(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
容量結合型センサ用集積回路において、
基板上に互いに離隔して形成されており且つ各々が指先等の接地されていない物体との間で検知すべき容量を画定する複数個のコンデンサを形成する複数個の導電性プレート、
前記複数個の導電性プレートを被覆しており且つその上表面は前記物体を接触させることが可能なセンサ表面を画定している絶縁層、
を有しており、
前記絶縁層が、
前記複数個の導電性プレートを被覆して前記基板上に形成されている誘電体層と、
前記誘電体層の少なくとも一部の上に形成されている静電放電保護用の導電層と、
前記導電層の少なくとも一部の上又は少なくとも前記誘電体層の上で前記導電層が形成されていない部分の上に形成した機械的保護用の硬質のパッシベーション層と、
を具備していることを特徴とする容量結合型センサ用集積回路。
【請求項２】
請求項１において、前記誘電体層が、少なくとも、前記基板上に形成される第１誘電体層と前記第１誘電体層の上に形成される第２誘電体層を有する多層構造を有していることを特徴とする容量結合型センサ用集積回路。
【請求項３】
請求項２において、前記第１誘電体層が二酸化シリコン又はガラスから構成されており且つ前記第２誘電体層が窒化シリコンから構成されていることを特徴とする容量結合型センサ用集積回路。
【請求項４】
請求項１において、前記複数個の導電性プレートの内でセンサセルを構成する各一対の隣接する導電性プレートの上方において前記導電層の表面が露出されるように前記パッシベーション層に第１開口が形成されていることを特徴とする容量結合型センサ用集積回路。
【請求項５】
請求項４において、前記導電層に前記第１開口に整合して第２開口が形成されており、それにより前記誘電体層の表面を露出させていることを特徴とする容量結合型センサ用集積回路。
【請求項６】
請求項１において、前記複数個の導電性プレートの内でセンサセルを構成する各一対の隣接する導電性プレートの一方の上方において開口が位置されるように前記導電層が形成されており、且つ前記導電層の上及び前記開口により露出されている前記誘電体層の部分の上に前記パッシベーション層が形成されていることを特徴とする容量結合型センサ用集積回路。
【請求項７】
請求項１において、前記複数個の導電性プレートの各々の上方において前記誘電体層の上に前記導電層の対応する導電性領域が形成されており、前記誘電体層の上で前記導電性領域に隣接して前記パッシベーション層のパッシベーション領域が形成されており、前記導電性領域と前記パッシベーション領域の夫々の表面が平坦状であることを特徴とする容量結合型センサ用集積回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大略、静電荷散逸技術分野に関するものであって、更に詳細には、センサデータを採取するために充分な感度を維持しながらセンサ装置を静電放電損傷から保護する構造（装置）及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本発明の範囲を制限することなしに、１例として、通常の使用期間中に集積回路指紋センサを環境から保護することに関連してその背景について説明する。
【０００３】
従来、この分野において、線即ち山及び谷から構成されている指紋パターンの検知は、各個人が独特の指紋を有しているという観察に基づいて特定の個人を識別するために有用なものである。従って、指紋は、積極的に個人を識別するばかりでなく、既存の１組のパターンにマッチ即ち一致することのない指紋形状を有する個人を排除するために使用することが可能である。
【０００４】
指紋検知は、指紋画像を採取する光学的及び機械的検知技術から発展したものである。これらのシステムにおいては、通常、機械的及び光学的センサが、スキャナ又はカメラを使用して指紋画像を採取し、その採取した情報を解析することが可能なアナログ又はデジタル信号へ処理し、且つその採取した信号に基づいて出力を供給する。然しながら、その画像を採取した時に使用可能な照明及びコントラスト条件が、採取したデータ、従ってセンサ出力の解析に影響を与える。更に、画像採取システムは虚偽の画像を使用して容易にだまされる。更に、従来の光学的センサは、通常、大型の光学系を必要とし、これらのタイプのセンサをポータブルなシステムとすることを非現実的なものとしている。
【０００５】
別の種類の指紋センサは、発明者がＴｓｉｋｏｓの米国特許第４，３５３，０５６号に開示されているような容量性センサである。この特許は、指紋を受取るための検知表面を具備する検知部材を組込んだセンサを使用している。該検知表面は観察中の指の皮膚の山及び谷を検知する手段を具備している。該検知部材は、指を検知表面に押圧させた場合に、指紋のパターンを検知する多数のコンデンサを包含している。該検知部材によって得られた情報は電気的信号へ変換される。これらのコンデンサは、それ自身が指紋の形状に適合する可撓性のあるメンブレンによって使用環境から絶縁されている。然しながら、該可撓性のあるメンブレンを繰返し屈曲させ且つ圧縮することによって、装置障害が発生し且つメンブレンを交換する必要性が発生する。
【０００６】
発明者がＲｕｅｌｌ  ｅｔ  ａｌ．の米国特許第４，３８５，８３１号は、指紋のトポグラフィ即ち地形的特徴に応答して電気的出力信号を供給する指紋センサを開示している。該センサは、少なくとも部分的に、光透過性の弾性物質によって形成されているコンタクトボディ即ち接触本体を組込んでいる。該弾性接触物質は受光表面を具備する平坦なセンサプレートへ取付けることが可能である。該センサは、更に、指紋の山及び谷を測定するための光源及び光検知器を組込んでいる。該接触本体の弾性的性質は繰返し圧縮及び屈曲を発生し、そのことはセンサと指との間の接触点を劣化させる。
【０００７】
意図された使用環境からセンサを保護する現在の方法及び構造は、センサが露呈される独特の環境条件、特に、例えば人間の皮膚又はセンサと接触されるか又は近接される場合のあるその他の物体上における静電気の蓄積の問題に対処するものではないことも判明している。センサ保護と感度とは、通常、許容可能な信号対雑音比と適切な保護の両方を達成するために注意深くバランスされねばならない。一般的に、センサ保護が増加すると、センサ感度が減少する。使用期間中にセンサ回路の一部を形成する能動回路又はセンサ表面構造に電気的損傷が発生する場合には、現在の静電放電回路は静電放電からセンサ回路を保護するものではない。
【０００８】
センサ及びユーザは異なる電位即ち接地にある物体と比較して著しく大きな電位を発生する可能性のある多様な環境条件に露呈される場合があるので、センサは耐久性のある静電放電保護を備えるべきものであることが判明している。例えば、ユーザが著しく異なる電圧を有するセンサに近づく場合には、急激的な電気的放電がセンサの動作障害を発生する場合があり、そのような障害は一時的なもの又は永久的なものである場合がある。
【０００９】
ソリッドステートアレイ用の典型的な静電放電保護回路は比較的性能が劣る場合がある。何故ならば、このタイプの回路形態においては、セルの埋設されており且つ接地されていないコンデンサプレートをトランジスタゲートへ接続し及び／又はセルの接地されておらず且つ埋設されているコンデンサプレートを逆バイアスされているダイオードによってシステム接地電位へ接続させることが通常だからである。このタイプの構成及び配列においては、人間の体及びその指先によって担持される静電荷は数キロボルト（ｋＶ）又はそれ以上の範囲のものとなる場合があり、ソリッドステートセルの上側の誘電体／パッシベーション層を破壊するのに充分に高いものとなる場合がある。このような破壊が発生すると、埋設されているコンデンサプレートと関連している接地されていない回路ノードにおける電位が上昇し且つ関連するアレイセルに対して損傷を発生する場合がある。センサの感度を最適なレベル近くに維持しながらデータ又はセンサに対する損傷を回避せねばならない。
【００１０】
指紋センサの保護に関する現在の構造の別の顕著な問題は、例えば指の表面に存在する油及び蛋白質等の物質からの汚染である。これらの汚染物を除去するために、しばしば、センサ表面をクリーニングするために有機又は無機の溶媒又は洗剤を使用することが必要である。従って、静電放電保護はこれらのしばしば腐食性の化合物に対して耐久性を有するものでなければならない。
【００１１】
別の懸念される分野は衛生である。指及び環境は、多数の微生物及びバクテリアを包含する傾向にあり、それらはその他の汚染物と共にセンサから取除かれる。これらの微生物及びバクテリアを除去し且つユーザの間の感染の可能性を減少させるために抗細菌性で抗菌性の消毒剤がセンサをクリーニングするためにしばしば使用される。これらの消毒剤は、しばしば、厳しい研磨剤、酵素、有機又は無機の溶媒又は洗剤を有している。従って、静電放電保護はこれらのしばしば腐食性であるクリーニング化合物に対して耐久性を有するものでなければならない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
機械的応力に耐えるセンサ能力を維持すると共に静電放電からセンサを保護する構造（装置）及び方法が必要とされている。このような構造は通常の使用期間中にセンサが継続して機能することを許容するばかりでなく、センサが露呈される可能性のある湿度、電気、熱、光等の極限条件に耐えるものでなければならない。センサの静電放電構造は、化学的洗剤及び溶媒に対して耐久性があり、且つセンサの基本的なコンポーネント即ち部品と適合性を有するものとすべきである。
【００１３】
従って、本発明は、以上の点に鑑みなされたものであって、上述した如き従来技術の欠点を解消し、センサの静電放電保護特性を改善する技術を提供することを目的とする。本発明の別の目的とするところは、指紋センサ等のセンサにおける静電放電に対する保護を改善した方法及び構造（装置）を提供することをである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、指紋センサ等のセンサ回路において静電放電能力を与える方法及びシステムを提供している。本発明が有用なタイプのセンサアレイにおいては、各検知セルは誘電体によって被覆されている接地されていない金属コンデンサプレートを有している。例えば誘電体と接触するか又はそれと近接する指先等の接地されていない物体が金属コンデンサプレートの間の第三コンデンサプレートを形成する。人間の体によって担持される静電荷は、金属コンデンサプレートを被覆している誘電体層を破壊するのに充分に高いものとなる場合がある。本発明は、このようなセンサアレイの静電放電性能を改善するものである。
【００１５】
本発明は、静電荷を散逸させるプロセス及び装置を提供しており、誘電体層が第一及び第二導電性コンデンサプレートの上に配設されており、第一及び第二導電性プレートを分離している。導電層が該誘電体層の少なくとも一部の上に配設されており且つ該導電性プレートの一部の上又はそれに隣接して配設されている。本発明は、又、該導電層の一部に隣接するか又はその上に配設されている保護層を有することが可能である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の種々の実施例を製造及び使用する場合について以下に詳細に説明するが、本発明は、多様な特定の実施形態で実施することが可能な多数の適用可能な発明概念を提供するものであることを理解すべきである。本明細書において説明する特定の実施例は本発明を製造及び使用する単なる例示的な態様を示すものであって、本発明の範囲を画定するものではない。
【００１７】
背景として、図１を参照すると、ユーザ入力装置１のブロック図が示されている。ユーザ入力装置１は、好適には、単一のチップ内に集積化されており、且つそれは複数個のセンサ即ちピクセルセル３からなるアレイ２を有している。説明の便宜上、アレイ２は９個のセル３を有するものとして示してある。実際の装置においては、９個より大きい数のセルが設けられる可能性が高い。各個別的な検知セル３はアレイ２の１個のピクセルを表わしており、通常、指紋の山の幅よりも小さい。アレイ２内には充分な数のセル３が設けられており、従って指紋の幾つかの山及び谷を検知することが可能である。好適実施例においては、ピクセルセル３は約５０μｍのピッチで設けられており、それは指紋画像に対し１インチ当たり約５０８個のドット（ｄｐｉ）の分解能に対応している。
【００１８】
装置１は水平方向のスキャニングステージ４と垂直方向のスキャニングステージ５とを有している。スキャニングステージ４及び５は、所定のスキャニングパターンに従って一度にアレイ２内の１個のセルから検知を行うことを可能とする。
【００１９】
入力センサ装置１は電源及びスキャン制御装置６を有している。電源及びスキャン制御装置６はアレイ２の各セル３に対して基準電圧を供給する。電源及びスキャン制御装置６は、更に、セル３の所望のスキャニングを発生するためにスキャニングステージ４及び５を動作させる。
【００２０】
更なる背景として、図２を参照すると、セル３の構造及び動作が示されている。本発明の好適なセルは、「容量性距離センサ（ＣＡＰＡＣＩＴＩＶＥ  ＤＩＳＴＡＮＣＥ  ＳＥＮＳＯＲ）」という名称の１９９７年２月１３日付で出願した発明者がＴａｒｔａｇｎｉの米国特許出願第０８／７９９，５４３号に開示されているタイプのものであり、その出願の開示内容を引用によって本明細書に取込む。本発明の技術は、容量性フィードバック検知回路に基づく能動ピクセル構成を使用している。
【００２１】
各セル３（３ａ，３ｂ）は半導体基板（図３を参照して以下に説明する）上に支持されている第一導電性プレート１０及び第二導電性プレート１２を有しており、該基板は、好適には、従来のシリコン基板であり、それは上表面領域１４に浅いエピタキシャル層を有している場合がある。該基板の上表面は絶縁層１６を有している。絶縁層１６は、好適には、酸化物層であって、それは従来の熱的に付着形成した二酸化シリコン層とすることが可能である。絶縁層１６は、更に、好適には硬質又は超硬質物質からなる保護即ちパッシベーションコーティングを有することが可能である。保護コーティングが付加されている場合には、絶縁層１６はセンサ３を摩耗、汚染及び静電放電から保護する。
【００２２】
各セル３は高利得の反転増幅器１８（１８ａ，１８ｂ）を有している。増幅器１８の入力は入力コンデンサ２０（２０ａ，２０ｂ）を介して基準電圧源Ｖrefへ接続している。各増幅器１８の出力は出力Ｖout（Ｖouta，Ｖoutb）へ接続している。各増幅器１８の入力は夫々の導電性プレート１０へ接続しており且つ各増幅器１８の出力は夫々の導電性プレート１２へ接続しており、それにより電荷積分器を形成しており、そのフィードバック容量は２つの導電性プレート１０及び１２の間の実効容量である。
【００２３】
絶縁層１６の表面上に物体が存在しない場合には、プレート１０と１２との間の実効容量は層１６を介して見た場合の周辺容量及び領域２９（２９ａ，２９ｂ）におけるセンサの表面近くの空気である。領域２９におけるプレート１０と１２との間の距離は約２μｍである。例えば指等の物体２２が絶縁層１６の表面に置かれた場合には、該物体（例えば、皮膚表面）の導電性特性及び該物体のセンサ表面に対する近接性がプレート１０と１２との間の容量結合を修正すべく作用する。該物体は、絶縁層１６と層１６及び該物体の間の空気の可変厚さの両方を包含する全体的な誘電体層によってプレート１０及び１２から離隔されている。指紋の谷２４が指紋の山２６よりもセンサ表面から遠くに離れているので、指紋の谷２４下側のセンサ３は指紋の山２６下側のセンサ３よりも導電性プレート１０及び１２と皮膚表面との間においてより大きな距離を有している。この全体的な誘電体層の厚さ「ｄ」は各セル３のプレート１０と１２との間の容量結合を変調させる。従って、指紋の谷２４下側のセンサ３は指紋の山２６下側のセンサ３とは異なる実効容量を呈する。図２に示したように、センサ３ａの実効容量はセンサ３ｂの実効容量とは異なっている。ＶoutaはＶoutbとは異なっている。何故ならば、Ｖoutは実効フィードバック容量に逆比例するからである。
【００２４】
図１のスキャニングステージ４及び５はアレイ２内の多数のセル３を逐次的に読取ることを可能とすべく動作する。センサ３は２つのフェーズで動作する。第一フェーズ期間中に、増幅器１８の入力と出力とを短絡させることによって増幅器１８はスイッチ２８（２８ａ，２８ｂ）でリセットされる。このことは、増幅器１８をしてその論理的スレッシュホールドに安定化させる。第二フェーズ期間中に、固定電荷が増幅器へ入力され、導電性プレート１０と１２の間の実効容量であるフィードバック容量に逆比例して出力電圧をスイングさせる。この実効フィードバック容量は層１６と指２２及び層１６の上部との間の空気を包含する距離「ｄ」においての全体的な誘電体を横断して見た場合のプレート１０と１２との間の容量である。
【００２５】
固定量の入力電荷に対して、増幅器１８の出力は実効フィードバック容量値に依存して２つの極限の間の範囲にある。第一の極限は、実効フィードバック容量が非常に小さい場合の飽和電圧レベルである。第二の極限は、実効フィードバック容量が大きい場合のリセット値である論理的スレッシュホールドに近い電圧である。皮膚とセンサとの間の距離が電荷積分器の実効フィードバック容量を変化させるので、指紋の山２６下側のセンサ３ａの出力は指紋の谷２４下側のセンサ３ｂの出力とは異なっている。従って、全体的な指紋パターンは、隣接するピクセルセルの容量値における差を検知することによってデジタル化することが可能である。ピクセルの回路を介して接地へ散逸されるのではなく導電性経路を介して静電荷が接地へ散逸されるように、各ピクセル（不図示）に対して又はその周りに接地への導電性経路が設けられるべきであることが重要である。効果的なものであるためには、このような静電放電層は、ピクセルの内部回路及び該回路を環境から絶縁している絶縁体を介しての接地への経路よりもより導電性の接地への経路を提供するものでなければならない。
【００２６】
本発明の構造及び方法は、例えば１例として本明細書において記載する指紋センサ及び本発明の開示に鑑み当業者にとって公知の多様な画像センサについて使用することが可能である。
【００２７】
上述したように、上述した容量結合型センサを使用する場合には、最大で５０８ｄｐｉの分解能を達成することが可能である。画像処理アルゴリズムを改良した場合には、７５０ｄｐｉ又はそれ以上の分解能を具備するセンサを期待することが可能である。指紋の山及び谷を検知する場合に使用するために、複数個のセルからなるアレイ２を使用して指紋パターンをサンプルする。全体的なチップは、又、上述した制御及び基準に加えて、付加的なタイミング及び電圧制御及び基準を包含することが可能である。
【００２８】
次に、静電荷を散逸させ且つピクセルセルを保護する構造及び方法について説明する。図３を参照して、１実施例において、本発明と共に使用する絶縁層１６を形成する場合について説明する。例えば接地されていない指先等の物体によって担持される場合のある静電荷に関する静電放電保護が、絶縁層１６内に多数の導電性経路を配置させることによって与えられている。例えば容量結合型指紋センサ等の各ピクセルセル３がシリコン基板１３上に形成されている。基板１３はＰ型又はＮ型の導電型を有することが可能である。基板１３は、例えば、シリコン、ガラス、ガリウム砒素、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）構成体、エピタキシャル形成体、ゲルマニウム、ゲルマニウムシリコン、ポリシリコン、アルモファスシリコン、又は同様の半導電性又は導電性基板から構成することが可能である。基板１３は、典型的に、単結晶シリコンから構成されており、且つ所望の導電度に依存して、ボロン、燐又は砒素原子で軽度にドープすることが可能である。
【００２９】
図３において、絶縁層１６及びそれを構成するコンポーネント層の概略断面図が示されている。好適には、後の層を導電性プレート１０及び１２及び基板１３から電気的に分離させる厚さにプラズマエンハンスト気相成長（ＰＥＣＶＤ）を使用する付着形成技術によって、導電性プレート１０及び１２及び基板１３の上に誘電体層３０を形成することが可能である。誘電体層３０は、例えば、二酸化シリコン又はガラス等の電気的分離を確保する適宜の誘電体物質及び厚さで形成することが可能である。そのガラスは、例えば、皮膚等の物体からナトリウムイオンを捕獲すべく作用することの可能な燐又はボロン及び燐を包含することが可能である。誘電体層３０の厚さは、例えば、付着形成時間を変えることによって変化させることが可能である。層３０は、好適には、６，０００と１２，０００Åの間である。一方、誘電体層３０は、所望の誘電体定数を具備する適合性のある誘電体物質から形成した第一誘電体層３０′及び第二誘電体層３１を具備する複合層とすることが可能である。複合層が形成される場合には、層３０′は、好適には、二酸化シリコン又はガラスであり且つ層３１は、好適には、窒化シリコンである。これらの層３０′及び３１の各々は約３，０００と６，０００Åの間の厚さを有することが可能である。誘電体層３０の少なくとも一部の上に導電層３２が配設されており、それは、スパッタ形成するか、又は、例えば、以下に更に詳細に説明するように、ＰＥＣＶＤによって付着形成することが可能である。
導電層３２の上又はそれに隣接し且つ露出されている誘電体層３１の上にパッシベーション層３４を形成することが可能であり、この場合も例えばＰＥＣＶＤによって付着形成することが可能である。上側に存在するパッシベーション層３４は、例えば、炭化珪素又は炭化珪素と窒化珪素との組合せ等のセンサを保護するのに適した硬質物質とすることが可能である。この上側に存在するパッシベーション層３４は、それが形成される場合には、センサを摩耗及び汚染から保護するのに充分に厚いものであるが、導電層３２が層１６の表面に発生した静電荷をアレイ２のセル３の能動回路から遠ざかる方向に転送させることが可能であるように充分薄いものとすべきである。好適実施例においては、パッシベーション層３４は約２，０００と３，０００Åの間である。導電層３２は、更に、ピクセルの内部回路及び該回路を環境から絶縁している誘電体を介しての接地への経路よりもより導電性である接地への導電性経路を提供している電荷散逸回路（不図示）へ結合させることが可能である。層３４はここではコンフォーマル即ち適合性のある層として示してあるが、それはエッチバックして実質的に平坦な層とするか、又は例えばスピン・オン・ガラス等の形成された場合に平坦状である物質から形成することが可能である。
【００３０】
上側に存在するパッシベーション層３４は下側に存在するセンサに対して、より特定的には、全体的な絶縁層１６に対して耐久性を与えている。導電層３２の厚さ、組成及び位置は、例えば指等の容量源と導電性プレート１０及び１２との間に導電層３２を配置させることによって発生するセンサ３の感度に与える影響を最小としながら、静電荷をセンサ３から遠ざかる方向に運ぶ能力を最適化するために変化させることが可能である。
【００３１】
導電層３２の厚さは、所望の物質に依存して約５００と１５，０００Åの間とすることが可能である。導電層３２の厚さは、層１６における導電性物質に対する誘電体物質の所望の比、所望の固有抵抗レベル、層１６の形状及び寸法等に依存して、増加又は減少させることが可能である。導電層３２の組成は電荷担持能力及び付加的な損傷保護のために適切な物質から形成することが可能である。例えば、約０．０４Ω／□の固有抵抗を有し約５，０００と１５，０００Åの間の厚さにアルミウム又はアルミニウム合金を形成することが可能である。一方、約１０Ω／□の固有抵抗を有し約５００と１，０００Åの間の厚さにチタン層を形成することが可能である。一方、約０．１４Ω／□の固有抵抗を有し約４，０００と８，０００Åの間の厚さにタングステン層を形成することが可能である。
【００３２】
選択された導電性物質は、静電荷が導電性プレート１０及び１２に到達することを防止するためにこの層を介して静電荷が散逸することを可能とするのに充分に低いシート抵抗を有するべきである。層１６におけるコンポーネント層３０，３２，３４の各々に対して使用される物資は、下側に存在するセンサの性能に悪影響を与える場合のある層間の接着問題を最小とすべく選択すべきである。導電層３２は、例えば指紋センサと共に使用する絶縁層１６を形成するために現在使用されているのと同一の装置を使用して付着形成することが可能である。従って、本発明は、製造上のコスト及び効率において付加的な利点を提供している。現在のＰＥＣＶＤ装置を使用することによって、全体的な層１６は、例えば３００℃以下の比較的低い温度で付着形成することが可能である。
【００３３】
１例として、導電層３２を形成する１実施例においては、初期的に、チタン層をブランケット即ち全面一様に付着形成し、次いでそのチタンの上に窒化チタンを形成する。次いで、該窒化チタンの上にタングステンを形成して複合導電層３２を形成する。
【００３４】
次に、図４を参照すると好適実施例において、ホトレジスト（不図示）を形成し且つパターン形成してパッシベーション層３４に開口３６を形成し、導電性プレート１０及び１２の上側に存在する導電層３２の選択した部分即ち領域を露出させる。開口３６内において露出された層３２をエッチングし、図５に示したように、個々のセル３の導電性プレート１０及び１２の上側に存在する領域において誘電体層３０を露出させる。一方、導電層３２は、例えばホトレジストをパターン形成し、次いで所望の物質を付着形成又はスパッタリングすることによって、誘電体層３１の選択した領域の上にのみ導電層３２を形成することが可能である。１実施例においては、センサセル３の感度を最大とするために、導電性プレート１０及び１２の実質的に全ての上の導電層３２を除去することが望ましい。本発明の更に別の実施例が示されており、その場合には、開口３６を具備する上側に存在するパッシベーション層３４が導電性プレート１０及び１２の上側に存在する導電層３２の領域を露出させている。図４に示したように導電層３２をエッチングすることなしにパッシベーション層３４に開口３６を形成することは、例えば指等の物体が導電層３２と直接接触することを可能とし、それにより指がセンサ３のコンデンサプレート１０，１２の上側に存在する導電層３２と近接した場合に発生する静電荷を該導電層が散逸させる能力を向上させている。然しながら、導電層３２が導電性プレート１０，１２の一部又は全ての上に残される場合には、センサセル３の感度は減少する。
【００３５】
次に、図５を参照すると、別の実施例が示されており、その場合には、パッシベーション層３２を導電層３２と同一のパターンでパターン形成し且つエッチングし、従って開口３６を形成し、その開口内において導電性プレート１０及び１２の上方で誘電体層３０が露出される。この実施例においては、センサ３の感度が向上されるが、静電放電保護が低下する可能性がある。何故ならば、例えば接地されていない指等の物体が開口３６の側部においてのみ導電層３２と近接するか又は接触するに過ぎないからである。導電性プレート１０及び１２の上側の領域からパッシベーション層３４が除去される場合には、センサ回路に対する損傷保護も減少される場合がある。
【００３６】
次に、図６を参照すると、別の実施例が示されており、その場合には、パッシベーション層３４が前にパターン形成した導電層３２の上及び開口３６内の露出されている誘電体層３０の上に形成されている。パッシベーション層３４はセンサ３に対して機械的保護を与え且つ下側に存在する層と接着する任意の物質から形成することが可能である。更に、上側に存在するパッシベーション層３４は、センサ１の感度の幾等か又は殆どを維持しながら本発明に基づく装置の静電荷散逸特性を向上するために部分的に導電性である物質から形成することが可能である。１実施例においては、パッシベーション層３４は少なくとも部分的に炭化珪素から形成しており、それにより二酸化シリコン又は窒化シリコンより良好な機械的保護を与えている。然しながら、パッシベーション層３４は多様なシリコンをベースとした層及びその他の形態の機械的及び環境保護物質を結合させることが可能である。
【００３７】
パッシベーション層３４が導電層３２及び開口３６内の誘電体層３０の上側に存在しているこの実施例においては、層３２を介しての静電放電保護を与えながらセンサ３の感度を最大にしている。例えば接地されていない指等の物体がパッシベーション層に接触すると、該物体は導電層３２及び誘電体層３０の両方と近接することとなる。
【００３８】
次に、図７を参照すると、別の実施例が示されており、その場合には、パッシベーション層３４が導電層３２と共に実質的に平坦状に形成されており、導電層３２は導電性プレート１０及び１２の上に少なくとも部分的に設けられている。１実施例においては、誘電体層３０を形成した後にパッシベーション層３４を形成する。パッシベーション層３４をパターン形成し且つエッチングして開口３８を形成し、導電性プレート１０及び１２の全て又は少なくとも一部の上側に存在する誘電体層３０の一部を露出させる。次いで、導電層３２をパッシベーション層３４の上に形成し、パターン形成し且つエッチングして実質的にパッシベーション層３４と共に平坦状に開口３８内に導電性領域３２′を形成する。導電性領域３２′は図７に示したように導電性プレート１０及び１２の少なくとも一部の上に存在しており且つ指先が層１６の上表面と接触する場合の静電放電保護を与える。
【００３９】
一方、導電性領域３２′はパッシベーション層３４を形成する前に形成し、次いで導電性プレート１０及び１２の上側における領域において誘電体層３０の上側でパターン形成し且つエッチングすることが可能である。この実施例においては、次いで、パッシベーション層３４を形成し且つエッチバックして図７に示したように導電性領域３２′と共に実質的に平坦状とさせる。層の最適なパターン及び／又は所望の層の各々を形成するシーケンスは、セル３の感度を最大としながら、導電性プレート１０，１２ではなく導電層３２又は導電性領域３２′を介して静電荷を散逸させることによりセンサ回路を適切に損傷から保護するものである。
【００４０】
以上、本発明の具体的実施の態様について詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ制限されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱することなしに種々の変形が可能であることは勿論である。
【００４１】
以下の関連特許出願の各々はあるタイプの静電放電保護方法及び装置を開示しており、それらの開示内容は引用によって本明細書に取込む。即ち、「容量型指紋検知アレイの静電放電保護（ＥＬＥＣＴＲＯＳＴＡＴＩＣ  ＤＩＳＣＨＡＲＧＥ  ＰＲＯＴＥＣＴＩＯＮ  ＯＦ  Ａ  ＣＡＰＡＣＩＴＩＶＥ  ＴＹＰＥ  ＦＩＮＧＥＲＰＲＩＮＴ  ＳＥＮＳＩＮＧ  ＡＲＲＡＹ）」という名称の１９９７年９月１１日付で出願された米国特許出願第０８／９２７，４５０号（エスティーマイクロエレクトロニクスドケット番号９７−Ｂ−０３７）、「集積回路センサ用の選択的にドープした静電放電層（ＳＥＬＥＣＴＩＶＥＬＹ  ＤＯＰＥＤ  ＥＬＥＣＴＲＯＳＴＡＴＩＣ  ＤＩＳＣＨＡＲＧＥ  ＬＡＹＥＲ  ＦＯＲ  ＡＮ  ＩＮＴＥＧＲＡＴＥＤ  ＣＩＲＣＵＩＴ  ＳＥＮＳＯＲ）」という名称の１９９８年８月３１日付で出願した米国特許出願第０９／１４４，１８２号、「能動回路表面用の静電荷散逸（ＳＴＡＴＩＣ  ＣＨＡＲＧＥ  ＤＩＳＳＩＰＡＴＩＯＮＦＯＲ  ＡＮ  ＡＣＴＩＶＥ  ＣＩＲＣＵＩＴ  ＳＵＲＦＡＣＥ）」という名称の本願の基礎となっている米国特許出願と同日付で出願された米国特許出願（代理人ドケット番号１１９９３２−１０４２、エスティーマイクロエレクトロニクスドケット番号９７−Ｂ−１７９）、「センサ用静電荷散逸パッド（ＳＴＡＴＩＣ  ＣＨＡＲＧＥ  ＤＩＳＳＩＰＡＴＩＯＮ  ＰＡＤＳ  ＦＯＲ  ＳＥＮＳＯＲＳ）」という題名の本願の基礎となっている米国特許出願と同日付で出願された米国特許出願（代理人ドケット番号１１９９３２−１０３８、エスティーマイクロエレクトロニクスドケット番号９８−Ｂ−０８５）、「センサ導電層に接触させる装置及び方法（ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＣＯＮＴＡＣＴＩＮＧ  Ａ  ＳＥＮＳＯＲ  ＣＯＮＤＵＣＴＩＶＥ  ＬＡＹＥＲ）」という題名の本願の基礎となっている米国特許出願と同日付で出願された米国特許出願（代理人ドケット番号１１９９３２−１０３９、エスティーマイクロエレクトロニクスドケット番号９８−Ｂ−０８７）、「導電層に接触する装置及び方法（ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＣＯＮＴＡＣＴＩＮＧ  Ａ  ＣＯＮＤＵＣＴＩＶＥ  ＬＡＹＥＲ）」という題名の本願の基礎となっている米国特許出願と同日付で出願された米国特許出願（代理人ドケット番号１１９９３２−１０４０、エスティーマイクロエレクトロニクスドケット番号９８−Ｂ−０８８）、「センサ用の地形的静電保護グリッド（ＴＯＰＯＧＲＡＰＨＩＣＡＬ  ＥＬＥＣＴＲＯＳＴＡＴＩＣ  ＰＲＯＴＥＣＴＩＯＮ  ＧＲＩＤ  ＦＯＲ  ＳＥＮＳＯＲＳ）」という名称の本願出願の基礎となっている米国出願と同日付で出願された米国特許出願（代理人ドケット番号１１９９３２−１０４１、エスティーマイクロエレクトロニクスドケット番号９８−Ｂ−０９０）の各々の開示内容を引用によって本明細書に取込む。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に基づくセンサアレイを示した概略ブロック図。
【図２】  本発明に基づく個別的なセンサセル及びそれらの電気的動作の物理的構造を示した概略図。
【図３】  本発明に基づく静電放電保護用の基本的構造の１実施例を示した概略断面図。
【図４】  本発明に基づく静電放電保護用の基本的構造の１実施例を示した概略断面図。
【図５】  本発明に基づく静電放電保護用の構造の別の実施例を示した概略断面図。
【図６】  本発明に基づく静電放電保護用の構造の更に説明の実施例を示した概略断面図。
【図７】  本発明に基づく静電放電保護用の構造の更に別の実施例を示した概略断面図。
【符号の説明】
１  ユーザ入力装置
２  アレイ
３  セル
４  水平方向スキャニングステージ
５  垂直方向スキャニングステージ
６  電源・スキャン制御装置
１０，１２  導電性プレート
１６  絶縁層
１８  増幅器
３０，３０′  誘電体層
３２  導電層
３４  パッシベーション層
３６  開口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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