电容式指纹传感器制造技术

本发明专利技术实施例提供一种电容式指纹传感器，包括依序设置的第一极板层、第二极板层和第三极板层；其中，所述第一极板层与手指形成指纹电容，所述第一极板层和所述第二极板层之间还设置有至少一个第四极板层，所述第一极板层与所述第四极板层之间形成有第一寄生电容，所述第二极板层与所述第四极板层之间形成有第二寄生电容；并且，所述电容式指纹传感器还包括具有积分电容的积分器，所述第二极板层与第三极板层之间形成所述积分电容，其中所述第一寄生电容和所述第二寄生电容对所述积分电容不可见，且所述积分电容用于存储来自所述指纹电容的电荷。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术实施例涉及生物特征识别
，尤其涉及一种电容式指纹传感器。
技术介绍
由于指纹具有终身不变性、唯一性和方便性，因此可以提供较高级别的身份安全认证。在执行身份安全认证时，通常通过指纹传感器(又称FingerprintSensor)作为实现指纹自动采集的器件。指纹传感器按传感原理主要分为光学指纹传感器、半导体电容传感器、半导体热敏传感器、半导体压感传感器、超声波传感器和射频(RF)传感器等。以半导体电容传感器为例，在一块集成有成千上万半导体器件的“平板”上，手指贴在其上与其构成了电容的另一面，由于手指指纹平面凸凹不平，凸点处对应脊，凹点处对应谷，凸点处和凹点处接触平板的实际距离大小不同，从而导致形成的电容的数值也不相同，将采集到的不同的电容的数值汇总，从而完成了指纹的采集。但是，在进行指纹采集时，由于指纹传感器中的寄生电容，或者指纹电容中存在的基底电容，会在积分器输出产生一个较大的基底信号，该基底信号的大小至少为有效信号的100倍，在经过放大器放大处理后，基底信号远远大于有效信号，导致有效信号显得较小，同时基底信号放大后使得积分器容易达到饱和，进而导致积分器的输出动态范围较小。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例所解决的技术问题之一在于提供一种电容式指纹传感器，用以克服现有技术中的上述技术缺陷。本专利技术实施例提供一种电容式指纹传感器，其包括：依序设置的第一极板层、第二极板层和第三极板层；其中，所述第一极板层与手指形成指纹电容，所述第一极板层和所述第二极板层之间还设置有至少一个第四极板层，所述第一极板层与所述第四极板层之间形成有第一寄生电容，所述第二极板层与所述第四极板层之间形成有第二寄生电容；并且，所述电容式指纹传感器还包括具有积分电容的积分器，所述第二极板层与第三极板层之间形成所述积分电容，其中所述第一寄生电容和所述第二寄生电容对所述积分电容不可见，且所述积分电容用于存储来自所述指纹电容的电荷本专利技术实施例提供的电容式指纹传感器在第一极板层和第二极板层之间设置第四极板层，通过所述第四极板层使得所述第一寄生电容和所述第二寄生电容对所述积分电容不可见，同时使所述积分电容仅存储来自所述指纹电容的电荷，因此可以增加所述积分器的动态范围。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为一种典型的指纹传感器结构示意图；图2为本专利技术实施例一指纹传感器结构示意图；图3为本专利技术实施例二电容式传感器的结构示意图；图4为本专利技术实施例三中电容式指纹传感器的结构示意图；图5为本专利技术实施例四电容式指纹传感器的结构示意图；图6为本专利技术实施例五电容式指纹传感器的结构示意图；图7为本专利技术实施例六电容式指纹传感器的结构示意图；图8为本专利技术实施例七电容式指纹传感器的俯视角度平面示意图。具体实施方式以下将配合图式及实施例来详细说明本申请的实施方式，藉此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。图1为一种典型的指纹传感器结构示意图；如图1所示，按照一层多晶硅六层金属(简称1P6M)生产的指纹传感器可以包括第N层金属101、第N-1层金属102、第N-2层金属103、第N-3层金属104，其中N表示指纹传感器制作工艺中的最上层金属，本实施例中，N等于6，第N层金属101即第6层金属，第N-1层金属102即第5层金属，第N-2层金属103即第4层金属，第N-3层金属104即第3层金属，而剩余的两层金属可以作为走线层或者其他电路的电极层。图1中，指纹传感器还包括积分器，积分器包括放大器224与积分电容Ci，用于对来自指纹电容的电荷进行积分处理。其中，第N层金属101为一整片状的金属层，第N-1层金属102、第N-2层金属103、第N-3层金属104分别包括两片金属电极，手指与第N层金属101之间形成指纹电容Cf，第N层金属101与第N-1层金属102之间分别形成寄生电容Cp1、Cp4，其中由于第N-1层金属102中形成寄生电容Cp4的金属电极可接系统地Vgd，因此，寄生电容Cp4也可称为第N层金属101的对地电容。第N-1层金属102与第N-2层金属103之间分别形成寄生电容Cp2、Cp3、Cp5，第N-2层金属103与第N-3层金属104之间分别形成基底消除电容Cc、积分电容Ci。图1所示的指纹传感器还包括多个开关S1～S6，其中，开关S1、S3、S5的开关状态受第一时钟信号ck1的控制而进行开关动作，开关S2、S4、S6的开关状态受第二时钟信号ck2的控制而进行开关动作。第一时钟信号ck1与第二时钟信号ck2可以分别为两项非交叠时钟信号。所述指纹传感器的一个积分处理周期包括当第一时钟信号ck1为高同时第二时钟信号ck2为低，以及当第一时钟信号ck1为低同时第二时钟信号ck2为高。当第一时钟信号ck1为高时，开关S1、S3、S5导通，同时第二时钟信号ck2为低，开关S2、S4、S6断开，此时第N层金属101和第N-1层金属102、N-2层金属103和N-3层金属104都接到电源电压Vc，寄生电容Cp1、Cp2、以及基底消除电容Cc中电荷被全部泄放，即寄生电容Cp1、Cp2、以及基底消除电容Cc中的电荷为0；而指纹电容Cf、寄生电容Cp4的被充满电荷。第N-1层金属102中形成寄生电容Cp3的金属电极连接到电源电压Vc，由于放大器224虚短，所以第N-2层金属103中形成寄生电容Cp3的金属电极连接到共模电压Vm，此时寄生电容Cp3两端的电压相等，所以寄生电容Cp3中电荷被部分泄放。第N-1层金属102中形成寄生电容Cp5的金属电极连接固定电平的系统地Vgd，由于放大器虚短所以第N-2层金属103中形成寄生电容Cp5的金属电极连接到共模电压Vm，此时寄生电容Cp5的两个极板实际都是固定电平，寄生电容Cp5的电荷没有变化。当第二时钟信号ck2为高时，开关S2、S4、S6导通，同时第一时钟信号ck1为低，开关S1、S3、S5断开，此时，寄生电容Cp1、Cp2、Cp4、基底消除电容Cc、指纹电容Cf中的电荷转移到积分电容Ci中，而寄生电容Cp3、Cp5中并不会有电荷转移到积分电容Ci，从而完成一次积分过程。寄生电容Cp3、Cp5中并不会有电荷转移到积分电容Ci原因分别说明如下：当第一时钟信号ck1为高同时第二时钟信号ck2为低时，第N-1层金属102中形成寄生电容Cp3的金属电极连接到电源电压Vc，由于放大器224虚短，导致第N-2层金属103中形成寄生电容Cp3的金属电极连接到共模电压Vm，所以寄生电容Cp3中电荷被部分泄放，引起积分器的输出电压Vo增加。当第一时钟信号ck1为低同时第二时钟信号ck2为高时，第N-1层金属102中形成寄生电容Cp3的金属电极连接到固定电平的系统地Vgd,而第N-2层金属103中形成寄生电容Cp3的金属电极连接到共模电压Vm，此时寄生电容Cp3引起积分器的输出电压Vo减小，而在一个积分处理周期内寄生电容Cp3引起积分器的输出电压Vo的变化量相互抵消，因此，对于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电容式指纹传感器，其特征在于，包括：依序设置的第一极板层、第二极板层和第三极板层；其中，所述第一极板层与手指形成指纹电容，所述第一极板层和所述第二极板层之间还设置有至少一个第四极板层，所述第一极板层与所述第四极板层之间形成有第一寄生电容，所述第二极板层与所述第四极板层之间形成有第二寄生电容；并且，所述电容式指纹传感器还包括具有积分电容的积分器，所述第二极板层与第三极板层之间形成所述积分电容，其中所述第一寄生电容和所述第二寄生电容对所述积分电容不可见，且所述积分电容用于存储来自所述指纹电容的电荷。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电容式指纹传感器，其特征在于，包括：依序设置的第一极板层、第二极板层和第三极板层；其中，所述第一极板层与手指形成指纹电容，所述第一极板层和所述第二极板层之间还设置有至少一个第四极板层，所述第一极板层与所述第四极板层之间形成有第一寄生电容，所述第二极板层与所述第四极板层之间形成有第二寄生电容；并且，所述电容式指纹传感器还包括具有积分电容的积分器，所述第二极板层与第三极板层之间形成所述积分电容，其中所述第一寄生电容和所述第二寄生电容对所述积分电容不可见，且所述积分电容用于存储来自所述指纹电容的电荷。2.根据权利要求1所述的电容式指纹传感器，其特征在于，所述第四极板层为一整片状的金属层。3.根据权利要求1所述的电容式指纹传感器，其特征在于，所述第二极板层包括至少一个第二金属电极，所述第三极板层包括一个第三金属电极，所述第二极板层的其中一个第二金属电极与所述第三金属电极之间形成所述积分电容。4.根据权利要求1所述的电容式指纹传感器，其特征在于，还包括基底消除电容，所述第二极板层包括至少两个第二金属电极，所述第三极板层包括至少两个第三金属电极，其中所述第二极板层的其中一个第二金属电极与所述第三极板层的一个第三金属电极形成所述基底消除电容；所述第二极板层的另一个第二金属电极与所述第三极板层的另一个第三金属电极形成所述积分电容。5.根据权利要求1所述的电容式指纹传感器，其特征在于，还包括：第一开关电路，所述第一开关电路通过其开关动作使得所述第四极板层的电压为电源电压或共模电压，且所述第一极板层的电压为所述电源电压或所述共模电压，以使使得所述第一寄生电容对所述积分电容不可见。6.根据权利要求5所述的电容式指纹传感器，其特征在于，所述第一开关电路包括：第一开关和第二开关，所述第一开关接受第一开关控制信号的控制进行开关动作，所述第二开关接受第二开关控制信号的控制进行开关动作，以使所述第四极板层的电压为所述电源电压或所述共模电压，其中所述第一开关控制信号和所述第二开关控制信号相互反相。7.根据权利要求6所述的电容式指纹传感器，其特征在于，所述第一开关的一端与所述电源电压连接，所述第一开关的另一端与所述第二开关的一端连接后并与所述第四极板层连接；所述第二开关的另一端与所述共模电压连接。8.根据权利要求5至7中任一项所述的电容式指纹传感器，其特征在于，还包括：第二开关电路，所述第二开关电路通过其开关动作使得所述第一极板层的电压为电源电压或共模电压，且所述第四极板层的电压为所述电源电压或所述共模电压。9.根据权利要求8所述的电容式指纹传感器，其特征在于，所述第二开关电路包括第三开关和第四开关，所述第三开关接受第三开关控制信号的控制进行开关动作，所述第四开关接受第四开关控制信号的控制进行开关动作，以使所述第一极板层的电压为所述电源电压或所述共模电压，其中，所述第三开关控制信号和所述第四开关控制信号相互反相。10.根据权利要求10所述的电容式指纹传感器，其特征在于，所述第三开关一端连接所述电源电压，所述第三开关的另一端与所述第四开关的一端连接后与所述第一极板层连接，所述第四开关的另一端与所述积分器的输入端连接。11.根据权利要求4所述的电容式指纹传感器，其特征在于，所述第二极板层中形成所述基底消除电容的第二金属电极的电压为电源电压或外部数模转换器的输出电压，所述第三极板层中形成所述基底消除电容的第三金属电极的电压为共模电压。12.根据权利要求11所述的电容式指纹传感器，其特征在于，还包括第三开关电路，所述第三开关电路接受第五开关控制信号和第六开关控制信号的控制进行开关动作，以使所述第二极板层中形成所述基底消除电容的第二金属电极的电压为所述电源电压或所述外部数模转换器的输出电压。13.根据权利要求13所述的电容式指纹传感器，其特征在于，所述第三开关电路包括：第五开关和第六开关，所述第五开关接受所述第五开关控制信号的控制进行开关动作，所述第六开关接受所述第六开关控制信号的控制进行开关动作，以使所述第二极板层中形成所述基底消除电容...

【专利技术属性】
技术研发人员：张孟文，詹昶，皮涛，林碧荣，
申请(专利权)人：深圳市汇顶科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44