JP2000196024A - センサ導電層へ接触する装置及び方法 - Google Patents
センサ導電層へ接触する装置及び方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 静電荷を散逸させるために集積回路の静電放
電装置を接地させる構造及び方法を提供する。 【解決手段】 本発明によれば、センサ回路のコンデン
サプレート上に誘電体層を設け、該誘電体層の上に導電
層を設けてある。該導電層は集積回路の表面に発生した
静電荷を接地へ散逸させる。該導電層は静電荷を接地へ
散逸させるばかりでなく、センサチップの端部の少なく
とも一部を機械的応力から保護する。
電装置を接地させる構造及び方法を提供する。 【解決手段】 本発明によれば、センサ回路のコンデン
サプレート上に誘電体層を設け、該誘電体層の上に導電
層を設けてある。該導電層は集積回路の表面に発生した
静電荷を接地へ散逸させる。該導電層は静電荷を接地へ
散逸させるばかりでなく、センサチップの端部の少なく
とも一部を機械的応力から保護する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、大略、静電荷散逸
の技術分野に関するものであって、更に詳細には、パッ
ケージング期間中に埋設されている導電性の静電保護層
を接地させる技術に関するものである。
の技術分野に関するものであって、更に詳細には、パッ
ケージング期間中に埋設されている導電性の静電保護層
を接地させる技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】本発明の範囲を制限することなしに、そ
の背景を、１例として通常の使用期間中に集積回路指紋
センサを環境から保護することに関連して説明する。
の背景を、１例として通常の使用期間中に集積回路指紋
センサを環境から保護することに関連して説明する。
【０００３】従来、この分野においては、線即ち山及び
谷から構成されている指紋パターンの検知は、各個人が
独特の指紋を有しているという観察に基づいて特定の個
人を識別するために有用なものである。従って、指紋
は、積極的に個人を特定するためばかりではなく、既存
の１組のパターンとマッチ即ち一致することのない指紋
形状を有する個人を排除するために使用することが可能
である。
谷から構成されている指紋パターンの検知は、各個人が
独特の指紋を有しているという観察に基づいて特定の個
人を識別するために有用なものである。従って、指紋
は、積極的に個人を特定するためばかりではなく、既存
の１組のパターンとマッチ即ち一致することのない指紋
形状を有する個人を排除するために使用することが可能
である。
【０００４】指紋検知は、指紋画像を採取する光学的及
び機械的検知技術から発展している。これらのシステム
においては、通常、機械的及び光学的センサが、スキャ
ナ又はカメラを使用して指紋画像を採取し、採取した情
報を解析することが可能なアナログ又はデジタル信号へ
処理し、採取した信号に基づいて出力を与える。然しな
がら、画像を採取した時に使用可能な照明及びコントラ
スト条件が採取したデータ、従って、センサ出力の解析
に影響を与える。更に、画像採取システムは虚偽の画像
を使用して容易にだまされる。更に、従来の光学的セン
サは、通常、大型の光学系を必要とし、これらのタイプ
のセンサをポータブルなシステムとすることを非現実的
なものとしている。
び機械的検知技術から発展している。これらのシステム
においては、通常、機械的及び光学的センサが、スキャ
ナ又はカメラを使用して指紋画像を採取し、採取した情
報を解析することが可能なアナログ又はデジタル信号へ
処理し、採取した信号に基づいて出力を与える。然しな
がら、画像を採取した時に使用可能な照明及びコントラ
スト条件が採取したデータ、従って、センサ出力の解析
に影響を与える。更に、画像採取システムは虚偽の画像
を使用して容易にだまされる。更に、従来の光学的セン
サは、通常、大型の光学系を必要とし、これらのタイプ
のセンサをポータブルなシステムとすることを非現実的
なものとしている。
【０００５】別の種類の指紋センサは、発明者Ｔｓｉｋ
ｏｓの米国特許第４，３５３，０５６号に開示されてい
るような容量性センサである。この特許は、指紋を受取
る検知表面を具備する検知部材を組込んだセンサを使用
している。該検知表面は観察中の指の皮膚の山及び谷を
検知する手段を具備している。該検知部材は、指を検知
表面に押圧した場合に、指紋のパターンを検知する多数
のコンデンサを包含している。該検知部材によって得ら
れた情報は電気的信号へ変換される。これらのコンデン
サは、指紋の形状にそれ自身適合する柔軟性のあるメン
ブレンによって使用する環境から絶縁されている。然し
ながら、該柔軟性のあるメンブレンを繰返し屈曲させ且
つ圧縮すると、装置を破壊したりメンブレンを交換する
必要性が発生する。
ｏｓの米国特許第４，３５３，０５６号に開示されてい
るような容量性センサである。この特許は、指紋を受取
る検知表面を具備する検知部材を組込んだセンサを使用
している。該検知表面は観察中の指の皮膚の山及び谷を
検知する手段を具備している。該検知部材は、指を検知
表面に押圧した場合に、指紋のパターンを検知する多数
のコンデンサを包含している。該検知部材によって得ら
れた情報は電気的信号へ変換される。これらのコンデン
サは、指紋の形状にそれ自身適合する柔軟性のあるメン
ブレンによって使用する環境から絶縁されている。然し
ながら、該柔軟性のあるメンブレンを繰返し屈曲させ且
つ圧縮すると、装置を破壊したりメンブレンを交換する
必要性が発生する。
【０００６】発明者がＲｕｅｌｌ ｅｔ ａｌ．の米国
特許第４，３８５，８３１号は、指紋のトポグラフィ即
ち地形的形状に応答して電気的出力信号を供給する指紋
センサを開示している。該センサは、少なくとも部分的
に、光透過性の弾性部材によって形成されているコンタ
クトボディ即ち接触本体を組込んでいる。該弾性のある
接触部材は受光表面を具備する平坦なセンサプレートへ
取付けることが可能である。該センサは、又、指紋の山
及び谷を測定するために光源及び光検知器を組込んでい
る。接触本体の弾性的特性が圧縮及び屈曲を繰返し発生
させ、そのことはセンサと指との間の接触点を劣化させ
ることとなる。
特許第４，３８５，８３１号は、指紋のトポグラフィ即
ち地形的形状に応答して電気的出力信号を供給する指紋
センサを開示している。該センサは、少なくとも部分的
に、光透過性の弾性部材によって形成されているコンタ
クトボディ即ち接触本体を組込んでいる。該弾性のある
接触部材は受光表面を具備する平坦なセンサプレートへ
取付けることが可能である。該センサは、又、指紋の山
及び谷を測定するために光源及び光検知器を組込んでい
る。接触本体の弾性的特性が圧縮及び屈曲を繰返し発生
させ、そのことはセンサと指との間の接触点を劣化させ
ることとなる。
【０００７】センサを意図した使用環境から保護する現
在の方法及び構造は、センサが露呈される特別の環境条
件、特に、例えば人間の皮膚又はセンサと接触するか又
はそれと近接される場合のある何等かの物体上の静電気
の蓄積に露呈される場合の問題に対処するものではない
ことも判明している。センサ保護と感度とは通常、許容
可能な信号対雑音比と適切な保護の両方を達成するため
に注意深くバランスされねばならない。一般的に、セン
サ保護が増加すると、センサ感度が減少する。使用期間
中におけるセンサ表面構造又はセンサ回路の一部を形成
する能動回路に対する電気的な損傷の場合には、現在の
静電放電回路は静電放電期間中にセンサ回路を保護する
ことが可能なものではない。
在の方法及び構造は、センサが露呈される特別の環境条
件、特に、例えば人間の皮膚又はセンサと接触するか又
はそれと近接される場合のある何等かの物体上の静電気
の蓄積に露呈される場合の問題に対処するものではない
ことも判明している。センサ保護と感度とは通常、許容
可能な信号対雑音比と適切な保護の両方を達成するため
に注意深くバランスされねばならない。一般的に、セン
サ保護が増加すると、センサ感度が減少する。使用期間
中におけるセンサ表面構造又はセンサ回路の一部を形成
する能動回路に対する電気的な損傷の場合には、現在の
静電放電回路は静電放電期間中にセンサ回路を保護する
ことが可能なものではない。
【０００８】センサ及びユーザは異なる電位即ち接地に
ある物体と比較して電気的電位を著しく増加させる可能
性のある多様な環境条件に露呈される場合があるので、
センサは耐久性のある静電放電保護が設けられるべきで
あることが判明している。例えば、ユーザが著しく異な
る電圧を有するセンサに近づく場合には、急激な電気的
放電がセンサの動作障害を引き起こし、そのような障害
は一時的又は永久的なものである場合がある。
ある物体と比較して電気的電位を著しく増加させる可能
性のある多様な環境条件に露呈される場合があるので、
センサは耐久性のある静電放電保護が設けられるべきで
あることが判明している。例えば、ユーザが著しく異な
る電圧を有するセンサに近づく場合には、急激な電気的
放電がセンサの動作障害を引き起こし、そのような障害
は一時的又は永久的なものである場合がある。
【０００９】ソリッドステートアレイに対する典型的な
静電放電保護回路は比較的性能が低い場合がある。何故
ならば、このタイプの回路形態においては、セルの埋設
されており且つ接地されていないコンデンサプレートを
トランジスタゲートへ接続させ及び／又はセルの接地さ
れておらず且つ埋設されているコンデンサプレートを逆
バイアスされたダイオードによってシステムの接地電位
へ接続させることが通常だからである。このタイプの構
成及び配列においては、人間の体及びその指先によって
担持される静電荷は数キロボルト（ｋＶ）以上の範囲の
ものとなる場合があり、ソリッドステートセルの上側誘
電体／パッシベーション層を破壊するのに充分に高いも
のとなる場合がある。このような破壊が発生すると、埋
設されているコンデンサプレートと関連する接地されて
いる回路ノードにおいて電位が上昇し且つ関連するアレ
イセルに損傷を発生する場合がある。センサの感度を最
適なレベル近くに維持しながらデータ又はセンサに対す
る損傷を回避せねばならない。
静電放電保護回路は比較的性能が低い場合がある。何故
ならば、このタイプの回路形態においては、セルの埋設
されており且つ接地されていないコンデンサプレートを
トランジスタゲートへ接続させ及び／又はセルの接地さ
れておらず且つ埋設されているコンデンサプレートを逆
バイアスされたダイオードによってシステムの接地電位
へ接続させることが通常だからである。このタイプの構
成及び配列においては、人間の体及びその指先によって
担持される静電荷は数キロボルト（ｋＶ）以上の範囲の
ものとなる場合があり、ソリッドステートセルの上側誘
電体／パッシベーション層を破壊するのに充分に高いも
のとなる場合がある。このような破壊が発生すると、埋
設されているコンデンサプレートと関連する接地されて
いる回路ノードにおいて電位が上昇し且つ関連するアレ
イセルに損傷を発生する場合がある。センサの感度を最
適なレベル近くに維持しながらデータ又はセンサに対す
る損傷を回避せねばならない。
【００１０】指紋センサの保護に対する現在の構成の別
の顕著な問題は、例えば指表面に存在する油又は蛋白質
等の物質からの汚染である。これらの汚染物を取除くた
めに、センサ表面をクリーニングするために有機又は無
機の溶媒又は洗剤を使用することがしばしば必要であ
る。従って、該静電放電保護はこのようなしばしば腐食
性の化合物に対して耐久性を有するものでなければなら
ない。
の顕著な問題は、例えば指表面に存在する油又は蛋白質
等の物質からの汚染である。これらの汚染物を取除くた
めに、センサ表面をクリーニングするために有機又は無
機の溶媒又は洗剤を使用することがしばしば必要であ
る。従って、該静電放電保護はこのようなしばしば腐食
性の化合物に対して耐久性を有するものでなければなら
ない。
【００１１】別の懸念される分野は衛生である。指及び
環境は他の汚染物と共にセンサから除去される多数の微
生物及びバクテリアを有する傾向がある。これらの微生
物及びバクテリアを取除き且つユーザ間の感染の可能性
を減少させるために、抗細菌性で抗菌性の消毒剤がセン
サをクリーニングするためにしばしば使用される。これ
らの消毒剤は、しばしば、厳しい研磨剤、酵素、有機又
は無機の溶媒又は洗剤を包含している。従って、静電放
電保護はこれらのしばしば腐食性であるクリーニング用
の化合物に対して耐久性を有するものでなければならな
い。
環境は他の汚染物と共にセンサから除去される多数の微
生物及びバクテリアを有する傾向がある。これらの微生
物及びバクテリアを取除き且つユーザ間の感染の可能性
を減少させるために、抗細菌性で抗菌性の消毒剤がセン
サをクリーニングするためにしばしば使用される。これ
らの消毒剤は、しばしば、厳しい研磨剤、酵素、有機又
は無機の溶媒又は洗剤を包含している。従って、静電放
電保護はこれらのしばしば腐食性であるクリーニング用
の化合物に対して耐久性を有するものでなければならな
い。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】従って、機械的応力に
耐えるためのセンサの能力を維持すると共に静電放電か
らセンサを保護するための構造及び方法が必要とされて
いる。該構造は通常の使用期間中にセンサの機能性を継
続して可能とさせることのみならず、センサが露呈され
る可能性のある湿度、電気、熱、光等の極限条件に耐え
ることが可能なものでなければならない。センサの静電
放電保護構造は、化学的な洗剤及び溶媒に対して耐久性
を有すると共にセンサの基本的なコンポーネントと適合
性を有するものとすべきである。
耐えるためのセンサの能力を維持すると共に静電放電か
らセンサを保護するための構造及び方法が必要とされて
いる。該構造は通常の使用期間中にセンサの機能性を継
続して可能とさせることのみならず、センサが露呈され
る可能性のある湿度、電気、熱、光等の極限条件に耐え
ることが可能なものでなければならない。センサの静電
放電保護構造は、化学的な洗剤及び溶媒に対して耐久性
を有すると共にセンサの基本的なコンポーネントと適合
性を有するものとすべきである。
【００１３】本発明は、以上の点に鑑みなされたもので
あって、上述した如き従来技術の欠点を解消し、センサ
の静電放電保護特性を改善した方法及び構造（装置）を
提供することを目的とする。本発明の別の目的とすると
ころは、使用環境における保護を改善した指紋検知装置
及び方法を提供することである。
あって、上述した如き従来技術の欠点を解消し、センサ
の静電放電保護特性を改善した方法及び構造（装置）を
提供することを目的とする。本発明の別の目的とすると
ころは、使用環境における保護を改善した指紋検知装置
及び方法を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、指紋センサ等
のセンサ回路に対して静電放電保護を与える方法及びシ
ステムを提供している。本発明が有用なタイプのセンサ
アレイにおいては、各検知セルが誘電体によって被覆さ
れている接地されていない金属コンデンサプレートを有
している。例えば誘電体と接触するか又は近接する指先
のような接地されていない物体が、金属コンデンサプレ
ートの間の第三コンデンサプレートを形成する。人間の
体によって担持される静電荷は金属コンデンサプレート
を被覆している誘電体層を介して破壊するのに充分に高
いものとなる場合がある。本発明はこのようなセンサア
レイの静電放電保護性能を改善するものである。
のセンサ回路に対して静電放電保護を与える方法及びシ
ステムを提供している。本発明が有用なタイプのセンサ
アレイにおいては、各検知セルが誘電体によって被覆さ
れている接地されていない金属コンデンサプレートを有
している。例えば誘電体と接触するか又は近接する指先
のような接地されていない物体が、金属コンデンサプレ
ートの間の第三コンデンサプレートを形成する。人間の
体によって担持される静電荷は金属コンデンサプレート
を被覆している誘電体層を介して破壊するのに充分に高
いものとなる場合がある。本発明はこのようなセンサア
レイの静電放電保護性能を改善するものである。
【００１５】本発明はセンサチップから接地への静電荷
を散逸させるプロセス及び装置に関するものであり、そ
れは、誘電体層を有しており、該誘電体層は導電性プレ
ートを分離し且つ該導電性プレートを損傷から保護す
る。絶縁層が１つ又はそれ以上の導電性プレートに隣接
するか又はその上に配設されており、該導電層は静電荷
が複数個の導電性プレートへ到達することを防止するよ
うな態様で静電荷を散逸させる。該誘電体層の少なくと
も一部及び接地を具備する支持体の上にパッシベーショ
ン層が設けられており、該センサチップは該支持体に固
定されており且つ導電性物質が該センサチップの導電層
を該支持体の接地へ電気的に接続している。
を散逸させるプロセス及び装置に関するものであり、そ
れは、誘電体層を有しており、該誘電体層は導電性プレ
ートを分離し且つ該導電性プレートを損傷から保護す
る。絶縁層が１つ又はそれ以上の導電性プレートに隣接
するか又はその上に配設されており、該導電層は静電荷
が複数個の導電性プレートへ到達することを防止するよ
うな態様で静電荷を散逸させる。該誘電体層の少なくと
も一部及び接地を具備する支持体の上にパッシベーショ
ン層が設けられており、該センサチップは該支持体に固
定されており且つ導電性物質が該センサチップの導電層
を該支持体の接地へ電気的に接続している。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明の種々の実施例の製造及び
使用について以下に詳細に説明するが、本発明は多様な
特定の形態で実施化することが可能な多くの適用可能な
発明概念を提供するものであることを理解すべきであ
る。本明細書において説明する特定の実施例は本発明を
製造し且つ使用するための例示的な態様を示すものであ
って、本発明の範囲を画定するためのものではない。
使用について以下に詳細に説明するが、本発明は多様な
特定の形態で実施化することが可能な多くの適用可能な
発明概念を提供するものであることを理解すべきであ
る。本明細書において説明する特定の実施例は本発明を
製造し且つ使用するための例示的な態様を示すものであ
って、本発明の範囲を画定するためのものではない。
【００１７】背景として、図１を参照すると、ユーザ入
力装置１のブロック図が示されている。ユーザ入力装置
１は、好適には、単一チップ内に集積化されており、且
つそれは複数個のセンサ又はピクセルセル３からなるア
レイ２を有している。説明の便宜上、アレイ２は９個の
セル３を有するものとして示してある。実際の装置にお
いては、９個より多い数のセルが設けられる可能性があ
る。各個別的な検知セル３はアレイ２の１個のセルを表
わしており、通常、指紋の山の幅よりも小さい。指紋の
幾つかの山及び谷を検知することが可能であるようにア
レイ２内には充分な数のセルが設けられている。好適実
施例においては、ピクセルセル３は約５０μｍのピッチ
で設けられており、それは指紋画像に対し１インチ当た
り約５０８個のドット（ｄｐｉ）の分解能に対応してい
る。
力装置１のブロック図が示されている。ユーザ入力装置
１は、好適には、単一チップ内に集積化されており、且
つそれは複数個のセンサ又はピクセルセル３からなるア
レイ２を有している。説明の便宜上、アレイ２は９個の
セル３を有するものとして示してある。実際の装置にお
いては、９個より多い数のセルが設けられる可能性があ
る。各個別的な検知セル３はアレイ２の１個のセルを表
わしており、通常、指紋の山の幅よりも小さい。指紋の
幾つかの山及び谷を検知することが可能であるようにア
レイ２内には充分な数のセルが設けられている。好適実
施例においては、ピクセルセル３は約５０μｍのピッチ
で設けられており、それは指紋画像に対し１インチ当た
り約５０８個のドット（ｄｐｉ）の分解能に対応してい
る。
【００１８】装置１は水平方向のスキャニングステージ
４と垂直方向のスキャニングステージ５とを有してい
る。スキャニングステージ４及び５は所定のスキャニン
グパターンに従って一度にアレイ２内の１個のセルから
の検知を行うことを可能とする。
４と垂直方向のスキャニングステージ５とを有してい
る。スキャニングステージ４及び５は所定のスキャニン
グパターンに従って一度にアレイ２内の１個のセルから
の検知を行うことを可能とする。
【００１９】入力センサ装置１は電源及びスキャン制御
装置６を有している。電源及びスキャン制御装置６はア
レイ２の各セル３に対して基準電圧を供給する。電源及
びスキャン制御装置６は、又、セル３の所望のスキャニ
ングを発生するためにスキャニングステージ４及び５を
動作させる。
装置６を有している。電源及びスキャン制御装置６はア
レイ２の各セル３に対して基準電圧を供給する。電源及
びスキャン制御装置６は、又、セル３の所望のスキャニ
ングを発生するためにスキャニングステージ４及び５を
動作させる。
【００２０】更なる背景として、図２を参照すると、セ
ル３の構造及び動作が示されている。本発明の好適なセ
ルは「容量性距離センサ（ＣＡＰＡＣＩＴＩＶＥ ＤＩ
ＳＴＡＮＣＥ ＳＥＮＳＯＲ）」という名称の１９９７
年２月１３日付で出願された発明者がＴａｒｔａｇｎｉ
の米国特許出願第０８／７９９，５４３号に開示されて
いるタイプのものであり、尚、上記特許出願の開示内容
を引用によって本明細書に取込む。本発明の技術は容量
性フィードバック検知回路に基づく能動ピクセル構成を
使用している。
ル３の構造及び動作が示されている。本発明の好適なセ
ルは「容量性距離センサ（ＣＡＰＡＣＩＴＩＶＥ ＤＩ
ＳＴＡＮＣＥ ＳＥＮＳＯＲ）」という名称の１９９７
年２月１３日付で出願された発明者がＴａｒｔａｇｎｉ
の米国特許出願第０８／７９９，５４３号に開示されて
いるタイプのものであり、尚、上記特許出願の開示内容
を引用によって本明細書に取込む。本発明の技術は容量
性フィードバック検知回路に基づく能動ピクセル構成を
使用している。
【００２１】各セル３（３ａ，３ｂ）は半導体基板（図
３を参照して以下に説明する）上に支持されている第一
導電性プレート１０及び第二導電性プレート１２を有し
ており、該基板は、好適には、従来のシリコン基板であ
って、シリコン基板の上表面領域１４には浅いエピタキ
シャル層が設けられている場合がある。該基板の上表面
は絶縁層１６を有している。絶縁層１６は、好適には、
酸化物層であって、それは、従来の熱的に付着形成した
二酸化シリコン層とすることが可能である。絶縁層１６
は、更に、好適には硬質又は超硬質の物質からなる保護
即ちパッシベーションコーティングを有することが可能
である。付加的な保護コーティングが設けられている場
合には、絶縁層１６はセンサ３を摩耗、汚染及び静電荷
から保護する。
３を参照して以下に説明する）上に支持されている第一
導電性プレート１０及び第二導電性プレート１２を有し
ており、該基板は、好適には、従来のシリコン基板であ
って、シリコン基板の上表面領域１４には浅いエピタキ
シャル層が設けられている場合がある。該基板の上表面
は絶縁層１６を有している。絶縁層１６は、好適には、
酸化物層であって、それは、従来の熱的に付着形成した
二酸化シリコン層とすることが可能である。絶縁層１６
は、更に、好適には硬質又は超硬質の物質からなる保護
即ちパッシベーションコーティングを有することが可能
である。付加的な保護コーティングが設けられている場
合には、絶縁層１６はセンサ３を摩耗、汚染及び静電荷
から保護する。
【００２２】各セル３は高利得反転増幅器１８（１８
ａ，１８ｂ）を有している。増幅器１８の入力は入力コ
ンデンサ２０（２０ａ，２０ｂ）を介して基準電圧源Ｖ
refへ接続している。各増幅器１８の出力は出力Ｖ
out（Ｖouta，Ｖoutb）へ接続している。各増幅器１８
の入力は、夫々の導電性プレート１０へ接続しており、
且つ各増幅器１８の出力は夫々の導電性プレート１２へ
接続しており、それにより電荷積分器を形成しており、
そのフィードバック容量は２つの導電性プレート１０及
び１２の間の実効容量である。
ａ，１８ｂ）を有している。増幅器１８の入力は入力コ
ンデンサ２０（２０ａ，２０ｂ）を介して基準電圧源Ｖ
refへ接続している。各増幅器１８の出力は出力Ｖ
out（Ｖouta，Ｖoutb）へ接続している。各増幅器１８
の入力は、夫々の導電性プレート１０へ接続しており、
且つ各増幅器１８の出力は夫々の導電性プレート１２へ
接続しており、それにより電荷積分器を形成しており、
そのフィードバック容量は２つの導電性プレート１０及
び１２の間の実効容量である。
【００２３】絶縁層１６の表面上に物体が存在しない場
合には、プレート１０と１２との間の実効容量は層１６
を介して見られる周辺容量及び領域２９（２９ａ，２９
ｂ）におけるセンサの表面近くの空気である。領域２９
におけるプレート１０と１２との間の距離は約２μｍで
ある。例えば指等の物体２２が絶縁層１６の表面上に存
在する場合には、該物体（例えば、皮膚表面）の導電性
特性及び該物体のセンサ表面に対する近接性がプレート
１０と１２との間の容量結合を修正すべく作用する。該
物体が絶縁層１６及び層１６と該物体との間の空気の可
変厚さの両方を包含する全体的な誘電体層によってプレ
ート１０及び１２から離隔されている。指紋の谷２４は
指紋の山２６よりもセンサ表面から遠くに離れているの
で、指紋の谷２４の下側のセンサ３は指紋の山２６下側
のセンサ３よりも導電性プレート１０及び１２と皮膚表
面との間においてより大きな距離を有している。この全
体的な誘電体層の厚さ「ｄ」は各セル３のプレート１０
及び１２の間の容量結合を変調させる。従って、指紋の
谷２４の下側のセンサ３は、指紋の山２６の下側のセン
サ３とは異なる実効容量を呈する。図２に示したよう
に、センサ３ａの実効容量はセンサ３ｂの実効容量とは
異なっている。ＶoutaはＶoutbとは異なっている。何故
ならば、Ｖoutは実効フィードバック容量に逆比例する
からである。
合には、プレート１０と１２との間の実効容量は層１６
を介して見られる周辺容量及び領域２９（２９ａ，２９
ｂ）におけるセンサの表面近くの空気である。領域２９
におけるプレート１０と１２との間の距離は約２μｍで
ある。例えば指等の物体２２が絶縁層１６の表面上に存
在する場合には、該物体（例えば、皮膚表面）の導電性
特性及び該物体のセンサ表面に対する近接性がプレート
１０と１２との間の容量結合を修正すべく作用する。該
物体が絶縁層１６及び層１６と該物体との間の空気の可
変厚さの両方を包含する全体的な誘電体層によってプレ
ート１０及び１２から離隔されている。指紋の谷２４は
指紋の山２６よりもセンサ表面から遠くに離れているの
で、指紋の谷２４の下側のセンサ３は指紋の山２６下側
のセンサ３よりも導電性プレート１０及び１２と皮膚表
面との間においてより大きな距離を有している。この全
体的な誘電体層の厚さ「ｄ」は各セル３のプレート１０
及び１２の間の容量結合を変調させる。従って、指紋の
谷２４の下側のセンサ３は、指紋の山２６の下側のセン
サ３とは異なる実効容量を呈する。図２に示したよう
に、センサ３ａの実効容量はセンサ３ｂの実効容量とは
異なっている。ＶoutaはＶoutbとは異なっている。何故
ならば、Ｖoutは実効フィードバック容量に逆比例する
からである。
【００２４】図１のスキャニングステージ４及び５が動
作してアレイ２内の多数のセル３の読取を逐次的に行う
ことを可能とする。センサ３は２つのフェーズで動作す
る。第一フェーズ期間中において、増幅器１８は増幅器
１８の入力と出力とを短絡させることによってスイッチ
２８（２８ａ，２８ｂ）でリセットされる。このこと
は、増幅器１８をしてその論理的スレッシュホールドに
安定化させる。第二フェーズ期間中に、固定電荷が該増
幅器へ入力され、出力電圧を導電性プレート１０及び１
２の間の実効容量であるフィードバック容量に逆比例し
てスイングさせる。この実効フィードバック容量は、層
１６と指２２及び層１６の頂部との間の空気を包含する
距離「ｄ」にある全体的な誘電体を横断して見た場合の
プレート１０と１２との間の容量である。
作してアレイ２内の多数のセル３の読取を逐次的に行う
ことを可能とする。センサ３は２つのフェーズで動作す
る。第一フェーズ期間中において、増幅器１８は増幅器
１８の入力と出力とを短絡させることによってスイッチ
２８（２８ａ，２８ｂ）でリセットされる。このこと
は、増幅器１８をしてその論理的スレッシュホールドに
安定化させる。第二フェーズ期間中に、固定電荷が該増
幅器へ入力され、出力電圧を導電性プレート１０及び１
２の間の実効容量であるフィードバック容量に逆比例し
てスイングさせる。この実効フィードバック容量は、層
１６と指２２及び層１６の頂部との間の空気を包含する
距離「ｄ」にある全体的な誘電体を横断して見た場合の
プレート１０と１２との間の容量である。
【００２５】固定した量の入力電荷に対して、増幅器１
８の出力は実効フィードバック容量値に依存して２つの
極限の間の範囲にある。第一の極限は、実効フィードバ
ック容量が非常に小さい場合の飽和電圧レベルである。
第二の極限は、実効フィードバック容量が大きい場合
に、リセット値である論理的スレッシュホールドに近い
電圧である。皮膚とセンサとの間の距離が電荷積分器の
実効フィードバック容量を変化させるので、指紋の山２
６下側のセンサ３ａの出力は指紋の谷２４下側のセンサ
３ｂの出力とは異なる。従って、全体的な指紋パターン
は、隣接するピクセルセル容量値における差を検知する
ことによってデジタル化することが可能である。又、ピ
クセルの回路を介してではなく、導電性経路を介して接
地へ静電荷が散逸されるように、各ピクセル（不図示）
に対して又はその周りに接地への導電性経路が設けるべ
きであることが重要である。効果的なものであるために
は、このような静電放電層は、ピクセルの内部回路及び
該回路を環境から絶縁している誘電体を介しての接地へ
の経路よりもより導電性の高い接地への経路を提供する
ものでなければならない。
８の出力は実効フィードバック容量値に依存して２つの
極限の間の範囲にある。第一の極限は、実効フィードバ
ック容量が非常に小さい場合の飽和電圧レベルである。
第二の極限は、実効フィードバック容量が大きい場合
に、リセット値である論理的スレッシュホールドに近い
電圧である。皮膚とセンサとの間の距離が電荷積分器の
実効フィードバック容量を変化させるので、指紋の山２
６下側のセンサ３ａの出力は指紋の谷２４下側のセンサ
３ｂの出力とは異なる。従って、全体的な指紋パターン
は、隣接するピクセルセル容量値における差を検知する
ことによってデジタル化することが可能である。又、ピ
クセルの回路を介してではなく、導電性経路を介して接
地へ静電荷が散逸されるように、各ピクセル（不図示）
に対して又はその周りに接地への導電性経路が設けるべ
きであることが重要である。効果的なものであるために
は、このような静電放電層は、ピクセルの内部回路及び
該回路を環境から絶縁している誘電体を介しての接地へ
の経路よりもより導電性の高い接地への経路を提供する
ものでなければならない。
【００２６】本発明の構造及び方法は、１例として本明
細書に記載する指紋センサ等の多様なイメージセンサ及
び本発明の開示に鑑み当業者にとって公知なイメージセ
ンサと共に使用することが可能である。
細書に記載する指紋センサ等の多様なイメージセンサ及
び本発明の開示に鑑み当業者にとって公知なイメージセ
ンサと共に使用することが可能である。
【００２７】上述したように、本発明容量結合型センサ
を使用する場合に、最大で５０８ｄｐｉの分解能を達成
することが可能である。画像処理アルゴリズムにおける
改良によって、７５０ｄｐｉ又はそれ以上の分解能を有
するセンサを期待することが可能である。指紋の谷及び
山を検知する場合に使用するために、複数個のセルから
なるアレイ２を使用して指紋パターンをサンプルする。
全体的なチップは、上述した制御及び基準に加えて、付
加的なタイミング及び電圧制御及び基準を包含すること
も可能である。
を使用する場合に、最大で５０８ｄｐｉの分解能を達成
することが可能である。画像処理アルゴリズムにおける
改良によって、７５０ｄｐｉ又はそれ以上の分解能を有
するセンサを期待することが可能である。指紋の谷及び
山を検知する場合に使用するために、複数個のセルから
なるアレイ２を使用して指紋パターンをサンプルする。
全体的なチップは、上述した制御及び基準に加えて、付
加的なタイミング及び電圧制御及び基準を包含すること
も可能である。
【００２８】静電荷を散逸させ且つピクセルセルを保護
する構造及び方法について以下に説明する。図３におい
て、静電放電電位接地用のコンタクト及びその構成層の
概略断面図が示されている。接地されていない指先等の
物体によって担持される可能性のある静電気電位と相対
的な静電放電保護が、絶縁層１６の上に導電層３０を配
置することによって与えられている。容量的に結合され
ている指紋センサ等の各ピクセルセル３がシリコン基板
１３上に形成されている。基板１３はＰ型又はＮ型の導
電型とすることが可能である。基板１３は、例えば、シ
リコン、ガラス、ガリウム砒素、シリコン・オン・イン
シュレータ（ＳＯＩ）構成体、エピタキシャル形成体、
ゲルマニウム、ゲルマニウムシリコン、ポリシリコン、
アルモファスシリコン又は同様の半導電性又は導電性の
基板から構成することが可能である。基板１３は、典型
的に、単結晶シリコンから構成され、且つ所望の導電度
に依存して、ボロン、燐又は砒素原子で軽度にドープす
ることが可能である。
する構造及び方法について以下に説明する。図３におい
て、静電放電電位接地用のコンタクト及びその構成層の
概略断面図が示されている。接地されていない指先等の
物体によって担持される可能性のある静電気電位と相対
的な静電放電保護が、絶縁層１６の上に導電層３０を配
置することによって与えられている。容量的に結合され
ている指紋センサ等の各ピクセルセル３がシリコン基板
１３上に形成されている。基板１３はＰ型又はＮ型の導
電型とすることが可能である。基板１３は、例えば、シ
リコン、ガラス、ガリウム砒素、シリコン・オン・イン
シュレータ（ＳＯＩ）構成体、エピタキシャル形成体、
ゲルマニウム、ゲルマニウムシリコン、ポリシリコン、
アルモファスシリコン又は同様の半導電性又は導電性の
基板から構成することが可能である。基板１３は、典型
的に、単結晶シリコンから構成され、且つ所望の導電度
に依存して、ボロン、燐又は砒素原子で軽度にドープす
ることが可能である。
【００２９】導電性プレート１０及び１２及び基板１３
から爾後の層を電気的に分離する厚さに好適にはプラズ
マエンハンスト気相成長（ＰＥＣＶＤ）を使用して付着
形成技術によって、基板１３上の導電性パッド３０の上
に誘電体層２９を形成することが可能である。誘電体層
２９は、例えば二酸化シリコン又はガラス等の電気的分
離を確保する適宜の誘電体物質及び厚さに形成すること
が可能である。ガラスは、例えば、皮膚等の物体からの
ナトリウムイオンを捕獲すべく作用することが可能な燐
又はボロン及び燐を包含することが可能である。誘電体
層２９の厚さは、例えば、付着形成時間を変化させるこ
とによって変えることが可能である。誘電体層２９は、
好適には、６，０００と１２，０００Åとの間である。
一方、誘電体層２９は、所望の誘電定数を持った適合性
のある誘電体物質から形成した第一誘電体層及び第二誘
電体層を具備する複合層とすることが可能である。複合
層が形成される場合には、第一層は、好適には、二酸化
シリコン又はガラスであり且つ第二層は、好適には、窒
化シリコンである。第一及び第二層の各々は、約３，０
００と６，０００Åの間の厚さを有することが可能であ
る。誘電体層２９の少なくとも一部の上に導電層３０が
設けられており、それはスパッタ形成するか、又は、例
えば、以下に更に詳細に説明するようにＰＥＣＶＤによ
って付着形成することが可能である。
から爾後の層を電気的に分離する厚さに好適にはプラズ
マエンハンスト気相成長（ＰＥＣＶＤ）を使用して付着
形成技術によって、基板１３上の導電性パッド３０の上
に誘電体層２９を形成することが可能である。誘電体層
２９は、例えば二酸化シリコン又はガラス等の電気的分
離を確保する適宜の誘電体物質及び厚さに形成すること
が可能である。ガラスは、例えば、皮膚等の物体からの
ナトリウムイオンを捕獲すべく作用することが可能な燐
又はボロン及び燐を包含することが可能である。誘電体
層２９の厚さは、例えば、付着形成時間を変化させるこ
とによって変えることが可能である。誘電体層２９は、
好適には、６，０００と１２，０００Åとの間である。
一方、誘電体層２９は、所望の誘電定数を持った適合性
のある誘電体物質から形成した第一誘電体層及び第二誘
電体層を具備する複合層とすることが可能である。複合
層が形成される場合には、第一層は、好適には、二酸化
シリコン又はガラスであり且つ第二層は、好適には、窒
化シリコンである。第一及び第二層の各々は、約３，０
００と６，０００Åの間の厚さを有することが可能であ
る。誘電体層２９の少なくとも一部の上に導電層３０が
設けられており、それはスパッタ形成するか、又は、例
えば、以下に更に詳細に説明するようにＰＥＣＶＤによ
って付着形成することが可能である。
【００３０】導電層３０の上にパッシベーション層３４
を付着形成することが可能であるが、所望により、それ
は導電層３０に隣接し且つ誘電体層２９を包含して形成
することが可能であり、且つ例えばＰＥＣＶＤによって
付着形成させることも可能である。上側に存在するパッ
シベーション層３４は、例えば、炭化珪素又は炭化珪素
と窒化珪素との組合せ等のセンサを保護するのに適した
硬質物質とすることが可能である。この上側に存在する
パッシベーション層３４は、それが形成される場合に
は、摩耗及び汚染からセンサを保護するのに充分に厚い
ものであるが、導電層３０が誘電体層２９の表面に発生
した静電荷がアレイ２のセル３の能動回路から離れる方
向に転送することを可能とするのに充分に薄いものとす
べきである。好適実施例においては、パッシベーション
層３４は約２，０００と３，０００Åの間である。１実
施例においては、パッシベーション層３４は、少なくと
も部分的に炭化珪素から形成され、それにより二酸化シ
リコン又は窒化シリコンより良好な機械的保護を与え
る。然しながら、パッシベーション層３４は、多様なシ
リコンをベースとした層を結合することが可能であるば
かりでなく、その他の形態の機械的及び環境保護物質を
結合することも可能である。
を付着形成することが可能であるが、所望により、それ
は導電層３０に隣接し且つ誘電体層２９を包含して形成
することが可能であり、且つ例えばＰＥＣＶＤによって
付着形成させることも可能である。上側に存在するパッ
シベーション層３４は、例えば、炭化珪素又は炭化珪素
と窒化珪素との組合せ等のセンサを保護するのに適した
硬質物質とすることが可能である。この上側に存在する
パッシベーション層３４は、それが形成される場合に
は、摩耗及び汚染からセンサを保護するのに充分に厚い
ものであるが、導電層３０が誘電体層２９の表面に発生
した静電荷がアレイ２のセル３の能動回路から離れる方
向に転送することを可能とするのに充分に薄いものとす
べきである。好適実施例においては、パッシベーション
層３４は約２，０００と３，０００Åの間である。１実
施例においては、パッシベーション層３４は、少なくと
も部分的に炭化珪素から形成され、それにより二酸化シ
リコン又は窒化シリコンより良好な機械的保護を与え
る。然しながら、パッシベーション層３４は、多様なシ
リコンをベースとした層を結合することが可能であるば
かりでなく、その他の形態の機械的及び環境保護物質を
結合することも可能である。
【００３１】導電層３０は、更に、電荷散逸回路（不図
示）へ結合させることが可能であり、それはピクセルの
内部回路及び該回路を環境から絶縁する誘電体を介して
の接地へのいずれの経路よりもより導電性が高い接地へ
の導電性経路を提供している。層３４は、ここでは、平
坦な層として示してあるが、それは、又、形成された場
合にコンフォーマル即ち適合的なものとすることが可能
であり、平坦なものが所望される場合には、層３４をエ
ッチバックして実質的に平坦な層を形成するか又は例え
ばスピン・オン・ガラス等の物質から形成することが可
能である。
示）へ結合させることが可能であり、それはピクセルの
内部回路及び該回路を環境から絶縁する誘電体を介して
の接地へのいずれの経路よりもより導電性が高い接地へ
の導電性経路を提供している。層３４は、ここでは、平
坦な層として示してあるが、それは、又、形成された場
合にコンフォーマル即ち適合的なものとすることが可能
であり、平坦なものが所望される場合には、層３４をエ
ッチバックして実質的に平坦な層を形成するか又は例え
ばスピン・オン・ガラス等の物質から形成することが可
能である。
【００３２】上側に存在するパッシベーション層３４は
下側に存在するセンサに対して、より特定的には、全体
的な誘電体層２９に対して耐久性を与えている。導電層
３０の厚さ、組成及び位置は、例えば指等の容量源とセ
ンサ３の導電性プレート（図２参照）との間に導電層３
０を配置させることによって発生されるセンサ３の感度
に与える影響を最小としながら、センサ３から静電荷を
逃がす能力を最適化させるために変えることが可能であ
る。
下側に存在するセンサに対して、より特定的には、全体
的な誘電体層２９に対して耐久性を与えている。導電層
３０の厚さ、組成及び位置は、例えば指等の容量源とセ
ンサ３の導電性プレート（図２参照）との間に導電層３
０を配置させることによって発生されるセンサ３の感度
に与える影響を最小としながら、センサ３から静電荷を
逃がす能力を最適化させるために変えることが可能であ
る。
【００３３】導電層３０の厚さは、所望の物質に依存し
て、約５００と１５，０００Åの間とすることが可能で
ある。導電層３０の厚さは、例えば、誘電体層２９にお
ける導電性物質に対する誘電体物質の所望の比、所望の
固有抵抗レベル、誘電体層２９の形状及び寸法等に依存
して、増加させるか又は減少させることが可能である。
導電層３０の組成は、電荷担持能力に対し且つ付加的な
損傷保護に対して適切な物質から形成することが可能で
ある。例えば、アルミウム又はアルミニウム合金を約
０．０４Ω／□の固有抵抗を具備し約５，０００と１
５，０００Åの間の厚さに形成することが可能である。
一方、チタン層を、約１０Ω／□の固有抵抗を具備し約
５００と１，０００Åとの間の厚さに形成することが可
能である。一方、タングステン層を約０．１４Ω／□の
固有抵抗を具備し約４，０００と８，０００Åの間の厚
さに形成することが可能である。
て、約５００と１５，０００Åの間とすることが可能で
ある。導電層３０の厚さは、例えば、誘電体層２９にお
ける導電性物質に対する誘電体物質の所望の比、所望の
固有抵抗レベル、誘電体層２９の形状及び寸法等に依存
して、増加させるか又は減少させることが可能である。
導電層３０の組成は、電荷担持能力に対し且つ付加的な
損傷保護に対して適切な物質から形成することが可能で
ある。例えば、アルミウム又はアルミニウム合金を約
０．０４Ω／□の固有抵抗を具備し約５，０００と１
５，０００Åの間の厚さに形成することが可能である。
一方、チタン層を、約１０Ω／□の固有抵抗を具備し約
５００と１，０００Åとの間の厚さに形成することが可
能である。一方、タングステン層を約０．１４Ω／□の
固有抵抗を具備し約４，０００と８，０００Åの間の厚
さに形成することが可能である。
【００３４】選択した導電性物質は、静電荷が導電性プ
レート１０及び１２へ到達することを防止するためにこ
の層を介して静電荷が散逸することが可能であるように
充分低いシート抵抗を有するべきである。層２９，３
０，３４の各々に使用する物資は、下側に存在するセン
サの性能に悪影響を与えることのある層間の接着問題を
最小とするために選択すべきである。
レート１０及び１２へ到達することを防止するためにこ
の層を介して静電荷が散逸することが可能であるように
充分低いシート抵抗を有するべきである。層２９，３
０，３４の各々に使用する物資は、下側に存在するセン
サの性能に悪影響を与えることのある層間の接着問題を
最小とするために選択すべきである。
【００３５】導電層３０は、例えば指紋センサに使用す
る誘電体層２９を形成するために現在使用されているの
と同一の装置を使用して付着形成することが可能であ
る。従って、本発明は製造上のコスト及び効率において
付加的な利点を提供している。現在のＰＥＣＶＤ装置を
使用することにより、層２９，３０，３４を例えば３０
０℃以下の比較的低い温度で付着形成することが可能で
ある。
る誘電体層２９を形成するために現在使用されているの
と同一の装置を使用して付着形成することが可能であ
る。従って、本発明は製造上のコスト及び効率において
付加的な利点を提供している。現在のＰＥＣＶＤ装置を
使用することにより、層２９，３０，３４を例えば３０
０℃以下の比較的低い温度で付着形成することが可能で
ある。
【００３６】１例として、導電層３０を形成する１実施
例においては、チタン層を初期的にブランケット即ち全
面一様に付着形成し、次いで該チタンの上に窒化チタン
を形成する。次いで、該窒化チタンの上にタングステン
を形成して複合導電層３０を形成する。
例においては、チタン層を初期的にブランケット即ち全
面一様に付着形成し、次いで該チタンの上に窒化チタン
を形成する。次いで、該窒化チタンの上にタングステン
を形成して複合導電層３０を形成する。
【００３７】図４を参照すると、ホトレジスト３６を形
成し且つパターン形成してパッシベーション層３４に開
口３８を形成し、好適には、導電性プレートの上側に位
置していない導電層３０の選択した部分即ち領域を露出
させる。
成し且つパターン形成してパッシベーション層３４に開
口３８を形成し、好適には、導電性プレートの上側に位
置していない導電層３０の選択した部分即ち領域を露出
させる。
【００３８】図５は、エッチングステップの後の、開口
３８及び露出された導電層３０を示している。ホトレジ
スタ３６を除去した後に、図６に示した構成が得られ
る。ホトレジスト３６は、例えば、アッシング（灰化）
及びウェット化学的溶解の組合せを使用してホトレジス
ト３６を除去することが可能である。
３８及び露出された導電層３０を示している。ホトレジ
スタ３６を除去した後に、図６に示した構成が得られ
る。ホトレジスト３６は、例えば、アッシング（灰化）
及びウェット化学的溶解の組合せを使用してホトレジス
ト３６を除去することが可能である。
【００３９】図７はセンサ表面に発生した静電荷を散逸
させる静電放電保護導電層３０と接触し且つそれを接地
させる構成の概略断面図である。センサチップ４０が例
えばプリント回路基板とすることの可能な支持体４２へ
固定されている。センサチップ４０は、例えば、エポキ
シ等の液体アンダーフィル（ｕｎｄｅｒｆｉｌｌ）ポリ
マ又はプラスチックポリマを使用して支持体４２へ接着
させることが可能である。粘着テープ又はポリマ等の接
着剤４４が支持体４２とセンサチップ４０との間に配置
されている。導電性エポキシ等の導電性物質４６を使用
してパッシベーション層３４内の開口３８を充填し且つ
導電層３０との電気的コンタクト（接触部）を形成す
る。金属、高度にドープしたシリコン、導電性ポリマ又
はワイヤボンディング等のその他の導電性物質を使用し
てセンサチップ４０の導電層３０と支持体４２の静電放
電電気的接地との間に電気的コンタクト即ち接触部を形
成することが可能である。
させる静電放電保護導電層３０と接触し且つそれを接地
させる構成の概略断面図である。センサチップ４０が例
えばプリント回路基板とすることの可能な支持体４２へ
固定されている。センサチップ４０は、例えば、エポキ
シ等の液体アンダーフィル（ｕｎｄｅｒｆｉｌｌ）ポリ
マ又はプラスチックポリマを使用して支持体４２へ接着
させることが可能である。粘着テープ又はポリマ等の接
着剤４４が支持体４２とセンサチップ４０との間に配置
されている。導電性エポキシ等の導電性物質４６を使用
してパッシベーション層３４内の開口３８を充填し且つ
導電層３０との電気的コンタクト（接触部）を形成す
る。金属、高度にドープしたシリコン、導電性ポリマ又
はワイヤボンディング等のその他の導電性物質を使用し
てセンサチップ４０の導電層３０と支持体４２の静電放
電電気的接地との間に電気的コンタクト即ち接触部を形
成することが可能である。
【００４０】導電層３０はパッシベーション層３４にお
ける開口３８を介して露出されている。一方、導電層３
０は、センサチップ４０の端部へ延在することが可能で
あり、それにより機械的保護層３２内に開口３８をエッ
チングすることの必要性を取除くことが可能である。導
電層３０をセンサチップ４０の端部へ延在させることに
よって、導電層３０と接地４８との間に静電荷を散逸さ
せるための電気的コンタクトを形成する一方、導電性物
質４６は機械的保護層３２の上を延在する必要性がなく
なる。両方を接触させることも可能である。
ける開口３８を介して露出されている。一方、導電層３
０は、センサチップ４０の端部へ延在することが可能で
あり、それにより機械的保護層３２内に開口３８をエッ
チングすることの必要性を取除くことが可能である。導
電層３０をセンサチップ４０の端部へ延在させることに
よって、導電層３０と接地４８との間に静電荷を散逸さ
せるための電気的コンタクトを形成する一方、導電性物
質４６は機械的保護層３２の上を延在する必要性がなく
なる。両方を接触させることも可能である。
【００４１】導電性物質４６は、導電層３０を支持体４
２上にあるか又はそれと一体的な接地４８へ電気的に接
続させる。導電層３０と支持体４２の接地４８との間に
電気的導電性を与えることに加えて、導電性物質４６は
センサチップ４０の端部の少なくとも一部を、静電放電
保護システム用の独立した接地を与えるためのセンサチ
ップ４０回路のチッピング又は亀裂を発生させる可能性
のある機械的応力から保護する。
２上にあるか又はそれと一体的な接地４８へ電気的に接
続させる。導電層３０と支持体４２の接地４８との間に
電気的導電性を与えることに加えて、導電性物質４６は
センサチップ４０の端部の少なくとも一部を、静電放電
保護システム用の独立した接地を与えるためのセンサチ
ップ４０回路のチッピング又は亀裂を発生させる可能性
のある機械的応力から保護する。
【００４２】図８はセンサ表面において発生した静電荷
を散逸させる導電層３０と接触し且つ接地させる構成の
概略平面図である。センサチップ４０の上表面は支持体
４２の上方に示してある。センサチップ４０は支持体４
２へ接着されている。パッシベーション層３４における
開口３８はセンサアレイの周りのＵ形状をしたトレンチ
即ち溝として示してあり、導電層３０は開口３８の中心
に示されている。接地４８もＵ形状をしており、開口３
８に隣接して従っている。導電層３０を接地４８へ電気
的に接続している導電性物質４６が押出成形されるか又
は付着形成されて電気的コンタクト即ち接触部を形成し
ている。
を散逸させる導電層３０と接触し且つ接地させる構成の
概略平面図である。センサチップ４０の上表面は支持体
４２の上方に示してある。センサチップ４０は支持体４
２へ接着されている。パッシベーション層３４における
開口３８はセンサアレイの周りのＵ形状をしたトレンチ
即ち溝として示してあり、導電層３０は開口３８の中心
に示されている。接地４８もＵ形状をしており、開口３
８に隣接して従っている。導電層３０を接地４８へ電気
的に接続している導電性物質４６が押出成形されるか又
は付着形成されて電気的コンタクト即ち接触部を形成し
ている。
【００４３】然しながら、導電性物質４６はセンサ回路
へ接続されており且つシリコンチップ４０を外部へ接続
すべく作用するパッド５０へ延在するか又はそれを被覆
するものではない。パッド５０に沿ってセンサチップ４
０の端部を保護するために、非導電性のエポキシを付着
形成させてセンサチップ４０のチッピング又は亀裂を発
生させる可能性のある機械的応力に対して保護すること
が可能である。更に、パッド５０はセンサ回路に対する
接地を提供しており、一方接地４６はセンサチップ４６
とは別の接地へ接続している。
へ接続されており且つシリコンチップ４０を外部へ接続
すべく作用するパッド５０へ延在するか又はそれを被覆
するものではない。パッド５０に沿ってセンサチップ４
０の端部を保護するために、非導電性のエポキシを付着
形成させてセンサチップ４０のチッピング又は亀裂を発
生させる可能性のある機械的応力に対して保護すること
が可能である。更に、パッド５０はセンサ回路に対する
接地を提供しており、一方接地４６はセンサチップ４６
とは別の接地へ接続している。
【００４４】以上、本発明の具体的実施の態様について
詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ制限
されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱す
ることなしに種々の変形が可能であることは勿論であ
る。
詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ制限
されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱す
ることなしに種々の変形が可能であることは勿論であ
る。
【００４５】以下の関連特許出願の各々は１つのタイプ
の静電放電保護方法及び装置を開示しており、その開示
内容を引用によって本明細書に取込む。即ち、「容量型
指紋検知アレイの静電放電保護（ＥＬＥＣＴＲＯＳＴＡ
ＴＩＣ ＤＩＳＣＨＡＲＧＥＰＲＯＴＥＣＴＩＯＮ Ｏ
Ｆ Ａ ＣＡＰＡＣＩＴＩＶＥ ＴＹＰＥ ＦＩＮＧＥ
ＲＰＲＩＮＴ ＳＥＮＳＩＮＧ ＡＲＲＡＹ）」という
名称の１９９７年９月１７日付で出願した米国特許出願
第０８／９２７，４５０号（エスティーマイクロエレク
トロニクスドケット番号９７−Ｂ−０３７）、「集積回
路センサ用の選択的にドープした静電放電層（ＳＥＬＥ
ＣＴＩＶＥＬＹ ＤＯＰＥＤ ＥＬＥＣＴＲＯＳＴＡＴ
ＩＣ ＤＩＳＣＨＡＲＧＥ ＬＡＹＥＲ ＦＯＲ ＡＮ
ＩＮＴＥＧＲＡＴＥＤ ＣＩＲＣＵＩＴ ＳＥＮＳＯ
Ｒ）」という名称の１９９８年８月３１日付で出願した
米国特許出願第０９／１４４，１８２号、「能動回路表
面用静電荷散逸（ＳＴＡＴＩＣ ＣＨＡＲＧＥ ＤＩＳ
ＳＩＰＡＴＩＯＮ ＦＯＲ ＡＮ ＡＣＴＩＶＥ ＣＩ
ＲＣＵＩＴ ＳＵＲＦＡＣＥ）」という名称の本願出願
の基礎となっている米国出願と同日付で出願された米国
特許出願（代理人ドケット番号１１９９３２−１０４
２、エスティーマイクロエレクトロニクスドケット番号
９７−Ｂ−１７９）、「センサ用静電荷散逸パッド（Ｓ
ＴＡＴＩＣＣＨＡＲＧＥ ＤＩＳＳＩＰＡＴＩＯＮ Ｐ
ＡＤＳ ＦＯＲ ＳＥＮＳＯＲＳ）」という名称の本願
出願の基礎となっている米国特許出願と同日付で出願さ
れた米国特許出願（代理人ドケット番号１１９９３２−
１０３８、エスティーマイクロエレクトロニクスドケッ
ト番号９８−Ｂ−０８５）、「導電層を接触する装置及
び方法（ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ
ＦＯＲ ＣＯＮＴＡＣＴＩＮＧ Ａ ＣＯＮＤＵＣＴＩ
ＶＥ ＬＡＹＥＲ）」という名称の本願の基礎となって
いる米国特許出願と同日付で出願された米国特許出願
（代理人ドケット番号１１９９３２−１０４０、エステ
ィーマイクロエレクトロニクスドケット番号９８−Ｂ−
０８８）、「センサ用の地形的静電保護グリッド（ＴＯ
ＰＯＧＲＡＰＨＩＣＡＬ ＥＬＥＣＴＲＯＳＴＡＴＩＣ
ＰＲＯＴＥＣＴＩＯＮ ＧＲＩＤＦＯＲ ＳＥＮＳＯ
ＲＳ）」という名称の本願出願の基礎となっている米国
出願と同日付で出願された米国特許出願（代理人ドケッ
ト番号１１９９３２−１０４１、エスティーマイクロエ
レクトロニクスドケット番号９８−Ｂ−０９０）、「セ
ンサ用静電放電保護（ＥＬＥＣＴＲＯＳＴＡＴＩＣ Ｄ
ＩＳＣＨＡＲＧＥＰＲＯＴＥＣＴＩＯＮ ＦＯＲ ＳＥ
ＮＳＯＲＳ）」という名称の本願出願の基礎となってい
る米国特許出願と同日付で出願された米国特許出願（代
理人ドケット番号１１９９３２−１０３７、エスティー
マイクロエレクトロニクスドケット番号９８−Ｂ−８２
／８６）の各出願である。
の静電放電保護方法及び装置を開示しており、その開示
内容を引用によって本明細書に取込む。即ち、「容量型
指紋検知アレイの静電放電保護（ＥＬＥＣＴＲＯＳＴＡ
ＴＩＣ ＤＩＳＣＨＡＲＧＥＰＲＯＴＥＣＴＩＯＮ Ｏ
Ｆ Ａ ＣＡＰＡＣＩＴＩＶＥ ＴＹＰＥ ＦＩＮＧＥ
ＲＰＲＩＮＴ ＳＥＮＳＩＮＧ ＡＲＲＡＹ）」という
名称の１９９７年９月１７日付で出願した米国特許出願
第０８／９２７，４５０号（エスティーマイクロエレク
トロニクスドケット番号９７−Ｂ−０３７）、「集積回
路センサ用の選択的にドープした静電放電層（ＳＥＬＥ
ＣＴＩＶＥＬＹ ＤＯＰＥＤ ＥＬＥＣＴＲＯＳＴＡＴ
ＩＣ ＤＩＳＣＨＡＲＧＥ ＬＡＹＥＲ ＦＯＲ ＡＮ
ＩＮＴＥＧＲＡＴＥＤ ＣＩＲＣＵＩＴ ＳＥＮＳＯ
Ｒ）」という名称の１９９８年８月３１日付で出願した
米国特許出願第０９／１４４，１８２号、「能動回路表
面用静電荷散逸（ＳＴＡＴＩＣ ＣＨＡＲＧＥ ＤＩＳ
ＳＩＰＡＴＩＯＮ ＦＯＲ ＡＮ ＡＣＴＩＶＥ ＣＩ
ＲＣＵＩＴ ＳＵＲＦＡＣＥ）」という名称の本願出願
の基礎となっている米国出願と同日付で出願された米国
特許出願（代理人ドケット番号１１９９３２−１０４
２、エスティーマイクロエレクトロニクスドケット番号
９７−Ｂ−１７９）、「センサ用静電荷散逸パッド（Ｓ
ＴＡＴＩＣＣＨＡＲＧＥ ＤＩＳＳＩＰＡＴＩＯＮ Ｐ
ＡＤＳ ＦＯＲ ＳＥＮＳＯＲＳ）」という名称の本願
出願の基礎となっている米国特許出願と同日付で出願さ
れた米国特許出願（代理人ドケット番号１１９９３２−
１０３８、エスティーマイクロエレクトロニクスドケッ
ト番号９８−Ｂ−０８５）、「導電層を接触する装置及
び方法（ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ
ＦＯＲ ＣＯＮＴＡＣＴＩＮＧ Ａ ＣＯＮＤＵＣＴＩ
ＶＥ ＬＡＹＥＲ）」という名称の本願の基礎となって
いる米国特許出願と同日付で出願された米国特許出願
（代理人ドケット番号１１９９３２−１０４０、エステ
ィーマイクロエレクトロニクスドケット番号９８−Ｂ−
０８８）、「センサ用の地形的静電保護グリッド（ＴＯ
ＰＯＧＲＡＰＨＩＣＡＬ ＥＬＥＣＴＲＯＳＴＡＴＩＣ
ＰＲＯＴＥＣＴＩＯＮ ＧＲＩＤＦＯＲ ＳＥＮＳＯ
ＲＳ）」という名称の本願出願の基礎となっている米国
出願と同日付で出願された米国特許出願（代理人ドケッ
ト番号１１９９３２−１０４１、エスティーマイクロエ
レクトロニクスドケット番号９８−Ｂ−０９０）、「セ
ンサ用静電放電保護（ＥＬＥＣＴＲＯＳＴＡＴＩＣ Ｄ
ＩＳＣＨＡＲＧＥＰＲＯＴＥＣＴＩＯＮ ＦＯＲ ＳＥ
ＮＳＯＲＳ）」という名称の本願出願の基礎となってい
る米国特許出願と同日付で出願された米国特許出願（代
理人ドケット番号１１９９３２−１０３７、エスティー
マイクロエレクトロニクスドケット番号９８−Ｂ−８２
／８６）の各出願である。
【図１】 本発明に基づくセンサアレイの概略ブロック
図。
図。
【図２】 本発明に基づく個別的なセンサセル及びそれ
らの電気的動作の物理的構造を示した概略図。
らの電気的動作の物理的構造を示した概略図。
【図３】 本発明に基づいて静電放電保護システムを接
地する基本的な構造を示した概略断面図。
地する基本的な構造を示した概略断面図。
【図４】 本発明に基づいて静電放電保護システムを接
地する基本的な構造を示した概略断面図。
地する基本的な構造を示した概略断面図。
【図５】 本発明に基づいて静電放電保護システムを接
地する基本的な構造を示した概略断面図。
地する基本的な構造を示した概略断面図。
【図６】 本発明に基づいて静電放電保護システムを接
地する基本的な構造を示した概略断面図。
地する基本的な構造を示した概略断面図。
【図７】 センサ用の本発明に基づく静電放電保護用の
基本的コンタクト構造の１実施例を示した概略断面図。
基本的コンタクト構造の１実施例を示した概略断面図。
【図８】 本発明に基づく埋込型回路用の接地用コンタ
クトを具備する指紋センサを示した概略平面図。
クトを具備する指紋センサを示した概略平面図。
１ ユーザ入力装置 ２ アレイ ３ セル ４ 水平方向スキャニングステージ ５ 垂直方向スキャニングステージ ６ 電源・スキャン制御装置 １０，１２ 導電性プレート １３ 基板 １６ 絶縁層 １８ 増幅器 ２９ 誘電体層 ３０ 導電性パッド ３０ 導電層 ３４ パッシベーション層 ４０ センサチップ ４２ 支持体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アーノード イブ ルパート アメリカ合衆国， カリフォルニア 94549， ラファィエット， オコーナー ドライブ 3538 (72)発明者 ダニエール エイ． トーマス アメリカ合衆国， テキサス 75248， ダラス， フォールカーク ドライブ 16312 (72)発明者 アントニオ ド−ベント−ビエイラ アメリカ合衆国， テキサス 75019， コッペル， サウス マッカーサー ブル バード 600， ナンバー 626
Claims (34)
- 【請求項１】 集積回路において、 複数の導電性プレートの上に設けられており前記導電性
プレートを分離する誘電体層と、前記導電性プレートの
１つ又はそれ以上の上又は隣接して配設されており且つ
前記誘電体層の少なくとも一部の上に配設されている導
電層であって、静電荷が前記複数個の導電性プレートへ
到達することを防止するような態様で静電荷を散逸させ
る導電層とを具備しているセンサチップ、 接地を具備しており前記センサチップが固定されている
支持体、を有していることを特徴とする集積回路。 - 【請求項２】 請求項１において、前記センサチップの
前記導電層と前記支持体の接地とを電気的に接続させる
導電性物質を有していることを特徴とする集積回路。 - 【請求項３】 請求項１において、前記センサチップが
指紋センサチップを有していることを特徴とする集積回
路。 - 【請求項４】 請求項１において、前記支持体が前記セ
ンサチップの前記導電層へ電気的に接続されているパッ
ドを有しており、前記パッドの少なくとも１つが前記支
持体の接地とは別の接地パッドであることを特徴とする
集積回路。 - 【請求項５】 請求項１において、前記誘電体層及び前
記導電層の少なくとも一部の上にパッシベーション層が
配設されていることを特徴とする集積回路。 - 【請求項６】 集積回路において、 複数個の導電性プレートの上側に設けられており前記導
電性プレートを分離する誘電体層と、前記誘電体層の少
なくとも一部の上に配設されており且つ１つ又はそれ以
上の導電性プレートの上又はそれに隣接して配設されて
おり静電荷が前記複数個の導電性プレートに到達するこ
とを防止するような態様で静電荷を散逸させる導電層と
を具備しているセンサチップ、 前記誘電体層の少なくとも一部の上に配設されているパ
ッシベーション層、 接地を具備しており前記センサチップが固定されている
支持体、 前記センサチップの前記導電層を前記支持体の前記接地
へ電気的に接続させる導電性物質、を有していることを
特徴とする集積回路。 - 【請求項７】 請求項６において、前記導電性物質が導
電性エポキシを有していることを特徴とする集積回路。 - 【請求項８】 請求項６において、前記導電性物質が導
電性ポリマを有していることを特徴とする集積回路。 - 【請求項９】 請求項６において、前記導電性物質が金
属を有していることを特徴とする集積回路。 - 【請求項１０】 請求項６において、前記センサチップ
がセンサ用の接地を具備する指紋センサチップを有して
いることを特徴とする集積回路。 - 【請求項１１】 請求項７において、前記支持体が前記
センサチップへ電気的に接続されているパッドを具備し
ており、前記パッドのうちの少なくとも１つが前記セン
サチップ接地とは別の接地パッドであることを特徴とす
る集積回路。 - 【請求項１２】 請求項６において、前記導電性物質が
前記センサチップの端部に沿って配設されていることを
特徴とする集積回路。 - 【請求項１３】 請求項６において、前記導電性物質が
前記センサチップの実質的に全てに沿って配設されてい
ることを特徴とする集積回路。 - 【請求項１４】 請求項６において、前記導電性物質が
前記センサチップを取囲んで設けられていることを特徴
とする集積回路。 - 【請求項１５】 請求項６において、前記導電性物質が
前記導電性プレートに隣接する前記センサチップの一部
を取囲んで設けられており、且つ前記導電性物質が前記
センサチップに対する機械的保護を与えていることを特
徴とする集積回路。 - 【請求項１６】 請求項６において、前記パッシベーシ
ョン層が前記誘電体層及び前記導電層の上に設けられて
おり、且つ前記導電層が実質的に前記導電性プレートの
上で前記誘電体層の上に設けられていることを特徴とす
る集積回路。 - 【請求項１７】 請求項６において、前記導電層及びパ
ッシベーション層が実質的に平坦状であることを特徴と
する集積回路。 - 【請求項１８】 請求項６において、前記導電層が静電
荷を適切に散逸させるのに充分に低いシート抵抗を有し
ていることを特徴とする集積回路。 - 【請求項１９】 請求項６において、前記導電層がアル
ミニウムを有していることを特徴とする集積回路。 - 【請求項２０】 請求項６において、前記導電層が約
５，０００乃至１５，０００Åの間の厚さを有している
ことを特徴とする集積回路。 - 【請求項２１】 請求項６において、前記導電層が約
０．０４Ω／□の固有抵抗を有していることを特徴とす
る集積回路。 - 【請求項２２】 請求項６において、前記導電層がチタ
ンを有していることを特徴とする集積回路。 - 【請求項２３】 請求項２２において、前記導電層が約
５００乃至１，０００Åの間の厚さを有していることを
特徴とする集積回路。 - 【請求項２４】 請求項６において、前記導電層が約１
０Ω／□の固有抵抗を有していることを特徴とする集積
回路。 - 【請求項２５】 請求項６において、前記導電層がタン
グステンを有していることを特徴とする集積回路。 - 【請求項２６】 請求項２５において、前記導電層が約
４，０００乃至８，０００Åの間の厚さを有しているこ
とを特徴とする集積回路。 - 【請求項２７】 請求項２５において、前記導電層が約
０．１４Ω／□の固有抵抗を有していることを特徴とす
る集積回路。 - 【請求項２８】 集積回路の静電放電装置を接地させる
方法において、導電性プレートを分離させ且つセンサチ
ップの導電性プレートを損傷から保護する絶縁層を形成
し、尚前記絶縁層はその一部が露出されている導電層の
下側に位置している誘電体領域を有しており、前記集積
回路の前記導電層と接地との間に導電性物質を付着形成
し、尚前記導電層は前記接地を介して静電荷を散逸させ
る、ことを特徴とする方法。 - 【請求項２９】 請求項２８において、前記集積回路は
複数個のセンサセルを具備するセンサチップとして画定
され、前記センサチップは接地を具備する支持体へ固定
されていることを特徴とする方法。 - 【請求項３０】 請求項２９において、前記集積回路の
前記導電層は前記センサチップのセンサセル用の接地と
は別の支持体接地へ電気的に接続されていることを特徴
とする方法。 - 【請求項３１】 請求項２８において、前記導電性物質
が導電性エポキシを有していることを特徴とする方法。 - 【請求項３２】 請求項２８において、前記導電性物質
が導電性ポリマを有していることを特徴とする方法。 - 【請求項３３】 請求項２８において、前記導電性物質
が金属を有していることを特徴とする方法。 - 【請求項３４】 請求項２８において、前記センサチッ
プが指紋センサチップを有していることを特徴とする方
法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/223346 | 1998-12-30 | ||
| US09/223,346 US6330145B1 (en) | 1998-12-30 | 1998-12-30 | Apparatus and method for contacting a sensor conductive layer |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000196024A true JP2000196024A (ja) | 2000-07-14 |
Family
ID=22836116
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11360577A Pending JP2000196024A (ja) | 1998-12-30 | 1999-12-20 | センサ導電層へ接触する装置及び方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6330145B1 (ja) |
| EP (1) | EP1017009B1 (ja) |
| JP (1) | JP2000196024A (ja) |
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