density of the coating film, and g is the gravitational acceleration, the relationship of (c + a × t) × e × g ≦ b × d is satisfied. Manufacturing method of sensor.
【請求項53】 請求項49記載の表面形状認識用セン
サの製造方法において、 前記犠牲膜上およびこの前記犠牲膜の周囲にかけて金を
メッキすることで前記上部電極を形成し、 ポリイミドから構成され液状の材料を塗布して前記塗布
膜を形成することを特徴とする表面形状認識用センサの
製造方法。
53. The method of manufacturing a surface shape recognition sensor according to claim 49, wherein the upper electrode is formed by plating gold on the sacrificial film and around the sacrificial film. A method for manufacturing a sensor for recognizing a surface shape, wherein the material is applied to form the coating film.
【請求項54】 請求項53記載の表面形状認識用セン
サの製造方法において、 感光性を有するポリイミドから構成された液状の材料を
塗布して前記塗布膜を形成し、 フォトリソグラフィによって前記塗布膜の前記開口部の
周辺以外の領域を除去して残った部分を固化すること
で、前記上部電極の前記開口部の領域上に保護膜を形成
して前記開口部を塞ぐことを特徴とする表面形状認識用
センサの製造方法。
54. The method for manufacturing a sensor for surface shape recognition according to claim 53, wherein the coating film is formed by applying a liquid material composed of a photosensitive polyimide, and the coating film is formed by photolithography. A surface shape, wherein a region other than the periphery of the opening is removed and a remaining portion is solidified to form a protective film on the region of the opening of the upper electrode to cover the opening. Manufacturing method of recognition sensor.
【請求項55】 請求項42〜54いずれか1項に記載
の表面形状認識用センサの製造方法において、 前記犠牲膜を形成する前に、 前記下部電極上において前記支持部材より低い状態に前
記下部電極を覆う第1の絶縁膜を形成し、 前記第1の絶縁膜を選択的に除去して前記下部電極上に
電極絶縁膜を形成することを特徴とする表面形状認識用
センサの製造方法。
55. The method for manufacturing a surface shape recognition sensor according to claim 42, wherein the lower portion is lower than the support member on the lower electrode before the sacrificial film is formed. A method of manufacturing a sensor for recognizing a surface shape, comprising: forming a first insulating film covering an electrode; and selectively removing the first insulating film to form an electrode insulating film on the lower electrode.
【請求項56】 請求項42〜54いずれか1項に記載
の表面形状認識用センサの製造方法において、 前記第1の金属パターンを形成した後、 前記第1の金属パターン上にこの金属パターンを覆うよ
うに第1の絶縁膜を形成し、 前記第1のマスクパターンを除去して前記第1の金属パ
ターン上の電極絶縁膜を形成し、 この後、前記第2のマスクパターンを形成することを特
徴とする表面形状認識用センサの製造方法。
56. The method of manufacturing a surface shape recognition sensor according to claim 42, wherein after forming the first metal pattern, the metal pattern is formed on the first metal pattern. Forming a first insulating film so as to cover the first mask pattern, forming an electrode insulating film on the first metal pattern by removing the first mask pattern, and thereafter forming the second mask pattern; A method for manufacturing a sensor for recognizing a surface shape, characterized in that:
【請求項57】 請求項42〜54いずれか1項に記載
の表面形状認識用センサの製造方法において、 前記第1のマスクパターンを除去した後、前記第1の金
属パターン上にこの第1の金属パターンを覆うように第
1の絶縁膜を形成し、 前記第1の絶縁膜を選択的に除去して前記第1の金属パ
ターン上に電極絶縁膜を形成し、 前記電極絶縁膜を形成した後、前記第2のマスクパター
ンを形成することを特徴とする表面形状認識用センサの
製造方法。
57. The method for manufacturing a sensor for recognizing a surface shape according to claim 42, wherein the first mask pattern is removed and then the first metal pattern is formed on the first metal pattern. Forming a first insulating film to cover the metal pattern; selectively removing the first insulating film to form an electrode insulating film on the first metal pattern; forming the electrode insulating film And forming the second mask pattern.
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