KR20020016671A - 지문 센서 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 ESD를 방지하기 위한 지문센서에 관한 것으로, 반도체 기판상에 형성된 복수개의 금속배선;상기 금속배선을 포함하면서 반도체 기판상에 평탄한 형태로 형성된 절연층;상기 절연층 표면내의 일정영역에 형성된 불순물 영역;상기 불순물 영역을 제외한 절연층상에 형성된 질화막;상기 불순물 영역상에 형성된 텅스텐층을 포함함을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 용량성 센서에 관한 것으로, 특히 신체가 직접 접촉을 할 때 발생할 수 있는 ESD를 방지하기 위한 지문 센서에 관한 것이다.
용량성 센서(capacitive sensors)용으로 사용되는 집적 회로를 구비한 감지 디바이스는 집적 회로를 외부소자들과의 반복적인 접촉으로부터 보호하는 스크래치 내성 표면을 필요로 한다.
대표적으로, 지문 센서(fingerprint sensors)와 같은 용량성 센서는 손가락끝의 골(valleys) 및 능선(ridges)과 같은 지문이 CMOS칩과 같은 센서의 표면과 접촉하여 칩 내부에 배열되어 있는 감지 소자 어레이에 의해 측정가능한 칩내의 유전 물질 양단의 정전용량(capacitance)의 변화를 가져온다.
이러한 정전용량의 변화는 센서에 의해 출력되어 지문 이미지를 형성하는 데 사용된다.
이러한 종류의 통상적인 센서들은 Si3N4, SiO2및 Al2O3와 같이 기계적으로 견고한 하나 또는 그 이상의 유전체 물질 층을 구비하고 있고, 통상적으로 유전체 영역의 상부 및 그 영역내 또는 그의 하부에 형성되는 감지 소자와 금속배선(interconnection wire)은 비교적 낮은 저항률을 갖는 Al, Cu, Cr과, 이들의 합금 또는 이들 금속들의 다중층으로 구성된다.
그러나 이와 같이 구성되는 센서는, 특히 지문 센서의 경우는 손이 칩에 직접 접촉되기 때문에 ESD(Electro-Static Discharge)에 의한 신뢰성 문제가 중요하다.
지금까지 알려진 ESD 모델로서는 HBM(Muman Body Model), MM(Machine Model), 그리고 CDM(Charged Device Model)이 있으며, 여기서 HBM이 사람에 의해 발생하는 ESD 모델이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 종래 기술에 따른 지문 센서에 관하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래 기술에 따른 지문 센서를 나타낸 구조 단면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 반도체 기판상에 일정 간격으로 금속배선 또는 금속층(1)이 형성되어 있고, 상기 금속배선(1)을 포함한 반도체 기판 전면에 제 1 절연층(2)이 형성되어 있으며, 상기 제 1 절연층(2)상에는 제 2 절연층(3), 제 3 절연층(4)이 차례로 형성되어 있다.
그리고 상기 제 3 절연층(4)상에는 패시베이션용 질화막인 PSiN층(5)이 형성되어 있고, 상기 PSiN층(5)내에 얕은 트렌치 형태로 텅스텐층(6)이 형성되어 있으며, 상기 텅스텐층(6)은 접지단과 연결되어 있다.
여기서, 상기 제 1 절연막(2)과 제 3 절연막(4)은 P-TEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate)로 형성되어 있고, 제 2 절연막(3)은 SOG(Spin On Glass)로 형성되어 있다.
상기와 같은 구조를 가진 지문 센서의 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 지문 인식을 위하여 손가락(7)이 지문 센서의 표면에 접촉을 하면, 상기 금속층(1)위의 절연층들의 두께에 따른 정전용량이 변하는 것을 읽어 들여 이를 출력하게 된다.
이 때, 손가락이 접촉되면서 과전압이 입력되는 경우 텅스텐층(6)이 과전압을 받아들여 접지단으로 방전시켜 버리기 때문에 ESD를 방지할 수 있다.
그러나 상기와 같은 종래의 지문 센서에 있어서 다음과 같은 문제점이 있다.
ESD를 방지하기 위한 텅스텐층을 무한정 두껍게 형성할 수 없기 때문에 텅스텐층이 감당할 수 있는 과전압에 한계가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 지문 센서에서 발생할 수 있는 과전압을 훨씬 효율적으로 방전시킴으로서 ESD를 방지하는 지문 센서를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 지문 센서를 나타낸 구조 단면도
도 2는 본 발명에 의한 지문 센서를 나타낸 구조 단면도
도면의 주요 부분에 대한 부호 설명
11 : 금속배선 12 : 제 1 절연층
13 : 제 2 절연층 14 : 제 3 절연층
15 : PSiN층 16 : 불순물영역
17 : 텅스텐층 18 : 손가락
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 지문 센서는 반도체 기판상에 형성된 복수개의 금속배선과, 상기 금속배선을 포함하면서 반도체 기판상에 평탄한 형태로 형성된 절연층과, 상기 절연층 표면내의 일정영역에 형성된 불순물 영역과, 상기 불순물 영역을 제외한 절연층상에 형성된 질화막과, 상기 불순물 영역상에 형성된 텅스텐층을 포함함을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 지문 센서에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 의한 지문 센서를 나타낸 구조 단면도이다.
본 발명의 지문 센서는 도 2에 도시한 바와 같이, 반도체 기판상에 일정 간격으로 다수개의 금속배선 또는 금속층(11)이 형성되어 있고, 상기 금속배선(11)을 포함한 반도체 기판 전면에 제 1 절연층(12)이 형성되어 있으며, 상기 제 1 절연층(12)상에는 제 2 절연층(13), 제 3 절연층(14)이 차례로 형성되어 있다.
그리고 상기 제 3 절연층(14) 표면내의 일정영역에는 n형 불순물이 주입된 불순물 영역(16)이 형성되어 있고, 상기 불순물 영역(16)이 형성되어 있지 않은 제 3 절연층(14)상에는 패시베이션용 질화막인 PSiN층(15)이 형성되어 있으며, 상기 불순물 영역(16)상에는 텅스텐층(17)이 형성되어 접지단과 연결되어 있다.
여기서, 상기 제 1 절연막(12)과 제 3 절연막(14)은 P-TEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate)로 형성되고, 제 2 절연막(13)은 SOG(Spin On Glass)로 형성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 지문 센서의 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 지문 인식을 위하여 손가락(18)이 지문 센서의 표면에 접촉을 하면, 상기 금속층(11)위의 절연층들의 두께에 따른 정전용량이 변하는 것을 읽어 들여 이를 출력하게 된다.
이 때, 손가락(18)이 접촉되면서 과전압이 입력되는 경우 텅스텐층(17)과 불순물영역(16)에서 과전압을 받아들여 접지단으로 방전시켜 버리기 때문에 ESD를 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 지문 센서에 있어서 다음과 같은 효과가 있다.
텅스텐층 하부에 불순물영역을 형성함으로서 과전압을 방전시킬 수 있는 방전영역을 넓힐 수 있어 지문 센서에서 손가락의 접촉등에 의해 발생할 수 있는 과전압에 대한 방지 효과가 매우 커질 수 있다.
따라서, 소자의 안정성이 증대되는 효과가 있다.
Claims (4)
- 반도체 기판상에 형성된 복수개의 금속배선;상기 금속배선을 포함하면서 반도체 기판상에 평탄한 형태로 형성된 절연층;상기 절연층 표면내의 일정영역에 형성된 불순물 영역;상기 불순물 영역을 제외한 절연층상에 형성된 질화막;상기 불순물 영역상에 형성된 텅스텐층을 포함함을 특징으로 하는 지문 센서.
- 제 1 항에 있어서,상기 불순물 영역은 n형 불순물이 도핑되어 형성됨을 특징으로 하는 지문 센서.
- 제 1 항에 있어서,상기 층간절연막은 PTEOS로 형성됨을 특징으로 하는 지문센서.
- 제 1 항에 있어서,상기 질화막은 PSiN으로 형성됨을 특징으로 하는 지문센서.
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- 2000-08-26 KR KR1020000049830A patent/KR20020016671A/ko not_active Application Discontinuation
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