JP3318867B2 - 表面形状認識用センサおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、表面形状認識用
センサおよびその製造方法に関し、特に人間の指紋や動
物の鼻紋などの微細な凹凸を感知する表面形状認識用セ
ンサおよびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】情報化社会の進展と現代社会の環境にお
いて、セキュリティ技術への関心が高まっている。例え
ば、情報化社会では、電子現金化などのシステム構築の
ための本人認証技術が、重要な鍵となってきる。また、
盗難やカードの不正使用の防御策のための認証技術につ
いても研究開発が活発になっているのが実情である（例
えば、清水良真他、個人認証付機能付きＩＣカードに関
する一検討、信学技報、Technical report of IEICE,OF
S92-32,p25-30(1992)）。このような、不正使用防御策
のための認証方式には、指紋や声紋などを利用したもの
が種々あるが、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。その指紋の認証方
式は、光学的な読み取方式と人間の電気特性の利用して
指紋の凹凸を電気信号に置き換えて検出する方式とに大
別される。

【０００３】光学的に読み取る方式は、主に光の反射と
ＣＣＤイメージセンサを用い、指紋を光学像データとし
て取り込み、照合を行う方式である（特開昭６１−２２
１８８３号公報）。他方の方式として、指の指紋の圧力
差を読み取るために圧電薄膜を利用した方式も開発され
ている（特開平５−６１９６５号公報）。また、同じよ
うに、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の形状を検出する方式とし
て、感圧シートを用いて抵抗変化量もしくは容量変化量
による認証方式が提案されている（特開平７−１６８９
３０号公報）。しかしながら、以上の技術において、ま
ず、光を用いた方式は小型化することが難しく、汎用的
に用いることが困難であり、用途が限定されるという問
題がある。次に、感圧シートなどを用いて指の凹凸を感
知する方式は、材料が特殊であることや加工性の難しか
ら、実用化が難しく信頼性に乏しいことが考えられる。

【０００４】一方、ＬＳＩの製造技術を用いて作製され
た容量型の指紋センサが開発されている（Marco Tartag
ni and Roberto Guerrieri,A 390dpi Live Fingerprint
Imager Based on Feedback Capacitive Sensing Schem
e,1997 IEEE InternationalSolid-State Circuits Conf
erence, p200-201(1997).）。これは、ＬＳＩチップ上
に２次元に配列された小さなセンサにより、帰還静電容
量方式を利用して皮膚の凹凸パタンを検出する方法であ
る。この容量型センサは、ＬＳＩ配線の最上層に２枚の
プレートを形成し、その上にパシベーション膜を形成し
たものである。このセンサに指先が触れると、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、そ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。この構造は、従来の光
学式に比較し、特殊なインターフェイスが不要なこと
や、小型化が可能なことが特徴である。

【０００５】ここで、その指紋センサは、原理的には、
半導体基板上にセンサ電極を形成し、その上にパシベー
ション膜を形成したものであり、パシベーション膜を介
して皮膚とセンサとの容量を検出し微細構造の凹凸を検
出する方法である。ここで従来の容量型の指紋センサに
ついて図を参照して説明する。この容量型センサは、図
１４の断面図に示すように構成されている。すなわち、
まず、ＬＳＩ等の形成された半導体基板１４０１の上
に、下層絶縁膜１４０２を介して配線１４０３が形成さ
れ、この上に層間絶縁膜１４０４が形成されている。

【０００６】また、その層間絶縁膜１４０４上には、例
えば平面形状が矩形のセンサ電極１４０６が形成されて
いる。このセンサ電極１４０６は、層間絶縁膜１４０４
に形成されたスルーホール内のプラグ１４０５を介して
配線１４０３に接続されている。そして、層間絶縁膜１
４０４上に、センサ電極１４０６を覆うように、パシベ
ーション膜１４０７が形成され、センサ素子が構成され
ている。そして、それらセンサ素子は、図１５の平面図
に示すように、隣り合うセンサ素子のセンサ電極１４０
６が接触しないように、２次元的に複数配置されてい
る。

【０００７】この容量型センサの動作について説明す
る。指紋検出の時は、まず、指紋検出対象の指が、パシ
ベーション膜１４０７に接触する。このように、指が接
触すると、センサ電極１４０６上では、パシベーション
膜１４０７に触れた皮膚が電極として機能し、センサ電
極１４０６との間で容量が形成される。この容量は、配
線１４０３を介して検出される。ここで、指先の指紋
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１４０７に指を接触させた場合、電極としての皮
膚と、センサ電極１４０６との距離は、指紋を形成して
いる突部と凹部とで異なることになる。そして、この距
離の違いは、容量の違いとして検出されることになる。
したがって、それら異なる容量の分布を検出していけ
ば、それは指紋の突部の形状となる。すなわち、この容
量型センサにより、皮膚の微細な凹凸状態を感知するこ
とができる。

【０００８】そして、このような容量型の指紋センサ
は、従来の光学式センサと比較して特殊なインターフェ
イスが不要であり、小型化が可能である。この容量型の
センサは、例えば、次に示すような集積回路（ＬＳＩ）
チップ上に同時に搭載することができる。すなわち、照
合のための指紋データが格納された記憶部と、記憶部に
用意されている指紋データと、読み取られた指紋とを比
較照合する認識処理部とが集積された集積回路チップ
に、上述の容量型センサを同時に搭載することができ
る。このように、１つの集積回路チップ上に構成するこ
とで、各ユニット間のデータ転送における情報の改竄な
どが困難になり、機密保持性能を向上させることができ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たセンサでは、皮膚を電極として利用しているため、接
触次に生じた静電気によって同時に搭載されているＬＳ
Ｉが静電破壊されやすいという問題があった。したがっ
て、従来では、センサの安定性，感度，信頼性などが考
慮され、さらに、小型化や汎用性までも考慮された人間
の指紋や動物の鼻紋など微細な凹凸をセンシングするセ
ンサおよびその製造方法の開発が望まれていた。この発
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、センシングの際に発生する静電気によって静
電破壊されることなどがないなど、安定して高感度の表
面形状検出が信頼性の高い状態でできるようにすること
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明の表面形状認識
用センサは、半導体基板上に形成された層間絶縁膜の同
一平面にそれぞれが絶縁分離され、かつそれぞれ固定配
置されたセンサ電極を有する複数の容量検出素子と、そ
の容量検出素子それぞれの容量を検出する容量検出手段
と、層間絶縁膜上でセンサ電極と絶縁分離されて配置さ
れた固定電極とを備えるようにした。このように構成し
たので、認識対象が触れることでその表面の凹凸に対応
して容量検出素子が検出する容量が変化する。

【００１１】加えて、固定電極に支持されてセンサ電極
上に空間を介して所定の距離離間して対向配置され、セ
ンサ電極の上部に位置する部分がこのセンサ電極方向に
変形可能に構成された対向電極を備え、容量検出手段は
センサ電極と対向電極との間の容量を検出するようにし
た。したがって、認識対象が触れることでその表面の凹
凸に対応して対向電極が変形し、認識対象の表面の凹凸
に対応してセンサ電極と対向電極との間の容量が変化す
る。このように構成した中で、その対向電極上に、絶縁
性を有するフィルムを備えるようにしてもよく、そのフ
ィルムにはセンサ電極上部の位置に突起を備えるように
してもよい。また、センサ電極および固定電極は、Ｃｕ
から構成するようにしてもよい。また、センサ電極およ
び固定電極は、Ａｕから構成するようにしてもよい。ま
た、センサ電極の側面および上面と固定電極側面および
上面とを覆うように、導電性の保護膜を備えるようにし
てもよい。その保護膜は、例えばＲｕから構成すればよ
い。また、半導体基板上の層間絶縁膜下にセンサ電極お
よび固定電極に接続する第１および第２の配線を備え、
センサ電極および前記固定電極は、その第１および第２
の配線を介して容量検出手段に接続すればよい。また、
その容量検出手段は、半導体基板上に同時に搭載しても
よい。

【００１２】一方、他の構成として、層間絶縁膜上にセ
ンサ電極を覆うように形成されかつ絶縁性の部材から構
成されたパシベーション膜を備え、固定電極は、パシベ
ーション膜表面に一部が接触した対向電極となる表面形
状の認識対象物の表面と接触するように、その一部がパ
シベーション膜表面で露出して層間絶縁膜上に形成さ
れ、容量検出手段は、センサ電極と認識対象物の表面と
の間の容量を検出するようにした。したがって、認識対
象が触れるとこれが一方の対向電極となり、また、これ
が固定電極に接触した状態で、認識対象の表面とセンサ
電極との間に容量が形成され、これが容量検出手段に検
出される。このように構成した中で、センサ電極および
固定電極は、Ｃｕから構成するようにしてもよい。ま
た、センサ電極および固定電極は、Ａｕから構成するよ
うにしてもよい。また、パシベーション膜は、ポリイミ
ドから構成してもよく、そのポリイミドはポリベンザオ
キサゾールから構成してもよい。また、センサ電極の側
面および上面と固定電極側面および上面とを覆うよう
に、導電性の保護膜を備えるようにしてもよい。その保
護膜は、例えばＲｕから構成すればよい。また、半導体
基板上の層間絶縁膜下にセンサ電極および固定電極に接
続する第１および第２の配線を備え、センサ電極および
前記固定電極は、その第１および第２の配線を介して容
量検出手段に接続すればよい。また、その容量検出手段
は、半導体基板上に同時に搭載してもよい。

【００１３】また、この発明の表面形状認識用センサの
製造方法は、半導体基板上に第１および第２の配線を形
成する工程と、半導体基板上に第１および第２の配線を
覆うように層間絶縁膜を形成する工程と、その層間絶縁
膜に形成された第１および第２のスルーホールを介して
第１および第２の配線に電気的に接続する第１の金属膜
を形成する工程と、その第１の金属膜上に第１のスルー
ホール上部の領域に開口部を備えた第１のマスクパタン
を形成する工程と、その第１のマスクパタンの開口部底
部に露出した第１の金属膜表面に選択的に第２の金属膜
を形成する工程と、第２のスルーホール上を跨りかつ第
２の金属膜の周囲に配置された溝を備えた第２のマスク
パタンを第１の金属膜および第２の金属膜上に形成する
工程と、その第２のマスクパタンの溝底部に露出した第
１の金属膜表面に選択的に第３の金属膜を第２の金属膜
より厚く形成する工程と、第２の金属膜下および第３の
金属膜下以外の第１の金属膜を除去することで、第１の
金属膜および第２の金属膜からなり第１のスルーホール
を介して第１の配線に接続するセンサ電極と第１の金属
膜および第３の金属膜からなり第２のスルーホールを介
して第２の配線に接続する固定電極とを形成する工程
と、センサ電極を覆いかつ固定電極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
び固定電極上に対向電極を形成する工程と、対向電極を
形成した後で犠牲膜のみを選択的に除去する工程とを備
え、第１および第２の配線はセンサ電極と対向電極との
間に形成された容量を検出する容量検出手段に接続して
形成するようにした。したがって、センサ電極は第１の
配線を介して容量検出手段に接続して形成され、対向電
極は固定電極および第２の配線を介して容量検出手段に
接続して形成される。

【００１４】そのように製造する中で、第１，第２，お
よび，第３の金属膜を、Ｃｕから構成するようにしても
よい。また、第１，第２，および，第３の金属膜はＡｕ
から構成するようにしてもよい。また、センサ電極と固
定電極を形成した後、センサ電極および固定電極の側面
および上面を覆うように導電性を有する保護膜を形成し
てもよい。また、保護膜はＲｕから構成してもよい。ま
た、対向電極上に、センサ電極上部の位置にそれぞれ突
起を備えてかつ絶縁性を有するフィルムを形成するよう
にしてもよい。

【００１５】また、この発明の表面形状認識用センサの
製造方法は、半導体基板上に第１および第２の配線を形
成する工程と、半導体基板上に第１および第２の配線を
覆うように層間絶縁膜を形成する工程と、その層間絶縁
膜に形成された第１および第２のスルーホールを介して
第１および第２の配線に電気的に接続する第１の金属膜
を形成する工程と、その第１の金属膜上に第１のスルー
ホール上部の領域に開口部を備えた第１のマスクパタン
を形成する工程と、その第１のマスクパタンの開口部底
部に露出した第１の金属膜表面に選択的に第２の金属膜
を形成する工程と、第２のスルーホールを跨りかつ第２
の金属膜の周囲に配置された溝を備えた第２のマスクパ
タンを第１の金属膜および第２の金属膜上に形成する工
程と、第２のマスクパタンの溝底部に露出した第１の金
属膜表面に選択的に第３の金属膜を第２の金属膜より厚
く形成する工程と、第２の金属膜下および第３の金属膜
下以外の第１の金属膜を除去することで、第１の金属膜
および第２の金属膜からなり第１のスルーホールを介し
て第１の配線に接続するセンサ電極と、第１の金属膜お
よび第３の金属膜からなり第２のスルーホールを介して
第２の配線に接続する固定電極とを形成する工程と、セ
ンサ電極を覆いかつ固定電極上部が露出するように層間
絶縁膜上にパシベーション膜を形成する工程とを備え、
第１および第２の配線はセンサ電極と固定電極との間に
形成された容量を検出する容量検出手段に接続して形成
するようにした。したがって、センサ電極は第１の配線
を介して容量検出手段に接続して形成され、固定電極は
第２の配線を介して容量検出手段に接続して形成され
る。

【００１６】そのように製造する中で、第１，第２，お
よび，第３の金属膜はＣｕから構成してもよい。また、
第１，第２，および，第３の金属膜はＡｕから構成して
もよい。また、センサ電極と固定電極を形成した後、セ
ンサ電極および固定電極の側面および上面を覆うように
導電性を有する保護膜を形成するようにしてもよい。ま
た、保護膜はＲｕから構成してもよくい。また、パシベ
ーション膜はポリイミドから構成してもよく、そのポリ
イミドはポリベンザオキサゾールより構成してもよい。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を図を
参照して説明する。 実施の形態１ はじめに、この発明の第１の実施の形態における表面形
状認識用センサに関して説明する。この表面形状認識用
センサは、図１（ａ）に示すように、絶縁膜１０１上に
形成された層間絶縁膜１０３上に、例えば８０μｍ角の
Ｃｕからなるセンサ電極１０５、および、支持電極（固
定電極）１０６を備えるようにした。なお、絶縁膜１０
１は、以降に示すセンスユニット１１０や図示していな
い処理手段などの集積回路が形成された半導体基板上に
形成されている。

【００１８】また、図１（ｂ）に示すように、支持電極
１０６は、例えば、マス内の大きさがおおよび１００μ
ｍ角の正方形状とされた格子状に形成されている。ま
た、そのマスの中央部にセンサ電極１０５が配置されて
いる。そして、支持電極１０６のマスの数は３００×３
００個ほど備え、したがって、センサ電極１０５はマト
リクス状に３００×３００個配置されている。ここで、
例えばセンスユニット１１０は、それぞれのセンサ電極
１０５下にそれぞれ配置形成されているようにしてもよ
い。

【００１９】一方、絶縁膜１０１上には、ＴｉＮからな
るバリア膜１０４を介してセンサ電極１０５に接続す
る、アルミニウムからなる配線１０２ａを備えるように
した。また、センサ電極１０５は、膜厚０．２μｍ程度
の下部電極１０５ａとその上に形成された膜厚０．３μ
ｍ程度の上部電極１０５ｂとから構成した。ここで、下
部電極１０５ａは、それぞれ膜厚０．１μｍ程度のＣｒ
とＣｕとの２層膜とした。また、上部電極１０５ｂはＣ
ｕから構成するようにした。

【００２０】同様に、絶縁膜１０１上には、ＴｉＮから
なるバリア膜１０４を介して支持電極１０６に接続す
る、アルミニウムからなる配線１０２ｂを備えるように
した。また、支持電極１０６も、ＣｒとＣｕとの２層膜
からなる膜厚０．１μｍの下部電極１０６ａとその上に
形成されたＣｕからなる膜厚５μｍ程度の電極柱１０６
ｂとから構成した。また、センサ電極１０５および支持
電極１０６の上面および側面を覆うようにＲｕからなる
保護膜１０５ｃおよび保護膜１０６ｃを備えるようにし
た。なお、下部電極１０５ａ，１０６ａを構成する下層
の金属は、Ｃｒに限るものではなく、例えば、ＴｉやＮ
ｉなどＣｕの拡散抑制と絶縁材料に対する密着性を向上
させる他の金属を用いるようにしてもよい。

【００２１】そして、格子状の支持電極１０６（保護膜
１０６ｃ）上のほぼ全域に、支持電極１０６によるマス
の中央部は少なくとも下方向に撓む、対向電極１０７を
備えるようにした。この対向電極１０７は、以降に示す
製造上の都合のため、支持電極１０６より小さいサイズ
の孔を備えたメッシュ形状とした。また、支持電極１０
６によるマスの中央部の箇所に突起１０８ａを備えたフ
ィルム１０８が、対向電極１０７上に接着固定されてい
るようにした。

【００２２】また、複数のセンスユニット１１０が、前
述した配線１０２ａ，１０２ｂなどを介し、それぞれの
センサ電極１０５および支持電極１０６に接続してい
る。そして、それらセンスユニット１１０は、支持電極
１０６と各センサ電極１０５との間に形成される容量を
検出し、それらに対応した信号を出力する。また、各セ
ンスユニット１１０の出力は、図示していない処理手段
により処理され、この処理手段により、各センサ電極１
０５に形成された容量を濃淡に変換した画像データを生
成する。

【００２３】以上のように構成した表面形状認識用セン
サでは、フィルム１０８上に指の先端部が接触すると、
その指の指紋形状に応じて突起１０８ａが下方に押し込
まれ、この結果、その箇所の対向電極１０７がセンサ電
極１０５方向に撓むことになる。そして、センサ電極１
０５と対向電極１０７で形成されている容量が、その撓
んだ箇所では変化する。すなわち、フィルム１０８上に
指が置かれることで、指紋の形状（凹凸）に応じて各セ
ンサ電極１０５における容量にそれぞれ変化が発生し、
その変化したそれぞれの容量が、それぞれのセンスユニ
ット１１０に検出される。

【００２４】この結果、各センサ電極１０５の箇所で検
出されたそれぞれの容量に対応し、処理手段によって濃
淡データを付ければ、指紋の形状が再現できることにな
る。例えば、センサ電極１０５を１００μｍ間隔で３０
０×３００（個）配置した場合、２５０ドット／インチ
程度の分解能で３００×３００ドットの指紋画像を得る
ことができる。一方、図１には示していないが、半導体
基板上の他の領域には、照合のための指紋データが格納
された記憶部や、記憶部に用意されている指紋データと
読み取られた指紋画像とを比較照合する認識処理部など
が集積された集積回路を備えている。なお、これらすべ
てを、センサ電極１０５下の半導体基板上に配置するよ
うにしてもよい。この構成とすることで、よりコンパク
トな状態で、検出された指紋の形状と記憶部に格納され
ている指紋データとを、集積回路に構成されている認識
処理部で比較する指紋の照合が可能となる。

【００２５】そして、この実施の形態１の表面形状認識
用センサでは、例えば指紋の形状を認識する場合、指を
一方の電極として用いるようにはしていないので、下部
に形成されている他の集積回路部分の静電気による破壊
が抑制されるようになる。また、この実施の形態１によ
れば、センサ電極や支持電極の露出面がＲｕで被覆され
た状態なので、それら電極表面が酸化することで劣化す
ることが抑制されるようになる。このＲｕはその酸化物
も導電性を示すので、一般に接点材料としても用いられ
ており、電極の酸化防止膜として好適な材料である。ま
た、この実施の形態１によれば、支持電極を格子状に形
成してそのマスの中央部にセンサ電極を配置するように
したので、支持電極と各センサ電極との間隔を等しくす
ることができる。

【００２６】次に、この実施の形態１における表面形状
認識用センサの製造方法について、その一部を説明す
る。まず、半導体基板上に、前述したセンスユニットな
ど他の集積回路を形成し、この後、図２（ａ）に示すよ
うに、それら集積回路を覆うように、半導体基板上に、
シリコン酸化物からなる絶縁膜１０１を形成し、その上
にアルミニウムからなる配線１０２ａ，１０２ｂを形成
する。この配線１０２ａ，１０２ｂは、アルミニウム膜
を形成した後、公知のフォトリソグラフィ技術によりパ
ターニングすることで形成すればよい。次に、絶縁膜１
０１上に、配線１０２ａ，１０２ｂを覆うように層間絶
縁膜１０３を形成する。次に、層間絶縁膜１０３の配線
１０２ａ，１０２ｂ上の所定箇所にスルーホール１０３
ａ，１０３ｂを形成する。

【００２７】そして、少なくともスルーホール１０３
ａ，１０３ｂ底部に露出した配線１０２ａ，１０２ｂ表
面を覆うように、ＴｉＮからなるバリア膜１０４を形成
する。このバリア膜１０４の形成は、次のようにすれば
よい。まず、スルーホール１０３ａ，１０３ｂが形成さ
れた層間絶縁膜１０３上に、スパッタ法などによりＴｉ
Ｎ膜を形成する。次いで、フォトリソグラフィ技術によ
り、スルーホール形成部を隠すようにレジストパタンを
形成する。そして、このレジストパタンをマスクとし、
ＲＩＥなどのドライエッチングでＴｉＮ膜を選択的に除
去し、レジストパタンを除去すれば、バリア膜１０４が
形成される。なお、バリア膜１０４は、ＴｉＮから構成
するものに限らない。ＣｒやＷおよびそれらの窒化物な
ど、相互拡散を抑制できる他の導電性材料をバリア膜１
０４に用いるようにしてもよい。

【００２８】次に、図２（ｂ）に示すように、バリア膜
１０４を含む層間絶縁膜１０３上に、膜厚０．１μｍの
Ｃｒと膜厚０．１μｍ程度のＣｕとの２層膜からなる金
属薄膜２０１を形成する。これは、例えばＣｒを蒸着法
により形成し、Ｃｕをスパッタ法により形成することで
行えばよい。このように、Ｃｒ膜を下に備えておくこと
で、Ｃｕの拡散を抑制でき、また、Ｃｕの密着性を向上
させることができる。なお、前述したように、このＣｒ
の代わりに、例えば、ＴｉやＮｉなど、Ｃｕの拡散を抑
制しかつ絶縁材料との密着性を向上させることができる
金属を用いるようにしてもよい。

【００２９】次いで、図２（ｃ）に示すように、この金
属薄膜２０１上に、スルーホール１０３ａ上部にあたる
所定の領域に開口部２０２ａを有するレジストパタン２
０２を、膜厚５μｍ程度に形成する。そして、金属薄膜
２０１を陰極とした電解メッキ法により、その開口部２
０２ａ底部に露出している金属薄膜２０１表面に、膜厚
０．３μｍにＣｕ膜を形成することで、上部電極１０５
ｂを形成する。なお、この上部電極１０５ｂの形成は、
電解メッキ法に限るものではない。

【００３０】次に、レジストパタン２０２を除去した
後、今度は、図２（ｄ）に示すように、上部電極１０５
ｂを囲う溝２０３ａを備えたレジストパタン２０３を、
膜厚５μｍ程度に形成する。この溝２０３ａは、図１に
示した、支持電極１０６を配置する領域である。そし
て、金属薄膜２０１を陰極とした電解メッキ法により、
その溝２０３ａ底部に露出している金属薄膜２０１表面
に、膜厚５μｍ程度にＣｕを成長させ、電極柱１０６ｂ
を形成する。

【００３１】次いで、レジストパタン２０３を除去した
後、図３（ｅ）に示すように、表面が露出している部分
の金属薄膜２０１をエッチング除去する。このエッチン
グはまず、燐酸，硝酸，および，酢酸からなる混酸の水
溶液をエッチング液としたウエット処理により上層のＣ
ｕを除去する。ついで、フェリシアン化カリウムと水酸
化ナトリウムとの水溶液をエッチング液としたウエット
処理により、下層のＣｒを除去するようにすればよい。
以上の結果、層間絶縁膜１０３上に、高さ５μｍ程度に
格子状に支持電極１０６が形成される。そして、その格
子状の支持電極１０６の升目の中心部に、センサ電極１
０５が形成されることになる。

【００３２】次に、図３（ｆ）に示すように、センサ電
極１０５および支持電極１０６の露出している表面に、
Ｒｕからなる保護膜１０５ｃおよび保護膜１０６ｃを形
成する。この形成は、無電界メッキ法により、Ｃｕから
なる各電極表面にだけＲｕを０．１μｍ程度成長させる
ことで行える。次に、図３（ｇ）に示すように、格子状
の支持電極１０６のマスの中を埋め込むように、犠牲膜
３０１を形成する。この犠牲膜３０１の形成は、次に示
すようにすればよい。まず、センサ電極１０５および支
持電極１０６が形成された層間絶縁膜１０３上に、回転
塗布などによりポリイミド材料を塗布してポリイミド膜
を形成する。そのポリイミド材料としては、例えば、ポ
リベンザオキサゾール前駆体をベースとしたポリイミド
樹脂を用いた。

【００３３】この塗布により、ポリイミド膜の表面は、
支持電極１０６やセンサ電極１０５による層間絶縁膜１
０３上の凹凸を吸収して平坦に形成される。これら塗布
によるポリイミド膜を形成した後、３１０℃程度に加熱
して塗布したポリイミド膜を熱硬化させる。そして、そ
の硬化したポリイミド膜を、支持電極１０６の表面が露
出するまでエッチバックすれば、支持電極１０６のマス
の中を埋め込むように、その表面が平坦なポリイミドか
らなる犠牲膜３０１を形成することができる。このエッ
チバックは、例えば、酸素ガスのプラズマを用いたドラ
イエッチングにより行えばよい。ポリイミドは有機材料
であるので、酸素ガスのプラズマを用いればエッチング
が可能である。なお、そのエッチバックは、例えば化学
的機械的研磨法などを用いてもよい。

【００３４】次に、図３（ｈ）に示すように、犠牲膜３
０１および支持電極１０６上に、対向電極１０７を形成
する。この対向電極１０７の形成は、次のようにする。
まず、スパッタ法などにより全面にＣｒ膜を膜厚０．２
μｍ程度形成し、これを部分的にエッチングして複数の
微細な孔を形成する。この結果、図４（ｉ）の平面図に
示すように、対向電極１０７をメッシュ状に加工する。
次に、犠牲膜３０１を、ＣＦ₄ と酸素との混合ガスのプ
ラズマにより選択的にエッチング除去すれば、図４
（ｊ）に示すように、対向電極１０７が、支持電極１０
６に支持されて、センサ電極１０５上に所定の間隔を有
して配置された状態で形成される。

【００３５】次に、その対向電極１０７上に、突起１０
８ａを備えたフィルム１０８を接着固定すれば、図１に
示したこの実施の形態１の表面形状認識用センサが得ら
れる。このフィルム１０８は、熱可塑性を有する例えば
ＰＴＦＥなどの有機材料からなるフィルムを加工するこ
とで形成できる。そして、このフィルム状のフィルム１
０８の平坦な面に、やはりフィルム状とした接着剤を貼
り付け、これらを接着剤の面が向かい合うように対向電
極１０７上に載置し、固定して１５０℃で１０分間加熱
することで、フィルム１０８が対向電極１０７上に接着
固定された状態が得られる。ところで、上述では、支持
電極を格子状に形成したが、これに限るものではなく、
センサ電極の上部に所定の空間を備えた状態で対向電極
を支持できる構造ならばどのような形状でもよい。

【００３６】実施の形態２ 次に、この発明の第２の実施の形態における表面形状認
識用センサに関して説明する。この表面形状認識用セン
サは、図５に示すように、絶縁膜５０１上に形成された
層間絶縁膜５０３上に、８０μｍ角のセンサ電極５０
５、および、支持電極５０６を備えるようにした。そし
て、この実施の形態２では、それら電極をＡｕから構成
するようにした。

【００３７】なお、絶縁膜５０１は、図示していない
が、以降に示すセンスユニットや処理手段などの集積回
路が形成された半導体基板上に形成されている。また、
支持電極５０６は、例えば、マス内の大きさがおおよび
１００μｍ角の正方形状とされた格子状に形成されてい
る。また、そのマスの中央部にセンサ電極５０５が配置
されている。そして、支持電極５０６のマスの数は３０
０×３００個ほど備え、したがって、センサ電極５０５
はマトリクス状に３００×３００個配置されている。こ
れらは前述した実施の形態１と同様である。

【００３８】一方、絶縁膜５０１上には、ＴｉＮからな
るバリア膜５０４を介してセンサ電極５０５に接続す
る、アルミニウムからなる配線５０２ａを備えるように
した。また、センサ電極５０５は、膜厚０．２μｍ程度
の下部電極５０５ａとその上に形成された膜厚０．３μ
ｍ程度の上部電極５０５ｂとから構成した。ここで、下
部電極５０５ａは、それぞれ膜厚０．１μｍ程度のＣｒ
とＡｕとの２層膜とした。また、上部電極５０５ｂはＡ
ｕから構成するようにした。このように、下層にＣｒ膜
を配置することで、Ａｕ膜と下の層間絶縁膜５０３との
密着性を向上させることができる。なお、上記実施の形
態１と同様であり、そのＣｒの代わりに、例えば、Ｔｉ
やＮｉなどＣｕの拡散抑制と絶縁材料に対する密着性を
向上させる他の金属を用いるようにしてもよい。

【００３９】同様に、絶縁膜５０１上には、ＴｉＮから
なるバリア膜５０４を介して支持電極５０６に接続す
る、アルミニウムからなる配線５０２ｂを備えるように
した。また、支持電極５０６も、それぞれの膜厚が０．
１μｍ程度のＣｒとＡｕからなる２層膜の下部電極５０
６ａと、その上に形成されたやはりＡｕからなる膜厚５
μｍ程度の電極柱５０６ｂとから構成した。このよう
に、この実施の形態では、腐食しないＡｕを用いるよう
にしたので、各電極を覆う保護膜が必要ない。

【００４０】そして、この実施の形態２においても、格
子状の支持電極５０６（保護膜５０６ｃ）上のほぼ全域
に、支持電極５０６により形成されているマスの中央部
は少なくとも下方向に撓む、対向電極５０７を備えるよ
うにした。この対向電極５０７は、以降に示す製造上の
都合のため、支持電極５０６より小さいサイズの孔を備
えたメッシュ形状とした。また、支持電極５０６による
マスの中央部の箇所に突起５０８ａを備えたフィルム５
０８が、対向電極５０７上に接着固定されているように
した。

【００４１】また、やはり同様に、複数のセンスユニッ
トが、前述した配線５０２ａ，５０２ｂなどを介し、そ
れぞれのセンサ電極５０５および支持電極５０６に接続
している。そして、それらセンスユニットは、支持電極
５０６と各センサ電極５０５との間に形成される容量を
検出し、それらに対応した信号を出力する。また、各セ
ンスユニットの出力は、やはり図示してない処理手段に
より処理され、この処理手段により、各センサ電極５０
５に形成された容量を濃淡に変換した画像データを生成
する。

【００４２】以上のように構成した表面形状認識用セン
サでも、フィルム５０８上に指の先端部が接触すると、
その指の指紋形状に応じて突起５０８ａが下方に押し込
まれ、この結果、その箇所の対向電極５０７がセンサ電
極５０５方向に撓むことになる。そして、センサ電極５
０５と対向電極５０７で形成されている容量が、その撓
んだ箇所では変化する。すなわち、フィルム５０８上に
指が置かれることで、指紋の形状（凹凸）に応じて各セ
ンサ電極５０５における容量にそれぞれ変化が発生し、
その変化したそれぞれの容量が、それぞれのセンスユニ
ットに検出される。

【００４３】この結果、各センサ電極５０５の箇所で検
出されたそれぞれの容量に対応し、処理手段によって濃
淡データを付ければ、指紋の形状が再現できることにな
る。例えば、センサ電極５０５を１００μｍ間隔で３０
０×３００（個）配置した場合、２５０ドット／インチ
程度の分解能で３００×３００ドットの指紋画像を得る
ことができる。一方、図５には示していないが、この実
施の形態２においても、半導体基板上の他の領域には、
照合のための指紋データが格納された記憶部や、記憶部
に用意されている指紋データと読み取られた指紋画像と
を比較照合する認識処理部などが集積された集積回路を
備えている。なお、これらすべてを、センサ電極５０５
下の半導体基板上に配置するようにしてもよい。この構
成とすることで、よりコンパクトな状態で、検出された
指紋の形状と記憶部に格納されている指紋データとを、
集積回路に構成されている認識処理部で比較する指紋の
照合が可能となる。

【００４４】そして、この実施の形態２の表面形状認識
用センサでも、例えば指紋の形状を認識する場合、指を
一方の電極として用いるようにはしていないので、下部
に形成されている他の集積回路部分の静電気による破壊
が抑制されるようになる。また、この実施の形態２によ
れば、センサ電極や支持電極をＡｕから構成するように
したので、それら電極表面が酸化して劣化することがな
くなる。また、この実施の形態２でも、支持電極を格子
状に形成してそのマスの中央部にセンサ電極を配置する
ようにしたので、支持電極と各センサ電極との間隔を等
しくすることができる。なお、この実施の形態２におい
ても、例えばＲｕからなる保護膜を、センサ電極や支持
電極の露出面に形成するようにしてもよい。

【００４５】次に、この実施の形態２における表面形状
認識用センサの製造方法について、その一部を説明す
る。まず、半導体基板上に、前述したセンスユニットな
ど他の集積回路を形成し、この後、図６（ａ）に示すよ
うに、それら集積回路を覆うように、半導体基板上に、
シリコン酸化物からなる絶縁膜５０１を形成し、その上
にアルミニウムからなる配線５０２ａ，５０２ｂを形成
する。この配線５０２ａ，５０２ｂは、アルミニウム膜
を形成した後、公知のフォトリソグラフィ技術によりパ
ターニングすることで形成すればよい。次に、絶縁膜５
０１上に、配線５０２ａ，５０２ｂを覆うように層間絶
縁膜５０３を形成する。次に、層間絶縁膜５０３の配線
５０２ａ，５０２ｂ上の所定箇所にスルーホール５０３
ａ，５０３ｂを形成する。

【００４６】そして、少なくともスルーホール５０３
ａ，５０３ｂ底部に露出した配線５０２ａ，５０２ｂ表
面を覆うように、ＴｉＮからなるバリア膜５０４を形成
する。このバリア膜５０４の形成は、次のようにすれば
よい。まず、スルーホール５０３ａ，５０３ｂが形成さ
れた層間絶縁膜５０３上に、スパッタ法などによりＴｉ
Ｎ膜を形成する。次いで、フォトリソグラフィ技術によ
り、スルーホール形成部を隠すようにレジストパタンを
形成する。そして、このレジストパタンをマスクとし、
ＲＩＥなどのドライエッチングでＴｉＮ膜を選択的に除
去し、レジストパタンを除去すれば、バリア膜５０４が
形成される。なお、バリア膜５０４は、ＴｉＮから構成
するものに限らない。ＣｒやＷおよびそれらの窒化物な
ど、相互拡散を抑制できる他の導電性材料をバリア膜５
０４に用いるようにしてもよい。

【００４７】次に、図６（ｂ）に示すように、バリア膜
５０４を含む層間絶縁膜５０３上に、ＣｒとＡｕからな
る２層構造の金属薄膜６０１を、膜厚０．２μｍ程度に
蒸着法により形成する。このように、Ｃｒ膜を下に備え
ておくことで、Ａｕの拡散を抑制でき、また、Ａｕの層
間絶縁膜５０３に対する密着性を向上させることができ
る。なお、前述したように、このＣｒの代わりに、例え
ば、ＴｉやＮｉなど、Ａｕの拡散を抑制しかつ密着性を
向上させることができる金属を用いるようにしてもよ
い。

【００４８】次いで、図６（ｃ）に示すように、この金
属薄膜６０１上に、スルーホール５０３ａ上部にあたる
所定の領域に開口部６０２ａを有するレジストパタン６
０２を、膜厚５μｍ程度に形成する。そして、金属薄膜
６０１を陰極とした電解メッキ法により、その開口部６
０２ａ底部に露出している金属薄膜６０１表面に、膜厚
０．３μｍにＡｕ膜を形成することで、上部電極５０５
ｂを形成する。なお、この上部電極５０５ｂの形成は、
電解メッキ法に限るものではない。

【００４９】次に、レジストパタン６０２を除去した
後、今度は、図６（ｄ）に示すように、上部電極５０５
ｂを囲う溝６０３ａを備えたレジストパタン６０３を形
成する。その溝６０３ａは、図５に示した支持電極５０
６が配置される領域である。そして、金属薄膜６０１を
陰極とした電解メッキ法により、その溝６０３ａ底部に
露出している金属薄膜６０１表面に、膜厚５μｍ程度に
Ａｕを成長させ、電極柱５０６ｂを形成する。

【００５０】次いで、レジストパタン６０３を除去した
後、図７（ｅ）に示すように、表面が露出している金属
薄膜６０１をエッチング除去する。このエッチングは、
まず、ヨウ素，ヨウ化アンモニウム，および，エタノー
ルからなる混合液の水溶液をエッチング液としたウエッ
ト処理により、上層のＡｕ膜を除去する。この場合、エ
ッチング速度は０．０５μｍ程度であった。ついで、フ
ェリシアン化カリウムと水酸化ナトリウムとの水溶液を
エッチング液としたウエット処理により、下層のＣｒを
除去するようにすればよい。以上の結果、層間絶縁膜５
０３上に、高さ５μｍ程度に格子状に支持電極５０６が
形成され、また、その格子状の支持電極５０６の升目の
中心部に、センサ電極５０５が形成されることになる。

【００５１】次に、図７（ｆ）に示すように、格子状の
支持電極５０６のマスの中を埋め込むように、犠牲膜７
０１を形成する。この犠牲膜７０１の形成は、次に示す
ようにすればよい。まず、センサ電極５０５および支持
電極５０６が形成された層間絶縁膜５０３上に、回転塗
布などによりポリイミド材料を塗布してポリイミド膜を
形成する。そのポリイミド材料としては、例えば、ポリ
ベンザオキサゾール前駆体をベースとしたポリイミド樹
脂を用いた。この塗布により、ポリイミド膜の表面は、
支持電極５０６やセンサ電極５０５による層間絶縁膜５
０３上の凹凸を吸収して平坦に形成される。

【００５２】それら塗布によるポリイミド膜を形成した
後、３１０℃程度に加熱して塗布したポリイミド膜を熱
硬化させる。そして、その硬化したポリイミド膜を、支
持電極５０６の表面が露出するまでエッチバックすれ
ば、支持電極５０６のマスの中を埋め込むように、その
表面が平坦なポリイミドからなる犠牲膜７０１を形成す
ることができる。このエッチバックは、例えば、酸素ガ
スのプラズマを用いたドライエッチングにより行えばよ
い。ポリイミドは有機材料であるので、酸素ガスのプラ
ズマを用いればエッチングが可能である。なお、そのエ
ッチバックは、例えば化学的機械的研磨法などを用いて
もよい。上述したように、センサ電極５０５や支持電極
５０６をＡｕから構成したので、ポリイミドからなる樹
脂膜との密着性がよく、化学的機械的研磨法により研磨
しても、形成した樹脂膜がはがれるようなことはない。

【００５３】次に、図７（ｇ）に示すように、犠牲膜７
０１および支持電極５０６上に、対向電極５０７を形成
する。この対向電極５０７は、次のように形成してメッ
シュ状に加工する。まず、スパッタ法などにより全面に
Ｃｒ膜を膜厚０．２μｍ程度形成し、これを部分的にエ
ッチングして複数の微細な孔を形成する。次に、犠牲膜
７０１を、ＣＦ₄ と酸素との混合ガスのプラズマにより
選択的にエッチング除去すれば、図７（ｈ）に示すよう
に、対向電極５０７が、支持電極５０６に支持されて、
センサ電極５０５上に所定の間隔を有して配置された状
態で形成される。

【００５４】次に、その対向電極５０７上に、突起５０
８ａを備えたフィルム５０８を接着固定すれば、図５に
示したこの実施の形態２の表面形状認識用センサが得ら
れる。このフィルム５０８は、熱可塑性を有する例えば
ＰＴＦＥなどの有機材料からなるフィルムを加工するこ
とで形成できる。そして、このフィルム状のフィルム５
０８の平坦な面に、やはりフィルム状とした接着剤を貼
り付け、これらを接着剤の面が向かい合うように対向電
極５０７上に載置し、固定して１５０℃で１０分間加熱
することで、フィルム５０８が対向電極５０７上に接着
固定された状態が得られる。ところで、上述では、支持
電極を格子状に形成したが、これに限るものではなく、
センサ電極の上部に所定の空間を備えた状態で対向電極
を支持できる構造ならばどのような形状でもよい。

【００５５】実施の形態３ 次に、この発明の第３の実施の形態における表面形状認
識用センサに関して説明する。この実施の形態３では、
図８に示すように、まず、絶縁膜８０１上に形成された
層間絶縁膜８０３上に、例えば８０μｍ角のＣｕからな
るセンサ電極８０５、および、アース電極（固定電極）
８０６を備えるようにした。

【００５６】なお、絶縁膜８０１は、図示していない
が、以降に示すセンスユニットや処理手段などの集積回
路が形成された半導体基板上に形成されている。アース
電極８０６は、例えば、マス内の大きさがおおよび１０
０μｍ角の正方形状とされた格子状に形成されている。
また、そのマスの中央部にセンサ電極８０５が配置され
ている。そして、マスの数は３００×３００個ほど備
え、したがって、センサ電極８０５はマトリクス状に３
００×３００個配置されている。

【００５７】その、絶縁膜８０１上には、ＴｉＮからな
るバリア膜８０４を介してセンサ電極８０５に接続す
る、アルミニウムからなる配線８０２ａを備えるように
した。また、センサ電極８０５は、それぞれの膜厚が
０．１μｍ程度のＣｒとＣｕとからなる２層構造の下部
電極８０５ａと、その上に形成された膜厚０．３μｍ程
度の上部電極８０５ｂとから構成した。なお、上部電極
８０５ｂはＣｕから構成した。

【００５８】同様に、絶縁膜８０１上には、ＴｉＮから
なるバリア膜８０４を介してアース電極８０６に接続す
る、アルミニウムからなる配線８０２ｂを備えるように
した。また、アース電極８０６も、ＣｒとＣｕからなる
２層構造の下部電極８０６ａと、その上に形成されたＣ
ｕからなる膜厚５μｍ程度の電極柱８０６ｂとから構成
した。なお、前述した実施の形態１と同様に、下部電極
８０５ａ，８０６ａを構成する下層の金属はＣｒに限る
ものではなく、例えば、ＴｉやＮｉなどＣｕの拡散抑制
と絶縁材料に対する密着性を向上させる他の金属を用い
るようにしてもよい。

【００５９】そして、センサ電極８０５およびアース電
極８０６の上面および側面を覆うようにＲｕからなる保
護膜８０５ｃおよび保護膜８０６ｃを備えるようにし
た。また、センサ電極８０５を覆うように、ポリイミド
からなるパシベーション膜８０７を備え、そのパシベー
ション膜８０７表面でアース電極８０６の上部を露出さ
せた。また、パシベーション膜８０７は、アース電極８
０６の格子の間を埋め、センサ電極８０５上の膜厚が、
例えば、５μｍ程度となるように形成した。

【００６０】また前述したセンスユニットが、前述した
配線８０２ａ，８０２ｂなどを介し、それぞれのセンサ
電極８０５およびアース電極８０６に接続している。そ
して、このセンスユニットは、アース電極８０６と各セ
ンサ電極８０５との間に形成される容量を検出し、それ
らに対応した信号を出力する。また、各センスユニット
の出力は、図示していない処理手段により処理され、こ
の処理手段により、各センサ電極８０５に形成された容
量を濃淡に変換した画像データを生成する。

【００６１】以上のように構成した表面形状認識用セン
サでは、そのパシベーション膜８０７上に指の先端部が
接触すると、まず、アース電極８０６上部に指紋の突部
が接触する。人間の指紋の幅は約３００μｍ程度なの
で、１００μｍ間隔に格子状に形成されているアース電
極８０６には、指紋の突部が必ず接触することになる。
この結果、パシベーション膜８０７上に置いて、指紋の
突部が接触している指先端部は、アース電極８０６と同
電位となる。そして、その指先端部の各部分と、センサ
電極８０５との間には、それぞれ容量が形成され、その
容量がセンスユニットに検出される。

【００６２】ここで、指の先端部が置かれたパシベーシ
ョン膜８０７上では、指紋突部はパシベーション膜８０
７に接触し、指紋凹部はパシベーション膜８０７より離
れた状態となっている。したがって、指紋突部の表面と
その下のセンサ電極８０５の間隔ｄ１と、指紋凹部の表
面とその下のセンサ電極８０５の間隔ｄ２とは異なり、
ｄ１＜ｄ２である。そして、指紋突部の表面とその下の
センサ電極８０５の間の容量Ｃ１と、指紋凹部の表面と
その下のセンサ電極８０５の間の容量Ｃ２とは異なる。
したがって、指紋突部下のセンサ電極８０５とアース電
極８０６との間の容量と、指紋凹部下のセンサ電極８０
５とアース電極８０６との間の容量とは異なって検出さ
れることになる。

【００６３】例えば、この実施の形態３の構成の場合、
Ｃ１は４４ｆＦ程度になる。一方、指紋の凹凸深さは１
００μｍ程度なので、Ｃ２は０．５ｆＦ程度となる。そ
して、各センサ電極８０５はマトリクス状に複数配置さ
れていて、その配置状態に対応して指紋の凹凸による容
量が検出される。この結果、各センサ電極８０５の箇所
で検出されたそれぞれの容量に対応し、処理手段によっ
て濃淡データを付ければ、指紋の形状が再現できること
になる。

【００６４】一方、図８には示していないが、半導体基
板上の他の領域には、照合のための指紋データが格納さ
れた記憶部や、記憶部に用意されている指紋データと読
み取られた指紋画像とを比較照合する認識処理部などが
集積された集積回路を備えている。なお、これらすべて
を、センサ電極８０５下の半導体基板上に配置するよう
にしてもよい。この構成とすることで、よりコンパクト
な状態で、検出された指紋の形状と記憶部に格納されて
いる指紋データとを、集積回路に構成されている認識処
理部で比較する指紋の照合が可能となる。

【００６５】そして、この実施の形態３の表面形状認識
用センサでも、例えば指紋の形状を認識する場合、指の
一部がアース電極に触れることになる。したがって、そ
の指が接触したことにより表面形状認識用センサ表面に
静電気が発生することになる。しかし、その静電気はア
ース電極に流れていくので、この実施の形態３の表面形
状認識用センサでは、下部に形成されている他の集積回
路部分がその静電気で破壊されることが抑制される。

【００６６】また、この実施の形態３によれば、アース
電極の露出面がＲｕで被覆された状態なので、アース電
極の接触面に酸化膜が形成されることが抑制されるよう
になる。また、この実施の形態３によれば、アース電極
を格子状に形成してそのマスの中央部にセンサ電極を配
置するようにしたので、アース電極と各センサ電極との
間隔が等しくなる。

【００６７】次に、上述したこの実施の形態３の表面形
状認識用センサの製造方法について、その一部を説明す
る。まず、半導体基板上に、前述したセンスユニットな
ど他の集積回路を形成し、この後、図９（ａ）に示すよ
うに、それら集積回路を覆うように、半導体基板上に、
シリコン酸化物からなる絶縁膜８０１を形成し、その上
にアルミニウムからなる配線８０２ａ，８０２ｂを形成
する。この配線８０２ａ，８０２ｂは、アルミニウム膜
を形成した後、公知のフォトリソグラフィ技術によりパ
ターニングすることで形成すればよい。次に、配線８０
２ａ，８０２ｂを覆うように、絶縁膜８０１上に層間絶
縁膜８０３を形成する。次に、層間絶縁膜８０３の配線
８０２ａ，８０２ｂ上の所定箇所にスルーホール８０３
ａ，８０３ｂを形成する。

【００６８】そして、少なくともスルーホール８０３
ａ，８０３ｂ底部に露出した配線８０２ａ，８０２ｂ表
面を覆うように、ＴｉＮからなるバリア膜８０４を形成
する。このバリア膜８０４の形成は、次のようにすれば
よい。まず、スルーホール８０３ａ，８０３ｂが形成さ
れた層間絶縁膜８０３上に、スパッタ法などによりＴｉ
Ｎ膜を形成する。次いで、フォトリソグラフィ技術によ
り、スルーホール形成部を隠すようにレジストパタンを
形成する。そして、このレジストパタンをマスクとし、
ＲＩＥなどのドライエッチングでＴｉＮ膜を選択的に除
去し、レジストパタンを除去すれば、バリア膜８０４が
形成される。なお、バリア膜８０４は、ＴｉＮから構成
するものに限らない。バリア膜８０４に、相互拡散を抑
制できる他の導電性材料を用いるようにしてもよい。

【００６９】次に、図９（ｂ）に示すように、バリア膜
８０４を含む層間絶縁膜８０３上に、それぞれ０．１μ
ｍ程度のＣｒ膜とＣｕ膜からなる２層構造の金属薄膜９
０１を形成する。例えば、このＣｒ膜は蒸着法で形成
し、Ｃｕ膜はスパッタ法により行えばよい。このよう
に、Ｃｒ膜を下に備えておくことで、Ｃｕの拡散を抑制
でき、また、Ｃｕの密着性を向上させることができる。
なお、やはり、このＣｒの代わりに、例えば、ＴｉやＮ
ｉなど、Ｃｕの拡散を抑制しかつ密着性を向上させるこ
とができる金属を用いるようにしてもよい。次いで、図
９（ｃ）に示すように、この金属薄膜９０１上に、スル
ーホール８０３ａ上部にあたる所定の領域に開口部９０
２ａを有するレジストパタン９０２を、膜厚５μｍ程度
に形成する。そして、金属薄膜９０１を陰極とした電解
メッキ法により、その開口部９０２ａ底部に露出してい
る金属薄膜９０１表面に、膜厚０．３μｍにＣｕ膜を形
成することで、上部電極８０５ｂを形成する。なお、こ
の上部電極８０５ｂの形成は、電解メッキ法に限るもの
ではない。

【００７０】次に、レジストパタン９０２を除去した
後、今度は、図１０（ｄ）に示すように、上部電極８０
５ｂを囲う溝９０３ａを備えたレジストパタン９０３
を、膜厚５μｍ程度に形成する。この溝９０３ａは、図
８に示した、アース電極８０６を配置する領域である。
そして、金属薄膜９０１を陰極とした電解メッキ法によ
り、その溝９０３ａ底部に露出している金属薄膜９０１
表面に、膜厚５μｍ程度にＣｕを成長させ、電極柱８０
６ｂを形成する。

【００７１】次に、レジストパタン９０３を除去した
後、図１０（ｅ）に示すように、表面が露出している部
分の金属薄膜９０１をエッチング除去する。このエッチ
ングは、まず、燐酸，硝酸，および，酢酸からなる混酸
の水溶液をエッチング液としたウエット処理により、上
層のＣｕ膜を除去する。ついで、フェリシアン化カリウ
ムと水酸化ナトリウムとの水溶液をエッチング液とした
ウエット処理により、下層のＣｒを除去するようにすれ
ばよい。以上の結果、層間絶縁膜８０３上に、高さ５μ
ｍ程度に格子状にアース電極８０６が形成される。そし
て、その格子状のアース電極８０６の升目の中心部に、
センサ電極８０５が形成されることになる。

【００７２】次に、図１０（ｆ）に示すように、センサ
電極８０５およびアース電極８０６の露出している表面
に、Ｒｕからなる保護膜８０５ｃおよび保護膜８０６ｃ
を形成する。この形成は、無電界メッキ法により、Ｃｕ
からなる各電極表面にだけＲｕを０．１μｍ程度成長さ
せることで行える。次に、図３（ｇ）に示すように、格
子状のアース電極８０６のマスの中を埋め込むように、
パシベーション膜８０７を形成する。このパシベーショ
ン膜８０７の形成は、次に示すようにすればよい。

【００７３】まず、センサ電極８０５およびアース電極
８０６が形成された層間絶縁膜８０３上に、回転塗布な
どによりポリイミド材料を塗布してポリイミド膜を形成
する。そのポリイミド材料としては、例えば、ポリベン
ザオキサゾール前駆体をベースとしたポリイミド樹脂を
用いた。この塗布により、ポリイミド膜の表面は、アー
ス電極８０６やセンサ電極８０５による層間絶縁膜８０
３上の凹凸を吸収して平坦に形成される。これら塗布に
よるポリイミド膜を形成した後、３１０℃程度に加熱し
て塗布したポリイミド膜を熱硬化させる。

【００７４】そして、その硬化したポリイミド膜を、ア
ース電極８０６の表面が露出するまでエッチバックすれ
ば、アース電極８０６のマスの中を埋め込むように、そ
の表面が平坦なポリイミドからなるパシベーション膜８
０７を形成することができる。このエッチバックは、例
えば、酸素ガスのプラズマを用いたドライエッチングに
より行えばよい。ポリイミドは有機材料であるので、酸
素ガスのプラズマを用いればエッチングが可能である。
なお、そのエッチバックは、例えば化学的機械的研磨法
などを用いてもよい。以上のことにより、図８に示し
た、この実施の形態３の表面形状認識用センサの電極部
が形成できる。

【００７５】ところで、上述では、アース電極８０６を
格子状に形成したが、これに限るものではなく、例え
ば、パシベーション膜８０７に埋め込まれているセンサ
電極８０５周囲の片側に、パシベーション膜８０７表面
では分離した状態で、複数のアース電極８０３を形成す
るようにしてもよい。ただし、アース電極８０３は、下
層の配線層でそれぞれが接続されてすべてが同電位とさ
れているものとする。

【００７６】また、表面が露出した状態のアース電極
は、各センサ電極のそばに必ず一対設ける必要はなく、
センサ電極複数個に１つのアース電極が設けられている
状態でもよい。ただし、この実施の形態３のように、格
子状にアース電極を形成し、そのマスの中央部にセンサ
電極を備えるようにすることで、マトリクス状に配置さ
れた各センサ電極とアース電極との間隔をそれぞれ等し
くすることができる。

【００７７】実施の形態４ 次に、この発明の第４の実施の形態における表面形状認
識用センサに関して説明する。この実施の形態４では、
図１１に示すように、まず、絶縁膜１１０１上に形成さ
れた層間絶縁膜１１０３上に、例えば８０μｍ角のＡｕ
からなるセンサ電極１１０５、および、アース電極１１
０６を備えるようにした。なお、絶縁膜１１０１は、図
示していないが、以降に示すセンスユニットや処理手段
などの集積回路が形成された半導体基板上に形成されて
いる。

【００７８】そのアース電極１１０６は、前述の実施の
形態３と同様であり、マス内の大きさがおおよび１００
μｍ角の正方形状とされた格子状に形成されている。ま
た、そのマスの中央部にセンサ電極１１０５が配置され
ている。そして、マスの数は３００×３００個ほど備
え、したがって、センサ電極１１０５はマトリクス状に
３００×３００個配置されている。

【００７９】その、絶縁膜１１０１上には、ＴｉＮから
なるバリア膜１１０４を介してセンサ電極１１０５に接
続する、アルミニウムからなる配線１１０２ａを備える
ようにした。また、センサ電極１１０５は、それぞれ膜
厚０．１μｍ程度のＣｒとＡｕの２層構造の下部電極１
１０５ａと、その上に形成された膜厚０．３μｍ程度の
Ａｕからなる上部電極１１０５ｂとから構成した。

【００８０】同様に、絶縁膜１１０１上には、ＴｉＮか
らなるバリア膜１１０４を介してアース電極１１０６に
接続する、アルミニウムからなる配線１１０２ｂを備え
るようにした。また、アース電極１１０６も、ＣｒとＡ
ｕからなる２層構造の下部電極１１０６ａと、その上に
形成されたＡｕからなる膜厚５μｍ程度の電極柱１１０
６ｂとから構成した。このように、下層にＣｒ膜を配置
することで、Ａｕ膜と下の層間絶縁膜１１０３との密着
性を向上させることができる。なお、前述したように、
Ｃｒの代わりに例えば、ＴｉやＮｉなど、Ａｕの拡散を
抑制しかつ絶縁材料との密着性を向上させることができ
る金属を用いるようにしてもよい。

【００８１】また、センサ電極１１０５を覆うように、
ポリイミドからなるパシベーション膜１１０７を備え、
そのパシベーション膜１１０７表面でアース電極１１０
６の上部を露出させた。また、パシベーション膜１１０
７は、アース電極１１０６の格子の間を埋め、センサ電
極１１０５上の膜厚が、例えば、５μｍ程度となるよう
に形成した。

【００８２】以上のように、この実施の形態４では、セ
ンサ電極１１０５およびアース電極１１０６をＡｕから
構成するようにしたので、腐食することがなく、保護膜
などを備える必要がない。また、ポリベンザオキサゾー
ルによるポリイミドをパシベーション膜１１０７に用い
るようにしたので、これがＡｕとの密着性がよいため、
センサ電極１１０５やアース電極１１０６にＡｕを用い
るようにしてもパシベーション膜１１０７の剥がれなど
をほぼ抑制できる。

【００８３】また前述したセンスユニットが、前述した
配線１１０２ａ，１１０２ｂなどを介し、それぞれのセ
ンサ電極１１０５およびアース電極１１０６に接続して
いる。そして、このセンスユニットは、アース電極１１
０６と各センサ電極１１０５との間に形成される容量を
検出し、それらに対応した信号を出力する。また、各セ
ンスユニットの出力は、図示していない処理手段により
処理され、この処理手段により、各センサ電極１１０５
に形成された容量を濃淡に変換した画像データを生成す
る。

【００８４】以上のように構成した表面形状認識用セン
サでは、そのパシベーション膜１１０７上に指の先端部
が接触すると、まず、アース電極１１０６上部に指紋の
突部が接触する。人間の指紋の幅は約３００μｍ程度な
ので、１００μｍ間隔に格子状に形成されているアース
電極１１０６には、指紋の突部が必ず接触することにな
る。この結果、パシベーション膜１１０７上に置いて、
指紋の突部が接触している指先端部は、アース電極１１
０６と同電位となる。そして、その指先端部の各部分
と、センサ電極１１０５との間には、それぞれ容量が形
成され、その容量がセンスユニットに検出される。

【００８５】そして、前述の実施の形態３にも説明した
ように、指紋突部下のセンサ電極１１０５とアース電極
１１０６との間の容量と、指紋凹部下のセンサ電極１１
０５とアース電極１１０６との間の容量とは異なって検
出されることになる。この結果、各センサ電極１１０５
の箇所で検出されたそれぞれの容量に対応し、処理手段
によって濃淡データを付ければ、指紋の形状が再現でき
ることになる。

【００８６】一方、図１１には示していないが、前述し
た実施の形態３と同様であり、半導体基板上の他の領域
には、照合のための指紋データが格納された記憶部や、
記憶部に用意されている指紋データと読み取られた指紋
画像とを比較照合する認識処理部などが集積された集積
回路を備えている。なお、これらすべてを、センサ電極
１１０５下の半導体基板上に配置するようにしてもよ
い。この構成とすることで、よりコンパクトな状態で、
検出された指紋の形状と記憶部に格納されている指紋デ
ータとを、集積回路に構成されている認識処理部で比較
する指紋の照合が可能となる。

【００８７】そして、この実施の形態４の表面形状認識
用センサでも、例えば指紋の形状を認識する場合、指の
一部がアース電極に触れることになる。したがって、そ
の指が接触したことにより表面形状認識用センサ表面に
静電気が発生することになる。しかし、その静電気はア
ース電極に流れていくので、この実施の形態４の表面形
状認識用センサでは、下部に形成されている他の集積回
路部分がその静電気で破壊されることが抑制される。

【００８８】また、この実施の形態４によれば、アース
電極がＡｕで構成されているので、アース電極の接触面
に酸化膜が形成されることがない。また、この実施の形
態４によれば、アース電極を格子状に形成してそのマス
の中央部にセンサ電極を配置するようにしたので、アー
ス電極と各センサ電極との間隔が等しくなる。なお、こ
の実施の形態４においても、センサ電極の側面や上面そ
してアース電極の側面や上面を、例えばＲｕからなる保
護膜で覆うようにしてもよい。このように保護膜で覆う
ことにより、パシベーション膜との密着性を向上させる
ことができる場合がある。

【００８９】次に、上述したこの実施の形態４の表面形
状認識用センサの製造方法について、その一部を説明す
る。まず、半導体基板上に、前述したセンスユニットな
ど他の集積回路を形成し、この後、図１２（ａ）に示す
ように、それら集積回路を覆うように、半導体基板上
に、シリコン酸化物からなる絶縁膜１１０１を形成し、
その上にアルミニウムからなる配線１１０２ａ，１１０
２ｂを形成する。この配線１１０２ａ，１１０２ｂは、
アルミニウム膜を形成した後、公知のフォトリソグラフ
ィ技術によりパターニングすることで形成すればよい。

【００９０】次に、配線１１０２ａ，１１０２ｂを覆う
ように、絶縁膜１１０１上に層間絶縁膜１１０３を形成
する。次に、層間絶縁膜１１０３の配線１１０２ａ，１
１０２ｂ上の所定箇所にスルーホール１１０３ａ，１１
０３ｂを形成する。そして、前述した実施の形態１〜３
と同様に、少なくともスルーホール１１０３ａ，１１０
３ｂ底部に露出した配線１１０２ａ，１１０２ｂ表面を
覆うように、ＴｉＮからなるバリア膜１１０４を形成す
る。

【００９１】次に、図１２（ｂ）に示すように、バリア
膜１１０４を含む層間絶縁膜１１０３上に、ＣｒとＡｕ
からなる金属薄膜１２０１を膜厚０．２μｍ程度に形成
する。これは、例えば蒸着法により行えばよい。このよ
うに、Ｃｒ膜を下に備えておくことで、Ａｕの拡散を抑
制でき、また、Ａｕの層間絶縁膜１１０３に対する密着
性を向上させることができる。なお、前述したように、
このＣｒの代わりに、例えば、ＴｉやＮｉなど、Ａｕの
拡散を抑制しかつ密着性を向上させることができる金属
を用いるようにしてもよい。

【００９２】次いで、図１２（ｃ）に示すように、この
金属薄膜１２０１上に、スルーホール１１０３ａ上部に
あたる所定の領域に開口部１２０２ａを有するレジスト
パタン１２０２を、膜厚５μｍ程度に形成する。そし
て、金属薄膜１２０１を陰極とした電解メッキ法によ
り、その開口部１２０２ａ底部に露出している金属薄膜
１２０１表面に、膜厚０．３μｍにＡｕ膜を形成するこ
とで、上部電極１１０５ｂを形成する。

【００９３】次に、レジストパタン１２０２を除去した
後、今度は、図１３（ｄ）に示すように、上部電極１１
０５ｂを囲う溝１３０１ａを備えたレジストパタン１３
０１を、膜厚５μｍ程度に形成する。この溝１３０１ａ
は、図１１に示した、アース電極１１０６を配置する領
域である。そして、金属薄膜１２０１を陰極とした電解
メッキ法により、その溝１３０１ａ底部に露出している
金属薄膜１２０１表面に、膜厚５μｍ程度にＡｕを成長
させ、電極柱１１０６ｂを形成する。

【００９４】次に、レジストパタン１３０１を除去した
後、表面が露出している部分の金属薄膜１２０１をエッ
チング除去する。このエッチングは、まず、ヨウ素，ヨ
ウ化アンモニウム，および，エタノールからなる混合液
の水溶液をエッチング液としたウエット処理により、上
層のＡｕ膜を除去する。この場合、エッチング速度は
０．０５μｍ程度であった。ついで、ついで、フェリシ
アン化カリウムと水酸化ナトリウムとの水溶液をエッチ
ング液としたウエット処理により、下層のＣｒを除去す
るようにすればよい。

【００９５】以上の結果、層間絶縁膜１１０３上に、高
さ５μｍ程度に格子状にアース電極１１０６が形成され
る。そして、その格子状のアース電極１１０６の升目の
中心部に、センサ電極１１０５が形成されることにな
る。そして、前述した実施の形態３と同様に、格子状の
アース電極１１０６のマスの中を埋め込むように、パシ
ベーション膜１１０７を形成すれば、図１１に示したこ
の実施の形態４の表面形状認識用センサが形成される。
なお、この実施の形態４においても、アース電極１１０
６を格子状に形成する必要はなく、例えば、パシベーシ
ョン膜１１０７に埋め込まれているセンサ電極１１０５
周囲の片側に、パシベーション膜１１０７表面では分離
した状態で、複数のアース電極１１０３を形成するよう
にしてもよい。

【００９６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明では、半
導体基板上に形成された層間絶縁膜の同一平面にそれぞ
れが絶縁分離され、かつそれぞれ固定配置されたセンサ
電極を有する複数の容量検出素子と、その容量検出素子
それぞれの容量を検出する容量検出手段と、層間絶縁膜
上でセンサ電極と絶縁分離されて配置された固定電極と
を備えるようにした。加えて、固定電極に支持されてセ
ンサ電極上に空間を介して所定の距離離間して対向配置
され、センサ電極の上部に位置する部分がこのセンサ電
極方向に変形可能に構成された対向電極を備え、容量検
出手段はセンサ電極と対向電極との間の容量を検出する
ようにした。この構成では、認識対象が触れることでそ
の表面の凹凸に対応して対向電極が変形し、認識対象の
表面の凹凸に対応してセンサ電極と対向電極との間の容
量が変化する。したがって、認識対象を一方の電極とし
ていないので、センシングの際に発生する静電気によっ
て、同時に搭載されている素子などが静電破壊されるこ
とが抑制される。この結果、この発明によれば、安定し
て高感度の表面形状検出が信頼性の高い状態で表面形状
の認識ができるようになる。

【００９７】一方、他の構成として、層間絶縁膜上にセ
ンサ電極を覆うように形成されかつ絶縁性の部材から構
成されたパシベーション膜を備え、固定電極は、パシベ
ーション膜表面に一部が接触した対向電極となる表面形
状の認識対象物の表面と接触するように、その一部がパ
シベーション膜表面で露出して層間絶縁膜上に形成さ
れ、容量検出手段は、センサ電極と認識対象物の表面と
の間の容量を検出するようにした。この構成では、認識
対象が触れるとこれが対向電極となり、固定電極に接触
した状態で認識対象の表面とセンサ電極との間に容量が
形成され、この容量が容量検出手段に検出される。した
がって、認識対象が触れることで静電気が発生しても、
これが固定電極に流れていくので、同時に搭載されてい
る素子などが静電破壊されることが抑制される。この結
果、この発明によれば、安定して高感度の表面形状検出
が信頼性の高い状態で表面形状の認識ができるようにな
る。

【００９８】また、この発明では、半導体基板上に第１
および第２の配線を形成する工程と、半導体基板上に第
１および第２の配線を覆うように層間絶縁膜を形成する
工程と、その層間絶縁膜に形成された第１および第２の
スルーホールを介して第１および第２の配線に電気的に
接続する第１の金属膜を形成する工程と、その第１の金
属膜上に第１のスルーホール上部の領域に開口部を備え
た第１のマスクパタンを形成する工程と、その第１のマ
スクパタンの開口部底部に露出した第１の金属膜表面に
選択的に第２の金属膜を形成する工程と、第２のスルー
ホール上を跨りかつ第２の金属膜の周囲に配置された溝
を備えた第２のマスクパタンを第１の金属膜および第２
の金属膜上に形成する工程と、その第２のマスクパタン
の溝底部に露出した第１の金属膜表面に選択的に第３の
金属膜を第２の金属膜より厚く形成する工程と、第２の
金属膜下および第３の金属膜下以外の第１の金属膜を除
去することで、第１の金属膜および第２の金属膜からな
り第１のスルーホールを介して第１の配線に接続するセ
ンサ電極と第１の金属膜および第３の金属膜からなり第
２のスルーホールを介して第２の配線に接続する固定電
極とを形成する工程と、センサ電極を覆いかつ固定電極
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、犠牲膜および固定電極上に対向電極を形成する
工程と、対向電極を形成した後で犠牲膜のみを選択的に
除去する工程とを備え、第１および第２の配線はセンサ
電極と対向電極との間に形成された容量を検出する容量
検出手段に接続して形成するようにした。

【００９９】この結果、形成された表面形状認識用セン
サでは、認識対象が触れることでその表面の凹凸に対応
して対向電極が変形し、認識対象の表面の凹凸に対応し
てセンサ電極と対向電極との間の容量が変化する。した
がって、認識対象を一方の電極としていないので、セン
シングの際に発生する静電気によって、同時に搭載され
ている素子などが静電破壊されることが抑制される。こ
の結果、この発明によれば、安定して高感度の表面形状
検出が信頼性の高い状態で表面形状の認識ができるよう
になる。また、それらが容易に製造できる。

【０１００】また、半導体基板上に第１および第２の配
線を形成する工程と、半導体基板上に第１および第２の
配線を覆うように層間絶縁膜を形成する工程と、その層
間絶縁膜に形成された第１および第２のスルーホールを
介して第１および第２の配線に電気的に接続する第１の
金属膜を形成する工程と、その第１の金属膜上に第１の
スルーホール上部の領域に開口部を備えた第１のマスク
パタンを形成する工程と、その第１のマスクパタンの開
口部底部に露出した第１の金属膜表面に選択的に第２の
金属膜を形成する工程と、第２のスルーホールを跨りか
つ第２の金属膜の周囲に配置された溝を備えた第２のマ
スクパタンを第１の金属膜および第２の金属膜上に形成
する工程と、第２のマスクパタンの溝底部に露出した第
１の金属膜表面に選択的に第３の金属膜を第２の金属膜
より厚く形成する工程と、第２の金属膜下および第３の
金属膜下以外の第１の金属膜を除去することで、第１の
金属膜および第２の金属膜からなり第１のスルーホール
を介して第１の配線に接続するセンサ電極と、第１の金
属膜および第３の金属膜からなり第２のスルーホールを
介して第２の配線に接続する固定電極とを形成する工程
と、センサ電極を覆いかつ固定電極上部が露出するよう
に層間絶縁膜上にパシベーション膜を形成する工程とを
備え、第１および第２の配線はセンサ電極と固定電極と
の間に形成された容量を検出する容量検出手段に接続し
て形成するようにした。

【０１０１】この結果、形成された表面形状認識用セン
サでは、認識対象が触れるとこれが固定電極に接触し、
認識対象の表面とセンサ電極との間に容量が形成され、
これが容量検出手段に検出される。したがって、認識対
象が触れることで静電気が発生しても、これが固定電極
に流れていくので、同時に搭載されている素子などが静
電破壊されることが抑制される。この結果、この発明に
よれば、安定して高感度の表面形状検出が信頼性の高い
状態で表面形状の認識ができるようになる。また、それ
らが容易に製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の第１の実施の形態における表面形
状認識用センサの構成を示す構成図である。

【図２】 この発明の第１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ための説明図であ
る。

【図３】 図２に続く、実施の形態１における表面形状
認識用センサの製造方法を説明するための説明図であ
る。

【図４】 図３に続く、実施の形態１における表面形状
認識用センサの製造方法を説明するための説明図であ
る。

【図５】 この発明の第２の実施の形態における表面形
状認識用センサの構成を示す構成図である。

【図６】 この発明の第２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ための説明図であ
る。

【図７】 図６に続く、実施の形態２における表面形状
認識用センサの製造方法を説明するための説明図であ
る。

【図８】 この発明の第３の実施の形態における表面形
状認識用センサの構成を示す構成図である。

【図９】 この発明の第３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ための説明図であ
る。

【図１０】 図９に続く、実施の形態３における表面形
状認識用センサの製造方法を説明するための説明図であ
る。

【図１１】 この発明の第４の実施の形態における表面
形状認識用センサの構成を示す構成図である。

【図１２】 この発明の第４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ための説明図で
ある。

【図１３】 図１２に続く、実施の形態４における表面
形状認識用センサの製造方法を説明するための説明図で
ある。

【図１４】 従来の表面形状認識用センサの構成を示す
構成図である。

【図１５】 従来の表面形状認識用センサの一部構成を
示す平面図である。

【符号の説明】

１０１，８０１…絶縁膜、１０２ａ，１０２ｂ，８０２
ａ，８０２ｂ…配線、１０３，８０３…層間絶縁膜、１
０４，８０４…バリア膜、１０５，８０５…センサ電
極、１０６…支持電極（固定電極）、１０７…対向電
極、１０８…フィルム、１０８ａ…突起、１１０…セン
スユニット、８０６…アース電極（固定電極）、８０７
…パシベーション膜。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平11−155837（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 7/34 102 G06T 1/00

Claims (27)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板上に形成された層間絶縁膜の
   同一平面にそれぞれが絶縁分離され、かつそれぞれ固定
   配置されたセンサ電極を有する複数の容量検出素子と、 前記容量検出素子それぞれの容量を検出する容量検出手
   段と、 前記層間絶縁膜上で前記センサ電極と絶縁分離されて配
   置された固定電極と、 前記固定電極に支持されて前記センサ電極上に空間を介
   し所定の距離離間して対向配置され、前記センサ電極の
   上部に位置する部分がこのセンサ電極方向に変形可能に
   構成された対向電極と を備え、 前記容量検出手段は前記センサ電極と前記対向電極との
   間の容量を検出する ことを特徴とする表面形状認識用セ
   ンサ。
2. 【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、 前記対向電極上に配置されかつ絶縁性を有するフィルム
   を備え、 このフィルムは前記センサ電極上部の位置にそれぞれ突
   起を備えた ことを特徴とする表面形状認識用センサ。
3. 【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、 前記センサ電極および固定電極はＣｕから構成されたこ
   とを特徴とする表面形状認識用センサ。
4. 【請求項４】 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、 前記センサ電極および固定電極はＡｕから構成されたこ
   とを特徴とする表面形状認識用センサ。
5. 【請求項５】 半導体基板上に形成された層間絶縁膜の
   同一平面にそれぞれが絶縁分離され、かつそれぞれ固定
   配置されたセンサ電極を有する複数の容量検出素子と、 前記容量検出素子それぞれの容量を検出する容量検出手
   段と、 前記層間絶縁膜上で前記センサ電極と絶縁分離されて配
   置された固定電極と、 前記層間絶縁膜上に前記センサ電極を覆うように形成さ
   れかつ絶縁性の部材から構成されたパシベーション膜と
   を備え、 前記固定電極は、前記パシベーション膜表面に一部が接
   触した対向電極となる表面形状の認識対象物の表面と接
   触するように、その一部が前記パシベーション膜表面で
   露出して前記層間絶縁膜上に形成され、 前記容量検出手段は、前記センサ電極と前記認識対象物
   の表面との間の容量を検出する ことを特徴とする表面形
   状認識用センサ。
6. 【請求項６】 請求項５記載の表面形状認識用センサに
   おいて、 前記センサ電極および前記固定電極はＣｕから構成され
   たことを特徴とする表面形状認識用センサ。
7. 【請求項７】 請求項５記載の表面形状認識用センサに
   おいて、 前記センサ電極および前記固定電極はＡｕから構成され
   たことを特徴とする表面形状認識用センサ。
8. 【請求項８】 請求項５〜７いずれか１項記載の表面形
   状認識用センサにおいて、 前記パシベーション膜はポリイミドから構成されたこと
   を特徴とする表面形状認識用センサ。
9. 【請求項９】 請求項８記載の表面形状認識用センサに
   おいて、 前記ポリイミドはポリベンザオキサゾールからなること
   を特徴とした表面形状認識用センサ。
10. 【請求項１０】 請求項１〜４いずれか１項記載の表面
    形状認識用センサにおいて、 前記センサ電極の側面および上面と前記固定電極側面お
    よび上面とを覆うように形成された導電性を有する保護
    膜を備えたことを特徴とする表面形状認識用センサ。
11. 【請求項１１】 請求項５〜９いずれか１項記載の表面
    形状認識用センサにおいて、 前記センサ電極の側面および上面と前記固定電極の側面
    および上面を覆うように形成された導電性を有する保護
    膜を備えたことを特徴とする表面形状認識用センサ。
12. 【請求項１２】 請求項１０または１１記載の表面形状
    認識用センサにおいて、 前記保護膜はＲｕから構成されたことを特徴とする表面
    形状認識用センサ。
13. 【請求項１３】 請求項１〜１２いずれか１項記載の表
    面形状認識用センサにおいて、 前記半導体基板上の前記層間絶縁膜下に配置されて前記
    センサ電極および前記固定電極に接続する第１および第
    ２の配線を備え、 前記センサ電極および前記固定電極は、前記第１および
    第２の配線を介して前記容量検出手段に接続された こと
    を特徴とする表面形状認識用センサ。
14. 【請求項１４】 請求項１〜１３いずれか１項記載の表
    面形状認識用センサにおいて、 前記容量検出手段は、前記半導体基板上に同時に搭載さ
    れたことを特徴する表面形状認識用センサ。
15. 【請求項１５】 半導体基板上に第１および第２の配線
    を形成する工程と、 前記半導体基板上に前記第１および第２の配線を覆うよ
    うに層間絶縁膜を形成する工程と、 前記層間絶縁膜に形成された第１および第２のスルーホ
    ールを介して前記第１および第２の配線に電気的に接続
    する第１の金属膜を形成する工程と、 前記第１の金属膜上に前記第１のスルーホール上部の領
    域に開口部を備えた第１のマスクパタンを形成する工程
    と、 前記第１のマスクパタンの開口部底部に露出した第１の
    金属膜表面に選択的に第２の金属膜を形成する工程と、 前記第２のスルーホール上を跨りかつ前記第２の金属膜
    の周囲に配置された溝を備えた第２のマスクパタンを前
    記第１の金属膜および前記第２の金属膜上に形成する工
    程と、 前記第２のマスクパタンの溝底部に露出した前記第１の
    金属膜表面に選択的に第３の金属膜を前記第２の金属膜
    より厚く形成する工程と、 前記第２の金属膜下および前記第３の金属膜下以外の前
    記第１の金属膜を除去 することで、前記第１の金属膜お
    よび前記第２の金属膜からなり前記第１のスルーホール
    を介して前記第１の配線に接続するセンサ電極と前記第
    １の金属膜および前記第３の金属膜からなり前記第２の
    スルーホールを介して前記第２の配線に接続する固定電
    極とを形成する工程と、 前記センサ電極を覆いかつ前記固定電極上部が露出する
    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固定電極上に対向電極を形成する
    工程と、 前記対向電極を形成した後で前記犠牲膜のみを選択的に
    除去する工程と を備え、 前記第１および第２の配線はセンサ電極と前記対向電極
    との間に形成された容量を検出する容量検出手段に接続
    して形成する ことを特徴とする表面形状認識用センサの
    製造方法。
16. 【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、 前記第１，第２，および，第３の金属膜はＣｕから構成
    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。
17. 【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、 前記第１，第２，および，第３の金属膜はＡｕから構成
    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。
18. 【請求項１８】 請求項１５〜１７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、 前記センサ電極と前記固定電極を形成した後、前記セン
    サ電極および前記固定電極の側面および上面を覆うよう
    に導電性を有する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。
19. 【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、 前記保護膜はＲｕから構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。
20. 【請求項２０】 請求項１５〜１９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、前記対向電極上に、前記センサ電極上部の位置にそれぞ
    れ突起を備えてかつ絶縁性を有するフィルムを形成する
    工程を 備えた ことを特徴とする表面形状認識用センサの
    製造方法。
21. 【請求項２１】 半導体基板上に第１および第２の配線
    を形成する工程と、 前記半導体基板上に前記第１および第２の配線を覆うよ
    うに層間絶縁膜を形成する工程と、 前記層間絶縁膜に形成された第１および第２のスルーホ
    ールを介して前記第１および第２の配線に電気的に接続
    する第１の金属膜を形成する工程と、 前記第１の金属膜上に前記第１のスルーホール上部の領
    域に開口部を備えた第１のマスクパタンを形成する工程
    と、 前記第１のマスクパタンの開口部底部に露出した第１の
    金属膜表面に選択的に第２の金属膜を形成する工程と、 前記第２のスルーホールを跨りかつ前記第２の金属膜の
    周囲に配置された溝を備えた第２のマスクパタンを前記
    第１の金属膜および前記第２の金属膜上に形成する工程
    と、 前記第２のマスクパタンの溝底部に露出した前記第１の
    金属膜表面に選択的に第３の金属膜を前記第２の金属膜
    より厚く形成する工程と、 前記第２の金属膜下および前記第３の金属膜下以外の前
    記第１の金属膜を除去することで、前記第１の金属膜お
    よび前記第２の金属膜からなり前記第１のスルーホール
    を介して前記第１の配線に接続するセンサ電極と、前記
    第１の金属膜および前記第３の金属膜からなり前記第２
    のスルーホールを介して前記第２の配線に接続する固定
    電極とを形成する工程と、 前記センサ電極を覆いかつ前記固定電極上部が露出する
    ように前記層間絶縁膜上にパシベーション膜を形成する
    工程と を備え、 前記第１および第２の配線はセンサ電極と前記固定電極
    との間に形成された容量を検出する容量検出手段に接続
    して形成する ことを特徴とする表面形状認識用センサの
    製造方法。
22. 【請求項２２】 請求項２１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，第２，および，第３の金属膜はＣｕから構成
    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。
23. 【請求項２３】 請求項２１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，第２，および，第３の金属膜はＡｕから構成
    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。
24. 【請求項２４】 請求項２１〜２３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、 前記センサ電極と前記固定電極を形成した後、前記セン
    サ電極および前記固定電極の側面および上面を覆うよう
    に導電性を有する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。
25. 【請求項２５】 請求項２４記載の表面形状認識用セン
    サの製造方法において、 前記保護膜はＲｕから構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. 【請求項２６】 請求項２１〜２５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、 前記パシベーション膜はポリイミドから構成することを
    特徴とする表面形状認識用センサの製造方法。
27. 【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、 前記ポリイミドはポリベンザオキサゾールより構成する
    ことを特徴とした表面形状認識用センサの製造方法。