(57)【要約】【課題】生体的特徴を第三者に漏洩することなく利用することができ、厳密な本人認証をおこなうことのできる通信システムを提供することを課題とする。【解決手段】カードに対応表を記憶するステップと、生体情報の一部を前記対応表を用いて変換することで作成した基準パスワードを前記カードに記憶するステップと、前記カードで前記使用者の生体情報の一部を読み取るステップと、前記カードで前記生体情報の一部を前記対応表を用いてパスワードに変換するステップと、前記カードで前記パスワードを前記基準パスワードと照合するステップとを有し、前記照合の結果、パスワードと基準となるパスワードが一致した場合、前記カードと前記使用者の認証がなされる通信システムである。【選択図】図１
2007012040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カードを用いて使用者を識別する通信システムであって、
前記カードに対応表を記憶するステップと、
正当使用者の生体情報を前記対応表を用いて変換することで作成した基準用パスワードを前記カードに記憶するステップと、
前記カードで使用者の生体情報を読み取るステップと、
前記カードで前記使用者の生体情報を前記対応表を用いてパスワードに変換するステップと、
前記カードで前記パスワードを前記基準用パスワードと照合するステップとを有し、
前記照合の結果、パスワードと基準となるパスワードが一致した場合、前記カードと前記使用者の認証がなされることを特徴とする通信システム。
【請求項２】
カードを用いて使用者を識別する通信システムであって、
前記カードに対応表を記憶するステップと、
正当使用者の生体情報を前記対応表を用いて変換することで作成した基準用パスワードを前記カードに記憶するステップと、
前記カードと端末との交信により得られた電源を用いて、当該カードで使用者の生体情報を読み取るステップと、
前記カードで前記使用者の生体情報を前記対応表を用いてパスワードに変換するステップと、
前記カードで前記パスワードを前記基準用パスワードと照合するステップとを有し、
前記照合の結果、パスワードと基準となるパスワードが一致した場合、前記カードと前記使用者の認証がなされることを特徴とする通信システム。
【請求項３】
カードを用いて使用者を識別する通信システムであって、
カードに対応表を記憶するステップと、
正当使用者の生体情報を前記対応表を用いて変換することで作成した基準用パスワードを前記カードに記憶するステップと、
前記カードで使用者の生体情報を読み取るステップと、
前記カードで前記使用者の生体情報を前記対応表を用いてパスワードに変換するステップと、
前記カードで前記パスワードを前記基準用パスワードと照合するステップと、
前記照合の結果、パスワードと基準となるパスワードが一致した場合、照合先に前記使用者の認証データを通知するステップとを有することを特徴とする通信システム。
【請求項４】
カードを用いて使用者を識別する通信システムであって、
前記カードに対応表を記憶するステップと、
正当使用者の生体情報を前記対応表を用いて変換することで作成した基準用パスワードを前記カードに記憶するステップと、
前記カードと端末との交信により得られた電源を用いて、当該カードで使用者の生体情報を読み取るステップと、
前記カードで前記使用者の生体情報を前記対応表を用いてパスワードに変換するステップと、
前記カードで前記パスワードを前記基準用パスワードと照合するステップと、
前記照合の結果、パスワードと基準となるパスワードが一致した場合、前記端末に前記使用者の認証データを通知するステップとを有することを特徴とする通信システム。
【請求項５】
サーバーが使用者を識別する通信システムであって、
カードに対応表を記憶するステップと、
正当使用者の生体情報を前記対応表を用いて変換することで作成した基準用パスワードを前記カードに記憶するステップと、
前記カードと端末との交信により得られた電源を用いて、当該カードで使用者の生体情報を読み取るステップと、
前記カードで前記使用者の生体情報を前記対応表を用いてパスワードに変換するステップと、
前記カードで前記パスワードを前記基準用パスワードと照合するステップと、
前記照合の結果、パスワードと基準となるパスワードが一致した場合、前記端末に前記使用者の認証データを通知するステップとを有し、
前記使用者の認証データを前記端末が受け取った後に、当該端末を介して当該使用者と前記サーバーとの間で通信が開始されることを特徴とする通信システム。
【請求項６】
カードを用いて使用者を識別する通信システムであって、
前記カードに対応表を記憶するステップと、
正当使用者の生体情報を前記対応表を用いて変換することで作成した基準用パスワードを前記カードに記憶するステップと、
前記カードで使用者の生体情報を読み取るステップと、
前記カードで前記使用者の生体情報を前記対応表を用いてパスワードに変換するステップと、
前記カードで前記パスワードを前記基準用パスワードと照合するステップとを有し、
前記照合の結果、パスワードと基準となるパスワードが一致しない場合、前記カードは照合先に前記使用者の認証データを通知しないことを特徴とする通信システム。
【請求項７】
カードを用いて使用者を識別する通信システムであって、
前記カードに対応表を記憶するステップと、
正当使用者の生体情報を前記対応表を用いて変換することで作成した基準用パスワードを前記カードに記憶するステップと、
前記カードと端末との交信により得られた電源を用いて、当該カードで使用者の生体情報を読み取るステップと、
前記カードで前記使用者の生体情報を前記対応表を用いてパスワードに変換するステップと、
前記カードで前記パスワードを前記基準用パスワードと照合するステップとを有し、
前記照合の結果、パスワードと基準となるパスワードが一致しない場合、前記カードは前記端末に前記使用者の認証データを通知しないことを特徴とする通信システム。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一において、生体情報を読み取るステップは、カードに搭載したセンサで行われることを特徴とする通信システム。
【請求項９】
端末と、管理サーバーと、使用者を識別する機能を有する認証カードとを有する通信システムであって、
前記認証カードは、
使用者の生体情報を読み取るセンサと、
前記センサで読み取られた生体情報をパスワードに変換するための対応表を記憶する手段と、
前記対応表を参照して、前記センサで読み取られた生体情報をもとにパスワードを作成する手段と、
前記パスワードを作成する手段で正当使用者の生体情報をもとに作成されたパスワードを、基準用パスワードとして記憶する手段と、
前記パスワードと前記基準用パスワードを照合する手段と、
前記管理サーバーに接続された前記端末に無線で情報を送信する手段とを有することを特徴とする通信システム。
【請求項１０】
請求項９において、前記照合の結果、パスワードと基準となるパスワードが一致した場合に、前記端末を介して前記認証カードから前記管理サーバーに認証完了信号が送信されることを特徴とする通信システム。
【請求項１１】
請求項９において、前記照合の結果、パスワードと基準となるパスワードが一致しない場合に、前記端末を介して前記認証カードから前記管理サーバーに非認証完了信号が送信されることを特徴とする通信システム。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１のいずれか一において、前記生体情報として手から得られた情報を用いることを特徴とする通信システム。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項１１のいずれか一において、前記生体情報として指紋から得られた情報を用いることを特徴とする通信システム。
【請求項１４】
使用者を識別する機能を有する認証カードであって、
使用者の生体情報を読み取るセンサと、
前記センサで読み取られた生体情報をパスワードに変換するための対応表を記憶する手段と、
前記対応表を参照して、前記センサで読み取られた生体情報をもとにパスワードを作成する手段と、
前記パスワードを作成する手段で正当使用者の生体情報をもとに作成されたパスワードを、基準用パスワードとして記憶する手段と、
前記パスワードと前記基準用パスワードを照合する手段と、
無線で情報を送信する手段と、
を有することを特徴とする認証カード。
【請求項１５】
請求項１４において、前記照合の結果、パスワードと基準となるパスワードが一致した場合に、情報を無線で送信可能とすることを特徴とする認証カード。
【請求項１６】
請求項１４において、前記照合の結果、パスワードと基準となるパスワードが一致しない場合に、情報を無線で送信しないことを特徴とする認証カード。
【請求項１７】
請求項１４乃至請求項１６のいずれか一において、前記生体情報として手から得られた情報を用いることを特徴とする認証カード。
【請求項１８】
請求項１４乃至請求項１６のいずれか一において、前記生体情報として指紋から得られた情報を用いることを特徴とする認証カード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システムに関する。特に、本人認証機能を有するＩＤカードを用いた通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、入室管理システムや電子マネーなどを利用する決算システムなどに電磁波などの無線手段を用いて通信するＩＣを内蔵した磁気カードが用いられている。
【０００３】
図１８に、パスワードを用いて本人認証を行う従来のシステムについて示す。利用者２１は、まずＩＤカード２２を端末２３に近づけ読み込ませる。そして、利用者２１は、端末２３にパスワードを入力する。すると、管理サーバー２４は、利用者２１があらかじめ登録しておいた照合データとパスワードを照合２５し、一致すれば、ＩＤカードは正当な利用者２１が有しているものと認証し、その情報を端末２３に返信する。このように、従来のシステムでは、照合データを管理サーバーが保管しているため、端末と管理サーバーとの間で双方向の通信が行われている。
【０００４】
より具体的な内容を、図１９に示す入室管理システムにおける本人認証のフローを用いて説明する。利用者がＩＤカードを扉近くに設置された読み取り端末にかざすと、ＩＤカードは読み取り端末を介して認証サーバ３７から送信された電磁波を受信し、動作を開始する。ＩＤカードは管理サーバーからのＩＤ要求３１を受信し、ＩＤカード内に記録されているＩＤ番号を読み取り端末を介して認証サーバへ送信３２する。次に認証サーバは、あらかじめ登録されているＩＤ番号を識別３３し、ＩＤ番号に対応するパスワードを照合用データとして用意する。同時に認証サーバは、パスワードの入力を利用者に要求３４する。利用者が読み取り端末に備えられたキーボードなどを用いてパスワードを入力３５すると、認証サーバは入力されたパスワードとあらかじめ登録されているパスワードを照合３６し、一致したら登録された利用者であると認証し、解錠３９する。あるいは、不一致ならば登録された利用者であると認証せず施錠したままである。このとき、よりセキュリティの低い入室管理システムでは、パスワードの入力は要求されず、ＩＤ番号の識別のみで利用者を認証／非認証をする場合もある。
【０００５】
このように従来の本人認証システムでは、ユーザ名や個人認識番号といったＩＤ番号とパスワードなどを照合することで、ＩＤカードを持った利用者が登録された利用者であるとの確認をしていた。
【０００６】
しかし、ＩＤカードを現在持っている者がＩＤカードに登録された正当な利用者であるとは限らない。つまり、ＩＤカードさえ本物であれば代理利用やなりすましが可能である。ＩＤカードを現在持っている者がＩＤカードに登録された正当な利用者であるかどうかを判断するため、生体的特徴（バイオメトリクス）を照合し本人認証する技術が多数提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−２６９０５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図１８、図１９に係るシステムでは、管理サーバー側でパスワード等を管理しているため、システム管理者の不正に対しては無力であるという欠点があった。このため、管理者側で暗号化して保管し、必要に応じてこれを復号化して用いることも考えられるが、この方法を用いても、復号化に必要な情報は管理サーバー側が保管することになるため、結局システム管理者の不正に対して無力であるという欠点があった。
【０００８】
また、他の課題として生体的特徴そのものを照合データとして用いることが困難であることが挙げられる。生体的特徴を用いて本人認証するシステムについて図２０を用いて説明する。たとえば、携帯電話を用いて自分と相手の二者間通話をする場合、まず操作キーを押す。次に、センサが作動し、生体的特徴をサンプリング４１する。サンプリングした生体的特徴とあらかじめ携帯電話に備えられた記憶装置に登録されている生体的特徴を照合４４し、一致すれば、認証を完了する信号を相手に送信４５し、認証が完了する。すると、通話相手は認証完了信号を受信４６し、通話が開始される（通話開始４７）。もしも照合４４が不一致ならば生体的特徴を再度サンプリングする、もしくは、非認証であることを相手に送信する。
【０００９】
ところが、生体的特徴は二次元パターンデータとして処理されるため、情報量が非常に大きく、照合用データとして記憶しておくには、容量の大きな記憶装置を備えなければならない。また、生体的特徴は唯一個人を特定できてしまうため社会的反発は避けられず、生体的特徴そのものを照合データとして取り扱うには運用が難しい。
【００１０】
このように、認証作業を使用者側のみにおいて行い、相手先には認証が終了したことをデータとして送信することが携帯電話でなされている。しかしながら、この携帯電話で認証を行う場合も、依然として携帯という端末に生体的特徴が残ってしまうという課題がある。また、携帯はバッテリーが切れた場合、認証だけでなく他の機能も全く行えなくなってしまう。
【００１１】
また、複数の機能を持たせるためマルチチップＩＣカードを用いたシステムがある。複数のそれぞれの用途によってセキュリティや通信プロトコルの違いがあるため、１個のチップに機能を集約できない。そのため、１枚のカードに複数のチップを搭載している。
【００１２】
しかしながら、複数のチップ（半導体基板を用いたチップ）を１枚のカードで用いる場合、それぞれのチップを必要に応じて選択し、制御するためのマスターチップが必要であり、組み合わせるチップによってマスターチップを開発しなければならない。また、１枚のカードに一つのチップを搭載するだけの場合と比較して、実装する部品点数は当然増えるので、コストが余計にかかってしまうという課題がある。
【００１３】
本発明は上記した課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記した目的を達成するために、本発明では、本人認証をするセンサを備えたＩＤカード自体で認証確認を行う。その際、生体情報をパスワードに変換したものを用いる。そして、ＩＤカードにおいて認証が確認されると、管理サーバーに認証された旨が通信される。
【００１５】
図１を用いて上記システムについて説明する。
【００１６】
利用者１１は、ＩＤカード１２（単にカード又は認証カードともいう。）に設けられたセンサに生体的特徴をかざしたまま端末１３にＩＤカード１２を近づける。すると、端末１３との交信によってＩＤカード１２に電源が供給され、生体的特徴をがサンプリング１５される。そして、サンプリングされた生体情報からパスワードを生成し、生成されたパスワードとあらかじめＩＤカードに登録してあった基準となるパスワード（照合用データ）とを照合１６する。
【００１７】
照合した結果、パスワードと基準となるパスワードが一致した場合は、ＩＤカード１２から端末１３を介して管理サーバー１４に、利用者１１が正当者であることを示す信号が送信される。
【００１８】
照合した結果、パスワードと基準となるパスワードが一致しない場合は、ＩＤカード１２から端末１３を介して管理サーバー１４に、利用者１１が正当者ではないことを示す信号が送信される。あるいは、ＩＤカード１２は信号を端末１３に送信しない。
【００１９】
本発明の通信システムは、使用者を識別する通信システムであって、カードに対応表を記憶するステップと、正当使用者の生体情報を前記対応表を用いて変換することで作成した基準用パスワードを前記カードに記憶するステップと、前記カードで使用者の生体情報を読み取るステップと、前記カードで使用者の生体情報を前記対応表を用いてパスワードに変換するステップと、前記カードで前記パスワードを前記基準用パスワードと照合するステップとを有し、前記照合の結果、パスワードと基準となるパスワードが一致した場合、前記カードと前記使用者の認証がなされることを特徴とする。
【００２０】
本発明の通信システムは、使用者を識別する通信システムであって、カードに対応表を記憶するステップと、正当使用者の生体情報を前記対応表を用いて変換することで作成した基準用パスワードを前記カードに記憶するステップと、前記カードと端末との交信により得られた電源を用いて、当該カードで使用者の生体情報を読み取るステップと、前記カードで使用者の生体情報を前記対応表を用いてパスワードに変換するステップと、前記カードで前記パスワードを前記基準用パスワードと照合するステップとを有し、前記照合の結果、パスワードと基準となるパスワードが一致した場合、前記カードと前記使用者の認証がなされることを特徴とする。
【００２１】
本発明の通信システムは、使用者を識別する通信システムであって、カードに対応表を記憶するステップと、正当使用者の生体情報を前記対応表を用いて変換することで作成した基準用パスワードを前記カードに記憶するステップと、前記カードで使用者の生体情報を読み取るステップと、前記カードで使用者の生体情報を前記対応表を用いてパスワードに変換するステップと、前記カードで前記パスワードを前記基準用パスワードと照合するステップと、前記照合の結果、パスワードと基準となるパスワードが一致した場合、照合先に前記使用者の認証データを通知するステップとを有することを特徴とする。
【００２２】
本発明の通信システムは、使用者を識別する通信システムであって、カードに対応表を記憶するステップと、正当使用者の生体情報を前記対応表を用いて変換することで作成した基準用パスワードを前記カードに記憶するステップと、前記カードと端末との交信により得られた電源を用いて、当該カードで使用者の生体情報を読み取るステップと、前記カードで使用者の生体情報を前記対応表を用いてパスワードに変換するステップと、前記カードで前記パスワードを前記基準用パスワードと照合するステップと、前記照合の結果、パスワードと基準となるパスワードが一致した場合、前記端末に前記使用者の認証データを通知するステップとを有することを特徴とする。
【００２３】
本発明の通信システムは、サーバーが使用者を識別する通信システムであって、前記カードに対応表を記憶するステップと、正当使用者の生体情報を前記対応表を用いて変換することで作成した基準用パスワードを前記カードに記憶するステップと、前記カードと端末との交信により得られた電源を用いて、当該カードで使用者の生体情報を読み取るステップと、前記カードで使用者の生体情報を前記対応表を用いてパスワードに変換するステップと、前記カードで前記パスワードを前記基準用パスワードと照合するステップと、前記照合の結果、パスワードと基準となるパスワードが一致した場合、前記端末に前記使用者の認証データを通知するステップとを有し、前記使用者の認証データを前記端末が受け取った後に、当該端末を介して当該使用者と前記サーバーとの間で通信が開始されることを特徴とする。
【００２４】
本発明の通信システムは、使用者を識別する通信システムであって、カードに対応表を記憶するステップと、正当使用者の生体情報を前記対応表を用いて変換することで作成した基準用パスワードを前記カードに記憶するステップと、前記カードで使用者の生体情報を読み取るステップと、前記カードで使用者の生体情報を前記対応表を用いてパスワードに変換するステップと、前記カードで前記パスワードを前記基準用パスワードと照合するステップとを有し、前記照合の結果、パスワードと基準となるパスワードが一致しない場合、前記カードは照合先に前記使用者の認証データを通知しないことを特徴とする。
【００２５】
本発明の通信システムは、使用者を識別する通信システムであって、カードに対応表を記憶するステップと、正当使用者の生体情報を対応表を用いて変換することで作成した基準用パスワードをカードに記憶するステップと、カードと端末との交信により得られた電源を用いて、当該カードで使用者の生体情報を読み取るステップと、前記カードで使用者の生体情報を前記対応表を用いてパスワードに変換するステップと、前記カードで前記パスワードを前記基準用パスワードと照合するステップとを有し、前記照合の結果、パスワードと基準となるパスワードが一致しない場合、前記カードは前記端末に前記使用者の認証データを通知しないことを特徴とする。
【００２６】
本発明の通信システムにおいて、生体情報を読み取るステップは、カードに搭載したセンサで行われることを特徴とする。
【００２７】
本発明の通信システムは、端末と、管理サーバーと、使用者を識別する機能を有する認証カードとを有する通信システムであって、認証カードは、使用者の生体情報を読み取るセンサと、センサで読み取られた生体情報をパスワードに変換するための対応表を記憶する手段と、対応表を参照して、前記センサで読み取られた生体情報をもとにパスワードを作成する手段と、パスワードを作成する手段で正当使用者の生体情報をもとに作成されたパスワードを、基準用パスワードとして記憶する手段と、パスワードと基準用パスワードを照合する手段と、管理サーバーに接続された端末に無線で情報を送信する手段とを有することを特徴とする。
【００２８】
本発明の通信システムにおいて、照合の結果、パスワードと基準となるパスワードが一致した場合には、端末を介して認証カードから管理サーバーに認証完了信号が送信されることを特徴とする。また、前記照合の結果、パスワードと基準となるパスワードが一致しない場合には、端末を介して認証カードから管理サーバーに非認証完了信号が送信されることを特徴とする。
【００２９】
本発明の通信システムにおいて、生体情報として手から得られた情報を用いることを特徴とする。
【００３０】
本発明の通信システムにおいて、生体情報として指紋から得られた情報を用いることを特徴とする。
【００３１】
本発明の通信システムにおいて、カードと端末との交信により得られている電源を用いて、管理サーバーに通知するまでの全てのステップを行うことを特徴とする。
【００３２】
本発明の使用者を識別する機能を有する認証カードは、使用者の生体情報を読み取るセンサと、前記センサで読み取られた生体情報をパスワードに変換するための対応表を記憶する手段と、前記対応表を参照して、前記センサで読み取られた生体情報をもとにパスワードを作成する手段と、前記パスワードを作成する手段で正当使用者の生体情報をもとに作成されたパスワードを、基準用パスワードとして記憶する手段と、前記パスワードと前記基準用パスワードを照合する手段と、無線で情報を送信する手段と、を有することを特徴とする。
【００３３】
本発明の認証カードにおいて、照合の結果、パスワードと基準となるパスワードが一致した場合には、認証カードは、情報を無線で送信可能であり、一方、照合が一致しない場合には、情報を無線で送信しないことを特徴とする。
【００３４】
本発明の認証カードにおいて、生体情報として手又は指紋から得られた情報を用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、生体的特徴を第三者に漏洩することなく利用することができ、厳密な本人認証をおこなうことのできる本人認証システムを提供することができる。
【００３６】
また、本発明によれば、照合用データは登録者本人が管理するため、管理サーバーに不当な侵入者があった場合にも、照合用データが漏洩することはない。
【００３７】
また、管理サーバに照合用のデータを保管する場合においても、生体的特徴から抽出したデータから生成した暗号化鍵を用いて乱数を暗号化し、該暗号化された乱数を照合用データとして保管する。そのため、万が一、照合用データが漏洩しても照合用データのみから登録者個人を特定することはできない。従って、ＩＤカードを盗難・紛失した場合にも、生体情報自体を無効にすることなく、管理サーバに登録してある照合用データを変更するだけで済む。そのため、セキュリティの向上を図ることができる。
【００３８】
本発明によれば、通信プロトコルの異なる複数の機能を１枚のカードで実現させたい場合にも、中央制御装置（ＣＰＵ）へソフトウエアをプログラムすることで対応できるため、実装部品点数を増やすことなく多機能化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００４０】
（実施の形態１）
本実施形態では、生体的特徴（バイオメトリクス）として指紋を利用するＩＤカードによる本人認証システムについて図２〜６を用いて説明する。
【００４１】
本実施形態に係る半導体装置の構成回路のブロック図を図２に示す。カード型の半導体装置（以下、ＩＤカード２００と記す）は、電磁波を送受信するためのアンテナ２１１（共振回路ともいう）と、電磁波から所定の周波数を得るためのクロック発生回路２１３と、データを圧縮伸張化するための復調回路２１４と、圧縮伸張化されたデータを符号化するための変調回路２１５と、外部から受信した電磁波をデジタルデータへ変換するためのＡ／Ｄ変換回路２１６と、外部から受信した電磁波から電力を発生するための電源回路２１７を備える電磁波送受信部２１０と、生体的特徴（バイオメトリクス）を取り込むためのセンサ２０１と、サンプリングした生体的特徴をデジタル画像データへ変換するためのＡ／Ｄ変換回路２０２と、不揮発性の記憶装置２０３（以下、メモリと呼ぶ）と、ＩＤカード２００内で処理するデータを暗号化するための暗号化回路２０６と、ＩＤカード２００内で処理するデータを復号化するための復号化回路２０７と、上記の回路を制御するための中央演算装置（以下、ＣＰＵ２０５と呼ぶ）と、を備え、これら全てが同一プラスチック基板上に形成されている。
【００４２】
なお、本実施形態に係るＩＤカード２００は、上記構成要素の他にボタン型電池や太陽電池フィルムなどの補助電源装置２０４を有していても良い。
【００４３】
つづいて、各機能ブロックについて説明する。
【００４４】
本実施形態では、指紋の検出方法として、指先腹側に光を照射あるいは走査した際、指紋の凹凸によって反射光の進む方向が異なることを利用する。
【００４５】
指紋読み取り用センサ２０１は、有機化合物を発光物質とする有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）や、無機化合物を発光物質とする無機ＥＬなどの自発光素子を用いた光源を有し、撮像素子がマトリクス状に配置されている。
【００４６】
通常指紋は、隆線と谷線の間隔が５００μｍ程度であるので、撮像素子を配置する間隔は５００μｍ以下であることが好ましい。より良くは、隆線の幅がおよそ１００μｍ以上３００μｍ以下であることから、１００μｍ以下の間隔であることが好ましい。
【００４７】
指先腹側の凹凸を感知して指紋を検出する方式には、たとえば、指先腹側の凹凸に光を照射あるいは走査し、光電変換素子を用いて反射光の強弱を検出する方法（光学式）や、微小電極と指先腹側の皮膚との間を極小コンデンサとして用いて、各コンデンサに微小電流を流したときに生じる電位差を検出する方法（静電容量式）、圧力により抵抗値が変化する素子を用いて、指先腹側の凹凸に応じた素子にかかる圧力の違いを検出する方法（感圧式）など様々提案されている。本実施形態においては光学式を用いる方法を示したが、凹凸を感知する方式に制限はなく、指紋を画像データとして処理できるよう検出できれば良い。
【００４８】
指紋読み取り用センサ２０１は、ＩＤカード２００を手に持った際、必然的に利用者の指先の腹が触れるような位置に配置されており、指の第一関節を含む指先腹側部分を接触させ指紋を読み取るのに必要充分な面積であれば良い。
【００４９】
電磁波送受信部２１０は、アンテナ２１１と電源回路２１７とクロック発生回路２１３とＡ／Ｄ変換回路２１６と復調回路２１４と変調回路２１５を有し、電磁波によるデータの送受信を制御する。
【００５０】
電磁波を送受信するためのアンテナ２１１は、アルミニウムや銀など高い電気伝導性を持つ金属を一定の幅で引き回し、所定の長さを有することが好ましい。また、アンテナ２１１は、クロック発生回路２１３に接続されており、受信した電磁波から所定の周波数を得ることができる。
【００５１】
前記アンテナ２１１において受信された電磁波は、電源回路２１７へ供給され、ＩＤカード２００を動作させるのに必要な電力に変換される。
【００５２】
ＩＤカード２００は電源回路２１７により発生した電力により動作する。しかし、電源回路２１７において発電した電力だけではＩＤカード２００に搭載された全ての機能を動作させるのに不十分である場合、補助電源装置２０４を用いることも可能である。補助電源装置２０４には、化学反応によって電力を生じるボタン型電池や、光電素子を用いた太陽電池フィルムなど、薄型の電力供給源を用いるのが好ましい。
【００５３】
前記アンテナ２１１において受信された電磁波は、復調回路２１４において元のデータに再構築され、Ａ／Ｄ変換回路２１６においてデジタルデータに変換され、ＣＰＵ２０５へ転送される。
【００５４】
また、ＣＰＵ２０５において処理されたデータは、変調回路２１５において符号化される。このとき生じた副搬送波がアンテナ２１１から外部へ送信される。
【００５５】
ＩＤカード２００に備えられた記憶装置２０３（メモリ）は、ワード線とビット線が絶縁体を介して交差する領域に記憶素子を含むメモリセルとカラムデコーダとロウデコーダとセレクタを有する。
【００５６】
記憶装置２０３は、ＩＤカード２００に電力が供給されていない間も登録データやＣＰＵ２０５の初期設定を保持するため、不揮発性メモリを用いることが好ましい。
【００５７】
また、記憶装置２０３は、書き換え可能であることが望ましい。書き換え可能な不揮発性メモリを用いることで、照合用データを書き換えることができ、セキュリティを向上させることができる。
【００５８】
ＩＤカード２００に備えられた中央演算装置（ＣＰＵ）２０５は、復調回路２１４との間に解析回路を備え、かつ変調回路２１５との間に符号化回路を備えたＲＦインタフェイスと、記憶装置２０３との間にメモリインタフェイスと、指紋読み取り用センサ２０１との間にセンサインタフェイスをそれぞれ有し、各インタフェイスを経由して得られたデータを暗号化するための暗号化回路２０６および復号化するための復号化回路２０７を有する。
【００５９】
また中央演算装置（ＣＰＵ）２０５は、動作時の作業スペースとして、揮発性メモリ２０８に接続されているのが好ましい。必要充分な容量の揮発性メモリに接続されていることで、ＣＰＵ２０５の処理時間を短縮させることができる。
【００６０】
暗号化回路２０６および復号化回路２０７は、特に専用回路を備えなくても、ＣＰＵ２０５に暗号化／復号化機能をソフトウエアとしてプログラムしておいても良い。
【００６１】
次に、本人認証システムについて説明する。本発明の本人認証システムのフロー（通常利用モード）を図３に示す。
【００６２】
利用者は、登録した指の第一関節を含む指先腹側が指紋読み取り用センサ２０１上に触れるようにＩＤカードを持ち、管理サーバに接続された端末へかざす。ＩＤカードは端末から送信される電磁波を受信して、発電し、ＣＰＵ２０５が動作を開始する（ステップＳ３０１）。また、ＣＰＵ２０５が動作を開始したのを受けて、センサ２０１と記憶装置２０３が動作を開始する。なお、例えば、端末に光源を設けてもよい。ＩＤカードに太陽電池フィルムを具備させている場合、ＩＤカードを端末にかざした際に光源から得られる光エネルギーを用いてＩＤカードに電源を供給させることもできる。
【００６３】
ＣＰＵ２０５は、基準用パスワードの有無を判断できる特定のレジスタ（以下、初期化確認レジスタと記す）を有している。したがって、ＣＰＵ２０５は起動時に初期化確認レジスタの状態を確認し（ステップＳ３０２）、指紋画像データをサンプリングする（ステップＳ３０３）。
【００６４】
指紋読み取り用センサ２０１によってサンプリングされた指紋の情報は、Ａ／Ｄ変換回路２０２においてデジタルデータに変換され、隆線と谷線の二次元パターンデータ（以下、「指紋画像データ」と記す）として処理される。サンプリングごとに生じる微妙な位置ずれや、汗や荒れなど体調に伴う変化による読み取り誤差を補正するための手段は、当分野において様々な技術がすでに提案されている。
【００６５】
上述したように、個々の登録者に一意的に対応した再現性のあるデータとしてサンプリングされた指紋画像データは、濃淡強調処理され、所定の面積に分割される。ここで所定の面積は、取り込まれた指紋画像データの隆線が少なくとも１本以上含まれる面積より大きくする必要がある。
【００６６】
図４に、指紋画像データの読み取り座標位置を示す図を示す。指紋画像データを分割する際の基準は、センサ２０１の中心点（０，０）４０２と第一関節に平行な直線４０３とする。第一関節のシワは、指の腹部分のシワより深く太いので指紋画像データを処理する際に容易に認識できる。ただし、センサ２０１の中心点（０，０）４０２は第一関節のシワに平行な直線４０３上にはないものとする。直線と該直線上にない一点とがあれば、座標軸方向を決定することができ、利用者が指を置いたときのずれを修正することが容易になる。また、指紋における個人の特徴点は第一関節のシワより先端側に顕著であるので、第一関節のシワが複数ある場合は、中心点（０，０）４０２との距離が最も近いものを選択するのが好ましい。
【００６７】
前記所定の面積に分割された指紋画像データのうち、登録時に選択したのと同一の座標点を含む指紋画像データをｎ個選択する（ｎは自然数）。各選択された指紋画像データについて、指紋の隆線における端点や分岐点などの特徴点（マニューシャ）の有無を調べ、特徴点がある場合は形状ごとに分類し、対応表を参照して（ステップＳ３０４）属性を表す一意の文字パターンを並べ、照合に用いるためのパスワード（単にパスワード又は照合用パスワードという）を作成する（ステップＳ３０５）。
【００６８】
前記照合用パスワードからハッシュ値を算出する（ステップＳ３０６）。ここで、ハッシュ値とは、不定長の原文から疑似乱数を生成する演算手法で求められる値である。つまり、データ幅の固定されていない長い情報を圧縮（要約）し、データ幅の固定された短い情報にするための関数である。ハッシュ関数を用いて原文を演算した結果をハッシュ値という。該照合用パスワードから算出されたハッシュ値と記憶装置２０３に登録されている基準用パスワードのハッシュ値を照合する（ステップＳ３０７）。現在、ＩＤカードを持って端末にかざしている者の指紋画像データから作成された照合用パスワードのハッシュ値と記憶装置２０３に登録されている基準用パスワードのハッシュ値が一致した場合、ＩＤカードは、現在の利用者がＩＤカードに登録されている正当な利用者であると認証し、認証が完了した旨の信号（認証完了信号）を管理サーバへ送信する（ステップＳ３０８）。
【００６９】
管理サーバは、認証完了信号を受信するとＩＤ番号を要求する。以降、管理サーバは、ＩＤカードからＩＤ番号を受信すると管理サーバに保管されているＩＤ番号を識別し、所定のサービスを提供する（ステップＳ３０９）。
【００７０】
現在ＩＤカードを持って端末にかざしている者の指紋画像データから生成された照合用パスワードのハッシュ値と記憶装置２０３に登録されている基準用パスワードのハッシュ値が不一致であった場合、ＩＤカードは、現在ＩＤカードを持って端末にかざしている者はＩＤカードに登録されている正当な利用者でないと識別し、認証者ではない旨の信号（非認証完了信号）を管理サーバへ送信し（ステップＳ３１０）、ＣＰＵ２０５をシャットダウンする。管理サーバは、非認証完了信号を受信すると通信を終了する（ステップＳ３１１）。
【００７１】
次に、ＩＤカード利用者登録時手続きもしくはパスワード変更手続き（登録変更モード）について図６を用いて説明する。
【００７２】
登録変更モードと通常利用モードの切り替えは、ＩＤカードを初期化することでおこなう。なお、ＩＤカードの初期化とは対応表の新規作成である。
【００７３】
ＣＰＵ２０５は、対応表の新規作成要求の有無を判断できる特定のレジスタ（以下、初期化確認レジスタと記す）を有している。したがって、ＣＰＵ２０５は起動時（ステップＳ６０１）に初期化確認レジスタの状態を確認し（ステップＳ６０２）、初期化確認レジスタが初期化されたことを示している場合は、登録変更モードと認識し、指紋画像データをサンプリングし（ステップＳ６０３）、新しい対応表を作成する（ステップＳ６０４）。
【００７４】
サンプリングされた指紋画像データは、濃淡強調処理され、所定の面積に分割される。所定の面積に分割された指紋画像データのうち、ＣＰＵ２０５において発生させた乱数により決まる座標点を含む指紋画像データをｎ個選択する（ｎは自然数）。各選択された指紋画像データについて、指紋の隆線における端点や分岐点などの特徴点（マニューシャ）の有無を調べ、特徴点がある場合は形状ごとに分類し、前記新しく作成された対応表を参照して属性を表す一意の文字パターンを並べ、新しい基準用パスワードを作成する（ステップＳ６０５）。
【００７５】
続いて、新しい基準用パスワードからハッシュ値を算出し（ステップＳ６０６）、該新しい基準用パスワードから算出されたハッシュ値を記憶装置２０３へ格納し（ステップＳ６０７）、動作を終了する。
【００７６】
なお、登録変更モードと通常利用モードの切り替えは、管理サーバから登録変更モードと通常利用モードに対応するコマンドを送信させ、ＩＤカードが該コマンドを受信し、実行することで登録変更モードと通常利用モードを切り替えても良い。
【００７７】
ここで、対応表の作成方法について説明する。
【００７８】
特徴点の形状に関して属性を表す一意の文字パターン対応表について図５に示す。図５（Ａ）〜（Ｈ）はそれぞれ、図４において所定の面積で分割された指紋画像データ４０１のうちのひとつである。
【００７９】
指紋画像データを処理する際、隆線の幅がちょうど１ピクセル分であり、隆線は黒く谷線は白く表示されているとする。図５（Ａ）は選択された部分に隆線が全く無い状態である。図５（Ｂ）は隆線が点状に存在する状態である。図５（Ｃ）は図５（Ｂ）の状態よりも長く、選択された部分に両方の端点が含まれる隆線が存在する状態である。図５（Ｄ）は図５（Ｃ）の状態よりもさらに長く、選択された部分に一方の端点が含まれる隆線が存在する状態である。図５（Ｅ）は複数の隆線間に谷線が島状に存在する状態である。図５（Ｆ）は隆線が途中で分岐している状態である。図５（Ｇ）は図５（Ｆ）の状態において選択された部分に分岐した一方の隆線の端点が存在する状態である。図５（Ｈ）は複数の隆線が途中で交差して存在している状態である。本実施形態では、たとえば、特徴点なしは「０００」、点は「１００」、短線横向きは「２００」、短線たて向きは「２９０」というように特徴点の形状と向きを一意の文字パターンで表す対応表を作成する。
【００８０】
前記対応表は複数のＩＤカード間において同一にする必要はなく、上記に示した以外に、例えば、特徴点なしは「Ａ００」、点は「Ｂ００」、短線横向きは「Ｃ００」、短線たて向きは「Ｄ９０」というように前述した対応表とは異なる一意の文字パターンで表すこともできる。
【００８１】
また、一つのＩＤカードが複数の対応表を持ち、どの対応表を用いるかを任意に変えられるようにすることもできる。つまり、同一の指紋画像データから複数の対応表を作成することが可能となる。対応表を変えることは、パスワードを変えることと同意であるので、利用者は多数のパスワードを覚えることなくセキュリティを強化することができる。
【００８２】
本実施形態では、登録変更モード時において、対応表を参照し、選択された座標点に対応する文字パターンを複数並べた数列を照合用パスワードとし、該照合用パスワードから算出されるハッシュ値と事前に登録された基準用パスワードから算出されるハッシュ値を照合する例を示した。しかし、セキュリティは低下するが、ハッシュ関数による計算はせずに、照合用パスワードと基準用パスワードを単純に照合し認証作業とすることも可能である。
【００８３】
上述したように本発明は、第三者がＩＤカードを持って端末にかざしても、ＩＤカードは、現在ＩＤカードを持って端末にかざしている者はＩＤカードに登録された正当な利用者ではないという非認証信号を発信するだけなので、第三者によるなりすましを防止し、第三者がＩＤカードから発信された情報から有益な情報を得ることもない。
【００８４】
また、ＩＤカードが、現在ＩＤカードを持って端末にかざしている者をＩＤカードに登録された正当な利用者であるかどうか認証し、認証した結果のみを管理サーバへ送信するので、ＩＤカードと管理サーバとの通信回数を減らすことができる。よって、通信に係る消費電力を低減できるばかりか、送受信信号を傍受される危険性が低くなる。
【００８５】
また、指紋画像データを含む照合用データはＩＤカードに記憶されており、ＩＤカード外部へ送信されることはない。したがって、管理サーバに不正な侵入者があった場合にも、本人認証のための照合用データが漏洩することはない。
【００８６】
さらに、照合用データとしてＩＤカードに記憶されているのは、利用者の指紋画像データを間接的に用いて計算した結果のみであり、指紋画像データという生体的特徴そのものはどこにも記憶されていないので、人権保護の観点からみて健全な運用ができる。
【００８７】
また、同一基板上にアンテナ、ＣＰＵ、メモリ、センサ等を一体形成しているため、低コストで作製することができる。
【００８８】
なお、本発明において、生体情報を読み取るセンサをＩＤカードの片方の面だけでなくＩＤカードの両面に設けてもよい。その場合、例えば、親指の腹の指紋と、人差し指の腹又は側面の指紋の両方を用いてパスワードを作成することができる。その際、２つの指紋から２つのパスワードを形成してもよく、また、２つの指紋から１つのパスワードを作成してもよい。２つの生体情報を用いることでよりセキュリティを強化することができる。
【実施例１】
【００８９】
本実施例では、第１の実施形態に係る本人認証システムを入室管理システムへ導入した場合の変形例として、生体的特徴から抽出したデータから生成した暗号化鍵を用いて乱数を暗号化し、該暗号化された乱数から算出したハッシュ値を照合用データとして用いた場合について図７を用いて説明する。
【００９０】
本実施例の本人認証システムのフローを図７に示す。図２に示すＩＤカード２００において、利用者は、登録した指の第一関節を含む指先腹側を指紋読み取り用センサ２０１に乗せてＩＤカードを持ち、管理サーバー１４に接続された端末へかざすと、ＩＤカードは端末から送信される電磁波を受信して、発電し、ＣＰＵ２０５が動作を開始する。また、ＣＰＵ２０５が動作開始したのを受けて、センサ２０１と記憶装置２０３が動作開始する。
【００９１】
次いで、第１の実施形態において説明したのと同様に、利用者の指紋画像データをサンプリングし（ステップＳ７０１）、所定の面積に分割する。
【００９２】
前記所定の面積に分割された指紋画像データのうち、ＣＰＵ２０５で発生させた乱数により決まる座標点を含む指紋画像データをｎ個選択する（ｎは自然数）。各選択された画像データについて、指紋の隆線における端点や分岐点などの特徴点（マニューシャ）の有無を調べ、特徴点がある場合は形状ごとに分類し、登録変更モード時に作成した特徴点の形状と向きなどの属性を一意の文字パターンで表す対応表を参照し、選択された座標点に対応する文字パターンを複数並べた数列から鍵Ａ’７０２ｂを生成する。
【００９３】
前記所定の面積に分割された指紋画像データを選択する個数ｎについて、自然数ｎは鍵Ａ７０２ａおよび鍵Ａ’７０２ｂのビット数と同一となる。鍵のビット数が大きいほど暗号解読は指数関数的に難しくなるので、自然数ｎはより多い方がよりセキュリティを強くできる。ただし、自然数ｎは指紋画像データを所定の面積に分割した数より大きくすることはできないことは自明である。
【００９４】
次いで、鍵Ａ’７０２ｂを用いて、記憶装置２０３に前回の認証時に暗号化して格納された乱数Ｅ（Ｒ，Ａ）７２０を解読する。解読された乱数Ｄ（Ｅ（Ｒ，Ａ））７２１のハッシュ値ｈ（Ｄ（Ｅ（Ｒ，Ａ）））７２２を算出し、記憶装置２０３に記憶されている基準用データｈ（Ｒ）７２３と照合する（ステップＳ７０２）。
【００９５】
照合作業終了後、鍵Ａ７０２ａと解読された乱数Ｄ（Ｅ（Ｒ，Ａ））７２１は破棄される。ただし、解読された乱数Ｄ（Ｅ（Ｒ，Ａ））７２１から算出したハッシュ値ｈ（Ｄ（Ｅ（Ｒ，Ａ）））７２２は、次回の基準用データとして記憶装置２０３で記憶される（ステップＳ７０３）。
【００９６】
解読された乱数Ｄ（Ｅ（Ｒ，Ａ））７２１のハッシュ値ｈ（Ｄ（Ｅ（Ｒ，Ａ）））７２２と記憶装置２０３に記憶されていた基準用データｈ（Ｒ）とが一致した場合（ステップＳ７０４）、ＩＤカードは、現在ＩＤカードを持って端末にかざしている者がＩＤカードに登録されている正当な利用者であると認証し（ステップＳ７０５）、認証完了信号を管理サーバへ送信する。
【００９７】
管理サーバは、認証完了信号を受信する（ステップＳ７０６）とＩＤ番号を要求する。ＩＤカードは、管理サーバからのＩＤ要求を受けてＩＤ番号を送信する（ステップＳ７０７）。以降従来のシステムと同様に、管理サーバは、ＩＤカードからＩＤ番号を受信すると管理サーバに保管されているＩＤ番号を識別し（ステップＳ７０８）、所定のサービスを提供する（ステップＳ７０９）。
【００９８】
解読された乱数Ｄ（Ｅ（Ｒ，Ａ））７２１のハッシュ値ｈ（Ｄ（Ｅ（Ｒ，Ａ）））７２２と記憶装置２０３に記憶されていた基準用データｈ（Ｒ）７２３とが不一致であった場合（ステップＳ７１０）、ＩＤカードは、現在ＩＤカードを持って端末にかざしている者はＩＤカードに登録されている正当な利用者でないと識別し、非認証完了信号を管理サーバへ送信し、ＣＰＵ２０５をシャットダウンする。
【００９９】
管理サーバは、非認証完了信号を受信すると通信を終了する。
【０１００】
ＩＤカード利用者登録手続きもしくはパスワード変更手続きについて説明する。
【０１０１】
登録変更モードと通常利用モードの切り替えは、ＩＤカードを初期化することでおこなう。ＩＤカードの初期化とは対応表の新規作成である。
【０１０２】
ＣＰＵ２０５は、対応表の新規作成要求の有無を判断できる特定のレジスタ（以下、初期化確認レジスタと記す）を有している。したがって、ＣＰＵ２０５は起動時に初期化確認レジスタの状態を確認し、初期化確認レジスタが初期化されたことを示している場合は、登録変更モードと認識し、指紋画像データをサンプリングし、新しい対応表を作成し、新しく作成された対応表を参照して鍵Ａ７０２ａを生成すると動作を終了する。
【０１０３】
対応表の作成方法は第１の実施形態に準ずる。つまり、サンプリングされた指紋画像データを濃淡強調処理し、所定の面積に分割したのち、ＣＰＵ２０５において発生させた乱数により決まる座標点を含む指紋画像データをｎ個選択する（ｎは自然数）。各選択された指紋画像データについて、指紋の隆線における端点や分岐点などの特徴点（マニューシャ）の有無を調べ、特徴点がある場合は形状ごとに分類する。このとき、たとえば、特徴点なしは「０００」、点は「１００」、短線横向きは「２００」、短線たて向きは「２９０」というように特徴点の形状と向きを一意の文字パターンで表す対応表を作成する。前記新しく作成された対応表を参照して属性を表す一意の文字パターンを並べ、新しい鍵Ａおよび鍵Ａと対照な鍵Ａ’を生成する。
【０１０４】
次に、ＣＰＵ２０５において乱数Ｒを発生させ、乱数Ｒを２つに複製し、一方は鍵Ａを用いて対象に暗号化され、もう一方はハッシュ値ｈ（Ｒ）を算出する。鍵Ａを用いて対象に暗号化された乱数Ｅ（Ｒ，Ａ）と算出したハッシュ値ｈ（Ｒ）は、次回からの基準用データとして記憶装置２０３で記憶される。乱数Ｒと鍵Ａは破棄される。
【０１０５】
基準用データは対象に暗号化されているので、同一の鍵が暗号化および復号化（解読）するために用いられる。本明細書では、図７において区別し易くするために、暗号化するための鍵を鍵Ａ７０２ａ、復号化するための鍵を鍵Ａ’７０２ｂと示した。
【０１０６】
また登録変更モードと通常利用モードの切り替えは、管理サーバから登録変更モードと通常利用モードに対応するコマンドを送信させ、ＩＤカードが該コマンドを受信し、実行することで登録変更モードと通常利用モードを切り替えても良い。
【０１０７】
本実施例では、通常利用時において、前回の認証時に記憶された基準用データを用いる例を示したが、登録時に記憶した基準用データを破棄せずに、毎回同じ基準用データとして用いても良い。もしくは、本人認証するたびに前記乱数Ｒを発生させ、ハッシュ値ｈ（Ｒ）を算出し、該ハッシュ値ｈ（Ｒ）を記憶装置２０３に記憶し、次回基準用データとして用いても良い。
【０１０８】
上述したように本発明は、第三者がＩＤカードを持って端末にかざしても、ＩＤカードは、現在ＩＤカードを持って端末にかざしている者はＩＤカードに登録された正当な利用者ではないという非認証信号を発信するだけなので、第三者によるなりすましを防止し、ＩＤカードから発信された情報から有益な情報を得ることもない。
【０１０９】
また、ＩＤカードが、現在ＩＤカードを持って端末にかざしている者をＩＤカードに登録された正当な利用者であるかどうか認証し、認証した結果のみを管理サーバへ送信するので、ＩＤカードと管理サーバとの通信回数を減らすことができる。よって、通信に係る消費電力を低減できるばかりか、送受信信号を傍受される危険性が低くなる。
【０１１０】
また、指紋画像データを含む照合用データはＩＤカードに記憶されており、ＩＤカード外部へ送信されることはない。したがって、管理サーバに不正な侵入者があった場合にも、本人認証のための照合用データが漏洩することはない。
【０１１１】
さらに、照合用データとしてＩＤカードに記憶されているのは、利用者の指紋画像データを間接的に用いて計算した結果のみであり、指紋画像データという生体的特徴そのものはどこにも記憶されていないので、人権保護の観点からみて健全な運用ができる。
【実施例２】
【０１１２】
本実施例では、本人認証システムを入室管理システムへ導入した場合について以下に述べる。
【０１１３】
入室希望者は、管理者に初期化されたＩＤカードを発行してもらい、ＩＤカードに自分用の照合用データを登録する。
【０１１４】
その後、所定の部屋へ行き、該ＩＤカードを手に持って所定の部屋の扉近くに設置された端末へかざす。このとき、ＩＤカードは、端末から受信した電磁波を用いて発電し、動作を開始する。
【０１１５】
つづいてＩＤカードは、利用者の指紋をサンプリングし、該指紋画像データから鍵Ａを生成する。鍵Ａを用いてＩＤカードに備えられた記憶装置に前回認証時に暗号化され格納されていた乱数Ｅ（Ｒ，Ａ）を解読し、解読した結果を用いてハッシュ値ｈ（Ｄ（Ｅ（Ｒ，Ａ）））を算出する。算出されたハッシュ値ｈ（Ｄ（Ｅ（Ｒ，Ａ）））と照合用データｈ（Ｒ）と照合し、一致していれば、認証完了信号を管理サーバへ送信し、不一致であれば、非認証完了信号を管理サーバへ送信する。
【０１１６】
管理サーバは、認証完了信号を受信するとＩＤ番号要求信号をＩＤカードへ送信する。ＩＤカードは、管理サーバからの要求に応じ、ＩＤ番号を送信する。管理サーバは、ＩＤカードから送信されたＩＤ番号を識別し、入室許可者であれば扉を解錠する。
【０１１７】
管理サーバは、非認証完了信号を受信するとＩＤカードとの通信を終了する。もちろん、扉は施錠されたままである。
このとき、現在の利用者がＩＤカードに登録された正当な利用者として認証されなかった旨を知らせるために、扉近くに設置された端末にブザーやランプを備えても良い。
【０１１８】
ＩＤカードと管理サーバとの通信は、所定の部屋の扉近くに設置された端末を介しておこなわれる。
【０１１９】
なお、セキュリティの低い入室管理システムの場合、ＩＤカードから送信された認証完了信号を受信した時点で管理サーバは利用者を識別し、扉を解錠するようにしても良い。
【実施例３】
【０１２０】
本実施例では、カード型半導体装置を構成するセンサ部、電磁波送受信部、記憶装置および中央制御装置を構成する薄膜トランジスタの製造工程について図８を用いて説明する。
【０１２１】
まず、基板８０１上に島状の半導体膜８０３ａ、８０３ｂを形成する（図８（Ａ））。島状の半導体膜８０３ａ、８０３ｂは、基板８０１上にあらかじめ形成された絶縁膜８０２上に公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等）を用いてシリコン（Ｓｉ）を主成分とする材料（例えばＳｉｘＧｅ１−ｘ等）等を用いて非晶質半導体膜を形成し、当該非晶質半導体膜を結晶化させ、半導体膜を選択的にエッチングすることにより設けることができる。なお、非晶質半導体膜の結晶化は、レーザ結晶化法、ＲＴＡ又はファーネスアニール炉を用いる熱結晶化法、結晶化を助長する金属元素を用いる熱結晶化法またはこれら方法を組み合わせた方法等の公知の結晶化法により行うことができる。なお、図８では、島状の半導体膜８０３ａ、８０３ｂの端部を直角に近い形状（８５゜≦θ≦１００゜）で設ける。
【０１２２】
基板８０１には、バリウムホウケイ酸ガラスや、アルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板、石英基板、セラミック基板またはステンレスを含む金属基板等を用いることができる。他にも、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）に代表されるプラスチックや、アクリル等の可撓性を有する合成樹脂からなる基板を用いることも可能である。可撓性を有する基板を用いることによって、折り曲げが可能である半導体装置を作製することが可能となる。また、このような基板であれば、その面積や形状に大きな制限はないため、基板８０１として、例えば、１辺が１メートル以上であって、矩形状のものを用いれば、生産性を格段に向上させることができる。このような利点は、円形のシリコン基板を用いる場合と比較すると、大きな優位点である。
【０１２３】
絶縁膜８０２は、下地膜として機能し、基板８０１からＮａなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属が、半導体膜８０３ａ、８０３ｂ中に拡散し、半導体素子の特性に悪影響を及ぼすのを防ぐために設ける。絶縁膜８０２としては、酸化珪素（ＳｉＯｘ）、窒化珪素（ＳｉＮｘ）、酸化窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ）（ｘ＞ｙ）、窒化酸化珪素（ＳｉＮｘＯｙ）（ｘ＞ｙ）等の酸素または窒素を有する絶縁膜の単層構造、またはこれらの積層構造で設けることができる。例えば、絶縁膜８０２を２層構造で設ける場合、１層目の絶縁膜として窒化酸化珪素膜で設け、２層目の絶縁膜として酸化窒化珪素膜を設けるとよい。また、絶縁膜８０２を３層構造で設ける場合、１層目の絶縁膜として酸化窒化珪素膜を設け、２層目の絶縁膜として窒化酸化珪素膜を設け、３層目の絶縁膜として酸化窒化珪素膜を設けるとよい。
【０１２４】
半導体膜８０３ａ、８０３ｂは、非晶質（アモルファス）半導体またはセミアモルファス半導体（ＳＡＳ）で形成することができる。また多結晶半導体膜を用いていても良い。ＳＡＳは、非晶質と結晶構造（単結晶、多結晶を含む）の中間的な構造を有し、自由エネルギー的に安定な第３の状態を有する半導体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する結晶質な領域を含んでいる。少なくとも膜中の一部の領域には、０．５以上２０ｎｍ以下の結晶領域を観測することができ、珪素を主成分とする場合にはラマンスペクトルが５２０ｃｍ−１よりも低波数側にシフトしている。Ｘ線回折では珪素結晶格子に由来するとされる（１１１）、（２２０）の回折ピークが観測される。未結合手（ダングリングボンド）の終端化として水素またはハロゲンを少なくとも１原子％またはそれ以上含ませている。ＳＡＳは、ケイ素を含む気体をグロー放電分解（プラズマＣＶＤ）して形成する。ケイ素を含む気体としては、ＳｉＨ４、その他にもＳｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＣｌ４、ＳｉＦ４などを用いることが可能である。またＧｅＦ４を混合させても良い。このケイ素を含む気体をＨ２、または、Ｈ２とＨｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｎｅから選ばれた一種または複数種の希ガス元素で希釈してもよい。希釈率は２倍から１０００倍の範囲とするとよい。圧力は概略０．１Ｐａ以上１３３Ｐａ以下の範囲、電源周波数は１ＭＨｚ以上１２０ＭＨｚ以下、好ましくは１３ＭＨｚ以上６０ＭＨｚ以下。基板加熱温度は３００℃以下でよい。膜中の不純物元素として、酸素、窒素、炭素などの大気成分の不純物は１×１０２０ｃｍ−１以下とすることが望ましく、特に、酸素濃度は５×１０１９／ｃｍ３以下、好ましくは１×１０１９／ｃｍ３以下とする。ここでは、公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等）を用いてシリコン（Ｓｉ）を主成分とする材料（例えばＳｉｘＧｅ１−ｘ等）で非晶質半導体膜を形成し、当該非晶質半導体膜をレーザ結晶化法、ＲＴＡ又はファーネスアニール炉を用いる熱結晶化法、結晶化を助長する金属元素を用いる熱結晶化法などの公知の結晶化法により結晶化させる。また、結晶化の方法として、他にもＤＣバイアスを印加して熱プラズマを発生することにより、当該熱プラズマを半導体膜に作用することによって行ってもよい。
【０１２５】
次に、プラズマ処理を行い半導体膜８０３ａ、８０３ｂを酸化または窒化することによって、当該半導体膜８０３ａ、８０３ｂの表面にそれぞれ酸化膜または窒化膜（以下、絶縁膜８２１ａ、絶縁膜８２１ｂとも記す）を形成する（図８（Ｂ））。例えば、半導体膜８０３ａ、８０３ｂとしてＳｉを用いた場合、絶縁膜８２１ａおよび絶縁膜８２１ｂとして、酸化珪素（ＳｉＯｘ）または窒化珪素（ＳｉＮｘ）が形成される。また、プラズマ処理により半導体膜８０３ａ、８０３ｂを酸化させた後に、再度プラズマ処理を行うことによって窒化させてもよい。この場合、半導体膜８０３ａ、８０３ｂに接して酸化珪素（ＳｉＯｘ）が形成され、当該酸化珪素の表面に窒化酸化珪素（ＳｉＮｘＯｙ）（ｘ＞ｙ）が形成される。なお、プラズマ処理により半導体膜を酸化する場合には、酸素雰囲気下（例えば、酸素（Ｏ２）と希ガス（Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅの少なくとも一つを含む）雰囲気下または酸素と水素（Ｈ２）と希ガス雰囲気下または一酸化二窒素と希ガス雰囲気下）でプラズマ処理を行う。一方、プラズマ処理により半導体膜を窒化する場合には、窒素雰囲気下（例えば、窒素（Ｎ２）と希ガス（Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅの少なくとも一つを含む）雰囲気下または窒素と水素と希ガス雰囲気下またはＮＨ３と希ガス雰囲気下）でプラズマ処理を行う。希ガスとしては、例えばＡｒを用いることができる。また、ＡｒとＫｒを混合したガスを用いてもよい。そのため、絶縁膜８２１ａ、８２１ｂは、プラズマ処理に用いた希ガス（Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅの少なくとも一つを含む）を含んでおり、Ａｒを用いた場合には絶縁膜８２１ａ、８２１ｂにＡｒが含まれている。
【０１２６】
また、プラズマ処理は、上記ガスの雰囲気中において、電子密度が１×１０１１ｃｍ−３以上であり、プラズマの電子温度が１．５ｅＶ以下で行う。より詳しくいうと、電子密度が１×１０１１ｃｍ−３以上１×１０１３ｃｍ−３以下で、プラズマの電子温度が０．５ｅＶ以上１．５ｅＶ以下で行う。プラズマの電子密度が高密度であり、基板８０１上に形成された被処理物（ここでは、半導体膜８０３ａ、８０３ｂ）付近での電子温度が低いため、被処理物に対するプラズマによる損傷を防止することができる。また、プラズマの電子密度が１×１０１１ｃｍ−３以上と高密度であるため、プラズマ処理を用いて、被照射物を酸化または窒化することよって形成される酸化物または窒化膜は、ＣＶＤ法やスパッタ法等により形成された膜と比較して膜厚等が均一性に優れ、且つ緻密な膜を形成することができる。また、プラズマの電子温度が１．５ｅＶ以下と低いため、従来のプラズマ処理や熱酸化法と比較して低温度で酸化または窒化処理を行うことができる。たとえば、ガラス基板の歪点よりも１００度以上低い温度でプラズマ処理を行っても十分に酸化または窒化処理を行うことができる。なお、プラズマを形成するための周波数としては、マイクロ波（２．４５ＧＨｚ）等の高周波を用いることができる。なお、以下に特に断らない場合は、プラズマ処理として上記条件を用いて行うものとする。
【０１２７】
次に、絶縁膜８２１ａ、８２１ｂを覆うようにゲート絶縁膜８０４を形成する（図８（Ｃ））。ゲート絶縁膜８０４は、公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等）を用いて、酸化珪素（ＳｉＯｘ）、窒化珪素（ＳｉＮｘ）、酸化窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ）（ｘ＞ｙ）、窒化酸化珪素（ＳｉＮｘＯｙ）（ｘ＞ｙ）等の酸素または窒素を有する絶縁膜の単層構造、またはこれらの積層構造で設けることができる。例えば、半導体膜８０３ａ、８０３ｂとしてＳｉを用い、プラズマ処理により当該Ｓｉを酸化させることによって当該半導体膜８０３ａ、８０３ｂ表面に絶縁膜８２１ａ、８２１ｂとして酸化珪素を形成した場合、当該絶縁膜８２１ａ、８２１ｂ上にゲート絶縁膜として酸化珪素（ＳｉＯｘ）を形成する。また、上記図８（Ｂ）において、プラズマ処理により半導体膜８０３ａ、８０３ｂを酸化または窒化することによって形成された絶縁膜８２１ａ、８２１ｂの膜厚が十分である場合には、当該絶縁膜８２１ａ、８２１ｂをゲート絶縁膜として用いることも可能である。
【０１２８】
次に、ゲート絶縁膜８０４上にゲート電極８０５と、ゲート電極を覆って設けられた絶縁膜８０６、８０７と、半導体膜８０３ａ、８０３ｂのソース領域またはドレイン領域と電気的に接続し且つ絶縁膜８０７上に設けられた導電膜８０８とを形成することによって、島状の半導体膜８０３ａ、８０３ｂをチャネル形成領域として用いたｎ型の薄膜トランジスタ８１０ａ、ｐ型の薄膜トランジスタ８１０ｂを有する半導体装置を作製することができる（図８（Ｄ））。
【０１２９】
絶縁膜８０６は、公知の手段（スパッタ法やプラズマＣＶＤ法等）により、酸化珪素（ＳｉＯｘ）、窒化珪素（ＳｉＮｘ）、酸化窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ）（ｘ＞ｙ）、窒化酸化珪素（ＳｉＮｘＯｙ）（ｘ＞ｙ）等の酸素または窒素を有する絶縁膜やＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）等の炭素を含む膜の単層構造、またはこれらの積層構造で設けることができる。
【０１３０】
絶縁膜８０７は、酸化珪素（ＳｉＯｘ）、窒化珪素（ＳｉＮｘ）、酸化窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ）（ｘ＞ｙ）、窒化酸化珪素（ＳｉＮｘＯｙ）（ｘ＞ｙ）等の酸素または窒素を有する絶縁膜やＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）等の炭素を含む膜はもちろん、その他にもエポキシ、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルフェノール、ベンゾシクロブテン、アクリル等の有機材料やシロキサン樹脂からなる単層または積層構造で設けることができる。なお、シロキサン樹脂とは、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む樹脂に相当する。シロキサンは、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成される。置換基として、少なくとも水素を含む有機基（例えばアルキル基、芳香族炭化水素）が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いることもできる。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。なお、図８における半導体装置において、絶縁膜８０６を設けずにゲート電極８０５を覆うように直接絶縁膜８０７を設けることも可能である。
【０１３１】
導電膜８０８としては、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｔａ、Ａｕ、Ｍｎから選ばれた一種の元素または当該元素を複数含む合金からなる単層または積層構造を用いることができる。例えば、当該元素を複数含む合金からなる導電膜として、例えばＣとＴｉを含有したＡｌ合金、Ｎｉを含有したＡｌ合金、ＣとＮｉを含有したＡｌ合金、ＣとＭｎを含有したＡｌ合金等を用いることができる。また、積層構造で設ける場合、ＡｌとＴｉを積層させることによって設けることができる。
【０１３２】
また、図８において、ｎ型の薄膜トランジスタ８１０ａはゲート電極８０５の側壁に接してサイドウォールを有し、半導体膜８０３ａにｎ型の導電性を付与する不純物が選択的に添加されたソース領域、ドレイン領域およびサイドウォールの下方に設けられたＬＤＤ領域が形成されている。また、ｐ型の薄膜トランジスタ８１０ｂはゲート電極８０５の側壁に接してサイドウォールを有し、半導体膜８０３ｂにｐ型の導電性を付与する不純物が選択的に添加されたソース領域およびドレイン領域が形成されている。なお、本発明のＩＤカードに用いられる半導体装置に含まれる薄膜トランジスタの構造は上述した構造に限られない。例えば、図８では、ｎ型の薄膜トランジスタ８１０ａにＬＤＤ領域を設け、ｐ型の薄膜トランジスタ８１０ｂにはＬＤＤ領域を設けていないが、両方にＬＤＤ領域を設けた構成としてもよいし、両方にＬＤＤ領域およびサイドウォールを設けない構造（図９（Ａ））とすることも可能である。また、薄膜トランジスタの構造として上述した構造に限られず、チャネル形成領域が１つ形成されるシングルゲート構造でもよいし、２つ形成されるダブルゲート構造または３つ形成されるトリプルゲート構造等のマルチゲート構造を用いることができる。また、ボトムゲート構造としてもよいし、チャネル形成領域の上下にゲート絶縁膜を介して配置された２つのゲート電極を有するデュアルゲート型としてもよい。また、ゲート電極を積層構造で設ける場合に、ゲート電極下方に形成される第１の導電膜８０５ａと当該第１の導電膜８０５ａ上に形成される第２の導電膜８０５ｂで設け、当該第１の導電膜をテーパー状で形成し、第１の導電膜にのみ重なるようにソースまたはドレイン領域として機能する不純物領域より低い濃度の不純物領域を設ける構造（図９（Ｂ））で設けることもできる。また、ゲート電極を積層構造で設ける場合に、ゲート電極の下方に形成される第１の導電膜９２５ａと当該第１の導電膜９２５ａ上に形成される第２の導電膜９２５ｂで設け、当該第２の導電膜９２５ｂの側壁に接し且つ導電膜９２５ａの上方に形成されるようにサイドウォールを設ける構造（図９（Ｃ））とすることも可能である。なお、上記構成において、半導体膜８０３ａ、８０３ｂのソースまたはドレイン領域として機能する不純物領域をＮｉ、Ｃｏ、Ｗ等のシリサイドで設けることも可能である。
【０１３３】
このように、半導体膜８０３ａ、８０３ｂ上にゲート絶縁膜８０４を設ける前に、プラズマ処理により半導体膜８０３ａ、８０３ｂの表面を酸化または窒化することによって、チャネル形成領域の端部８５１ａ、８５１ｂ等におけるゲート絶縁膜８０４の被覆不良に起因するゲート電極と半導体膜のショート等を防止することができる。つまり、島状の半導体膜の端部が直角に近い形状（８５゜≦θ≦１００゜）を有する場合には、ＣＶＤ法やスパッタ法等により半導体膜を覆うようにゲート絶縁膜を形成した際に、半導体膜の端部においてゲート絶縁膜の段切れ等による被覆不良の問題が生じる恐れがあるが、あらかじめ半導体膜の表面にプラズマ処理を用いて酸化または窒化しておくことによって、半導体膜の端部におけるゲート絶縁膜の被覆不良等を防止することが可能となる。
【０１３４】
ここでは、半導体膜８０３ａ、８０３ｂ上にプラズマ処理を行ったが、ゲート絶縁膜８０４、ゲート電極８０５、及び絶縁膜８０６上においてもプラズマ処理を行い、当該ゲート絶縁膜、ゲート電極、絶縁膜を酸化または窒化してもよい。プラズマ処理を行うことによって得られたゲート絶縁膜及び層間絶縁膜は、ＣＶＤ法やスパッタ法で形成された絶縁膜と比較して緻密でピンホール等の欠陥も少ないため、薄膜トランジスタの特性を向上させることができる。
【０１３５】
また、上述したようにプラズマ処理を行うことによって、半導体膜や絶縁膜に付着したゴミ等の不純物の除去を容易に行うことができる。一般的に、ＣＶＤ法やスパッタ法等により形成された膜にはゴミ（パーティクルともいう）が付着していることがある。例えば、図１０（Ａ）に示すように、絶縁膜または導電膜または半導体膜等の膜１７１上にＣＶＤ法やスパッタ法等により形成された絶縁膜１７２上にゴミ１７３が形成される場合がある。このような場合であっても、プラズマ処理を行い絶縁膜１７２を酸化または窒化することによって、絶縁膜１７２の表面に酸化膜または窒化膜（以下、絶縁膜１７４ともいう）が形成される。絶縁膜１７４は、ゴミ１７３が存在しない部分のみならず、ゴミ１７３の下側の部分にも回り込むように酸化または窒化されることによって、絶縁膜１７４の体積が増加する。一方、ゴミ１７３の表面もプラズマ処理によって酸化または窒化され絶縁膜１７５が形成され、その結果ゴミ１７３の体積も増加する（図１０（Ｂ））。
【０１３６】
このとき、ゴミ１７３は、ブラシ洗浄等の簡単な洗浄により、絶縁膜１７４の表面から容易に除去される状態になる。このように、プラズマ処理を行うことによって、当該絶縁膜または半導体膜に付着した微細なゴミであっても当該ゴミの除去が容易になる。なお、これはプラズマ処理を行うことによって得られる効果であり、本実施例のみならず、他の実施例においても同様のことがいえる。
【０１３７】
このように、プラズマ処理を行い半導体膜またはゲート絶縁膜を酸化または窒化して表面を改質することにより、緻密で膜質のよい絶縁膜を形成することができる。また、絶縁膜の表面に付着したゴミ等を洗浄によって、容易に除去することが可能となる。その結果、絶縁膜を薄く形成する場合であってもピンホール等の欠陥を防止し、薄膜トランジスタ等の半導体素子の微細化および高性能化を実現することが達成できる。
【０１３８】
図１１は駆動回路の上面図であり、図１１中の点線ａ−ｂで切断した断面が、図８（ｄ）の駆動回路部に対応している。このような配線の配置において、屈曲部や配線幅が変化する部位の角部をなめらかにして、丸みを付けることにより、プラズマによるドライエッチの際、異常放電による微粉の発生を抑え、凹部では、洗浄のときに、たとえできた微粉であっても、それが角に集まりやすいのを洗い流す結果として歩留まり向上が甚だしく期待できるという効果を有する。すなわち、製造工程における塵や微粉の問題を解消することができる。また、配線の角部がラウンドをとることにより、電気的にも伝導させることが期待できる。また、多数の平行配線では、ゴミを洗い流すのにはきわめて好都合である。
【０１３９】
なお、本実施例は上記実施の形態及び実施例と自由に組み合わせて行うことができる。
【実施例４】
【０１４０】
本実施例では、第１の実施形態に係る通信システムにおける電磁波送受信部２１０について詳しく説明する。
【０１４１】
図１２は、無線通信を使って信号の送受信をする半導体装置の構成を示す。この半導体装置１２０１は、リーダ／ライタ装置１２０９と無線通信を行う機能を備えている。リーダ／ライタ装置１２０９は、通信回線で接続されていて、コンピュータの制御により、若しくはコンピュータの端末として半導体装置１２０１とデータの通信を行う機能を備えている。また、リーダ／ライタ装置１２０９は、ネットワークから独立して半導体装置１２０１と通信を行う構成としても良い。
【０１４２】
半導体装置１２０１は共振回路１２０２、電源回路１２０３、クロック発生回路１２０４、復調回路１２０５、制御回路１２０６、メモリ部１２０７、符号化及び変調回路１２０８を有する。共振回路１２０２、電源回路１２０３はアナログ回路で構成され、制御回路１２０６及びメモリ部１２０７はデジタル回路で構成されている。クロック発生回路１２０４、復調回路１２０５、符号化及び変調回路１２０８は、アナログ部分とデジタル部分を有する。
【０１４３】
半導体装置１２０１において、共振回路１２０２は電源回路１２０３、クロック発生回路１２０４にそれぞれ接続している。また、復調回路１２０５、符号化及び変調回路１２０８のアナログ部分は共振回路１２０２にそれぞれ接続しており、復調回路１２０５、符号化及び変調回路１２０８のデジタル部分は制御回路１２０６を経由してメモリ部１２０７と接続している。電源回路１２０３およびクロック発生回路１２０４は図２に示す半導体装置を構成する全機能回路にそれぞれ接続されている。なお、制御回路１２０６およびメモリ部１２０７は、図２に示す中央制御装置２０５および揮発性メモリ２０８によってそれぞれ置き換えることができる。
【０１４４】
これらの回路はトランジスタを含んで構成されている。トランジスタは単結晶基板に形成されるＭＯＳトランジスタの他、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）で構成することもできる。図１３はこれらの回路を構成するトランジスタの断面構造を示す図である。図１３は、ｎチャネル型トランジスタ（ｎチャネル型ＴＦＴ）２５１、ｎチャネル型トランジスタ２５２、容量素子２５４、抵抗素子２５５、ｐチャネル型トランジスタ２５３が示されている。各トランジスタは半導体層３５５、絶縁層３５８、ゲート電極３５９を備えている。ゲート電極３５９は、第１導電層３５３と第２導電層３５２の積層構造で形成されている。また、図１４（Ａ）〜（Ｅ）は、図１３で示すトランジスタ、容量素子、抵抗素子に対応する上面図であり合わせて参照することができる。
【０１４５】
図１３において、ｎチャネル型ＴＦＴ２５１は、チャネル長方向（キャリアの流れる方向）において、半導体層３５５に配線３５４とコンタクトを形成するソース及びドレイン領域を形成する不純物領域３５６と、その不純物濃度よりも低濃度にドープされた不純物領域３５７が形成されている。不純物領域３５７は低濃度ドレイン（ＬＤＤ）とも呼ばれる。不純物領域３５６と不純物領域３５７には、ｎチャネル型ＴＦＴ２５１を構成する場合、ｎ型を付与する不純物としてリンなどが添加されている。ＬＤＤはホットエレクトロン劣化や短チャネル効果を抑制する手段として形成される。
【０１４６】
図１４（Ａ）で示すように、ｎチャネル型ＴＦＴ２５１のゲート電極３５９において、第１導電層３５３は、第２導電層３５２の両側に広がって形成されている。この場合において、第１導電層３５３の膜厚は、第２導電層の膜厚よりも薄く形成されている。第１導電層３５３の厚さは、１０ｋＶ以上１００ｋＶ以下の電界で加速されたイオン種を通過させることが可能な厚さに形成されている。不純物領域３５７はゲート電極３５９の第１導電層３５３と重なるように形成されている。すなわち、ゲート電極３５９とオーバーラップするＬＤＤ領域を形成している。この構造は、ゲート電極３５９において、第２導電層３５２をマスクとして、第１導電層３５３を通して一導電型の不純物を添加することにより、自己整合的に不純物領域３５７を形成している。すなわち、ゲート電極とオーバーラップするＬＤＤを自己整合的に形成している。
【０１４７】
両側にＬＤＤを有するトランジスタは、図１２における電源回路１２０３の整流用のＴＦＴや、論理回路に用いられるトランスミッションゲート（アナログスイッチとも呼ぶ）を構成するトランジスタに適用される。これらのＴＦＴは、ソース電極とドレイン電極に正負両方の電圧が印加されるため、ゲート電極の両側にＬＤＤを設けることが好ましい。
【０１４８】
図１３において、ｎチャネル型ＴＦＴ２５２は、半導体層３５５にソース及びドレイン領域を形成する不純物領域３５６と、その不純物濃度よりも低濃度にドープされた不純物領域３５７が形成されている。その不純物領域３５７は、チャネル形成領域の片側に、不純物領域３５６と接するように設けられている。図１４（Ｂ）で示すように、ｎチャネル型ＴＦＴ２５２のゲート電極３５９において、第１導電層３５３は、第２導電層３５２の片側に広がって形成されている。この場合も同様に、第２導電層３５２をマスクとして、第１導電層３５３を通して一導電型の不純物を添加することにより、自己整合的にＬＤＤを形成することができる。
【０１４９】
片側にＬＤＤを有するトランジスタは、ソース及びドレイン電極間に正電圧のみ、もしくは負電圧のみが印加されるトランジスタに適用すればよい。具体的には、インバータ回路、ＮＡＮＤ回路、ＮＯＲ回路、ラッチ回路といった論理ゲートを構成するトランジスタや、センスアンプ、定電圧発生回路、ＶＣＯといったアナログ回路を構成するトランジスタに適用すればよい。
【０１５０】
図１３において、容量素子２５４は、第１導電層３５３と半導体層３５５とで絶縁層３５８を挟んで形成されている。容量素子２５４を形成する半導体層３５５には、不純物領域３６６と不純物領域３６７を備えている。不純物領域３６７は、半導体層３５５において第１導電層３５３と重なる位置に形成される。また、不純物領域３６６は配線３５４とコンタクトを形成する。不純物領域３６７は、第１導電層３５３を通して一導電型の不純物を添加することができるので、不純物領域３６６と不純物領域３６７に含まれる不純物濃度は同じにすることもできるし、異ならせることも可能である。いずれにしても、容量素子２５４において、半導体層３５５は電極として機能させるので、一導電型の不純物を添加して低抵抗化しておくことが好ましい。また、第１導電層３５３は、図１４（Ｃ）に示すように、第２導電層３５２を補助的な電極として利用することにより、電極として十分に機能させることができる。このように、第１導電層３５３と第２導電層３５２を組み合わせた複合的な電極構造とすることにより、容量素子２５４を自己整合的に形成することができる。
【０１５１】
容量素子は、図１２において、電源回路１２０３が有する保持容量、あるいは共振回路１２０２が有する共振容量として用いられる。特に、共振容量は、容量素子の２端子間に正負両方の電圧が印加されるため、２端子間の電圧の正負によらず容量として機能することが必要である。
【０１５２】
図１３において、抵抗素子２５５は、第１導電層３５３によって形成されている。第１導電層３５３は３０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下程度の厚さに形成されるので、その幅や長さを適宜設定して抵抗素子を構成することができる。
【０１５３】
抵抗素子２５５は、図１２において変調回路５５８が有する抵抗負荷として用いられる。また、ＶＣＯなどで電流を制御する場合の負荷としても用いられる場合がある。抵抗素子２５５は、高濃度に不純物元素を含む半導体層や、膜厚の薄い金属層によって構成すればよい。抵抗値が膜厚、膜質、不純物濃度、活性化率などに依存する半導体層に対して、金属層は、膜厚、膜質で抵抗値が決定するため、ばらつきが小さく好ましい。
【０１５４】
図１３において、ｐチャネル型トランジスタ２５３は、半導体層３５５に不純物領域３１２を備えている。この不純物領域３１２は、配線３５４とコンタクトを形成するソース及びドレイン領域を形成する。ゲート電極３５９の構成は第１導電層３５３と第２導電層３５２が重畳した構成となっている。ｐチャネル型トランジスタ２５３はＬＤＤを設けないシングルドレイン構造のトランジスタである。ｐチャネル型トランジスタ２５３を形成する場合、不純物領域３１２にはｐ型を付与する不純物として硼素などが添加される。一方、不純物領域３１２にリンを添加すればシングルドレイン構造のｎチャネル型トランジスタとすることもできる。
【０１５５】
半導体層３５５及び絶縁層３５８の一方若しくは双方に対してマイクロ波で励起され、電子温度が２ｅＶ以下、イオンエネルギーが５ｅＶ以下、電子密度が１０１１以上１０１３／ｃｍ３以下程度である高密度プラズマ処理によって酸化又は窒化処理しても良い。このとき、基板温度を３００℃以上４５０℃以下とし、酸化雰囲気（Ｏ２、Ｎ２Ｏなど）又は窒化雰囲気（Ｎ２、ＮＨ３など）で処理することにより、半導体層３５５と絶縁層３５８の界面の欠陥準位を低減することができる。絶縁層３５８に対してこの処理を行うことにより、この絶縁層の緻密化を図ることができる。すなわち、荷電欠陥の生成を抑えトランジスタのしきい値電圧の変動を抑えることができる。また、トランジスタを３Ｖ以下の電圧で駆動させる場合には、このプラズマ処理により酸化若しくは窒化された絶縁層３５８をゲート絶縁層として適用することができる。また、トランジスタの駆動電圧が３Ｖ以上の場合には、このプラズマ処理で半導体層３５５の表面に形成した絶縁層とＣＶＤ法（プラズマＣＶＤ法若しくは熱ＣＶＤ法）で堆積した絶縁層とを組み合わせてゲート絶縁層を形成することができる。また、同様にこの絶縁層は、容量素子２５４の誘電体層としても利用することができる。この場合、このプラズマ処理で形成された絶縁層は、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の厚さで形成され、緻密な膜であるので、大きな電荷容量を持つ容量素子を形成することができる。
【０１５６】
図１３及び図１４を参照して説明したように、膜厚の異なる導電層を組み合わせることにより、さまざまな構成の素子を形成することができる。第１導電層のみが形成される領域と、第１導電層と第２導電層が積層されている領域は、回折格子パターン或いは半透膜からなる光強度低減機能を有する補助パターンを設置したフォトマスクまたはレチクルを用いて形成することができる。すなわち、フォトリソグラフィー工程において、フォトレジストを露光する際に、フォトマスクの透過光量を調節して、現像されるレジストマスクの厚さを異ならせる。この場合、フォトマスクまたはレチクルに解像度限界以下のスリットを設けて上記複雑な形状を有するレジストを形成してもよい。また、現像後に約２００℃のベークを行ってフォトレジスト材料で形成されるマスクパターンを変形させてもよい。
【０１５７】
また、回折格子パターン或いは半透膜からなる光強度低減機能を有する補助パターンを設置したフォトマスクまたはレチクルを用いることにより、第１導電層のみが形成される領域と、第１導電層と第２導電層が積層されている領域を連続して形成することができる。図１４（Ａ）に示すように、第１導電層のみが形成される領域を半導体層上に選択的に形成することができる。このような領域は、半導体層上において有効であるが、それ以外の領域（ゲート電極と連続する配線領域）では必要がない。このフォトマスク若しくはレチクルを用いることにより、配線部分は、第１導電層のみの領域を作らないで済むので、配線密度を実質的に高めることができる。
【０１５８】
図１３及び図１４の場合には、第１導電層はタングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、窒化タンタル（ＴａＮ）またはモリブデン（Ｍｏ）などの高融点金属、又は高融点金属を主成分とする合金もしくは化合物を３０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の厚さで形成する。また、第２導電層はタングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、窒化タンタル（ＴａＮ）またはモリブデン（Ｍｏ）などの高融点金属、又は高融点金属を主成分とする合金もしくは化合物で３００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の厚さに形成する。例えば、第１導電層と第２導電層をそれぞれ異なる導電材料を用い、後に行うエッチング工程でエッチングレートの差が生じるようにする。一例として、第１導電層をＴａＮを用い、第２導電層としてタングステン膜を用いることができる。
【０１５９】
本実施例では、回折格子パターン或いは半透膜からなる光強度低減機能を有する補助パターンを設置したフォトマスクまたはレチクルを用いて、電極構造の異なるトランジスタ、容量素子、抵抗素子を、同じ加工工程によって作り分けることができることを示している。これにより、回路の特性に応じて、形態の異なる素子を、工程を増やすことなく作り込み、集積化することができる。
【０１６０】
なお、本実施例は上記実施の形態及び実施例と自由に組み合わせて行うことができる。
【実施例５】
【０１６１】
図２で示す半導体装置を構成する要素の一つとして、中央制御装置（ＣＰＵ）２０５に接続される揮発性メモリ２０８を構成する一例について、図１５〜図１７を参照して説明する。
【０１６２】
図１５（Ａ）で示す半導体層５１０、５１１はシリコン若しくはシリコンを成分とする結晶性の半導体で形成することが好ましい。例えば、シリコン膜をレーザアニールなどによって結晶化された多結晶シリコン、単結晶シリコンなどが適用される。その他にも半導体特性を示す、金属酸化物半導体、アモルファスシリコン、有機半導体を適用することも可能である。
【０１６３】
いずれにしても、最初に形成する半導体層は絶縁表面を有する基板の全面若しくは一部（トランジスタの半導体領域として確定されるよりも広い面積を有する領域）に形成する。そして、フォトリソグラフィー技術によって、半導体層上にマスクパターンを形成する。そのマスクパターンを利用して半導体層をエッチング処理することにより、ＴＦＴのソース及びドレイン領域及びチャネル形成領域を含む特定形状の島状の半導体層５１０、５１１を形成する。その半導体層５１０、５１１はレイアウトの適切さを考慮して決められる。
【０１６４】
図１５（Ａ）で示す半導体層５１０、５１１を形成するためのフォトマスクは、図１５（Ｂ）に示すマスクパターン５３０を備えている。このマスクパターン５３０は、フォトリソグラフィー工程で用いるレジストがポジ型かネガ型かで異なる。ポジ型レジストを用いる場合には、図１５（Ｂ）で示すマスクパターン５３０は、遮光部として作製される。マスクパターン５３０は、多角形の頂部Ａを削除した形状となっている。また、屈曲部Ｂにおいては、その角部が直角とならないように複数段に渡って屈曲する形状となっている。このフォトマスクのパターンは、例えば、パターンの角部であって（直角三角形）の一辺が１０μｍ以下の大きさに角部を削除している。
【０１６５】
図１５（Ｂ）で示すマスクパターン５３０は、その形状が、図１５（Ａ）で示す半導体層５１０、５１１に反映される。その場合、マスクパターン５３０と相似の形状が転写されても良いが、マスクパターン５３０の角部がさらに丸みを帯びるように転写されていても良い。すなわち、マスクパターン５３０よりもさらにパターン形状をなめらかにした、丸め部を設けても良い。
【０１６６】
半導体層５１０、５１１の上には、酸化シリコン若しくは窒化シリコンを少なくとも一部に含む絶縁層が形成される。この絶縁層を形成する目的の一つはゲート絶縁層である。そして、図１６（Ａ）で示すように、半導体層と一部が重なるようにゲート配線５１２、５１３、５１４を形成する。ゲート配線５１２は半導体層５１０に対応して形成される。ゲート配線５１３は半導体層５１０、５１１に対応して形成される。また、ゲート配線５１４は半導体層５１０、５１１に対応して形成される。ゲート配線は、金属層又は導電性の高い半導体層を成膜し、フォトリソグラフィー技術によってその形状を絶縁層上に作り込む。
【０１６７】
このゲート配線を形成するためのフォトマスクは、図１６（Ｂ）に示すマスクパターン５３１を備えている。このマスクパターン５３１は、角部であって、（直角三角形）の一辺が１０μｍ以下、または、配線の線幅の１／２以下で、線幅の１／５以上の大きさに角部を削除している。図１６（Ｂ）で示すマスクパターン５３１は、その形状が、図１６（Ａ）で示すゲート配線５１２、５１３、５１４に反映される。その場合、マスクパターン５３１と相似の形状が転写されても良いが、マスクパターン５３１の角部がさらに丸みを帯びるように転写されていても良い。すなわち、マスクパターン５３１よりもさらにパターン形状をなめらかにした、丸め部を設けても良い。すなわち、ゲート配線５１２、５１３、５１４の角部は、線幅の１／２以下であって１／５以上にコーナー部に丸みをおびさせる。凸部はプラズマによるドライエッチの際、異常放電による微粉の発生を抑え、凹部では、洗浄のときに、たとえできた微粉であっても、それが角に集まりやすいのを洗い流す結果として歩留まり向上が甚だしく期待できるという効果を有する。
【０１６８】
層間絶縁層はゲート配線５１２、５１３、５１４の次に形成される層である。層間絶縁層は酸化シリコンなどの無機絶縁材料若しくポリイミドやアクリル樹脂などを使った有機絶材料を使って形成する。この層間絶縁層とゲート配線５１２、５１３、５１４の間には窒化シリコン若しくは窒化酸化シリコンなどの絶縁層を介在させても良い。また、層間絶縁層上にも窒化シリコン若しくは窒化酸化シリコンなどの絶縁層を設けても良い。この絶縁層は、外因性の金属イオンや水分などＴＦＴにとっては良くない不純物により半導体層やゲート絶縁層を汚染するのを防ぐことができる。
【０１６９】
層間絶縁層には所定の位置に開孔が形成されている。例えば、下層にあるゲート配線や半導体層に対応して設けられる。金属若しくは金属化合物の一層若しくは複数層で形成される配線層は、フォトリソグラフィー技術によってマスクパターンが形成され、エッチング加工により所定のパターンに形成される。そして、図１７（Ａ）で示すように、半導体層と一部が重なるように配線５１５〜５２０を形成する。配線はある特定の素子間を連結する。配線は特定の素子と素子の間を直線で結ぶのではなく、レイアウトの制約上屈曲部が含まれる。また、コンタクト部やその他の領域において配線幅が変化する。コンタクト部では、コンタクトホールが配線幅と同等若しくは大きい場合には、その部分で配線幅が広がるように変化する。
【０１７０】
この配線５１５〜５２０を形成するためのフォトマスクは、図１７（Ｂ）に示すマスクパターン５３２を備えている。この場合においても、配線は、そのＬ字型に曲がった各コーナー部であって直角三角形の一辺が１０μｍ以下、または、配線の線幅の１／２以下で、線幅の１／５以上の大きさに角部を削除し、コーナー部を丸みをおびるパターンを有せしめる。即ち、上面からみたコーナー部における配線層の外周は曲線を形成するようにする。具体的には、コーナー部の外周縁に丸みを帯びさせるため、コーナー部を挟む互いに垂直  な２つの第１直線と、これら２つの第１直線と約４５度の角度をなす一つの第２直線と、で形成される直角  ２等辺三角形の部分に相当する配線層の一部を除去する。除去すると新たに２つの鈍  角の部分が配線層に形成されるが、マスク設計や、エッチング条件を適宜設定することにより、各鈍角部分に第１直線と第２直線との両方に接する曲線が形成されるように配線層をエッチングすることが好ましい。なお、前記直角２等辺三角形の互いに等しい２辺の長さは、配線幅の１／５以上１／２以下とする。またコーナー部の内周についても、コーナー部の外周に沿って内周が丸みを帯びるよう形成する。このような配線は、凸部はプラズマによるドライエッチの際、異常放電による微粉の発生を抑え、凹部では、洗浄のときに、たとえできた微粉であっても、それが角に集まりやすいのを洗い流す結果として歩留まり向上が甚だしく期待できるという効果を有する。配線の角部がラウンドをとることにより、電気的にも伝導させることが期待できる。また、多数の平行配線では、ゴミを洗い流すのにはきわめて好都合である。
【０１７１】
図１７（Ａ）には、ｎチャネル型トランジスタ５２１〜５２４、ｐチャネル型トランジスタ５２５、５２６が形成されている。ｎチャネル型トランジスタ５２３とｐチャネル型トランジスタ５２５及びｎチャネル型トランジスタ５２４とｐチャネル型トランジスタ５２６はインバータを構成している。この６つのトランジスタを含む回路は揮発性メモリ２０８を形成している。これらのトランジスタの上層には、窒化シリコンや酸化シリコンなどの絶縁層が形成されていても良い。
【０１７２】
なお、本実施例は上記実施の形態及び実施例と自由に組み合わせて行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１７３】
【図１】本発明の通信システムを示すフロー図。
【図２】本発明の通信システムに用いるＩＤカードの構成ブロック図。
【図３】本発明の通信システムを示すフロー図。
【図４】指紋画像データの読み取り座標位置を示す図。
【図５】分割した指紋画像データの特徴点を示す図。
【図６】本発明の通信システムを示すフロー図。
【図７】本発明の通信システムの一例を示すフロー図。
【図８】本発明の通信システムに用いる半導体装置の作製方法の一例を示す図。
【図９】本発明の通信システムに用いる半導体装置の作製方法の一例を示す図。
【図１０】本発明の通信システムに用いる半導体装置の作製方法の一例を示す図。
【図１１】本発明の通信システムに用いる半導体装置の駆動回路図。
【図１２】本発明の通信システムに用いる半導体装置の構成ブロック図。
【図１３】本発明の通信システムに用いる半導体装置の一例を示す図。
【図１４】本発明の通信システムに用いる半導体装置の上面図。
【図１５】本発明の通信システムに用いる半導体装置の構成図。
【図１６】本発明の通信システムに用いる半導体装置の構成図。
【図１７】本発明の通信システムに用いる半導体装置の構成図。
【図１８】従来の本人認証システムを示したフロー図。
【図１９】従来の本人認証システムを示したフロー図。
【図２０】従来の本人認証システムを示したフロー図。
【符号の説明】
【０１７４】
１１    利用者
１２    ＩＤカード
１３    端末
１４    管理サーバー
１５    サンプリング
１６    照合
２１    利用者
２２    ＩＤカード
２３    端末
２４    管理サーバー
２５    照合
３１    ＩＤ要求
３２    送信
３３    識別
３４    要求
３５    入力
３６    照合
３７    認証サーバ
３９    解錠
４１    サンプリング
４４    照合
４５    送信
４６    受信
４７    通話開始
【図１】
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【図２】
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【図３】
2007012040.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2007012040.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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