JPH09126918A - モノリシック指紋センサ - Google Patents

モノリシック指紋センサ

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JPH09126918A
JPH09126918A JP8295757A JP29575796A JPH09126918A JP H09126918 A JPH09126918 A JP H09126918A JP 8295757 A JP8295757 A JP 8295757A JP 29575796 A JP29575796 A JP 29575796A JP H09126918 A JPH09126918 A JP H09126918A
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JP
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layer
microsensor
pressure
fingerprint sensor
cavity
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JP8295757A
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Hassan Salman Abou
アブゥ アッサン サルマン
Marie Josephe Revillet
ルヴィレ マリー−ジョゼフ
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Orange SA
France Telecom R&D SA
Original Assignee
CENTRE NAT ETD TELECOMM
France Telecom SA
Centre National dEtudes des Telecommunications CNET
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Publication date
Application filed by CENTRE NAT ETD TELECOMM, France Telecom SA, Centre National dEtudes des Telecommunications CNET filed Critical CENTRE NAT ETD TELECOMM
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    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
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    • A61B5/117—Identification of persons
    • A61B5/1171—Identification of persons based on the shapes or appearances of their bodies or parts thereof
    • A61B5/1172—Identification of persons based on the shapes or appearances of their bodies or parts thereof using fingerprinting
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • G01L1/205—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using distributed sensing elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 モノシリック指紋センサ 【解決手段】 本発明による電子的な指紋センサは、圧
力検出によって作動するもので、指の尾根線が谷部より
も大きな圧力を及ぼすことを利用している。このセンサ
は、圧力マイクロセンサのマトリクスと電子制御及び信
号処理回路とを備えており、圧力検出部分と信号処理及
び制御部分との両者について、電子回路製造技術（薄層
の付着、フォトエッチング、ドーピング及び熱処理）に
よって、完全に一体型に作成される。マトリクスタイプ
の圧力センサには、空洞の上方に延伸した絶縁層上に位
置する圧電抵抗又は可変コンデンサあるいはマイクロコ
ンタクタのいずれかが使用される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、指紋の認識によって個
人を確認する技術に関する。周知のように、指紋が長い
間使用されてきたのは、指紋と個人との間には実際に１
対１の関係が存在するから、すなわち、二人の異なる人
間は原則的にそれぞれ異なる指紋を持つからである。
【０００２】
【従来の技術】この特殊な自然の特徴を用いた従来の方
法は、インクをベースとしてプリントする方法であっ
た。この方法は、インクをしみ込ませた表面に指を押し
つけた後、さらにこの指を白い紙面上に押捺するという
ものである。指の尾根線（lignesde crete ）は谷部（v
allees ）より広い範囲で紙の表面に押される。尾根線
の指紋のインクは、谷部のインクより紙面に良好に分布
するため、尾根線の指紋のパターンは白い表面に明瞭に
現れる。
【０００３】この従来の方法は、押捺する人が、自分の
指にインクを付け、次にこれを拭わなければならないこ
とと、画像認識のための自動処理を直接行うことができ
ないことから、好ましくなかった。
【０００４】考えられてきた他の方法で設計されたの
は、光学的且つ電子的なシステムに基づいて、第一に指
紋の写真を撮り、第二にこの指紋をコンピュータによっ
て処理するというものである。
【０００５】このように設計された諸方法は、一般に、
大規模な設備と高いコストを必要とする。また、光学的
方法は、汚れに対する感度の問題をはらんでいる。汚れ
は、信号の質に影響を及ぼし、獲得及び識別システムの
信頼性を著しく低下させるからである。
【０００６】このような光学的方法は、定期的なメンテ
ナンスを必要とするので、使用するには不便である。
【０００７】指紋を電気的な信号に変換し、波形整形
後、コンピュータで処理することができるようにするこ
とによって、指紋を得るという他のシステムもある。
【０００８】米国特許第 4,577,345号には、集積回路チ
ップ上のアレイ状の接触パッドを用いて指紋を取り識別
するという方法及び装置が記載されている。
【０００９】アレイの各点を単純に押すことによって、
分散配置された電気接点をこのアレイの各点にてセット
アップすることができる。
【００１０】指紋の尾根線は、谷部より高い圧力を及ぼ
すので、その結果、指の圧力は、尾根線に対応して電気
接点によるパターンをセットアップするのに対し、谷部
により規定されるパターンは接触パッドに作用しない。
【００１１】このようにして描かれたパターンは、可能
性のある接触パッドに接続されたアレイ状のトランジス
タによって検出することができる。
【００１２】実際には、柔軟な導電膜を集積回路の上部
表面の上方に延伸し、この回路の周囲全体に接着させ
る。指によって及ぼされる圧力パターンに応じてネット
ワークの各点に電気接点をセットアップするのは、この
導電膜である。
【００１３】このタイプの解決法にはいくつかの問題点
があり、問題点の一つは、特に、集積回路技術とその他
の技術が相互に絡み合っているので、製造方法に統一性
が内ということである。
【００１４】特に、導電膜の取付けは、集積回路の技術
に属さず、実施するのが難しい。したがって、生産コス
トが依然として高いままになる。
【００１５】さらに、膜の使用によって、指紋取得シス
テムが脆弱化される。膜は、何度も使用するうちに容易
に破れるからである。最後に、現在使用されている膜
は、指紋画像を適切に処理することができる十分な解像
度に要求される粒子のこまかさを持っていない。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
の技術で生じてきた問題点のない指紋センサを提供する
ことにある。
【００１７】本発明は、指紋のパターンに敏感な圧力検
出手段と、この検出手段に接続されこのパターンを表す
電気信号の送信を可能にする電子回路とを具備する指紋
センサを提供する。このセンサは、モノリシック（一切
の付属部品がない）であり、圧力検出手段ならびにこの
手段に接続された電子回路の両方について、完全に電子
集積回路の製造方法によって作成することができる。
【００１８】集積回路製造方法とは、薄層付着、写真食
刻、これらの層の乾式及び湿式エッチング、場合に応じ
て行う不純物によるドーピング、ならびに各種熱処理の
各方法である。これらは、数個の同じ集積回路を含むウ
ェーハ上で一括して実施される。
【００１９】これによって、指紋センサは、指の皮膚の
起伏（尾根と谷）の特徴を電気信号に変換するのに必要
なすべての機能を合わせ持っている。この電気信号は、
望ましくは、デジタル形式（２進信号のシーケンス）で
発信される。機械的結合方法によって回路に接着させる
膜は一切ない。センサのすべての要素は、薄層の付着及
びエッチングによって作成される。
【００２０】本発明の構成要素は、現在十分に習得され
ているミクロ機械加工技術を用いた標準CMOS方法によっ
て作成するのが望ましい。個別に作成した部品の組立て
を行う必要はまったくない。
【００２１】指紋センサは、パーソナルコンピュータ
（PC）もしくは中央計算機に接続されたワークステーシ
ョンにインストールされ、指紋の識別及び／又は確認シ
ステムの入力点となる。
【００２２】このシステムは、圧力検出手段によってピ
ックアップされたパターンの各点の座標（Ｘ，Ｙ）を用
いることにより、指紋画像を再構成する。
【００２３】コンピュータは、クロック、リセット信号
等の制御信号を有するセンサを提供する。このセンサ
は、原則としてマトリクスセンサであり、マイクロコン
ピュータはマトリクスの異なるセルに対するアクセスに
ついて点毎の検査を行うことができる。マトリクスのセ
ルは、圧力マイクロセンサであり、一組のマイクロセン
サ全体が、指がセンサ上に載った結果得られる圧力パタ
ーンの全体的マトリクス画像を形成する。
【００２４】コンピュータは、センサから測定信号（各
セルでの圧力を表す）を受信し、この信号を、画像フレ
ーム中のこの点の位置を表す計数信号と相互に関係させ
る。
【００２５】形成された画像は、専用のアルゴリズムで
処理し、データベース中の他の画像と比較することがで
きる。
【００２６】
【課題を解決するための手段】したがって、本発明の目
的は、指紋のパターンに敏感な圧力マイクロセンサ（1
2）のマトリクスを有する指紋センサであって、このセ
ンサは、集積回路製造技術によって基板上に形成され、
主として、マトリクスの各マイクロセンサは、マイクロ
センサの導電要素を支持し、かつ所定圧力の作用下で該
要素の変形を可能にするための絶縁材料から成る膜（4
6）によって閉じられた空洞（44）を備えることを特徴
とする指紋センサである。
【００２７】本発明の目的はまた、指紋のパターンに敏
感な圧力検出マイクロセンサ（12）のマトリクスと、こ
の検出手段に接続され、パターンを表す電気信号を与え
るために用いられる電子回路（14、16、18、20）を具備
する指紋センサの製造方法であって、このセンサは、マ
イクロセンサのマトリクスと、このマトリクスに接続さ
れる電子回路の両方について、完全に集積回路製造技術
によって製造される方法において、次のステップから成
ることを特徴としている：基板（30）上に多結晶シリコ
ン（ケイ素）層（35）を付着させ、各マイクロセンサの
位置を除いて、前記層にフォトエッチングを施し、基板
の表面全体に絶縁層（36）を付着させ、第２多結晶シリ
コン層（38）を付着させ、第２多結晶シリコン層（38）
のエッチングを施して、マイクロセンサにそれぞれ対応
する圧電抵抗のブリッジを形成し、前記抵抗を保護する
ための第２絶縁層を付着させ、保護されていない位置で
第１多結晶シリコン層を腐食させ、このようにして、圧
電抵抗の下方に空洞を形成することにより、これらの抵
抗を、窒化シリコン層（36、40）によって形成される絶
縁層上に浮動させる。
【００２８】さらに、本発明の目的は、指紋のパターン
に敏感な圧力検出マイクロセンサ（12）のマトリクス
と、これら検出手段に接続され、このパターンを表す電
気信号を与えるために用いられる電子回路（14、16、1
8、20）とを具備する指紋センサの製造方法であって、
このセンサは、マイクロセンサのマトリクスと、このマ
トリクスに接続される電子回路の両方について、完全に
集積回路製造技術によって製造される方法において、次
のステップから成ることを特徴としている：金属層を付
着させ、エッチングを施して、第１マイクロコンタクタ
電極（51）を形成し、多結晶シリコン又は金属層（35）
を付着させ、前記層のフォトエッチングを施して、所望
の形状の隔膜を形成し、基板の表面全体に絶縁体層（3
6）を付着させ、第２金属層を付着させ、エッチングを
施して第２マイクロコンタクタ電極（52）を形成し、こ
れらの電極を保護するための絶縁層を付着させ、保護さ
れていない場所で前記多結晶シリコン層を腐食させ、こ
のようにして、内部に電極同士が向かい合うような空洞
を形成する。
【００２９】第１の態様によれば、圧力マイクロセンサ
は、ピエゾ抵抗効果に従って作動する。すなわち、これ
らのセンサは、その値が及ぼされる圧力と共に変動する
抵抗である。
【００３０】マトリクスの各セルでの圧力を検出するた
めに、その他の物理的効果も考慮されている。第２の態
様では、各圧力マイクロセンサは、マイクロコンタクタ
によって構成される。
【００３１】第３の態様では、各圧力マイクロセンサ
は、可変コンデンサによって構成される。
【００３２】圧電抵抗の場合には、マイクロセンサは、
空洞の上方に延伸した隔膜に付着させた圧電抵抗のブリ
ッジによって形成される。圧力の作用下で、隔膜の変形
は抵抗の変形を、従って、それらの値の変動を促す。
【００３３】マイクロコンタクタ又は可変コンデンサの
場合には、マイクロセンサは、可変容量コンデンサの電
極もしくはマイクロコンタクタの端末のいずれかを形成
する二つの離れた金属層と、隔膜を形成する空洞の上方
に延伸した絶縁層（36）とによって構成され、上部電極
はこの隔膜に固定されている。
【００３４】本発明のセンサは、従来の技術と比較する
と、次のような利点をもたらす：精度の向上、機械的挙
動の向上、製造の単純化（膜又は圧電材料取付けの問題
がなくなるため）、従って、コストの削減、圧電材料を
用いた技術と比較して温度に対する不感度、従って、信
頼度の向上。
【００３５】本発明の他の特徴及び利点は、添付の図面
を参照にした以下の詳細な説明から明らかになるであろ
う。
【００３６】
【発明の実施の形態】図１は、本発明のセンサの概略的
な構成を示す。これは、主としてマトリクスのネットワ
ーク状に配列された圧力マイクロセンサである128 ×12
8 個の個別要素のマトリクスから成る。
【００３７】各要素は、面積が50×50平方マイクロメー
トルの正方形、又は、直径約50マイクロメートルの円状
をしている。
【００３８】ネットワークのピッチは、望ましくは最大
65マイクロメートルである。言い換えれば、二つの隣接
する要素の中心の距離は、最大65マイクロメートルであ
る。したがって、マトリクスの合計表面積は、8.3 ×8.
3 平方ミリメートルで、最も貴重な情報を持つ領域であ
る指紋の中央部分を取るのに十分な広さである。ここに
挙げた寸法は、実施例の態様に一致する。前記の寸法
で、十分正確な指紋の解像度を得ることができ、技術的
に特に問題なく作成することができた。
【００３９】マイクロセンサは、圧力検出のための様々
な物理的作用を用いたいくつかの技術によって作成する
ことができる。センサは、容量効果又は圧電効果に基づ
き、あるいは、モノリシック回路中に組み込まれた単純
なマイクロコンタクタによって、作動することができ
る。
【００４０】各要素は、閾値との比較によって圧力変動
を二値論理レベルに変換する単純な電子回路構成を備え
ることができる。
【００４１】容量効果を有するマイクロセンサの場合に
は、圧力変動検出のための回路構成は、従って、さらに
複雑で、各マイクロセンサ中に正確に組み込むことはで
きない。むしろ、センサの周辺にインストールしなけれ
ばならない。場合によっては、メモリセルと、マトリク
ス内の各マイクロセンサとの組み合わせを実施すること
が可能である。
【００４２】マイクロコンタクタを有するマイクロセン
サの場合には、電子検出回路構成は作成が非常に簡単で
ある。２進情報は、マイクロセンサ自体の中でつくられ
る（圧力の存在又は不在に応じてスイッチが開閉す
る）。
【００４３】容量効果及び圧電効果を有するマイクロセ
ンサのいずれの場合でも、アナログ信号を得ることがで
きる。これによって、指紋画像に対するより精巧な処理
操作（数段階のグレーを用いた表示、神経ネットワーク
による処理等）を実施することが可能となる。
【００４４】マイクロセンサの被覆された領域は、モノ
リシック集積回路の中央部に参照番号12で示されてい
る。この周辺は、特に、次のような各種回路で取り囲ま
れている：指が置かれると情報入力プロセスを確実に行
うシーケンサ14；このシーケンサは、少なくとも一つの
カウンタ（望ましくは14ビット）と、クロック信号発生
器と、アドレスセレクタとを備えている；行アドレスデ
コーダ16；列アドレスデコーダ18；もし個別マイクロセ
ンサが当該機能を有しない場合アナログ信号を検出し処
理するための電子回路、及び、マイクロセンサのマトリ
クスネットワークにより検出される圧力パターンを表す
情報をセンサ出力に送信するための出力増幅器を備える
出力ステージ20。
【００４５】図２は、指紋センサの電気図である。シー
センサ14は、リセット信号と、外部クロック信号と、場
合によっては、マイクロセンサが収集したマトリクス画
像の点毎もしくは行毎の探査用のアドレスとを受信す
る。しかし、画像は、ビデオ画像走査と同様の体系的行
毎走査によって、集積回路の外部に送信することができ
る。したがって、シーケンサは、この走査を実施するの
に必要な回路要素を備える。
【００４６】マトリクスの圧力マイクロセンサ12に対す
る点毎のアクセスを可能にする行及び列デコーダ（16及
び18）に行及び列アドレスを送信する。これらのデコー
ダがアドレス指定したマイクロセンサから来る電気信号
は、出力ステージ20を介してモノリシックセンサの出力
に送信される。
【００４７】図３は、センサの出力信号と、付随する制
御信号とを示す。リセット信号（Reset ）はマトリクス
の体系的な探査の開始を定める。
【００４８】クロックは、探査速度を定める（例えば、
クロックはマトリクスの各セルを目指して進んだ）。連
続したアドレスが、例えば、行毎に増加する。128 ×12
8 マトリクスについては、探査すべき連続アドレスが16
384 個存在する。フレームカウンタは、完全な画像送信
のそれぞれの新たな開始を定めるため、リセットパルス
を与える。
【００４９】送信された出力信号は、圧電抵抗の場合、
マトリクスの各セルで圧力の閾値を越えた、あるいは、
越えていないことを表す２進信号である。この信号は、
８ビット、16ビットあるいはそれ以上のワードで直列又
は並列に送信される。
【００５０】マイクロコンタクタ又は可変容量コンデン
サの場合には、出力信号はアナログ信号である。
【００５１】指紋を取るとき、センサは厳しい環境と直
接接触することになる。したがって、センサは保護する
必要がある。CMOS回路の製造のための処理が終了するパ
ッシベーション層とは別に、最終保護装置として柔軟層
（例えば、シリコーン製の）を付着させることができ
る。
【００５２】この層はまた、指とマイクロセンサとの間
の圧力移動の機能を改善するためにも用いることができ
る。この場合には、この移動機能を改善するためにも、
前記層中にパッドを設けることが可能であり、これは、
各マイクロセンサの中央部の余剰厚さによって形成され
る。
【００５３】図４は、集積回路基板30の表面に付着させ
た柔軟保護層32を備える前記タイプの構造の断面図であ
り、基板30中には、圧力マイクロセンサと、すべての対
応する電子信号処理回路構成とが予め作成されている。
【００５４】層32は、各マイクロセンサの中央部に、中
心パッド34を形成する余剰厚さを有する。この余剰厚さ
は、二つの層を連続的に付着させることによって得ら
れ、第１層は、均質で、第２層は余剰厚さのパッドをは
っきりと画定するマスクを介して付着させる。
【００５５】層32の材料は、柔軟かつ耐性のあるシリコ
ン（ケイ素）が望ましい。
【００５６】ミクロ機械加工したシリコンから成るマイ
クロセンサを備えるモノリシックセンサを作成するため
に使用することができる技術がいくつかある。これらの
技術は、集積電子回路の製造（望ましくはCMOS方法で）
と両立する。
【００５７】以下に、ピエゾ抵抗効果を用いた圧力マイ
クロセンサに関する実施例の詳細な説明を行う。この方
法は、CMOS方法と両立するので、同一の集積回路チップ
上に、マイクロセンサと、信号処理及び制御電子回路の
集積化が可能である。
【００５８】図５は、製造の主なステップを示すもので
ある。
【００５９】場合によっては薄いエッチングバリア層33
（窒化シリコン製）で被覆されたシリコン製基板30上
に、多結晶シリコン製の犠牲層35を付着させる。
【００６０】この層は、各マイクロセンサの位置で多結
晶シリコン領域を残すようにフォトエッチングを施す。
【００６１】次に、窒化シリコン製の薄層36を基板の表
面全体に付着させ、多結晶シリコン製第２層38を付着さ
せる。この第２層にエッチングを施して、圧電抵抗のブ
リッジ（四つの抵抗のホイートストンブリッジ）を形成
する。
【００６２】ブリッジの一つ又は複数の抵抗は、第１層
の多結晶シリコン領域の上方に付着させる。次に、抵抗
を保護するための第２窒化シリコン層40を付着させる。
【００６３】次のステップでは、抵抗付近で、しかも第
１多結晶シリコン層35の領域の上方に、窒化シリコン層
中に孔42を設ける。
【００６４】これらの孔を介して、二つの窒化物層36及
び40を通じ、第１多結晶シリコン層35へのアクセスが得
られる。
【００６５】多結晶シリコンが保護されていない場所に
は、これを腐食させるために湿式エッチング（KOH ）を
実施する。この腐食は、孔42を介して行われ、犠牲層35
全体をこれらの孔を介して除去する。シリコンは、窒化
物層ならびにエッチングバリア層33によって他の場所で
保護される。
【００６６】このとき空洞44が圧電抵抗の下方に残り、
これら抵抗は、圧力が及ぼされたとき変形をこうむる可
能性のある延伸絶縁層上に浮動している。
【００６７】延伸絶縁層は、ここでは空洞44上に浮動す
る隔膜46を形成する窒化シリコン層36及び40によって構
成される。空洞の側壁は窒化シリコンから成る。また、
底部は、基板に載っている薄いエッチングバリア層33か
ら成る。
【００６８】エッチングが終了すると、孔42を塞ぎ、し
たがって、空洞を密閉するために、窒化シリコン48を再
び付着させることができる。
【００６９】電子制御及び処理回路は、CMOS方法を用い
た付着及びエッチングの標準操作によって同時に形成さ
れる。前述のステップのいくつかは、CMOS回路の製造ス
テップと共通であり、すべてのステップがあらゆるケー
スで同一基板上のCMOS回路製造と両立する。
【００７０】シリコン又は類似材料から成る柔軟保護層
32（図４）は、工程の最後、すなわち集積回路中の最終
パッシベーション（シリカ層等の付着）の標準ステップ
の後に付着させる。
【００７１】以下に、容量効果もしくはマイクロコンタ
クタを用いた圧力マイクロセンサの実施例の詳細な説明
を行う。いずれの場合においても、製造方法は同じであ
る。接点を形成するか否かで隔膜の厚さが変わるだけで
ある。この厚さの概略的値は0.5 μm である。
【００７２】この図６に図示した実施例では、図５の説
明における同じ要素には同じ参照番号を用いた。
【００７３】シリコン基板上に、可変コンデンサの第１
電極51もしくはマイクロコンタクタの第１端子のいずれ
かとして使用される金属層（例えば、Au又はTi）を付着
させる。
【００７４】この層51にエッチングを施し、電極の形状
（この態様では円状）及び位置を形成する。
【００７５】次に、多結晶シリコン製中間層35、もしく
は、アルミニウム（Al）のような金属層（犠牲層）を付
着させる。この層35に写真食刻エッチング操作を実施
し、マイクロセンサの隔膜46の（円）形状及び位置を得
る。
【００７６】隔膜46及び電極52は、同心である。第２金
属層52（Al又はTi）を付着させ、コンデンサの第２電
極、もしくは、マイクロコンタクタの第２端子を形成す
る。この層は、第１層の鉛直アラインメント中に第２電
極を残すようにエッチングする。
【００７７】第２ステップでは、基板の表面全体に窒化
シリコン薄層36を付着させる。
【００７８】第３ステップでは、隔膜36の縁に孔を設け
る。この孔は窒化物層を通過して、犠牲層に達する。次
に、基板に湿式エッチング操作を行う。溶液は、孔を通
じて犠牲層を腐食する。エッチングは、犠牲層が完全に
消えるまで続ける。これによって、空洞が形成される。
隔膜46と上部電極52は完全に解放される。
【００７９】エッチングが完了すると、真空下で窒化シ
リコンの付着を行い、空洞を閉じ、密閉する（プラグ4
8）。
【００８０】最後のステップでは、シリコン層32の付着
を実施し、装置全体を保護し、各マイクロセンサの中央
部に中心を有するパッドを形成する（ステップＶ）。
【図面の簡単な説明】
【図１】センサの概略図を示す図。
【図２】センサの概略的電気構成を示す図。
【図３】電気信号のグラフを示す図。
【図４】個別マイクロセンサの構造の断面図を示す図。
【図５】第１構造の製造方法を示す図。
【図６】本発明に従う第２構造の製造方法を示す図。
【主な参照番号】
12．マイクロセンサ 14．シーケンサ 16．行アドレスデコーダ 18．列アドレスデコーダ 20．出力ステージ

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 指紋のパターンに敏感な圧力マイクロセ
    ンサのマトリクスを具備し、集積回路製造技術によって
    基板上に作成される指紋センサにおいて、主として、マ
    トリクスの各マイクロセンサは、マイクロセンサの導電
    要素を支持し且つ所定圧力の作用下で該要素の変形を可
    能にするために、絶縁材料から成る隔膜によって閉じら
    れた空洞を備えることを特徴とする指紋センサ。
  2. 【請求項２】 各圧力マイクロセンサは、隔膜を形成す
    る第１絶縁材料層上に付着された圧電抵抗のブリッジに
    よって構成されることを特徴とする請求項１に記載の指
    紋センサ。
  3. 【請求項３】 前記圧電抵抗ブリッジは、前記空洞の上
    方に延伸した第１絶縁層上に付着された多結晶シリコン
    の帯によって構成されることを特徴とする請求項２に記
    載の指紋センサ。
  4. 【請求項４】 前記空洞は、前記第１絶縁層により形成
    される壁によって画定され、この空洞の上方に浮動して
    いる隔膜上に圧電抵抗が位置することを特徴とする請求
    項２に記載の指紋センサ。
  5. 【請求項５】 各圧力マイクロセンサは、電極が前記空
    洞中にあるマイクロコンタクタによって構成され、該電
    極の一方は前記隔膜に固定され他方は基板上にあること
    を特徴とする請求項１に記載の指紋センサ。
  6. 【請求項６】 各圧力マイクロセンサは、電極が前記空
    洞中にある可変コンデンサによって構成され、その電極
    の一方は前記隔膜に固定され、他方は基板上にあること
    を特徴とする請求項１に記載の指紋センサ。
  7. 【請求項７】 前記空洞は、窒化シリコンの壁によって
    画定され、この空洞の上方に浮動している隔膜上に金属
    層が位置することを特徴とする請求項６又は７のいずれ
    か一項に記載の指紋センサ。
  8. 【請求項８】 前記マトリクスは、65マイクロメートル
    以下のピッチの配列に配置された少なくとも128 ×128
    個のマイクロセンサを有することを特徴とする請求項１
    〜７のいずれか一項に記載の指紋センサ。
  9. 【請求項９】 前記マイクロセンサは、モノリシック基
    板上に作成され、マイクロセンサを保護し、かつ指とマ
    イクロセンサとの間の移動機能を促進するシリコンのよ
    うな柔軟な材料から成る層で被覆されることを特徴とす
    る請求項１〜８のいずれか一項に記載のセンサ。
  10. 【請求項10】 前記柔軟材料から成る層の厚さを各マイ
    クロセンサの中央部で増加してパッドを形成し、これに
    よって、指とマイクロセンサとの間の圧力移動の機能を
    改善することを特徴とする請求項９に記載のセンサ。
  11. 【請求項11】 各マイクロセンサは検出した圧力を表す
    電気信号をセンサの出力に送信するための手段を備えた
    電気回路を具備することを特徴とすることを特徴とする
    請求項１〜10のいずれか一項に記載の指紋センサ。
  12. 【請求項12】 マイクロセンサは検出した圧力を表す電
    気信号が、圧力閾値を越えた、あるいは、越えていない
    ことを表す２進信号であることを特徴とする請求項11に
    記載の指紋センサ。
  13. 【請求項13】 出力信号が、指の圧力のさらに正確な測
    定を可能にするアナログ信号であることを特徴とする請
    求項１〜12のいずれか一項に記載の指紋センサ。
  14. 【請求項14】 指紋のパターンに敏感な圧力検出マイク
    ロセンサのマトリクスと、この検出手段に接続され、こ
    のパターンを表す電気信号を与えるために用いられる電
    子回路とを具備する指紋センサの製造方法であって、こ
    のセンサは、マイクロセンサのマトリクス及びこのマト
    リクスに接続される電子回路の両者について、完全に集
    積回路製造技術によって製造される方法において、次の
    ステップから成ることを特徴とする方法：基板上に多結
    晶シリコン層を付着させ、 各マイクロセンサの位置を除いて、前記層にフォトエッ
    チングを施し、 基板の表面全体に絶縁層を付着させ、 第２多結晶シリコン層を付着させ、 前記第２多結晶シリコン層のエッチングを施して、マイ
    クロセンサにそれぞれ対応する圧電抵抗のブリッジを形
    成し、 前記抵抗を保護するための第２絶縁層を付着させ、 保護されていない位置で第１多結晶シリコン層を腐食さ
    せ、このようにして、圧電抵抗の下方に空洞を形成する
    ことにより、これらの抵抗を、窒化シリコン層によって
    形成される絶縁層上に浮動させる。
  15. 【請求項15】 指紋のパターンに敏感な圧力検出マイク
    ロセンサのマトリクスと、これら検出手段に接続され、
    このパターンを表す電気信号を与えるために用いられる
    電子回路とを具備する指紋センサの製造方法であって、
    このセンサは、マイクロセンサのマトリクス及びこのマ
    トリクスに接続される電子回路の両者について、完全に
    集積回路製造技術によってに製造される方法において、
    次のステップから成ることを特徴とする方法：金属層を
    付着させ、エッチングを施して、第１マイクロコンタク
    タ電極を形成し、 多結晶シリコン又は金属層を付着させ、 前記層のフォトエッチングを施して、所望の形状の隔膜
    を形成し、 基板の表面全体に絶縁層を付着させ、 第２金属層を付着させ、エッチングを施して第２マイク
    ロコンタクタ電極を形成し、 これらの電極を保護するための絶縁層を付着させ、 保護されていない場所で前記多結晶シリコン層を腐食さ
    せ、このようにして、内部に電極同士が向かい合うよう
    な空洞を形成する。
  16. 【請求項16】 前記絶縁層は、窒化シリコンから成る層
    であることを特徴とする請求項14又は15のいずれか一項
    に記載の方法。
JP8295757A 1995-10-17 1996-10-17 モノリシック指紋センサ Pending JPH09126918A (ja)

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