(57)【要約】【課題】例えば、乾燥した指や湿った指、あるいは硬い指先や柔らかい指先など、検出対象の表面が様々な状態であっても、対象の表面形状をより鮮明に検出できるようにする【解決手段】  切り替えスイッチ１２１，１２２を切り替えることで、下部電極１０３と上部電極１０４との間の容量に加え、上部電極１０４と検出対象となる指１５０との間の容量を、容量検出回路１２３で検出する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の上の同一平面に各々が絶縁分離されて配列された複数の下部電極、及びこの下部電極の上に所定の間隔をあけて配置され金属からなる変形可能な板状の上部電極から構成され、各々が分離して設けら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た前記上部電極を支持する支持部材と、
前記上部電極を覆うように形成された封止膜と、
前記容量検出素子に発生した容量を検出するための制御回路と
を備えたことを特徴とする表面形状認識用センサ。
【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、
前記制御回路は、前記下部電極と前記上部電極との間の容量及び前記封止膜の表面に接触した検出対象物と前記上部電極との間の容量とを各々検出する
ことを特徴とする表面形状認識用センサ。
【請求項３】
請求項２記載の表面形状認識用センサにおいて、
前記制御回路は、
容量検出回路と、
前記上部電極の接続を前記容量検出回路と接地電位とのいずれかに切り替える第１切り替えスイッチと、
前記下部電極の接続を前記容量検出回路と接地電位とのいずれかに切り替える第２切り替えスイッチと
を備えたものであることを特徴とする表面形状認識用センサ。  
【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、
前記封止膜の上面に設けられて接地電位に接続された電極パターンを備えたことを特徴とする表面形状認識用センサ。
【請求項５】
請求項４記載の表面形状認識用センサにおいて、
前記電極パターンは、隣り合う前記容量検出素子の間に配置され、平面視格子状に形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。
【請求項６】
請求項１〜５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、
前記半導体基板には、集積回路が形成され、
前記制御回路は、前記集積回路に含まれることを特徴とする表面形状認識用センサ。
【請求項７】
請求項１〜６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、
前記封止膜の上に、前記上部電極に対応して配置された突起を備える
ことを特徴とする表面形状認識用センサ。
【請求項８】
配列された複数の容量検出素子から構成された表面形状認識用センサを製造する方法であって、
半導体基板の上に層間絶縁層を形成する工程と、
前記層間絶縁層の上に第１金属膜を形成する工程と、
前記第１金属膜の上に前記容量検出素子の形成領域に対応する複数の開口部を備えた第１マスクパターンを形成する工程と、
前記第１マスクパターンの開口部底部に露出した第１金属膜の表面にメッキ法により第１金属パターンを形成する工程と、
前記第１マスクパターンを除去した後、前記容量検出素子の形成領域に対応し、前記第１金属パターンの周囲に配置された開口部を備えた第２マスクパターンを前記第１金属膜及び前記第１金属パターンの上に形成する工程と、
前記第２マスクパターンの開口部の底部に露出した前記第１金属膜の表面にメッキ法により前記第１金属パターンより高い第２金属パターンを形成する工程と、
前記第２マスクパターンを除去した後、前記第１金属パターン及び前記第２金属パターンをマスクとして前記第１金属膜をエッチング除去し、前記第１金属膜と前記第１金属パターンからなる下部電極及び前記第１金属膜と前記第２金属パターンからなる支持電極を、前記検出素子の形成領域毎に形成する工程と、
前記下部電極を覆いかつ前記支持電極の上面が露出するように前記層間絶縁層の上に犠牲膜を形成する工程と、
前記犠牲膜及び前記支持電極の上に複数の開口部を備えた上部電極を前記検出素子の形成領域毎に形成する工程と、
前記上部電極を形成した後、前記上部電極の開口部を介して前記犠牲膜を除去し、前記下部電極の上部に空間を形成する工程と、
前記犠牲膜を除去した後、前記上部電極の上に絶縁材料からなる封止膜を形成する工程と、
前記封止膜の上に、前記検出素子の形成領域毎に突起を形成する工程と
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。
【請求項９】
請求項８記載の表面形状認識用センサの製造方法において、
前記封止膜を形成した後、前記封止膜の上に第２金属膜を形成する工程と、
前記第２金属膜の上に開口部を備えた第３マスクパターンを形成する工程と、
前記第３マスクパターンの開口部の底部に露出する前記第２金属膜を除去する工程と、
前記第３マスクパターンを除去する工程と
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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及びこの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の情報化社会の進展と現代社会の環境変化において、セキュリティ技術に対する関心が高まっている。例えば、電子マネーなどのシステム構築のための本人認証技術が、大きく注目されている。また、クレジットカードの不正利用の防止のための認証技術についても、研究開発が活発に行われ、多くの技術が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
これらのような認証には、指紋や音声などを用いる種々の方式があるが、中でも、指紋を用いた認証については、これまで多くの技術が開発されている。指紋認証のためには指紋を読み取る必要があるが、指紋を読み取る方式としては、レンズや照明などの光学系を備えた光学式や、感圧シートなどを用いた圧力式がある。また、半導体基板の上にセンサを配置した半導体式などがある。これらの方式の中で、小型化が容易で汎用性を有するのは、半導体式である。
【０００４】
半導体式のセンサとしては、ＬＳＩ製造技術を用いた静電容量式の指紋センサがある（非特許文献２）。この方式の指紋センサは、小さな静電容量検出センサセルをＬＳＩの上に２次元的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ものである。
また、対向配置させた２つ電極の一方を変形可能とさせたセンサセルを２次元的に配列させ、表面形状の凹凸に対応して電極を変形させてセンサセルの容量を変化させることで、表面の形状を検出する表面形状認識用センサも提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
この表面形状認識用センサは、図７に示すように、半導体基板７０１の上に層間絶縁層７０２を介して形成された複数の下部電極７０３と、下部電極７０３の上に所定の間隔をあけて対向配置された上部電極７０４とを備えるようにしたものである。また、上部電極７０４には、貫通孔７０４ａが設けられている。
【０００６】
上部電極７０４は、複数の下部電極７０３に対して共通に設けられ、複数の下部電極７０３を区画するように設けられた支持電極７０５によって支持され、下部電極７０３の対向する部分が、図７の下方向に変形可能とされている。また、上部電極７０４の上には、上部電極７０４の全域を覆うように設けられた封止膜７０６が設けられ、また、封止膜７０６の上には、複数の下部電極７０３に対応して複数の突起７０７が設けられている。
【０００７】
また、図７には示していないが、層間絶縁層７０２の下の半導体基板７０１の上には、例えば複数のＭＯＳトランジスタやこれらを接続する配線などを備えた集積回路が形成され、集積回路の一部で検出回路７０８が形成されている。検出回路７０８に、各々下部電極７０３が、配線を介して接続している。
【０００８】
図７に示す指紋センサでは、検出対象の指７０９の表面が封止膜７０６の上に接触すると、まず、突起７０７が指の表面に接触し、指からの圧力により突起７０７が下方に押し下げられる。このことにより、封止膜７０６とともに上部電極７０４も押し下げられて撓み、この部分では、上部電極７０４と下部電極７０３との間隔が変化する。この結果、上部電極７０４と下部電極７０３との間に形成されていた静電容量が変化する。
【０００９】
この静電容量の変化は、検出回路７０８により検出され、各下部電極７０３より検出された複数の静電容量の値により、指紋の画像データが得られる。
また、図７に示す表面形状認識用センサでは、上部電極７０４の上に発生した静電気は、支持電極７０５を介してアースに流れていくため、半導体基板７０１の上に形成されている検出回路７０８を含む集積回路が、静電破壊から保護される構造となっている。
【００１０】
なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
【特許文献１】特開２００２−３２８００３号公報
【非特許文献１】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,p.25-30(1992)
【非特許文献２】Marco Tartagni and Robert Guerrieri, A 390 dpi Live Fingerprint Imager Based on Feedback Capacitive Sensing Scheme, 1997 IEEE International Solid-state Circuits Conference, pp.200-201(1997)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、図７に示した従来の表面形状認識用センサでは、例えば指紋の検出を行う場合、指先の状態に依存して、所望とする感度が得られない場合があった。図７に示す従来のセンサの場合、皮膚表面の柔軟度によっては、指７０９を押し付けたときに突起７０７が皮膚表面に埋没する。このような状態では、指７０９が押し付けられているにもかかわらず、上部電極７０４があまり変形しない。この結果、上部電極７０４と下部電極７０３で形成される容量の変化量が小さく、この変化量が、検出回路７０８による信号変換に充分でなく、所望とする感度が得られないことになる。
【００１２】
従って、本発明は、上述した問題点を解消するためになされたものであり、例えば、湿潤するなどにより柔らかい状態の指先など、検出対象の表面が様々な状態であっても、対象の表面形状をより鮮明に検出できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る表面形状認識用センサは、半導体基板の上の同一平面に各々が絶縁分離されて配列された複数の下部電極、及びこの下部電極の上に所定の間隔をあけて配置され金属からなる変形可能な板状の上部電極から構成され、各々が分離して設けら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た上部電極を支持する支持部材と、上部電極を覆うように形成された封止膜と、容量検出素子に発生した容量を検出するための制御回路とを備えたものである。
【００１４】
上記表面形状認識用センサにおいて、制御回路は、下部電極と上部電極との間の容量及び封止膜の表面に接触した検出対象物と上部電極との間の容量とを各々検出するものである。この制御回路は、容量検出回路と、上部電極の接続を容量検出回路と接地電位とのいずれかに切り替える第１切り替えスイッチと、下部電極の接続を容量検出回路と接地電位とのいずれかに切り替える第２切り替えスイッチとから構成することができる。
【００１５】
また、上記表面形状認識用センサにおいて、封止膜の上面に設けられて接地電位に接続された電極パターンを備えるようにしてもよい。また、電極パターンは、隣り合う容量検出素子の間に配置され、平面視格子状に形成されたものであればよい。
また、上記表面形状認識用センサにおいて、半導体基板には、集積回路が形成され、制御回路は、集積回路に含まれる。また、封止膜の上に、上部電極に対応して配置された突起を備えるようにしてもよい。
【００１６】
本発明に係る表面形状認識用センサの製造方法は、配列された複数の容量検出素子から構成された表面形状認識用センサを製造する方法であって、半導体基板の上に層間絶縁層を形成する工程と、層間絶縁層の上に第１金属膜を形成する工程と、第１金属膜の上に容量検出素子の形成領域に対応する複数の開口部を備えた第１マスクパターンを形成する工程と、第１マスクパターンの開口部底部に露出した第１金属膜の表面にメッキ法により第１金属パターンを形成する工程と、第１マスクパターンを除去した後、容量検出素子の形成領域に対応し、第１金属パターンの周囲に配置された開口部を備えた第２マスクパターンを第１金属膜及び第１金属パターンの上に形成する工程と、第２マスクパターンの開口部の底部に露出した第１金属膜の表面にメッキ法により第１金属パターンより高い第２金属パターンを形成する工程と、第２マスクパターンを除去した後、第１金属パターン及び第２金属パターンをマスクとして第１金属膜をエッチング除去し、第１金属膜と第１金属パターンからなる下部電極及び第１金属膜と第２金属パターンからなる支持電極を、検出素子の形成領域毎に形成する工程と、下部電極を覆いかつ支持電極の上面が露出するように層間絶縁層の上に犠牲膜を形成する工程と、犠牲膜及び支持電極の上に複数の開口部を備えた上部電極を検出素子の形成領域毎に形成する工程と、上部電極を形成した後、上部電極の開口部を介して犠牲膜を除去し、下部電極の上部に空間を形成する工程と、犠牲膜を除去した後、上部電極の上に絶縁材料からなる封止膜を形成する工程と、封止膜の上に、検出素子の形成領域毎に突起を形成する工程とを備えたものである。
【００１７】
この表面形状認識用センサの製造方法において、封止膜を形成した後、封止膜の上に第２金属膜を形成する工程と、第２金属膜の上に開口部を備えた第３マスクパターンを形成する工程と、第３マスクパターンの開口部の底部に露出する第２金属膜を除去する工程と、第３マスクパターンを除去する工程とを備えることで、封止膜の表面に電極パターンを形成するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明では、下部電極と上部電極との間の容量に加え、上部電極と検出対象面との間の容量を検出するようにしたので、検出対象の表面が様々な状態であっても、対象の表面形状をより鮮明に検出できるという優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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は、本実施の形態における表面形状認識用センサの構成例を模式的に示す断面図と、制御回路の構成例を示す構成図（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）である。図１（ａ）では、表面形状認識用センサの１構成単位である容量検出素子（センサセル）を２つ示している。本表面形状認識用センサは、複数のセンサセルが、例えばマトリクス状に配列され、マトリクス状に配列された複数のセンサセルにより、センサの検出面を構成している。図１（ａ）は、本センサの一部の検出面を示し、検出面に検出対象の指１５０が接触している状態を示している。
【００２０】
以下、本センサの構成についてより詳細に説明すると、まず、単結晶シリコンなどの半導体材料から構成された基板１０１の上に、層間絶縁層１０２を介して複数の下部電極１０３が形成されている。下部電極１０３の上方には、所定の距離離間して上部電極１０４が対向配置されている。本実施の形態において、下部電極１０３と上部電極１０４とは、各センサセル毎に配設され、下部電極１０３は、各センサセルのほぼ中央に配置されている。各センサセル毎に設けられている上部電極１０４は、各々が絶縁分離して設けられている。
【００２１】
また、本実施の形態では、各センサセル毎に、上部電極１０４を支持する支持電極１０５が設けられている。支持電極１０５は、上面で上部電極１０４に電気的に接続し、隣り合うセンサセルの支持電極１０５とは、互いに絶縁分離している。支持電極１０５は、例えば、１つのセンサセルの領域を囲う枠形状に形成されている。支持電極１０５に支持された上部電極１０４は、下部電極１０３の方向（下方）に撓むように弾性変形可能な状態とされている。
【００２２】
また、上部電極１０４の上面は、絶縁材料からなる封止膜１０６により保護されている。封止膜１０６は、複数の上部電極１０４にわたって共通に設けられている。また、封止膜１０６の上には、各センサセル毎、すなわち各上部電極１０４毎に、突起１０７を備えている。突起１０７は、下部電極１０３の上方に配置されており、センサセルの中央に配置されている。各下部電極１０３，上部電極１０４，支持電極１０５は、例えば、５０μｍ間隔でマトリクス状に配列されている。なお、指のように検知する対象物の凹凸が、センサセルに比較して充分に大きい場合は、突起１０７を設けることが有効となる。しかし、対象物の凹凸がセンサセルに比較して小さいときは、突起が無くても凹凸に対応して上部電極１０４が充分撓むようになる。
【００２３】
また、図１（ａ）には示していないが、層間絶縁層１０２の下の基板１０１の上には、例えば複数のＭＯＳトランジスタやこれらを接続する配線などを備えた集積回路が形成されている。この集積回路の一部で、各センサセル毎に制御回路１２０が形成されている。各センサセル毎に、制御回路１２０には、下部電極１０３と支持電極１０５とが、図示しない配線によって接続している。なお、指１５０は、センサの周辺部あるいは図示していない体の一部を介して接地している。
【００２４】
制御回路１２０は、図１（ｂ）に構成例を示すように、２つの切り替えスイッチ１２１，切り替えスイッチ１２２と、容量検出回路１２３，及び制御信号発生回路１２４から構成されている。切り替えスイッチ１２１は、制御信号発生回路１２４から出力された制御信号により制御され、下部電極１０３と容量検出回路１２３との接続状態を切り替える。また、切り替えスイッチ１２２は、制御信号発生回路１２４から出力された制御信号により制御され、上部電極１０４と容量検出回路１２３との接続状態を切り替える。
【００２５】
次に、本センサの動作例について説明する。例えば、図１（ｂ）に示すように、切り替えスイッチ１２１の接続状態を切り替え、下部電極１０３が接地された状態とし、同様に、切り替えスイッチ１２２の接続状態を切り替え、上部電極１０４が接地された状態とし、これらを待機状態とする。この待機状態の後、検出面に指１５０がおかれると、いずれかの突起１０７が押下されて上部電極１０４が下方に撓み、この下方の下部電極１０３との間の容量が変化する。
【００２６】
この状態で、図１（ｃ）に示すように、切り替えスイッチ１２２を切り替え、上部電極１０４を容量検出回路１２３に接続する。このとき、上部電極１０４と下部電極１０３との間の容量及び、封止膜１０６を介して形成される上部電極１０４と指１５０との間の容量の和が、容量検出回路１２３により検出される。指１５０の指紋形状に応じ、上部電極１０４の変形量や、指１５０と上部電極１０４との距離が異なるので、各センサセルの容量検出回路１２３が検出した容量の変化に濃淡データを対応させれば、指紋の画像データが得られる。なお、検出された容量の濃淡データヘの変換は、前述した集積回路の一部で構成される処理回路によって行われる。
【００２７】
上述した本実施の形態における表面形状認識用センサでは、初期の状態で上部電極１０４及び下部電極１０３を接地させておけるので、指１５０が帯びていた静電気が、検出面に接触したときに放電されても、これが上部電極１０４を介して接地に流れる。従って、容量検出回路１２３を含めた基板１０１の上に設けられた集積回路が、静電破壊から保護されるようになる。
また、本実施の形態では、上部電極１０４を、センサセル毎に各々分離して設けるようにしたので、上部電極１０４と検出対象の表面との容量を検出することが可能となる。
【００２８】
ところで、図１（ｄ）に示すように、切り替えスイッチ１２１を切り替えて下部電極１０３をフローティングの状態とし、切り替えスイッチ１２２を切り替えて上部電極１０４が容量検出回路１２３に接続した状態とすることで、上部電極１０４と指１５０との間の容量を検出する状態とすることができる。また、図１（ｅ）に示すように、切り替えスイッチ１２２を切り替えて上部電極１０４を接地した状態とし、切り替えスイッチ１２１を切り替えて下部電極１０３が容量検出回路１２３に接続した状態とすることで、下部電極１０３と上部電極１０４との間の容量を検出する状態とすることができる。
【００２９】
次に、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説明する。
まず、図２（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の上に、例えば酸化シリコンからなる層間絶縁層１０２を形成する。層間絶縁層１０２の下の基板１０１の上には、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。層間絶縁層１０２を形成した後、例えば蒸着法などにより膜厚０．１μｍのチタン膜と０．１μｍの金膜との２層膜からなるシード層２０１を形成する。
【００３０】
次に、図２（ｂ）に示すように、シード層２０１の上に、開口部２０２ａを備えた膜厚５μｍ程度のレジストパターン２０２を形成する。レジストパターン２０２は、公知のフォトリソグラフィグラフィー技術により形成する。レジストパターン２０２を形成したら、開口部２０２ａに露出しているシード層２０１の上に、金のメッキ膜からなる金属パターン２０３を、電解メッキ法により膜厚１μｍ程度に形成する。金属パターン２０３は、以降に説明するように、下部電極１０３となる。
【００３１】
次に、レジストパターン２０２を除去した後、図２（ｃ）に示すように、開口部２０４ａを備えた膜厚５μｍ程度のレジストパターン２０４を形成する。レジストパターン２０４は、金属パターン２０３を覆う。また、開口部２０４ａは、金属パターン２０３の周囲を取り巻く枠状の溝であり、以降に説明するように、支持電極１０５となる領域に配置される。レジストパターン２０４を形成したら、開口部２０４ａに露出しているシード層２０１の上に、金のメッキ膜からなる金属パターン２０５を、電解メッキ法により膜厚２μｍ程度に形成する。この後、レジストパターン２０４を除去する。金属パターン２０５は、以降に説明するように、支持電極１０５となる。
【００３２】
次に、形成した金属パターン２０３と金属パターン２０５とをマスクとし、シード層２０１をエッチング除去する。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２０１の上層の金を選択的にエッチングする。次いで、ＨＦ系のエッチング液を用い、シード層２０１の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。
【００３３】
以上のことにより、図２（ｃ’）の平面図に示すように、層間絶縁層１０２の上に、マトリクス状に配置された複数の下部電極１０３及び複数の支持電極１０５が形成された状態となる。
次に、図２（ｄ）に示すように、下部電極１０３を覆い支持電極１０５の上面を露出する犠牲膜２０６を形成する。犠牲膜２０６の形成について簡単に説明すると、まず、基板１０１の上に感光性を有する樹脂膜を回転塗布により形成し、下部電極１０３及び支持電極１０５が覆われた状態とする。樹脂膜は、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、例えばポジ型の感光剤を付加したものである。
【００３４】
次いで、加熱処理（プリベーク）を施した後、公知のフォトリソグラフィグラフィー技術により支持電極１０５の上部領域に露光を行い、引き続いて現像処理を行うことで、支持電極１０５の上面を露出させる。この後、加熱処理により樹脂膜を硬化させた後、化学的機械的研磨法によるエッチバックし、図２（ｄ）に示すように、支持電極１０５の上面と犠牲膜２０６の上面とが、実質的に同一の平面をなした状態とする。
【００３５】
次に、図３（ｅ）に示すように、犠牲膜２０６及び支持電極１０５の上面を含む全域に、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２０７を形成する。
次いで、図３（ｆ）に示すように、シード層２０７の上にレジストパターン２０８を形成し、レジストパターン２０８の開口領域に露出しているシード層２０７の上に、電解メッキ法により金のメッキ膜からなる金属膜２０９を膜厚１．０μｍ程度に形成する。
【００３６】
次に、レジストパターン２０８を除去した後、形成した金属膜２０９をマスクとして下層のシード層２０７を選択的にエッチング除去する。シード層２０７のエッチングは、前述したシード層２０１のエッチングと同様である。このエッチングにより、図３（ｇ）に示すように、開口部１０４ａを備えた状態で、上部電極１０４が形成された状態となる。本実施の形態において、開口部１０４ａは、平面視、１辺が４μｍ程度の正方形であり、各センサセルの領域内において、ほぼ、支持電極１０５の内側の４隅に設けられている。
【００３７】
次に、開口部１０４ａを介して下部電極１０３上部の犠牲膜２０６を除去し、図３（ｈ）に示すように、支持電極１０５と上部電極１０４とに囲われて下部電極１０３が配置された領域に、空間が形成された状態とする。このとき、同時に、隣り合う上部電極１０４の間の隙間を介して、この下の犠牲膜を除去する。犠牲膜２０６の除去では、例えば、酸素ガスのプラズマの中に基板１０１を曝し、プラズマに生成したエッチング種を、上部電極１０４の開口部１０４ａなどの開口領域を介して犠牲膜２０６に接触させることにより行えばよい。なお、犠牲膜を用いることなく、貼り合わせることによって上部電極１０４を形成するようにしてもよい。
【００３８】
次に、封止膜１０６を、上部電極１０４の上に形成し、図３（ｉ）に示すように、開口部１０４ａが塞がれた状態とする。封止膜１０６は、例えば、ＳＴＰ法（Spin-coating film Transfer and hot-Pressing technique）により形成できる。この方法について簡単に説明すると、まず、シートフィルムに予め塗布形成した樹脂膜を、真空中で上部電極１０４に熱圧着する。次いで、シートフィルムを樹脂膜から剥離し、上部電極１０４の上に貼り付けられた樹脂膜を、３００℃の温度で１時間程度保持する熱処理により硬化する。このことにより、上部電極１０４の上に上記樹脂膜からなる封止膜１０６が形成される。樹脂膜は、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）である。
【００３９】
以上のようにして封止膜１０６を形成した後、感光性を有する樹脂膜を回転塗布法により膜厚５μｍ程度に形成し、これを公知のフォトリソグラフィグラフィー技術で加工し、加熱により硬化させることで、図４（ｊ）に示すように、封止膜１０６の上に、突起１０７が形成された状態とする。上記樹脂膜は、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、ポジ型の感光剤を付加したものを用いることができる。
【００４０】
次に、本発明の他の実施の形態について説明する。図５は、本実施の形態における表面形状認識用センサの構成例を部分的に示す模式的な断面図である。図５（ａ），（ｂ）では、表面形状認識用センサの１構成単位であるセンサセルを２つ示している。図５に示す表面形状認識用センサは、図１に示した表面形状認識用センサとほぼ同様であり、複数のセンサセルがマトリクス状に配列され、マトリクス状に配列された複数のセンサセルにより、センサの検出面を構成している。また、検出の動作も、図１に示した表面形状認識用センサと同様である。
【００４１】
このように構成された表面形状認識用センサにおいて、図５に示す表面形状認識用センサセルでは、センサの検出面の表面に、電極パターン１０８を設けるようにしたものである。電極パターン１０８は、封止膜１０６の上に各センサセル領域にわたって共通して設けられており、図示しない領域において、接地に接続されている。例えば、電極パターン１０８は、格子状に形成され、隣り合うセンサセルの間の領域に配設されたものである。
【００４２】
封止膜１０６の上に電極パターン１０８を設けることで、図５（ｂ）に示すように、指１５０が封止膜１０６（検出面）に接触したときに、指１５０に静電気が帯電しておりこれが放電されても、静電気は電極パターン１０８を介して接地に流れる。この結果、図５に示す表面形状認識用センサによれば、容量検出回路１２３を含めた基板１０１の上に設けられた集積回路が、静電破壊から保護されるようになる。
【００４３】
電極パターン１０８は、各センサセルにわたって検出面全域にわたって設けられ、また検出面の表面に設けられているので、検出対象の表面が接触しやすく、検出対象と接地部位までの抵抗を低くすることができる。このことにより、容量検出回路１２３による容量の検出の感度を向上させることが可能となる。また、図５のセンサの場合、制御回路１２０における切り替えスイッチ１２１，１２２において、接地側への切り替えを省略することが可能となる。また、電極パターン１０８は、各センサセルの間に配置しているので、隣り合う上部電極１０４の間の封止膜１０６に形成される寄生容量を小さくすることができる。
【００４４】
次に、電極パターン１０８の形成について、図６を用いて簡単に説明する。まず、図２（ａ）〜図３（ｉ）に示したようにすることで、上部電極１０４の上に封止膜１０６を形成して開口部１０４ａが塞がれた状態とする（図６（ｉ））。
次いで、封止膜１０６の上に、例えば、蒸着法による膜厚０．１μｍ程度のチタン膜を形成する。このチタン膜を、公知のフォトリソグラフィ技術とエッチング技術とにより加工することで、図６（ｊ）に示すように、封止膜１０６の上に、チタンからなる電極パターン１０８が形成された状態が得られる。
【００４５】
この後、感光性を有する樹脂膜を回転塗布法により膜厚５μｍ程度に形成し、これを公知のフォトリソグラフィグラフィー技術で加工し、加熱により硬化させることで、図６（ｋ）に示すように、封止膜１０６の上に、突起１０７が形成された状態とする。上記樹脂膜は、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、ポジ型の感光剤を付加したものを用いることができる。
【００４６】
以上のことにより形成された電極パターン１０８は、図６（ｌ）の平面図に示すように、封止膜１０６の上に格子状に形成される。この格子のマスの中央部に、突起１０７が配置される。また、電極パターン１０８の格子に対応し、各センサセルが配置される。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
下部電極と上部電極との間の容量に加え、上部電極と検出対象面との間の容量を検出することで、例えば、乾燥した指や湿った指、あるいは硬い指先や柔らかい指先など、検出対象の表面が様々な状態を対象とする指紋認証にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【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一部構成例を示す断面図（ａ），平面図（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）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模式的な断面により示す工程図である。
【図３】図２に続く、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模式的な断面により示す工程図である。
【図４】図３に続く、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模式的な断面により示す工程図である。
【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他の構成例を示す模式的な断面図である。
【図６】図５の表面形状認識用センサの製造過程を模式的な断面により示す工程図である。
【図７】従来よりある表面形状認識用センサの構成例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０１…基板、１０２…層間絶縁層、１０３…下部電極、１０４…上部電極、１０５…支持電極、１０６…封止膜、１０７…突起、１２０…制御回路、１２１…切り替えスイッチ、１２２…切り替えスイッチ、１２３…容量検出回路、１２４…制御信号発生回路、１５０…指。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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