JPH09289268A - 集積回路のダイを露出させる開口部を有する集積回路装置とその製造方法 - Google Patents

集積回路のダイを露出させる開口部を有する集積回路装置とその製造方法

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JPH09289268A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、集積回路のダイに対する信頼性の
高い環境の封止を行うため、ダイの直接的な接触が可能
な集積回路装置の提供を目的とする。 【解決手段】 本発明による集積回路装置は、集積回路
のダイと、ダイを取り囲み、ダイの一部を露出させる開
口部を有するカプセル化材料の本体部と、開口部に近接
したカプセル化材料の本体部に取付けられた導電性部材
又はフレームとを有する指紋検知装置を含む。導電性材
料は、ダイに接着的に固定され、接着剤及び導電性部材
は、カプセル化材料の本体部とダイとの間の中間面に対
する封止として機能し、製造の中間段階の間に、除去可
能な材料の本体部を取り囲むフレームを画成する。組立
体をカプセル化するためプラスチックが射出成形される
と共に、除去可能な材料の本体部とフレームは集積回路
のダイ上に配置される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体の分野に係
り、特に、集積回路装置及びそのパッケージに関する。
【０００２】
【従来の技術】幾つかの応用は、ヒト又はヒトの部位と
の直接的な接触のためアクセスできるように、集積回路
のダイの最も外側表面が周囲に晒されることを必要とす
る。例えば、ある種の医学的な応用は、血液の化学的性
質を測定するため剥き出しの集積回路を血流内に置く。
幸運にも、かかる応用において、回路の動作寿命は限定
され、回路は廃棄される前に１回しか使用されない。従
って、長期間の信頼性は、典型的に重要な問題ではな
い。
【０００３】一方、感知素子の集積回路配列に基づく指
紋センサは、指による集積回路のダイとの直接的な接触
を必要とする。指紋検知及びマッチングは、個人識別又
は衝合のための高信頼性、かつ、広く使用される技術で
ある。典型的な電子指紋センサは、可視光、赤外光、又
は超音波放射を用いて指の表面を照明することに基づ
く。反射されたエネルギーは、例えば、ある種のカメラ
で捕捉され、得られた画像は、フレーム化、ディジタル
化され、静止ディジタル画像として記憶される。例え
ば、米国特許第４，２１０，８９９号明細書には、人が
ある場所に入るのを許可し、或いは、コンピュータ端末
へのアクセスを与えるような安全なアクセスの応用のた
め中央処理ステーションと協働する光学走査式指紋読み
取り器が開示されている。米国特許第４，５２５，８５
９号明細書には、指紋画像を捕捉するビデオカメラが開
示され、基準指紋のデータベースとのマッチを判定する
ため、指紋の詳細、即ち、指紋の隆起の枝及び末端部が
使用される。
【０００４】米国特許第４，３５３，０５６号明細書
は、生の指紋を検知する別の方法を開示する。米国特許
第５，３２５，４４２号明細書は、複数の感知電極を含
む指紋センサを開示する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】コンピュータワークス
テーション、器具、車両、及び信用データの許可されて
いない使用を可能にさせるため、識別及び照合用の指紋
検知及びマッチングの大きな進歩が望まれる。本発明の
目的は、集積回路のダイに対する信頼性の高い環境の封
止を行うため、ユーザの指のような検知される媒体によ
り集積回路のダイの直接的な接触を可能にさせる集積回
路装置及び関連した方法を提供することである。
【０００６】本発明の他の目的は、大規模かつ比較的低
コストの製造を容易に行う集積回路装置及び関連した方
法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、集積回路のダ
イと、上記集積回路のダイを取り囲み、上記集積回路の
ダイの一部を露出させる開口部を中に有するカプセル化
材料の本体部と、中の開口部に近接した材料をカプセル
化する上記本体部に取付けられたフレーム部材とからな
る集積回路装置を含む。
【０００８】本発明は、集積回路のダイを設ける段階
と、除去可能な材料の本体部を上記集積回路のダイの上
に配置する段階と、上記集積回路のダイの周辺にカプセ
ル化材料の本体部及び上記除去可能な材料の本体部を形
成する段階と、上記集積回路のダイの一部を露出させる
ため、上記カプセル化材料の本体部を通る開口部を画成
するよう上記除去可能な材料の本体部を除去する段階と
からなる集積回路装置を製造する方法を含む。
【０００９】導電性部材を集積回路のダイに粘着的に固
定する方が有利である。従って、導電性部材及び接着剤
は、カプセル化材料とダイとの間の中間面を封止するた
め役立つ。導電性部材は、製造の中間段階の間に、除去
可能な材料の本体部を取り囲むフレームを画成する。よ
り詳細に言うと、除去可能な材料の本体部及びそのフレ
ームは、集積回路のダイ上に置かれ、一方、プラスチッ
クはその組立体をカプセル化するため射出成形される。
除去可能な材料の本体部は、次に、除去され、これによ
り、カプセル化材料の本体部に開口部を形成し、周囲の
カプセル化材料の本体部に固定された導電性フレームは
そのままの状態で残す。この実施例において、導電性部
材は、製造中にフレームを画成し、集積回路のダイの近
接した部分を露出させるため開口部の形成を容易にす
る。上記導電性部材は、集積回路装置の回路の一部でも
よい。
【００１０】集積回路装置は、好ましくは、導電性部材
を集積回路のダイに電気的に接続する相互接続手段を含
む。例えば、相互接続手段は、導電性部材と集積回路の
ダイとの間にある導電性の接着剤と、集積回路のダイ内
の少なくも１個の導体が充填されたビアとを含む。本発
明の指紋検知の実施例に対し、集積回路のダイは電界指
紋センサにより構成するのが好適である。より詳細に言
うと、電界指紋センサは、好ましくは、電界感知電極の
配列と、上記電界感知電極に近接した誘電体層と、上記
電界感知電極が指紋画像信号を生成するよう上記電界感
知電極及び近接した指の部分に電界駆動信号を印加する
駆動手段とを含む。従って、導電性材料は、指紋検知部
の電極としての機能を行う。
【００１１】本発明の他の面は、指紋を検知するためユ
ーザが集積回路装置に触れる点に基づく。導電性部材は
ユーザの指により接触されるので、電圧クランプ手段
は、好ましくは、静電気の蓄積を除去すべく導電性部材
の電圧をクランプするため導電性部材に動作的に接続さ
れ、これにより、集積回路装置を静電放電の損傷から保
護し、又は、集積回路装置に触れたときユーザを電気シ
ョックから保護する。
【００１２】特に、集積回路のダイは、好ましくは、複
数の接合パッドを更に有する。従って、カプセル化材料
の本体部は、好ましくは、複数の接合パッドを覆う。更
に、複数の接合パッドを腐食から保護するため接合パッ
ド封止手段が設けられる。各接合パッドは、アルミニウ
ム製のような第１の金属層からなる。従って、接合パッ
ド封止手段は、第１の金属層の上に障壁金属層を有す
る。接合パッド封止手段は、障壁金属層の上に金の層を
更に有する。接合パッド封止手段は、フレームを与え、
ダイとの中間面を封止する導電性材料と共に使用される
場合がある。或いは、ある実施例の場合に、接合パッド
封止手段は、導電性部材又はフレーム部材を伴うことな
く使用される。
【００１３】カプセル化材料の本体部は、好ましくは、
射出成形プラスチックにより構成するのが適当である。
固定手段は、好ましくは、フレーム部材の導電性部材と
カプセル化材料との間に機械的ロックを形成するため、
フレーム部材の導電性部材とカプセル化材料との間の中
間面に画成される。腐食検知手段は、集積回路の可能な
耐用期間の終わりを通知する等により信頼性を保証する
ための更なる支援を与えるべく集積回路のダイに関連さ
せられる。集積回路装置は、集積回路のダイに接続され
たリードフレームを更に有する。その上、導電性部材
は、例えば、金のような金属により構成される。集積回
路のダイは、好ましくは、例えば、窒化物、炭化物、又
はダイヤモンドの中の少なくとも一つからなる頑丈な最
も外側の保護膜層により構成される。
【００１４】本発明の他の面によれば、集積回路のダイ
は、シリコン基板のような比較的剛性のある基板と、基
板上の複数の金属層とからなる。ダイは典型的にユーザ
により触られるので、金属層は、集積回路のダイに付加
的な強度を与えるため、好ましくは、比較的薄く、か
つ、比較的剛性がある。好ましくは、各金属層は、タン
グステン、モリブデン、チタンのような難溶性金属から
なる。本発明の上記面に従って別の観点から検討する
に、各金属層は、比較的柔らかいアルミニウムを全く含
まない方が好ましい。
【００１５】本発明によれば、集積回路装置を製造する
方法が提供される。上記方法は、好ましくは、集積回路
のダイを設ける段階と、除去可能な材料の本体部を上記
集積回路のダイ上に配置する段階と、上記集積回路のダ
イ及び上記除去可能な材料の本体部の周辺にカプセル化
材料の本体部を形成する段階と、上記集積回路のダイの
一部を露出させるべく、上記カプセル化材料の本体部を
通る開口部を画成するため、上記除去可能な材料の本体
部を除去する段階とからなる。集積回路のダイは、指紋
センサのようなセンサでもよく、又は、他の集積回路装
置でもよい。
【００１６】上記方法は、フレーム部材を上記除去可能
な材料の本体部に固定する段階を更に有する。上記フレ
ーム部材は、導電性材料からなる。更に、上記除去可能
な材料の本体部を除去する段階は、好ましくは、上記フ
レーム部材を上記カプセル化材料の本体部と共に適切な
場所に残したまま、上記除去可能な材料の本体部を除去
する段階を含む。上記除去可能な材料の本体部を配置す
る段階は、好ましくは、上記フレーム部材を上記集積回
路のダイに接着的に固定する段階を含む。上記カプセル
化材料の本体部を形成する段階は、上記除去可能な材料
の本体部及び上記集積回路のダイの周辺でプラスチック
を射出成形する段階を含む。更に、除去可能な材料の本
体部は、可溶性材料の本体部でもよく、上記除去可能な
材料の本体部を除去する段階は、好ましくは、上記材料
の本体部を液体溶媒に晒す段階を含む。
【００１７】集積回路装置を製造する本発明の他の方法
は、集積回路のダイを設ける段階と、外側に延在する突
出部が上記集積回路のダイの一部と接触するように、本
体部と上記外側に延在する突出部とを有する型を上記集
積回路のダイの上に配置する段階と、カプセル化材料を
上記型の内部に配置し、上記集積回路のダイを取り囲む
段階とからなる。上記方法は、好ましくは、上記カプセ
ル化材料の本体部を通る開口部を画成し、これにより、
上記集積回路のダイの一部を露出させるため、上記突出
部を含む上記型を除去する段階を更に有する。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施例を説明する。図１乃至図３を参照して、最初に
指紋センサ３０を説明する。図示されたセンサ３０は、
筐体又はパッケージ５１と、指の配置表面を提供するパ
ッケージの上部表面に露出した誘電体層５２と、複数の
信号伝導体又はリード線５３とを含む。誘電体層５２の
周辺を取り囲む伝導性の小片又は電極５４は、以下に詳
細に説明するように指の接触電極を提供する。センサ３
０は、パッケージに組み込まれた処理のレベルに依存し
た精巧なレベルの範囲の出力信号を供給する。
【００１９】指紋センサ３０は、キーボード３６と付随
した折りたたみ式表示スクリーン３７とを含むノートブ
ックコンピュータ３５（図１）のようなコンピュータワ
ークステーションにアクセスを許可するため使用され
る。換言すれば、ノートブックコンピュータの情報及び
プログラムに対するユーザのアクセスは、所望又は予め
登録された指紋が最初に検知されたときに限り許可され
る。
【００２０】センサ３０は、コンピュータ情報システム
４０の一定のワークステーション４１に対するアクセス
を許可又は拒絶するため使用される。システムは、ロー
カルエリアネットワーク（ＬＡＮ）４２により接続され
た複数のワークステーション４１を含み、ローカルエリ
アネットワーク４２は、指紋識別サーバ４３と、総合的
な中央コンピュータ４４とに接続される。
【００２１】図４乃至図１０を参照するに、センサ３０
は、おそらく図４及び図５に最も良く示されているよう
に、配列パターンに配置された複数の個別の画素又は感
知素子３０ａを含む。当業者により容易に理解されるよ
うに、感知素子は非常に小さいので、典型的な指紋の尾
根５９及びその間にある谷６０（図４）を検知し得る。
更に当業者により認められるように、本発明により電界
センサ３０から得られるような生の指紋の読み取り値
は、尾根及び谷のパターン状の指の皮膚の伝導を、例え
ば、基板上の指紋画像、或いは、指の３次元モデルでさ
え模擬することが非常に困難であるため、光学式検知よ
りも信頼性が高い。
【００２２】センサ３０は、基板６５と、基板上の１層
以上の活性半導体層６６とを含む。例示された実施例に
おいて、接地面電極層６８は、活性層６６の上にあり、
絶縁層６７により活性層から隔離される。駆動電極層７
１は、他の誘電体層７０の上にあり、励起駆動増幅器７
４に接続される。励起駆動信号は、典型的に、約１ｋＨ
ｚ乃至１ＭＨｚの範囲内に収まり、配列の全体に亘って
コヒーレントに伝達される。従って、駆動又は励起電極
は、かくして、比較的に単純化され、かつ、センサ３０
の全体のコストは低下させられ、一方、信頼性は向上す
る。
【００２３】別の絶縁層７６は駆動電極層７１の上にあ
り、例えば、円形状の感知電極７８は絶縁層７６の上に
ある。概略的に図解され、当業者により容易に認められ
るように、感知電極７８は、活性層６６に形成された感
知電子部品７３に接続してもよい。環状のシールド電極
８０は、隙間のある関係で感知電極７８を取り囲む。当
業者により容易に認められるように、感知電極７８及び
その周囲のシールド電極８０は、例えば、画素又は感知
素子３０ａの接近して詰め込まれた配置又は配列を容易
に実現するため、例えば、六辺形のような他の形状でも
よい。シールド電極８０は、電界エネルギーの集中を助
け、更に、これにより、近接した電極の駆動の必要性を
低減させるため、増幅器回路７３の出力の一部により駆
動された活性シールドである。従って、各感知素子が個
別に駆動されることが要求された従来技術のセンサとは
明らかに対照的に、センサ３０は全ての感知素子がコヒ
ーレント駆動信号により駆動されることを可能にさせ
る。
【００２４】更に図８乃至図１０を参照するに、励起電
極７１は、間隔ｄ１の感知電極７８との間に第１の電界
を発生させ、間隔ｄ２の感知電極７８と指の表面７９と
の間に第２の電界を発生させる。即ち、第１のキャパシ
タ８３（図９）は励起電極７１と感知電極７８との間に
画成され、第２のキャパシタ８５は指の皮膚７９と接地
との間に画成される。第２のキャパシタ８５の容量は、
感知電極７８が指紋の尾根又は谷のどちらに近接するか
に依存して変化する。従って、センサ３０は容量性分圧
器としてモデル化できる。単位利得の電圧フォロワ又は
増幅器７３により検知された電圧は、間隔ｄ２が変化す
ると共に変化する。
【００２５】一般的に言うと、感知素子３０ａは、非常
に低電流及び非常に高インピーダンスで動作する。例え
ば、各感知電極７８からの出力信号は、ノイズの影響を
軽減し、かつ、更なる信号の処理を行うため、約５乃至
１０ミリボルトが望ましい。シールド電極８０の外径に
より画成されるような各感知素子３０ａの近似的な直径
は、約０．００２乃至０．００５インチである。励起誘
電体層７６及び表面誘電体層５４は、約１μｍの範囲の
厚さを有することが望ましい。接地面電極６８は、励起
電極７１から活性電子装置をシールドする。比較的厚い
誘電体層６７は、上記二つの構造の間の容量を低下さ
せ、これにより、励起電極を駆動するため必要とされる
電流を低下させる。電極７８、８０用の伝導体を通して
活性電子回路に伝えられる種々の信号は、当業者により
理解されるように容易に形成される。
【００２６】センサ３０の接触又は感知表面の全体は、
縦横の寸法が約０．５インチずつであることが望まし
く、この寸法は製造が容易であり、かつ、正確な指紋検
知及び照合のため十分に大きい表面が得られる。本発明
によるセンサ３０は、作動しない画素又は感知素子３０
ａをかなり許容する。典型的なセンサ３０は、縦横が約
２５６個ずつの画素又は感知素子の配列を含むが、本発
明によれば、他の配列の寸法も考慮されている。センサ
３０は、製造コストを著しく低下させるため、主とし
て、従来の半導体製造技術を用いて同時に製造される。
【００２７】更に図１１を参照して、指紋センサ３０の
パッケージングを説明する。当業者により容易に理解さ
れるように、集積回路指紋センサは、走査又は検知され
る指によって接触される必要があるので、特別なパッケ
ージングの困難さが生じる。典型的に、従来の集積回路
の製造において集積回路の接触は、汚れの可能性が幾分
あるので、回避することが望ましい。問題の主要な汚れ
は、ナトリウム及び他のアルカリ金属である。上記のイ
オン性の汚れは、典型的に集積回路を保護膜処理するた
め使用されるＳｉＯ2 層内で非常に高い移動性を有す
る。結果として生じた酸化電荷は、特に、ＭＯＳ技術の
デバイス特性を劣化させる。
【００２８】移動性イオンの汚れを制御する従来の一つ
の方法は、集積回路上の燐がドープされた保護膜層と共
に封止パッケージングを使用することである。燐のドー
プ処理は、当業者により容易に理解されるように、トラ
ップ機構により汚れの移動性を低下させる。プラスチッ
クパッケージングは、より広まり始め、窒化珪素又は炭
化珪素の保護膜層はプラスチックパッケージングと共に
使用される。窒化珪素又は炭化珪素は、ユーザの指と集
積回路との間の直接的な接触を許容するため、汚れの浸
透性を著しく低下させる。従って、窒化珪素又は炭化珪
素は、好ましくは、本発明に従って指紋センサ３０の保
護層として使用される。
【００２９】指紋センサ３０のような集積回路装置は、
幾つかの固有のパッケージング要求を生じさせる。即
ち、パッケージは、指とセンサのダイとの接触を可能に
させるため開く必要があり、パッケージは、乱暴な使用
に耐えるため物理的に強くなければならず、パッケージ
とダイは、洗い落としを含む洗浄剤及び／又は消毒液に
よる繰り返しの清掃に耐え得る必要があり、ダイは、広
範囲の有機及び無機汚染物との接触に耐え得る必要があ
り、かつ、磨耗に耐え得る必要があり、最終的にパッケ
ージングは比較的低価格でなければならない。
【００３０】パッケージ５１は、上記のパッケージング
の問題を扱う。パッケージ５１は、パッケージのカプセ
ル化材料の本体部９４を形成するため射出成形中にリー
ドフレーム９３に取付けられた集積回路のダイ９１を含
む。接続は、外側に延在するリード線５３への接合ワイ
ヤ９７及びリードフレーム９３により形成される。パッ
ケージ５１の上側表面は、ダイ９１への接触を可能にさ
せる一体的に成形された開口部９８を含む。より詳細に
言うと、例示された実施例において、開口部９８は、電
極５４としての機能を行うフレーム部材又は導電性部材
により画成される。電極５４は、例えば、以下により詳
しく説明するように、センサ３０の製造の際に利点が得
られる導電性接着剤９５によりダイ９１の下側にある部
分と接続される。
【００３１】電極５４の内側の露出した側面は僅かに角
度が付けられる。フレーム部材又は電極５４は、プラス
チック材料の針と、対応した電極内の溝との間の連結す
る嵌め合いにより周囲のカプセル化部材の本体９４内の
適当な場所に機械的に保持される。勿論、当業者は、本
体部９４と電極５４との間の中間面に他の連結手段の配
置を認める。
【００３２】電極５４は、集積回路のダイ９１内の回路
に相互接続された方が有利である。特に、図１２を更に
参照するに、導体充填ビア１０４は、電極５４’を接続
するため使用される。図１２に示されているように、他
の機械的固定配置を、カプセル化材料の本体部９４’と
電極５４’との間の中間面に設けてもよい。例示された
電極５４’はＬ字形の断面を有し、当業者は、他の断面
形状が可能であり、かつ、本発明により考慮されること
を認める。
【００３３】更に、図１２には、電極９４’が開口部９
８’から引き込められた形で設けられた本発明の一実施
例が示される。より詳細に言うと、以下に詳細に説明さ
れるように、支柱１０５は、成形中に開口部を形成する
ため、除去可能な材料の本体部を維持すべく使用され
る。換言すれば、１本以上の支柱が、フレーム部材又は
電極５４’と成形中に除去可能な材料との間に隙間を画
成する。従って、プラスチックの内面部９４ａは、射出
成形中に電極５４’の内側に形成される。
【００３４】図１２は、電極５４’の電圧のクランプに
関係する。より詳しく言うと、当業者により容易に理解
されるように、ユーザの指の上の静電電圧は、適切に放
散されなければ、集積回路のダイ９１’の部品を損傷す
る。更に、駆動回路１０９から電極５４’に加えられた
電圧は、ユーザに不慮の衝撃を与えないように所定のレ
ベルを超えないことが望ましい。従って、本発明は、ツ
ェナーダイオード１１１と抵抗１１２の対により設けら
れた例示された電圧クランプ回路１０８を含む方が有利
である。指紋センサ又は他の集積回路装置のある種の実
施例において、身体が指紋センサに対する大きいキャパ
シタとして機能するので、接地電極は必要ではない。し
かし、例示された電極５４’は、クランプ回路１０９と
協働して静電放電を放散させるため、指と接触する導体
を与える方が有利である。本発明の他の実施例によれ
ば、電極５４は最終的な集積回路装置において必要では
ない。
【００３５】図１３を参照して、本発明の他の面を説明
する。付加的な接合パッド保護が本発明の実施例におい
て与えられる。例示された構造の場合、例えば、アルミ
ニウム製の接合パッド１２０は、ダイの外側表面上に形
成される。第１の保護膜層１２２は、上側のダイの表面
全体に形成され、接合パッド１２０の縁部を覆う。好ま
しくはより薄い第２の保護膜層１２３は、第１の保護膜
層１２２の上に塗布される。障壁金属層１２４は、第２
の層１２３内の開口部に形成され、下にあるアルミニウ
ム接合パッド１２０と接触する。障壁金属は、下にある
比較的腐食しやすいアルミニウムを保護するため、チタ
ン／タングステンの層、チタン／タングステン窒化物、
及びチタン／タングステンよりなる合金である。金の層
１２６は、障壁金属層１２４の上に形成され、当業者に
より容易に認められように、その金の層に接合ワイヤ９
７”が接続される。当業者は、疑いのある接合パッド１
２０が水又は他の汚染に晒されたとき、腐食又は崩壊か
ら保護する他の類似した構造を認めるであろう。
【００３６】外側の保護膜層１２３は、上記の理由のた
め、窒化珪素により構成される。更に、別の保護膜は、
耐磨滅性及び物理的保護に利点が得られるポリイミド又
はＰＴＦＥ（テフロン（登録商標））のような有機材料
からなる。炭化珪素又はアモルファスダイヤモンドのよ
うな無機膜は、外側層１２３に使用され、特に、研磨粒
子に対する耐磨耗性を非常に強化する。更に、外側の保
護膜層１２３の材料は、例えば、接合パッドのエッチン
グを行うため、標準的な集積回路パターン画成方法と互
換性のあることが好ましい。
【００３７】図１２を参照するに、集積回路のダイ９
１”は、複数の金属層１３１と、かなり剛性のあるシリ
コン基板上に支持された介在する誘電体層１３０とを含
む。従来の焼き鈍しされたアルミニウムは、典型的に、
比較的柔らかく、比較的大きな厚さで堆積させられる。
金属層１３１は、かなり薄く、かつ、かなり剛性のある
難溶性の金属又はその合金により与えられる。例えば、
難溶性金属には、タングステン、モリブデン、チタン又
はそれらの合金が含まれる。他の難溶性金属又は非難溶
性の金属は、比較的剛性があり、かつ、比較的薄い層の
形に形成されるならば、使用してもよい。例えば、ＣＶ
Ｄタングステンに対し、厚さは、好ましくは、約０．１
μｍよりも厚く、かつ、好ましくは、約１．０μｍより
も薄い。他の方法を考慮するならば、金属層は、アルミ
ニウムを全く含まない方が好ましい。かくして、集積回
路のダイ９１”は、例えば、ユーザの指による直接の物
理的な接触により生じるような損傷に対しより強い抵抗
力がある。
【００３８】ここで説明する図１３に記載された接合パ
ッド封止手段は、接着的に固定された電極５４により設
けられた中間面の封止と組み合わせて使用した方が有利
であることを当業者は容易に認めるであろう。接合パッ
ド封止手段は、図１４に示されているように、ある種の
実施例では単独で使用され、中間面、或いは、その一部
分だけの範囲に対し開口部９８”に近接したままの状態
の電極はない。更に図１４に示されるように、腐食検知
手段１３５は、接合パッド、又は、カプセル化された装
置の他の部分の失敗の前に、腐食を検知するため、集積
回路のダイ９１”上、又は、そこから離れた制御論理回
路を使用可能状態にするため設けられる。腐食検知手段
１３５は、当業者により容易に理解されるように、値の
変化が周期的に監視される抵抗回路網により設けられ
る。
【００３９】図１５には、指紋センサ３０””の他の実
施例が示され、同図において、集積回路のダイは、ユー
ザによる携帯用のカード１３９を画成するプラスチック
材料内にカプセル化される。例示されたセンサ３０””
は、一般的に矩形状の開口部の一部に沿って延在する単
一の電極５４””だけを含む。上記の他の実施例におい
て、電極又はフレーム部材は、矩形のような閉じた幾何
学形状を画成する。カード１３９は、例えば、データを
収容する磁気の縞１３８を含み、当業者により容易に理
解されるように指紋センサ３０””と共に動作する。カ
ード１３９は、データ処理及び記憶が行えるように１個
以上の集積回路のダイを有する。
【００４０】図１６乃至図１８を参照して、本発明の方
法の面を説明する。図１６に示されているように、電極
５４と、除去可能な材料の本体部１５１と、電極の下側
にある粘着層９５とを含む組立体１５０は、集積回路の
ダイ９１の上に整列、配置され、集積回路のダイ９１
は、リードフレーム９３に固定、接続されている。かく
して形成された構造体は、従来の集積回路パッケージ射
出成形型１６０（図１７）内に配置され、カプセル化プ
ラスチック材料の本体部９４が形成される。図１８に示
されるように、上記構造体は、例えば、水のような液体
溶媒１６６を含む槽１６５内に配置されるので、除去可
能な材料の本体部は、開口部９８を集積回路のダイ９１
の下にある部分に残して溶解される。更に、除去可能な
材料を分解するため溶媒スプレーが使用される。
【００４１】図１９及び図２０を参照して、集積回路装
置３０’”（図１４）を製造する本発明による他の方法
を説明する。上記実施例において、上側の型部１７１
は、本体部１７３と、そこから下方に延在する突起部１
７２とを含む。上側の型部１７１は、下側の型部１７４
と共に合わされ、プラスチック製のカプセル化材料９
４’”が図２０に示されたかくして画成された型の空洞
内に射出される。突起部１７２は、均質ではなく、むし
ろ中空である。他の素子は、３重のプライム記号が付け
られている。
【００４２】当業者により容易に理解されるように、射
出成形中に集積回路のダイ９１に対する突起部１７２の
バイアスを確保するための装備が設けられる。上側及び
下側の型部は、集積回路装置３０’”を解放するため分
けられる。本発明は、特に、ユーザの指との直接的な接
触が行われる指紋センサ３０に適当である。本発明は、
更に、集積回路のダイを検知される媒体に直接的に露出
させることが望ましく、かつ、ダイの他の部分はかかる
露出から保護されることが望ましい気体又は液体センサ
のような他のセンサにも適用される。
【００４３】指紋センサ３０の種々の実施例と、その関
連した処理回路は、多数の従来の指紋マッチングアルゴ
リズムの何れかを使用する。指紋の詳細部、即ち、枝又
は分岐、及び、指紋の尾根の端点は、サンプル指紋と基
準指紋データベースとの間の適合を判定するため屡々使
用される。かかる詳細部のマッチングは、処理回路によ
り容易に実現される。例えば、米国特許第３，８５９，
６３３号及び第３，８９３，０８０号明細書は、指紋の
詳細部のマッチングに基づく指紋識別に向けられてい
る。米国特許第４，１５１，５１２号明細書は、抽出さ
れた尾根の輪郭データを使用する指紋分類方法を開示す
る。米国特許第４，１８５，２７０号明細書は、詳細部
に基づく符号化及び照合の処理を開示する。米国特許第
５，０４０，２２４号明細書は、後の詳細部パターンに
よるマッチングのため、各指紋画像の核の位置を正確に
決めるべく、指紋を前処理する方法を開示する。
【００４４】本発明による集積回路装置は、集積回路の
ダイと、上記集積回路のダイを取り囲み、上記集積回路
のダイの一部を露出させる開口部を有するカプセル化材
料の本体部と、上記開口部に近接した上記カプセル化材
料の本体部に取付けられた導電性部材又はフレームとを
有する指紋検知装置を含む。上記導電性材料は、上記集
積回路のダイに接着的に固定される。従って、接着剤及
び導電性部材は、上記カプセル化材料の本体部と上記ダ
イとの間の中間面に対する封止としての機能を行う。接
着剤及び導電性部材は、更に、製造の中間段階の間に、
除去可能な材料の本体部を取り囲むフレームを画成す
る。上記の組立体をカプセル化するためプラスチックが
射出成形されると共に、上記除去可能な材料の本体部と
そのフレームは上記集積回路のダイ上に配置される。
【図面の簡単な説明】
【図１】ノートブックコンピュータと結合された指紋セ
ンサの概略構成図である。
【図２】コンピュータワークステーションと結合された
指紋検出器と、関連する情報処理コンピュータ及びロー
カルエリアネットワーク（ＬＡＮ）の概略構成図であ
る。
【図３】集積回路指紋センサの一実施例の略平面図であ
る。
【図４】一部が非常に拡大された集積回路指紋センサ及
び上に重なる指紋パターンの略平面図である。
【図５】上部誘電体層が除去された集積回路指紋センサ
の拡大部分平面図である。
【図６】集積回路指紋センサの略部分斜視図である。
【図７】集積指紋センサの略部分断片図である。
【図８】電界を例示する部分断面略側面図である。
【図９】集積指紋センサの一部の概略回路図である。
【図１０】電界を例示する更なる部分断面拡大略側面図
である。
【図１１】図３のライン１１−１１による僅かに拡大さ
れた略断面図である。
【図１２】集積回路装置の他の実施例の非常に拡大され
た部分断面略図である。
【図１３】集積回路装置の一実施例による接触パッド部
の非常に拡大された部分断面略図である。
【図１４】集積回路装置の他の実施例の非常に拡大され
た部分断面略図である。
【図１５】携帯カードに組み込まれた集積回路指紋セン
サの平面図である。
【図１６】製造中の集積回路装置の略断面図である。
【図１７】製造中の集積回路装置の略断面図である。
【図１８】製造中の集積回路装置の略断面図である。
【図１９】他の製造処理中の集積回路装置の略断面図で
ある。
【図２０】他の製造処理中の集積回路装置の略断面図で
ある。
【符号の説明】 ３０，３０’，３０”，３０’”，３０”” 指紋セ
ンサ ３０ａ 感知素子 ３０ｂ 画像セル ３５ ノートブックコンピュータ ３６ キーボード ３７ 表示スクリーン ３９ スピーカ ４０ コンピュータ情報システム ４１ ワークステーション ４２ ローカルエリアネットワーク ４３ 指紋識別サーバ ４４ 中央コンピュータ ５１ パッケージ ５２，７０ 誘電体層 ５３，５３’” リード線 ５４，５４’，５４”” 電極 ５９ 指紋の尾根 ６０ 指紋の谷 ６５ 基板 ６６ 活性半導体層 ６７，７６ 絶縁層 ６８ 接地面電極層 ７１ 駆動電極層 ７３ 感知電子部品 ７４ 励起駆動増幅器 ７８ 感知電極 ７９ 指の表面 ８０ シールド電極 ８３ 第１のキャパシタ ８５ 第２のキャパシタ ９１，９１’，９１”，９１’” ダイ ９３，９３’” リードフレーム ９４，９４’，９４’” カプセル化材料の本体部 ９４ａ プラスチックの内面部 ９５ 導電性接着剤 ９７，９７”，９７’” 接合ワイヤ ９８ 開口部 １０４ 導体充填ビア １０５ 支柱 １０８ 電圧クランプ回路 １０９ 駆動回路 １１１ ツェナーダイオード １１２ 抵抗 １２０ 接合パッド １２２ 第１の保護膜層 １２３ 第２の保護膜層 １２４ 障壁金属層 １２６ 金の層 １３０ 誘電体層 １３１ 金属層 １３５ 腐食検知手段 １３８ 磁気の縞 １３９ カード １５０ 組立体 １５１ 除去可能な材料の本体部 １６０ 集積回路パッケージ射出成形型 １６５ 槽 １６６ 液体溶媒 １７１ 上側の型部 １７２ 突起部 １７３ 本体部 １７４ 下側の型部

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 集積回路のダイと、 上記集積回路のダイを取り囲み、上記集積回路のダイの
    一部分を露出させる開口部を中に有するカプセル化材料
    の本体部と、 上記開口部に近接した上記カプセル化材料の本体部に取
    付けられたフレーム部材とからなる集積回路装置。
  2. 【請求項２】 上記カプセル化材料の本体部内の上記開
    口部を介して露出した上記集積回路のダイの一部分は、
    指紋センサにより構成されたセンサ部よりなる請求項１
    記載の集積回路装置。
  3. 【請求項３】 上記フレーム部材は、上記カプセル化材
    料の本体部内の上記開口部の少なくとも一部分を画成す
    るよう配置され、 好ましくは、上記フレーム部材は、閉じた幾何学的な形
    状を有し、かつ、導電性があり、 上記フレーム部材を上記集積回路のダイに電気接続する
    相互接続手段を備え、 上記フレーム部材に動作的に接続され、上記フレーム部
    材の電圧をクランプする電圧クランプ手段を更に有する
    請求項１又は２記載の集積回路装置。
  4. 【請求項４】 上記集積回路のダイは、 複数の接合パッドと、 上記複数の接合パッドを腐食から保護する接合パッド封
    止手段と、 比較的剛性のある基板と、 上記基板上にあり、比較的薄く、上記集積回路のダイに
    強度を与えるため比較的剛性がある複数の金属層と、 上記集積回路のダイと上記フレーム部材との間の粘着層
    と、 上記フレーム部材と上記カプセル化材料の本体部との間
    に機械的なロックを形成するため上記フレーム部材と上
    記カプセル化材料の本体部との間の中間面に画成された
    固定手段とを更に有する請求項１乃至３のうちいずれか
    １項記載の集積回路装置。
  5. 【請求項５】 上記各接合パッドは、腐食しやすい金属
    の第１の層により構成され、 上記集積回路のダイを取り囲み、上記集積回路のダイの
    一部分を露出させ、上記複数の接合パッドを覆う開口部
    を中に有するカプセル化材料の本体部と、 上記複数の接合パッドを腐食から保護する接合パッド封
    止手段とを更に有し、 上記カプセル化材料の本体部の上記開口部を介して露出
    した上記集積回路のダイの一部分は、指紋センサにより
    構成されたセンサ部からなる請求項１乃至３のうちいず
    れか１項記載の集積回路装置。
  6. 【請求項６】 上記接合パッド封止手段は、上記第１の
    層の上の障壁金属層からなり、 好ましくは、上記障壁金属層は難溶性金属からなり、 上記接合パッド封止手段には、上記第１の層の縁部を覆
    い、好ましくは窒化珪素である保護膜層が含まれる請求
    項５記載の集積回路装置。
  7. 【請求項７】 上記接合パッド封止手段は、上記障壁金
    属層の上に金の層を更に有し、 上記電圧クランプ手段は、ユーザが上記導電性部材に触
    れたとき動作的にユーザの静電電荷を減少させる請求項
    １乃至６のうちいずれか１項記載の集積回路装置。
  8. 【請求項８】 上記集積回路のダイは、比較的剛性のあ
    る基板と、上記基板上の複数の金属層とからなり、 各金属層は、比較的薄く、かつ、上記集積回路のダイに
    強度を与えるため比較的剛性があり、上記集積回路のダ
    イの一部分を露出させる開口部を中に有し、 上記カプセル化材料の本体部の上記開口部を介して露出
    した上記集積回路のダイの上記一部分はセンサ部により
    構成され、 上記各金属層は、タングステン、モリブデン、及びチタ
    ンの中の少なくとも一つから選択された難溶性金属によ
    り構成され、上記各金属層はアルミニウムを全く含まな
    い請求項７記載の集積回路装置。
  9. 【請求項９】 集積回路のダイを設ける段階と、 上記集積回路のダイの上に除去可能な材料の本体部を配
    置する段階と、 上記集積回路のダイ及び上記除去可能な材料の本体部の
    周辺にカプセル化材料の本体部を形成する段階と、 上記集積回路のダイの一部分が露出されるよう、上記カ
    プセル化材料の本体部を通る開口部を画成するため上記
    除去可能な材料の本体部を除去する段階とからなる集積
    回路装置を製造する方法。
  10. 【請求項１０】 上記集積回路のダイを設ける段階は、
    上記カプセル化材料の本体部の上記開口部を介して露出
    されるべきセンサ部よりなる集積回路のダイを設ける段
    階を含み、 上記センサ部は上記カプセル化材料の本体部の上記開口
    部を介して露出されるべき指紋センサ部である請求項９
    記載の方法。
  11. 【請求項１１】 フレーム部材を上記除去可能な材料の
    本体部に固定する段階を更に有し、 上記除去可能な部材の本体部を除去する段階は、上記フ
    レーム部材が上記カプセル化材料の本体部と適当な場所
    に維持される間に上記除去可能な部材の本体部を除去す
    る段階を有し、 上記除去可能な材料の本体部を配置する段階は、上記集
    積回路のダイに接着的に上記フレーム部材を固定する段
    階を有し、 上記フレーム部材を固定する段階は、上記除去可能な材
    料の周辺の周りに上記フレームを完全に固定する段階を
    有し、 上記除去可能な材料の本体部及び上記集積回路のダイの
    周辺に射出成形プラスチックからなる上記カプセル化材
    料の本体部を形成する段階と、 液体に可溶性の材料の本体部を設ける段階と、 上記液体に可溶性の材料の本体部を液体に晒すことによ
    り除去する段階とを更に有する請求項９又は１０記載の
    方法。
  12. 【請求項１２】 上記除去可能な材料の本体部に導電性
    部材を固定する段階と、 上記集積回路のダイ上に上記除去可能な材料の本体部及
    び上記導電性部材を配置する段階と、 上記集積回路のダイと、上記除去可能な材料の本体部及
    び上記導電性部材との周りに上記カプセル化材料の本体
    部を形成する段階と、 上記導電性部材が上記カプセル化材料の本体部に関し適
    当な場所を保つと共に、上記集積回路のダイの一部分が
    露出するよう、上記カプセル化材料の本体部を通る開口
    部を画成するため、上記除去可能な材料の本体部を除去
    する段階と、 上記カプセル化材料の本体部の上記開口部を介して露出
    されるべき上記指紋センサにより構成された上記センサ
    部よりなる上記集積回路のダイを設ける段階とを更に有
    する請求項９乃至１１のうちいずれか１項記載の方法。
  13. 【請求項１３】 ユーザの指による接触のための指紋検
    知部からなる集積回路のダイと、 上記集積回路のダイを取り囲み、上記集積回路のダイの
    上記指紋検知部を露出させる開口部を中に有するカプセ
    ル化材料の本体部と、 上記開口部に近接した上記カプセル化材料の本体部に取
    付けられた導電性部材とからなり、 上記導電性部材は、上記カプセル化材料の本体部内の上
    記開口部に対するフレームの少なくとも一部分を画成す
    るよう配置され、 上記導電性部材は、閉じた幾何学的形状、好ましくは矩
    形の形状を有し、 上記導電性部材を上記集積回路のダイに電気接続する相
    互接続手段を更に有する指紋検知装置。
  14. 【請求項１４】 上記相互接続手段は、 上記導電性部材と上記集積回路のダイとの間の導電性接
    着剤と、 上記集積回路のダイ内の少なくとも１個のビアと、 上記少なくとも１個のビア内の導電性材料とからなる請
    求項１３記載の指紋検知装置。
  15. 【請求項１５】 上記指紋検知部は電界指紋センサから
    なり、 上記電界指紋センサは、 電界感知電極の配列と、 上記電界感知電極に近接し、近接した指を受容する誘電
    体層と、 上記電界感知電極が指紋画像信号を生成するように、上
    記電界感知電極及び近接した上記指の部分に電界駆動信
    号を印加する駆動手段と、 上記導電性部材に動作的に接続され、上記導電性部材の
    電圧をクランプする電圧クランプ手段と、 ユーザの指が上記導電性部材に触れたときユーザの静電
    電荷を減少させる静電放電手段とを含む請求項１３又は
    １４記載の指紋検知装置。
  16. 【請求項１６】 上記集積回路のダイに接続されたリー
    ドフレームを含み、 最も外側の保護膜層は、窒化物、炭化物、及びダイヤモ
    ンドの中の少なくとも一つにより構成される請求項１５
    記載の指紋検知装置。
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