KR100798601B1 - 압력 센서 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 압력 센서는, 복수의 센서부를 매트릭스 형상으로 배치한 것이다. 센서부에서는 제1배선에 접속하는 제1전극과 제2배선에 접속하는 제2전극이 공동부를 통하여 대향 배치되어 있다. 제2전극은 검체로부터의 압력에 따라 제1전극측으로 만곡하며, 소정 이상의 압력이 가해지면 제1전극에 접촉한다. 검체를 압력 검지 영역에 가압했을 때, 검체의 凸부에 대응하는 센서부에서는 양 전극이 서로 접촉하며, 凹부에 대응하는 센서부에서는 분리된 채로 있다. 이 때, 주사 회로로부터 하나의 제1배선에 주사 신호를 공급하고, 감지 회로에서 제2배선을 흐르는 신호의 유무를 검지하면, 각 센서부에 가해지는 압력을 검지할 수 있다. 주사 회로로부터 각 제1배선에 순차적으로 주사 신호를 공급하고, 압력 검지 영역을 대충 주사하여 형상을 검지한다.

Description

압력 센서 및 그 제조 방법 {PRESSURE SENSOR AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}
본 발명은 압력 센서에 관한 것으로, 특히 미세한 형상을 검지하는 센서에 관한 것이다.
종래부터, 개개인을 식별하는 장치로서 지문 센서가 사용되고 있고, 이 지문 센서에는 간단하며 또한 정밀도 있게 지문을 검지하는 것이 요구되고 있다. 이런 종류의 지문 센서로서는 지문을 광학적으로 검지하는 것이나 전기적으로 검지하는 것 등 다양한 타입의 것이 연구, 개발되고 있다. 예를 들면 일본특허 특개평 9-126918호 공보나 특개평 10-300610호 공보에는, 전극을 갖는 마이크로 센서부를 매트릭스 형상으로 배치하고, 손가락으로부터의 압력을 전기 신호로 변환하여 지문을 검지하는 것이 기재되어 있다. 이 마이크로 센서부는, 2매의 전극의 사이에 공동을 개재시킨 상태로 대향 배치되어 있다.
도 16에는 제조 도중에 있어서의 마이크로 센서부의 단면도를 나타낸다. 실리콘 기판(101) 위에는 에칭 배리어(etching barrier) 층(102)이 적층되고, 그 위에 소정의 패턴으로 Au 또는 Ti에 의한 제1 금속층(103)이 형성된다. 이 제1 금속층(103)은 가변 콘덴서의 제1 전극, 또는, 마이크로 콘택트의 제1 단자로서 사용된 다. 제1 금속층(103)에 대응하여 다결정 실리콘 또는 Al로 이루어지는 격막(104)을 형성하고, 격막(104) 위에 Au 또는 Ti로 이루어지는 제2 금속층(105)을 형성한다. 그리고 기판(101)의 표면 전체를 질화 실리콘으로 이루어지는 절연막(106)으로 덮는다. 마이크로 센서부의 표면에는 제2 금속막(105) 및 절연막(106)에 격막(104)까지 미치는 개구(107)가 형성되며, 개구(107)의 부분에서 격막이 외부로 노출된다. 또한 도 16에서는 이 상태를 나타내고 있다. 이 후에 기판(101)에 웨트 에칭(wet etching)을 행하지만, 이 때 용액이 다결정 실리콘 또는 Al로 이루어지는 격막(104)을 에칭하고, 격막(104)이 제거되어서 공동이 형성된다. 에칭 종료후에 개구(107)를 질화 실리콘 등으로 막고, 공동을 밀폐한다. 그리고 마이크로 센서에 손가락의 압력이 가해지면, 그 압력에 따라 절연막(106) 및 제2 금속층(105)이 제1 금속층(103)측으로 만곡하고, 그 상태에 따른 전기 신호를 출력하여 지문의 형상을 검지한다.
마이크로 센서의 상부 전극으로 되는 제2 금속층(105)에는, 손가락으로부터의 압력에 따라서 제1 금속층(103)측으로 만곡하는 유연성과, 압력이 없어졌을 때에 원래 상태로 돌아오는 복원력이 요구된다. 그것에 대해 절연막(106)은 금속과 비교하여 단단하기 때문에, 종래와 같이 제2 금속층(105)을 절연막(106)으로 덮는 경우에는, 제2 금속층(105)과 절연층(106)과의 유연성이나 탄력성의 차이가 크기 때문에, 사용하고 있는 동안에 제2 금속층(105) 등이 파손될 가능성이 높았다. 특히 제2 금속층(105) 위에는 절연성을 유지하기 위해 막두께가 두꺼운 절연막이나 복수의 절연막이 형성되기 때문에, 절연막(106)과 제2 금속층(105)과의 유연성에 커다란 차이가 생긴다.
또 유연성을 갖는 제2 금속층(105)은 강도가 약하기 때문에, 마이크로 센서의 사용 회수가 많아지면 제2 금속층(105)이 파손되기 쉬워지고, 정밀도나 내구성이 저하된다. 또, 종래의 제2 금속층(105)은 전체가 평탄하게 형성되기 때문에, 재질이나 막두께에 의하여 유연성이나 복원력을 설정하게 된다. 그러나 유연성을 얻기 위해 막두께를 얇게 하면 복원력이 약해지고, 복원력을 보충하기 위해 막두께를 두껍게 하면 유연성이 없어지기 때문에, 종래의 것으로는 충분한 유연성과 복원력을 구비한 제2 금속층(105)을 얻는 것이 곤란하였다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 센서부의 고장이 적고, 적정한 감도의 압력 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 압력 센서는, 복수의 센서부를 매트릭스 형상으로 배치하고, 각 센서부는, 센서부 내에 배치된 제1 전극과, 제1 전극을 덮는 제1 절연막과, 제1 절연막에 형성됨과 동시에 제1 전극의 일부분을 노출시키는 센서 구멍과, 적어도 센서 구멍 및 그 주변부의 상부에 위치하는 공동부와, 공동부를 사이에 두고 제1 전극에 대향 배치되는 동시에 제1 전극측으로 만곡 가능한 제2 전극을 갖는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명은, 상기 구성의 압력 센서에 있어서, 상기 제1 전극은 상기 센서부의 대략 중앙에 위치하는 중앙 전극부와, 상기 센서부 내에 위치하는 동시에 상기 중앙 전극부를 에워싸도록 형성된 환상부를 구비하도록 하였다.
또 본 발명은, 상기 구성의 압력 센서에 있어서, 상기 제1 절연막은 상기 제1 전극상에 센서 구멍과는 별도로 적어도 1개소의 凹부를 갖고 있도록 하였다.
또 본 발명은, 상기 구성의 압력 센서에 있어서, 상기 제1 절연막의 단부 모서리가 제1 전극의 외주부분에 위치하도록 하였다.
또 본 발명은, 상기 구성의 압력 센서에 있어서, 센서 구멍의 주위에 존재하는 상기 제1 절연막의 두께가 약 2000∼약 5000Å이 되도록 하였다.
또 본 발명은, 상기 구성의 압력 센서에 있어서, 센서 구멍이 원형 형상이며, 그 직경이 약 5∼약 40㎛가 되도록 하였다.
또 본 발명은, 상기 구성의 압력 센서에 있어서, 상기 공동부 아래에 위치하는 상기 제1 전극 표면상으로부터 올라가는 상기 제1 절연막의 단부 모서리는, 제1 전극상으로부터 경사지도록 하였다.
또 본 발명은, 상기 구성의 압력 센서에 있어서, 상기 제1 전극의 윤곽 부분에 대응하도록 상기 제2 전극에 릴리이스 구멍을 배치하도록 하였다.
또 본 발명은, 상기 구성의 압력 센서에 있어서, 상기 제2 전극에 제2 절연막을 적층하고, 센서부의 중앙 부근의 상기 제2 절연막을 제거하여 개구부를 형성하도록 하였다.
또 본 발명은, 상기 구성의 압력 센서에 있어서, 센서부 내의 상기 제2 절연막이 제거된 부분이 원형 형상이며, 그 직경이 약 24∼약 28㎛가 되도록 하였다.
또 본 발명은, 상기 구성의 압력 센서에 있어서, 상기 개구부 내의 제2 전극상에 오버코트막이 형성되어 있도록 하였다.
또 본 발명은, 상기 구성의 압력 센서에 있어서, 상기 오버코트막이 상기 제2 절연막과 다른 재질에 의하여 형성되어 있도록 하였다.
또 본 발명은, 상기 구성의 압력 센서에 있어서, 상기 제2 절연막이 무기물 절연막에 의하여 형성되며, 상기 오버코트막이 유기 절연막에 의하여 형성되어 있도록 하였다.
또 본 발명은, 상기 구성의 압력 센서에 있어서, 센서부의 중앙 부분의 상기 오버코트막 표면이 평탄하게 되고 있도록 하였다.
또 본 발명은, 복수의 센서부를 배치한 압력 센서의 제조 방법에 있어서, 상기 센서부 내에 제1 전극을 형성하는 공정과, 상기 제1 전극상에 중간층을 형성하는 공정과, 상기 중간층상에 제2 전극을 형성하는 공정과, 상기 제2 전극상에 오버코트막을 형성하는 공정과, 상기 오버코트막 상에 절연막을 형성하는 공정과, 상기 중간층을 제거하여 공동부를 형성하는 공정과, 센서부의 중앙 부분에 존재하는 상기 절연막을 제거하여 개구부를 형성하는 공정을 구비한 것을 특징으로 한다.
또 본 발명은, 상기 구성의 압력 센서의 제조 방법에 있어서, 적어도 제2 전극의 중앙 부분에 오버코트막을 형성하는 공정과, 상기 오버코트막 상에 제2 절연막을 형성하는 공정과, 상기 제2 전극의 중앙 부분에 존재하는 상기 제2 절연막을 제거하여 개구부를 형성하는 공정을 갖는 것으로 하였다.
또 본 발명은, 상기 구성의 압력 센서의 제조 방법에 있어서, 상기 제1 전극과 겹쳐지도록 제2 절연막 및 제2 전극에 릴리이스 구멍을 형성하는 공정과, 상기 릴리이스 구멍을 통하여 중간층을 제거하는 공정과, 중간층을 제거한 후에 상기 릴 리이스 구멍을 막는 공정을 갖는 것으로 하였다.
또 본 발명은, 상기 구성의 압력 센서의 제조 방법에 있어서, 상기 오버코트막을 약 250∼약 300℃로 포스트 베이킹(post-baking)하는 공정을 갖는 것으로 하였다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예의 압력 센서의 개략을 나타내는 전체도.
도 2는 압력 센서의 센서부 및 통풍구부의 평면도.
도 3은 센서부의 단면 개략도.
도 4는 통풍구부의 단면 개략도이다.
도 5는 센서부와 통풍구부를 포함하는 단면 개략도.
도 6은 센서부의 제조 공정을 설명하는 단면도.
도 7은 센서부의 제조 공정을 설명하는 평면도.
도 8은 본 발명의 제2 실시예의 제1 전극의 평면도.
도 9는 본 발명의 제3 실시예의 제1 전극의 평면도.
도 10은 본 발명의 제4 실시예의 센서부의 단면 개략도.
도 11은 본 발명의 제5 실시예의 센서부의 평면도.
도 12는 센서부의 단면 개략도.
도 13은 본 발명의 제6 실시예의 센서부의 평면도.
도 14는 센서부의 단면 개략도.
도 15는 센서부의 주요 부분을 설명하기 위한 개략도.
도 16은 종래의 압력 센서의 제조 도중의 상태를 나타내는 단면도.
본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 이 실시예에서는 복수의 센서부를 나열하여 미세한 형상을 검출하는 압력 센서를 설명하지만, 본 발명은 미세한 형상을 검지하는 압력 센서에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 센서부를 하나로 하여 압력을 검지하는 압력 센서라도 되며, 또 약간 큼직한 센서부를 복수 나열하여 가압의 유무를 검지하는 터치 패널이어도 된다. 또한, 이 실시예에서는 센서부로서 한 쌍의 전극의 접촉 유무에 의하여 검지 상태를 식별하는 것을 설명하지만, 본 발명은, 센서부에 한 쌍의 전극 사이의 간격에 대응하는 검지 신호를 출력하는 정전기식에도 유효하다.
먼저, 제１의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 압력 센서의 개략을 나타내는 전체도이다. 1은 투명한 유리 기판이고, 유리 기판(1) 위에는 행 방향으로 존재하는 복수의 제1 배선(2)과 열 방향으로 존재하는 복수의 제2 배선(3)이 매트릭스 형상으로 형성되어 있다. 이 실시예에서는 기판으로서 유리 기판(1)을 사용하였으나, 유리 기판에 한정하는 것이 아니고, 플라스틱 필름 등이라도 된다. 4는 제1 배선(2)과 제2 배선(3)의 교차부 부근에 설치된 센서부, 5는 제2 배선(3) 위에 설치된 통풍구부이다. 복수의 센서부(4)를 매트릭스 형상으로 나열한 영역이, 미세한 형상을 검지하는 압력 검지 영역에 해당하며, 통풍구부(5)는 압력 검지 영역 외에 설치되어 있다. 또한, 센서부(4)를 편입한 압력 센서 장치에는 형상을 검지하기 위한 영역이 설정되어 있지만, 여기서 말하는 압력 검지 영역 이란 이 압력 센서 장치의 형상을 검지하기 위한 영역은 아니고, 센서부(4)가 존재하는 영역에 관한 것을 의미한다. 통풍구부(5)는 센서부(4)가 정렬되는 열 방향의 연장선상에 존재하고, 이 열 방향으로 정렬되는 센서부 그룹의 양단에 인접하여 배치되어 있다. 또한, 통풍구부(5)를 이 센서부 그룹의 한쪽의 단부에만 인접 배치해도 된다. 6은 제1 배선(2)에 주사 신호를 공급하는 주사 회로, 7은 제2 배선(3)에 흐르는 신호를 검지하는 감지 회로이다.
센서부(4)의 상세한 구성은 후술하지만, 센서부(4)에서는 제1 배선(2)에 접속하는 제1 전극과 제2 배선(3)에 접속하는 제2 전극이 공동부를 통하여 대향 배치되어 있다. 제2 전극은 검체로부터의 압력에 따라 제1 전극측으로 만곡하고, 소정 이상의 압력이 가해지면 제1 전극에 접촉한다. 그리고 검체를 압력 검지 영역에 가압했을 때, 검체의 凸부에 대응하는 센서부(4)에서는 양 전극이 접촉하고, 검체의 凹부에 대응하는 센서부(4)에서는 양 전극이 떨어진 채로 있다. 이 때 주사 회로(6)로부터 하나의 제1 배선(2)에 주사 신호를 공급하면, 양 전극이 접촉하고 있는 센서부(4)에서는 양 전극을 통하여 제2 배선(3)에 신호가 흐르고, 양 전극이 접촉하고 있지 않는 센서부(4)에서는 제2 배선(3)에 신호가 흐르지 않는다. 그리고 감지 회로(7)에서 제2 배선(3)을 흐르는 신호의 유무를 검지하면, 각 센서부(4)에 가해지는 압력을 검지할 수 있다. 주사 회로(6)로부터 각 제1 배선(2)에 순차적으로 주사 신호를 공급하고, 압력 검지 영역을 대충 주사하여 형상을 검지한다.
도 2는 센서부(4) 및 통풍구부(5)의 평면도를 나타내고, 도 3은 도 2의 A-A에 따른 단면인 센서부(4)의 단면도, 도 4는 도 2의 B-B에 따른 단면인 통풍구부 (5)의 단면도, 도 5는 도 2의 C-C에 따른 단면도이다.
먼저, 센서부(4)의 구조에 대하여 설명한다. 유리 기판(1) 위에는 전면에 SiNx에 의한 하층 절연막(11)이 적층되어 있다. 하층 절연막(11) 위에는 복수의 제1 배선(2)이 각각 평행으로 배치되고, 센서부(4)에 제1 전극(8)이 형성된다. 이 제1 배선(2)과 제1 전극(8)은 함께 하층 절연막(11) 위에 적층된 금속층을 패터닝하여 형성된다. 이 금속층으로서는 예를 들면 Al과 Mo에 의한 적층 구조가 사용된다. 제1 전극(8)은, 센서부(4)의 중앙부에 위치하고 중앙 전극부에 상당하는 원 형상부(8a)와, 센서부(4)의 주위에 위치한 환형부(8b)와, 원 형상부(8a)와 환형부(8b)를 접속하는 접속부(8c)를 구비하고 있다. 이 실시예에서는 하나의 환형부(8b)를 설치하고, 이 환형부(8b)는 센서부(4)의 중앙을 중심으로 한 환형을 이룬다.
12는 제1 배선(2)과 제1 전극(8)을 전기적으로 접속하는 가늘고 긴 형상의 콘택트층이고, 아모퍼스 실리콘층이나 다결정층, 금속층에 의하여 형성되어 있다. 이 콘택트 층(12)은 제1 배선(2)이나 제1 전극(8)의 금속보다 고저항의 부재로 형성한다. 여기서 콘택트 층(12)의 저항을 R, 제1 배선(2)에 공급되는 주사 신호의 전압을 E, 제2 배선(3)을 흐르는 전류를 I라고 하면, E=IR의 관계가 성립된다. 따라서 하나의 센서부(4)를 통하여 제2 배선(3)에 흐르는 신호는, 전류치가 I로 된다. 그러나, 제2 배선(3)을 흐르는 신호가, 예를 들면 센서부(4), 주사되지 않는 제1 배선(2), 다른 열의 센서부(4), 다른 열의 제2 배선(3)으로 흐른 경우, 주사 신호는 처음의 제1 배선(2)으로부터 보아 최종적으로 3개의 콘택트층(12)을 통과하게 된다. 그리고, 이 밖의 열의 제2 배선(3)을 흐르는 전류를 I'라고 하면, E=3RI' 로 되어, I' =I/3으로 된다. 따라서, 제2 배선(3)을 흐르는 전류치를 보는 것으로 다른 센서부(4)를 경유하고 있지 않는가를 판별할 수 있고, 센서 자체의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
이 콘택트 층(12)에는 막두께가 균등하게 성막할 수 있고, 광학적 수단을 사용하여 패턴 형성 가능한 것이 좋고, 여기서는 다결정 실리콘이나 도전성 불순물을 혼입한 아모퍼스 실리콘층으로 이루어지나, 스위칭 소자나 정류 소자(다이오드 등)로 구성해도 된다.
콘택트 층(12)의 저항은 감지 회로(7)에서 검출할 수 있는 최소의 전류치를 기초로 하여 정한다. 또, 고저항의 콘택트 층(12)을 사용하는 경우는, 배선 저항을 작게 할 필요가 있다. 저항은 거리에 비례하기 때문에, 주사 회로(6)로부터 떨어질 수록 주사 회로(6)까지의 저항도 높아진다. 그 때문에 주사 회로(6)로부터 먼 곳에 위치한 센서부(4)까지의 배선 저항이 콘택트 층(12)과 동일한 정도의 저항으로 된 경우, 감지 회로(7)의 검출 결과로부터 적정한 값인 지의 여부의 판별을 할 수 없게 된다. 따라서, 제1 배선(2)에는 저항이 작은 Al 등을 포함하도록 한 쪽이 좋다.
13은 SiNx 또는 SiO2 등에 의한 제1 절연막이고, 하층 절연막(11)이나 제1 배선(2) 등을 덮고 있다. 제1 절연막(13)은 센서부(4)에도 존재하지만, 센서부(4)의 중앙 부근에는 원형 형상의 센서 구멍(14)이 형성되고, 제1 전극의 원 형상부(8a)의 중앙 부분을 노출시키고 있다. 이 센서 구멍(14)의 크기나 두께(센서 구멍(14) 둘레의 제1 절연막(13)의 두께)는 센서의 감도에 영향을 미친다.
제1 전극의 원 형상부(8a)의 주위를 제1 절연막(13)으로 덮고 있기 때문에, 제2 전극(9)이 제1 전극(8)과 큰 범위에서 밀착하는 일이 없고, 제2 전극(9)이 제1 전극(8)에 접촉한 후에 제1 절연막(13) 부근으로부터 제2 전극(9)이 제1 전극(8)과 떨어진다. 그리고 제1 절연막(13)이 두꺼워질수록, 제2 전극(9)의 탄력성이 약해도 원래의 상태로 돌아오기 쉬워지지만, 제2 전극(9)이 제1 전극(8)에 접촉할 가능성도 낮아진다.
또, 센서 구멍(14)이 클 때는 제1 전극(8)의 노출 부분이 많아지고, 제2 전극(9)과 접촉할 가능성이 증가한다. 따라서 센서부(4)에 걸리는 작은 압력의 검지가 가능해지지만, 그만큼 과도한 검지로도 되기 쉽다. 그것에 대해 센서 구멍(14)이 작아지면 제1 전극(8)의 노출 부분이 적어지고, 제2 전극(9)과 접촉할 가능성이 적어지기 때문에, 그 몫만큼 압력에 대하여 둔감한 센서로 된다.
따라서, 제1 절연막(13)의 두께나 센서 구멍(14)의 크기는 압력 센서에서 구해지는 감도에 의하여 적절히 설정된다. 그리고, 제1 절연막(13)의 두께는 약 500Å∼약 10000Å, 센서 구멍(14)의 직경은 약 5㎛∼약 40㎛이면, 정밀도 좋게 형상을 검지할 수 있는 압력 센서가 된다. 제1 절연막(13)의 두께는 약 2000∼약 5000Å이면 보다 바람직하다. 또한 센서 구멍(14)을 다각형상으로 해도 좋고, 그 때 센서 구멍(14)의 크기는 한 변이 약 5㎛∼약 40㎛의 정방형의 범위 내로 하면 좋다.
제1 절연막(13)으로부터 노출한 제1 전극(8)은 공동부(10)를 개재시켜서 제2 전극(9)과 대향 배치된다. 공동부(10)의 형성 방법은 후술하지만, 센서부(4)를 평면 방향으로부터 보았을 때, 공동부(10)는 제1 전극의 환형부(8b)까지 확장되고 있 다. 또, 센서부(4)의 4구석에는 릴리이스 구멍(15)이 설치되고, 공동부(10)는 이 릴리이스 구멍(15)에까지 뻗어 있다.
제2 전극(9)은 금속층에 의하여 형성되며, 예를 들면 Mo가 사용된다. 센서부(4) 안에서는, 제2 전극(9)은 50㎛×50㎛의 정방형 형상으로 패터닝되고, 4구석에 릴리이스 구멍(15)이 개구되어 있다. 열 방향으로 정렬되는 센서부(4)에서는, 각각 인접하는 센서부(4)와의 사이에 서로의 제2 전극(9)을 전기적으로 연결하는 연결부(30)가 형성되고, 제2 전극(9)이나 연결부(30)가 제2 배선(3)을 겸하고 있다. 연결부(30)는 제2 전극(9)보다도 폭이 좁고, 제1 배선(2)에 제1 절연막(13)을 통하여 직교 방향으로 겹쳐지고 있다. 제2 전극(9)과 연결부(30)의 제조 공정은 후술하지만, 제2 전극(9)과 연결부(30)는 동일한 금속층을 패터닝하여 형성되어 있다.
제2 전극(9)이 제2 배선(3)을 겸하는 것으로, 특별히 제2 배선용의 전용 배선을 설치할 필요가 없어진다. 따라서 압력 검지 영역 내에 점하는 센서부(4)의 면적을 늘릴 수 있고, 그만큼 압력 검지 영역의 스페이스를 유효하게 사용할 수 있다.
제2 전극(9)은 대략 균일한 막두께를 갖고 있지만, 후술하는 중간층(25)의 표면이 제1 전극(8)의 형상에 따라 凹凸로 되기 때문에, 제2 전극(9)도 凹凸 형상으로 된다. 즉, 대충 보아서 원 형상부(8a)나 환형부(8b)에 대향하는 부분이 凸양 형상으로 되고, 제1 전극(8)에 대향하지 않는 부분이 凹형상으로 된다. 이렇게 하여 제2 전극(9)이 전체적으로 凹凸 부분을 갖기 때문에, 제2 전극(9)이 보강되어 복원력이 증가한다. 또 제2 전극(9)이 강한 압력이 걸렸을 때라도, 제2 전극(9)의 전체에 응력이 작용하기 때문에 강도가 증가하고, 제2 전극(9)이 파손될 가능성이 저감되고, 내구성이 향상된다.
16은 제2 절연막, 17은 보호막이고, 제1 절연막(13)이나 제2 배선(2) 위에 적층된다. 이 실시예에서는 함께 SiNx로 형성되어 있다. 또한, 이들 막(16, 17)은 SiNx로 한정되는 것은 아니며, SiO2라도 되고, 폴리이미드나 폴리 아크릴레이트 등의 유기 절연막이어도 된다. 상세한 것은 후술하지만, 제2 절연막(16)과 보호막(17)은 별도 공정으로 형성된다. 제2 절연막(16)에는 릴리이스 구멍(15)이 형성되고, 릴리이스 구멍(15)을 형성한 후에 제2 절연막(16) 위에 보호막(17)을 형성하기 때문에, 릴리이스 구멍(15)은 보호막(17)으로 폐색된다. 그리고, 릴리이스 구멍(15)을 막는 보호막(17)과 제2 절연막(16) 위에 적층된 보호막(17)은 동시 형성되지만, 막으로서는 연속하지 않고 분리되어 있다. 이 릴리이스 구멍(15)을 막는 보호막(17)이 폐색부에 상당한다. 또한, 이 보호막(17)의 막두께를 릴리이스 구멍(15) 부분의 깊이보다 두껍게 해 가면, 릴리이스 구멍(15) 내의 보호막(17)과 제2 절연막(16) 위의 보호막(17)이 연결된다.
센서부(4)에서는, 제2 전극(9) 위의 제2 절연막(16)과 보호막(17)이 원형 형상으로 제거되어, 제2 전극(9)이 노출되어 있다. 제2 전극(9)은 제2 절연막(16)이 피복되어 있는 경계 부분을 지점으로 하여 만곡하기 때문에, 제2 절연막(16)이 제거되어 있는 범위의 크기에 의해 제2 전극(9)의 유연성이 변한다. 제2 절연막(16)을 크게 제거하면 제2 전극(9)이 만곡하기 쉬워지고, 검체의 凸부가 제2 전극(9)에 닿았을 때에 제2 전극(9)이 만곡하여 제1 전극(8)과 접촉하기 때문에, 압력에 대하여 민감한 센서부(4)가 된다. 이에 대하여, 제2 전극(9) 위에 제2 절연막(16)이나 보호막(17)을 약간 넓게 남긴 경우, 그 몫만큼 제2 전극(9)이 만곡하기 어렵게 되기 때문에, 압력에 대하여 둔감한 센서부(4)가 된다. 제2 전극(9)의 만곡의 용이성은 센서부(4)의 감도에 영향을 미치며, 압력에 대하여 민감하게 될수록 압력 검지의 지나침에 대해 검체의 형상이 불명료하게 되고, 압력에 대하여 둔감하게 될수록 미세한 형상을 검지할 수 없는 부분이 존재하기 때문에 검체의 형상이 불선명하게 된다. 따라서 너무 민감하게 되거나, 너무 둔감하게 되어도 잘못 검지될 가능성이 증대하기 때문에, 제2 전극(9)의 만곡의 용이성이 적정하게 되도록 설계할 필요가 있다. 그리고 제2 절연막(16)이 제거되어 있는 부분의 경계가 제1 전극(8)의 가장 외측의 환형부(8b)보다도 내측에 위치하도록 설정하면, 제2 전극(9)의 유연성과 복원력이 적절한 범위 내로 된다.
박막의 제2 절연막(16)이나 보호막(17)이 제2 전극(9) 위에 존재하면 제2 전극(9)의 보강 및 보호의 역할을 수행하기 때문에, 그만큼 제2 전극(9)의 파손은 적어진다. 이 실시예에서는 제2 절연막(16)과 보호막(17)을 제거하고 있으나, 이들 조건을 고려하여, 제거하지 않고 제2 전극(9) 위의 제2 절연막(16)이나 보호막(17)의 두께 방향의 일부를 제거하고, 중앙 부분을 얇게 해도 된다. 이 때 얇게 한 부분은 센서부(4)를 중심으로 하여 원형 형상으로 하면 된다. 또한, 이 실시예에서는 제2 절연막(16)을 원형 형상으로 제거하였으나, 제2 절연막을 4각형 형상으로 제거해도 된다.
제2 전극(9) 위의 제2 절연막(16)을 제거한 부분 또는 제2 절연막(16)을 얇게 한 부분의 크기는, 원형 형상의 경우, 직경 약 5㎛∼약 40㎛가 적합하다. 보다 바람직하게는 약 24∼약 28㎛이 적합하다. 또한 4각형 형상의 경우, 그 크기는 한 변이 약 5㎛∼약 40㎛의 정방형의 범위 내가 좋다.
다음에 통풍구부(5)에 대하여 설명한다. 20은 통풍구부(5)의 중앙 부근에 위치하고, 하층 절연막(11) 위에 형성된 더미 전극(dummy electrode)이다. 더미 전극(20)은 중심에 개구를 갖는 도넛 형상의 금속층이고, 제1 배선(2)이나 제1 전극(8)과 동일 공정으로 형성된다. 따라서, 예를 들면 하층 절연막(11)의 전면에 Mo와 Al의 적층 구조로 이루어지는 금속층을 적층하고, 이 금속층을 패터닝하여 더미 전극(20), 제1 배선(2), 제1 전극(8)을 동시 형성한다. 그리고 더미 전극(20)은 제1 배선(2)과 전기적인 접속이 없이, 고립하여 설치되어 있다. 제1 절연막(13)은 하층 절연막(11)이나 더미 전극(20)을 덮도록 적층되고, 통풍구부(5)의 중앙 부근에서는 제1 절연막(13)을 제거하여 하층 절연막(11)이나 더미 전극(20)의 일부를 노출하고 있다.
21은 통풍구부(5)에 위치하는 보조 전극이고, 센서부(4)의 제2 전극(9)과 동일하게 Mo 등으로 이루어지는 금속층을 50㎛×50㎛의 정방형 형상으로 패터닝하고, 4구석에 릴리이스 구멍(15)을 형성하고 있다. 통풍구부(5)의 보조 전극(21)은 그 형상이 센서부(4)의 제2 전극(9)과 유사하지만, 형상을 검지하는 기능은 없고, 제2 배선(3)의 일부로서 존재한다. 보조 전극(21)과 제1 절연막(13)의 사이에는 제2 공동부(22)가 설치되고, 이 제2 공동부(22)는 센서부(4)의 공동부(10)와 공간적으로 연통하며, 두 공동부(10, 22) 사이를 통풍 가능하게 하고 있다. 보조 전극(21) 위에는 제2 절연막(16)이 적층되고, 보조 전극(21)과 동일하게 릴리이스 구멍(15)이 설치되어 있다.
통풍구부(5)의 중앙에는 보조 전극(21) 및 제2 절연막(16)을 관통하는 통풍구(23)가 형성되어 있다. 그리고 통풍구(23)에 대응하는 위치에는 더미 전극(20), 제1 절연막(13)이 존재하지 않는다. 제2 절연막(16) 위에 보호막(17)을 적층할 때, 릴리이스 구멍(15)은 이 보호막(17)의 일부에 의하여 막혀져서 제2 공동부(22)와의 연통 상태를 차단시키지만, 통풍구(23)에서는 보호막(17)이 하층 절연막(11) 위에 적층되기 때문에 제2 공동부(22)와의 연통 상태를 유지한다. 통풍구부(5)에서는 보조 전극(21) 위의 제2 절연막(16), 보호막(17)은 제거되지 않고 그대로 남아 있다. 따라서 제2 절연막(16), 보호막(17)에 의하여 보조 전극(21)의 만곡이 규제되며, 통풍구(23)의 주변이 보강되는 것으로 되고, 제조 중이나 사용 중이라도 통풍구(23)는 제2 공동부(22)와 연통되어 있다.
24는 중공 형상으로 그 내부를 공기가 왕래할 수 있는 통로부이며, 통풍구부(5)와 센서부(4)의 사이나 인접하는 센서부(4) 사이에 위치하고, 센서부(4)의 공동부(10) 끼리나 센서부(4)의 공동부(10)와 통풍구부(5)의 제2 공동부(22)를 연결하고 있다. 통로부(24)는, 그 바닥면을 제1 절연막(13)으로, 측면이나 윗면을 제2 배선(3)의 금속층인 보조 전극(21)으로 구성하고 있다. 통로부(24)에 의하여 각 센서부(4)의 공동부(10)와 통풍구부(5)의 제2 공동부(22)가 공간적으로 연통 상태로 되고, 통풍구(23)를 통하여 외기의 왕래가 가능해진다. 또 통로부(24)의 가로 너비는 공동부(10)의 가로 너비보다 좁기 때문에, 통풍구(23)로부터 들어온 먼지와 티끌이 통로부(24)를 통하여 공동부(10)에 침입하는 것을 방지할 수 있다.
이와 같은 구조에 의하여, 보호막(17)에 의해 각 릴리이스 구멍(15)을 막은 후라도, 센서부(4)의 공동부(10) 안을 거의 외기압과 동일한 기압으로 유지할 수 있다. 그 때문에 진공 처리를 행하는 공정 중에 센서부(4)의 제2 전극(9)에는 큰 부하가 걸리지 않고, 파손되는 것을 방지할 수 있다. 또한 센서부(4)와는 별도로 통풍구부(5)를 설치하고 있기 때문에, 센서부(4)의 공동부(10) 안에 먼지와 티끌이 침입하는 것을 방지할 수 있고, 고장이 적은 압력 센서를 얻을 수 있다. 또한, 압력 센서의 사용시에 통풍구부(5)로부터 먼지와 티끌이 들어가지 않도록, 이 통풍구(23)를 최종적으로 막아도 된다.
다음에 센서부(4)의 제조 공정을 도면에 의거하여 설명한다. 도 6은 센서부(4)의 제조 공정을 나타내는 단면도(도 3의 단면도에 상당함)이고, 도 7은 센서부(4)의 제조 공정을 나타내는 평면도이다.
유리 기판(1) 위에 SiNx로 이루어지는 하층 절연막(11)을 적층하고, 하층 절연막(11) 위에 Si 층을 적층한다. Si 층을 어닐 처리에 의하여 다결정화하고, 그 후에 포토리소그래피법에 의하여 콘택트층(12)에 상당하는 부분만 Si층을 남긴다. 그 후, Mo와 Al의 적층 구조를 한 금속층을 스퍼터법 등에 의하여 하층 절연막(11) 위에 형성하고, 포토리소그래피법에 의하여 도 6 (a), 도 7 (a)에 나타내는 것과 같은 제1 배선(2), 제1 전극(8)을 형성한다.
다음에, 하층 절연막(11)이나 제1 배선(2) 위에 SiNx를 적층하여 제1 절연막 (13)을 형성한다. 그리고 에칭 공정에 의하여, 제1 절연막(13)은 원 형상부(8a)에 대응하는 부분이 제거되어 있다. 도 6 (b), 도 7 (b)에 나타내는 것처럼, 원 형상부(8a) 위의 제1 절연막(13)을 원형상으로 제거하여 센서 구멍(14)을 형성하고 있다. 이렇게 하여 원 형상부(8a)의 중앙 부분을 노출시켜서, 원 형상부(8a)의 둘레 가장자리 부분을 제1 절연막(13)으로 피복하고 있다. 원 형상부(8a) 위에 존재하는 제1 절연막(13)의 비율은 압력 센서의 감도에 영향을 미친다.
다음에, 제1 절연막(13)이나 노출한 제1 전극(8) 위에 Al로 이루어지는 금속층을 적층한다. 그 후, 포토리소그래피법 등으로 이 금속층을 소정 형상으로 패터닝하여 중간층(25)을 형성한다. 이 중간층(25)은 최종적으로는 제거되지만, 중간층(25)이 존재한 부분이 공동부(10)나 통로부(24)가 된다. 따라서 센서부(4)에서는 도 6 (c), 도 7 (c)에 나타내는 형상의 중간층(25)이 된다. 중간층(25)은, 제1 전극(8)의 원 형상부(8a)로부터 환형부(8b)까지를 덮는 대략 원형상의 부분과 그곳으로부터 돌출하여 4 개소의 릴리이스 구멍(15)까지 뻗어있는 부분을 구비하고 있다. 그리고, 인접하는 센서부(4) 끼리의 사이나 센서부(4)와 통풍구부(5)와의 사이에는, 통로부(24)에 상당하는 가늘고 긴 형상의 중간층(25)이 존재하다. 따라서, 열 방향으로 정렬되는 각 센서부(4)와 통풍구부(5)에서는, 그 부분에 존재하는 중간층(25)이 분할되지 않고 연결되어 형성되고 있다. 또한, 각 중간층(25)의 형상이나 두께 등의 크기는, 원하는 공동부(10)나 통로부(24)의 형상, 사이즈에 맞춰서 설계된다.
다음에, 중간층(25)이나 제1 절연막(13) 위에 금속층을 스퍼터법에 의하여 적층한다. 이 금속층은 Mo와 Al의 적층 구조로 된다. 센서부(4)의 중간층(25)은 제1 전극(8)의 형상에 따라서 표면이 凹凸 형상으로 된다. 이 금속층상에 레지스트를 도포하고, 포토리소그래피법에 의한 노광, 현상, 에칭 처리를 실시하여 제2 전극(9)이나 연결부(30)를 포함하는 제2 배선(3)을 형성한다. 이 때 중간층(25)은 제2 배선(3)의 금속층으로 완전히 덮인 상태가 된다. 도 6 (d), 도 7 (d)에 나타내는 것처럼, 중간층(25)을 완전히 덮는 대략 4각형 형상의 제2 전극(9)이 대략 균일한 막두께로 형성되고, 중간층(25)의 표면의 凹凸에 따라 제2 전극(9)도 凹凸 형상으로 된다. 이 때, 아직 제2 전극(9)에는 릴리이스 구멍(15)을 형성하지 않는다. 통로부(24)에 상당하는 중간층(25)은 연결부(30)로 덮이며, 이 연결부(30)에 의하여 인접하는 센서부(4)의 제2 전극(9)을 전기적으로 연결한다.
다음에, 제2 전극(9)이나 제1 절연막(13) 위에 SiNx를 적층하고, 제2 절연막(16)을 형성한다. 그리고 도 6 (e), 도 7 (e)에 나타내는 바와 같이, 릴리이스 구멍(15)에 해당하는 부분의 SiNx를 제거한다. 이 제2 절연막(16)이 제거된 부분은, 제2 전극(9)의 일부분이 노출된다.
다음에, Mo와 Al의 양쪽의 재질을 제거하는 에칭 처리를 한다. 이 에칭 처리에 의하여 제2 절연막(16)으로부터 노출되어 있는 부분의 금속층이 제거된다. 에칭 방법으로서는, 드라이 에칭과 웨트 에칭의 양쪽을 이용할 수 있다. 예를 들면, 에칭액에 인산, 질산, 초산의 혼합액을 사용하면, Mo와 Al의 양쪽이 에칭될 수 있다. 이 에칭 처리에 의하여, 도 6 (f)에 나타내는 바와 같이 릴리이스 구멍(15)에 대응하는 부분의 제2 전극(9)과 중간층(25)이 제거된다.
다음에, 중간층(25)만을 제거하는 에칭 처리를 행한다. 이 때 웨트 에칭을 행하고, 에칭액에 염산, 인산, 물의 혼합액을 사용한다. 에칭액은 릴리이스 구멍(15)을 통하여 중간층(25)에 이르고, 중간층(25)의 단부로부터 순차적으로 에칭한다. 혼합비가 염산:인산:물=1:5:1의 에칭액을 사용한 경우, 중간층(25)의 Al과 제2 배선(3) 등을 구성하는 Mo와의 사이에 전지 효과가 생기고, Al이 단시간에 에칭된다. 전지 효과에 의하여 Al을 적극적으로 에칭하는 경우, 에칭액으로서는 특히 인산이 염산의 5배 이상 함유되어 있으면 그 효과를 얻을 수 있지만, 염산:인산=1:5의 에칭액일 때에는 동시에 다량의 거품이 발생한다. 그래서 실험에 의하여 더욱 연구를 거듭한 결과, 염산:인산:물=1:10:1의 에칭액을 사용했을 때에, 거품의 발생이 적고 또한 Al이 단시간에 적극적으로 에칭될 수 있었다. 이 에칭 처리에 의하여 중간층(25)을 확실히 제거할 수 있고, 공동부(10)나 통로부(24)가 형성된다(도 6(g)).
그 후, 제2 절연막(16) 위에 SiNx를 적층하여 보호막(17)을 형성한다. 이 SiNx는 예를 들면 CVD로 형성되며, 거의 동일한 두께의 막이 유리 기판(1) 위의 전면에 적층된다. 이 때 릴리이스 구멍(15)에서는 제2 절연막(16) 등이 존재하지 않기 때문에, 제1 절연막(13) 위에 보호막(17)이 적층된다. 이 보호막(17)은, 릴리이스 구멍(15)을 막는 정도의 두께로 설정되고 있다. 공동부(10)는 중간층(25)에 의하여 형성되기 때문에, 중간층(25)의 두께가 공동부(10)의 두께로 되며, 공동부(10) 내의 두께는 거의 균일하게 된다. 그리고 공동부(10)의 두께가, 릴리이스 구멍(15)의 아래쪽 공간의 바닥면으로부터 릴리이스 구멍(15)까지의 거리에 상당한 다. 따라서, 공동부(10)의 두께를 d1, 릴리이스 구멍을 막는 보호막(17)(폐색부)의 두께를 d로 했을 때, d1≤d이면 릴리이스 구멍(15)을 확실히 막을 수 있다. 이 조건을 충족시키는 보호막(17)을 적층하는 것으로, 도 6 (g)에 나타내는 바와 같이 릴리이스 구멍(15)이 막혀져서, 릴리이스 구멍(15)으로부터 공동부(10) 안으로 먼지와 티끌이 침입하는 것을 방지할 수 있다.
그 후, 도 6 (h), 도 7 (f)에 나타내는 바와 같이 센서부(4)의 제2 전극(9) 위의 제2 절연막(16)과 보호막(17)을 제거한다. 이 제2 절연막(16)과 보호막(17)은 제1 전극(8)의 원 형상부(8a)로부터 환형부(8b) 부근까지의 영역이 제거되어, 이 영역의 제2 전극(9)이 만곡하기 쉬워진다. 이것으로 압력에 대하여 민감한 센서부(4)를 형성할 수 있다.
다음에 제1 전극(8)의 제2 실시예를 도 8에 의거하여 설명한다. 도 8은 센서부(4) 내의 제1 전극(8)의 평면도이다. 여기서는 제1 전극(8)의 형상이 다르지만, 그 밖의 구성은 제1 실시예와 동일하므로 설명을 생략한다. 제2 실시예의 제1 전극(8)은 센서부(4)의 중앙에 위치하는 원 형상부(8a)와, 원 형상부(8a)를 에워싸는 2개의 환형부(8b)와, 원 형상부(8a)와 환형부(8b)를 연결하는 가늘고 긴 형상의 접속부(8c)를 갖고 있다. 이 실시예의 환형부(8b)는, 센서부(4)의 중앙을 중심으로 한 동심원 형상으로서, 각각 직경의 크기가 다른 이중의 링으로 구성되어 있다. 그리고 가장 외측에 위치하는 환형부(8b)는 제1 실시예의 환형부(8b)와 거의 동일한 크기이며, 그 직경은 센서부(4)의 한 변보다 약간 짧게 설정되어 있다.
제2 전극(9)은 제1 전극(8)의 형상에 따라 凹凸 형상을 가지며, 제1 전극(8) 의 원 형상부(8a)와 2개의 환형부(8b)와 접속부(8c)에 대응하는 부분이 凸형상으로 되고, 제1 전극(8)이 존재하지 않는 부분이 凹형상으로 된다. 이 실시예에서는 제1 실시예와 비교하여 환형부(8b)가 하나 많은 몫만큼 제2 전극(9)의 凹凸도 증가하고, 제2 전극(9)의 강도도 증가하여 복원력이 증가한다. 이 때 제1 전극(8) 위에 제1 절연막(13)을 설치하지 않으면, 원 형상부(8a)뿐만 아니라 환형부(8b)도 제2 전극(9)과 전기적인 접촉이 가능해지며, 감도도 향상된다. 제2 실시예에서도 제2 절연막(16)이 제2 전극(9)의 중앙 부분을 제외하고 피복하고 있지만, 이 제2 절연막(16)에 의하여 피복되어 있는 부분의 경계는 2개의 환형부(8b)의 사이에 위치한다. 제1 전극(8)에 환형부(8b)가 3개 이상 있을 때는, 제2 절연막(16)에 의하여 피복된 부분의 경계는 가장 외측의 환형부(8b)와 그 다음 외측의 환형부(8b)와의 사이에 위치한다.
다음에 제1 전극(8)의 제3 실시예를 도 9에 의거하여 설명한다. 제3 실시예는 제1 실시예와 제1 전극(8)의 형상이 다르지만, 그 밖의 구성은 동일하다. 그리고 제3 실시예는 제2 실시예의 제1 전극(8)과 유사하고, 2개의 환형부(8b)가 원 형상부(8a)와 분할되어 있다. 이 원 형상부(8a)에는 접속부(8c)를 통하여 제1 배선(2)의 주사 신호가 공급되지만, 환형부(8b)는 전기적으로 분단되어 있기 때문에 주사 신호는 공급되지 않고, 제2 전극(9)을 凹凸 형상으로 하기 위해 사용된다. 이 제1 전극(8)에서는 환형부(8b)가 형상의 검지에 관여하지 않기 때문에 감도는 저하된다. 그러나, 약간의 압력으로는 제1 전극(8)과 제2 전극(9)이 전기적인 접촉을 하지 않기 때문에, 잘못된 검지의 가능성도 저하된다.
또한 본 발명의 제1 전극(8)은 실시예에 한정되는 것은 아니고, 제1 전극(8)을 凹凸로 하는 다른 형상도 적용할 수 있다. 그리고, 그 凹凸에 따라 제2 전극(9)도 凹凸 형상으로 되어 복원력이 향상된다.
다음에 본 발명의 제４의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다. 도 10은 센서부(4)의 단면도이고, 도 2의 A-A에 따른 단면에 대응한다. 또한, 이 실시예는 제2 전극상에 오버코트막을 설치한 것이며, 센서부(4) 등의 주된 구성은 제１의 실시예와 동일하다. 따라서 공통된 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
29는 오버코트막이며, 제2 전극(9)을 덮고 있다. 16은 제2 절연막, 17은 보호막이며, 오버코트막(29) 위에 적층된다. 오버코트막(29)은 폴리이미드 등의 유기막으로 형성되며, 제2 절연막(16)과 보호막(17)은 SiNx로 형성되어 있다. 또한, 제2 절연막(16)과 보호막(17)은 절연막이라면 SiNx로 한정되는 것은 아니며, SiO2라도 되고, 폴리이미드나 폴리 아크릴레이트 등의 유기막이어도 된다. 또, 오버코트막(29)은 폴리이미드로 한정되는 것은 아니며, 노볼락(novolak) 수지 등의 유기 절연막, SiNx나 SiO2의 무기물 절연막, a-Si 등의 반도체막, ITO나 IZO의 도전성막이어도 된다. 제2 전극(9) 상에서는 제2 절연막(16)에 개구를 형성하지만 오버코트막(29)에는 개구를 형성하지 않기 때문에, 오버코트막(29)은 제2 절연막(16)과는 다른 재질로 하는 것이 좋다. 또 오버코트막(29)에 도전성막을 사용할 때는 각 센서부(4)에 독립한 오버코트막(29)을 형성한다. 오버코트막(29)은 센서부(4)의 중앙 부근에 제2 전극(9)과 함께 남기 때문에, 제2 전극(9)과 동일한 유연성이나 탄력성 이 있는 쪽이 좋다. 따라서 오버코트막(29)은 비교적 얇게 형성된다. 또한, 이 실시예에서는 오버코트막(29)을 1층으로 형성했지만, 얇은 2층의 막에 의하여 형성해도 된다.
이 오버코트막(29)은 다음과 같이 형성된다. 제2 전극(9) 위에 오버코트막(29)으로 되는 감광성을 갖는 폴리이미드를 기판(1) 위에 도포하고, 스피너(spinner)에 의하여 균일한 막으로 한다. 그리고 릴리이스 구멍(15)이나 통풍구(23)를 제외한 부분의 유기막을 노광 처리로 경화하고, 현상 처리에 의하여 릴리이스 구멍(15)이나 통풍구(23)에 대응하는 유기막을 제거한다. 이 오버코트막(29)은 제2 전극(9) 이외의 부분에도 형성되지만, 제2 전극(9) 위에만 형성해도 된다.
센서부(4)에서는, 제2 전극(9) 위의 제2 절연막(16)과 보호막(17)을 원형 형상으로 제거하여 개구부(26)를 형성한다. 이 개구부(26)에서는 제2 전극(9)과 오버코트막(29)이 존재한다. 그 때문에 제2 전극(9)이 만곡하기 쉬워지고, 검체의 凸부가 제2 전극(9)에 닿았을 때에 제2 전극(9)이 만곡하여 제1 전극(8)과 접촉하기 때문에, 압력에 대하여 민감한 센서부(4)가 된다. 이에 대하여, 제2 전극(9) 위에 제2 절연막(16)이나 보호막(17)을 남긴 경우, 그 몫만큼 제2 전극(9)이 만곡하기 어렵게 되기 때문에, 압력에 대하여 둔감한 센서부(4)가 된다. 제2 전극(9)의 만곡의 용이성은 센서부(4)의 감도에 영향을 미치고, 압력에 대하여 민감하게 될수록 압력을 과도하게 검지하기 때문에 검체의 윤곽이 불명료하게 되며, 압력에 대하여 둔감해질수록 검체를 검지할 수 없는 부분이 존재하기 때문에 검체가 불선명하게 된다. 따라서 너무 민감하게 되어도, 너무 둔감하게 되어도 잘못된 검지의 가능성이 증대 하기 때문에, 제2 전극(9)의 만곡의 용이성이 적정하게 되도록, 개구부(26)의 크기를 설계할 필요가 있다. 또한, 이 실시예에서는 개구부(26)를 원형 형상으로 하였으나, 4각형 형상 등의 다른 형상이라도 된다.
18은 폴리이미드 등의 유기 절연막으로 이루어지는 실재(sealing material)이며, 보호막(17) 위에 적층되어 있다. 이 실재(18)는 통풍구부(5)의 통풍구(23)를 최종적으로 막는 것이며, 개구부(26)에서는 제거하고 있다. 또한, 실재(18)로서는 SiNx, SiO2를 사용해도 된다.
다음에 본 발명의 제５의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다. 도 11은 도 1의 2×2의 4개의 센서부(4)의 평면도, 도 12는 도 11의 A-A 단면도(센서부 1개분에 상당함)이다. 유리 기판(1), 하층 절연막(11) 및 제1 배선(2)의 구성은 제1 실시예와 공통이므로 설명을 생략한다.
8은 기판(1)의 위에 배치된 제1 전극으로, 중심이 접점부로 되는 원반 형상의 랜드(land)를 갖는다. 이 제1 전극(8)은, 예를 들면 Al과 Mo의 적층 구조로 이루어지며, 행 방향의 제1 배선(2)에 콘택트 층(12)을 통하여 접속되어 있다. 콘택트 층(12)의 구성은 제1 실시예와 공통이므로 설명을 생략한다.
9는, 공동부(10)를 개재한 상태로 제1 전극(8)에 대향되게 설치된 제2 전극으로, 열 방향의 제2 배선(3)을 겸하고 있다. 이 제1 전극(8)과 제2 전극(9) 사이의 공동부(10)는 각각의 센서부(4)에 열 방향으로 각각 2개의 연통부(31)로 연통되고, 열의 선단에 배치된 통풍구부(5)에서 개구되어 있다. 이 제2 전극(9)은 예를 들면 Mo로 이루어지며, 각 센서부마다 보았을 때에, 제1 전극(8)의 외륜(에지)으로부터 충분히 떨어진 위치로부터 시작하는 대략 사각형을 이루며, 4구석에 릴리이스 구멍(15)을 갖고 있다. 이 도면의 예에서는, 제2 전극(9)은 실질적으로 센서부(4)의 크기를 정하는 것이며, 예를 들면 1접점 센서당 50㎛×50㎛의 크기이다. 또한, 이 실시예에서는, 제2 전극(9)과 일체에 형성되고, 인접하는 센서부(4)와의 사이에 존재하는 금속층도 제2 전극(9)과 동일한 폭을 갖고 있다. 이 인접하는 센서부(4) 사이에 존재하는 금속층은, 연통부(31)를 덮는 동시에 인접하는 센서부(4)의 제2 전극(9) 끼리를 전기적으로 접속하는 역할을 수행하며, 이것에 의해 제2 전극(9)이 제2 배선(3)으로서 작용한다. 그리고 이 금속층은 제2 전극(9)도 포함하여 제2 배선(3)으로서 보았을 때, 전체적인 형상이 가늘고 긴 형상의 전극으로 된다.
릴리이스 구멍(15)은, 하나의 센서부에 대하여 복수개, 나아가서는 각 센서부마다 설치되는 것이 바람직하다. 본 발명에 있어서는, 윗면으로부터 평면적으로 보았을 때에, 이 릴리이스 구멍(15)으로부터 제1 전극(8)의 윤곽 부분을 엿볼 수 있는 것과 같은 배치, 즉 적어도 제1 전극(8)에 대향하는 부분을 갖도록 제2 전극(9)에 설치되어 있다. 단, 최종적으로 이 릴리이스 구멍(15)은 보호막(17) 등에 의하여 폐색되는 것이 바람직하므로, 센서부(4)의 동작 상태에서 릴리이스 구멍(15)으로부터 제1 전극(8)을 관찰할 수 있는 것은 아니다. 릴리이스 구멍(15)은 접점 영역(27)에 가까우므로, 이것을 개방해 두면 먼지나 티끌, 액체가 공동(10) 안으로 들어가서, 접점 불량 등 지장이 발생할 가능성이 있기 때문이다.
또한, 본 실시예에 있어서는, 릴리이스 구멍(15)은 제1 실시예에 비하여 센 서부(4)의 중심 쪽에 형성되어 있다. 중간층(25)을 제거하는 에칭 처리를 행할 때, 에칭액은 릴리이스 구멍(15)을 통과하여 중간층(25)에 이르고, 중간층(25)의 단부로부터 순차적으로 에칭하기 때문에, 릴리이스 구멍(15)의 위치가 센서부(4)의 내측에 있을수록 중간층(25)의 제거 효율이 향상되지만, 센서부(4)의 중앙부는 제1 전극(8)이 제1 절연막(13)으로 피복되어 있지 않기 때문에, 릴리이스 구멍(15)을 형성할 때 제1 전극(8)도 에칭되고 말 우려가 있다. 따라서 릴리이스 구멍(15)의 내측의 단부는 제1 절연막(13)으로 피복된 제1 전극(8)의 외주 가장자리 상에 있는 것이 바람직하다.
더 상세하게 설명하면, 릴리이스 구멍(15)이 제1 전극(8)의 윤곽부에 위치하기 때문에, 평면에서 개구하지 않고 경사져서 개구하고 있는 것이 되며, 적어졌다고는 하나 발생하는 기포가 극히 효율적으로 빠져 나오게 되고, 에칭의 얼룩이나 에칭 잔사가 남기 어렵다. 또, 릴리이스 구멍(15)을 제1 전극(8)과 제1 절연막(13)이 겹쳐진 부분의 위쪽에 배치하는 것으로, 공동부(10) 안에서 발생한 가스가 제1 전극(8)의 윤곽부 부근에 이른 시점에서 릴리이스 구멍(15)으로부터 외부로 배기할 수 있다. 이것은, 예를 들면, 릴리이스 구멍(15)이 제1 전극(8)보다도 외측에 위치한 경우, 공동부(10) 내의 가스는 제1 전극(8)의 윤곽부에 이르러도, 그곳으로부터 릴리이스 구멍(15)까지 더 이동할 필요가 있다. 그러나, 제1 전극(8)의 윤곽부와 릴리이스 구멍(15) 사이의 공동부에 제1 전극(8)의 두께만큼만 단차가 생기기 때문에, 공동부(10) 내의 가스는 이 단차를 통과하지 않으면 릴리이스 구멍(15)까지 이를 수 없다. 따라서, 평면적으로 보아 제1 전극(8)과 겹쳐지도록 릴리이스 구멍(15)을 배치하는 것으로, 공동부(10) 내의 가스를 효율 좋게 배기할 수 있다.
이 실시예에서는 릴리이스 구멍(15)이 연통부(31)에 겹쳐지도록 형성되어 있다. 연통부(31)는 가늘고 긴 통로가 되기 때문에, 릴리이스 구멍(15)을 연통부(31) 위에 설치하는 것으로, 제조 중에 연통부(31) 내에 존재한 중간층을 확실히 제거할 수 있다.
13은, 제1 전극(8)에 적층된 제1 절연막으로, 동심원 형상으로 배치된 2개의 링 형상을 하고 있다. 이 제1 절연막(13)은, 예를 들면 SiNx 또는 SiO2 등이며, 바탕층(11)이나 제1 전극(8)의 주요 부분을 덮는 것으로, 본 실시예에 있어서는, 특히 제2 전극(9) 및 그 위에 밀착하여 설치된 피막의 형상을 특정하는 것이기도 하다. 그리고, 제1 전극(8)의 중앙 부분은, 접점으로서 기능시키는 접점 영역(27)이므로, 제1 절연막(13)으로 덮이지 않고 전극이 노출되어 있으나, 제1 절연막(13)의 凹부(28)에 있어서는 제1 전극(8)을 노출시킬 필요는 없기 때문에, 얇게 덮고 있어도 된다. 이 경우, 제1 절연막(13)의 단면도는 바로 거의 凹자 형상으로 된다. 또한, 이 실시예에서는 凹부(28)에서 제1 전극(8)을 노출시키고 있다. 凹부(28)에서 제1 전극(8)을 노출시키는 경우, 凹부(28)도 접점으로서 기능하기 때문에, 그만큼 민감한 센서가 된다. 또, 凹부(28)에서 단차가 커지기 때문에, 후술하는 제2 전극(9)의 凹凸이 커지고, 제2 전극(9)의 강도가 향상된다.
29는 오버코트막이며, 제2 전극(9)을 덮고 있다. 16은 제2 절연막, 17은 보호막이며 오버코트막(29) 위에 적층된다. 오버코트막(29), 제2 절연막(16), 및 보 호막(17)의 재질이나 구성은 제4 실시예와 공통이기 때문에 설명을 생략한다.
제2 전극(9) 그 자체는 거의 균일한 막두께를 하고 있으나, 제1 절연막(13)의 형상에 따라, 중간층(25)의 표면이 제1 절연막(13)의 형상에 따라서 凹凸로 되기 때문에, 제2 전극(9)도 물결치는 것과 같은 凹凸 형상으로 된다. 즉 제1 절연막(13)이 존재하는 장소에서 위로 부상하고, 凹부(28)의 장소에서 잠기며, 이것이 동심원 형상이라면 수면에 돌을 던졌을 때와 같은 파문 형상으로 된다. 이와 같이 하여 제2 전극(9)이 전체적으로 凹凸 부분을 갖기 때문에, 제2 전극(9)이 유연하게 되어 또한 복원력이 증가한다. 또 제2 전극(9) 또는 이것에 적층된 보호막(17)에 강한 압력이 가해졌을 때라도, 제2 전극(9)이나 보호막(17) 전체에 응력이 작용하기 때문에, 강도가 증가하며, 제2 전극(9)이 파손되는 일은 극히 드물게 된다.
이 실시예에서는, 제1 절연막(13)의 凹부를 1개소 링 형상으로 설치하였으나, 이것에 한정되는 것은 아니며, 복수로서 거의 동심원 형상으로 설치해도 된다. 또 동심원 형상이 아니라 주름 상자 형상으로 설치할 수도 있다.
다음에 본 발명의 제6의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다. 도 13은 도 1 의 2×2의 4개의 센서부(4)의 평면도, 도 14는 도 13의 A-A 단면도(센서부 1개분에 상당함)이다. 유리 기판(1), 하층 절연막(11), 제1 배선(2), 제1 전극(8)의 구성은 제5 실시예와 공통이며, 그래서 설명을 생략한다.
13은 SiNx 또는 SiO2에 의한 제1 절연막이며, 하층 절연막(11)이나 제1 배선(2)을 덮고 있다. 또 제1 절연막(13)은 제1 전극(8)의 외주 부분도 덮으며, 이것에 의해 홈부를 가진 원형 형상의 센서 구멍(14)을 형성하고 있다. 제1 절연막(13)으로 제1 전극(8)의 외주를 덮는 형상으로 함으로써, 공동부(10) 위에 제1 전극(8)과 대향 배치되는 제2 전극(9)의 형상도 홈부를 갖는 것으로 되며, 제1 전극(8)과 제2 전극(9)은 접촉시에 점접촉이 아닌 면접촉으로 된다.
제1 절연막(13)을 형성하는 또 하나의 목적으로서, 제1 전극(8)의 외주 부분을 덮는 구조를 이루는 것에 의해, 공동부(10) 위에 대향되는 제2 전극(9)에 凹凸을 형성하는 것을 들 수 있다. 즉, 제2 전극(9)을 형성하는 경우, 먼저 제1 전극(8)이나 제1 절연막(13) 위에 막두께가 거의 균일한 중간층(25)(도 6 참조)을 적층하고, 그 중간층(25) 위에 제2 전극(9)을 적층하고, 그 후에 중간층(25)을 제거한다. 따라서, 제2 전극(9)은 제1 전극(8)이나 제1 절연막(13)의 표면 형상에 따른 형상으로 된다. 이 실시예에서는 제2 전극(9)의 凹凸 부분을 제1 전극(8)의 주변 부근에만 설치하고, 제1 전극(8)의 중앙 부근에는 설치하고 있지 않다. 그러나 제1 전극(8)의 주변 부분에 제2 전극(9)의 절곡 부분이 있는 것만으로도, 제2 전극(9)의 복원력이 향상된다.
본 발명에서는 제1 전극(8)의 외주 부분 상에 설치된 제1 절연막(13)의 단부 모서리의 단면을 도 15a에 나타내는 바와 같이 경사각도 θ로 경사시키고 있다. 이 경사각도 θ는, 실험, 연구를 거듭한 결과, 약 30도∼60도가 적합하다. 보다 바람직하게는 약 40∼50도이다.
이 제2 전극(9)의 절곡 부분의 경사각도에 대하여, 도 15에 의거하여 상세히 설명한다. 도 15a는 본 실시예의 제2 전극을 나타내며, 도 15b는 종래의 제2 전극 을 나타낸다. 도 15b와 같이, 제1 절연막(13)의 단면 경사각도를 직각으로 하면, 이것을 모방하여 형성되는 제2 전극(9)의 절곡 부분도 직각으로 되며, 제1 전극(8)과 제2 전극(9)의 접촉시에 제2 전극(9)의 직각 부분에 직접적으로 압력이 가해지기 때문에 파손되기 쉬워진다.
또, 제1 절연막(13)의 단면 경사각도는, 제2 전극(9)의 절곡 부분의 막두께에도 영향을 미친다. 즉, 제1 절연막(13) 위에 중간층(25), 제2 전극(9)을 순차적으로 적층하는 것으로, 제2 전극(9)이 제1 절연막(8)의 형상을 모방한 형상으로 되지만, 제1절연막(13)의 단부 모서리의 단면 경사각도가 직각인 경우, 제1 절연막(13)의 단부 모서리 부근의 중간층(25)이나 제2 전극(9)의 막두께가 다른 부분의 막두께보다 얇아진다. 그 때문에 제2 전극(9)의 절곡 부분이 파손되기 쉬워지고, 또 공동부(10)의 간격도 불균일하게 되므로 센서부(4)의 정밀도도 불균일하게 된다.
한편, 제1 절연막(13)의 단면 경사각도를 너무 예각으로 한 경우도 문제가 생긴다. 즉, 경사각도를 예각(제1 절연막(13)의 단부 모서리가 제1 전극(8) 상에서 경사를 이루는 각도가 30도 이하)으로 하면, 이것을 모방하여 형성되는 제2 전극(9)의 절곡 부분도 예각으로 되며, 제1 전극(8)과 제2 전극(9)의 접촉시에 제2 전극(9)의 절곡 부분에 걸리는 압력은 분산되기 때문에, 파손은 일어나기 어렵게 되지만, 복원성이 나빠지고 만다.
제2 전극(9)의 절곡 부분의 파손을 막으면서 최적의 복원력을 갖는 경사각도 θ를 실험에 의해 연구한 결과, 제1 절연막(13)의 단면 경사각도 θ가 약 30∼60도 일 때가 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 보다 바람직하게는 약 40∼50도일 때이다. 이와 같이 제1 절연막(13)의 단면 경사각도 θ를 약 30∼60도로 하면, 제2 전극(9)의 절곡 부분의 경사 각도도 약 30∼60도로 되어, 파손이 적고 복원력이 있는 제2 전극(9)을 실현할 수 있다.
제2 전극(9) 위에는 오버코트막(29)을 형성한다. 오버코트막(29)으로 되는 감광성을 갖는 폴리이미드를 기판(1) 위에 도포하고, 스피너에 의하여 균일한 막으로 한다. 그리고 릴리이스 구멍(15)이나 통풍구(23)를 제외한 부분의 유기막을 노광 처리하여 약 250℃ 근처(약 250∼약 300℃라도 됨)로 포스트 베이킹(소성)하여 경화시키고, 현상 처리에 의하여 릴리이스 구멍(15)이나 통풍구(23)에 대응하는 유기막을 제거한다. 오버코트막(29)의 포스트 베이킹 온도를 200℃로 행한 경우, 소성 부족으로 되며 경화가 불충분한 데다가, 오버코트막(29) 위에 적층시키는 제2 절연막(16)과의 밀착성이 나빠져, 절연막의 박리가 생기기 쉬워진다. 전술한 바와 같이 포스트 베이킹 온도가 250℃보다 낮으면 경화가 불충분하게 되므로, 외부로부터의 물의 침입에 대한 내수성(耐水性)이 나빠진다.
다음에, 250℃ 이상의 포스트 베이킹 온도에서의 물방울 적하에 의한 불량 발생률을 표 1에 나타낸다. 표 1은 리크 포인트(leak point) 테스트 결과의 대표적인 수치를 나타낸다. 리크 포인트란, 복수의 센서부(4)가 정렬된 1유닛의 미세한 형상을 검지하는 압력 센서에 있어서의, 불량 센서부(4)가 차지하는 비율을 나타내고 있다. 그리고 리크 포인트(before)는 물방울을 적하하기 전의 불량률이며, 리크 포인트(after)는 물방울을 적하하고 10분 정도 방치한 후의 불량률을 나타내고 있 다.
포스트 베이킹 온도 리크 포인트 (before) : A(%) 리크 포인트 (after) : B(%) 변화 비율 (B-A)(%)
250℃ 0.39 0.43 0.04
300℃ 0.19 0.26 0.07
350℃ 2.13 5.96 3.83

포스트 베이킹 온도가 250℃일 때, 물방울 적하 전후에 있어서의 리크 포인트의 불량률의 변화는, 포스트 베이킹 온도가 250℃일 때는 0.04, 300℃일 때는 0.07로, 함께 0.1 이하이며, 적하 후도 내수성이 변하지 않고 불량의 발생이 적었다. 이것에 대해, 포스트 베이킹 온도가 350℃로 되면 리크 포인트(before)로부터 리크 포인트(after)의 수치가 급격히 증가하며, 변화 비율도 3 이상으로 되어, 내수성이 나빠지고 있는 것을 나타내고 있다. 이와 같이, 포스트 베이킹 온도가 약 250℃∼약 300℃라면 센서부(4)의 내수성이 양호하게 되며, 센서부(4)의 수율이 현격하게 향상된다.
제4 실시예에서는 제2 전극(9)에 복수의 凹凸을 형성하고, 이 제2 전극(9) 위에 오버코트막을 적층하고 있다. 그리고 이 때의 오버코트막의 포스트 베이킹 온도는 200℃로 해도 된다. 이 때 제2 전극을 凹凸 형상으로 하는 것으로, 제2 전극과 오버코트막의 적층막에 최적의 유연성과 복원력을 부여할 수 있었다. 그러나, 오버코트막의 포스트 베이킹 온도를 올리면, 이에 수반하여, 오버코트막 자체의 유연성을 잃어버리고 만다. 그 때문에, 복수의 凹凸을 갖는 제2 전극상에 250℃로 처리된 오버코트막을 적층하면, 오버코트막이 지나치게 단단해지기 때문에, 제2 전극 과 오버코트막의 적층체의 유연성이 없어지고, 제1 전극과 제2 전극의 접촉이 불균일하게 되어서 센서부의 감도가 나빠지거나, 제2 전극에 凹凸 부분에서 균열이 발생하여 내수성이 저하되는 등의 이상이 생긴다. 그 때문에, 오버코트막(29)을 약 250℃ 이상으로 포스트 베이킹하는 경우, 제2 전극(9)의 센서 영역에 대응하는 부분을 凹凸 형상이 없는 평판 형상으로 함으로써, 제2 전극(9)과 오버코트막(29)의 적층체에 최적의 유연성과 복원력을 부여할 수 있고, 센서부(4)에 의해서 균일한 감도를 유지할 수 있다.
또, 오버코트막(29)은, 포스트 베이킹 한 후에 막두께가 균일하며 凹凸이 없는 평활면으로 함으로써, 오버코트막(29)의 하층에 위치하는 제2 전극(9)에 압력이 걸렸을 때의 센서 검지 감도를 균일한 것으로 할 수 있다. 오버코트막(29)은 제2 절연막(16)과 다른 재질로 하는 것이 좋고, 또 오버코트막(29)은 제2 전극(9)과 동일한 유연성이나 탄력성이 있는 것이 좋다. 또한, 이 실시 형태에서는 오버코트막(29)이 제2 전극(9)으로 되는 금속층막에 전면에 걸쳐 형성되어 있으나, 센서부(4)에 있어서 제2 절연막(16)이 제거된 개구(26)에 상당하는 부분에만 오버코트막(29)을 형성해도 된다.
본 실시 형태에서는, 제2 절연막(16)과 보호막(17)은 동일 재료이지만, 별도의 공정으로 형성된다. 제2 절연막(16), 공동부(10) 및 보호막(17)을 형성하는 공정은 제1 실시예와 공통이기 때문에 설명은 생략한다.
센서부(4)가 완성된 후, 실재(18)로 되는 감광성을 갖는 폴리이미드를 보호막(17) 위에 도포하고, 스피너에 의하여 균일한 막으로 한다. 그리고 센서 구멍 (14)과 거의 같은 면적의 개구부(26)에 대응하는 부분을 제외하고 유기막을 노광 처리로 경화시켜, 현상 처리로 개구부(26)의 유기막을 제거한다. 따라서 센서부(4)에서는 개구부(26)를 갖는 막으로 된다.
또한, 센서부(4)의 제2 전극(9) 위의 제2 절연막(16)과 보호막(17)을 제거하여 개구부(26)를 형성한다. 개구부(26)의 크기를 제1 절연막의 개구의 크기보다 작게 하면, 제2 전극의 절곡 부분에 제2 절연막이나 보호막이 남는 것으로 되어 절곡 부분의 강도가 향상된다. 또, 개구부(26)의 직경을 약 24∼28㎛ 정도로 하면, 제2 전극과 오버코트막의 적층체에 적절한 유연성과 복원력을 부여할 수 있다. 이 때 SiNx를 제거하는 에칭액에 의하여 개구부(26)를 형성하지만, 오버코트막(29)이 제2 전극(9) 위에 존재하지 않는 경우는, 이 에칭액이 제2 전극(9)을 침투하여 공동부(10) 안으로 들어가고 만다. 이 공동부(10)로 들어간 에칭액은 공동부(10)가 밀폐 상태로 되어 있기 때문에 제거할 수 없고 공동부(10) 안에 괴인다. 그리고 이 에칭액이 원인으로 센서부(4)가 유효하게 작동하지 않고, 신뢰성에 영향이 있었다. 그래서 제2 전극(9) 위에 오버코트막(29)을 형성함으로써, 오버코트막(29)이 에칭액의 침투를 막고, 공동부(10)에 에칭액이 침입하지 않도록 하고 있다.
따라서 오버코트막(29)은 오버코트막(29)의 바로 위에 적층된 제2 절연막(16)과는 다른 재질의 것을 사용하고, 개구부(26)를 형성할 때의 에칭액에는 제2 절연막(16)은 에칭할 수 있으나, 오버코트막(29)은 에칭되지 않는 것을 사용한다.
이 실시 형태에서는 제1 전극(8)의 둘레 가장자리 부분에 제1 절연막(13)의 단부 모서리가 위치하는 것을 설명하였으나, 본 발명은 제1 전극(8)의 중앙 부분에 도 제1 절연막(13)이 일부 존재하는 경우에도 유효하다. 예를 들면, 제5 실시예의 경우에도 제1 절연막(13)의 단부 모서리를 경사시키면 된다.
상술의 실시예에서는, 제2 전극막의 전 절연막을 제거하거나, 얇은 오버코트막만을 남겨 두었다. 이와 같이 하면 제2 전극에 최적의 유연성과 복원력을 부여할 수 있으나, 이 복원력과 유연성을 손상시키지 않는 범위에서 제2 전극에 그 밖의 막을 적층해도 된다. 예를 들면, 센서부의 중앙 부분에 두께가 있는 절연막이나 센서부의 중앙 부분에 별체의 절연막을 설치해도 된다.
본 발명은, 마이크로 센서의 상부 전극으로 되는 제2 전극에, 압력에 따라 제1 전극측으로 만곡하는 유연성과, 압력이 없어졌을 때에 원래의 상태로 돌아오는 복원력의 정도를 원하는 상태로 설정한다. 이것에 의해, 지문 센서와 같은 미세한 형상을 검지하는 압력 센서에 있어서, 사용자는 목적이나 용도로 따른 각종 유연성과 복원력을 설정할 수 있고, 센서부의 고장이 적으며, 적정한 감도의 압력 센서를 제공할 수 있다.
또, 제2 전극에 凹凸을 형성하여 복원성을 향상시키는 경우, 절곡 부분에 부하가 집중하여 제2 전극이 파손되기 쉬워지는 경우가 있으나, 제1 전극 둘레부를 덮는 제1 절연막의 단부 모서리를 제1 전극상으로부터 소정의 각도만큼 경사시킴으로써, 절곡 부분에 압력이 집중되는 일 없이 분산되고, 파손되기 어려운 압력 센서로 할 수 있다.
또, 압력 센서의 공동부를 형성하는 경우에 있어서, 릴리이스 구멍을 제1 전 극의 윤곽 부분에 대응하도록 상기 제2 전극에 배치함으로써, 중간층을 효율 좋게 얼룩 없이 제거할 수 있다.
또, 제2 전극상의의 절연막을 제거하는 경우에 있어서, 에칭액이 공동부에 침입하는 경우가 있으나, 제2 전극상에 오버코트막을 형성하고, 다시 오버코트막을 평활화함으로써, 센서부의 파손을 감소시켜서 내수성이 향상된 수율이 높은 압력 센서로 할 수 있다.
또, 제2 전극상에 오버코트막을 형성하는 경우에 있어서, 오버코트막을 250∼300℃로 성막함으로써, 보다 내수성이 양호하게 되며, 센서부의 수율이 현격하게 향상된다.

Claims (18)

  1. 복수의 센서부를 매트릭스 형상으로 배치한 압력 센서에 있어서,
    상기 센서부는, 상기 센서부 내에 배치된 제1 전극과, 상기 제1 전극을 덮는 제1 절연막과, 상기 제1 절연막에 형성되는 동시에 상기 제1 전극의 일부분을 노출시키는 센서 구멍과, 적어도 센서 구멍 및 그 주변부의 위쪽에 위치하는 공동부와, 상기 공동부를 사이에 두고 상기 제1 전극에 대향 배치되는 동시에 제1 전극측으로 만곡 가능한 제2 전극을 갖는 것을 특징으로 하는 압력 센서.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 전극은, 상기 센서부의 대략 중앙에 위치하는 중앙 전극부와, 상기 센서부 내에 위치하는 동시에 상기 중앙 전극부를 에워싸도록 형성된 환형부를 구비하는 압력 센서.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 절연막은 상기 제1 전극상에 있어서 센서 구멍과는 별도로 적어도 1개소의 凹부를 구비하는 압력 센서.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 절연막의 단부 모서리가 제1 전극의 외주부분에 위치하는 압력 센서.
  5. 제 1항에 있어서,
    센서 구멍의 주위에 존재하는 상기 제1 절연막의 두께가 2000∼5000Å인 압력 센서.
  6. 제 1항에 있어서,
    센서 구멍이 원형 형상이며, 그 직경이 5∼40㎛인 압력 센서.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 공동부 아래에 위치하는 상기 제1 전극 표면상으로부터 올라가는 상기 제1 절연막의 단부 모서리는, 제1 전극상으로부터 경사져 있는 압력 센서.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 전극의 윤곽 부분에 대응하도록 상기 제2 전극에 릴리이스 구멍이 설치되어 있는 압력 센서.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 전극에 제2 절연막을 적층하고, 센서부의 중앙 부근의 상기 제2 절연막을 제거하여 개구부를 형성하는 압력 센서.
  10. 제 9항에 있어서,
    센서부 내의 상기 제2 절연막이 제거된 부분이 원형 형상이며, 그 직경이 24∼28㎛인 압력 센서.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 개구부 내의 제2 전극상에 오버코트막이 형성되어 있는 압력 센서.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 오버코트막이 상기 제2 절연막과 다른 재질에 의해 형성되어 있는 압력 센서.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 제2 절연막이 무기 절연막에 의해 형성되며, 상기 오버코트막이 유기 절연막에 의해 형성되어 있는 압력 센서.
  14. 제 11항에 있어서,
    센서부의 중앙 부분의 상기 오버코트막 표면이 평탄하게 되어 있는 압력 센서.
  15. 복수의 센서부를 배치한 압력 센서의 제조 방법에 있어서,
    상기 센서부 내에 제1 전극을 형성하는 공정과, 상기 제1 전극상에 제1 절연막을 형성하는 공정과, 상기 제1 전극의 중앙에 존재하는 제1 절연막을 제거하는 공정과, 상기 제1 절연막 상에 중간층을 형성하는 공정과, 상기 중간층 상에 제2 전극을 형성하는 공정과, 상기 제2 전극에 제2 절연막을 형성하는 공정과, 상기 중간층을 제거하여 공동부를 형성하는 공정과, 상기 센서부의 중앙 부분에 존재하는 상기 제2 절연막을 제거하여 개구부를 형성하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 압력 센서의 제조 방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    적어도 제2 전극의 중앙 부분에 오버코트막을 형성하는 공정과, 상기 오버코트막 상에 제2 절연막을 형성하는 공정과, 상기 제2 전극의 중앙 부분에 존재하는 상기 제2 절연막을 제거하여 개구부를 형성한 공정을 구비하는 압력 센서의 제조 방법.
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 제1 전극과 겹쳐지도록 제2 절연막 및 제2 전극에 릴리이스 구멍을 형성하는 공정과, 상기 릴리이스 구멍을 통하여 중간층을 제거하는 공정과, 중간층을 제거한 후에 상기 릴리이스 구멍을 막는 공정을 구비하는 압력 센서의 제조 방법.
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 오버코트막을 250∼300℃로 포스트 베이킹하는 공정을 구비하는 압력 센서의 제조 방법.
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