(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサー装置において、
半導体基板、
前記基板上に配設されており且つ平坦な上表面を有している誘電体本体、
前記誘電体本体内にその上表面に近接して形成されている検知要素からなるアレイ、
前記検知要素にわたって前記誘電体本体の前記上表面上に配設されている第一保護コーティング、
前記誘電体本体と前記第一保護コーティングとの間に介在している第二保護コーティング、
を有しており、前記第一保護コーティングが前記装置の検知表面を画定する平坦な上表面を有しており、前記第一保護コーティングがその中に懸濁されている導電性粒子を有しており、前記導電性粒子は前記検知表面とその下側の各検知要素との間に多数のコンデンサを画定するために前記第一保護コーティング内に分布されており、一方前記第二保護コーディング内には存在しない、ことを特徴とするセンサー装置。
【請求項２】
請求項１において、各検知要素が前記誘電体本体の前記上表面に配設されているコンデンサプレートを具備している容量性検知要素であることを特徴とするセンサー装置。
【請求項３】
請求項１において、前記第一保護コーティングがフルオロポリマーを有していることを特徴とするセンサー装置。
【請求項４】
請求項３において、前記第一保護コーティングが１０乃至２０ミクロンの厚さであることを特徴とするセンサー装置。
【請求項５】
請求項３において、前記導電性粒子が炭素、グラファイト、珪素、アルミニウム、銅、銀からなるグループから選択した導電性物質を有していることを特徴とするセンサー装置。
【請求項６】
指紋センサー装置において、
各々が可変コンデンサの一方のプレートを画定するコンデンサプレートを有している容量性検知要素からなるアレイ、
前記コンデンサプレートにわたって配設されておりユーザの指の指紋を担持する皮膚によって接触するための上部検知表面を具備している第一保護コーティング、
前記第一保護コーディングと前記検知要素との間に介在している第二保護コーディング、
を有しており、
前記第一保護コーティングがその中に懸濁されている導電性粒子を具備しているポリマー物質を有しており、前記第一保護コーティングは一様な厚さを有しており、前記導電性粒子の大部分は前記第一保護コーティングの厚さの半分未満の最大寸法を有しており、
前記導電性粒子は前記上部検知表面とその下側の各コンデンサプレートとの間に多数のコンデンサを画定するために前記第一保護コーティング内に充分な密度で分布されており、一方前記第二保護コーティング内には存在していない、
ことを特徴とする指紋センサー装置。
【請求項７】
請求項６において、前記導電性粒子の大部分は前記第一保護コーティングの４分の１乃至３分の１の厚さである最大寸法を有していることを特徴とする指紋センサー装置。
【請求項８】
請求項７において、前記第一保護コーティングの厚さは１０乃至２０ミクロンであることを特徴とする指紋センサー装置。
【請求項９】
請求項６において、前記ポリマー物質がフルオロポリマーを有していることを特徴とする指紋センサー装置。
【請求項１０】
請求項６において、前記ポリマー物質がフッ素化エチレンプロピレンを有していることを特徴とする指紋センサー装置。
【請求項１１】
請求項６において、前記導電性粒子が大略球状の形状をしていることを特徴とする指紋センサー装置。
【請求項１２】
請求項６において、前記導電性粒子が炭素、グラファイト、珪素、アルミニウム、銅、銀からなるグループから選択した導電性物質を有していることを特徴とする指紋センサー装置。
【請求項１３】
請求項６において、前記第二保護コーティングは２ミクロン未満の厚さであることを特徴とする指紋センサー装置。
【請求項１４】
ユーザの指の指紋を担持する皮膚を検知し且つそれから指紋の画像を作成することが可能なデジタル化信号を発生する指紋センサー装置において、
半導体基板、
前記基板の上方の位置に形成されており所定の中心間距離だけ一様に離隔されている複数個のピクセル、
前記基板上に配設されており且つ上表面を有しており且つその中にコンデンサプレートが埋め込まれており、前記コンデンサプレートは前記上表面に存在する上側コンデンサプレートを包含しており、各上側コンデンサプレートはピクセル位置に対応しており且つ各ピクセルに対する容量性検知ステージの一部を画定している誘電体本体、
前記基板内に形成されており各ピクセルに対する増幅器ステージを包含しており、各増幅器ステージがユーザの指が本装置に適用される場合に夫々のピクセルにおいて発生する指紋特性の関数である増幅された出力信号を発生するためのそのピクセルの容量性検知ステージへ接続されている活性回路、
前記誘電体本体の上に配設されている第一保護コーティング、
前記第一保護コーティングと前記誘電体本体との間に介在している第二保護コーティング、
を有しており、前記第一保護コーティングが一様な厚さを有しており且つその中に分布されて複数個の導電性粒子を有しており、検知動作期間中にユーザの指の指紋を担持する皮膚が適用される本装置の検知表面を画定する上表面を有しており、前記導電性粒子の大多数の寸法が前記保護コーティングの厚さの半分未満であり、前記第一保護コーティング内の前記導電性粒子の密度は充分に大きくて本装置の各ピクセル位置において前記第一保護コーティング内に多数のコンデンサを形成して前記検知表面へ付与されるユーザの皮膚によって画定される容量をその下側のピクセルの容量性検知ステージと結合させ、一方前記導電性粒子は前記第二保護コーティング内には存在していない、
ことを特徴とする指紋センサー装置。
【請求項１５】
請求項１４において、各ピクセルの容量性検知ステージが直列接続されている第一及び第二コンデンサを包含しており、前記第一及び第二コンデンサが上側コンデンサプレート及び前記上側コンデンサプレート下側の前記誘電体本体内に埋め込まれている夫々の第一及び第二の下側プレートによって画定されており、前記上側コンデンサプレートは直列第一及び第二コンデンサの共通ノードを画定しており、前記上側コンデンサプレート及び前記導電性粒子は夫々のピクセル位置において前記検知表面へ適用されるユーザの指の指紋特性と共に容量が変化する検知コンデンサを画定していることを特徴とする指紋センサー装置。
【請求項１６】
請求項１４において、前記第一保護コーティングがフルオロポリマーを有しており、且つ前記第一保護コーティングの厚さが中心間ピクセル間隔の半分未満であることを特徴とする指紋センサー装置。
【請求項１７】
請求項１６において、前記第一保護コーティングの厚さが１０乃至２０ミクロンであることを特徴とする指紋センサー装置。
【請求項１８】
請求項１６において、前記導電性粒子の少なくとも９０％が前記第一保護コーティングの厚さの４分の１乃至３分の１である最大寸法を有していることを特徴とする指紋センサー装置。
【請求項１９】
請求項１４において、前記第一保護コーティングがフッ素化エチレンプロピレンを有していることを特徴とする指紋センサー装置。
【請求項２０】
請求項１４において、前記導電性粒子が薄い外側誘電体コーティングによって被覆されている導電性コアを有していることを特徴とする指紋センサー装置。
【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、半導体装置用の保護コーティングに関するものであって、更に詳細には、ソリッドステート指紋センサーの表面構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
容量性指紋センサーはＴａｒｔａｇｎｉ  ｅｔ  ａｌ．の本願出願人に譲渡されている米国特許第６，１１４，８６２号に開示されており、その開示内容を引用によって本明細書に取込む。該Ｔａｒｔａｇｎｉ  ｅｔ  ａｌ．の特許は容量性センサーセル即ち「ピクセル」セルからなる二次元アレイを開示している。該アレイはユーザの指の指紋を担持する皮膚と接触するための検知表面を形成する誘電体層を有している。該誘電体層下側の各ピクセル位置におけるコンデンサプレートが、指紋検知動作期間中に、検知表面上の指紋の山及び谷の存在の間の区別を行う。
【０００３】
例えば上記Ｔａｒｔａｇｎｉ  ｅｔ  ａｌ．特許に開示されているような従来の指紋センサーにおける検知表面を形成する誘電体層は、典型的に、繰返しの使用からの摩耗に対する耐久性のために極めて硬質の物質である。従来の指紋センサーにおいて使用される極めて硬質の誘電体物質の１つの例は炭化珪素層である。このような極めて硬質の誘電体層は、例えばボールペンの先端等の鋭い道具で衝撃された場合に損傷される場合があることが判明している。意図的な破壊的不正使用に耐えるような製品を設計することは現実的ではないが、時折の偶発的な不正使用に耐えるような製品を設計することが望ましい。従って、通常の予測された使用の場合に耐久性があり、時折の偶発的な不正使用に対して耐久性があり、且つ検知表面に適用される指の指紋を正確に検知する上で有効な指紋センサーに対する保護コーティングとして使用する物質を見つけ出すことが所望されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
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、半導体装置用の優れた保護コーティング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、改良したソリッドステート指紋センサーを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、指紋センサー用の保護コーティングを提供しており、それは内部に導電性粒子が懸濁されているポリマー物質を有している。該保護コーティングはユーザの指の指紋を担持する皮膚と接触するための露出されている上表面を有している。該保護コーティングは耐久性があり且つ鋭い即ち尖った物体からの引っ掻き又は衝撃による損傷に対して耐久性を有している。該保護コーティングは内部に容量性検知プレートが埋め込まれている下側に存在する硬質の誘電体本体へ適用される。該保護コーティング内に懸濁されている導電性パーティクル（粒子）は、通常、一様に分布されており且つ保護コーティングの厚さより小さく、従ってそれらは保護コーティングの上側検知表面と各ピクセル位置において保護コーティングの下側に配設されている容量性検知プレートとの間に直列コンデンサからなる並列ストリングを画定している。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、検知要素１２からなるアレイ１０の一部が示されており、それは指紋センサー装置内のピクセル位置を画定している。検知要素１２は指紋の画像を作成するのに充分な数行及び列に配設されている。検知要素１２は検知表面１４の下側に配設されており、検知動作期間中ユーザの指の指紋を担持する皮膚が検知表面１４へ適用される。好適には、検知要素１２はアレイ１０全体にわたって、列方向及び行方向において約５０ミクロンの中心間間隔で配設されている。
【０００７】
図２を参照すると、ピクセルアレイ１０の一部の断面図がユーザの指１６と関連して模式的に示されている。指１６は指紋を担持する皮膚１８を有しており、それは指紋の山２０と谷２２とを包含しており、それは人の指の一般的な特性であるが個人個人独特のパターンを有している。山２０は検知表面１４と接触して示されており、谷２２は検知表面１４のすぐ上に離隔されている。
【０００８】
アレイ１０が一部である指紋センサーは半導体基板２４上に形成されており、該基板は、基本的に特定の固有抵抗にドーピングされた単結晶シリコンから構成することが可能である。エピタキシャル層２６が基板２４の上に形成されており且つ基板２４の一部と考えることが可能である。主に相互接続されているＭＯＳトランジスタ（不図示）から構成することが可能なアクティブ（活性）回路が従来の半導体製造技術を使用してエピタキシャル層２６内に形成されている。エピタキシャル層２６内に形成されている適宜のアクティブ回路の１例について以下に図５を参照して説明する。
【０００９】
検知要素１２は概略図２に示した導電性経路２８を介してエピタキシャル層２６内のアクティブ回路と通信を行う。検知要素１２及び導電性経路２８は複合誘電体本体３０内に形成されており、該本体は、典型的に、酸化物、窒化物又は半導体装置製造において使用されるその他の従来の誘電体物質からなる複数個の層を有している。複合誘電体本体３０は上表面３２を有している。検知要素１２は下側の深さから上表面３２へ延在している。複合誘電体本体３０の上表面３２の上には保護コーティング３４が付着形成されており、それは内部に懸濁されている多数の導電性パーティクル（粒子）３６を有している。
【００１０】
図３を参照すると、検知要素の１つの可能な実現例が示されている。検知要素１２は、好適には、容量性検知要素である。図示した特定の実施例においては、容量性検知要素１２が複合誘電体本体３０の上表面３０に設けられている上側コンデンサプレート３８を有している。検知要素１２は、更に、第一下側コンデンサプレート４０及び第二下側コンデンサプレート４２を有しており、それらは同一面状であり且つ上側プレート３８の下側に配置されてそれと共に夫々第一及び第二コンデンサを画定している。複合誘電体本体３０の一部である薄い誘電体層４４が上側コンデンサプレート３８を第一及び第二下側コンデンサプレート４０及び４２から分離している。薄い誘電体層４４は、好適には、０．２乃至０．３ミクロンの厚さであり、窒化シリコン、燐酸ガラス又はその他の一般的に使用される誘電体物質を有することが可能である。下側プレート４０及び４２の対向する端部間に狭いギャップ４６が形成されている。このギャップ４６は約１乃至２ミクロンの幅であり且つ誘電体物質で充填されている。
【００１１】
ギャップ４６とは別に、第一及び第二下側プレート４０及び４２は、好適には、上側プレート３８に対応する面積を占有しており且つ上側プレート３８の下側に並置されている。このような構成は、上側プレート３８と接地との間の寄生容量を効果的に最小とさせる。導体４８及び５０は夫々のプレート４０及び４２を基板２４のエピタキシャル層２６内のアクティブ回路へ接続させている。導体４８及び５０は図２を参照して上述した導電性経路２８のうちの１つに対応している。
【００１２】
理解されるように、アレイ１０の全ての検知要素１２は同様に構成されており、且つ図３の容量性検知要素１２に対する特定の構成は本発明を実現するために使用することが可能な種々の代替的構成のうちの１つに過ぎない。又、上側プレート３８は保護コーティング３４と直接接触していることは必要ではない。例えば、その構成は表面３２と保護コーティング３４との間に非常に薄いポリマー層（例えば、２ミクロン未満の厚さ）を包含することが可能であり、非常に薄いポリマー層は第二保護コーティングとして作用する。この第二の非常に薄い保護コーティングは、基本的に、導電性パーティクル（粒子）が存在せず且つ複合誘電体本体３０及び検知要素１２を保護するために表面３２へ永久的に固定される。このような変形例においては、サスペンド（ｓｕｓｐｅｎｄ）即ち懸濁されている導電性パーティクル（粒子）３６を内部に有する保護コーティング３４は、損傷された場合又は過剰な磨耗の後に置換させることが可能である。このことは指紋検知装置の有用な寿命を延ばすことを可能とする。
【００１３】
プレート３８，４０，４２は装置の製造期間中に２つの異なるレベルに付着形成される典型的にアルミニウムである従来のメタル層から構成することが可能である。その他の導電性物質を使用することが可能である。例えば、プレート３８はアルミニウム層の上に酸化チタン又は酸化チタン層を有することが可能である。アルミニウムの代わりに、プレート４０及び４２はシリサイド化したポリシリコン等の導電性ポリシリコン層から形成することが可能である。又、プレート３８及び下側に存在するプレート４０及び４２によって共有される面積は充分に大きなものであり、それらが形成する２つのコンデンサは、各々、下側のプレート４０及び４２の対向する端部の間に形成されるコンデンサよりも著しく大きな容量を有している。
【００１４】
保護コーティング３４は、好適には、耐久性があり且つ耐引っ掻き性があるフルオロポリマーを有している。種々のフルオロポリマーがこの適用に対して適している。特に、デュポン社がそのブランド名テフロン（登録商標）ＦＥＰの下でフッ素化エチレンプロピレンコーティングを販売しており、それは高度に疎水性及び疎油性であり、従って、検知表面１４上に皮膚油からなる指紋が維持されることを禁止する。フルオロポリマーを含有するカーボンブラック粒子であるデュポンコーティングタイプ９５８−２０３を使用して、成功裡に実験が行われた。
【００１５】
保護コーティング内には導電性物質又はメタルからなる導電性粒子３６が懸濁されており、それは、好適には、一般的に球状の形状をしているが、その他の形状も効果的に機能することが可能である。該導電性粒子用の適宜の物質は炭素、グラファイト、シリコン、アルミニウム、銅、銀を包含している。デュポン社コーティングタイプ９５８−２０３の分析から、カーボンブラック粒子の形態におけるカーボンは、通常、フルオロポリマーコーティング内に一様に分布させることが可能である。パーティクル即ち粒子３６はドープしたシリコン単結晶等の導電性結晶を有することが可能である。その他の導電性物質を使用することが可能である。更に、導電性粒子３６は、各々、薄い外側の誘電体コーティングを具備する導電性コアを具備するパーティクル（粒子）を有することが可能である。例えば、導電性粒子３６は、各々が外部表面を画定する薄い酸化アルミニウム膜を有するアルミニウムの球とすることが可能である。
【００１６】
保護コーティング３４に対する好適な厚さは１０乃至２０ミクロンである。このような厚さは、その製造上の能力及びその応力分散能力のみならず、良好な画像感度及び分解能のために望ましいものである。好適には、良好な画像感度及び分解能を達成するために、保護コーティング３４の厚さはアレイ１０の検知要素１２の間の中心間間隔の半分を超えるべきではない。
【００１７】
ほぼ一様に分布されている導電性粒子３６を具備する保護コーティング３４は、従来のウエハ製造の最終段階において適用することが可能である。共通の基板上に形成されている複数個のセンサー装置を具備するウエハを、装置表面上のボンディングパッドをマスクし、保護コーティング上にスプレイし、該コーティングを硬化させ、ウエハをチップにスライスし、ボンディングパッドを露出させ、各チップを保護ハウジング即ち「パッケージ」内にマウントし、チップのボンディングパッドをパッケージ内の端子へワイヤボンドさせ、検知表面を露出させたままパッケージを封止することによって製造することが可能である。同様の技術は半導体装置の製造において一般的に実施されている。
【００１８】
導電性粒子３６は大略寸法が一様であり且つ保護コーティング３４の厚さよりも著しく小さい直径（又は非球状粒子の場合最大寸法）とすべきである。例えば、１５ミクロン厚さである保護コーティング３４の場合には、導電性粒子３６は典型的に約５ミクロンの直径を有すべきである。即ち、導電性粒子３６の直径又は最大寸法は、理想的には、保護コーティング３４の厚さの約３分の１とすべきである。このような粒子３６の全てがほぼ同一の寸法であることは必要ではないが、より大きな粒子が保護コーティング３４の厚さの３分の１を超えることのない直径又は最大寸法を有する場合に最善の結果が達成される。粒子３６の９０％を超えるものが、それらの最大寸法が保護コーティング３４の厚さの４分の１乃至３分の１であるような寸法を有している場合に最善の結果が達成されるものと思われる。
【００１９】
次に、図４を参照して、懸濁されている導電性粒子３６の電気的効果について説明する。図４は複数個のコンデンサが直列のストリングの形態に配列されている簡単化した等価回路を示しており、多数のこのようなストリングがピクセル当たり並列して配列されている。プレート３８に対応するピクセルに対して各々３個のコンデンサからなる３個のストリングが示されているが、通常、このようなストリングが多数存在しており、且つ各ピクセル位置においてストリング当たり３個を超えるか又は３個未満のコンデンサが存在する場合がある。コンデンサストリングは上側コンデンサプレート３８（図３に示してある）から検知表面１４（図２に示してある）へ延在している。図４におけるコンデンサは図２及び３に示した導電性粒子３６によって形成されている。電気的な観点からは、上側プレート３８、その上方に配設されている導電性粒子３６、検知表面１４が検知コンデンサＣsを形成している。導電性粒子３６は検知表面１４をそれらの間の実際の分離距離よりも上側プレート３８に対して一層近く見えるものとさせる電気的効果を有している。コンデンサＣsの容量は各ピクセルの上側プレート３８直上の検知表面１４へ適用される指紋を担持する皮膚１８の特性と共に変化する。特定の検知要素１２上方の検知表面１４に谷２２が存在する場合よりも山２０が存在する場合に容量は一層大きい。
【００２０】
図５を参照して、本発明検知要素１２のアクティブ回路の実現例について説明する。１個のピクセルに専用の回路は入力ノード５２、出力ノード５４、それらの間の回路要素を包含している。入力回路５６は入力ノード５２を選択的に基準電圧供給源Ｖrヘ接続させる。出力ノード５４は、周期的にピクセルから出力信号を検知する出力回路５８へ接続されている。
【００２１】
ノード５４におけるピクセルの出力は反転増幅器即ち電荷積分器Ｉによって発生され、それは以下に説明するように異なるフィードバック構成を具備する米国特許第６，１１４，８６２号の反転用増幅器に類似している。電荷積分器Ｉはその負（−）入力に表われる電荷を積分し且つ対応する増幅されたアナログ出力を発生する。直列接続されているコンデンサＣ1及びＣ2が電荷積分器の負（−）入力に対応するノード６０をピクセルの入力ノード５２と相互接続している。電荷積分器の正（＋）入力が接地等の電圧供給源へ接続している。コンデンサＣ1及びＣ2の間の接続部は電気的にフローティングしたノード６２を画定しており、それは、又、コンデンサＣs及びＣpの間の接続点を画定している。コンデンサＣpはフローティングノード６２と接地ノードとの間に存在する寄生容量を表わしている。図５における接地記号は指紋検知装置の実際の接地端子を表わすことが可能であり又はチップ内部の仮想接地バスを表わすことが可能である。
【００２２】
図５を図３と比較すると、コンデンサＣ1がプレート４０及びその上側に存在するプレート３８の部分によって形成されており、且つコンデンサＣ2がプレート４２とその上側に存在するプレート３８の部分とによって形成されている。コンデンサＣsはピクセルの検知用コンデンサであり、それは上側プレート３８と検知表面１４（図２に示されている）の間に形成されている。コンデンサＣsの容量は、検知動作期間中に検知表面１４へ適用されるユーザの指の皮膚の山及び谷の存在によって変化する。検知動作直前に、リセットスイッチ６４（図５に示してある）が開かれて、検知動作期間中に正確な出力信号を発生させるために電荷積分器Ｉを準備させる。リセットスイッチ６４は例えばＮＭＯＳトランジスタ等の従来のトランジスタとすることが可能であり、且つ電荷積分器の入力ノード６０及び出力ノード５４を相互接続させる。
【００２３】
再度図５を参照すると、フィードバックコンデンサＣfbが該回路内に包含されており且つ電荷積分器の出力ノード５４をその入力ノード６０と結合させている。装置の設計者は、電荷積分器Ｉの利得を所定のレベルに調節するためにフィードバックコンデンサＣfbの容量値を選択することが可能である。コンデンサＣfbは任意の適宜の態様で形成することが可能であり、且つ、例えば、２つの異なるレベルにあるメタルプレート、又は導電性ポリシリコン層の上方に配設したメタルプレート、又は基板２４のエピタキシャル層２６内の高度にドープした表面領域の上方に配設した導電性ポリシリコン層を有することが可能である。どのような形態においても、コンデンサＣfbは厳しいトリランス内に維持された所定の値を有するべきである。
【００２４】
更に、コンデンサＣinが電荷積分器の入力ノード６０と接地との間に接続されており、且つコンデンサＣoutが電荷積分器の出力ノード５４と接地との間に接続されている。これら２つの付加的なコンデンサは寄生容量を表わしているが、それらが該回路内に存在することは電荷積分器Ｉの利得に影響を与えるものではない。電荷積分器Ｉの利得は可変コンデンサＣsのみならず固定値コンデンサＣ1，Ｃ2，Ｃfb，Ｃpの関数である。
【００２５】
図５のピクセルは２つのステージを有しているものと考えることが可能であり、即ちコンデンサＣs，Ｃ1，Ｃ2，Ｃpからなる容量性検知ステージと、電荷積分器Ｉ、フィードバックコンデンサＣfb、リセットトランジスタスイッチ６４、寄生コンデンサＣin，Ｃoutからなる増幅器ステージである。基準電圧供給源Ｖr、入力回路５６、出力回路５８は指紋センサーアレイの種々のピクセルによって共用される。
【００２６】
動作について説明すると、ピクセルが周期的に検査され即ち順番に「読取られ」、このような多数のピクセルからなるアレイ全体における各ピクセルを個別的に検査する。アレイ１０は、行デコーダー及び列デコーダーを使用してランダムアクセスメモリチップがアドレスされるのと同様の態様でアドレスすることが可能である。アドレスデコーダー回路（不図示）は所定のシーケンスで一度に１個検査するために個別的なピクセルを選択することが可能である。基準電圧供給Ｖrによって発生される入力パルス信号ΔＶがコンデンサＣ1ヘ印加される場合にアドレッシングシーケンスにおいてそのピクセルの順番となる。パルスΔＶは直列接続されているコンデンサＣ1及びＣ2を介してノード６０へ伝播し、そこで電荷積分器Ｉへ入力される電荷における過渡的増加として表われる。電荷積分器のノード５４における出力信号は基準電圧入力パルスΔＶと電荷積分器Ｉの利得との積である。ピクセルの出力がアレイ検査シーケンス期間中における出力回路５８によって検知される場合に、出力回路５８はノード５４に表われるアナログ出力のデジタル化した値を形成する。理解されるように、システムプロセッサ又はコンピュータによる処理のためにチップ外部へ出力するためにアナログピクセル出力をデジタル信号へ変換するためのアナログ・デジタル変換器（不図示）が出力回路５８に設けられている。
【００２７】
該検知アレイの各個別的なピクセルは、典型的に、約５０ミクロン×５０ミクロンの面積を占有する。典型的な指紋センサーにおいては、表面１４が一部である全体的な検知表面は矩形状であり且つ１２．８ｍｍ×１８．０ｍｍの寸法を有している。従って、典型的な指紋センサーにおいては９０，０００個を超える数のピクセルが存在することが可能であり、そのことは非常に高い分解能のデジタル化した指紋画像を得ることを可能とする。個別的なピクセルをアドレスすることが可能であり且つその出力は１マイクロ秒未満で読取ることが可能であるので、指紋画像全体は１秒の１０分の１未満でキャプチャ即ち捕獲することが可能である。ピクセル出力のデジタル化した値の各々はメモリ内に格納することが可能であり又はメモリ内の前に格納した指紋データと比較することが可能である。検知したか又は前に格納した指紋のグレイスケール画像を、視覚的検査のために所望する場合にはディスプレイスクリーンへ出力させることが可能である。
【００２８】
上述した保護コーティング３４は種々の形態の検知要素及び検知回路と共に使用することが可能である。薄いポリマーコーティング内に導電性粒子を設けることは上述したように容量性指紋センサーにおいて特に有用である。上述したことから、当業者は本発明の基本的概念のその他の適用例をもくろむことが可能である。
【００２９】
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。
【図面の簡単な説明】
【図１】  装置内のピクセル位置における容量性検知のレイアウトを模式的に例示した指紋センサー装置の部分的概略平面図。
【図２】  図１の２−２線に沿って取った図１の装置の概略断面図。
【図３】  検知要素内のコンデンサプレートの１つの可能な配置を示した図２の一部の拡大概略図。
【図４】  検知表面と装置の１つのピクセルの検知プレートとを相互接続する直列コンデンサからなる並列ストリングの等価回路を示した概略図。
【図５】  本発明に基づくピクセル及び検知回路の１実施例を示した概略回路図。
【符号の説明】
１０  アレイ
１２  検知要素
１４  検知表面
１６  ユーザの指
１８  皮膚
２０  山
２２  谷
２４  半導体基板
２６  エピタキシャル層
３０  複合誘電体本体
３２  上表面
４０  第一下側コンデンサプレート
４２  第二下側コンデンサプレート
４４  薄い誘電体層
４６  ギャップ
４８，５０  導体
【図１】
0004308508.tif 000002
【図２】
0004308508.tif 000003
【図３】
0004308508.tif 000004
【図４】
0004308508.tif 000005
【図５】
0004308508.tif 000006