(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に配列された複数の温度検出素子および各温度検出素子を接続する配線を含む温度検出層と、
前記温度検出層上に形成された絶縁層と、
各温度検出素子の上部領域を除いた前記絶縁層上を低熱伝導性材料によって形成された保護層と、
高熱伝導性かつ硬質の材料によって少なくとも各温度検出素子の上部領域を埋め込み形成した硬質層と
を備えたことを特徴とする指紋検出装置。
【請求項２】
前記硬質層は、各温度検出素子の上部領域および前記保護層上に形成されることを特徴とする請求項１に記載の指紋検出装置。
【請求項３】
前記硬質層または前記硬質層および前記保護層の表面は、平坦化されていることを特徴とする請求項１または２に記載の指紋検出装置。
【請求項４】
前記温度検出素子は、抵抗層であり、温度センサおよびヒータとして機能することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の指紋検出装置。
【請求項５】
前記温度検出素子の下部領域あるいは上部領域に対応して設けられた複数のヒータおよび各ヒータを接続する配線を含むヒータ層を、前記温度検出層の下層あるいは上層にさらに形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の指紋検出装置。
【請求項６】
基板上に配列された複数の温度検出素子および各温度検出素子を接続する配線を含む温度検出層を形成する温度検出層形成工程と、
前記温度検出層上に絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、
各温度検出素子の上部領域を除いた前記絶縁層上に低熱伝導性材料によって保護層を形成する保護層形成工程と、
高熱伝導性かつ硬質の材料によって少なくとも各温度検出素子の上部領域を埋め込んだ硬質層を形成する硬質層形成工程と
を含むことを特徴とする指紋検出装置の製造方法。
【請求項７】
前記硬質層形成工程は、各温度検出素子の上部領域および前記保護層上に硬質層を形成することを特徴とする請求項６に記載の指紋検出装置の製造方法。
【請求項８】
前記硬質層形成工程は、前記硬質層または前記硬質層および前記保護層の表面を平坦化する平坦化工程を含むことを特徴とする請求項６または７に記載の指紋検出装置の製造方法。
【請求項９】
前記平坦化工程は、ＣＭＰ処理によって行うことを特徴とする請求項８に記載の指紋検出装置の製造方法。
【請求項１０】
前記平坦化工程は、メッキ浴にレベリング剤を添加したメッキ処理によって行うことを特徴とする請求項８に記載の指紋検出装置の製造方法。
【請求項１１】
前記硬質層形成工程は、
各温度検出素子の上部領域に下部硬質層を埋め込む下部硬質層形成工程と、
前記下部硬質層と前記保護層との各上面に上部硬質層を形成する上部硬質層形成工程と
を含むことを特徴とする請求項６〜１０のいずれか一つに記載の指紋検出装置の製造方法。
【請求項１２】
前記硬質層、前記下部硬質層または前記上部硬質層の形成前に前記硬質層、前記下部硬質層または前記上部硬質層を形成する下地層を形成する下地層形成工程をさらに含むことを特徴とする請求項６〜１１のいずれか一つに記載の指紋検出装置の製造方法。
【請求項１３】
前記温度検出素子は、抵抗層であり、温度センサおよびヒータとして機能することを特徴とする請求項６〜１２のいずれか一つに記載の指紋検出装置の製造方法。
【請求項１４】
前記温度検出素子の下部領域あるいは上部領域に対応して設けられた複数のヒータおよび各ヒータを接続する配線を含むヒータ層を、前記温度検出層の下層あるいは上層にさらに形成するヒータ層形成工程をさらに含むことを特徴とする請求項６〜１２のいずれか一つに記載の指紋検出装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、指紋の谷部と山部との伝熱特性の差をもとに指紋を検出する指紋検出装置およびその製造方法に関し、特に高い機械的強度および検出精度を有した指紋検出装置およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、指紋を用いて個人の認証を行う際、光学的に入力指紋画像を取得して、これをあらかじめ登録した参照指紋画像と照合するのが一般的であった。しかし、この光学的に入力指紋画像を取得する方式では、塵埃や汚れに脆弱であり、かつ小型化が困難であるという問題点があった。
【０００３】
このため、最近では、指紋の谷部と山部との伝熱特性の差を用いて指紋画像を検出する技術が注目されている。たとえば特表平１１−５０３３４７には、検出部材を熱源で加熱して温度を測定し、各検出部材の温度または温度変化を供給熱量と比較して、この検出部材から熱伝導面への熱損失を測定し、この測定した熱損失の変化状態をもとに画像を形成する指紋検出器が開示されている。
【０００４】
この指紋検出器では、指紋の山部は皮膚が検出面と接触しているために皮膚への熱損失が大きく、指紋の谷部は検出面と皮膚の間に断熱体をなす空気が存在するために熱損失が小さいという特性を利用して、指紋の山部と谷部とを画像として再構成している。ここで、この指紋検出器では、内部の温度検出素子や配線などが破壊されないように最上部の表面に保護層を設けている。
【０００５】
【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検出器では、保護層を設けることによって検出素子と検出対象の指との間隔が大きくなり、検出素子と指との間の熱伝導が悪化し、十分な検出精度を得ることができないという問題点があった。
【０００６】
一方、保護層を薄くし過ぎると、熱伝導性が向上し、検出精度も高まるが、検出素子や配線などに対する機械的強度が低下し、保護層としての機能を果たさなくなるという問題点があった。
【０００７】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、検出素子や配線などに対する十分な機械的強度を維持することができるとともに、高い検出精度を得ることができる指紋検出装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１にかかる指紋検出装置は、基板上に配列された複数の温度検出素子および各温度検出素子を接続する配線を含む温度検出層と、前記温度検出層上に形成された絶縁層と、各温度検出素子の上部領域を除いた前記絶縁層上を低熱伝導性材料によって形成された保護層と、高熱伝導性かつ硬質の材料によって少なくとも各温度検出素子の上部領域を埋め込み形成した硬質層とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２にかかる指紋検出装置は、請求項１の発明において、前記硬質層は、各温度検出素子の上部領域および前記保護層上に形成されることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３にかかる指紋検出装置は、請求項１または２の発明において、前記硬質層または前記硬質層および前記保護層の表面は、平坦化されていることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４にかかる指紋検出装置は、請求項１〜３のいずれか一つの発明において、前記温度検出素子は、抵抗層であり、温度センサおよびヒータとして機能することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５にかかる指紋検出装置は、請求項１〜３のいずれか一つの発明において、前記温度検出素子の下部領域あるいは上部領域に対応して設けられた複数のヒータおよび各ヒータを接続する配線を含むヒータ層を、前記温度検出層の下層あるいは上層にさらに形成したことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項６にかかる指紋検出装置の製造方法は、基板上に配列された複数の温度検出素子および各温度検出素子を接続する配線を含む温度検出層を形成する温度検出層形成工程と、前記温度検出層上に絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、各温度検出素子の上部領域を除いた前記絶縁層上に低熱伝導性材料によって保護層を形成する保護層形成工程と、高熱伝導性かつ硬質の材料によって少なくとも各温度検出素子の上部領域を埋め込んだ硬質層を形成する硬質層形成工程とを含むことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項７にかかる指紋検出装置の製造方法は、請求項６の発明において、前記硬質層形成工程は、各温度検出素子の上部領域および前記保護層上に硬質層を形成することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項８にかかる指紋検出装置の製造方法は、請求項６または７の発明において、前記硬質層形成工程は、前記硬質層または前記硬質層および前記保護層の表面を平坦化する平坦化工程を含むことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項９にかかる指紋検出装置の製造方法は、請求項８の発明において、前記平坦化工程は、ＣＭＰ処理によって行うことを特徴とする。
【００１７】
また、請求項１０にかかる指紋検出装置の製造方法は、請求項８の発明において、前記平坦化工程は、メッキ浴にレベリング剤を添加したメッキ処理によって行うことを特徴とする。
【００１８】
また、請求項１１にかかる指紋検出装置の製造方法は、請求項６〜１０のいずれか一つの発明において、前記硬質層形成工程は、各温度検出素子の上部領域に下部硬質層を埋め込む下部硬質層形成工程と、前記下部硬質層と前記保護層との各上面に上部硬質層を形成する上部硬質層形成工程とを含むことを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１２にかかる指紋検出装置の製造方法は、請求項６〜１１のいずれか一つの発明において、前記硬質層、前記下部硬質層または前記上部硬質層の形成前に前記硬質層、前記下部硬質層または前記上部硬質層を形成する下地層を形成する下地層形成工程をさらに含むことを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１３にかかる指紋検出装置の製造方法は、請求項６〜１２のいずれか一つの発明において、前記温度検出素子は、抵抗層であり、温度センサおよびヒータとして機能することを特徴とする。
【００２１】
また、請求項１４にかかる指紋検出装置の製造方法は、請求項６〜１２のいずれか一つの発明において、前記温度検出素子の下部領域あるいは上部領域に対応して設けられた複数のヒータおよび各ヒータを接続する配線を含むヒータ層を、前記温度検出層の下層あるいは上層にさらに形成するヒータ層形成工程をさらに含むことを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、この発明にかかる指紋検出装置およびその製造方法について説明する。
【００２３】
（実施の形態１）
まず、この発明の実施の形態１について説明する。図１は、この発明の実施の形態１である指紋検出装置の概要構成を示す図である。図１において、この指紋検出装置１は、指紋画像を検出する指紋検出部１０と、信号処理を行う信号処理部２０とを有する。指紋検出装置１は、熱伝導方式によって指紋画像を取得する指紋検出装置であり、指紋検出部１０の検出面１１の下部にマトリクス状に複数のヒータと温度検出素子とを作り込み、指が検出面１１に載置された状態で、ライン毎に順次加熱し、その直後の温度上昇を複数の温度検出素子によって検出して指紋画像を得る。すなわち、指の凸部が温度検出素子上に存在する場合、ヒータによって与えられた熱が凸部に大きく流出し、指の凸部が温度検出素子上に存在しない場合は熱伝導性の低い空気層を介しているため、ヒータによって与えられた熱が指に流出しにくくなり、この熱の流出の大小に基づいた温度差を温度検出素子が検出することによって、指の凹凸、すなわち指紋を検出することになる。
【００２４】
図２は、図１に示した指紋検出部１０の断面構造を示す図である。図２において、この指紋検出部１０は、基板１２上に温度検出素子１３およびアルミ配線１４が形成される。基板１２は、石英、ガラス、ポリイミド、アルミナ、表面が絶縁化されたＳｉなどによって形成され、その他の絶縁性材料であってもよい。温度検出素子１３は、温度を検出する温度センサとして機能するとともに、検出面１１を加熱するヒータとしての機能をも有し、抵抗として機能する材料によって実現する。具体的には、ポリシリコン、アモルファスシリコンあるいはＩＴＯなどの抵抗体材料によって実現される。
【００２５】
アルミ配線１４は、温度検出素子１３に通電するための配線であり、図示しない所定箇所において、アルミ配線１４と温度検出素子１３とは接続される。したがって、アルミ配線１４を介して温度検出素子１３は信号処理部２０に接続される。なお、指紋のピッチが数百μｍ程度であることを考慮し、隣接する各温度検出素子１３間のピッチは、５０〜１００μｍ程度にしている。また、温度検出素子１３の厚さは、０．１〜１μｍ程度である。
【００２６】
温度検出素子１３およびアルミ配線１４を含む基板１２の上部には、絶縁膜１５が形成される。これは、温度検出素子１３やアルミ配線１４と、検出面１１に載置される指との間の電気的導通を防止するためである。絶縁膜１５は、たとえば、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、ダイヤモンド、ダイヤモンドライクカーボン、Ｔａ2Ｏ5、Ａｌ2Ｏ3などの絶縁性材料によって実現される。
【００２７】
絶縁膜１５の上部には、温度検出素子１３の上部を除いた領域に保護樹脂１８が形成される。この保護樹脂１８は、たとえば感光性ポリベンゾオキサゾールによって実現され、厚さは２〜５μｍ程度である。絶縁膜１５の上部であって温度検出素子１３の上部および保護樹脂１８の上部には、メッキ下地層１６を介して硬質金属１７が形成され、硬質金属１７の表面は平坦化処理によって平坦な検出面１１が形成される。この硬質金属１７は、無電解Ｎｉ−Ｐ−Ｂメッキや無電解Ｎｉ−Ｐメッキなどによって形成され、厚さは３〜６μｍ程度である。また、メッキ下地層１６は、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｎｉ／ＣｒまたはＮｉ／Ｔｉなどによって形成され、厚さは０．１〜０．２μｍ程度であり、メッキ層の核形成を助ける役割をもつ。なお、保護樹脂１８の上部に形成された硬質金属１７の膜厚は、１〜３μｍ程度の薄さにしている。
【００２８】
ここで、温度検出素子１３の上部には、薄い絶縁膜１５のみを介して熱伝導性が高い硬質金属１７に接続され、一方、温度検出素子１３以外の上部には、熱伝導性が低い保護樹脂１８を介して硬質金属１７に接続されるため、温度検出素子１３の上部に対応する検出面１１に載置される指の検出精度が高くなる。また、検出面１１は、硬質金属１７によって全面が覆われ、かつ平坦化されているため、機械的強度が高まる。
【００２９】
なお、図３に示すように、アルミ配線１４が温度検出素子１３と接続される場合、温度検出素子１３の水平方向端部においてアルミ配線１４が重なるように形成され、この水平方向端部の厚みがやや厚くなるが、絶縁膜１５の厚みが薄く、かつ硬質金属１７の表面が平坦化されるため、上述した機械的強度および検出精度には大きな影響を及ぼさない。
【００３０】
つぎに、図４を参照して、図２に示した指紋検出部１０の製造方法について説明する。図４において、まず、基板１２上に温度検出素子１３、アルミ配線１４の順序でそれぞれ形成し、さらに温度検出素子１３およびアルミ配線１４を含む基板１２の上面に絶縁膜１５を形成する（図４（ａ））。温度検出素子１３およびアルミ配線１４の形成は、通常の半導体製造プロセスによって行われる。
【００３１】
その後、保護樹脂１８を形成する。保護樹脂１８の形成は、感光性ポリベンゾオキサゾールなどの感光性の保護膜材料を絶縁膜１５上に厚さ２〜５μｍ程度塗布し、露光によってパターンニングすることによって形成する（図４（ｂ））。なお、保護樹脂１８は、感光性の塗布ガラス材料（ＳＯＧ）によって形成してもよい。また、感光性のないウェハコート材料、たとえばポリイミドや、感光性のない塗布ガラス材料（ＳＯＧ）を塗布し、フォトリソグラフィおよびエッチング工程によってパターニングを行い、感光性のあるウェハ保護樹脂や感光性のあるＳＯＧと同様にして保護樹脂１８を形成するようにしてもよい。
【００３２】
その後、メッキ下地層１６を形成する。このメッキ下地層１６は、露出した絶縁膜１５および保護樹脂１８の表面全面に対してＴｉ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｎｉ／ＣｒまたはＮｉ／Ｔｉなどをスパッタによって０．１〜０．２μｍ成膜する（図４（ｃ））。このメッキ下地層１６を形成するのは、つぎの工程によって形成される硬質金属１７のメッキ層の核形成を助けるためである。
【００３３】
つぎに、メッキ下地層１６の上部に硬質金属１７をメッキする。この場合、無電解Ｎｉ−Ｐ−Ｂメッキや無電解Ｎｉ−Ｐメッキなどによってメッキ皮膜を形成する（図４（ｄ））。この無電解Ｎｉ−Ｐ−Ｂメッキや無電解Ｎｉ−Ｐメッキなどによって形成された硬質金属１７は、摺動用表面処理にしばしば用いられ、表面硬さが高く、高い耐摩耗性を有している。なお、この工程では、無電解メッキを行うようにしているが、電解メッキ法を用いてメッキを施してもよい。この場合におけるメッキ厚は、温度検出素子１３上に形成されるメッキの最低位置が、保護樹脂１８の最上面から１〜３μｍ程度高くなるまでメッキする。
【００３４】
その後、形成された硬質金属１７のメッキの平坦化処理を行う（図４（ｅ））。この平坦化処理は、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）処理によって硬質金属１７の表面を平坦化する。ＣＭＰとは、研磨剤の入った化学薬品と機械的な砥石とを用いて磨く処理である。この平坦化処理によって検出面１１は、鏡面化されて凹凸がなくなり、指の摺動繰り返しによる摩耗および応力集中が少なくなり、この点からも、機械的強度が高まる。また、検出面１１の凹凸がなくなることは、検出面１１の凹凸に左右されず、指の凹凸がそのまま検出面１１に現れ、検出精度が高まることにもなる。
【００３５】
また、保護樹脂１８の膜厚も２〜５μｍ程度の厚さを有しているため、この保護樹脂１８によって、温度検出素子１３側の突出した硬質金属１７の凸部の機械的強度を増すことができる。
【００３６】
さて、上述した製造方法によって形成された指紋検出部１０の全体概要は、図５に示したように、マトリクス状の各温度検出素子１３上に形成された硬質金属１７の凸部１９が、温度検出素子１３の配置状態に対応して形成されることなる。
【００３７】
つぎに、図１に示した信号処理部２０内に設けられる検知回路の構成について説明する。図６は、図１に示した信号処理部２０内に設けられる検知回路の回路構成の一例を示す図である。
【００３８】
図６において、検知回路２２は、指紋検出部１０内に設けられた温度センサの役割を果たす各温度検出素子１３から温度に関するデータを受け取って温度を検知する回路である。具体的には、各温度検出素子１３を繋ぐ水平方向（行方向）に延びた２５６本のアルミ配線１４と、垂直方向（列方向）に延びた２５６本のアルミ配線１４をとを介して温度に関するデータを受け取る。なお、図６に示したＩＶアンプおよび差動アンプなどの回路は、温度信号を変換、増幅、ラッチする回路である。
【００３９】
加熱および温度検出は、信号処理部２０によっていずれかの行を選択し、この選択した行の温度検出素子１３に所定電圧を印加することで行う。また、この選択する行を順次切り替え走査していくことで、全ての温度検出素子１３について同様の加熱、温度検出を行うことができる。
【００４０】
なお、加熱、温度検出を１行ずつ行っているのは、温度信号をラッチする検知回路２２を各列毎にしか設けていないからである。このラッチする回路部を各行各列毎に設ければ、全ての温度検出素子１３について一斉に加熱し、温度検出することができる。信号処理部２０は、検知回路２２以外に指紋のパターンを検出して指紋画像を生成する処理部を有する。
【００４１】
ここで、指紋検出装置１を用いた指紋の検出概念について説明する。まず、認証者が検出面１１に指を載置して所定の検出開始操作を行うと、信号処理部２０は、アルミ配線１４を介して温度抵抗素子１３のそれぞれに所定電圧を印加し、各温度抵抗素子１３をそれぞれ発熱させる。これによって、検出面１１には指紋の形状（パターン）に対応した温度分布が生じる。
【００４２】
この場合、指紋の谷部では、皮膚と検出面１１との間に断熱体である空気が介在しており、両者が直接接触することはないので、温度検出素子１３によって発生した熱が検出面１１から皮膚へと逃げにくく、温度検出素子１３近傍の温度が高くなる。
【００４３】
これに対して、指紋の山部では、皮膚が検出面１１と直接的に接触するため、検出面１１から皮膚へと熱が逃げやすいので、温度検出素子１３近傍の温度が低下する。特に、この実施の形態１では、検出面１１が鏡面化され平坦であるため、皮膚との接触が確実なものとなり、検出面１１から指への熱伝導が良好になる。
【００４４】
このようにして、検出面１１に温度分布が生じると、引き続きこの温度分布を計測する。具体的には、信号処理部２０は、アルミ配線１４を介して各温度検出素子１３に所定電圧を印加し、そのとき流れる電流値を計測することによって温度を検出する。さらに、このようにして得た温度分布をもとに指紋画像を生成する。
【００４５】
ところで、上述した実施の形態１では、温度検出素子１３が温度センサとヒータとを兼ねた一層構造のものであったが、これに限らず、ヒータを別構成とした二層構造としてもよい（特願２００１−３６９３４８参照）。図７は、この発明の実施の形態１である指紋検出装置の指紋検出部１０の変形例を示す図である。図７に示した断面構造では、図２に示した温度検出素子１３と絶縁膜１５とからなる温度検出素子層を、センサ層とヒータ層との２層に縦方向に分離した構成としている。センサ層は、温度を検出するセンサ１３ａと絶縁膜１５ａとからなり、ヒータ層は、センサ１３ａの下部に対応して設けられ、その近傍を加熱するヒータ１３ｂと絶縁膜１５ｂとからなる。この場合、センサ１３ａとしては、抵抗型のセンサに限らず、焦電型のセンサや熱電対を用いることができ、柔軟な構成とすることができる。このような構成としても、図２に示した指紋検出部１０と同様な作用効果を有する。
【００４６】
（実施の形態２）
つぎに、この発明の実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１では、図２に示した指紋検出部１０の製造工程における平坦化処理をＣＭＰ処理によって行っていたが、この実施の形態２では、レベリング剤が添加されたメッキ浴を用いて硬質金属１７の平坦化処理を行うようにしている。なお、最終的に形成される指紋検出部１０の構成は、実施の形態１と同じである。
【００４７】
図８は、この発明の実施の形態２である指紋検出装置の指紋検出部の製造方法を示す図である。図８において、メッキ下地層１６を形成するまでの工程（図８（ａ）〜図８（ｃ））は、図４（ａ）〜図４（ｃ）に示した工程と全く同じである。
【００４８】
メッキ下地層１６が形成された後、図４（ｄ）に示したメッキ時にレベリング剤を添加して硬質金属１７を形成する（図８（ｄ））。メッキ浴にレベリング剤を添加することによって、温度検出素子１３上の凹部を埋めて硬質金属１７の表面が平滑化される。これによって、比較的コストがかかるＣＭＰ処理を行うまでもなく、簡易かつ短時間に検出面１１が平坦化された指紋検出部１０を形成することができる。
【００４９】
（実施の形態３）
つぎに、この発明の実施の形態３について説明する。上述した実施の形態１，２ではいずれも平坦化処理を行うようにしていたが、この実施の形態３では、平坦化処理を行わずに、スパッタによる硬質金属膜３３の成膜によって検出面１１を形成している。
【００５０】
図９は、この発明の実施の形態３である指紋検出装置の指紋検出部の断面構造を示す図である。図９において、この指紋検出部は、図２に示した指紋検出部の硬質金属１７に代えて、温度検出素子１３の上部に形成された凹部のみが埋め込まれた硬質金属３２と表面全体をスパッタなどによって成膜された硬質金属膜３３とによって形成される。その他の構成は、実施の形態１と同じである。ただし、メッキ下地層１６に代えてメッキ下地層３１が形成されるが、これは硬質金属３２の形成のみに用いるため、絶縁膜１５の上面全体に形成される。
【００５１】
図１０は、図９に示した指紋検出部の製造工程を示す図である。図１０において、まず実施の形態１と同様に、基板１２上に温度検出素子１３およびアルミ配線１４を形成し、さらに温度検出素子１３およびアルミ配線１４を含む基板１２の上部全体に絶縁層１５を形成する（図１０（ａ））。その後、絶縁層１５の上部全面に、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｎｉ／ＣｒまたはＮｉ／Ｔｉなどを厚さ０．１〜０．２μｍ程度、スパッタ成膜してメッキ下地層３１を形成する（図１０（ｂ））。
【００５２】
その後、温度検出素子１３の上部を除いたメッキ下地層３１の上部に保護樹脂１８を形成する。保護樹脂１８の形成は、実施の形態１と同様に、感光性ポリベンゾオキサゾールなどの感光性の保護膜材料をメッキ下地層３１上に厚さ２〜５μｍ程度塗布し、露光によってパターンニングすることによって形成する（図１０（ｃ））。なお、保護樹脂１８は、感光性の塗布ガラス材料（ＳＯＧ）によって形成してもよい。また、感光性のないウェハコート材料、たとえばポリイミドや、感光性のない塗布ガラス材料（ＳＯＧ）を塗布し、フォトリソグラフィおよびエッチング工程によってパターニングを行い、感光性のあるウェハ保護樹脂や感光性のあるＳＯＧと同様にして保護樹脂１８を形成するようにしてもよい。
【００５３】
その後、メッキ下地層３１の上部であって温度検出素子１３の上部に形成され、保護樹脂１８に囲まれた凹部を、無電解Ｎｉ−Ｐ−Ｂメッキや無電解Ｎｉ−Ｐメッキなどによって硬質金属３２を埋め込む（図１０（ｄ））。この硬質金属３２は、硬質金属１７と同じであるが、保護樹脂１８の上部表面とほぼ同じ程度までのメッキ処理に止め、保護樹脂１８に囲まれた凹部の穴埋めを行う。
【００５４】
その後、保護樹脂１８の上面および硬質金属３１の上面を覆うように、ＴｉＮあるいはＴｉＣなどの硬質金属を１〜３μｍ程度、スパッタ成膜し、硬質金属膜３３を形成する（図１０（ｅ））。この硬質金属膜３３の表面は検出面１１を形成し、硬質であって平坦な面が形成される。この結果、実施の形態１，２と同様な高い機械的強度および検出精度を有した指紋検出部１０を製造することができる。
【００５５】
（実施の形態４）
つぎに、この発明の実施の形態４について説明する。この実施の形態４は、上述した実施の形態３におけるスパッタ成膜による硬質金属膜３３を、メッキ処理によって形成するものである。
【００５６】
すなわち、図１１は、この発明の実施の形態４である指紋検出装置の指紋検出部の断面構造を示す図である。図１１において、この実施の形態４では、実施の形態３に示した硬質金属膜３３に代えて硬質金属メッキ４２を設けるとともに、この硬質金属メッキ４２と、硬質金属３２および保護樹脂１８との間にメッキ下地層４１を設けるようにしている。その他の構成は実施の形態３と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【００５７】
図１２は、図１１に示した指紋検出部の製造工程を示す図である。図１２において、硬質金属３２による穴埋めまでの工程（図１２（ａ）〜図１２（ｄ））は、図１０（ａ）〜図１０（ｄ）に示した工程と全く同じである。
【００５８】
硬質金属３２による穴埋め工程終了後、硬質金属３２の上面および保護樹脂１８の上面の全面にメッキ下地層４１を形成する（図１２（ｅ））。このメッキ下地層４１は、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｎｉ／ＣｒまたはＮｉ／Ｔｉなどを厚さ０．１〜０．２μｍ程度に、スパッタ成膜する。
【００５９】
さらに、このメッキ下地層４１の上面全面に、無電解Ｎｉ−Ｐ−Ｂメッキや無電解Ｎｉ−Ｐメッキなどによって硬質金属メッキ４２を形成する。これによって、実施の形態３と同様に、高い機械的強度と検出精度とを得ることができる。
【００６０】
（実施の形態５）
つぎに、この発明の実施の形態５について説明する。上述した実施の形態１〜４では、いずれも最上層に硬質金属１７、硬質金属膜３３、硬質金属メッキ４２を設けていたが、この実施の形態５では、図１３に示すように、これらの硬質金属１７、硬質金属膜３３、硬質金属メッキ４２を設けないようにしている。
【００６１】
これは、硬質金属１７、硬質金属膜３３、硬質金属メッキ４２を設けない場合であっても、温度検出素子１３の上部には、硬質金属１７，３２が設けられ、温度検出素子１３以外の上部には保護樹脂１８が設けられることから、必要十分な機械的強度が得られるからである。一方、温度検出素子１１３の上部の凹部のみに硬質金属が設けられ、しかも検出面１１と温度検出素子１３との間の距離も短くなるため、一層検出精度が高くなる。
【００６２】
図１３に示した構造は、たとえば図４（ｅ）の平坦化工程において、ＣＭＰ処理による研磨をさらに深くし、保護樹脂１８が露出するまで研磨することによって得られる。
【００６３】
また、図８（ｄ）による硬質金属メッキ処理後、保護樹脂１８が露出するまでＣＭＰ処理を行って研磨する工程を追加することによって、図１３に示した構造を得ることができる。
【００６４】
あるいは、図１０（ｄ）または図１２（ｄ）に示した硬質金属メッキによる穴埋め処理によって工程を終了することによっても、図１３に示した構造を得ることができる。
【００６５】
このような製造方法によって形成された指紋検出部１０の全体概要は、図１４に示したように、マトリクス状の各温度検出素子１３上に形成された硬質金属１７の埋込部１９ａが、温度検出素子１３の配置状態に対応して形成されることなり、硬質金属１７の上面は露出し、検出面１１として機能する。
【００６６】
この実施の形態５では、簡易な構成によって、必要十分な機械的強度を得ることができるとともに、一層高い検出精度を得ることができる。
【００６７】
なお、上述した実施の形態１〜４において、硬質金属１７上の最表面（検知面１１）にＳｉＯ2，Ｓｉ3Ｎ4，ダイヤモンドライクカーボンなどの硬質膜を、ＣＶＤ法などによって形成するようにすれば、さらに機械的強度を向上させることができる。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、基板上に配列された複数の温度検出素子および各温度検出素子を接続する配線を含む温度検出層と、前記温度検出層上に形成された絶縁層とを有し、低熱伝導性材料によって各温度検出素子の上部領域を除いた前記絶縁層上に保護層を形成し、高熱伝導性かつ硬質の材料を用いて少なくとも各温度検出素子の上部領域を埋め込んだ硬質層を形成するようにし、上部領域が高熱伝導率であって上部領域以外の領域すなわち保護層が低熱伝導率であることから、検出精度が高くなるとともに、少なくとも上部領域が硬質の材料で形成されていることから、高い機械的強度を得ることができる。
【００６９】
また、請求項２の発明によれば、前記硬質層を、各温度検出素子の上部領域および前記保護層上に形成することによって、上部全面を硬質の材料によって覆うことができ、一層機械的強度を高めることができる。
【００７０】
また、請求項３の発明によれば、前記硬質層または前記硬質層および前記保護層の表面を平坦化し、最上面に載置される指の摺動に伴う摩耗を小さくするとともに、指の凹凸を確実に反映することから検出精度をさらに高めることができる。
【００７１】
また、請求項４の発明によれば、前記温度検出素子を一層の抵抗層とし、温度センサおよびヒータとして機能させるようにしているので、小型軽量化を促進することができる。
【００７２】
また、請求項５の発明によれば、前記温度検出素子の下部領域あるいは上部領域に対応して設けられた複数のヒータおよび各ヒータを接続する配線を含むヒータ層を、前記温度検出層の下層あるいは上層にさらに形成し、温度センサの機能とヒータの機能とを別層としているので、温度センサとしての温度検出素子を柔軟に構成することができ、検出精度の向上が可能となる。
【００７３】
また、請求項６の発明によれば、基板上に配列された複数の温度検出素子および各温度検出素子を接続する配線を含む温度検出層を形成し、さらに前記温度検出層上に絶縁層を形成した後、保護層形成工程によって、各温度検出素子の上部領域を除いた前記絶縁層上に低熱伝導性材料によって保護層を形成し、硬質層形成工程によって、高熱伝導性かつ硬質の材料によって少なくとも各温度検出素子の上部領域を埋め込んだ硬質層を形成するようにし、上部領域が高熱伝導率であって上部領域以外の領域すなわち保護層が低熱伝導率であることから、検出精度が高くなるとともに、少なくとも上部領域が硬質の材料で形成されていることから、高い機械的強度をもつ指紋検出装置を製造することができる。
【００７４】
また、請求項７の発明によれば、前記硬質層形成工程が、各温度検出素子の上部領域および前記保護層上に硬質層を形成することによって、上部全面を硬質の材料によって覆うことができ、一層機械的強度が高められた指紋検出装置を製造することができる。
【００７５】
また、請求項８の発明によれば、平坦化工程が、前記硬質層または前記硬質層および前記保護層の表面を平坦化することによって、最上面に載置される指の摺動に伴う摩耗を小さくするとともに、指の凹凸を確実に反映することから検出精度をさらに高めた指紋検出装置を製造することができる。
【００７６】
また、請求項９の発明によれば、前記平坦化工程をＣＭＰ処理によって行うようにし、精度の高い平坦化を実現することができ、高い機械的強度と検出精度をもつ指紋検出装置を製造することができる。
【００７７】
また、請求項１０の発明によれば、前記平坦化工程を、メッキ浴にレベリング剤を添加したメッキ処理によって行うようにし、レベリング剤の添加という簡易な処理によって、メッキ処理と同時に平坦化を行うことができる。
【００７８】
また、請求項１１の発明によれば、前記硬質層形成工程が、下部硬質層形成工程によって、各温度検出素子の上部領域に下部硬質層を埋め込み、上部硬質層形成工程によって、前記下部硬質層と前記保護層との各上面に上部硬質層を形成するようにし、最上部表面の平坦化を簡易に行うことができる。
【００７９】
また、請求項１２の発明によれば、下地層形成工程によって、前記硬質層、前記下部硬質層または前記上部硬質層の形成前に前記硬質層、前記下部硬質層または前記上部硬質層を形成する下地層を形成するようにしているので、前記硬質層、前記下部硬質層または前記上部硬質層をメッキ処理によって形成する場合、確実な層形成を行うことができる。
【００８０】
また、請求項１３の発明によれば、前記温度検出素子を抵抗層とし、温度センサおよびヒータとして機能させるようにしているので、小型軽量化が促進された指紋検出装置を製造することができる。
【００８１】
また、請求項１４の発明によれば、ヒータ層形成工程によって、前記温度検出素子の下部領域あるいは上部領域に対応して設けられた複数のヒータおよび各ヒータを接続する配線を含むヒータ層を、前記温度検出層の下層あるいは上層にさらに形成し、温度センサの機能とヒータの機能とを別層としているので、温度センサとしての温度検出素子を柔軟に構成することができ、検出精度の向上が可能な指紋検出装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１である指紋検出装置の概要構成を示す図である。
【図２】図１に示した指紋検出部の断面構造を示す図である。
【図３】アルミ配線が温度検出素子に接続された状態の断面構造を示す図である。
【図４】図２に示した指紋検出部の製造工程を示す図である。
【図５】図２に示した指紋検出部の構造を示す一部断面を含む斜視図である。
【図６】図１に示した信号処理部内に設けられる検知回路の回路構成の一例を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態１である指紋検出装置の指紋検出部の変形例を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態２である指紋検出装置の指紋検出部の製造工程を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態３である指紋検出装置の指紋検出部の断面構造を示す図である。
【図１０】図９に示した指紋検出部の製造工程を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態４である指紋検出装置の指紋検出部の断面構造を示す図である。
【図１２】図１１に示した指紋検出部の製造工程を示す図である。
【図１３】この発明の実施の形態５である指紋検出装置の指紋検出部の断面構造を示す図である。
【図１４】この発明の実施の形態５である指紋検出部の構造を示す一部断面を含む斜視図である。
【符号の説明】
１  指紋検出装置
１０  指紋検出部
１１  検出面
１２  基板
１３  温度検出素子
１３ａ  センサ
１３ｂ  ヒータ
１４  アルミ配線
１５，１５ａ，１５ｂ  絶縁膜
１６，３１，４１  メッキ下地層
１７，３２  硬質金属
１８  保護樹脂
１９  凸部
１９ａ  埋込部
２０  信号処理部
２２  検知回路
３３  硬質金属膜
４２  硬質金属メッキ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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