JP3516945B2 - 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】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。

【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)）。

【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）。

【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）。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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、下部電極
の上に配置された電極絶縁膜とを備えるものであり、上
部電極は、電極絶縁膜の上に所定の間隔をあけて配置し
たたものである。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。

【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、前記下部
電極の上に配置された電極絶縁膜とを備えるものであ
り、上部電極は、電極絶縁膜の上に所定に間隔をあけて
配置されたものである。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。

【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、保護膜の下部電極
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。加えて、犠牲膜
を形成する前に、下部電極上において支持部材より低い
状態に下部電極を覆う第１の絶縁膜を形成し、第１の絶
縁膜を選択的に除去することで下部電極上に電極絶縁膜
を形成する、又は、第１の金属パターンを形成した後、
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、第１のマスクパターンを除去し
て第１の金属パターン上の電極絶縁膜を形成し、この
後、第２のマスクパターンを形成する、もしくは、第１
のマスクパターンを除去した後、第１の金属パターン上
にこの第１の金属パターンを覆う第１の絶縁膜を形成
し、第１の絶縁膜を選択的に除去して第１の金属パター
ン上に電極絶縁膜を形成し、電極絶縁膜を形成した後、
第２のマスクパターンを形成する。

【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、この保護膜の下部電
極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。加えて、犠牲膜を形成する前に、下部電極上におい
て支持部材より低い状態に下部電極を覆う第１の絶縁膜
を形成し、第１の絶縁膜を選択的に除去することで下部
電極上に電極絶縁膜を形成する、又は、第１の金属パタ
ーンを形成した後、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、第１のマス
クパターンを除去して第１の金属パターン上の電極絶縁
膜を形成し、この後、第２のマスクパターンを形成す
る、もしくは、第１のマスクパターンを除去した後、第
１の金属パターン上にこの第１の金属パターンを覆う第
１の絶縁膜を形成し、第１の絶縁膜を選択的に除去して
第１の金属パターン上に電極絶縁膜を形成し、電極絶縁
膜を形成した後、第２のマスクパターンを形成する。

【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。加えて、犠牲膜を形成する前
に、下部電極上において支持部材より低い状態に下部電
極を覆う第１の絶縁膜を形成し、第１の絶縁膜を選択的
に除去することで下部電極上に電極絶縁膜を形成する、
又は、第１の金属パターンを形成した後、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、第１のマスクパターンを除去して第１の金属
パターン上の電極絶縁膜を形成し、この後、第２のマス
クパターンを形成する、もしくは、第１のマスクパター
ンを除去した後、第１の金属パターン上にこの第１の金
属パターンを覆う第１の絶縁膜を形成し、第１の絶縁膜
を選択的に除去して第１の金属パターン上に電極絶縁膜
を形成し、電極絶縁膜を形成した後、第２のマスクパタ
ーンを形成する。

【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。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１０１
ａ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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【００４０】上述では、上部電極１１０ａ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３１１
ａ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。

【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。

【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。

【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。

【００４４】つぎに、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１０
４ａ，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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【００５１】ところで、上述では、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１１０ａの開口部を介して犠牲膜１１
７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。

【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。

【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。

【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。

【００５５】ところで、上述では、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７０９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７１０を、膜厚０．４μｍ程度に形成
する。

【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。ここでは、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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【００８２】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。従って、本実施の形態では、これを防ぐために、以
降に示すように、下部電極上面を絶縁膜で覆うようにし
た。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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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、前述と同様にし、図１３（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１０３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。

【００８８】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０．３μｍ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Ｓ
ｉＨ₄,Ｏ₂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。

【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））。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【符号の説明】

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。

フロントページの続き (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 (56)参考文献 特開2000−199701（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 7/00 - 7/28 A61B 5/06 - 5/22

Claims (52)

(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、 前記下部電極上に配置された電極絶縁膜と 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。
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。
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。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか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. 【請求項５】 請求項１〜３のいずれか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. 【請求項６】 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、 前記下部電極上に配置された電極絶縁膜と 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。
7. 【請求項７】 請求項６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. 【請求項８】 請求項６または７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. 【請求項９】 請求項６〜８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. 【請求項１０】 請求項６〜９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。
11. 【請求項１１】 請求項６〜９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。
12. 【請求項１２】 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、前記保護膜の前記下部電極上の領域に複数の突
    起状構造体を形成する工程と、 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。
13. 【請求項１３】 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、前記保護膜の前記下部電極上の領域に複数の突
    起状構造体を形成する工程と、 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. 【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、前記保護膜の前記下部電極上の領域に複数の突
    起状構造体を形成する工程と、 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。
15. 【請求項１５】 請求項１２〜１４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。
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。
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。
18. 【請求項１８】 請求項１２〜１７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。
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。
20. 【請求項２０】 請求項１２〜１９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。
21. 【請求項２１】 請求項１２〜２０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。
22. 【請求項２２】 請求項１２〜２１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
23. 【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
24. 【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。
25. 【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。
26. 【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。
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、 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。
28. 【請求項２８】 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
    記下部電極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、 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。
29. 【請求項２９】 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
    記下部電極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、 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。
30. 【請求項３０】 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
    記下部電極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、 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. 【請求項３１】 請求項２８〜３０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. 【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. 【請求項３３】 請求項３１または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. 【請求項３４】 請求項２８〜３３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. 【請求項３５】 請求項３４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. 【請求項３６】 請求項２８〜３５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. 【請求項３７】 請求項２８〜３５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. 【請求項３８】 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、 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。
39. 【請求項３９】 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、 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。
40. 【請求項４０】 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、 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。
41. 【請求項４１】 請求項３８〜４０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。
42. 【請求項４２】 請求項４１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。
43. 【請求項４３】 請求項３８〜４２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。
44. 【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。
45. 【請求項４５】 請求項３８〜４４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。
46. 【請求項４６】 請求項３８〜４５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。
47. 【請求項４７】 請求項３８〜４６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
48. 【請求項４８】 請求項４７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
49. 【請求項４９】 請求項４８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。
50. 【請求項５０】 請求項４７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。
51. 【請求項５１】 請求項４７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。
52. 【請求項５２】 請求項５１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。