JP2001120519A - Semiconductor device for recognizing fingerprint and method for manufacturing the semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device for recognizing fingerprint and method for manufacturing the semiconductor device

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JP2001120519A
JP2001120519A JP30137699A JP30137699A JP2001120519A JP 2001120519 A JP2001120519 A JP 2001120519A JP 30137699 A JP30137699 A JP 30137699A JP 30137699 A JP30137699 A JP 30137699A JP 2001120519 A JP2001120519 A JP 2001120519A
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electrode
semiconductor device
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fingerprint recognition
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Hiroyuki Kaneko
博幸 金子
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Sony Corp
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    • G06V40/1329—Protecting the fingerprint sensor against damage caused by the finger

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device for recognizing a fingerprint and a manufacturing method therefor capable of improving reliability by preventing breaking by preventing discharge of static electricity and the occurrence of a crack at pressing time of a finger. SOLUTION: This semiconductor device has plural first electrodes 31 (SP) being formed side by side in a matrix shape on a base board 20 and accumulating electric charge, the constitution that the first electrodes connect a word wire 30 to one source drain area of a transistor being a gate electrode and plural semiconductor elements being formed under the first electrodes and reading out electric charge accumulated in the respective first electrodes, and comprises a protective film 21 including silicon nitride formed by covering the first electrodes and a clearance part of the first electrodes, a groove V formed on a surface of the protective film in the clearance part of the first electrodes and a second electrode 32 (NT) formed in a checker shape by being embedded in the groove and fixed to specific electric potential such as earth electric potential or power electric potential.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、静電容量式指紋セ
ンサとして用いられる指紋認識用半導体装置およびその
製造方法に関し、特に、指の押圧時の静電気の放電と指
紋認識面のクラックの発生による装置の破壊が防止さ
れ、装置の信頼性を向上した指紋認識用半導体装置に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device for fingerprint recognition used as a capacitance type fingerprint sensor and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a method of discharging static electricity when a finger is pressed and cracking the fingerprint recognition surface. The present invention relates to a semiconductor device for fingerprint recognition in which destruction of a device is prevented and reliability of the device is improved.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来、入退室管理などの用途に利用され
ることが多かった指紋照合システムは、近年、コンピュ
ータネットワーク上のセキュリティシステムや、携帯端
末などにおける本人認証ツールとして注目されてきてい
る。指紋照合システムを用いる指紋検出方法には、光学
式検出法や、特開平４−２３１８０３号公報に開示され
ているような静電容量式検出法がある。静電容量式検出
法は、指紋センサの電極と指との間の静電容量値（以
下、単に容量値ともいう）を検知する方法であり、携帯
端末などに搭載するには装置を小型化しやすい静電容量
式が有利であるため、静電容量式指紋センサの開発が積
極的に進められている。2. Description of the Related Art In recent years, fingerprint collation systems, which have often been used for entry / exit management and the like, have attracted attention in recent years as security systems on computer networks and personal identification tools in portable terminals and the like. Fingerprint detection methods using a fingerprint collation system include an optical detection method and a capacitance detection method as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-231803. The capacitance detection method is a method of detecting a capacitance value (hereinafter, also simply referred to as a capacitance value) between an electrode of a fingerprint sensor and a finger. Since an easy-to-use capacitance type sensor is advantageous, the development of a capacitance type fingerprint sensor has been actively promoted.

【０００３】図４（ａ）は、静電容量式の指紋認識用半
導体装置の平面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）中の
Ｘ−Ｘ’における断面図である。半導体基板１０のチャ
ネル形成領域上に、ゲート絶縁膜を介してワード線とな
るゲート電極３０が形成され、さらにゲート電極３０の
両側部における半導体基板１０中に不図示のソース・ド
レイン拡散層が形成されて、トランジスタＴｒが形成さ
れている。トランジスタの一方のソース・ドレイン拡散
層はビット線に接続している。FIG. 4A is a plan view of a semiconductor device for fingerprint recognition of a capacitance type, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line XX 'in FIG. 4A. A gate electrode 30 serving as a word line is formed on a channel formation region of the semiconductor substrate 10 via a gate insulating film, and a source / drain diffusion layer (not shown) is formed in the semiconductor substrate 10 on both sides of the gate electrode 30. Thus, a transistor Tr is formed. One source / drain diffusion layer of the transistor is connected to a bit line.

【０００４】上記のトランジスタＴｒを被覆して、例え
ば酸化シリコンからなる層間絶縁膜２０が形成されてお
り、その上層に、例えばＴｉなどからなるバリアメタル
層とアルミニウム層などの積層体などからなるセンサパ
ッド電極３１（ＳＰ）がマトリクス状に配置されて形成
されている。このセンサパッド電極ＳＰは、不図示のコ
ンタクトなどによりその下層に形成されているトランジ
スタＴｒの他方のソース・ドレイン拡散層に接続して形
成されている。[0004] An interlayer insulating film 20 made of, for example, silicon oxide is formed so as to cover the transistor Tr, and a sensor made of a laminate of a barrier metal layer made of, for example, Ti and an aluminum layer is formed thereon. The pad electrodes 31 (SP) are formed in a matrix. The sensor pad electrode SP is formed by a contact (not shown) connected to the other source / drain diffusion layer of the transistor Tr formed thereunder.

【０００５】センサパッド電極３１およびセンサパッド
電極３１の間隙部を被覆して全面に、例えば窒化シリコ
ンからなる保護膜２１が形成されている。ここで、セン
サパッド電極３１の間隙部において保護膜２１の表面に
は溝Ｖが形成されている。以上のように、センサパッド
電極３１（ＳＰ）がマトリクス状に並べられている領域
を指紋認識面とする指紋認識用半導体装置が構成されて
いる。[0005] A sensor pad electrode 31 and a protective film 21 made of, for example, silicon nitride are formed on the entire surface so as to cover the gap between the sensor pad electrodes 31. Here, a groove V is formed on the surface of the protective film 21 in the gap between the sensor pad electrodes 31. As described above, the semiconductor device for fingerprint recognition has a structure in which the region where the sensor pad electrodes 31 (SP) are arranged in a matrix is used as the fingerprint recognition surface.

【０００６】上記の指紋認識用半導体装置の動作につい
て説明する。図５（ａ）に示すように、指紋認識用半導
体装置の指紋認識面に指７が触れると、センサパッド電
極３１−保護膜２１−指７の間でキャパシタが形成され
る。保護膜２１は、キャパシタ絶縁膜の一部として機能
する。上記において、各センサパッド電極３１と指７と
の距離ｄ（例えばｄ1 ，ｄ2）は、指紋の凹凸７０に応
じて変動する。従って、指紋認識面上にマトリクス状に
並べられたセンサパッド電極３１がそれぞれ形成する各
キャパシタの容量に差が生じるため、各センサパッド電
極３１に蓄積された電荷を基板１０に形成されたトラン
ジスタなどの半導体素子により読み出し、検出すること
で、指紋の認識を行うことが可能となっている。ここ
で、各センサパッド電極３１は指紋認識用半導体装置の
指紋認識面の単位セルを構成することになる。The operation of the above-described semiconductor device for fingerprint recognition will be described. As shown in FIG. 5A, when the finger 7 touches the fingerprint recognition surface of the fingerprint recognition semiconductor device, a capacitor is formed between the sensor pad electrode 31, the protective film 21, and the finger 7. The protective film 21 functions as a part of the capacitor insulating film. In the above, the distance d (for example, d 1 , d 2 ) between each sensor pad electrode 31 and the finger 7 fluctuates according to the unevenness 70 of the fingerprint. Therefore, since the capacitance of each capacitor formed by the sensor pad electrodes 31 arranged in a matrix on the fingerprint recognition surface is different, the electric charge accumulated in each sensor pad electrode 31 is transferred to the transistor formed on the substrate 10 or the like. It is possible to recognize a fingerprint by reading out and detecting by the semiconductor element described above. Here, each sensor pad electrode 31 constitutes a unit cell on the fingerprint recognition surface of the semiconductor device for fingerprint recognition.

【０００７】上記の各センサパッド電極３１が構成する
キャパシタは、指が指紋認識面に接触していない状態で
は、指紋認識用半導体装置の指紋認識面の全単位セルに
おいてｄ＝∞となり、従って全単位セルで静電容量値Ｃ
s ＝０となる。一方、指が指紋認識面に接触している状
態では、図５（ｂ）に示すように、ｎ番目の単位セルに
おいて、センサパッド電極３１−保護膜２１−指７の間
で静電容量値Ｃsnのキャパシタが形成される。上記の静
電容量値Ｃsnは、 Ｃsn＝ε・ε0 ・Ｓ／ｄn と表される。ここで、Ｓは各電極のキャパシタに寄与す
る面積、ｄn はｎ番目の単位セルの電極と指との距離
（例えばｄ1 ，ｄ2 ）、ｎは各単位セルの番号（ｎ＝
１，２，・・・）である。The capacitor formed by each of the sensor pad electrodes 31 has d = ∞ in all the unit cells on the fingerprint recognition surface of the fingerprint recognition semiconductor device when the finger is not in contact with the fingerprint recognition surface, and accordingly, the total capacitance is d = ∞. Capacitance value C in unit cell
s = 0. On the other hand, when the finger is in contact with the fingerprint recognition surface, as shown in FIG. 5B, in the n-th unit cell, the capacitance value between the sensor pad electrode 31, the protective film 21, and the finger 7 is increased. A capacitor of C sn is formed. The capacitance value C sn above is expressed as C sn = ε · ε 0 · S / d n. Here, S is an area contributing to the capacitor of each electrode, d n is the distance between the electrode and the fingers of the n-th unit cell (e.g. d 1, d 2), n is the number of the unit cells (n =
1, 2,...).

【０００８】上記の各単位セルにおける静電容量値Ｃsn
を読み出す構成として、各単位セルのセンサパッド電極
３１−保護膜２１−指７の間で形成されるキャパシタ
は、例えばワード線ＷＬ（ＷＬ1 ，ＷＬ2 ，・・・）を
ゲート電極とするトランジスタの一方のソース・ドレイ
ン拡散層に接続しており、他方のソース・ドレイン拡散
層はビット線ＢＬ（ＢＬ1 ，ＢＬ2 ，・・・）に接続
し、さらにビット線ＢＬに静電容量値ＣB のキャパシタ
が接続している構成とする。上記構成において、ビット
線ＢＬにＶCCが印加された状態（ＶCCプレチャージ）で
指が接触することにより、 ΔＶn ＝［ＣSn／（ＣB ＋ＣSn）］・ＶCC で表されるビット線ＢＬの電位変化が生じる。この電位
変化ΔＶn を各セルにおいて検出することで、各単位セ
ル毎の静電容量値Ｃsnを算出し、画像処理などを行って
指紋の認識を行う。The capacitance value C sn of each unit cell described above
, A capacitor formed between the sensor pad electrode 31, the protective film 21, and the finger 7 of each unit cell is, for example, a transistor having a word line WL (WL 1 , WL 2 ,...) As a gate electrode. Are connected to one of the source / drain diffusion layers, and the other source / drain diffusion layer is connected to the bit line BL (BL 1 , BL 2 ,...). It is assumed that the capacitor of B is connected. In the above configuration, when a finger contacts the bit line BL in a state where V CC is applied (V CC precharge), it is represented by ΔV n = [C Sn / (C B + C Sn )] · V CC. A change in the potential of the bit line BL occurs. By detecting the potential change ΔV n in each cell, the capacitance value C sn of each unit cell is calculated, and image recognition is performed to perform fingerprint recognition.

【０００９】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、人間の
体は一般的に帯電することがあるので、上記の従来の指
紋認識用半導体装置においては、図６に示すように、指
紋認識用半導体装置の指紋認識面に帯電した人が指を近
づけたときに静電気が指紋認識面に放電されてしまい
（図中ＥＳＤで示す）、指紋認識用半導体装置が破損し
てしまうことがあるという問題があった。However, since the human body is generally charged, the conventional fingerprint recognition semiconductor device as shown in FIG. When a person charged on the fingerprint recognition surface approaches a finger, static electricity is discharged to the fingerprint recognition surface (indicated by ESD in the figure), and there is a problem that the fingerprint recognition semiconductor device may be damaged. .

【００１０】また、同様に図６に示すように、上記の従
来の指紋認識用半導体装置においては、指紋認識面の表
面におけるセンサパッド電極３１の間隙部において保護
膜２１の表面に溝Ｖが形成されているため、機械的強度
が不足し、指の押圧時に溝Ｖ部における保護膜２１から
クラックＣが形成されてしまい、指紋認識用半導体装置
が破損してしまうことがあるという問題があった。[0010] Similarly, as shown in FIG. 6, in the above-described conventional semiconductor device for fingerprint recognition, a groove V is formed on the surface of the protective film 21 in the gap between the sensor pad electrodes 31 on the surface of the fingerprint recognition surface. Therefore, there is a problem that the mechanical strength is insufficient, cracks C are formed from the protective film 21 in the grooves V when the finger is pressed, and the semiconductor device for fingerprint recognition may be damaged. .

【００１１】本発明は上記の問題に鑑みてなされたもの
であり、従って本発明は、指の押圧時の静電気の放電と
指紋認識面のクラックの発生による装置の破壊を防止
し、信頼性を向上することができる指紋認識用半導体装
置およびその製造方法を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and accordingly, the present invention prevents the device from being destroyed due to the discharge of static electricity at the time of pressing a finger and the occurrence of cracks in the fingerprint recognition surface, thereby improving reliability. An object of the present invention is to provide a semiconductor device for fingerprint recognition that can be improved and a method for manufacturing the same.

【００１２】[0012]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の指紋認識用半導体装置は、基板に並べられ
て形成され、電荷を蓄積する複数個の第１電極と、前記
第１電極の下部に形成され、前記第１電極のそれぞれに
蓄積された電荷を読み出す複数個の半導体素子と、前記
第１電極および前記第１電極の間隙部を被覆して形成さ
れた保護膜と、前記第１電極の間隙部において前記保護
膜の表面に形成された溝と、前記溝に埋め込まれ、一定
電位に固定される第２電極とを有する。In order to achieve the above object, a semiconductor device for fingerprint recognition according to the present invention comprises a plurality of first electrodes formed on a substrate and accumulating electric charges, and A plurality of semiconductor elements formed below the electrodes and reading out the electric charges stored in each of the first electrodes, a protective film formed to cover a gap between the first electrodes and the first electrodes, The semiconductor device includes a groove formed on the surface of the protective film in a gap between the first electrodes, and a second electrode embedded in the groove and fixed at a constant potential.

【００１３】上記の本発明の指紋認識用半導体装置は、
好適には、前記第２電極が接地電位あるいは電源電位に
固定されている。The semiconductor device for fingerprint recognition of the present invention described above comprises
Preferably, the second electrode is fixed to a ground potential or a power supply potential.

【００１４】上記の本発明の指紋認識用半導体装置は、
好適には、前記第１電極が、前記基板にマトリクス状に
並べられて形成されている。さらに好適には、前記マト
リクス状に並べられている第１電極の間隙部において、
前記第２電極が碁盤の目状に形成されている。The above-described semiconductor device for fingerprint recognition according to the present invention comprises:
Preferably, the first electrodes are formed in a matrix on the substrate. More preferably, in the gap between the first electrodes arranged in a matrix,
The second electrode is formed in a grid pattern.

【００１５】上記の本発明の指紋認識用半導体装置は、
好適には、前記保護膜が窒化シリコンを含む膜である。The above-described semiconductor device for fingerprint recognition according to the present invention comprises:
Preferably, the protective film is a film containing silicon nitride.

【００１６】上記の本発明の指紋認識用半導体装置は、
好適には、前記電荷を読み出す複数個の半導体素子とし
て、前記第１電極が、ワード線をゲート電極とするトラ
ンジスタの一方のソース・ドレイン領域に接続してお
り、前記トランジスタの他方のソース・ドレイン領域が
ビット線に接続している。The above-described semiconductor device for fingerprint recognition according to the present invention comprises:
Preferably, as the plurality of semiconductor elements for reading out the charges, the first electrode is connected to one source / drain region of a transistor having a word line as a gate electrode, and the other source / drain of the transistor The region is connected to the bit line.

【００１７】上記の本発明の指紋認識用半導体装置は、
基板にマトリクス状などに並べられて形成され、電荷を
蓄積する複数個の第１電極と、第１電極がワード線をゲ
ート電極とするトランジスタの一方のソース・ドレイン
領域に接続しており、トランジスタの他方のソース・ド
レイン領域がビット線に接続している構成など、第１電
極の下部に形成され、第１電極のそれぞれに蓄積された
電荷を読み出す複数個の半導体素子とを有する。さら
に、第１電極および第１電極の間隙部を被覆して形成さ
れた窒化シリコンなどを含む保護膜と、第１電極の間隙
部において保護膜の表面に形成された溝と、溝に埋め込
まれて碁盤の目状などに形成され、接地電位あるいは電
源電位などの一定電位に固定される第２電極とを有す
る。The above-described semiconductor device for fingerprint recognition according to the present invention comprises:
A plurality of first electrodes formed in a matrix and arranged on a substrate and accumulating electric charges, and the first electrode is connected to one of source / drain regions of a transistor having a word line as a gate electrode; And a plurality of semiconductor elements formed below the first electrode to read out the electric charges stored in each of the first electrodes, such as a configuration in which the other source / drain region is connected to a bit line. Furthermore, a protective film containing silicon nitride or the like formed by covering the first electrode and the gap between the first electrodes, a groove formed on the surface of the protective film in the gap between the first electrodes, and a groove embedded in the groove. And a second electrode fixed to a fixed potential such as a ground potential or a power supply potential.

【００１８】上記の本発明の指紋認識用半導体装置によ
れば、第１電極の間隙部において保護膜の表面に形成さ
れた溝に埋め込まれて一定電位に固定される第２電極が
形成されているので、指の押圧時に静電気が放電されて
も第２電極により速やかに除電され、静電破壊を防止す
ることができる。また、機械的強度の弱い溝が第２電極
により埋め込まれているので、強度が補強され、指の押
圧時の指紋認識面のクラックの発生を防止することがで
きる。以上のように、信頼性を向上することが可能とな
っている。According to the semiconductor device for fingerprint recognition of the present invention described above, the second electrode which is embedded in the groove formed on the surface of the protective film and fixed at a constant potential is formed in the gap between the first electrodes. Therefore, even if the static electricity is discharged when the finger is pressed, the static electricity is quickly eliminated by the second electrode, and the electrostatic breakdown can be prevented. In addition, since the groove having low mechanical strength is embedded by the second electrode, the strength is reinforced, and it is possible to prevent cracks on the fingerprint recognition surface when a finger is pressed. As described above, the reliability can be improved.

【００１９】また、上記の目的を達成するため、本発明
の指紋認識用半導体装置の製造方法は、基板に、電荷を
蓄積する複数個の第１電極を並べて形成する工程と、前
記第１電極および前記第１電極の間隙部を被覆して保護
膜を形成しながら、前記第１電極の間隙部において前記
保護膜の表面に溝を形成する工程と、前記溝を導電体で
埋め込み、一定電位に固定される第２電極を自己整合的
に形成する工程とを有する。According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device for fingerprint recognition, comprising: arranging a plurality of first electrodes for accumulating electric charges on a substrate; Forming a groove on the surface of the protective film in the gap between the first electrodes while covering the gap between the first electrodes to form a protective film; Forming a second electrode fixed to the substrate in a self-aligned manner.

【００２０】上記の本発明の指紋認識用半導体装置の製
造方法は、好適には、前記第１電極を並べて形成する工
程の前に、前記第１電極にそれぞれ蓄積された電荷を読
み出す複数個の半導体素子を形成する工程を有し、前記
第１電極を並べて形成する工程においては、前記電荷を
読み出す半導体素子に接続して前記第１電極を形成す
る。さらに好適には、前記電荷を読み出す複数個の半導
体素子を形成する工程が、半導体層中のチャネル形成領
域上にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁
膜上にワード線となるゲート電極を形成する工程と、前
記ゲート電極の両側部における前記半導体層中にソース
・ドレイン領域を形成する工程と、前記ソース・ドレイ
ン領域の一方にビット線を接続して形成する工程とを含
むトランジスタ形成工程であり、前記第１電極を並べて
形成する工程においては、前記トランジスタの他方のソ
ース・ドレイン領域に前記第１電極を接続して形成す
る。In the method of manufacturing a semiconductor device for fingerprint recognition according to the present invention, preferably, a plurality of electric charges stored in the first electrodes are read out before the step of forming the first electrodes side by side. The method includes a step of forming a semiconductor element, and in the step of forming the first electrodes side by side, the first electrodes are formed by connecting to the semiconductor element from which the charges are read. More preferably, the step of forming the plurality of semiconductor elements for reading out the electric charges includes the step of forming a gate insulating film on a channel formation region in a semiconductor layer, and the step of forming a gate electrode serving as a word line on the gate insulating film. Forming a transistor, forming a source / drain region in the semiconductor layer on both sides of the gate electrode, and connecting and forming a bit line to one of the source / drain regions. In the step of forming the first electrodes side by side, the first electrodes are connected to the other source / drain regions of the transistor.

【００２１】上記の本発明の指紋認識用半導体装置の製
造方法は、好適には、前記第２電極を形成する工程が、
前記溝内を埋め込みながら前記保護膜上に全面に導電体
を形成する工程と、前記溝の外部に形成された前記導電
体を除去する工程とを含む。In the method of manufacturing a semiconductor device for fingerprint recognition according to the present invention, preferably, the step of forming the second electrode includes the steps of:
Forming a conductor on the entire surface of the protective film while filling the trench; and removing the conductor formed outside the trench.

【００２２】上記の本発明の指紋認識用半導体装置の製
造方法は、好適には、前記第１電極を形成する工程にお
いては、前記基板にマトリクス状に並べて形成する。さ
らに好適には、前記第２電極を形成する工程において
は、前記マトリクス状に並べて形成された第１電極の間
隙部において、碁盤の目状に形成する。In the method of manufacturing a semiconductor device for fingerprint recognition of the present invention described above, preferably, in the step of forming the first electrode, the first electrode is formed in a matrix on the substrate. More preferably, in the step of forming the second electrode, the second electrode is formed in a grid pattern in a gap between the first electrodes arranged in a matrix.

【００２３】上記の本発明の指紋認識用半導体装置の製
造方法は、好適には、前記保護膜を形成する工程におい
ては、窒化シリコンを含む膜を形成する。In the method of manufacturing a semiconductor device for fingerprint recognition according to the present invention, preferably, in the step of forming the protective film, a film containing silicon nitride is formed.

【００２４】上記の本発明の指紋認識用半導体装置の製
造方法は、電荷を読み出す複数個の半導体素子として基
板にトランジスタなどを形成した後、トランジスタのソ
ース・ドレイン領域に接続するように、電荷を蓄積する
複数個の第１電極をマトリクス状などに並べて形成す
る。次に、第１電極および第１電極の間隙部を被覆して
窒化シリコンなどからなる保護膜を形成しながら、第１
電極の間隙部において保護膜の表面に溝を形成する。次
に、溝を導電体で埋め込み、一定電位に固定される第２
電極を碁盤の目状などに自己整合的に形成する。In the above-described method of manufacturing a semiconductor device for fingerprint recognition according to the present invention, after a transistor or the like is formed on a substrate as a plurality of semiconductor elements from which charges are read, charges are connected so as to be connected to the source / drain regions of the transistor. A plurality of first electrodes to be accumulated are formed in a matrix or the like. Next, the first electrode and the gap between the first electrodes are covered with the first electrode while forming a protective film made of silicon nitride or the like.
A groove is formed on the surface of the protective film in the gap between the electrodes. Next, the groove is filled with a conductor, and the second is fixed at a constant potential.
Electrodes are formed in a self-aligned manner on a grid or the like.

【００２５】上記の本発明の指紋認識用半導体装置の製
造方法によれば、第１電極の間隙部において保護膜の表
面に形成された溝に埋め込まれて一定電位に固定される
第２電極を自己整合的に容易に形成することができる。
従って、指の押圧時に静電気が放電されても第２電極に
より速やかに除電され、静電破壊を防止することがで
き、さらに機械的強度の弱い溝が第２電極により埋め込
まれているので、強度が補強され、指の押圧時の指紋認
識面のクラックの発生を防止することができ、信頼性を
向上することが可能な指紋認識用半導体装置を製造する
ことができる。According to the method of manufacturing a semiconductor device for fingerprint recognition of the present invention, the second electrode fixed at a constant potential is embedded in the groove formed on the surface of the protective film in the gap between the first electrodes. It can be easily formed in a self-aligned manner.
Therefore, even if the static electricity is discharged when the finger is pressed, the static electricity is quickly eliminated by the second electrode, and the electrostatic breakdown can be prevented. Further, since the groove having a low mechanical strength is embedded in the second electrode, the strength is reduced. Can be prevented, cracks on the fingerprint recognition surface when a finger is pressed can be prevented, and a semiconductor device for fingerprint recognition that can improve reliability can be manufactured.

【００２６】[0026]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の指紋認識用半導
体装置およびその製造方法の実施の形態について、図面
を参照して説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a semiconductor device for fingerprint recognition and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【００２７】図１（ａ）は、本実施形態に係る静電容量
式指紋認識用半導体装置の平面図であり、図１（ｂ）は
図１（ａ）中のＸ−Ｘ’における断面図である。半導体
基板１０のチャネル形成領域上に、ゲート絶縁膜を介し
てワード線となるゲート電極３０が形成され、さらにゲ
ート電極３０の両側部における半導体基板１０中に不図
示のソース・ドレイン拡散層が形成されて、トランジス
タＴｒが形成されている。トランジスタの一方のソース
・ドレイン拡散層はビット線に接続している。FIG. 1A is a plan view of the semiconductor device for capacitive fingerprint recognition according to the present embodiment, and FIG. 1B is a sectional view taken along line XX 'in FIG. 1A. It is. A gate electrode 30 serving as a word line is formed on a channel formation region of the semiconductor substrate 10 via a gate insulating film, and a source / drain diffusion layer (not shown) is formed in the semiconductor substrate 10 on both sides of the gate electrode 30. Thus, a transistor Tr is formed. One source / drain diffusion layer of the transistor is connected to a bit line.

【００２８】上記のトランジスタＴｒを被覆して、例え
ば酸化シリコンからなる層間絶縁膜２０が形成されてお
り、その上層に、例えばＴｉなどからなるバリアメタル
層とアルミニウム層などの積層体などからなるセンサパ
ッド電極３１（ＳＰ）がマトリクス状に配置されて形成
されている。このセンサパッド電極ＳＰは、不図示のコ
ンタクトなどによりその下層に形成されているトランジ
スタＴｒの他方のソース・ドレイン拡散層に接続して形
成されている。An interlayer insulating film 20 made of, for example, silicon oxide is formed so as to cover the transistor Tr, and a sensor made of a laminate of a barrier metal layer made of, for example, Ti and an aluminum layer is formed thereon. The pad electrodes 31 (SP) are formed in a matrix. The sensor pad electrode SP is formed by a contact (not shown) connected to the other source / drain diffusion layer of the transistor Tr formed thereunder.

【００２９】センサパッド電極３１およびセンサパッド
電極３１の間隙部を被覆して全面に、例えば窒化シリコ
ンからなる保護膜２１が形成されている。ここで、セン
サパッド電極３１の間隙部において保護膜２１の表面に
は溝Ｖが形成されている。上記の溝Ｖ内に埋め込まれ
て、ＴｉＮ密着層３２ａとタングステン層３２ｂからな
る除電電極３２（ＮＴ）が碁盤の目状に形成されてい
る。除電電極３２（ＮＴ）は、例えば接地電位（ＧＮ
Ｄ）に固定される除電電極用パッドＮＴＰに接続してお
り、接地電位（ＧＮＤ）に固定される。除電電極用パッ
ドＮＴＰを電源電位に固定することで、除電電極３２
（ＮＴ）を電源電位に固定することも可能である。以上
のように、センサパッド電極３１（ＳＰ）がマトリクス
状に並べられている領域を指紋認識面とする指紋認識用
半導体装置が構成されている。A sensor pad electrode 31 and a protective film 21 made of, for example, silicon nitride are formed on the entire surface so as to cover the gap between the sensor pad electrodes 31. Here, a groove V is formed on the surface of the protective film 21 in the gap between the sensor pad electrodes 31. The charge eliminating electrode 32 (NT) composed of the TiN adhesion layer 32a and the tungsten layer 32b is formed in a grid pattern so as to be buried in the groove V. The static elimination electrode 32 (NT) is, for example, ground potential (GN)
It is connected to the static elimination electrode pad NTP fixed to D), and is fixed to the ground potential (GND). By fixing the charge removing electrode pad NTP to the power supply potential, the charge removing electrode 32
It is also possible to fix (NT) to the power supply potential. As described above, the semiconductor device for fingerprint recognition has a structure in which the region where the sensor pad electrodes 31 (SP) are arranged in a matrix is used as the fingerprint recognition surface.

【００３０】上記の本実施形態に係る指紋認識用半導体
装置の動作について説明する。図２（ａ）に示すよう
に、指紋認識用半導体装置の指紋認識面に指７が触れる
と、センサパッド電極３１−保護膜２１−指７の間でキ
ャパシタが形成される。保護膜２１は、キャパシタ絶縁
膜の一部として機能する。上記において、各センサパッ
ド電極３１と指７との距離ｄ（例えばｄ1 ，ｄ2）は、
指紋の凹凸７０に応じて変動する。従って、指紋認識面
上にマトリクス状に並べられたセンサパッド電極３１が
それぞれ形成する各キャパシタの容量に差が生じるた
め、各センサパッド電極３１に蓄積された電荷を基板１
０に形成されたトランジスタなどの半導体素子により読
み出し、検出することで、指紋の認識を行うことが可能
となっている。ここで、各センサパッド電極３１は指紋
認識用半導体装置の指紋認識面の単位セルを構成するこ
とになる。The operation of the semiconductor device for fingerprint recognition according to this embodiment will be described. As shown in FIG. 2A, when the finger 7 touches the fingerprint recognition surface of the fingerprint recognition semiconductor device, a capacitor is formed between the sensor pad electrode 31, the protective film 21, and the finger 7. The protective film 21 functions as a part of the capacitor insulating film. In the above, the distance d (for example, d 1 , d 2 ) between each sensor pad electrode 31 and the finger 7 is:
It fluctuates according to the unevenness 70 of the fingerprint. Therefore, since the capacitance of each capacitor formed by the sensor pad electrodes 31 arranged in a matrix on the fingerprint recognition surface is different, the charge accumulated in each sensor pad electrode 31 is transferred to the substrate 1.
It is possible to recognize a fingerprint by reading and detecting with a semiconductor element such as a transistor formed at zero. Here, each sensor pad electrode 31 constitutes a unit cell on the fingerprint recognition surface of the semiconductor device for fingerprint recognition.

【００３１】上記の各センサパッド電極３１が構成する
キャパシタは、指が指紋認識面に接触していない状態で
は、指紋認識用半導体装置の指紋認識面の全単位セルに
おいてｄ＝∞となり、従って全単位セルで静電容量値Ｃ
s ＝０となる。一方、指が指紋認識面に接触している状
態では、図２（ｂ）に示すように、ｎ番目の単位セルに
おいて、センサパッド電極３１−保護膜２１−指７の間
で静電容量値Ｃsnのキャパシタが形成される。上記の静
電容量値Ｃsnは、Ｃsn＝ε・ε0 ・Ｓ／ｄnと表され
る。ここで、Ｓは各電極のキャパシタに寄与する面積、
ｄn はｎ番目の単位セルの電極と指との距離（例えばｄ
1 ，ｄ2 ）、ｎは各単位セルの番号（ｎ＝１，２，・・
・）である。When the finger is not in contact with the fingerprint recognition surface, the capacitor formed by each sensor pad electrode 31 has d = ｄ in all the unit cells of the fingerprint recognition surface of the fingerprint recognition semiconductor device. Capacitance value C in unit cell
s = 0. On the other hand, when the finger is in contact with the fingerprint recognition surface, as shown in FIG. 2B, in the n-th unit cell, the capacitance value between the sensor pad electrode 31, the protective film 21, and the finger 7 is increased. A capacitor of C sn is formed. The capacitance value C sn above is expressed as C sn = ε · ε 0 · S / d n. Here, S is the area of each electrode contributing to the capacitor,
d n is the distance between the electrode and the fingers of the n-th unit cell (e.g., d
1 , d 2 ), n is the number of each unit cell (n = 1, 2,...)
・).

【００３２】上記の各単位セルにおける静電容量値Ｃsn
を読み出す構成として、各単位セルのセンサパッド電極
３１−保護膜２１−指７の間で形成されるキャパシタ
は、例えばワード線ＷＬ（ＷＬ1 ，ＷＬ2 ，・・・）を
ゲート電極とするトランジスタの一方のソース・ドレイ
ン拡散層に接続しており、他方のソース・ドレイン拡散
層はビット線ＢＬ（ＢＬ1 ，ＢＬ2 ，・・・）に接続
し、さらにビット線ＢＬに静電容量値ＣB のキャパシタ
が接続している構成とする。上記構成において、ビット
線ＢＬにＶCCが印加された状態（ＶCCプレチャージ）で
指が接触することにより、 ΔＶn ＝［ＣSn／（ＣB ＋ＣSn）］・ＶCC で表されるビット線ＢＬの電位変化が生じる。この電位
変化ΔＶn を各セルにおいて検出することで、各単位セ
ル毎の静電容量値Ｃsnを算出し、画像処理などを行って
指紋の認識を行う。The capacitance value C sn in each unit cell described above
, A capacitor formed between the sensor pad electrode 31, the protective film 21, and the finger 7 of each unit cell is, for example, a transistor having a word line WL (WL 1 , WL 2 ,...) As a gate electrode. Are connected to one of the source / drain diffusion layers, and the other source / drain diffusion layer is connected to the bit line BL (BL 1 , BL 2 ,...). It is assumed that the capacitor of B is connected. In the above configuration, when a finger contacts the bit line BL in a state where V CC is applied (V CC precharge), it is represented by ΔV n = [C Sn / (C B + C Sn )] · V CC. A change in the potential of the bit line BL occurs. By detecting the potential change ΔV n in each cell, the capacitance value C sn of each unit cell is calculated, and image recognition is performed to perform fingerprint recognition.

【００３３】本実施形態に指紋認識用半導体装置によれ
ば、センサパッド電極３１の間隙部において保護膜２１
の表面に形成された溝Ｖに埋め込まれて、接地電位ある
いは電源電位などの一定電位に固定される除電電極３２
が形成されているので、指の押圧時に静電気が放電され
ても除電電極により速やかに除電され、静電破壊を防止
することができ、さらに、機械的強度の弱い溝Ｖが除電
電極により埋め込まれているので、強度が補強され、指
の押圧時の指紋認識面のクラックの発生を防止すること
ができ、装置の信頼性を向上することが可能となってい
る。According to the semiconductor device for fingerprint recognition according to the present embodiment, the protective film 21 is formed in the gap between the sensor pad electrodes 31.
Electrode 32 buried in a groove V formed on the surface of the substrate and fixed at a constant potential such as a ground potential or a power supply potential.
Is formed, even if static electricity is discharged when a finger is pressed, static electricity is quickly eliminated by the static elimination electrode, electrostatic breakdown can be prevented, and a groove V having low mechanical strength is embedded by the static elimination electrode. Therefore, the strength is reinforced, the occurrence of cracks on the fingerprint recognition surface when the finger is pressed can be prevented, and the reliability of the device can be improved.

【００３４】本実施形態に係る指紋認識用半導体装置
は、例えば以下のようにして製造することができる。ま
ず、図３（ａ）に示すように、半導体基板１０のチャネ
ル形成領域上に、ゲート絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜
上にワード線となるゲート電極３０を形成し、さらにゲ
ート電極３０をマスクとするイオン注入などにより、ゲ
ート電極３０の両側部における半導体基板１０にソース
・ドレイン拡散層（不図示）を形成し、また一方のソー
ス・ドレイン拡散層にビット線を接続して、トランジス
タを形成する。これらのトランジスタの形成は通常の方
法により行うことができる。The semiconductor device for fingerprint recognition according to the present embodiment can be manufactured, for example, as follows. First, as shown in FIG. 3A, a gate insulating film is formed on a channel forming region of the semiconductor substrate 10, a gate electrode 30 serving as a word line is formed on the gate insulating film, and the gate electrode 30 is further formed. A source / drain diffusion layer (not shown) is formed in the semiconductor substrate 10 on both sides of the gate electrode 30 by ion implantation or the like as a mask, and a bit line is connected to one of the source / drain diffusion layers to form a transistor. Form. These transistors can be formed by a usual method.

【００３５】次に、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Dep
osition ）法により酸化シリコンを堆積して、上記のト
ランジスタを被覆する層間絶縁膜２０を形成する。次
に、層間絶縁膜２０を貫通してソース・ドレイン拡散層
に達する不図示のコンタクトを形成し、コンタクトに接
するように、その上層に、例えばスパッタリング法によ
りＴｉあるいはＴｉ／ＴｉＮ／Ｔｉなどの積層膜を成膜
し、さらにスパッタリング法によりアルミニウムあるい
はアルミニウムシリサイドなどのアルミニウム合金を堆
積させ、マトリクス状にパターン加工して、バリアメタ
ル層とアルミニウム層などの積層体などからなるセンサ
パッド電極３１を形成する。次に、例えばＣＶＤ法によ
りセンサパッド電極３１の上層およびセンサパッド電極
３１の間隙部を被覆して全面に窒化シリコンを堆積さ
せ、保護膜２１を形成する。このとき、センサパッド電
極３１の間隙部において保護膜２１の表面には溝Ｖが形
成される。Next, for example, CVD (Chemical Vapor Dep.)
Silicon oxide is deposited by an osition method to form an interlayer insulating film 20 covering the transistor. Next, a contact (not shown) which reaches the source / drain diffusion layer through the interlayer insulating film 20 is formed, and a layer of Ti or Ti / TiN / Ti is formed thereon by, for example, a sputtering method so as to be in contact with the contact. A film is formed, and aluminum or an aluminum alloy such as aluminum silicide is deposited by a sputtering method, and patterned into a matrix to form a sensor pad electrode 31 made of a laminate of a barrier metal layer and an aluminum layer. . Next, a protective film 21 is formed by depositing silicon nitride on the entire surface of the sensor pad electrode 31 and the gap between the sensor pad electrodes 31 by covering the upper layer and the sensor pad electrode 31 by, for example, a CVD method. At this time, a groove V is formed on the surface of the protective film 21 in the gap between the sensor pad electrodes 31.

【００３６】次に、図３（ｂ）に示すように、例えばス
パッタリング法により、上記の溝Ｖの内壁表面を被覆し
て全面にＴｉＮ密着層３２ａを形成する。次に、図３
（ｃ）に示すように、例えばＣＶＤ法によりタングステ
ン層３２ｂを形成する。次に、全面にＲＩＥ（反応性イ
オンエッチング）などのエッチングによりエッチバック
あるいはＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing ）な
どの研磨処理により、溝Ｖの外部に堆積されたＴｉＮ密
着層３２ａとタングステン層３２ｂを除去し、ＴｉＮ密
着層３２ａとタングステン層３２ｂからなる除電電極３
２を形成して、さらに除電電極３２に接続する除電電極
用パッドを形成して、図１に示す指紋認識用半導体装置
を製造することができる。Next, as shown in FIG. 3B, a TiN adhesion layer 32a is formed on the entire surface by coating the inner wall surface of the groove V by, for example, a sputtering method. Next, FIG.
As shown in (c), a tungsten layer 32b is formed by, for example, a CVD method. Next, the TiN adhesion layer 32a and the tungsten layer 32b deposited outside the groove V are removed by etching back such as RIE (reactive ion etching) or polishing such as CMP (Chemical Mechanical Polishing) on the entire surface. Electrode 3 composed of TiN adhesion layer 32a and tungsten layer 32b
2 is formed, and further, a pad for a charge eliminating electrode connected to the charge eliminating electrode 32 is formed, whereby the semiconductor device for fingerprint recognition shown in FIG. 1 can be manufactured.

【００３７】上記の指紋認識用半導体装置は、例えばリ
ードフレームのダイパッド上に固着させ、ワイヤボイン
ディング処理を行い、指紋認識面を露出させながらモー
ルド封止して所望形態の指紋認識用半導体装置とするこ
とができる。The above-mentioned semiconductor device for fingerprint recognition is fixed to, for example, a die pad of a lead frame, subjected to a wire binding process, and molded while exposing the fingerprint recognition surface to obtain a desired form of the semiconductor device for fingerprint recognition. can do.

【００３８】本発明の半導体装置およびその製造方法の
実施形態は、上記の説明に限定されない。例えば、各単
位セルのセンサパッド電極に蓄積した電荷を読み出す回
路としては、上記実施形態で説明した回路以外の構成の
回路を用いることができる。また、除電電極は、接地電
位あるいは電源電位の他、一定電位であればどの電位に
固定されてもよい。また、除電電極は保護層に形成され
た溝を埋め込んで形成されているが、保護膜の表面から
突出して形成されている構成とすることも可能である。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更
が可能である。Embodiments of the semiconductor device and the method of manufacturing the same according to the present invention are not limited to the above description. For example, a circuit having a configuration other than the circuit described in the above embodiment can be used as a circuit for reading out the electric charge stored in the sensor pad electrode of each unit cell. Further, the neutralizing electrode may be fixed to any potential other than the ground potential or the power supply potential as long as the potential is constant. Further, although the charge removing electrode is formed by filling the groove formed in the protective layer, it may be configured to protrude from the surface of the protective film.
In addition, various changes can be made without departing from the gist of the present invention.

【００３９】[0039]

【発明の効果】本発明の指紋認識用半導体装置によれ
ば、第１電極の間隙部において保護膜の表面に形成され
た溝に埋め込まれて、接地電位あるいは電源電位などの
一定電位に固定される第２電極が形成されているので、
指の押圧時に静電気が放電されても第２電極により速や
かに除電され、静電破壊を防止することができ、さら
に、機械的強度の弱い溝Ｖが第２電極により埋め込まれ
ているので、強度が補強され、指の押圧時の指紋認識面
のクラックの発生を防止することができ、装置の信頼性
を向上することが可能となっている。According to the semiconductor device for fingerprint recognition of the present invention, in the gap between the first electrodes, the groove is formed in the groove formed on the surface of the protective film, and is fixed at a constant potential such as a ground potential or a power supply potential. Since the second electrode is formed,
Even if the static electricity is discharged when the finger is pressed, the static electricity is quickly eliminated by the second electrode, and the electrostatic breakdown can be prevented. Further, since the groove V having low mechanical strength is embedded in the second electrode, the strength is reduced. Can be prevented, and the occurrence of cracks on the fingerprint recognition surface when a finger is pressed can be prevented, and the reliability of the device can be improved.

【００４０】また、本発明の指紋認識用半導体装置の製
造方法によれば、第１電極の間隙部において保護膜の表
面に形成された溝に埋め込まれて一定電位に固定される
第２電極を自己整合的に容易に形成することができ、従
って、指の押圧時に静電気が放電されても第２電極によ
り速やかに除電され、静電破壊を防止することができ、
さらに機械的強度の弱い溝が第２電極により埋め込まれ
ているので、強度が補強され、指の押圧時の指紋認識面
のクラックの発生を防止することができ、信頼性を向上
することが可能な指紋認識用半導体装置を製造すること
ができる。According to the method for manufacturing a semiconductor device for fingerprint recognition of the present invention, the second electrode fixed at a constant potential is embedded in the groove formed on the surface of the protective film in the gap between the first electrodes. It can be easily formed in a self-aligned manner. Therefore, even if static electricity is discharged when a finger is pressed, the static electricity is quickly eliminated by the second electrode, and electrostatic breakdown can be prevented.
Further, since the grooves having low mechanical strength are buried by the second electrode, the strength is reinforced, and the occurrence of cracks on the fingerprint recognition surface when a finger is pressed can be prevented, and reliability can be improved. A semiconductor device for fingerprint recognition can be manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】図１（ａ）は、本発明に係る指紋認識用半導体
装置の平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）中のＸ−
Ｘ’における断面図である。FIG. 1A is a plan view of a semiconductor device for fingerprint recognition according to the present invention, and FIG.
It is sectional drawing in X '.

【図２】図２は、本発明に係る指紋認識用半導体装置に
おいて指紋を認識する動作を説明するための（ａ）断面
図および（ｂ）回路図である。FIGS. 2A and 2B are a cross-sectional view and a circuit diagram illustrating an operation of recognizing a fingerprint in the semiconductor device for fingerprint recognition according to the present invention; FIGS.

【図３】図３は、本発明に係る指紋認識用半導体装置の
製造方法の製造工程を示す断面図であり、（ａ）は保護
膜の形成工程まで、（ｂ）はＴｉＮ密着層の形成工程ま
で、（ｃ）はタングステン層の形成工程までを示す。FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a method for manufacturing a semiconductor device for fingerprint recognition according to the present invention, wherein FIG. 3A illustrates up to a process of forming a protective film, and FIG. (C) shows up to the step of forming a tungsten layer.

【図４】図４（ａ）は、従来例に係る指紋認識用半導体
装置の平面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）中のＸ−
Ｘ’における断面図である。FIG. 4A is a plan view of a semiconductor device for fingerprint recognition according to a conventional example, and FIG.
It is sectional drawing in X '.

【図５】図５は、従来例に係る指紋認識用半導体装置に
おいて指紋を認識する動作を説明するための（ａ）断面
図および（ｂ）回路図である。FIGS. 5A and 5B are a cross-sectional view and a circuit diagram illustrating an operation of recognizing a fingerprint in a semiconductor device for fingerprint recognition according to a conventional example.

【図６】図６は、従来例に係る指紋認識用半導体装置の
問題点を説明するための模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a problem of a semiconductor device for fingerprint recognition according to a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

７…指、１０…半導体基板、２０…層間絶縁膜、２１…
保護膜、３０…ゲート電極、３１（ＳＰ）…センサパッ
ド電極、３２（ＮＴ）…除電電極、３２ａ…ＴｉＮ密着
層、３２ｂ…タングステン層、７０…凹凸、Ｖ…溝、Ｔ
ｒ…トランジスタ、ＮＴＰ…除電電極用パッド、ＥＳＤ
…静電破壊、Ｃ…クラック。7 ... finger, 10 ... semiconductor substrate, 20 ... interlayer insulating film, 21 ...
Protective film, 30 gate electrode, 31 (SP) sensor pad electrode, 32 (NT) static elimination electrode, 32a TiN adhesion layer, 32b tungsten layer, 70 unevenness, V groove, T
r: transistor, NTP: static elimination electrode pad, ESD
... Electrostatic breakdown, C: Crack.

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】基板に並べられて形成され、電荷を蓄積す
る複数個の第１電極と、 前記第１電極の下部に形成され、前記第１電極のそれぞ
れに蓄積された電荷を読み出す複数個の半導体素子と、 前記第１電極および前記第１電極の間隙部を被覆して形
成された保護膜と、 前記第１電極の間隙部において前記保護膜の表面に形成
された溝と、 前記溝に埋め込まれ、一定電位に固定される第２電極と
を有する指紋認識用半導体装置。A plurality of first electrodes arranged on a substrate for storing electric charges; and a plurality of first electrodes formed below the first electrodes for reading the electric charges stored in each of the first electrodes. A protective element formed by covering the first electrode and the gap between the first electrodes; a groove formed on the surface of the protective film in the gap between the first electrodes; And a second electrode embedded in the semiconductor device and fixed at a constant potential. 【請求項２】前記第２電極が接地電位あるいは電源電位
に固定されている請求項１記載の指紋認識用半導体装
置。2. The semiconductor device for fingerprint recognition according to claim 1, wherein said second electrode is fixed to a ground potential or a power supply potential. 【請求項３】前記第１電極が、前記基板にマトリクス状
に並べられて形成されている請求項１記載の指紋認識用
半導体装置。3. The fingerprint recognition semiconductor device according to claim 1, wherein said first electrodes are formed in a matrix on said substrate. 【請求項４】前記マトリクス状に並べられている第１電
極の間隙部において、前記第２電極が碁盤の目状に形成
されている請求項３記載の指紋認識用半導体装置。4. The fingerprint recognition semiconductor device according to claim 3, wherein said second electrode is formed in a grid pattern in a gap between said first electrodes arranged in a matrix. 【請求項５】前記保護膜が窒化シリコンを含む膜である
請求項１記載の指紋認識用半導体装置。5. The fingerprint recognition semiconductor device according to claim 1, wherein said protective film is a film containing silicon nitride. 【請求項６】前記電荷を読み出す複数個の半導体素子と
して、 前記第１電極が、ワード線をゲート電極とするトランジ
スタの一方のソース・ドレイン領域に接続しており、 前記トランジスタの他方のソース・ドレイン領域がビッ
ト線に接続している請求項１記載の指紋認識用半導体装
置。6. A plurality of semiconductor elements for reading out the charge, wherein the first electrode is connected to one source / drain region of a transistor having a word line as a gate electrode, and the other source / drain region of the transistor. 2. The semiconductor device for fingerprint recognition according to claim 1, wherein the drain region is connected to the bit line. 【請求項７】基板に、電荷を蓄積する複数個の第１電極
を並べて形成する工程と、 前記第１電極および前記第１電極の間隙部を被覆して保
護膜を形成しながら、前記第１電極の間隙部において前
記保護膜の表面に溝を形成する工程と、 前記溝を導電体で埋め込み、一定電位に固定される第２
電極を自己整合的に形成する工程とを有する指紋認識用
半導体装置の製造方法。7. A step of arranging a plurality of first electrodes for accumulating electric charges on a substrate, and forming the protective film by covering a gap between the first electrodes and the first electrodes. Forming a groove in the surface of the protective film in a gap between one electrode; and filling the groove with a conductor to fix the groove at a constant potential.
Forming an electrode in a self-aligned manner. 【請求項８】前記第１電極を並べて形成する工程の前
に、前記第１電極にそれぞれ蓄積された電荷を読み出す
複数個の半導体素子を形成する工程を有し、 前記第１電極を並べて形成する工程においては、前記電
荷を読み出す半導体素子に接続して前記第１電極を形成
する請求項７記載の指紋認識用半導体装置の製造方法。8. A step of forming a plurality of semiconductor elements for reading electric charges stored in the first electrodes before the step of forming the first electrodes side by side, wherein the first electrodes are formed side by side. The method of manufacturing a semiconductor device for fingerprint recognition according to claim 7, wherein, in the step (b), the first electrode is formed by connecting to the semiconductor element from which the charge is read. 【請求項９】前記電荷を読み出す複数個の半導体素子を
形成する工程が、半導体層中のチャネル形成領域上にゲ
ート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上にワ
ード線となるゲート電極を形成する工程と、前記ゲート
電極の両側部における前記半導体層中にソース・ドレイ
ン領域を形成する工程と、前記ソース・ドレイン領域の
一方にビット線を接続して形成する工程とを含むトラン
ジスタ形成工程であり、 前記第１電極を並べて形成する工程においては、前記ト
ランジスタの他方のソース・ドレイン領域に前記第１電
極を接続して形成する請求項８記載の指紋認識用半導体
装置の製造方法。9. A method for forming a plurality of semiconductor elements from which electric charges are read out, comprising: forming a gate insulating film on a channel forming region in a semiconductor layer; and forming a gate electrode on the gate insulating film as a word line. Forming a transistor, forming a source / drain region in the semiconductor layer on both sides of the gate electrode, and connecting and forming a bit line to one of the source / drain regions. 9. The method for manufacturing a semiconductor device for fingerprint recognition according to claim 8, wherein in the step of forming the first electrodes side by side, the first electrodes are connected to the other source / drain regions of the transistor. 【請求項１０】前記第２電極を形成する工程が、前記溝
内を埋め込みながら前記保護膜上に全面に導電体を形成
する工程と、前記溝の外部に形成された前記導電体を除
去する工程とを含む請求項７記載の指紋認識用半導体装
置の製造方法。10. The step of forming the second electrode includes the step of forming a conductor on the entire surface of the protective film while filling the groove, and removing the conductor formed outside the groove. 8. The method of manufacturing a semiconductor device for fingerprint recognition according to claim 7, comprising the steps of: 【請求項１１】前記第１電極を形成する工程において
は、前記基板にマトリクス状に並べて形成する請求項７
記載の指紋認識用半導体装置の製造方法。11. The step of forming the first electrode, wherein the first electrode is formed in a matrix on the substrate.
A manufacturing method of the semiconductor device for fingerprint recognition according to the above. 【請求項１２】前記第２電極を形成する工程において
は、前記マトリクス状に並べて形成された第１電極の間
隙部において、碁盤の目状に形成する請求項１１記載の
指紋認識用半導体装置の製造方法。12. The fingerprint recognition semiconductor device according to claim 11, wherein in the step of forming the second electrode, a grid is formed in a gap between the first electrodes arranged in the matrix. Production method. 【請求項１３】前記保護膜を形成する工程においては、
窒化シリコンを含む膜を形成する請求項７記載の指紋認
識用半導体装置の製造方法。13. In the step of forming the protective film,
The method for manufacturing a semiconductor device for fingerprint recognition according to claim 7, wherein a film containing silicon nitride is formed.
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