JPH06288846A - マトリクス型面圧力分布検出素子 - Google Patents
マトリクス型面圧力分布検出素子Info
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- JPH06288846A JPH06288846A JP4124285A JP12428592A JPH06288846A JP H06288846 A JPH06288846 A JP H06288846A JP 4124285 A JP4124285 A JP 4124285A JP 12428592 A JP12428592 A JP 12428592A JP H06288846 A JPH06288846 A JP H06288846A
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- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
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- G07C9/30—Individual registration on entry or exit not involving the use of a pass
- G07C9/32—Individual registration on entry or exit not involving the use of a pass in combination with an identity check
- G07C9/37—Individual registration on entry or exit not involving the use of a pass in combination with an identity check using biometric data, e.g. fingerprints, iris scans or voice recognition
Abstract
(57)【要約】
【目的】 製造時における位置合わせが不要でしかも部
位により感度のばらつきのないマトリクス型面圧力分布
検出素子を提供すること。 【構成】 一枚の半導体基板に多数のトランジスタをマ
トリクス状に形成し、該基板上に基板との対向面に導電
膜を有する可撓性フィルムを重ねて配置し、前記半導体
基板上で一方向に複数列に配列された各列の複数のトラ
ンジスタどうしはコレクタ電極が共通に接続されて同方
向に配置された他の列の複数のトランジスタのコレクタ
電極から電気的に分離され、前記一方向とは直角方向に
複数列に配列された各列の複数のトランジスタどうしは
ベース電極が共通に接続されて同方向に配列された他の
列の複数のトランジスタのベース電極から電気的に分離
され、面圧力を受けるとその部位が撓んで該部位に位置
するトランジスタのエミッタ電極が接触電極として前記
可撓性フィルムの導電膜と接触するように構成した。
位により感度のばらつきのないマトリクス型面圧力分布
検出素子を提供すること。 【構成】 一枚の半導体基板に多数のトランジスタをマ
トリクス状に形成し、該基板上に基板との対向面に導電
膜を有する可撓性フィルムを重ねて配置し、前記半導体
基板上で一方向に複数列に配列された各列の複数のトラ
ンジスタどうしはコレクタ電極が共通に接続されて同方
向に配置された他の列の複数のトランジスタのコレクタ
電極から電気的に分離され、前記一方向とは直角方向に
複数列に配列された各列の複数のトランジスタどうしは
ベース電極が共通に接続されて同方向に配列された他の
列の複数のトランジスタのベース電極から電気的に分離
され、面圧力を受けるとその部位が撓んで該部位に位置
するトランジスタのエミッタ電極が接触電極として前記
可撓性フィルムの導電膜と接触するように構成した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は指紋などの微細な面圧力
分布を検出する半導体素子で構成したマトリクス型面圧
力分布検出素子に関する。
分布を検出する半導体素子で構成したマトリクス型面圧
力分布検出素子に関する。
【０００２】
【従来技術】微細な面圧力分布の一例として指紋のパタ
ーンを考えてみると、従来の指紋検出装置の一例とし
て、プリズムの一面に指を押し当て、その面を光で照射
し、その反射光をＣＣＤなどの光変換素子で受光し、そ
の出力信号から指紋パターンを認識するものが知られて
いる。ところがこの方法は、汗や水分の影響を受け易く
正確な指紋パターンが認識できないとか、前回測定者の
汗がプリズムの表面に残っていて誤検出となるなどの不
都合がある。また光源の消費電力が大きいので電池駆動
など屋外での使用には不向きである。
ーンを考えてみると、従来の指紋検出装置の一例とし
て、プリズムの一面に指を押し当て、その面を光で照射
し、その反射光をＣＣＤなどの光変換素子で受光し、そ
の出力信号から指紋パターンを認識するものが知られて
いる。ところがこの方法は、汗や水分の影響を受け易く
正確な指紋パターンが認識できないとか、前回測定者の
汗がプリズムの表面に残っていて誤検出となるなどの不
都合がある。また光源の消費電力が大きいので電池駆動
など屋外での使用には不向きである。
【０００３】そこで本発明者は上述したような光の反射
によらない面圧力分布検出装置として、圧力に応じて導
電度が変化する導電性ゴムとマトリクス状の走査電極と
を用い、指紋の山（隆線と呼ばれる）と谷による導電度
の変化をＯＮ／ＯＦＦの状態で検出するようにした圧力
式指紋入力装置（特開昭６３−２０４３７４号）を提案
した。さらにその後同発明者は、硬い基板上に一方向に
伸びる走査電極を形成し、各走査電極上に一定間隔（５
０μｍ〜１００μｍ）で抵抗膜を形成し、その上にそれ
と直角方向に伸びる走査電極を下面に形成した可撓性フ
ィルムを抵抗膜上で交差するように積層し、指紋の山が
抵抗膜に接触するときの面積で交差する走査電極間の抵
抗膜の抵抗値が変化するようにした面圧力分布検出素子
を提案した（特願平２−１７９７３５号および米国特許
第５，０７９，９４７号）。
によらない面圧力分布検出装置として、圧力に応じて導
電度が変化する導電性ゴムとマトリクス状の走査電極と
を用い、指紋の山（隆線と呼ばれる）と谷による導電度
の変化をＯＮ／ＯＦＦの状態で検出するようにした圧力
式指紋入力装置（特開昭６３−２０４３７４号）を提案
した。さらにその後同発明者は、硬い基板上に一方向に
伸びる走査電極を形成し、各走査電極上に一定間隔（５
０μｍ〜１００μｍ）で抵抗膜を形成し、その上にそれ
と直角方向に伸びる走査電極を下面に形成した可撓性フ
ィルムを抵抗膜上で交差するように積層し、指紋の山が
抵抗膜に接触するときの面積で交差する走査電極間の抵
抗膜の抵抗値が変化するようにした面圧力分布検出素子
を提案した（特願平２−１７９７３５号および米国特許
第５，０７９，９４７号）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記面圧力分布検出素
子は水分や汗の影響は受けないが、（１）指紋の押圧分
布を正確に伝え、エッチングなどによる走査電極の付着
が確実で、しかも耐久性のある可撓性フィルム材料が現
実に見つけにくい、（２）製造上の走査電極どうしの位
置合わせが極めて困難である、（３）素子の感圧感度が
面の部位によりばらつきがある、など材質上、構造上、
製作上いくつかの問題がある。
子は水分や汗の影響は受けないが、（１）指紋の押圧分
布を正確に伝え、エッチングなどによる走査電極の付着
が確実で、しかも耐久性のある可撓性フィルム材料が現
実に見つけにくい、（２）製造上の走査電極どうしの位
置合わせが極めて困難である、（３）素子の感圧感度が
面の部位によりばらつきがある、など材質上、構造上、
製作上いくつかの問題がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】半導体基板に１０〜１０
０μｍの間隔でマトリクス状に複数の半導体スイッチ素
子を一方の端子が露呈するように作り込み、その上に半
導体基板との対向面に導電膜を有する可撓性フィルムを
重ねて配置することにより面圧力分布検出素子を構成し
た。半導体スイッチ素子としてはバイポーラトランジス
タまたはＭＯＳトランジスタが用いられる。
０μｍの間隔でマトリクス状に複数の半導体スイッチ素
子を一方の端子が露呈するように作り込み、その上に半
導体基板との対向面に導電膜を有する可撓性フィルムを
重ねて配置することにより面圧力分布検出素子を構成し
た。半導体スイッチ素子としてはバイポーラトランジス
タまたはＭＯＳトランジスタが用いられる。
【０００６】
【作用】可撓性フィルムの上から面圧力を受けると、そ
の部位が撓み、その下にある半導体スイッチ素子の一端
と接触してＯＮする。従って、複数の半導体スイッチ素
子のＯＮ／ＯＦＦ状態を検出することにより面圧力分布
が検出できる。
の部位が撓み、その下にある半導体スイッチ素子の一端
と接触してＯＮする。従って、複数の半導体スイッチ素
子のＯＮ／ＯＦＦ状態を検出することにより面圧力分布
が検出できる。
【０００７】
【実施例】以下本発明を図面に基づいて説明する。
【０００８】図１は本発明による面圧力分布検出素子の
一実施例として指紋パタ−ン検出用半導体指紋センサの
部分断面図である。
一実施例として指紋パタ−ン検出用半導体指紋センサの
部分断面図である。
【０００９】指紋センサは半導体基板１上に後述する半
導体製造工程により検出部を作り付け、その上に可撓性
フィルム１１を載せたものである。フィルム１１は厚さ
が１０μｍ前後のポリエステルまたはポリアミド製で、
その下面には蒸着法などにより導電膜１２が形成されて
いる。図１には、検出部としてエミッタ電極８と、シリ
コン酸化膜９と、絶縁保護膜１０のみが示されている。
導体製造工程により検出部を作り付け、その上に可撓性
フィルム１１を載せたものである。フィルム１１は厚さ
が１０μｍ前後のポリエステルまたはポリアミド製で、
その下面には蒸着法などにより導電膜１２が形成されて
いる。図１には、検出部としてエミッタ電極８と、シリ
コン酸化膜９と、絶縁保護膜１０のみが示されている。
【００１０】指紋検出に当たっては、図示したように、
フィルム１１上に指Ｆを乗せて軽く押しつけると指紋の
山（隆線）が当たった部位で、フィルム１１の下面に形
成されている導電膜１２（接地されている）がその下に
ある検出部のトランジスタのエミッタ電極８と接触し、
その結果、エミッタ電極８が導電膜１２を介して接地さ
れる図２は図１に示した指紋センサの検出部の平面図、
図３は図２のＡ−Ａ’線断面図、図４は図２のＢ−Ｂ’
線断面図である。図５は指紋センサの電気的等価回路で
ある。
フィルム１１上に指Ｆを乗せて軽く押しつけると指紋の
山（隆線）が当たった部位で、フィルム１１の下面に形
成されている導電膜１２（接地されている）がその下に
ある検出部のトランジスタのエミッタ電極８と接触し、
その結果、エミッタ電極８が導電膜１２を介して接地さ
れる図２は図１に示した指紋センサの検出部の平面図、
図３は図２のＡ−Ａ’線断面図、図４は図２のＢ−Ｂ’
線断面図である。図５は指紋センサの電気的等価回路で
ある。
【００１１】図２〜図４を参照して検出部の構造を説明
する。図２〜図４に示した実施例は半導体スイッチ素子
としてバイポ−ラトランジスタを用いたものである。
する。図２〜図４に示した実施例は半導体スイッチ素子
としてバイポ−ラトランジスタを用いたものである。
【００１２】半導体指紋センサのチップの製造に当たっ
ては、まずＰ型シリコン基板１の上に部分的にＮ+ 埋込
層２を形成した後Ｎ型エピタキシャル層３を成長させ
る。次にＰ型分離層４、Ｐ型ベース層５およびＮ型エミ
ッタ層６を形成する。その後、シリコン酸化膜９を形成
し、Ｐ型ベース層５およびＮ型エミッタ層６上のシリコ
ン酸化膜９の一部を除去する。その後ベース電極７およ
び接触端子となるエミッタ電極８を形成し、エミッタ電
極７以外の部分に絶縁保護膜１０を形成する。なお、エ
ミッタ電極８はＡｕで形成することが望ましい。
ては、まずＰ型シリコン基板１の上に部分的にＮ+ 埋込
層２を形成した後Ｎ型エピタキシャル層３を成長させ
る。次にＰ型分離層４、Ｐ型ベース層５およびＮ型エミ
ッタ層６を形成する。その後、シリコン酸化膜９を形成
し、Ｐ型ベース層５およびＮ型エミッタ層６上のシリコ
ン酸化膜９の一部を除去する。その後ベース電極７およ
び接触端子となるエミッタ電極８を形成し、エミッタ電
極７以外の部分に絶縁保護膜１０を形成する。なお、エ
ミッタ電極８はＡｕで形成することが望ましい。
【００１３】次に図５の等価回路を用いて本発明による
指紋センサの動作を説明する。
指紋センサの動作を説明する。
【００１４】図示した指紋センサは検出部に横方向にｎ
列、縦方向にｍ列のトランジスタを作り付け、横方向に
並んだ各列のｎ個のトランジスタ（たとえばＴ11，
Ｔ21，・・・ Ｔn1）はベース電極どうしを共通に接続し、
その共通ベース端子をＹ1,Ｙ2,・・・ Ｙm とする。また縦
方向に並んだ各列のｍ個のトランジスタ（たとえば
Ｔ11,Ｔ12，・・・ Ｔ1m）はコレクタ電極どうしを共通に
接続し、その共通コレクタ端子をＸ1,Ｘ2,・・・ Ｘn とす
る。
列、縦方向にｍ列のトランジスタを作り付け、横方向に
並んだ各列のｎ個のトランジスタ（たとえばＴ11，
Ｔ21，・・・ Ｔn1）はベース電極どうしを共通に接続し、
その共通ベース端子をＹ1,Ｙ2,・・・ Ｙm とする。また縦
方向に並んだ各列のｍ個のトランジスタ（たとえば
Ｔ11,Ｔ12，・・・ Ｔ1m）はコレクタ電極どうしを共通に
接続し、その共通コレクタ端子をＸ1,Ｘ2,・・・ Ｘn とす
る。
【００１５】さて、いまたとえば、複数の横方向のトラ
ンジスタの共通ベース端子Ｙ1 に電位を与え、次に複数
の縦方向のトランジスタの共通コレクタ端子Ｘ1 から順
次Ｘn までコレクタ電圧を印加していくとする。このと
き指の隆線により指紋センサのフィルム１１が押し下げ
られてエミッタ電極８がフィルム１１の下面の導電膜１
２に接触し、エミッタ接触端子、たとえば、Ｅ(i,j) が
接地電位となるものに触れていれば、そのトランジスタ
Ｔijはオンしコレクタ電流が流れる。このコレクタ電流
をモニタすればＹi の列のどのトランジスタがエミッタ
接触端子と接触しているかを特定することができる。
ンジスタの共通ベース端子Ｙ1 に電位を与え、次に複数
の縦方向のトランジスタの共通コレクタ端子Ｘ1 から順
次Ｘn までコレクタ電圧を印加していくとする。このと
き指の隆線により指紋センサのフィルム１１が押し下げ
られてエミッタ電極８がフィルム１１の下面の導電膜１
２に接触し、エミッタ接触端子、たとえば、Ｅ(i,j) が
接地電位となるものに触れていれば、そのトランジスタ
Ｔijはオンしコレクタ電流が流れる。このコレクタ電流
をモニタすればＹi の列のどのトランジスタがエミッタ
接触端子と接触しているかを特定することができる。
【００１６】次に共通ベース端子Ｙj+1 に電位を与え、
共通コレクタ端子Ｘ1 から順次Ｘnまでコレクタ電圧を
印加していくと、Ｙj+1 の列のすべてのトランジスタＴ
1,j+1,Ｔ2,j+1・・・Ｔn,j+1 がオンしているかオフしてい
るかを特定することができる。同様な操作をＹm まで繰
り返すことによりすべてのトランジスタの状態を特定す
ることができる。
共通コレクタ端子Ｘ1 から順次Ｘnまでコレクタ電圧を
印加していくと、Ｙj+1 の列のすべてのトランジスタＴ
1,j+1,Ｔ2,j+1・・・Ｔn,j+1 がオンしているかオフしてい
るかを特定することができる。同様な操作をＹm まで繰
り返すことによりすべてのトランジスタの状態を特定す
ることができる。
【００１７】またその検出したコレクタ電流の大きさを
見ることによって接触面積の大小が判別できる。この接
触面積は各点に加えられる圧力が大きいと面積が大きく
また接触圧力も大きいために接触抵抗が低くなり、コレ
クタ電流も増加する。つまり微細な圧力検出ができるよ
うになる。こうして微細な指紋パタ−ンを検出すること
ができる。
見ることによって接触面積の大小が判別できる。この接
触面積は各点に加えられる圧力が大きいと面積が大きく
また接触圧力も大きいために接触抵抗が低くなり、コレ
クタ電流も増加する。つまり微細な圧力検出ができるよ
うになる。こうして微細な指紋パタ−ンを検出すること
ができる。
【００１８】図６および図７は、半導体スイッチ素子に
ＭＯＳ型トランジスタを用いた本発明による面圧力分布
検出素子の他の実施例の部分断面図である。
ＭＯＳ型トランジスタを用いた本発明による面圧力分布
検出素子の他の実施例の部分断面図である。
【００１９】この素子の製法は通常のＭＯＳ型トランジ
スタと同様であるが、一例を挙げるとまずＮ型シリコン
基板１３にＰ型ウエル１４を形成する。その後、ゲート
酸化膜１８、ゲートポリシリコン１７の順に形成し、ゲ
ートポリシリコン１７をマスクとしてリンをイオン注入
して、ドレイン層１５とソース層１６を同時に形成す
る。そしてゲートポリシリコン１７を覆うようにＰＳＧ
のような層間絶縁膜２１を形成した後ドレイン電極用の
コンタクト窓をあけ、ドレイン電極配線１９を形成す
る。その後、ポリイミドのような絶縁保護膜１０で表面
を覆いソース電極用のコンタクト窓をあけ、接触端子と
なるソース電極２０をＡｕのような腐食しにくい材料で
形成することにより本発明の検出素子ができ上がる。
スタと同様であるが、一例を挙げるとまずＮ型シリコン
基板１３にＰ型ウエル１４を形成する。その後、ゲート
酸化膜１８、ゲートポリシリコン１７の順に形成し、ゲ
ートポリシリコン１７をマスクとしてリンをイオン注入
して、ドレイン層１５とソース層１６を同時に形成す
る。そしてゲートポリシリコン１７を覆うようにＰＳＧ
のような層間絶縁膜２１を形成した後ドレイン電極用の
コンタクト窓をあけ、ドレイン電極配線１９を形成す
る。その後、ポリイミドのような絶縁保護膜１０で表面
を覆いソース電極用のコンタクト窓をあけ、接触端子と
なるソース電極２０をＡｕのような腐食しにくい材料で
形成することにより本発明の検出素子ができ上がる。
【００２０】この実施例では、ＭＯＳ型トランジスタを
形成するのにＮ型シリコン基板を用いたが図９に示すよ
うにＰ型シリコン基板１を用いてもよい。この製法も通
常のＭＯＳ型トランジスタと同様であるので説明は省略
する。なお図８は図９に示した検出部の平面図である。
形成するのにＮ型シリコン基板を用いたが図９に示すよ
うにＰ型シリコン基板１を用いてもよい。この製法も通
常のＭＯＳ型トランジスタと同様であるので説明は省略
する。なお図８は図９に示した検出部の平面図である。
【００２１】図６および図７に示した実施例と図８およ
び図９に示した実施例との相違は、前者の場合は、シリ
コン基板をソース電位に対し正（＋）にしておく必要が
あるが、後者の場合は逆に負（接地）にしておく必要が
あることである。これらの素子の動作は第１の実施例の
トランジスタをＭＯＳ型トランジスタに置き換えて考え
ればよい。すなわち、トランジスタのベ−スをゲートと
し、コレクタをドレインとし、エミッタをソースに置き
換えればよい。
び図９に示した実施例との相違は、前者の場合は、シリ
コン基板をソース電位に対し正（＋）にしておく必要が
あるが、後者の場合は逆に負（接地）にしておく必要が
あることである。これらの素子の動作は第１の実施例の
トランジスタをＭＯＳ型トランジスタに置き換えて考え
ればよい。すなわち、トランジスタのベ−スをゲートと
し、コレクタをドレインとし、エミッタをソースに置き
換えればよい。
【００２２】この第２の実施例の特徴は第１の実施例と
比べてエピタキシャル層や埋込層を必要としないので製
法が簡単で且つ安価である点、またＭＯＳ型トランジス
タなのでパイポラートランジスタのようにベース電流を
消費しない（ゲート電圧を印加するだけでよい）ので、
さらに低消費電力化が図れる点などである。
比べてエピタキシャル層や埋込層を必要としないので製
法が簡単で且つ安価である点、またＭＯＳ型トランジス
タなのでパイポラートランジスタのようにベース電流を
消費しない（ゲート電圧を印加するだけでよい）ので、
さらに低消費電力化が図れる点などである。
【００２３】以上説明した例は、ＮＰＮトランジスタま
たはＮチャネル型ＭＯＳトランジスタであるが、ＰＮＰ
トランジスタまたはＰチャネル型ＭＯＳトランジスタと
してもよいことは明らかである。
たはＮチャネル型ＭＯＳトランジスタであるが、ＰＮＰ
トランジスタまたはＰチャネル型ＭＯＳトランジスタと
してもよいことは明らかである。
【００２４】また、第１、第２の実施例とも接触端子の
間隔は指紋の隆線の間隔の約２００〜３００μｍを考慮
し、それよりさらに小さい２０〜１００μｍピッチにす
ることにより正確に指紋を検出することができる。
間隔は指紋の隆線の間隔の約２００〜３００μｍを考慮
し、それよりさらに小さい２０〜１００μｍピッチにす
ることにより正確に指紋を検出することができる。
【００２５】図１０は本発明による面圧力分布検出素子
の駆動回路のブロック図である。
の駆動回路のブロック図である。
【００２６】図５に示したように、本発明による指紋セ
ンサすなわち面圧力分布検出素子１００はｍ個の共通ベ
ース端子Ｙ1,Ｙ2,・・・ Ｙm とｎ個の共通コレクタ端子Ｘ
1,Ｘ2,・・・ Ｘn を有するので、共通ベース端子に順次走
査信号を印加するためのシフトレジスタ１０１と、共通
コレクタ端子Ｘ1,Ｘ2,・・・ Ｘn に印加する走査信号を生
成するシフトレジスタ１０２と、このシフトレジスタ１
０２からの信号を順次切換えて共通コレクタ端子Ｘ1,Ｘ
2,・・・ Ｘn に印加するスイッチ回路１０３と、このスイ
ッチ回路１０３のＯＮ／ＯＦＦ状態を検出する検出回路
１０４とが面圧力分布検出素子１００と同一チップに集
積化されている。
ンサすなわち面圧力分布検出素子１００はｍ個の共通ベ
ース端子Ｙ1,Ｙ2,・・・ Ｙm とｎ個の共通コレクタ端子Ｘ
1,Ｘ2,・・・ Ｘn を有するので、共通ベース端子に順次走
査信号を印加するためのシフトレジスタ１０１と、共通
コレクタ端子Ｘ1,Ｘ2,・・・ Ｘn に印加する走査信号を生
成するシフトレジスタ１０２と、このシフトレジスタ１
０２からの信号を順次切換えて共通コレクタ端子Ｘ1,Ｘ
2,・・・ Ｘn に印加するスイッチ回路１０３と、このスイ
ッチ回路１０３のＯＮ／ＯＦＦ状態を検出する検出回路
１０４とが面圧力分布検出素子１００と同一チップに集
積化されている。
【００２７】駆動回路を構成するシフトレジスタ１０
１、１０２、スイッチ回路１０３、検出回路１０４はい
ずれも回路構成がよく知られており、しかも本発明は要
旨ではないのでこれ以上詳細には説明しない。
１、１０２、スイッチ回路１０３、検出回路１０４はい
ずれも回路構成がよく知られており、しかも本発明は要
旨ではないのでこれ以上詳細には説明しない。
【００２８】このように面圧力分布検出素子とその駆動
回路とを同一チップ上に作り付けることにより、素子を
単体で使用した場合に比べてＸ、Ｙ方向に多数の引出し
電極を設ける必要がなくなり、必要最少限の端子を出す
だけですむので、作り付けが簡単になるだけでなく、小
型化が実現できる。
回路とを同一チップ上に作り付けることにより、素子を
単体で使用した場合に比べてＸ、Ｙ方向に多数の引出し
電極を設ける必要がなくなり、必要最少限の端子を出す
だけですむので、作り付けが簡単になるだけでなく、小
型化が実現できる。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、一枚の半導体基板に多数のトランジスタをマトリク
ス状に形成し、該基板上に基板との対向面に導電膜を有
する可撓性フィルムを重ねて配置し、前記基板上に一方
向に複数列に配列された各列の複数のトランジスタどう
しはコレクタ電極が共通に接続されて同方向に配置され
た他の列の複数のトランジスタのコレクタ電極から電気
的に分離され、前記一方向とは直角方向に複数列に配列
された各列の複数のトランジスタどうしはベース電極が
共通に接続されて同方向に配列された他の列の複数のト
ランジスタのベース電極から電気的に分離され、面圧力
を受けるとその部位が撓んで該部位に位置するトランジ
スタのエミッタ電極が接触電極として前記可撓性フィル
ムの導電膜と接触するように構成したので、製造に際し
交差する走査電極の位置合わせの必要がなく、且つトラ
ンジスタがすでに高精度が出せるまでに技術的に完成し
ている半導体製造技術を用いて製造されるので、素子の
感度のばらつきがほとんどない。また、面圧力分布検出
素子の表面に重ねて配置するフィルムは下面全体に導電
膜を形成するだけであるので、フィルム面への走査電極
の付着の良否が問題になることはなく、したがって材料
選定の問題もない。
は、一枚の半導体基板に多数のトランジスタをマトリク
ス状に形成し、該基板上に基板との対向面に導電膜を有
する可撓性フィルムを重ねて配置し、前記基板上に一方
向に複数列に配列された各列の複数のトランジスタどう
しはコレクタ電極が共通に接続されて同方向に配置され
た他の列の複数のトランジスタのコレクタ電極から電気
的に分離され、前記一方向とは直角方向に複数列に配列
された各列の複数のトランジスタどうしはベース電極が
共通に接続されて同方向に配列された他の列の複数のト
ランジスタのベース電極から電気的に分離され、面圧力
を受けるとその部位が撓んで該部位に位置するトランジ
スタのエミッタ電極が接触電極として前記可撓性フィル
ムの導電膜と接触するように構成したので、製造に際し
交差する走査電極の位置合わせの必要がなく、且つトラ
ンジスタがすでに高精度が出せるまでに技術的に完成し
ている半導体製造技術を用いて製造されるので、素子の
感度のばらつきがほとんどない。また、面圧力分布検出
素子の表面に重ねて配置するフィルムは下面全体に導電
膜を形成するだけであるので、フィルム面への走査電極
の付着の良否が問題になることはなく、したがって材料
選定の問題もない。
【００３０】さらに、従来の素子は圧力の大きさを単純
マトリクスの受動素子としての接触抵抗の変化として検
出しているが、本発明による素子の場合は圧力の大きさ
をアクティブマトリクスの能動素子としてトランジスタ
のコレクタ電流またはドレイン電流として検出している
ので、増幅作用にあづかり大きなＳ／Ｎ比が得られる。
マトリクスの受動素子としての接触抵抗の変化として検
出しているが、本発明による素子の場合は圧力の大きさ
をアクティブマトリクスの能動素子としてトランジスタ
のコレクタ電流またはドレイン電流として検出している
ので、増幅作用にあづかり大きなＳ／Ｎ比が得られる。
【００３１】また、本発明による面圧力分布素子を用い
て指紋検出装置のような装置を構成する場合、素子の駆
動回路を素子と同一チップ上に作り付けることができる
ので、素子と駆動回路との間の配線が不要となり、装置
の小型化やコンパクト化に極めて有利となる。
て指紋検出装置のような装置を構成する場合、素子の駆
動回路を素子と同一チップ上に作り付けることができる
ので、素子と駆動回路との間の配線が不要となり、装置
の小型化やコンパクト化に極めて有利となる。
【００３２】上記実施例では可撓性フィルムが面圧力を
受けると導電膜がトランジスタの出力電極と接触してト
ランジスタが導通するようにしたが、重要なことは面圧
力を受けたときに導電膜とトランジスタの出力電極との
接触の程度をトランジスタの動作電流からデジタル的ま
たはアナログ的に測定することである。
受けると導電膜がトランジスタの出力電極と接触してト
ランジスタが導通するようにしたが、重要なことは面圧
力を受けたときに導電膜とトランジスタの出力電極との
接触の程度をトランジスタの動作電流からデジタル的ま
たはアナログ的に測定することである。
【図１】本発明による面圧力分布検出素子の一例として
の半導体指紋センサの部分断面図である。
の半導体指紋センサの部分断面図である。
【図２】本発明による面圧力分布検出素子の一実施例の
検出部の平面図である。
検出部の平面図である。
【図３】図２に示した検出部のＡ−Ａ’線断面図であ
る。
る。
【図４】図２に示した検出部のＢ−Ｂ’線断面図であ
る。
る。
【図５】本発明による面圧力分布検出素子の一実施例の
電気的等価回路である。
電気的等価回路である。
【図６】本発明による面圧力分布検出素子の他の実施例
の検出部の平面図である。
の検出部の平面図である。
【図７】図６に示した検出部のＣ−Ｃ’線断面図であ
る。
る。
【図８】本発明による面圧力分布検出素子のさらに他の
実施例の検出部の平面図である。
実施例の検出部の平面図である。
【図９】図８に示した検出部のＤ−Ｄ’線断面図であ
る。
る。
【図１０】本発明による面圧力分布検出素子とその駆動
回路のブロック図である。
回路のブロック図である。
１ Ｐ型シリコン基板 ２ Ｎ+ 埋込層 ３ Ｎ型エピタキシャル層 ４ Ｐ型分離層 ５ Ｐ型ベース層 ６ Ｎ型エミッタ層 ７ ベース電極 ８ エミッタ電極（接触端子） ９ シリコン酸化膜 １０ 絶縁保護膜 １１ フィルム １２ 導電膜 １３ Ｎ型シリコン基板 １４ Ｐ型ウエル層 １５ Ｎ型ドレイン層 １６ Ｎ型ソース層 １７ ポリシリコンゲート １８ ゲート酸化膜 １９ ドレイン電極 ２０ ソース電極 ２１ 層間絶縁膜
Claims (5)
- 【請求項１】 複数のトランジスタをそのエミッタ電極
が露呈するようにマトリクス状に形成した半導体基板上
に、該半導体基板との対向面に導電膜を有する可撓性フ
ィルムを重ねて配置し、前記半導体基板上で一方向に複
数列に配列された各列の複数のトランジスタどうしはコ
レクタ電極が共通に接続されて同方向に配置された他の
列の複数のトランジスタのコレクタ電極から電気的に分
離され、前記一方向とは直角方向に複数列に配列された
各列の複数のトランジスタどうしはベース電極が共通に
接続されて同方向に配列された他の列の複数のトランジ
スタのベース電極から電気的に分離され、面圧力を受け
るとその部位が撓んで該部位に位置するトランジスタが
エミッタ電極を介して導通するように構成し、その接触
の程度を前記トランジスタのコレクタ電流を測定するこ
とにより面圧力分布をデジタル的またはアナログ的に検
出するようにしたことを特徴とするマトリクス型面圧力
分布検出素子。 - 【請求項２】 複数のＭＯＳトランジスタをそのソース
電極が露呈するようにマトリクス状に形成した半導体基
板上に、該半導体基板との対向面に導電膜を有する可撓
性フィルムを重ねて配置し、前記半導体基板上で一方向
に複数列に配列された各列の複数のＭＯＳトランジスタ
どうしはドレイン電極が共通に接続されて同方向に配列
された他の列の複数のＭＯＳトランジスタのドレイン電
極から電気的に分離され、前記一方向とは直角方向に複
数列に配列された各列の複数のＭＯＳトランジスタどう
しはゲート電極が共通に接続されて同方向に配列された
他の列の複数のＭＯＳトランジスタのゲート電極から電
気的に分離され、面圧力を受けるとその部位が撓んで該
部位に位置するＭＯＳトランジスタがソース電極を介し
て導通するように構成し、その接触の程度を前記ＭＯＳ
トランジスタのドレイン電流を測定することにより面圧
力分布をデジタル的またはアナログ的に検出するように
したことを特徴とするマトリクス型面圧力分布検出素
子。 - 【請求項３】 前記接触電極が１０〜１００μｍの間隔
で配置された請求項１または請求項２に記載のマトリク
ス型面圧力分布検出素子。 - 【請求項４】 複数の前記共通コレクタ電極と複数の前
記共通ベース電極にそれぞれ順次走査信号を印加するた
めの第１および第２のシフトレジスタと、各トランジス
タの導通状態を検出する検出回路とを、前記半導体基板
に形成した請求項１に記載のマトリクス型面圧力分布検
出素子。 - 【請求項５】 複数の前記ドレイン電極と複数の前記ゲ
ート電極にそれぞれ順次走査信号を印加するための第１
および第２のシフトレジスタと、各ＭＯＳトランジスタ
の導通状態を検出する検出回路とを、前記半導体基板に
形成した請求項２に記載のマトリクス型面圧力分布検出
素子。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4124285A JPH0758235B2 (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | マトリクス型面圧力分布検出素子 |
| US08/025,279 US5400662A (en) | 1992-04-17 | 1993-03-02 | Matrix type surface pressure distribution detecting element |
| DE69306153T DE69306153T2 (de) | 1992-04-17 | 1993-04-08 | Detektorelement für Oberflächen-Druckverteilung des Matrixtyps |
| EP93302815A EP0566337B1 (en) | 1992-04-17 | 1993-04-08 | Matrix type surface pressure distribution detecting element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4124285A JPH0758235B2 (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | マトリクス型面圧力分布検出素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06288846A true JPH06288846A (ja) | 1994-10-18 |
| JPH0758235B2 JPH0758235B2 (ja) | 1995-06-21 |
Family
ID=14881556
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4124285A Expired - Fee Related JPH0758235B2 (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | マトリクス型面圧力分布検出素子 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0566337B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0758235B2 (ja) |
| DE (1) | DE69306153T2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1119069A (ja) * | 1997-07-02 | 1999-01-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 指紋認識集積回路 |
| US6154580A (en) * | 1997-07-28 | 2000-11-28 | Nec Corporation | Tactile sensor and fingerprint sensor using same |
| KR100378994B1 (ko) * | 2000-11-07 | 2003-04-07 | 테스텍 주식회사 | 패턴화된 플로팅 전극이 구비된 지문인식소자 및 그제조방법 |
| US7173607B2 (en) | 2001-02-09 | 2007-02-06 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Signal detector |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU6745300A (en) * | 1999-08-10 | 2001-03-05 | Nanyang Technological University | Fingerprint sensing apparatus |
| GB0319909D0 (en) * | 2003-08-23 | 2003-09-24 | Koninkl Philips Electronics Nv | Touch-input active matrix display device |
| DE102004016155B3 (de) * | 2004-04-01 | 2006-05-24 | Infineon Technologies Ag | Kraftsensor mit organischen Feldeffekttransistoren, darauf beruhender Drucksensor, Positionssensor und Fingerabdrucksensor |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4429413A (en) * | 1981-07-30 | 1984-01-31 | Siemens Corporation | Fingerprint sensor |
| US4658233A (en) * | 1984-03-16 | 1987-04-14 | Fuji Electric Corporate Research & Development Ltd. | Strain gauge |
| JPS6276785A (ja) * | 1985-09-30 | 1987-04-08 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 圧力分布検出装置 |
| JPS6432138A (en) * | 1987-07-28 | 1989-02-02 | Fujikura Ltd | Pressure sensor flexible array |
-
1992
- 1992-04-17 JP JP4124285A patent/JPH0758235B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-04-08 EP EP93302815A patent/EP0566337B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-04-08 DE DE69306153T patent/DE69306153T2/de not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1119069A (ja) * | 1997-07-02 | 1999-01-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 指紋認識集積回路 |
| US6154580A (en) * | 1997-07-28 | 2000-11-28 | Nec Corporation | Tactile sensor and fingerprint sensor using same |
| KR100378994B1 (ko) * | 2000-11-07 | 2003-04-07 | 테스텍 주식회사 | 패턴화된 플로팅 전극이 구비된 지문인식소자 및 그제조방법 |
| US7173607B2 (en) | 2001-02-09 | 2007-02-06 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Signal detector |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0758235B2 (ja) | 1995-06-21 |
| EP0566337A3 (en) | 1994-06-08 |
| EP0566337A2 (en) | 1993-10-20 |
| DE69306153D1 (de) | 1997-01-09 |
| DE69306153T2 (de) | 1997-03-20 |
| EP0566337B1 (en) | 1996-11-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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