JP3455459B2 - Surface shape recognition sensor - Google Patents

Surface shape recognition sensor

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JP3455459B2
JP3455459B2 JP03255499A JP3255499A JP3455459B2 JP 3455459 B2 JP3455459 B2 JP 3455459B2 JP 03255499 A JP03255499 A JP 03255499A JP 3255499 A JP3255499 A JP 3255499A JP 3455459 B2 JP3455459 B2 JP 3455459B2
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electrode
surface shape
film
capacitance
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浩季 森村
智志 重松
克之 町田
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、表面形状認識用
センサに関し、特に人間の指紋や動物の鼻紋などの微細
な凹凸を感知する表面形状認識用センサに関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface shape recognizing sensor, and more particularly to a surface shape recognizing sensor for detecting fine irregularities such as a human fingerprint or an animal nose print.

【0002】[0002]

【従来の技術】情報化社会の進展と現代社会の環境にお
いて、セキュリティ技術への関心が高まっている。例え
ば、情報化社会では、電子現金化などのシステム構築の
ための本人認証技術が、重要な鍵となってきる。また、
盗難やカードの不正使用の防御策のための認証技術につ
いても研究開発が活発になっているのが実情である(例
えば、清水良真他、個人認証付き機能付きICカードに
関する一検討、信学技報、Technical report of IEICE,
OFS92-32,p25-30(1992))。このような、不正使用防御
策のための認証方式には、指紋や声紋などを利用したも
のが種々あるが、中でも、指紋認証技術については、こ
れまで多くの技術開発がなされている。その指紋の認証
方式は、光学的な読み取り方式と人間の電気特性の利用
して指紋の凹凸を電気信号に置き換えて検出する方式と
に大別される。
2. Description of the Related Art The interest in security technology is increasing in the information society and the environment of modern society. For example, in an information-oriented society, personal authentication technology for system construction such as electronic cashing becomes an important key. Also,
The fact is that research and development are also actively underway for authentication technology for protection against theft and unauthorized use of cards (for example, Yoshimasa Shimizu et al. Technical report of IEICE,
OFS92-32, p25-30 (1992)). There are various authentication methods for preventing illegal use, such as those using fingerprints and voiceprints. Among them, many fingerprint authentication technologies have been developed so far. The fingerprint authentication method is roughly classified into an optical reading method and a method of detecting unevenness of a fingerprint by replacing the unevenness of the fingerprint with an electric signal by utilizing electric characteristics of human.

【0003】光学的に読み取る方式は、主に光の反射と
CCDイメージセンサを用い、指紋を光学像データとし
て取り込み、照合を行う方式である(特開昭61−22
1883号公報)。他の方式として、指の指紋の圧力差
を読み取るために圧電薄膜を利用した方式も開発されて
いる(特開平5−61965号公報)。また、同じよう
に、皮膚の接触により生じる電気特性の変化を、電気信
号の分布に置き換えて指紋の形状を検出する方式とし
て、感圧シートを用いて抵抗変化量もしくは容量変化量
による認証方式が提案されている(特開平7−1689
30号公報)。しかしながら、以上の技術において、ま
ず、光を用いた方式は小型化することが難しく、汎用的
に用いることが困難であり、用途が限定されるという問
題がある。次に、感圧シートなどを用いて指の凹凸を感
知する方式は、材料が特殊であることや加工性の難しさ
から、実用化が難しく信頼性に乏しいことが考えられ
る。
The optical reading method is a method which mainly uses light reflection and a CCD image sensor and takes in a fingerprint as optical image data to perform collation (Japanese Patent Laid-Open No. 61-22).
1883). As another method, a method using a piezoelectric thin film for reading the pressure difference between fingerprints of a finger has been developed (Japanese Patent Laid-Open No. 5-61965). Similarly, as a method for detecting the shape of a fingerprint by replacing the change in electrical characteristics caused by contact with the skin with the distribution of electrical signals, an authentication method based on the amount of resistance change or the amount of capacitance change using a pressure sensitive sheet is available. Proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 7-1689)
30 publication). However, in the above technique, the method using light is difficult to miniaturize, it is difficult to use for general purpose, and there is a problem that the application is limited. Next, it is considered that the method of detecting the unevenness of the finger using a pressure-sensitive sheet or the like is difficult to put into practical use and poor in reliability because the material is special and the workability is difficult.

【0004】一方、LSIの製造技術を用いて作製され
た容量型の指紋センサが開発されている(Marco Tartag
ni and Roberto Guerrieri,A 390dpi Live Fingerprint
Imager Based on Feedback Capacitive Sensing Schem
e,1997 IEEE InternationalSolid-State Circuits Conf
erence, p200-201(1997).)。これは、LSIチップ上
に2次元に配列された小さなセンサにより、帰還静電容
量方式を利用して皮膚の凹凸パターンを検出する方法で
ある。この容量型センサは、LSI配線の最上層に2枚
のプレートを形成し、その上にパシベーション膜を形成
したものである。このセンサに指先が触れると、皮膚の
表面が第3のプレートとして機能し、空気からなる絶縁
層で隔離され、その距離の違いでセンシングを行うこと
により指紋を検出するものである。この構造は、従来の
光学式に比較し、特殊なインターフェイスが不要なこと
や、小型化が可能なことが特徴である。
On the other hand, a capacitive fingerprint sensor manufactured by using the LSI manufacturing technology has been developed (Marco Tartag
ni and Roberto Guerrieri, A 390dpi Live Fingerprint
Imager Based on Feedback Capacitive Sensing Schem
e, 1997 IEEE International Solid-State Circuits Conf
erence, p200-201 (1997).). This is a method of detecting a concavo-convex pattern on the skin by using a feedback capacitance method with a small sensor arranged two-dimensionally on an LSI chip. In this capacitive sensor, two plates are formed on the uppermost layer of the LSI wiring, and a passivation film is formed thereon. When a fingertip touches this sensor, the surface of the skin functions as a third plate and is isolated by an insulating layer composed of air, and the fingerprint is detected by sensing the difference in the distance. This structure is characterized by the fact that it does not require a special interface and can be downsized as compared with the conventional optical type.

【0005】ここで、その指紋センサは、原理的には、
半導体基板上にセンサ電極を形成し、その上にパシベー
ション膜を形成したものであり、パシベーション膜を介
して皮膚とセンサとの容量を検出し微細構造の凹凸を検
出する方法である。ここで従来の容量型の指紋センサに
ついて図を参照して簡単に説明する。この容量型センサ
は、図19の断面図に示すように構成されている。すな
わち、まず、LSI等の形成された半導体基板1901
の上に、下層絶縁膜1902を介して配線1903が形
成され、この上に層間絶縁膜1904が形成されてい
る。
Here, in principle, the fingerprint sensor is
This is a method in which a sensor electrode is formed on a semiconductor substrate and a passivation film is formed on the sensor electrode, and the capacitance between the skin and the sensor is detected through the passivation film to detect irregularities of a fine structure. Here, a conventional capacitive fingerprint sensor will be briefly described with reference to the drawings. This capacitive sensor is configured as shown in the sectional view of FIG. That is, first, a semiconductor substrate 1901 on which an LSI or the like is formed
A wiring 1903 is formed over the lower insulating film 1902, and an interlayer insulating film 1904 is formed thereover.

【0006】また、その層間絶縁膜1904上には、例
えば平面形状が矩形のセンサ電極1906が形成されて
いる。このセンサ電極1906は、層間絶縁膜1904
に形成されたスルーホール内のプラグ1905を介して
配線1903に接続されている。そして、層間絶縁膜1
904上に、センサ電極1906を覆うように、パシベ
ーション膜1907が形成され、センサ素子が構成され
ている。そして、それらセンサ素子は、図20の平面図
に示すように、隣り合うセンサ素子のセンサ電極190
6が接触しないように、2次元的に複数配置されてい
る。
A sensor electrode 1906 having a rectangular planar shape, for example, is formed on the interlayer insulating film 1904. The sensor electrode 1906 is an interlayer insulating film 1904.
Is connected to the wiring 1903 through the plug 1905 in the through hole formed in the. And the interlayer insulating film 1
A passivation film 1907 is formed on 904 so as to cover the sensor electrode 1906 to form a sensor element. Then, as shown in the plan view of FIG. 20, those sensor elements have the sensor electrodes 190 of the adjacent sensor elements.
Two or more are arranged two-dimensionally so that 6 does not contact.

【0007】この容量型センサの動作について説明す
る。指紋検出のときは、まず、指紋検出対象の指が、パ
シベーション膜1907に接触する。このように、指が
接触すると、センサ電極1906上では、パシベーショ
ン膜1907に触れた皮膚が電極として機能し、センサ
電極1906との間で容量が形成される。この容量は、
配線1903を介して検出される。ここで、指先の指紋
は、皮膚の凹凸により形成されているので、パシベーシ
ョン膜1907に指を接触させた場合、電極としての皮
膚と、センサ電極1906との距離は、指紋を形成して
いる突部と凹部とで異なることになる。そして、この距
離の違いは、容量の違いとして検出されることになる。
したがって、それら異なる容量の分布を検出していけ
ば、それは指紋の突部の形状となる。すなわち、この容
量型センサにより、皮膚の微細な凹凸状態を感知するこ
とができる。
The operation of this capacitive sensor will be described. When detecting a fingerprint, first, the finger for fingerprint detection contacts the passivation film 1907. In this way, when the finger touches, the skin touching the passivation film 1907 functions as an electrode on the sensor electrode 1906, and a capacitance is formed between the sensor electrode 1906 and the sensor electrode 1906. This capacity is
It is detected via the wiring 1903. Here, since the fingerprint of the fingertip is formed by the unevenness of the skin, when the finger is brought into contact with the passivation film 1907, the distance between the skin as the electrode and the sensor electrode 1906 is the protrusion forming the fingerprint. The part and the recess are different. Then, this difference in distance is detected as a difference in capacity.
Therefore, if the distribution of these different capacities is detected, it becomes the shape of the protrusion of the fingerprint. That is, the capacitive sensor can detect the fine unevenness of the skin.

【0008】そして、このような容量型の指紋センサ
は、従来の光学式センサと比較して特殊なインターフェ
イスが不要であり、小型化が可能である。この容量型の
センサは、例えば、次に示すような集積回路(LSI)
チップ上に同時に搭載することができる。すなわち、照
合のための指紋データが格納された記憶部と、記憶部に
用意されている指紋データと、読み取られた指紋とを比
較照合する認識処理部とが集積された集積回路チップ
に、上述の容量型センサを同時に搭載することができ
る。このように、1つの集積回路チップ上に構成するこ
とで、各ユニット間のデータ転送における情報の改竄な
どが困難になり、機密保持性能を向上させることができ
る。
Further, such a capacitance type fingerprint sensor does not require a special interface as compared with the conventional optical sensor and can be miniaturized. This capacitive sensor is, for example, an integrated circuit (LSI) as shown below.
It can be mounted on the chip at the same time. That is, the above-mentioned integrated circuit chip in which a storage unit storing fingerprint data for collation, a fingerprint processing unit prepared in the storage unit, and a recognition processing unit for comparing and collating the read fingerprint are integrated, Capacitive sensors can be installed at the same time. As described above, by configuring on one integrated circuit chip, it becomes difficult to falsify information in the data transfer between the units, and the confidentiality keeping performance can be improved.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たセンサでは、皮膚を電極として利用しているため、接
触時に生じた静電気によって同時に搭載されているLS
Iが静電破壊されやすいという問題があった。したがっ
て、従来では、センサの安定性,感度,信頼性などが考
慮され、さらに、小型化や汎用性までも考慮された人間
の指紋や動物の鼻紋など微細な凹凸をセンシングするセ
ンサおよびその製造方法の開発が望まれていた。
However, in the above-mentioned sensor, since the skin is used as the electrode, the LS which is simultaneously mounted by the static electricity generated at the time of contact is used.
There is a problem that I is easily damaged by static electricity. Therefore, conventionally, a sensor that senses minute unevenness such as a human fingerprint or an animal nose print, which is considered to be stable, sensitive, and reliable, and is also considered to be compact and versatile, and manufacturing thereof. Development of a method was desired.

【0010】この発明は、以上のような問題点を解消す
るためになされたものであり、センシングの際に発生す
る静電気によって静電破壊されることなどがないなど、
安定して高感度の表面形状検出が信頼性の高い状態でで
きるようにすることを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and is not electrostatically destroyed by static electricity generated during sensing.
The object is to enable stable and highly sensitive surface shape detection in a highly reliable state.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】この発明の表面形状認識
用センサは、半導体基板上に形成された層間絶縁膜の同
一平面にそれぞれが絶縁分離され、かつそれぞれ固定配
置されたセンサ電極を有する複数の容量検出素子と、そ
の容量検出素子それぞれの容量を検出する容量検出手段
と、層間絶縁膜上でセンサ電極と絶縁分離されて配置さ
れたアース電極と、層間絶縁膜上にセンサ電極を覆うよ
うに形成されかつ絶縁性の部材から構成されたパシベー
ション膜とを備え、アース電極は、パシベーション膜表
面に一部が接触した対向電極となる表面形状の認識対象
物の表面と接触するように、その一部がパシベーション
膜表面で露出して層間絶縁膜上に形成され、容量検出手
段は、アース電極および認識対象物の表面とセンサ電極
との間の容量を検出するようにした。このように構成し
たので、認識対象が触れることでその表面の凹凸に対応
して容量検出素子が検出する容量が変化し、また、認識
対象が触れるとこれが一方の対向電極となり、また、こ
れがアース電極に接触した状態で、認識対象の表面とセ
ンサ電極との間に容量が形成され、これが容量検出手段
に検出される。
Means for Solving the Problems] surface shape recognition sensor of the present invention, respectively in the same plane of the interlayer insulating film formed on a semi-conductor substrate is insulated and separated, and has a sensor electrode fixed arranged A plurality of capacitance detection elements, capacitance detection means for detecting the capacitance of each of the capacitance detection elements, a ground electrode disposed on the interlayer insulating film so as to be insulated from the sensor electrode, and the interlayer insulation film covering the sensor electrode. Yo
And a passivation formed from an insulating member
And a grounding electrode, and the ground electrode is a passivation film surface.
Target to recognize the surface shape that becomes the counter electrode that is partly in contact with the surface
Part of it is passivated so that it contacts the surface of the object
It is exposed on the film surface and is formed on the interlayer insulating film.
The steps are the ground electrode and the surface of the recognition target and the sensor electrode.
The capacity between and is detected . With this configuration, when the recognition target touches, the capacitance detected by the capacitance detection element changes according to the unevenness of the surface , and
When the object touches, this becomes one counter electrode,
While it is in contact with the ground electrode, the surface to be recognized and the
A capacitance is formed between the sensor electrode and the sensor electrode
Detected by.

【0012】のように構成した中で、センサ電極およ
アース電極は、銅から構成するようにしても良い。ま
た、センサ電極およびアース電極は、金から構成するよ
うにしても良い。また、パシベーション膜は、ポリイミ
ドから構成しても良く、そのポリイミドはポリベンザオ
キサゾールを用いれば良い。また、センサ電極の側面お
よび上面とアース電極側面および上面とを覆うように、
導電性の保護膜を備えるようにしても良い。その保護膜
は、例えば金やルテニウムから構成すれば良い。また、
半導体基板上の層間絶縁膜下にセンサ電極およびアース
電極に接続する第1および第2の配線を備え、センサ電
極および前記アース電極は、その第1および第2の配線
を介して容量検出手段に接続すれば良い。また、その容
量検出手段は、半導体基板上に同時に搭載しても良い。
[0012] In thus constructed this, the sensor electrode and the ground electrode may be constructed of copper. Further, the sensor electrode and the ground electrode may be made of gold. Further, the passivation film may be made of polyimide, and the polyimide may be polybenzoxazole. Also, to cover the side surface and the upper surface of the sensor electrode and the side surface and the upper surface of the ground electrode,
A conductive protective film may be provided. The protective film may be made of gold or ruthenium, for example. Also,
First and second wirings connected to the sensor electrode and the ground electrode are provided under the interlayer insulating film on the semiconductor substrate, and the sensor electrode and the ground electrode are connected through the first and second wirings. It may be connected to the capacitance detecting means. Further, the capacitance detecting means may be simultaneously mounted on the semiconductor substrate.

【0013】また、それらの構成において、アース電極
は、少なくともパシベーション膜表面において露出部が
格子状に形成され、センサ電極は、アース電極により形
成されているマスの中央部に配置されているようにし
た。したがって、センサ電極とアース電極との間の距離
が、全て均一となる。その中で、アース電極は正方形の
格子状に形成されてその1つのマスで容量検出素子が構
成され、パシベーション膜はセンサ電極上の膜厚が0.
3μm以上20μm以下に形成されているようにすれ
ば、センサ電極とその上のパシベーション膜に接触した
表面形状認識対象との間の容量が検出可能となる。その
中で、人間の指紋の状態を検出しようとする場合は、
ース電極の格子の間隔は100μm以下に形成されてい
るようにした。また、それらの構成とすることで、例え
ば、パシベーション膜は、比誘電率が2より大きく7よ
り小さい範囲とすれば良い。例えば、パシベーション膜
に比誘電率4の材料を用いてそのセンサ電極上の膜厚を
2μmとしたとき、センサ電極は1辺が20μm以上の
正方形に形成すれば良く、特に、そのセンサ電極と周囲
に配置されているアース電極との距離は2μmとするこ
とが良い。
Further, in these configurations, the ground electrode is such that the exposed portion is formed in a grid pattern at least on the surface of the passivation film, and the sensor electrode is arranged at the central portion of the mass formed by the ground electrode. did. Therefore, the distances between the sensor electrode and the ground electrode are all uniform. Among them, the ground electrode is formed in the shape of a square lattice, and the capacitance detection element is constituted by one mass thereof, and the passivation film has a film thickness of 0.
If the thickness is set to 3 μm or more and 20 μm or less, the capacitance between the sensor electrode and the surface shape recognition target in contact with the passivation film on the sensor electrode can be detected. Among them, when trying to detect the state of a human fingerprint, A
Lattice spacing of over scan electrode was formed to have formed on the 100μm or less. Further, by adopting these configurations, for example, the passivation film may have a relative permittivity in the range of more than 2 and less than 7. For example, when a material having a relative dielectric constant of 4 is used for the passivation film and the film thickness on the sensor electrode is set to 2 μm, the sensor electrode may be formed in a square with one side of 20 μm or more. The distance to the ground electrode arranged at 2 is preferably 2 μm.

【0014】また、この発明の表面形状認識用センサ
は、パシベーション膜表面および前記アース電極の露出
面が、ほぼ平坦に形成されているようにした。また、半
導体基板上の層間絶縁膜下に配置されてセンサ電極およ
アース電極に接続する第1および第2の配線を備え、
センサ電極およびアース電極は、第1および第2の配線
を介して容量検出手段に接続されているように構成し
た。ここで、その容量検出手段は、半導体基板上に同時
に搭載するようにしても良い。
Further, in the surface shape recognition sensor of the present invention, the passivation film surface and the exposed surface of the ground electrode are formed to be substantially flat. In addition, the semiconductor device includes first and second wirings arranged under the interlayer insulating film on the semiconductor substrate and connected to the sensor electrode and the ground electrode,
The sensor electrode and the ground electrode are configured to be connected to the capacitance detecting means via the first and second wirings. Here, the capacitance detecting means may be simultaneously mounted on the semiconductor substrate.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を図を
参照して説明する。 実施の形態1 はじめに、この発明の第1の実施の形態における表面形
状認識用センサに関して、図1を用いて説明する。この
図1では、表面形状認識用センサを構成しているセンサ
素子2つ分を示しているが、まず、半導体基板101上
の下層絶縁膜102上に形成された層間絶縁膜104上
に、例えば80μm角のセンサ電極105、および、ア
ース電極106を備えるようにした。このように、ここ
では、1つのセンサ素子に1つのセンサ電極105を備
えた場合について説明する。また、下層絶縁膜102上
には、センサ電極105にスルーホール104aを介し
て接続する配線103を形成するようにした。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First Embodiment First, a surface shape recognition sensor according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Although FIG. 1 shows two sensor elements constituting the surface shape recognition sensor, first, for example, on the interlayer insulating film 104 formed on the lower insulating film 102 on the semiconductor substrate 101, for example, sensor electrode 105 of the 80μm square, and were to include the ground electrodes 1 06. Thus, here, a case where one sensor element is provided with one sensor electrode 105 will be described. Further, on the lower insulating film 102, the wiring 103 connected to the sensor electrode 105 through the through hole 104a is formed.

【0016】なお、図1には示していないが、下層絶縁
膜102上には、アース電極106に接続する配線も形
成している。そして、それらは、やはり図示していない
が、層間絶縁膜104に形成されたスルーホールを介し
て接続している。また、センサ電極105を覆うように
パシベーション膜107を形成し、そのパシベーション
膜107表面でアース電極106の上部が露出した状態
とした。ここで、センサ電極105すなわち1つのセン
サ素子は、100μm間隔に複数配置している。また、
パシベーション膜107は、例えば、酸化シリコンなど
比誘電率が4.0程度の絶縁物から構成し、センサ電極
105上の膜厚は5μm程度とした。
Although not shown in FIG. 1, a wiring connected to the ground electrode 106 is also formed on the lower insulating film 102. Although not shown, they are connected to each other through through holes formed in the interlayer insulating film 104. Further, the passivation film 107 was formed so as to cover the sensor electrode 105, and the upper portion of the ground electrode 106 was exposed on the surface of the passivation film 107. Here, a plurality of sensor electrodes 105, that is, one sensor element are arranged at intervals of 100 μm. Also,
The passivation film 107 is made of, for example, an insulator such as silicon oxide having a relative dielectric constant of about 4.0, and the film thickness on the sensor electrode 105 is set to about 5 μm.

【0017】また、センサ素子の下にあたる半導体基板
101上には、1つのセンサ素子それぞれに対応してセ
ンスユニット108を形成している。このセンスユニッ
ト108は、前述した配線103などを介し、アース電
極106およびセンサ電極105それぞれに接続してい
る。そして、このセンスユニット108は、アース電極
106と各センサ電極105との間に形成される容量を
検出する。また、各センスユニット108の出力は、図
示していない処理手段により処理され、この処理手段に
より、各センサ電極105に形成された容量を濃淡に変
換した画像データが生成される。
A sense unit 108 is formed on the semiconductor substrate 101 below the sensor element corresponding to each sensor element. The sense unit 108 is connected to each of the ground electrode 106 and the sensor electrode 105 via the wiring 103 described above. The sense unit 108 detects the capacitance formed between the ground electrode 106 and each sensor electrode 105. In addition, the output of each sense unit 108 is processed by a processing unit (not shown), and this processing unit generates image data in which the capacitance formed in each sensor electrode 105 is converted into light and shade.

【0018】なお、センスユニット108は、1つのセ
ンサ素子の下にそれぞれ備える必要はなく、複数のセン
サ素子に1つのセンスユニットを備えるようにしても良
い。また、センサユニットは、上述した処理手段ととも
に半導体基板101上の他の領域に形成するようにして
も良い。また、その処理手段を、センサユニットともに
センサ素子の下に配置するようにしても良い。なお、そ
れらセンスユニット108や処理手段は、必ずしも半導
体基板101上にモノリシックに集積する必要はない。
しかし、センサ電極105とセンスユニット108や処
理手段は、なるべく近くに配置した方が良い。
The sense unit 108 does not have to be provided under one sensor element, but a plurality of sensor elements may be provided with one sense unit. Further, the sensor unit may be formed in another region on the semiconductor substrate 101 together with the above-mentioned processing means. Further, the processing means may be arranged below the sensor element together with the sensor unit. The sense unit 108 and the processing means do not necessarily need to be monolithically integrated on the semiconductor substrate 101.
However, the sensor electrode 105, the sense unit 108, and the processing means should be arranged as close as possible.

【0019】以上のように構成した表面形状認識用セン
サでは、そのパシベーション膜107上に指の先端部が
接触すると、まず、アース電極106上部に指紋の突部
が接触する。人間の指紋の幅は約200〜300μm程
度なので、100μm間隔に配置されているアース電極
106には、必ず接触することになる。この結果、パシ
ベーション膜107上に置いて、指紋の突部が接触して
いる指先端部は、アース電極106と同電位となる。そ
して、その指先端部の各部分と、センサ電極105との
間には、それぞれ容量が形成され、その容量がセンスユ
ニット108に検出される。
In the surface shape recognition sensor configured as described above, when the tip of the finger comes into contact with the passivation film 107, first, the protrusion of the fingerprint comes into contact with the upper portion of the ground electrode 106. Since a human fingerprint has a width of about 200 to 300 μm, it always contacts the earth electrodes 106 arranged at 100 μm intervals. As a result, the tip of the finger placed on the passivation film 107 and in contact with the protrusion of the fingerprint has the same potential as the ground electrode 106. A capacitance is formed between each part of the finger tip and the sensor electrode 105, and the capacitance is detected by the sense unit 108.

【0020】ここで、指の先端部が置かれたパシベーシ
ョン膜107上では、指紋突部はパシベーション膜10
7に接触し、指紋凹部はパシベーション膜107より離
れた状態となっている。したがって、指紋突部の表面と
その下のセンサ電極105の間隔d1と、指紋凹部の表
面とその下のセンサ電極105の間隔d2とは異なり、
d1<d2である。そして、指紋突部の表面とその下の
センサ電極105の間の容量C1と、指紋凹部の表面と
その下のセンサ電極105の間の容量C2とは異なる。
したがって、指紋突部下のセンサ電極105とアース電
極106との間の容量と、指紋凹部下のセンサ電極10
5とアース電極106との間の容量とは異なって検出さ
れることになる。
Here, on the passivation film 107 on which the tip of the finger is placed, the fingerprint protrusion is the passivation film 10.
7 and the fingerprint recess is separated from the passivation film 107. Therefore, the distance d1 between the surface of the fingerprint protrusion and the sensor electrode 105 below it is different from the distance d2 between the surface of the fingerprint recess and the sensor electrode 105 below it.
d1 <d2. The capacitance C1 between the surface of the fingerprint protrusion and the sensor electrode 105 below it is different from the capacitance C2 between the surface of the fingerprint recess and the sensor electrode 105 below it.
Therefore, the capacitance between the sensor electrode 105 and the ground electrode 106 below the fingerprint protrusion and the sensor electrode 10 below the fingerprint recess.
5 and the capacitance between the ground electrode 106 will be detected differently.

【0021】例えば、上述の構成の場合、C1は45f
F程度になる。一方、指紋の深さは100μm程度なの
で、C2は2.3fF程度となる。そして、各センサ電
極105をマトリクス状に複数配置するようにすれば、
その配置状態に対応して指紋の凹凸による容量が検出で
きる。この結果、各センサ電極105の箇所で検出され
たそれぞれの容量に対応し、処理手段によって濃淡デー
タを付ければ、指紋の形状が再現できることになる。例
えば、センサ電極を100μm間隔でマトリクス状に3
00×300(個)配置した場合、250ドット/イン
チ程度の分解能で300×300ドットの指紋画像を得
ることができる。
For example, in the above configuration, C1 is 45f
It will be about F. On the other hand, since the fingerprint depth is about 100 μm, C2 is about 2.3 fF. If a plurality of sensor electrodes 105 are arranged in a matrix,
The capacitance due to the unevenness of the fingerprint can be detected corresponding to the arrangement state. As a result, the shape of the fingerprint can be reproduced by adding grayscale data by the processing means corresponding to the respective capacitances detected at the respective sensor electrodes 105. For example, the sensor electrodes are arranged in a matrix at intervals of 100 μm.
When 00 × 300 (pieces) are arranged, a fingerprint image of 300 × 300 dots can be obtained with a resolution of about 250 dots / inch.

【0022】一方、図1には示していないが、半導体基
板101上の他の領域には、照合のための指紋データが
格納された記憶部や、記憶部に用意されている指紋デー
タと読み取られた指紋画像とを比較照合する認識処理部
などが集積された集積回路を備えている。なお、これら
全てを、センサ電極105下の半導体基板101上に配
置するようにしても良い。この構成とすることで、より
コンパクトな状態で、検出された指紋の形状と記憶部に
格納されている指紋データとを、集積回路に構成されて
いる認識処理部で比較する指紋の照合が可能となる。
On the other hand, although not shown in FIG. 1, in the other area on the semiconductor substrate 101, a storage section in which fingerprint data for collation is stored, or fingerprint data prepared in the storage section and read-in are read. It has an integrated circuit in which a recognition processing unit for comparing and collating the obtained fingerprint image is integrated. Note that all of them may be arranged on the semiconductor substrate 101 below the sensor electrode 105. With this configuration, in a more compact state, it is possible to compare the detected fingerprint shape and the fingerprint data stored in the storage unit with the recognition processing unit configured in the integrated circuit to collate the fingerprint. Becomes

【0023】そして、この実施の形態1の表面形状認識
用センサでは、例えば指紋の形状を認識する場合、指の
一部がアース電極に触れることになる。したがって、そ
の指が接触したことにより表面形状認識用センサ表面に
静電気が発生することになる。しかし、その静電気はア
ース電極に流れていくので、下部に形成されている他の
集積回路部分がその静電気で破壊されることが抑制され
る。
In the surface shape recognition sensor according to the first embodiment, for example, when recognizing the shape of a fingerprint, part of the finger touches the ground electrode. Therefore, when the finger comes into contact, static electricity is generated on the surface of the surface shape recognition sensor. However, since the static electricity flows to the ground electrode, it is possible to prevent other integrated circuit portions formed below from being destroyed by the static electricity.

【0024】次に、上述したこの実施の形態1の表面形
状認識用センサの製造方法について、その一部を簡単に
説明する。まず、半導体基板101上に、前述したセン
スユニットなど他の集積回路を形成し、この後、図2
(a)に示すように、それら集積回路を覆うように、半
導体基板101上に下層絶縁膜102を形成し、その上
に配線103を形成する。なお、図示していないが、以
降に示すアース電極106に接続する配線もこのとき同
時に形成する。
Next, a part of the method of manufacturing the surface shape recognition sensor according to the first embodiment described above will be briefly described. First, another integrated circuit such as the above-described sense unit is formed on the semiconductor substrate 101, and then, as shown in FIG.
As shown in (a), a lower insulating film 102 is formed on the semiconductor substrate 101 so as to cover the integrated circuits, and a wiring 103 is formed thereon. Although not shown, the wiring to be connected to the ground electrode 106 described later is also formed at this time.

【0025】次に、図2(b)に示すように、配線10
3を覆うように、下層絶縁膜102上に層間絶縁膜10
4を形成する。次に、図2(c)に示すように、層間絶
縁膜104の配線103上の所定箇所にスルーホール1
04aを形成する。なお、図示していないが、以降に示
すアース電極106に接続する配線箇所にも、スルーホ
ールを同時に形成する。次に、図3(d)に示すよう
に、層間絶縁膜104上に、スルーホール104aを介
して配線103に接続するセンサ電極105を形成す
る。
Next, as shown in FIG. 2B, the wiring 10
3 on the lower insulating film 102 so as to cover the interlayer insulating film 10.
4 is formed. Next, as shown in FIG. 2C, the through hole 1 is formed at a predetermined position on the wiring 103 of the interlayer insulating film 104.
04a is formed. Although not shown, through holes are also formed at the wiring points connected to the ground electrode 106 described later at the same time. Next, as shown in FIG. 3D, the sensor electrode 105 connected to the wiring 103 via the through hole 104a is formed on the interlayer insulating film 104.

【0026】次に、図3(e)に示すように、センサ電
極105とは離間して層間絶縁膜104上に、センサ電
極105より厚くアース電極106を形成する。なお、
このアース電極106は、図示していないが、層間絶縁
膜104に形成されている図示してないスルーホールを
介し、やはり図示してないが、下層絶縁膜102上に形
成された対応する配線に接続している。そして、図3
(f)に示すように、アース電極106により形成され
る凹部を埋め込んでセンサ電極105を覆うように、パ
シベーション膜107を形成する。このとき、アース電
極106の上部は、パシベーション膜107表面で露出
した状態とする。以上のことにより、図1に示した、こ
の実施の形態1の表面形状認識用センサの電極部が形成
できる。
Next, as shown in FIG. 3E, a ground electrode 106 thicker than the sensor electrode 105 is formed on the interlayer insulating film 104 so as to be separated from the sensor electrode 105. In addition,
Although not shown, the ground electrode 106 is connected to a corresponding wiring formed on the lower insulating film 102 through a through hole (not shown) formed in the interlayer insulating film 104. Connected. And FIG.
As shown in (f), a passivation film 107 is formed so as to fill the recess formed by the ground electrode 106 and cover the sensor electrode 105. At this time, the upper portion of the ground electrode 106 is exposed on the surface of the passivation film 107. By the above, the electrode portion of the surface shape recognition sensor of the first embodiment shown in FIG. 1 can be formed.

【0027】実施の形態2 次に、この発明の第2の実施例における表面形状認識用
センサに関して説明する。図4(a),(b),(c)
は、この実施の形態2における表面形状認識用センサの
構成を示す構成図である。ここで、図4(a),(b)
は断面を示し、図4(c)は平面図である。そして、図
4(c)のAA’断面が図4(a)であり、図4(c)
のBB’断面が図4(b)である。この実施の形態2で
は、まず、図示していない半導体基板上の絶縁膜401
上に形成された層間絶縁膜403上に、例えば80μm
角のセンサ電極405、および、アース電極406を備
えるようにした。このように、ここでは、1つのセンサ
素子に1つのセンサ電極405を備えた場合について説
明する。すなわち、図4(a)は、この実施の形態2の
表面形状認識用センサを構成している1つのセンサ素子
を示している。
Second Embodiment Next, a surface shape recognition sensor according to a second embodiment of the present invention will be described. 4 (a), (b), (c)
FIG. 4 is a configuration diagram showing a configuration of a surface shape recognition sensor according to the second embodiment. Here, FIGS. 4A and 4B
Shows a cross section, and FIG. 4 (c) is a plan view. And, the AA ′ cross section of FIG. 4C is FIG. 4A, and FIG.
The BB ′ cross section of FIG. In the second embodiment, first, an insulating film 401 on a semiconductor substrate (not shown)
80 μm, for example, on the interlayer insulating film 403 formed above
A corner sensor electrode 405 and a ground electrode 406 are provided. Thus, here, the case where one sensor element is provided with one sensor electrode 405 will be described. That is, FIG. 4A shows one sensor element which constitutes the surface shape recognition sensor of the second embodiment.

【0028】そのセンサ電極405は、絶縁膜401上
に形成されたアルミニウムからなる配線402に、窒
化チタンからなるバリア膜404を介して接続してい
る。なお、図4(b)に示すように、絶縁膜401上に
は、アルミニウムからなる配線402aも形成され、バ
リア膜404を介してアース電極406に接続してい
る。ここで、アース電極406は、銅からなる下部電極
406aとその上に形成されたやはり銅からなる電極柱
406bとから構成した。そして、アース電極406表
面には、金からなる保護膜406cを形成した。また、
センサ電極405の表面にも、金からなる保護膜405
aを形成した。また、センサ電極405を覆うように、
例えば酸化シリコンからなるパシベーション膜407を
形成し、そのパシベーション膜407表面でアース電極
406の上部、すなわち保護膜406c表面を露出させ
た。
[0028] The sensor electrode 405, the wiring 402 a made of aluminum formed on the insulating film 401, are connected via a barrier film 404 made of titanium nitride. As shown in FIG. 4B, a wiring 402a made of aluminum is also formed on the insulating film 401, and is connected to the ground electrode 406 via the barrier film 404. Here, the ground electrode 406 is composed of a lower electrode 406a made of copper and an electrode column 406b also formed of copper on the lower electrode 406a. Then, a protective film 406c made of gold was formed on the surface of the ground electrode 406. Also,
A protective film 405 made of gold is also formed on the surface of the sensor electrode 405.
a was formed. Also, to cover the sensor electrode 405,
For example, a passivation film 407 made of silicon oxide was formed, and the surface of the passivation film 407 exposed the upper portion of the ground electrode 406, that is, the surface of the protective film 406c.

【0029】ここで、図4(c)に示すように、アース
電極406は、100μm間隔の格子状に形成した。ま
た、その格子の間の中央部に、センサ電極405を10
0μm間隔でマトリクス状に複数配置した。したがっ
て、この実施の形態2では、その格子のマス1つ1つ
が、1つのセンサ素子を構成していることになり、図4
(c)では、9個のセンサ素子がマトリクス状に配置さ
れている状態を示している。また、パシベーション膜4
07は、比誘電率が4.0程度の絶縁物から構成し、ア
ース電極406の格子の間を埋め、センサ電極405上
の膜厚が、例えば、5μm程度となるように形成した。
Here, as shown in FIG. 4C, the ground electrodes 406 were formed in a grid pattern with 100 μm intervals. In addition, a sensor electrode 405 is formed in the center between the lattices.
A plurality of them were arranged in a matrix at intervals of 0 μm. Therefore, in the second embodiment, each of the squares of the lattice constitutes one sensor element.
In (c), nine sensor elements are arranged in a matrix. In addition, the passivation film 4
07 is made of an insulating material having a relative dielectric constant of about 4.0, is filled in between the lattices of the ground electrode 406, and is formed so that the film thickness on the sensor electrode 405 is, for example, about 5 μm.

【0030】また、図示していないが、センサ素子の下
の半導体基板上には、センスユニットを形成してある。
このセンスユニットは、前述した配線402などを介
し、アース電極406およびセンサ電極405それぞれ
に接続している。そして、このセンスユニットは、アー
ス電極406と各センサ電極405との間に形成される
容量を検出し、それらに対応した信号を出力する。ま
た、各センスユニットの出力は、図示していない処理手
段により処理され、この処理手段により、各センサ電極
405に形成された容量を濃淡に変換した画像データを
生成する。なお、このセンスユニットおよび処理手段
は、センサ電極405下の図示していない半導体基板上
に配置するものに限らず、その半導体基板の他の領域に
配置するようにしても良い。
Although not shown, a sense unit is formed on the semiconductor substrate below the sensor element.
This sense unit is connected to each of the ground electrode 406 and the sensor electrode 405 via the wiring 402 described above. Then, this sense unit detects the capacitance formed between the ground electrode 406 and each sensor electrode 405 and outputs a signal corresponding to them. Further, the output of each sense unit is processed by a processing unit (not shown), and this processing unit generates image data in which the capacitance formed in each sensor electrode 405 is converted into light and shade. The sense unit and the processing unit are not limited to those arranged on the semiconductor substrate (not shown) below the sensor electrode 405, but may be arranged on other regions of the semiconductor substrate.

【0031】以上のように構成した表面形状認識用セン
サでは、前述した実施の形態1と同様であり、そのパシ
ベーション膜407上に指の先端部が接触すると、ま
ず、アース電極406上部に指紋の突部が接触する。人
間の指紋の幅は約200〜300μm程度なので、10
0μm間隔に格子状に形成されているアース電極406
には、指紋の突部が必ず接触することになる。この結
果、パシベーション膜407上に置いて、指紋の突部が
接触している指先端部は、アース電極406と同電位と
なる。そして、その指先端部の各部分と、センサ電極4
05との間には、それぞれ容量が形成され、その容量が
センスユニットに検出される。
The surface shape recognition sensor configured as described above is the same as that in the first embodiment described above. When the tip of the finger comes into contact with the passivation film 407, the fingerprint is first printed on the ground electrode 406. The protrusion contacts. Since the width of a human fingerprint is about 200 to 300 μm, 10
Earth electrodes 406 formed in a grid pattern at intervals of 0 μm
The protrusion of the fingerprint will always come into contact with. As a result, the tip of the finger placed on the passivation film 407 and in contact with the fingerprint protrusion has the same potential as the ground electrode 406. Then, each part of the finger tip and the sensor electrode 4
Capacitors are formed between the respective capacitors 05 and 05, and the capacitors are detected by the sense unit.

【0032】ここで、指の先端部が置かれたパシベーシ
ョン膜407上では、指紋突部はパシベーション膜40
7に接触し、指紋凹部はパシベーション膜407より離
れた状態となっている。したがって、指紋突部の表面と
その下のセンサ電極405の間隔d1と、指紋凹部の表
面とその下のセンサ電極405の間隔d2とは異なり、
d1<d2である。そして、指紋突部の表面とその下の
センサ電極405の間の容量C1と、指紋凹部の表面と
その下のセンサ電極405の間の容量C2とは異なる。
したがって、指紋突部下のセンサ電極405とアース電
極406との間の容量と、指紋凹部下のセンサ電極40
5とアース電極406との間の容量とは異なって検出さ
れることになる。
Here, on the passivation film 407 on which the tip portion of the finger is placed, the fingerprint protrusion is the passivation film 40.
7, and the fingerprint recess is separated from the passivation film 407. Therefore, the distance d1 between the surface of the fingerprint protrusion and the sensor electrode 405 below it is different from the distance d2 between the surface of the fingerprint recess and the sensor electrode 405 below it.
d1 <d2. The capacitance C1 between the surface of the fingerprint protrusion and the sensor electrode 405 below it is different from the capacitance C2 between the surface of the fingerprint recess and the sensor electrode 405 below it.
Therefore, the capacitance between the sensor electrode 405 and the ground electrode 406 below the fingerprint protrusion and the sensor electrode 40 below the fingerprint recess.
5 and the capacitance between the ground electrode 406 will be detected differently.

【0033】例えば、上述の構成の場合、C1は45f
F程度になる。一方、指紋の深さは100μm程度なの
で、C2は2.3fF程度となる。そして、各センサ電
極405はマトリクス状に複数配置されていて、その配
置状態に対応して指紋の凹凸による容量が検出される。
この結果、各センサ電極405の箇所で検出されたそれ
ぞれの容量に対応し、処理手段によって濃淡データを付
ければ、指紋の形状が再現できることになる。例えば、
センサ電極を100μm間隔で300×300(個)配
置した場合、250ドット/インチ程度の分解能で30
0×300ドットの指紋画像を得ることができる。
For example, in the above configuration, C1 is 45f
It will be about F. On the other hand, since the fingerprint depth is about 100 μm, C2 is about 2.3 fF. A plurality of sensor electrodes 405 are arranged in a matrix, and the capacitance due to the unevenness of the fingerprint is detected according to the arrangement state.
As a result, the shape of the fingerprint can be reproduced by corresponding to each capacitance detected at the location of each sensor electrode 405 and adding the grayscale data by the processing means. For example,
When the sensor electrodes are arranged at 100 μm intervals of 300 × 300 (pieces), the resolution of about 250 dots / inch is 30.
A fingerprint image of 0 × 300 dots can be obtained.

【0034】一方、図4には示していないが、半導体基
板上の他の領域には、照合のための指紋データが格納さ
れた記憶部や、記憶部に用意されている指紋データと読
み取られた指紋画像とを比較照合する認識処理部などが
集積された集積回路を備えている。なお、これら全て
を、センサ電極405下の半導体基板上に配置するよう
にしても良い。この構成とすることで、よりコンパクト
な状態で、検出された指紋の形状と記憶部に格納されて
いる指紋データとを、集積回路に構成されている認識処
理部で比較する指紋の照合が可能となる。
On the other hand, although not shown in FIG. 4, in other areas on the semiconductor substrate, a storage unit storing fingerprint data for collation or fingerprint data prepared in the storage unit is read. It has an integrated circuit in which a recognition processing unit for comparing and collating the fingerprint image is integrated. Note that all of these may be arranged on the semiconductor substrate below the sensor electrode 405. With this configuration, in a more compact state, it is possible to compare the detected fingerprint shape and the fingerprint data stored in the storage unit with the recognition processing unit configured in the integrated circuit to collate the fingerprint. Becomes

【0035】そして、この実施の形態2の表面形状認識
用センサでも、例えば指紋の形状を認識する場合、指の
一部がアース電極に触れることになる。したがって、そ
の指が接触したことにより表面形状認識用センサ表面に
静電気が発生することになる。しかし、その静電気はア
ース電極に流れていくので、下部に形成されている他の
集積回路部分がその静電気で破壊されることが抑制され
る。また、この実施の形態2によれば、アース電極の露
出面が金で被覆された状態なので、アース電極の接触面
に酸化膜が形成されることが抑制されるようになる。ま
た、この実施の形態2によれば、アース電極を格子状に
形成してそのマスの中央部にセンサ電極を配置するよう
にしたので、アース電極と各センサ電極との間隔が等し
くなる。
Also in the surface shape recognition sensor of the second embodiment, for example, when recognizing the shape of a fingerprint, a part of the finger touches the ground electrode. Therefore, when the finger comes into contact, static electricity is generated on the surface of the surface shape recognition sensor. However, since the static electricity flows to the ground electrode, it is possible to prevent other integrated circuit portions formed below from being destroyed by the static electricity. Further, according to the second embodiment, since the exposed surface of the ground electrode is covered with gold, formation of an oxide film on the contact surface of the ground electrode can be suppressed. Further, according to the second embodiment, since the ground electrode is formed in a grid shape and the sensor electrode is arranged at the center of the mass, the distance between the ground electrode and each sensor electrode becomes equal.

【0036】次に、上述したこの実施の形態2の表面形
状認識用センサの製造方法について、その一部を説明す
る。まず、半導体基板上に、前述したセンスユニットな
ど他の集積回路を形成し、この後、図5(a)に示すよ
うに、それら集積回路を覆うように、半導体基板上に、
シリコン酸化物からなる絶縁膜401を形成し、その上
にアルミニウムからなる配線402を形成する。この配
線402は、アルミニウム膜を形成した後、公知のフォ
トリソグラフィ技術によりパターニングすることで形成
すれば良い。次に、配線402を覆うように、絶縁膜4
01上に層間絶縁膜403を形成する。次に、層間絶縁
膜403の配線402上の所定箇所にスルーホール40
3aを形成する。
Next, a part of the method of manufacturing the surface shape recognition sensor of the second embodiment described above will be described. First, other integrated circuits such as the above-described sense unit are formed on a semiconductor substrate, and thereafter, as shown in FIG. 5A, on the semiconductor substrate so as to cover the integrated circuits,
An insulating film 401 made of silicon oxide is formed, and a wiring 402 made of aluminum is formed thereon. The wiring 402 may be formed by forming an aluminum film and then patterning it by a known photolithography technique. Next, the insulating film 4 is formed so as to cover the wiring 402.
An interlayer insulating film 403 is formed on 01. Next, the through hole 40 is formed at a predetermined position on the wiring 402 of the interlayer insulating film 403.
3a is formed.

【0037】そして、少なくともスルーホール403a
底部に露出した配線402表面を覆うように、窒化チタ
ンからなるバリア膜404を形成する。このバリア膜4
04の形成は、次のようにすれば良い。まず、スルーホ
ール403aが形成された層間絶縁膜403上に、スパ
ッタ法などにより窒化チタン膜を形成する。次いで、フ
ォトリソグラフィ技術により、スルーホール形成部を隠
すようにレジストパターンを形成する。そして、このレ
ジストパターンをマスクとし、RIEなどのドライエッ
チングで窒化チタン膜を選択的に除去し、レジストパタ
ーンを除去すれば、バリア膜404が形成される。な
お、バリア膜404は、窒化チタンから構成するものに
限らない。バリア膜404に、相互拡散を抑制できる他
の導電性材料を用いるようにしても良い。
At least the through hole 403a
A barrier film 404 made of titanium nitride is formed so as to cover the surface of the wiring 402 exposed at the bottom. This barrier film 4
Formation of 04 may be performed as follows. First, a titanium nitride film is formed by sputtering or the like on the interlayer insulating film 403 having the through holes 403a formed therein. Then, a resist pattern is formed by a photolithography technique so as to hide the through hole forming portion. Then, using this resist pattern as a mask, the titanium nitride film is selectively removed by dry etching such as RIE, and the resist pattern is removed, whereby the barrier film 404 is formed. The barrier film 404 is not limited to one made of titanium nitride. The barrier film 404 may be made of another conductive material capable of suppressing mutual diffusion.

【0038】次に、図5(b)に示すように、バリア膜
404を含む層間絶縁膜403上に、銅からなる金属薄
膜501を膜厚0.1μm程度に形成する。これは、例
えばスパッタ法により行えば良い。次いで、図5(c)
に示すように、この金属薄膜501上に、スルーホール
403a上部にあたる所定の領域に開口部502aを有
するレジストパターン502を形成する。そして、金属
薄膜501を陰極とした電解メッキ法により、その開口
部502a底部に露出している金属薄膜501表面に、
膜厚0.3μmに銅膜および膜厚0.2μmに金膜を形
成することで、保護膜405aを形成する。なお、この
保護膜405aの形成は、電解メッキ法に限るものでは
ない。
Next, as shown in FIG. 5B, a metal thin film 501 made of copper is formed to a thickness of about 0.1 μm on the interlayer insulating film 403 including the barrier film 404. This may be performed, for example, by a sputtering method. Then, FIG. 5 (c)
As shown in FIG. 5, a resist pattern 502 having an opening 502a in a predetermined region corresponding to the upper portion of the through hole 403a is formed on the metal thin film 501. Then, by an electroplating method using the metal thin film 501 as a cathode, on the surface of the metal thin film 501 exposed at the bottom of the opening 502a,
A protective film 405a is formed by forming a copper film with a film thickness of 0.3 μm and a gold film with a film thickness of 0.2 μm. The formation of the protective film 405a is not limited to the electrolytic plating method.

【0039】次に、レジストパターン502を除去した
後、今度は、図5(d)に示すように、保護膜405a
を囲う溝503aを備えたレジストパターン503を形
成する。なお、この溝503aは、図4(b)に示した
配線402aに接続するバリア膜404部分の上も開口
した状態とする。次に、図6(e)に示すように、金属
薄膜501を陰極とした電解メッキ法により、その溝5
03a底部に露出している金属薄膜501表面に、膜厚
5μm程度に銅を成長させ、電極柱406bを形成す
る。引き続き、図6(f)に示すように、電極柱406
bの上部表面に、同様に電解メッキで金を膜厚0.1μ
m程度に成膜し、保護膜406cを形成する。なお、例
えば、電極柱406bの形成は、電解メッキ法に限るも
のではなく、無電解メッキ法を用いるようにしても良
い。
Next, after removing the resist pattern 502, this time, as shown in FIG. 5D, a protective film 405a is formed.
Forming a resist pattern 503 having a groove 503a surrounding the. Note that the groove 503a is also opened above the barrier film 404 portion connected to the wiring 402a shown in FIG. 4B. Next, as shown in FIG. 6E, the groove 5 is formed by electrolytic plating using the metal thin film 501 as a cathode.
Copper is grown to a film thickness of about 5 μm on the surface of the metal thin film 501 exposed at the bottom of 03a to form the electrode pillar 406b. Continuing on, as shown in FIG.
Similarly, a gold film with a thickness of 0.1μ is electrolytically plated on the upper surface of b.
A film having a thickness of about m is formed to form a protective film 406c. Note that, for example, the formation of the electrode pillar 406b is not limited to the electrolytic plating method, and an electroless plating method may be used.

【0040】次に、レジストパターン503を除去した
後、図6(g)に示すように、保護膜405aおよび保
護膜406cをマスクとして金属薄膜501を選択的に
エッチング除去する。このエッチングは、燐酸,硝酸,
および,酢酸からなる混酸の水溶液をエッチング液とし
たウエット処理により行えば良い。以上の結果、層間絶
縁膜403上に格子状にアース電極406が形成され、
このアース電極406の升目の中心部に、センサ電極4
05が形成されることになる。次に、図6(h)に示す
ように、アース電極406のマスの中を埋め込むよう
に、パシベーション膜407を形成する。このパシベー
ション膜407の形成は、次に示すようにすれば良い。
まず、センサ電極405およびアース電極406が形成
された層間絶縁膜403上に、回転塗布などによりSO
G材料を塗布してSOG膜を形成する。
Next, after removing the resist pattern 503, as shown in FIG. 6G, the metal thin film 501 is selectively removed by etching using the protective films 405a and 406c as masks. This etching is performed with phosphoric acid, nitric acid,
Alternatively, a wet process using an aqueous solution of a mixed acid of acetic acid as an etching solution may be performed. As a result, the ground electrodes 406 are formed in a grid pattern on the interlayer insulating film 403,
At the center of the square of the ground electrode 406, the sensor electrode 4
05 will be formed. Next, as shown in FIG. 6H, a passivation film 407 is formed so as to fill the mass of the ground electrode 406. The passivation film 407 may be formed as follows.
First, on the interlayer insulating film 403 on which the sensor electrode 405 and the ground electrode 406 are formed, SO is applied by spin coating or the like.
A G material is applied to form an SOG film.

【0041】ここで、SOG膜を厚く形成するため、S
OG材料の塗布は3回行う。この塗布により、SOG膜
の表面は、アース電極406やセンサ電極405による
層間絶縁膜403上の凹凸を吸収して平坦に形成され
る。これら塗布によるSOG膜を形成した後、300℃
程度に加熱して塗布膜を酸化シリコンからなる膜に変成
させる。そして、SOG膜を、アース電極406の表面
が露出するまでエッチバックすれば、アース電極406
のマスの中を埋め込むように、その表面が平坦なパシベ
ーション膜407を形成することができる。以上のこと
により、図4に示した、この実施の形態2の表面形状認
識用センサの電極部が形成できる。
Here, in order to form the SOG film thick, S
The OG material is applied three times. By this coating, the surface of the SOG film is made flat by absorbing the irregularities on the interlayer insulating film 403 due to the ground electrode 406 and the sensor electrode 405. After forming the SOG film by coating these, 300 ℃
The coating film is transformed into a film made of silicon oxide by heating to a certain degree. Then, by etching back the SOG film until the surface of the ground electrode 406 is exposed, the ground electrode 406 is formed.
A passivation film 407 having a flat surface can be formed so as to fill the inside of the cell. By the above, the electrode portion of the surface shape recognition sensor of the second embodiment shown in FIG. 4 can be formed.

【0042】なお、パシベーション膜407は、上述し
たように形成する必要はなく、絶縁物から構成し、図6
(h)に示すように、その表面が平坦に形成できれば良
い。したがって、例えば、CVD法などにより、アース
電極406まで覆うように酸化シリコン膜を堆積形成
し、これを化学的機械的研磨法によりアース電極406
上面が露出するまで切削研磨することで、表面が平坦化
されたパシベーション膜407を形成するようにしても
良い。また、表面が露出した状態のアース電極は、各セ
ンサ電極のそばに必ず一対設ける必要はなく、センサ電
極複数個に1つのアース電極が設けられている状態でも
良い。ただし、この実施の形態2のように、格子状にア
ース電極を形成し、そのマスの中央部にセンサ電極を備
えるようにすることで、マトリクス状に配置された各セ
ンサ電極とアース電極との間隔をそれぞれ等しくするこ
とができる。
The passivation film 407 does not need to be formed as described above, and is made of an insulating material.
As shown in (h), it suffices if the surface can be formed flat. Therefore, for example, a silicon oxide film is deposited and formed so as to cover the ground electrode 406 by the CVD method or the like, and the ground electrode 406 is formed by the chemical mechanical polishing method.
The passivation film 407 whose surface is flattened may be formed by cutting and polishing until the upper surface is exposed. In addition, it is not always necessary to provide a pair of ground electrodes whose surfaces are exposed beside each sensor electrode, and a plurality of sensor electrodes may be provided with one ground electrode. However, as in the second embodiment, by forming the ground electrodes in a grid pattern and providing the sensor electrodes in the center of the mass, the sensor electrodes and the ground electrodes arranged in a matrix are formed. The intervals can be equal.

【0043】実施の形態3 次に、この発明の第3の実施例における表面形状認識用
センサに関して説明する。この実施の形態3では、図7
に示すように、まず、絶縁膜701上に形成された層間
絶縁膜703上に、例えば80μm角の銅からなるセン
サ電極705、および、アース電極706を備えるよう
にした。なお、絶縁膜701は、図示していないが、以
降に示すセンスユニットや処理手段などの集積回路が形
成された半導体基板上に形成されている。アース電極7
06は、例えば、マス内の大きさがおおよび100μm
角の正方形状とされた格子状に形成されている。また、
そのマスの中央部にセンサ電極705が配置されてい
る。そして、マスの数は300×300個ほど備え、し
たがって、センサ電極705はマトリクス状に300×
300個配置されている。
Third Embodiment Next, a surface shape recognition sensor according to a third embodiment of the present invention will be described. In this Embodiment 3, FIG.
As shown in, first, on the interlayer insulating film 703 formed on the insulating film 701, for example, a sensor electrode 705 made of copper 80μm square, and were to include the ground electrodes 7 06. Although not shown, the insulating film 701 is formed on a semiconductor substrate on which integrated circuits such as a sense unit and a processing unit described later are formed. Earth electrode 7
06, for example, has a size of 100 μm in the mass.
It is formed in a grid shape with square corners. Also,
A sensor electrode 705 is arranged at the center of the mass. The number of masses is about 300 × 300, so that the sensor electrodes 705 are arranged in a matrix of 300 × 300.
300 pieces are arranged.

【0044】その、絶縁膜701上には、窒化チタンか
らなるバリア膜704を介してセンサ電極705に接続
する、アルミニウムからなる配線702aを備えるよう
にした。また、センサ電極705は、それぞれの膜厚が
0.1μm程度のクロムと銅とからなる2層構造の下部
電極705aと、その上に形成された膜厚0.3μm程
度の上部電極705bとから構成した。なお、上部電極
705bは銅から構成した。
On the insulating film 701, a wiring 702a made of aluminum is provided which is connected to the sensor electrode 705 via a barrier film 704 made of titanium nitride. The sensor electrode 705 includes a lower electrode 705a having a two-layer structure made of chromium and copper and having a film thickness of about 0.1 μm, and an upper electrode 705b having a film thickness of about 0.3 μm formed thereon. Configured. The upper electrode 705b was made of copper.

【0045】同様に、絶縁膜701上には、窒化チタン
からなるバリア膜704を介してアース電極706に接
続する、アルミニウムからなる配線702bを備えるよ
うにした。また、アース電極706も、クロムと銅から
なる2層構造の下部電極706aと、その上に形成され
た銅からなる膜厚5μm程度の電極柱706bとから構
成した。なお、前述した実施例2と同様に、下部電極7
05a,706aを構成する下層の金属はクロムに限る
ものではなく、例えば、チタンやニッケルなど銅の拡散
抑制と絶縁材料に対する密着性を向上させる他の金属を
用いるようにしても良い。そして、この実施の形態3で
は、センサ電極705およびアース電極706の上面お
よび側面を覆うようにルテニウムからなる保護膜705
cおよび保護膜706cを備えるようにした。
Similarly, the insulating film 701 is provided with a wiring 702b made of aluminum, which is connected to the ground electrode 706 through the barrier film 704 made of titanium nitride. The ground electrode 706 is also composed of a lower electrode 706a having a two-layer structure made of chromium and copper, and an electrode pillar 706b made of copper and having a thickness of about 5 μm formed thereon. In addition, as in the second embodiment described above, the lower electrode 7
The metal of the lower layer constituting 05a and 706a is not limited to chromium, and for example, another metal such as titanium or nickel that suppresses diffusion of copper and improves adhesion to an insulating material may be used. In the third embodiment, the protective film 705 made of ruthenium covers the upper surface and the side surface of the sensor electrode 705 and the ground electrode 706.
c and the protective film 706c.

【0046】また、センサ電極705を覆うように、ポ
リイミドからなるパシベーション膜707を備え、その
パシベーション膜707表面でアース電極706の上部
を露出させた。また、パシベーション膜707は、アー
ス電極706の格子の間を埋め、センサ電極705上の
膜厚が、例えば、5μm程度となるように形成した。ま
た前述したセンスユニットが、前述した配線702a,
702bなどを介し、それぞれのセンサ電極705およ
びアース電極706に接続している。そして、このセン
スユニットは、アース電極706と各センサ電極705
との間に形成される容量を検出し、それらに対応した信
号を出力する。
Further, a passivation film 707 made of polyimide is provided so as to cover the sensor electrode 705, and the upper part of the ground electrode 706 is exposed on the surface of the passivation film 707. The passivation film 707 is formed so as to fill the space between the lattices of the ground electrode 706 and have a film thickness on the sensor electrode 705 of, for example, about 5 μm. Further, the above-mentioned sense unit is the same as the above-mentioned wiring 702a,
They are connected to the respective sensor electrodes 705 and ground electrodes 706 via 702b and the like. The sense unit includes a ground electrode 706 and each sensor electrode 705.
It detects the capacitance formed between and and outputs a signal corresponding to them.

【0047】また、各センスユニットの出力は、図示し
ていない処理手段により処理され、この処理手段によ
り、各センサ電極705に形成された容量を濃淡に変換
した画像データを生成する。これらは、前述した実施の
形態1,と同様である。すなわち、この実施の形態3
の表面形状認識用センサにおいても、1つのセンサ素子
を構成している各センサ電極705の箇所で検出された
それぞれの容量に対応し、処理手段によって濃淡データ
を付ければ、指紋の形状が再現できることになる。
The output of each sense unit is processed by a processing means (not shown), and this processing means generates image data in which the capacitance formed in each sensor electrode 705 is converted into light and shade. These are the same as in the first and second embodiments described above. That is, the third embodiment
Even in the surface shape recognizing sensor, the shape of the fingerprint can be reproduced by adding the grayscale data by the processing means corresponding to the respective capacities detected at the respective sensor electrodes 705 forming one sensor element. become.

【0048】ところで、図7には示していないが、半導
体基板上の他の領域には、照合のための指紋データが格
納された記憶部や、記憶部に用意されている指紋データ
と読み取られた指紋画像とを比較照合する認識処理部な
どが集積された集積回路を備えている。なお、これら全
てを、センサ電極705下の半導体基板上に配置するよ
うにしても良い。この構成とすることで、よりコンパク
トな状態で、検出された指紋の形状と記憶部に格納され
ている指紋データとを、集積回路に構成されている認識
処理部で比較する指紋の照合が可能となる。
Incidentally, although not shown in FIG. 7, in other areas on the semiconductor substrate, a storage unit in which fingerprint data for collation is stored, and fingerprint data prepared in the storage unit are read. It has an integrated circuit in which a recognition processing unit for comparing and collating the fingerprint image is integrated. Note that all of these may be arranged on the semiconductor substrate below the sensor electrode 705. With this configuration, in a more compact state, it is possible to compare the detected fingerprint shape and the fingerprint data stored in the storage unit with the recognition processing unit configured in the integrated circuit to collate the fingerprint. Becomes

【0049】そして、この実施の形態3の表面形状認識
用センサでも、例えば指紋の形状を認識する場合、指の
一部がアース電極に触れることになる。したがって、そ
の指が接触したことにより表面形状認識用センサ表面に
静電気が発生することになる。しかし、その静電気はア
ース電極に流れていくので、この実施の形態3の表面形
状認識用センサでは、下部に形成されている他の集積回
路部分がその静電気で破壊されることが抑制される。ま
た、この実施の形態3によれば、アース電極の露出面が
ルテニウムで被覆された状態なので、アース電極の接触
面に酸化膜が形成されることが抑制されるようになる。
また、この実施の形態3によれば、アース電極を格子状
に形成してそのマスの中央部にセンサ電極を配置するよ
うにしたので、アース電極と各センサ電極との間隔が等
しくなる。
Also in the surface shape recognition sensor of the third embodiment, for example, when recognizing the shape of a fingerprint, a part of the finger touches the ground electrode. Therefore, when the finger comes into contact, static electricity is generated on the surface of the surface shape recognition sensor. However, since the static electricity flows to the ground electrode, in the surface shape recognition sensor of the third embodiment, it is possible to prevent other integrated circuit portions formed below from being destroyed by the static electricity. Further, according to the third embodiment, since the exposed surface of the ground electrode is covered with ruthenium, formation of an oxide film on the contact surface of the ground electrode can be suppressed.
Further, according to the third embodiment, since the ground electrode is formed in a grid shape and the sensor electrode is arranged in the central portion of the mass, the distance between the ground electrode and each sensor electrode becomes equal.

【0050】次に、上述したこの実施の形態3の表面形
状認識用センサの製造方法について、その一部を説明す
る。まず、半導体基板上に、前述したセンスユニットな
ど他の集積回路を形成し、この後、図8(a)に示すよ
うに、それら集積回路を覆うように、半導体基板上に、
シリコン酸化物からなる絶縁膜701を形成し、その上
にアルミニウムからなる配線702a,702bを形成
する。この配線702a,702bは、アルミニウム膜
を形成した後、公知のフォトリソグラフィ技術によりパ
ターニングすることで形成すれば良い。次に、配線70
2a,702bを覆うように、絶縁膜701上に層間絶
縁膜703を形成する。次に、層間絶縁膜703の配線
702a,702b上の所定箇所にスルーホール703
a,703bを形成する。
Next, a part of the method of manufacturing the surface shape recognition sensor of the third embodiment described above will be described. First, other integrated circuits such as the above-described sense unit are formed on a semiconductor substrate, and thereafter, as shown in FIG. 8A, on the semiconductor substrate so as to cover the integrated circuits,
An insulating film 701 made of silicon oxide is formed, and wirings 702a, 702b made of aluminum are formed thereon. The wirings 702a and 702b may be formed by forming an aluminum film and then patterning it by a known photolithography technique. Next, the wiring 70
An interlayer insulating film 703 is formed on the insulating film 701 so as to cover 2a and 702b. Next, through holes 703 are formed at predetermined locations on the wirings 702a and 702b of the interlayer insulating film 703.
a, 703b is formed.

【0051】そして、少なくともスルーホール703
a,703b底部に露出した配線702a,702b表
面を覆うように、窒化チタンからなるバリア膜704を
形成する。このバリア膜704の形成は、次のようにす
れば良い。まず、スルーホール703a,703bが形
成された層間絶縁膜703上に、スパッタ法などにより
窒化チタン膜を形成する。次いで、フォトリソグラフィ
技術により、スルーホール形成部を隠すようにレジスト
パタンを形成する。そして、このレジストパタンをマス
クとし、RIEなどのドライエッチングで窒化チタン膜
を選択的に除去し、レジストパタンを除去すれば、バリ
ア膜704が形成される。なお、バリア膜704は、窒
化チタンから構成するものに限らない。バリア膜704
に、相互拡散を抑制できる他の導電性材料を用いるよう
にしても良い。
At least the through hole 703
A barrier film 704 made of titanium nitride is formed so as to cover the surfaces of the wirings 702a and 702b exposed at the bottoms of the a and 703b. The barrier film 704 may be formed as follows. First, a titanium nitride film is formed by a sputtering method or the like on the interlayer insulating film 703 in which the through holes 703a and 703b are formed. Next, a resist pattern is formed by a photolithography technique so as to hide the through hole forming portion. Then, using this resist pattern as a mask, the titanium nitride film is selectively removed by dry etching such as RIE, and the resist pattern is removed, whereby the barrier film 704 is formed. Note that the barrier film 704 is not limited to one made of titanium nitride. Barrier film 704
Alternatively, another conductive material that can suppress mutual diffusion may be used.

【0052】次に、図8(b)に示すように、バリア膜
704を含む層間絶縁膜703上に、それぞれ0.1μ
m程度のクロム膜と銅膜からなる2層構造の金属薄膜8
01を形成する。例えば、このクロム膜は蒸着法で形成
し、銅膜はスパッタ法により行えば良い。このように、
クロム膜を下に備えておくことで、銅の拡散を抑制で
き、また、銅の密着性を向上させることができる。な
お、やはり、このクロムの代わりに、例えば、チタンや
ニッケルなど、銅の拡散を抑制しかつ密着性を向上させ
ることができる金属を用いるようにしても良い。
Next, as shown in FIG. 8B, 0.1 μm is formed on each of the interlayer insulating films 703 including the barrier film 704.
A metal thin film 8 having a two-layer structure consisting of a chromium film and a copper film of about m
01 is formed. For example, this chromium film may be formed by a vapor deposition method and the copper film may be formed by a sputtering method. in this way,
By providing the chrome film below, the diffusion of copper can be suppressed and the adhesion of copper can be improved. Note that, again, instead of this chromium, for example, a metal capable of suppressing the diffusion of copper and improving the adhesiveness, such as titanium or nickel, may be used.

【0053】次いで、図8(c)に示すように、この金
属薄膜801上に、スルーホール703a上部にあたる
所定の領域に開口部802aを有するレジストパタン8
02を、膜厚5μm程度に形成する。そして、金属薄膜
801を陰極とした電解メッキ法により、その開口部8
02a底部に露出している金属薄膜801表面に、膜厚
0.3μmに銅膜を形成することで、上部電極705b
を形成する。なお、この上部電極705bの形成は、電
解メッキ法に限るものではない。
Next, as shown in FIG. 8C, a resist pattern 8 having an opening 802a on a predetermined area corresponding to the upper portion of the through hole 703a on the metal thin film 801.
02 is formed to a film thickness of about 5 μm. Then, the opening 8 is formed by an electrolytic plating method using the metal thin film 801 as a cathode.
02a By forming a copper film with a thickness of 0.3 μm on the surface of the metal thin film 801 exposed at the bottom, the upper electrode 705b
To form. The formation of the upper electrode 705b is not limited to the electrolytic plating method.

【0054】次に、レジストパタン802を除去した
後、今度は、図9(d)に示すように、上部電極705
bを囲う溝903aを備えたレジストパタン903を、
膜厚5μm程度に形成する。この溝903aは、図7に
示した、アース電極706を配置する領域である。そし
て、金属薄膜801を陰極とした電解メッキ法により、
その溝903a底部に露出している金属薄膜801表面
に、膜厚5μm程度に銅を成長させ、電極柱706bを
形成する。
Next, after removing the resist pattern 802, this time, as shown in FIG. 9D, the upper electrode 705 is formed.
a resist pattern 903 having a groove 903a surrounding b.
The film thickness is formed to about 5 μm. The groove 903a is a region where the ground electrode 706 shown in FIG. 7 is arranged. Then, by an electrolytic plating method using the metal thin film 801 as a cathode,
Copper is grown to a film thickness of about 5 μm on the surface of the metal thin film 801 exposed at the bottom of the groove 903a to form an electrode pillar 706b.

【0055】次に、レジストパタン903を除去した
後、図9(e)に示すように、表面が露出している部分
の金属薄膜801をエッチング除去する。このエッチン
グは、まず、燐酸,硝酸,および,酢酸からなる混酸の
水溶液をエッチング液としたウエット処理により、上層
の銅膜を除去する。次いで、フェリシアン化カリウムと
水酸化ナトリウムとの水溶液をエッチング液としたウエ
ット処理により、下層のクロムを除去するようにすれば
良い。以上の結果、層間絶縁膜703上に、高さ5μm
程度に格子状にアース電極706が形成される。そし
て、その格子状のアース電極706の升目の中心部に、
センサ電極705が形成されることになる。次に、図9
(f)に示すように、センサ電極705およびアース電
極706の露出している表面に、ルテニウムからなる保
護膜705cおよび保護膜706cを形成する。この形
成は、無電界メッキ法により、銅からなる各電極表面に
だけルテニウムを0.1μm程度成長させることで行え
る。
Next, after removing the resist pattern 903, as shown in FIG. 9E, the metal thin film 801 on the exposed surface is removed by etching. In this etching, first, the upper copper film is removed by a wet process using an aqueous solution of a mixed acid of phosphoric acid, nitric acid, and acetic acid as an etching solution. Next, the lower layer of chromium may be removed by a wet process using an aqueous solution of potassium ferricyanide and sodium hydroxide as an etching solution. As a result, a height of 5 μm is formed on the interlayer insulating film 703.
The ground electrode 706 is formed in a grid pattern. Then, in the center of the grid of the grid-shaped ground electrode 706,
The sensor electrode 705 will be formed. Next, FIG.
As shown in (f), a protective film 705c and a protective film 706c made of ruthenium are formed on the exposed surfaces of the sensor electrode 705 and the ground electrode 706. This formation can be performed by growing ruthenium by about 0.1 μm only on the surface of each electrode made of copper by the electroless plating method.

【0056】そして、図7に示したように、格子状のア
ース電極706のマスの中を埋め込むように、パシベー
ション膜707を形成する。このパシベーション膜70
7の形成は、次に示すようにすれば良い。まず、センサ
電極705およびアース電極706が形成された層間絶
縁膜703上に、回転塗布などによりポリイミド材料を
塗布してポリイミド膜を形成する。そのポリイミド材料
としては、例えば、ポリベンザオキサゾール前駆体をベ
ースとしたポリイミド樹脂を用いた。この塗布により、
ポリイミド膜の表面は、アース電極706やセンサ電極
705による層間絶縁膜703上の凹凸を吸収して平坦
に形成される。これら塗布によるポリイミド膜を形成し
た後、310℃程度に加熱して塗布したポリイミド膜を
熱硬化させる。
Then, as shown in FIG. 7, a passivation film 707 is formed so as to fill the grid of the grid-shaped ground electrode 706. This passivation film 70
Formation of 7 may be performed as follows. First, a polyimide material is applied by spin coating or the like on the interlayer insulating film 703 on which the sensor electrode 705 and the ground electrode 706 are formed to form a polyimide film. As the polyimide material, for example, a polyimide resin based on a polybenzoxazole precursor was used. By this application,
The surface of the polyimide film is formed flat by absorbing irregularities on the interlayer insulating film 703 due to the ground electrode 706 and the sensor electrode 705. After forming the polyimide film by applying these, the polyimide film applied is heated to about 310 ° C. to be thermoset.

【0057】そして、その硬化したポリイミド膜を、ア
ース電極706の表面が露出するまでエッチバックすれ
ば、アース電極706のマスの中を埋め込むように、そ
の表面が平坦なポリイミドからなるパシベーション膜7
07を形成することができる。このエッチバックは、例
えば、酸素ガスのプラズマを用いたドライエッチングに
より行えば良い。ポリイミドは有機材料であるので、酸
素ガスのプラズマを用いればエッチングが可能である。
なお、そのエッチバックは、例えば化学的機械的研磨法
などを用いても良い。以上のことにより、図7に示し
た、この実施の形態3の表面形状認識用センサの電極部
が形成できる。
Then, the cured polyimide film is etched back until the surface of the ground electrode 706 is exposed, so that the passivation film 7 made of polyimide has a flat surface so as to fill the mass of the ground electrode 706.
07 can be formed. This etch back may be performed by dry etching using plasma of oxygen gas, for example. Since polyimide is an organic material, it can be etched by using plasma of oxygen gas.
The etch back may be performed by, for example, a chemical mechanical polishing method. By the above, the electrode portion of the surface shape recognition sensor of the third embodiment shown in FIG. 7 can be formed.

【0058】ところで、上述では、アース電極706を
格子状に形成したが、これに限るものではなく、例え
ば、パシベーション膜707に埋め込まれているセンサ
電極705周囲の片側に、パシベーション膜707表面
では分離した状態で、複数のアース電極703を形成す
るようにしても良い。ただし、アース電極703は、下
層の配線層でそれぞれが接続されて全てが同電位とされ
ているものとする。また、表面が露出した状態のアース
電極は、各センサ電極のそばに必ず一対設ける必要はな
く、センサ電極複数個に1つのアース電極が設けられて
いる状態でも良い。ただし、この実施の形態3のよう
に、格子状にアース電極を形成し、そのマスの中央部に
センサ電極を備えるようにすることで、マトリクス状に
配置された各センサ電極とアース電極との間隔をそれぞ
れ等しくすることができる。
By the way, although the ground electrode 706 is formed in a lattice shape in the above description, the present invention is not limited to this. In this state, a plurality of ground electrodes 703 may be formed. However, it is assumed that the ground electrodes 703 are connected to each other in the lower wiring layer and have the same potential. In addition, it is not always necessary to provide a pair of ground electrodes whose surfaces are exposed beside each sensor electrode, and a plurality of sensor electrodes may be provided with one ground electrode. However, as in the third embodiment, by forming the ground electrodes in a grid pattern and providing the sensor electrodes at the center of the mass, the sensor electrodes and the ground electrodes arranged in a matrix are formed. The intervals can be equal.

【0059】実施の形態4 次に、この発明の第4の実施例における表面形状認識用
センサに関して説明する。この実施の形態4では、図1
0に示すように、まず、絶縁膜1001上に形成された
層間絶縁膜1003上に、例えば80μm角の金からな
るセンサ電極1005、および、アース電極1006を
備えるようにした。なお、絶縁膜1001は、図示して
いないが、以降に示すセンスユニットや処理手段などの
集積回路が形成された半導体基板上に形成されている。
Fourth Embodiment Next, a surface shape recognition sensor according to a fourth embodiment of the present invention will be described. In this Embodiment 4, FIG.
As shown in FIG. 0, first, the inter-layer insulating film 1003 formed on the insulating film 1001 was provided with the sensor electrode 1005 made of, for example, 80 μm square gold and the ground electrode 1006. Although not shown, the insulating film 1001 is formed on a semiconductor substrate on which integrated circuits such as a sense unit and a processing unit described later are formed.

【0060】そのアース電極1006は、前述の実施の
形態3と同様であり、マス内の大きさがおおよび100
μm角の正方形状とされた格子状に形成されている。ま
た、そのマスの中央部にセンサ電極1005が配置され
ている。そして、マスの数は300×300個ほど備
え、したがって、センサ電極1005はマトリクス状に
300×300個配置されている。その、絶縁膜100
1上には、窒化チタンからなるバリア膜1004を介し
てセンサ電極1005に接続する、アルミニウムからな
る配線1002aを備えるようにした。また、センサ電
極1005は、それぞれ膜厚0.1μm程度のクロムと
金の2層構造の下部電極1005aと、その上に形成さ
れた膜厚0.3μm程度の金からなる上部電極1005
bとから構成した。
The ground electrode 1006 is similar to that of the third embodiment, and the size of the inside of the mass is 100 and 100.
It is formed in a lattice shape in the form of a square of μm square. Further, a sensor electrode 1005 is arranged at the center of the mass. The number of masses is about 300 × 300, so that the sensor electrodes 1005 are arranged in a matrix of 300 × 300. The insulating film 100
A wiring 1002a made of aluminum, which is connected to the sensor electrode 1005 via a barrier film 1004 made of titanium nitride, is provided on the first layer. The sensor electrode 1005 includes a lower electrode 1005a having a two-layer structure of chromium and gold each having a film thickness of about 0.1 μm, and an upper electrode 1005 made of gold and having a film thickness of about 0.3 μm formed thereon.
and b.

【0061】同様に、絶縁膜1001上には、窒化チタ
ンからなるバリア膜1004を介してアース電極100
6に接続する、アルミニウムからなる配線1002bを
備えるようにした。また、アース電極1006も、クロ
ムと金からなる2層構造の下部電極1006aと、その
上に形成された金からなる膜厚5μm程度の電極柱10
06bとから構成した。このように、下層にクロム膜を
配置することで、金膜と下の層間絶縁膜1003との密
着性を向上させることができる。なお、前述したよう
に、クロムの代わりに例えば、チタンやニッケルなど、
金の拡散を抑制しかつ絶縁材料との密着性を向上させる
ことができる金属を用いるようにしても良い。
Similarly, the ground electrode 100 is formed on the insulating film 1001 via the barrier film 1004 made of titanium nitride.
The wiring 1002b made of aluminum and connected to No. 6 is provided. The ground electrode 1006 is also composed of a lower electrode 1006a having a two-layer structure made of chromium and gold, and an electrode pillar 10 made of gold and formed on the lower electrode 1006a having a thickness of about 5 μm.
And 06b. By thus disposing the chromium film as the lower layer, the adhesion between the gold film and the underlying interlayer insulating film 1003 can be improved. As described above, instead of chromium, for example, titanium or nickel,
A metal capable of suppressing the diffusion of gold and improving the adhesion with the insulating material may be used.

【0062】また、センサ電極1005を覆うように、
ポリイミドからなるパシベーション膜1007を備え、
そのパシベーション膜1007表面でアース電極100
6の上部を露出させた。また、パシベーション膜100
7は、アース電極1006の格子の間を埋め、センサ電
極1005上の膜厚が、例えば、5μm程度となるよう
に形成した。以上のように、この実施の形態4では、セ
ンサ電極1005およびアース電極1006を金から構
成するようにしたので、腐食することがなく、保護膜な
どを備える必要がない。また、ポリベンザオキサゾール
によるポリイミドをパシベーション膜1007に用いる
ようにしたので、これが金との密着性が良いため、セン
サ電極1005やアース電極1006に金を用いるよう
にしてもパシベーション膜1007の剥がれなどをほぼ
抑制できる。
Further, so as to cover the sensor electrode 1005,
A passivation film 1007 made of polyimide,
On the surface of the passivation film 1007, the earth electrode 100
The top of 6 was exposed. In addition, the passivation film 100
7 was formed so that the grid of the ground electrode 1006 was filled, and the film thickness on the sensor electrode 1005 was, for example, about 5 μm. As described above, in the fourth embodiment, the sensor electrode 1005 and the ground electrode 1006 are made of gold, so that they do not corrode and need not have a protective film or the like. Further, since polyimide made of polybenzoxazol is used for the passivation film 1007, it has good adhesion to gold. It can be suppressed almost.

【0063】また前述したセンスユニットが、前述した
配線1002a,1002bなどを介し、それぞれのセ
ンサ電極1005およびアース電極1006に接続して
いる。そして、このセンスユニットは、アース電極10
06と各センサ電極1005との間に形成される容量を
検出し、それらに対応した信号を出力する。また、各セ
ンスユニットの出力は、図示していない処理手段により
処理され、この処理手段により、各センサ電極1005
に形成された容量を濃淡に変換した画像データを生成す
る。
The above-mentioned sense unit is connected to the respective sensor electrode 1005 and ground electrode 1006 via the above-mentioned wirings 1002a and 1002b. Then, this sense unit has the ground electrode 10
The capacitance formed between 06 and each sensor electrode 1005 is detected, and the signal corresponding to them is output. Further, the output of each sense unit is processed by a processing unit (not shown), and this processing unit processes each sensor electrode 1005.
Image data is generated by converting the formed capacitance into a shade.

【0064】以上のように構成した表面形状認識用セン
サでは、そのパシベーション膜1007上に指の先端部
が接触すると、まず、アース電極1006上部に指紋の
突部が接触する。人間の指紋の幅は約200〜300μ
m程度なので、100μm間隔に格子状に形成されてい
るアース電極1006には、指紋の突部が必ず接触する
ことになる。この結果、パシベーション膜1007上に
置いて、指紋の突部が接触している指先端部は、アース
電極1006と同電位となる。そして、その指先端部の
各部分と、センサ電極1005との間には、それぞれ容
量が形成され、その容量がセンスユニットに検出され
る。
In the surface shape recognition sensor constructed as described above, when the tip of the finger comes into contact with the passivation film 1007, the protrusion of the fingerprint comes into contact with the upper part of the ground electrode 1006. Human fingerprint width is about 200-300μ
Since it is about m, the protrusions of the fingerprint will surely come into contact with the ground electrodes 1006 formed in a grid pattern at intervals of 100 μm. As a result, the finger tip portion, which is placed on the passivation film 1007 and is in contact with the protrusion of the fingerprint, has the same potential as the ground electrode 1006. A capacitance is formed between each part of the finger tip and the sensor electrode 1005, and the capacitance is detected by the sense unit.

【0065】そして、前述の実施の形態1にも説明した
ように、指紋突部下のセンサ電極1005とアース電極
1006との間の容量と、指紋凹部下のセンサ電極10
05とアース電極1006との間の容量とは異なって検
出されることになる。この結果、各センサ電極1005
の箇所で検出されたそれぞれの容量に対応し、処理手段
によって濃淡データを付ければ、指紋の形状が再現でき
ることになる。一方、図10には示していないが、前述
した実施の形態3と同様であり、半導体基板上の他の領
域には、照合のための指紋データが格納された記憶部
や、記憶部に用意されている指紋データと読み取られた
指紋画像とを比較照合する認識処理部などが集積された
集積回路を備えている。なお、これら全てを、センサ電
極1005下の半導体基板上に配置するようにしても良
い。この構成とすることで、よりコンパクトな状態で、
検出された指紋の形状と記憶部に格納されている指紋デ
ータとを、集積回路に構成されている認識処理部で比較
する指紋の照合が可能となる。
Then, as described in the first embodiment, the capacitance between the sensor electrode 1005 below the fingerprint protrusion and the ground electrode 1006 and the sensor electrode 10 below the fingerprint recess.
The capacitance between 05 and the ground electrode 1006 will be detected differently. As a result, each sensor electrode 1005
If the grayscale data is added by the processing means corresponding to the respective capacities detected at the points, the shape of the fingerprint can be reproduced. On the other hand, although not shown in FIG. 10, it is similar to the third embodiment described above, and in other areas on the semiconductor substrate, a storage unit storing fingerprint data for collation or prepared in the storage unit. It is provided with an integrated circuit in which a recognition processing unit for comparing and collating the fingerprint data being read and the read fingerprint image is integrated. All of these may be arranged on the semiconductor substrate below the sensor electrode 1005. With this configuration, in a more compact state,
It becomes possible to collate the fingerprints by comparing the detected fingerprint shape and the fingerprint data stored in the storage unit by the recognition processing unit configured in the integrated circuit.

【0066】そして、この実施の形態4の表面形状認識
用センサでも、例えば指紋の形状を認識する場合、指の
一部がアース電極に触れることになる。したがって、そ
の指が接触したことにより表面形状認識用センサ表面に
静電気が発生することになる。しかし、その静電気はア
ース電極に流れていくので、この実施の形態4の表面形
状認識用センサでは、下部に形成されている他の集積回
路部分がその静電気で破壊されることが抑制される。
Even in the surface shape recognition sensor of the fourth embodiment, for example, when recognizing the shape of a fingerprint, part of the finger touches the ground electrode. Therefore, when the finger comes into contact, static electricity is generated on the surface of the surface shape recognition sensor. However, since the static electricity flows to the ground electrode, in the surface shape recognition sensor according to the fourth embodiment, it is possible to prevent other integrated circuit portions formed below from being destroyed by the static electricity.

【0067】また、この実施の形態4によれば、アース
電極が金で構成されているので、アース電極の接触面に
酸化膜が形成されることがない。また、この実施の形態
4によれば、アース電極を格子状に形成してそのマスの
中央部にセンサ電極を配置するようにしたので、アース
電極と各センサ電極との間隔が等しくなる。なお、この
実施の形態4においても、センサ電極の側面や上面そし
てアース電極の側面や上面を、例えばルテニウムからな
る保護膜で覆うようにしても良い。このように保護膜で
覆うことにより、パシベーション膜との密着性を向上さ
せることができる場合がある。
Further, according to the fourth embodiment, since the ground electrode is made of gold, no oxide film is formed on the contact surface of the ground electrode. Further, according to the fourth embodiment, since the ground electrode is formed in a grid shape and the sensor electrode is arranged in the central portion of the mass, the distance between the ground electrode and each sensor electrode becomes equal. Also in the fourth embodiment, the side surface and the upper surface of the sensor electrode and the side surface and the upper surface of the ground electrode may be covered with a protective film made of, for example, ruthenium. By covering with the protective film as described above, the adhesion with the passivation film may be improved in some cases.

【0068】次に、上述したこの実施の形態4の表面形
状認識用センサの製造方法について、その一部を説明す
る。まず、半導体基板上に、前述したセンスユニットな
ど他の集積回路を形成し、この後、図11(a)に示す
ように、それら集積回路を覆うように、半導体基板上
に、シリコン酸化物からなる絶縁膜1001を形成し、
その上にアルミニウムからなる配線1002a,100
2bを形成する。この配線1002a,1002bは、
アルミニウム膜を形成した後、公知のフォトリソグラフ
ィ技術によりパターニングすることで形成すれば良い。
次に、配線1002a,1002bを覆うように、絶縁
膜1001上に層間絶縁膜1003を形成する。次に、
層間絶縁膜1003の配線1002a,1002b上の
所定箇所にスルーホール1003a,1003bを形成
する。
Next, a part of the method of manufacturing the surface shape recognition sensor of the fourth embodiment described above will be described. First, other integrated circuits such as the above-described sense unit are formed on a semiconductor substrate, and thereafter, as shown in FIG. 11A, silicon oxide is formed on the semiconductor substrate so as to cover the integrated circuits. Forming an insulating film 1001
Wirings 1002a, 100 made of aluminum
2b is formed. The wirings 1002a and 1002b are
It may be formed by forming an aluminum film and then patterning it by a known photolithography technique.
Next, an interlayer insulating film 1003 is formed over the insulating film 1001 so as to cover the wirings 1002a and 1002b. next,
Through holes 1003a and 1003b are formed at predetermined locations on the wirings 1002a and 1002b of the interlayer insulating film 1003.

【0069】そして、前述した実施の形態1〜3と同様
に、少なくともスルーホール1003a,1003b底
部に露出した配線1002a,1002b表面を覆うよ
うに、窒化チタンからなるバリア膜1004を形成す
る。次に、図11(b)に示すように、バリア膜100
4を含む層間絶縁膜1003上に、クロムと金からなる
金属薄膜1101を膜厚0.2μm程度に形成する。こ
れは、例えば蒸着法により行えば良い。このように、ク
ロム膜を下に備えておくことで、金の拡散を抑制でき、
また、金の層間絶縁膜1003に対する密着性を向上さ
せることができる。なお、前述したように、このクロム
の代わりに、例えば、チタンやニッケルなど、金の拡散
を抑制しかつ密着性を向上させることができる金属を用
いるようにしても良い。
Then, similarly to the first to third embodiments described above, the barrier film 1004 made of titanium nitride is formed so as to cover at least the surfaces of the wirings 1002a and 1002b exposed at the bottoms of the through holes 1003a and 1003b. Next, as shown in FIG. 11B, the barrier film 100
A metal thin film 1101 made of chromium and gold is formed to a thickness of about 0.2 μm on the inter-layer insulating film 1003 containing 4 and 4. This may be performed, for example, by a vapor deposition method. In this way, by providing the chrome film below, it is possible to suppress the diffusion of gold,
Further, the adhesion of gold to the interlayer insulating film 1003 can be improved. As described above, instead of this chromium, for example, a metal that can suppress the diffusion of gold and improve the adhesion such as titanium or nickel may be used.

【0070】次いで、図11(c)に示すように、この
金属薄膜1101上に、スルーホール1003a上部に
あたる所定の領域に開口部1102aを有するレジスト
パタン1102を、膜厚5μm程度に形成する。そし
て、金属薄膜1101を陰極とした電解メッキ法によ
り、その開口部1102a底部に露出している金属薄膜
1101表面に、膜厚0.3μmに金膜を形成すること
で、上部電極1005bを形成する。次に、レジストパ
タン1102を除去した後、今度は、図12(d)に示
すように、上部電極1005bを囲う溝1203aを備
えたレジストパタン1203を、膜厚5μm程度に形成
する。この溝1203aは、図10に示した、アース電
極1006を配置する領域である。そして、金属薄膜1
101を陰極とした電解メッキ法により、その溝120
3a底部に露出している金属薄膜1101表面に、膜厚
5μm程度に金を成長させ、電極柱1006bを形成す
る。
Next, as shown in FIG. 11C, a resist pattern 1102 having an opening 1102a in a predetermined region above the through hole 1003a is formed on the metal thin film 1101 to a film thickness of about 5 μm. Then, an upper electrode 1005b is formed by forming a gold film with a thickness of 0.3 μm on the surface of the metal thin film 1101 exposed at the bottom of the opening 1102a by electrolytic plating using the metal thin film 1101 as a cathode. . Next, after removing the resist pattern 1102, as shown in FIG. 12D, a resist pattern 1203 having a groove 1203a surrounding the upper electrode 1005b is formed to a film thickness of about 5 μm. The groove 1203a is a region where the ground electrode 1006 shown in FIG. 10 is arranged. And the metal thin film 1
The groove 120 is formed by an electrolytic plating method using 101 as a cathode.
Gold is grown to a film thickness of about 5 μm on the surface of the metal thin film 1101 exposed at the bottom of 3a to form the electrode pillar 1006b.

【0071】次に、レジストパタン1203を除去した
後、表面が露出している部分の金属薄膜1101をエッ
チング除去する。このエッチングは、まず、ヨウ素,ヨ
ウ化アンモニウム,および,エタノールからなる混合液
の水溶液をエッチング液としたウエット処理により、上
層の金膜を除去する。この場合、エッチング速度は0.
05μm程度であった。次いで、次いで、フェリシアン
化カリウムと水酸化ナトリウムとの水溶液をエッチング
液としたウエット処理により、下層のクロムを除去する
ようにすれば良い。
Next, after removing the resist pattern 1203, the metal thin film 1101 in the portion where the surface is exposed is removed by etching. In this etching, first, the upper gold film is removed by a wet process using an aqueous solution of a mixed solution of iodine, ammonium iodide, and ethanol as an etching solution. In this case, the etching rate is 0.
It was about 05 μm. Next, the lower layer of chromium may be removed by a wet process using an aqueous solution of potassium ferricyanide and sodium hydroxide as an etching solution.

【0072】以上の結果、図10に示したように、層間
絶縁膜1003上に、高さ5μm程度に格子状にアース
電極1006が形成される。そして、その格子状のアー
ス電極1006の升目の中心部に、センサ電極1005
が形成されることになる。そして、前述した実施の形態
3と同様に、格子状のアース電極1006のマスの中を
埋め込むように、パシベーション膜1007を形成すれ
ば、図10に示したこの実施の形態4の表面形状認識用
センサが形成される。なお、この実施の形態4において
も、アース電極1006を格子状に形成する必要はな
く、例えば、パシベーション膜1007に埋め込まれて
いるセンサ電極1005周囲の片側に、パシベーション
膜1007表面では分離した状態で、複数のアース電極
1003を形成するようにしても良い。
As a result of the above, as shown in FIG. 10, the ground electrode 1006 is formed on the inter-layer insulating film 1003 in a grid pattern with a height of about 5 μm. Then, the sensor electrode 1005 is formed at the center of the grid of the grid-shaped ground electrode 1006.
Will be formed. Then, similarly to the third embodiment described above, if the passivation film 1007 is formed so as to be embedded in the grid of the grid-shaped ground electrode 1006, the surface shape recognition for the fourth embodiment shown in FIG. A sensor is formed. Also in the fourth embodiment, it is not necessary to form the ground electrode 1006 in a grid shape, and for example, one side around the sensor electrode 1005 embedded in the passivation film 1007 is separated on the surface of the passivation film 1007. Alternatively, a plurality of ground electrodes 1003 may be formed.

【0073】ところで、上述したように、格子状にアー
ス電極を形成し、この格子のマスの中央部にセンサ電極
を配置するようにした場合、アース電極とセンサ電極と
が近設されることになり、それらの間に寄生容量が発生
することになる。この寄生容量が大きすぎると、センサ
電極とパシベーション膜上に触れた指表面との間の容量
を検出しにくくなる。ここで、人間の指の指紋検出を考
えた場合、表面形状認識用センサにおいては250〜5
00dpiの解像度が要求されることになる。この要求
を満たすためには、マトリクス状に配置されたセンサ素
子1つの大きさ、すなわちセンサ素子のピッチを例えば
100μm角以下にする必要がある。
By the way, as described above, when the ground electrode is formed in a grid pattern and the sensor electrode is arranged at the center of the grid mass, the ground electrode and the sensor electrode are arranged close to each other. Therefore, a parasitic capacitance is generated between them. If this parasitic capacitance is too large, it becomes difficult to detect the capacitance between the sensor electrode and the surface of the finger touching the passivation film. Here, in the case of detecting the fingerprint of a human finger, the surface shape recognition sensor uses 250 to 5
A resolution of 00 dpi will be required. In order to satisfy this requirement, the size of one sensor element arranged in a matrix, that is, the pitch of the sensor elements needs to be 100 μm square or less.

【0074】ここで、図13に示すようにセンサ素子の
断面を模式的に考えると、層間絶縁層1301上に、正
方形のセンサ電極1302および格子状のアース電極1
303が配置され、アース電極1303の間を埋めるよ
うに、比誘電率が4のパシベーション膜1304が形成
されていることになる。そして、指紋検出のときは、パ
シベーション膜1304上に指1305が接触すること
になる。なお、指1305は、図示してない領域におい
て、アース電極1303に接触している。このとき、指
1305およびアース電極1303とセンサ電極130
2との間に容量が形成されている。しかし、センサ電極
1302とアース電極1303との間には寄生容量Cp
が形成されているので、指130が接触したことで発
生した上述の容量より、寄生容量Cpを減じたものが、
表面形状検出に関わる容量Cfとなる。
Here, when the cross section of the sensor element is schematically considered as shown in FIG. 13, a square sensor electrode 1302 and a grid-shaped ground electrode 1 are formed on the interlayer insulating layer 1301.
The passivation film 1304 having a relative permittivity of 4 is formed so that 303 is disposed and the space between the ground electrodes 1303 is filled. Then, when the fingerprint is detected, the finger 1305 comes into contact with the passivation film 1304. The finger 1305 is in contact with the ground electrode 1303 in a region not shown. At this time, the finger 1305, the ground electrode 1303, and the sensor electrode 130
A capacitance is formed between the two. However, there is a parasitic capacitance Cp between the sensor electrode 1302 and the ground electrode 1303.
Since There has been formed, from above volume generated by the finger 130 5 are in contact, is minus the parasitic capacitance Cp,
The capacitance Cf is related to surface shape detection.

【0075】その容量Cfとセンサ電極1302とアー
ス電極1303との間の距離Lとの関係は、例えば、1
つのセンサ素子の大きさを80μm角とし、アース電極
1303の幅がほとんどないと仮定したとき、すなわち
0=80μmとしたとき、図14のようにシミュレー
トできる。なお、ここでは、パシベーション膜1304
のセンサ電極1302上の膜厚を2μmとし、またその
比誘電率を2としたときの場合である。図14におい
て、まず、寄生容量Cpはセンサ電極1302側面とア
ース電極1303との間のみに発生するものとした場合
線で示している。
The relationship between the capacitance Cf and the distance L between the sensor electrode 1302 and the ground electrode 1303 is, for example, 1
When the size of one sensor element is 80 μm square and the ground electrode 1303 has almost no width, that is, when W 0 = 80 μm, a simulation can be performed as shown in FIG. Note that here, the passivation film 1304
This is the case when the film thickness on the sensor electrode 1302 is 2 μm and the relative dielectric constant is 2. 14, first, the parasitic capacitance Cp represents the case where shall be generated only between the sensor electrode 1302 side and the ground electrode 1303 by dashed lines.

【0076】しかし、実際には、センサ電極1302側
面および上面とアース電極1303との間に寄生容量C
pは形成されるので、そのことを考慮した結果が点線と
実線で示してある。その中で、上面の効果をより大きく
考慮したものが実線である。また、図14においては、
センサ電極1302が形成できる最大の領域が80μm
角より小さい領域であるので、Lを大きくしていけばセ
ンサ電極1302の面積は小さくなり、容量Cfは小さ
くなる。これとは反対に、センサ電極1302を大きく
する、言い換えると、Lを小さくしていけば、検出でき
る容量Cfは大きくなる。
However, in reality, the parasitic capacitance C is present between the side surface and the upper surface of the sensor electrode 1302 and the ground electrode 1303.
Since p is formed, the results in consideration of that are shown by the dotted line and the solid line. Among them, the solid line shows the effect of the upper surface more largely. In addition, in FIG.
The maximum area where the sensor electrode 1302 can be formed is 80 μm
Since the area is smaller than the corner, the area of the sensor electrode 1302 becomes smaller and the capacitance Cf becomes smaller as L becomes larger. On the contrary, if the sensor electrode 1302 is made larger, in other words, if L is made smaller, the detectable capacitance Cf becomes larger.

【0077】そこで、側面のみで寄生容量Cpが形成さ
れるものとした場合、線で示すように、Lを可能な限
り小さくすればするほど検出できる容量Cfは大きくな
る。しかしながら、実際には、センサ電極1302の上
面とアース電極1303との間にも寄生容量が形成され
るので、センサ電極1302の面積が大きくなるほど寄
生容量Cpも大きくなり、結果として、点線や実線で示
すように検出できる容量Cfも小さくなる。そして、図
14から明らかなように、センサ電極1302とアース
電極1303との距離Lが2μmのところで、検出でき
る容量Cfが極大値となっている。したがって、以上の
ことより、前述した実施の形態3のように、アース電極
を格子状に形成し、そのマスの中にセンサ電極を配置す
るようにした場合、センサ電極とアース電極とは2μm
程度の間隔とした場合が最も良いものと考えられる。
[0077] Therefore, when assumed that the parasitic capacitance Cp only in side is formed, as shown by dashed lines, capacitance Cf can detect the smaller as much as possible L increases. However, in reality, since a parasitic capacitance is formed between the upper surface of the sensor electrode 1302 and the ground electrode 1303, the parasitic capacitance Cp also increases as the area of the sensor electrode 1302 increases, and as a result, the dotted line and the solid line As shown, the detectable capacitance Cf also becomes small. As is apparent from FIG. 14, the detectable capacitance Cf has a maximum value when the distance L between the sensor electrode 1302 and the ground electrode 1303 is 2 μm. Therefore, from the above, when the ground electrode is formed in a grid shape and the sensor electrode is arranged in the mass as in the third embodiment, the sensor electrode and the ground electrode are 2 μm apart.
It is considered to be the best if the intervals are set approximately.

【0078】一方、前述したようにLを大きくしていく
と、これはセンサ電極1302の面積を小さくすること
になるので、検出できる容量Cfが小さくなる。そし
て、Lをあまり大きくすると、容量Cfのがセンスユニ
ットで面出できないほど小さくなってしまう。したがっ
て、Lの大きさはセンスユニットの感度限界により規定
される。また、指紋検出を考えた場合、前述したよう
に、センサ素子1つの大きさ、すなわち、図13に示し
たW0の値は100μm程度が上限となる。
On the other hand, as described above, when L is increased, the area of the sensor electrode 1302 is decreased, which reduces the detectable capacitance Cf. If L is made too large, the capacitance Cf becomes so small that it cannot be exposed by the sense unit. Therefore, the size of L is defined by the sensitivity limit of the sense unit. In consideration of fingerprint detection, as described above, the upper limit of the size of one sensor element, that is, the value of W 0 shown in FIG. 13 is about 100 μm.

【0079】それらのことを考慮した場合、LとW0
の関係は、図15に示すようになる。図15では、セン
サ電極1302上のパシベーション膜1304の膜厚d
が2μmの場合と4μmの場合とを示している。図15
に示すように、解像度の制約よりW0を100μm以下
とした場合、まず、寄生容量Cpの影響は、図14にも
示したように、Lが2μm近辺のところが最も小さく、
これはW0の値が変化してもほぼ一定であり、dに対応
してほぼ一意に決定される。また、Lをあまり小さくす
ると、図14に示したように、急激に検出できる容量C
fが減少するので、Lは2μmよりあまり小さくしない
方が良い。
Considering those matters, the relationship between L and W 0 is as shown in FIG. In FIG. 15, the film thickness d of the passivation film 1304 on the sensor electrode 1302.
Shows a case of 2 μm and a case of 4 μm. Figure 15
As shown in FIG. 14, when W 0 is set to 100 μm or less due to the limitation of resolution, first, the effect of the parasitic capacitance Cp is smallest when L is around 2 μm, as shown in FIG.
This is almost constant even if the value of W 0 changes, and is almost uniquely determined corresponding to d. Further, if L is made too small, as shown in FIG.
Since f is reduced, it is better not to make L smaller than 2 μm.

【0080】一方、Lを2μmより大きくしていくと、
センサ電極1302の面積が小さくなることなので、こ
の場合も検出できる容量Cfが減少することになる。す
なわち、あまりLを大きくし過ぎると、前述したように
センスユニットで容量Cfが検出できなくなる。一般
に、検出できる容量は数fF程度となる。すなわち、パ
シベーション膜1304の比誘電率が2程度としてその
膜厚が2μm程度のときは、センサ電極1302の面積
が400μm2以上はないと、容量Cfを検出できなく
なる。したがって、一般的には、正方形のセンサ電極1
302は1辺Wが20μm以上となっている必要があ
る。そしてここでは、W0=W+2LでありL=(W0
W)/2であるので、図15に示すように、L≦(W0
/2)−10となる。なお、図13に示したパシベーシ
ョン膜1304の比誘電率が大きいほどまたその膜厚が
小さいほど、図15に示す三角形の領域は上方に広げる
ことが可能となり、図16,17,18に示すように変
化する。
On the other hand, when L is made larger than 2 μm,
Since the area of the sensor electrode 1302 is reduced, the detectable capacitance Cf is also reduced in this case. That is, if L is set too large, the sense unit cannot detect the capacitance Cf as described above. Generally, the capacitance that can be detected is about several fF. That is, when the relative dielectric constant of the passivation film 1304 is about 2 and the film thickness is about 2 μm, the capacitance Cf cannot be detected unless the area of the sensor electrode 1302 is 400 μm 2 or more. Therefore, in general, a square sensor electrode 1
In 302, one side W needs to be 20 μm or more. And here, W 0 = W + 2L and L = (W 0
Since W) / 2, as shown in FIG. 15, L ≦ (W 0
/ 2) -10. Incidentally, moderation and whose thickness relative dielectric constant larger passivation film 1304 shown in FIG. 13 is small, the area of the triangle shown in FIG. 15 it is possible to widen upwardly, as shown in FIG. 16, 17 and 18 Changes to.

【0081】[0081]

【発明の効果】以上説明したように、この発明では、表
面形状認識用センサは、半導体基板上に形成された層間
絶縁膜の同一平面にそれぞれが絶縁分離され、かつそれ
ぞれ固定配置されたセンサ電極を有する複数の容量検出
素子と、その容量検出素子それぞれの容量を検出する容
量検出手段と、層間絶縁膜上でセンサ電極と絶縁分離さ
れて配置されたアース電極と、層間絶縁膜上にセンサ電
極を覆うように形成されかつ絶縁性の部材から構成され
たパシベーション膜とを備え、アース電極は、パシベー
ション膜表面に一部が接触した対向電極となる表面形状
の認識対象物の表面と接触するように、その一部がパシ
ベーション膜表面で露出して層間絶縁膜上に形成され、
容量検出手段は、アース電極および認識対象物の表面と
センサ電極との間の容量を検出するようにした。このよ
うに構成したので、認識対象が触れることでその表面の
凹凸に対応して容量検出素子が検出する容量が変化す
る。そして、新たにアース電極を備えたことにより、セ
ンシングの際に発生する静電気によって、同時に搭載さ
れている素子などが静電破壊されることが抑制されるの
で、この発明によれば、安定して高感度の表面形状検出
が信頼性の高い状態で表面形状の認識ができるようにな
る。
As described above, according to the present invention, the surface shape recognizing sensor has the sensor electrodes which are insulated and separated from each other on the same plane of the interlayer insulating film formed on the semiconductor substrate. A plurality of capacitance detecting elements, a capacitance detecting means for detecting the capacitance of each of the capacitance detecting elements, a ground electrode disposed on the interlayer insulating film so as to be insulated from the sensor electrode, and a sensor electrode on the interlayer insulating film.
Made of insulating material formed over the poles
Equipped with a passivation film, and the ground electrode is a passivation film.
Surface shape that becomes the counter electrode that is partially in contact with the surface of the membrane
Part of the object to be touched so that
Exposed on the surface of the basation film and formed on the interlayer insulating film,
The capacitance detecting means is connected to the ground electrode and the surface of the recognition object.
The capacitance between the sensor electrode and the sensor electrode is detected. With this configuration, when the recognition target touches, the capacitance detected by the capacitance detection element changes corresponding to the unevenness of the surface. Further, since the ground electrode is newly provided, static electricity generated at the time of sensing is prevented from electrostatically destroying the elements mounted at the same time. The highly sensitive surface shape detection enables the surface shape to be recognized in a highly reliable state.

【0082】また、認識対象が触れるとこれが一方の対
向電極となり、また、これがアース電極に接触した状態
で、認識対象の表面とセンサ電極との間に容量が形成さ
れ、これが容量検出手段に検出される。したがって、認
識対象が触れることで静電気が発生しても、これがアー
電極に流れていくので、同時に搭載されている素子な
どが静電破壊されることが抑制される。この結果、この
発明によれば、安定して高感度の表面形状検出が信頼性
の高い状態で表面形状の認識ができるようになる。
[0082] Further, when the recognition target touches this becomes one of the counter electrode, also, it is in contact with the ground electrode, capacitance is formed between the surface and the sensor electrode to be recognized, which is detected by the capacitance detecting means To be done. Therefore, even if static electricity is generated by the recognition target touch, this is ah
Since it flows to the electrodes, it is possible to suppress electrostatic discharge damage to the elements mounted at the same time. As a result, according to the present invention, stable and highly sensitive surface shape detection can recognize the surface shape in a highly reliable state.

【0083】また、この発明の表面認識用センサでは、
それらの構成において、アース電極は、少なくともパシ
ベーション膜表面において露出部が格子状に形成され、
センサ電極は、アース電極により形成されているマスの
中央部に配置されているようにした。したがって、セン
サ電極とアース電極との間の距離が、全て均一となる。
その中で、アース電極は正方形の格子状に形成されてそ
の1つのマスで容量検出素子が構成され、パシベーショ
ン膜はセンサ電極上の膜厚が0.3μm以上20μm以
下に形成されているようにすれば、センサ電極とその上
のパシベーション膜に接触した表面形状認識対象との間
の容量が検出可能となる。その中で、人間の指紋の状態
を検出しようとする場合は、アース電極の格子の間隔は
100μm以下に形成されているようにした。また、そ
れらの構成とすることで、例えば、パシベーション膜
は、比誘電率が2より大きく7より小さい範囲とすれば
良い。例えば、パシベーション膜に比誘電率4の材料を
用いてそのセンサ電極上の膜厚を2μmとしたとき、セ
ンサ電極は1辺が20μm以上の正方形に形成すれば良
く、特に、そのセンサ電極と周囲に配置されているアー
電極との距離は2μmとすることが良い。
Further, in the surface recognition sensor of the present invention,
In these configurations, the ground electrode has an exposed portion formed in a grid pattern at least on the surface of the passivation film,
The sensor electrode was arranged at the center of the mass formed by the ground electrode. Therefore, the distances between the sensor electrode and the ground electrode are all uniform.
Among them, the ground electrode is formed in the shape of a square lattice, the capacitance detection element is constituted by one mass, and the passivation film is formed so that the film thickness on the sensor electrode is 0.3 μm or more and 20 μm or less. Then, the capacitance between the sensor electrode and the surface shape recognition target in contact with the passivation film on the sensor electrode can be detected. Among them, when detecting the state of a human fingerprint, the grid spacing of the ground electrodes is set to 100 μm or less. Further, by adopting these configurations, for example, the passivation film may have a relative permittivity in the range of more than 2 and less than 7. For example, when a material having a relative dielectric constant of 4 is used for the passivation film and the film thickness on the sensor electrode is set to 2 μm, the sensor electrode may be formed in a square with one side of 20 μm or more. Ar located in
The distance from the electrode is preferably 2 μm.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の第1の実施の形態における表面形状
認識用センサの特に1つの容量検出素子の構成を示す断
面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of, in particular, one capacitance detection element of a surface shape recognition sensor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 実施の形態1における表面形状認識用センサ
の製造過程を示す工程図である。
FIG. 2 is a process diagram showing a manufacturing process of the surface shape recognition sensor according to the first embodiment.

【図3】 図2に続く、実施の形態1における表面形状
認識用センサの製造過程を示す工程図である。
FIG. 3 is a process diagram showing the manufacturing process of the surface shape recognition sensor according to the first embodiment, which is subsequent to FIG. 2;

【図4】 本発明の第2の実施の形態における表面形状
認識用センサの構成を示す断面図および平面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view and a plan view showing a configuration of a surface shape recognition sensor according to a second embodiment of the present invention.

【図5】 実施の形態2における表面形状認識用センサ
の製造過程を示す工程図である。
FIG. 5 is a process diagram showing a manufacturing process of the surface shape recognition sensor according to the second embodiment.

【図6】 図5に続く、実施の形態2における表面形状
認識用センサの製造過程を示す工程図である。
FIG. 6 is a process diagram showing the manufacturing process of the surface shape recognition sensor according to the second embodiment, which is subsequent to FIG. 5;

【図7】 本発明の第3の実施の形態における表面形状
認識用センサの特に1つの容量検出素子の構成を示す断
面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the configuration of, in particular, one capacitance detection element of the surface shape recognition sensor according to the third embodiment of the present invention.

【図8】 実施の形態3における表面形状認識用センサ
の製造過程を示す工程図である。
FIG. 8 is a process diagram showing a manufacturing process of the surface shape recognition sensor according to the third embodiment.

【図9】 図8に続く、実施の形態3における表面形状
認識用センサの製造過程を示す工程図である。
FIG. 9 is a process diagram showing the manufacturing process of the surface shape recognition sensor according to the third embodiment, which is subsequent to FIG. 8;

【図10】 本発明の第4の実施の形態における表面形
状認識用センサの特に1つの容量検出素子の構成を示す
断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing the configuration of, in particular, one capacitance detection element of the surface shape recognition sensor according to the fourth embodiment of the present invention.

【図11】 実施の形態4における表面形状認識用セン
サの製造過程を示す工程図である。
FIG. 11 is a process drawing showing the manufacturing process of the surface shape recognition sensor according to the fourth embodiment.

【図12】 図11に続く、実施の形態4における表面
形状認識用センサの製造過程を示す工程図である。
FIG. 12 is a process diagram showing the manufacturing process of the surface shape recognition sensor according to the fourth embodiment, which is subsequent to FIG. 11;

【図13】 実施の形態4における表面形状認識用セン
サの他の形態を示し、特に1つの容量検出素子の構成を
概略的に示す断面図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing another form of the surface shape recognition sensor according to the fourth embodiment, and particularly showing schematically the configuration of one capacitance detection element.

【図14】 図13に示した表面形状認識用センサにお
ける、容量Cfとセンサ電極とアース電極との間の距離
Lとの関係をシミュレートした結果を示す相関図であ
る。
14 is a correlation diagram showing a result of simulating the relationship between the capacitance Cf and the distance L between the sensor electrode and the ground electrode in the surface shape recognition sensor shown in FIG.

【図15】 図13に示した表面形状認識用センサにお
けるLとW0との関係を示した相関図である。
15 is a correlation diagram showing the relationship between L and W0 in the surface shape recognition sensor shown in FIG.

【図16】 パシベーション膜の比誘電率を2としたと
きの、図13に示した表面形状認識用センサにおけるL
とW0とdの関係を示した相関図である。
16 is a graph showing L in the surface shape recognition sensor shown in FIG. 13 when the relative permittivity of the passivation film is 2. FIG.
It is a correlation diagram showing the relationship between W0 and d.

【図17】 パシベーション膜の比誘電率を4としたと
きの、図13に示した表面形状認識用センサにおけるL
とW0とdの関係を示した相関図である。
FIG. 17 shows L in the surface shape recognition sensor shown in FIG. 13 when the relative permittivity of the passivation film is 4.
It is a correlation diagram showing the relationship between W0 and d.

【図18】 パシベーション膜の比誘電率を7としたと
きの、図13に示した表面形状認識用センサにおけるL
とW0とdの関係を示した相関図である。
18 is a graph showing L in the surface shape recognition sensor shown in FIG. 13 when the relative permittivity of the passivation film is 7. FIG.
It is a correlation diagram showing the relationship between W0 and d.

【図19】 従来よりある表面形状認識用センサの特に
1つの容量検出素子の構成を概略的に示す断面図であ
る。
FIG. 19 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of one capacitance detection element of a conventional surface shape recognition sensor.

【図20】 従来よりある表面形状認識用センサの構成
を概略的に示す平面図である。
FIG. 20 is a plan view schematically showing a configuration of a conventional surface shape recognition sensor.

【符号の説明】 101…半導体基板、102…下層絶縁膜、103…配
線、104…層間絶縁膜、105…センサ電極、106
…アース電極、107…パシベーション膜、108…セ
ンスユニット。
[Description of Reference Signs] 101 ... Semiconductor substrate, 102 ... Lower insulating film, 103 ... Wiring, 104 ... Interlayer insulating film, 105 ... Sensor electrode, 106
... grounding electrodes, 107 ... passivation film, 108 ... sense unit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−231803(JP,A) 特許3400347(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 7/28 A61B 5/117 G06T 7/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-4-231803 (JP, A) Patent 3400347 (JP, B2) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G01B 7/28 A61B 5/117 G06T 7/00

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体基板上に形成された層間絶縁膜の
同一平面にそれぞれが絶縁分離され、かつそれぞれ固定
配置されたセンサ電極を有する複数の容量検出素子と、 前記容量検出素子それぞれの容量を検出する容量検出手
段と、 前記層間絶縁膜上で前記センサ電極と絶縁分離されて配
置されたアース電極と、 前記層間絶縁膜上にセンサ電極を覆うように形成されか
つ絶縁性の部材から構成されたパシベーション膜とを備
え、 前記アース電極は、前記パシベーション膜表面に一部が
接触した対向電極となる表面形状の認識対象物の表面と
接触するように、その一部が前記パシベーション膜表面
で露出して前記層間絶縁膜上に形成され、前記アース電極は正方形の格子状に形成されてその1つ
の升で前記容量検出素子が構成され、 前記センサ電極は前記アース電極で形成された升の中に
配置され、 前記パシベーション膜は前記センサ電極上の膜厚が0.
3μm以上20μm以下に形成され、 前記容量検出手段は、前記アース電極および前記認識対
象物の表面と前記センサ電極との間の容量を検出するこ
とを特徴とする表面形状認識用センサ。
1. A plurality of capacitance detecting elements each having a sensor electrode which is insulated and separated from each other on the same plane of an interlayer insulating film formed on a semiconductor substrate, and a capacitance of each of the capacitance detecting elements. A capacitance detecting unit for detecting, a ground electrode disposed on the interlayer insulating film so as to be insulated from the sensor electrode, and an insulating member formed on the interlayer insulating film to cover the sensor electrode. A part of the ground electrode is exposed at the surface of the passivation film so that the ground electrode comes into contact with the surface of the recognition object having a surface shape which is a counter electrode partly in contact with the surface of the passivation film. Is formed on the interlayer insulating film, and the ground electrode is formed in a square lattice shape.
The capacitance detection element is composed of a box, and the sensor electrode is in a box formed by the ground electrode.
And the passivation film has a thickness of 0.
A surface shape recognition sensor , which is formed to have a thickness of 3 μm or more and 20 μm or less, and wherein the capacitance detection unit detects a capacitance between the surface of the ground electrode and the recognition target and the sensor electrode.
【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、 前記アース電極の格子の間隔は100μm以下に形成さ
れていることを特徴とする表面形状認識用センサ。
2. The surface shape recognition sensor according to claim 1, wherein the grid of the ground electrode is formed with a spacing of 100 μm or less.
A sensor for surface shape recognition, which is characterized in that
【請求項3】 請求項1または2記載の表面形状認識用
センサにおいて、 前記パシベーション膜は、比誘電率が2より大きく7よ
り小さいことを特徴とする表面形状認識用センサ。
3. The surface shape recognition sensor according to claim 1 , wherein the passivation film has a relative permittivity of more than 2 and 7 or more.
A sensor for surface shape recognition, which is characterized by its small size .
【請求項4】 請求項1〜3いずれか1項記載の表面形
状認識用センサにおいて、 前記パシベーション膜の比誘電率は4とされ、前記セン
サ電極上の前記パシベーション膜の膜厚は2μmとさ
れ、前記センサ電極は1辺が20μm以上の正方形に形
成されたことを特徴とする表面形状認識用センサ。
4. The surface shape recognition sensor according to claim 1, wherein the passivation film has a relative dielectric constant of 4.
The thickness of the passivation film on the electrode is 2 μm.
The sensor electrode is shaped like a square with a side of 20 μm or more.
A sensor for surface shape recognition, which is characterized by being made .
【請求項5】 請求項記載の表面形状認識用センサに
おいて、 前記センサ電極とその周囲に配置されている前記アース
電極との距離は2μmとされたことを特徴とする表面形
状認識用センサ。
5. The surface shape recognition sensor according to claim 4 , wherein the sensor electrode and the earth arranged around the sensor electrode.
A surface shape recognition sensor characterized in that the distance from the electrode is 2 μm .
【請求項6】 請求項1〜5いずれか1項記載の表面形
状認識用センサにおいて、 前記センサ電極の上面と前記アース電極の上面を覆うよ
うに形成された導電性を有する保護膜を備えたことを特
徴とする表面形状認識用センサ。
6. A surface shape recognition sensor of claims 1 to 5 any one of claims, to cover the upper surface of the ground electrode and the upper surface of the sensor electrode
A surface shape recognition sensor comprising a conductive protective film formed as described above .
【請求項7】 請求項記載の表面形状認識用センサに
おいて、 前記保護膜は金から構成されたことを特徴とする表面形
状認識用センサ。
7. The surface shape recognition sensor according to claim 6 , wherein the protective film is made of gold .
【請求項8】 半導体基板上に形成された層間絶縁膜の
同一平面にそれぞれが絶縁分離され、かつそれぞれ固定
配置されたセンサ電極を有する複数の容量検出素子と、 前記容量検出素子それぞれの容量を検出する容量検出手
段と、 前記層間絶縁膜上で前記センサ電極と絶縁分離されて配
置されたアース電極と、 前記センサ電極の上面と前記アース電極の上面を覆うよ
うに形成された金から構成された保護膜と、 前記層間絶縁膜上にセンサ電極を覆うように形成されか
つ絶縁性の部材から構成されたパシベーション膜と を備
え、 前記アース電極は、前記パシベーション膜表面に一部が
接触した対向電極となる表面形状の認識対象物の表面と
接触するように、その一部が前記パシベーション膜表面
で露出して前記層間絶縁膜上に形成され、 前記容量検出手段は、前記アース電極および前記認識対
象物の表面と前記センサ電極との間の容量を検出する
とを特徴とする表面形状認識用センサ。
8. An interlayer insulating film formed on a semiconductor substrate
Each is isolated and fixed on the same plane
A plurality of capacitance detecting elements having arranged sensor electrodes, and a capacitance detecting means for detecting the capacitance of each of the capacitance detecting elements.
And the sensor electrode on the interlayer insulating film, which is isolated from the sensor electrode.
The ground electrode, the upper surface of the sensor electrode and the upper surface of the ground electrode.
Is the protective film made of gold formed as described above and formed on the interlayer insulating film so as to cover the sensor electrode?
One Bei and configured passivation film of an insulating member
A part of the earth electrode is formed on the surface of the passivation film.
The surface of the recognition object whose surface shape is the contacting counter electrode
Part of the surface of the passivation film is in contact with
And is formed on the interlayer insulating film, and the capacitance detecting means includes the ground electrode and the recognition pair.
A surface shape recognition sensor, which detects a capacitance between the surface of an elephant and the sensor electrode .
【請求項9】 請求項1〜いずれか1項記載の表面形
状認識用センサにおいて、 前記センサ電極の側面および上面と前記アース電極の側
面および上面を覆うように形成された導電性を有する保
護膜を備えたことを特徴とする表面形状認識用センサ。
9. A surface shape recognition sensor of claim 1 to 5 any one of claims protection with side and top surfaces and the earth formed conductive so as to cover the side and top surfaces of the electrodes of the sensor electrode A surface shape recognition sensor characterized by comprising a film.
【請求項10】 半導体基板上に形成された層間絶縁膜
の同一平面にそれぞれが絶縁分離され、かつそれぞれ固
定配置されたセンサ電極を有する複数の容量検出素子
と、 前記容量検出素子それぞれの容量を検出する容量検出手
段と、 前記層間絶縁膜上で前記センサ電極と絶縁分離されて配
置されたアース電極と、 前記センサ電極の側面および上面と前記アース電極の側
面および上面を覆うように形成された導電性を有する保
護膜と、 前記層間絶縁膜上にセンサ電極を覆うように形成されか
つ絶縁性の部材から構成されたパシベーション膜と を備
え、 前記アース電極は、前記パシベーション膜表面に一部が
接触した対向電極となる表面形状の認識対象物の表面と
接触するように、その一部が前記パシベーション膜表面
で露出して前記層間絶縁膜上に形成され、 前記容量検出手段は、前記アース電極および前記認識対
象物の表面と前記センサ電極との間の容量を検出する
とを特徴とする表面形状認識用センサ。
10. An interlayer insulating film formed on a semiconductor substrate
Are isolated and separated on the same plane of
Multiple capacitive sensing elements having fixedly arranged sensor electrodes
And a capacitance detecting device for detecting the capacitance of each of the capacitance detecting elements.
And the sensor electrode on the interlayer insulating film, which is isolated from the sensor electrode.
The ground electrode, the side and top surfaces of the sensor electrode and the side of the ground electrode.
Conductive layer formed to cover the surface and the top surface.
Is it formed on the protective film and the interlayer insulating film so as to cover the sensor electrode?
One Bei and configured passivation film of an insulating member
A part of the earth electrode is formed on the surface of the passivation film.
The surface of the recognition object whose surface shape is the contacting counter electrode
Part of the surface of the passivation film is in contact with
And is formed on the interlayer insulating film, and the capacitance detecting means includes the ground electrode and the recognition pair.
A surface shape recognition sensor, which detects a capacitance between the surface of an elephant and the sensor electrode .
【請求項11】 請求項9又は10記載の表面形状認識
用センサにおいて、 前記保護膜はルテニウムから構成されたことを特徴とす
る表面形状認識用センサ。
11. The surface shape recognition sensor according to claim 9 , wherein the protective film is made of ruthenium .
【請求項12】 請求項1〜11いずれか1項に記載の
表面形状認識用センサにおいて、 前記半導体基板上の前記層間絶縁膜下に配置されて前記
センサ電極および前記アース電極に接続する第1および
第2の配線を備え、 前記センサ電極および前記アース電極は、前記第1およ
び第2の配線を介して前記容量検出手段に接続された
とを特徴とする表面形状認識用センサ。
12. The surface shape recognition sensor according to claim 1, wherein the surface shape recognition sensor is arranged below the interlayer insulating film on the semiconductor substrate.
A first and a first electrode connected to the sensor electrode and the ground electrode
A second wiring is provided, and the sensor electrode and the ground electrode are connected to the first and second electrodes.
And a sensor for recognizing a surface shape, which is connected to the capacitance detecting means via a second wiring .
【請求項13】 請求項1〜12いずれか1項に記載の
表面形状認識用センサにおいて、 前記容量検出手段は、前記半導体基板上に同時に搭載さ
れたことを特徴する表面形状認識用センサ。
13. The method according to any one of claims 1 to 12.
In the surface shape recognition sensor, the capacitance detection means is simultaneously mounted on the semiconductor substrate.
A sensor for recognizing surface shape, which is characterized by
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