指纹传感器及其制作方法技术

提供一种指纹传感器及其制作方法，利用微电子机械系统（ＭＥＭＳ）工艺将各元件同时制作成薄膜形状，以便提高指纹鉴定速度。指纹传感器包括：形成在第一类型掺杂剂掺杂的衬底上的互补型金属氧化物半导体结构；形成在互补型金属氧化物半导体结构上的绝缘层；形成在绝缘层中心部分的下电极；形成在下电极上的压电区域；形成在压电层上的上电极；和形成为覆盖其上没有形成下电极的绝缘层的上表面部分、下电极、压电区域和上电极的指纹接触层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，尤其是，涉及一种采用互补型金属氧化物半导体(complementary metal-oxide semiconductor，CMOS)结构的指纹传感器，在互补型金属氧化物半导体结构上形成用于产生超声波的压电区域，以便其利用简单的工艺制作并高速鉴别指纹。
技术介绍
过去，经由离线直接贸易通过现金付款来购买商品。然而，经济和社会的进步将这种贸易方式改变成今天通过信用卡、离线电子货币等等的交易。这引起了个人信息安全管理的社会问题。因而，输入身份证(ID)和密码的过程不足以保护个人信息。因此，必须可靠地保护个人信息。而且，为了能够在任一地方提供便携式或个人信息，特定信号必须被读取和译解以在原地确定用户身份。安全系统通常采用一种使用生物测量技术(即指纹读取技术)的个人鉴定方法。指纹读取系统包括指纹扫描器(即指纹传感器)和信号处理运算法则。指纹读取系统必须具备高传感速率和低错误率以得到高质量的指纹图像。为了得到这种高质量的指纹图像，高性能的指纹传感器是必须的。指纹传感器通常分为光学类传感器、电容类传感器、超声波类传感器、及诸如此类。光学类指纹传感器便于使用但是价格相对高，其对于手指指纹部分的干燥或潮湿状态敏感从而导致不准确的指纹读取，可能将假指纹读取为正确指纹。电容类指纹传感器比光学类指纹传感器价格低，并且紧凑，稳定性高，但是对于手指指纹部分的干燥或潮湿状态敏感。相比较，超声波类指纹传感器能够得到可靠的读取结果，与手指指纹部分的状态无关。超声波类指纹读取系统通常采用如图1A所示的指纹鉴定步骤。首先，超声波类指纹读取系统使用指纹传感器读取指纹，从读取的指纹中提取特征部分，并在数据库(DB)中存储该特征部分以用来从不同类型的指纹中识别该指纹。然后，在指纹鉴定期间，超声波类指纹读取系统比较取得指纹的特征部分与在DB中存储的指纹的特征部分，以鉴定取得的指纹。图1B是在美国专利No.5,587,533中公开的超声波类指纹传感器的截面图。在图1B的超声波类指纹传感器中，超声波换能器140、反射镜156、马达160、致动器154、和信号处理器(未示出)分别制作然后放置在一起。因此，超声波类指纹传感器采用了用于扫描指纹的、单独制作的探针102，因此价格昂贵并且不易用于便携式终端。而且，这种超声波类指纹传感器用扫描方式得到指纹图像，导致指纹鉴定慢。
技术实现思路
本专利技术提供一种超声波类指纹传感器，其中可以利用微电子机械系统(micro-electric mechanical system，MEMS)工艺将各元件同时制作成薄膜形状，以便提高指纹鉴定速度，并且提供了超声波类指纹传感器的制作方法。根据本专利技术的一个方面，提供一种使用超声波的指纹传感器。所述指纹传感器包括形成在第一类型掺杂剂掺杂的衬底上的一个互补型金属氧化物半导体结构；形成在所述互补型金属氧化物半导体结构上的一个绝缘层；形成在所述绝缘层中心部分的一个下电极；形成在所述下电极上的压电区域；形成在所述压电层上的一个上电极；和形成为覆盖其上没有形成下电极的所述绝缘层的上表面部分、所述下电极、所述压电区域、以及所述上电极的一个指纹接触层。所述互补型金属氧化物半导体结构包括形成在第二类型掺杂剂掺杂的所述衬底表面的一部分内的一个区域；通过第一类型掺杂剂掺杂形成在所述第二类型掺杂剂掺杂的区域表面内的源极和漏极；和通过第二类型掺杂剂掺杂形成在所述衬底表面一部分内的源极和漏极以便与所述第一类型掺杂剂掺杂的源极和漏极相对。所述下电极与所述第一类型掺杂剂掺杂的漏极及第二类型掺杂剂掺杂的源极电气连接。所述下电极通过穿过绝缘层并填充有导电材料的通孔与所述第一类型掺杂剂掺杂的漏极和第二类型掺杂剂掺杂的源极电气连接。所述压电区域包括PZT、PST、石英、(Pb，Sm)TiO3、PMN(Pb(MgNb)O3)-PT(PbTiO3)、PVDF和PVDF-TrFe中的至少一种。所述指纹接触层包括与人手指的皮肤组织具有类似声阻抗的材料。所述指纹接触层包括至少一种包括聚亚安酯、聚苯乙烯和橡胶的聚合物材料。作为本专利技术的一个方面，指纹传感器可以具有单元排列的矩阵结构。根据本专利技术的另一方面，提供一种制作利用超声波的指纹传感器的方法，该方法包括在掺杂第一类型掺杂剂的衬底上形成互补型金属氧化物半导体结构；在所述互补型金属氧化物半导体结构上形成绝缘层，并在所述绝缘层上依序形成下电极，压电区域和上电极；除去所述下电极、所述压电区域以及所述上电极的侧部分；以及形成覆盖所述绝缘层上表面的一部分、所述下电极、所述压电区域、以及所述上电极的指纹接触层。形成所述绝缘层包括在所述互补型金属氧化物半导体结构上形成所述绝缘层；在所述绝缘层中形成第一和第二通孔以分别面对所述互补型金属氧化物半导体结构具有第一极性的漏极和所述互补型金属氧化物半导体结构具有第二极性的源极，然后用导电材料填充所述第一和第二通孔；和在所述绝缘层和所述第一和第二通孔上顺序形成所述下电极、所述压电区域和所述上电极。所述压电区域包括PZT，PST，石英，(Pb，Sm)TiO3)，PMN(Pb(MgNb)O3-PT(PbTiO3)，PVDF，和PVDF-TrFe中的至少一种。所述指纹接触层包括至少一种与人手指的皮肤组织具有类似声阻抗的聚合物材料，包括聚亚安酯、聚苯乙烯、和橡胶。附图说明通过结合附图详细描述示范性实施例，本专利技术的上述及其它特点和优点将变得更加明显，其中图1A是表示根据现有技术的指纹鉴定程序流程图；图1B是传统指纹传感器的截面图；图2是根据本专利技术实施例的指纹传感器的截面图；图3A到3E是说明根据本专利技术的指纹传感器的操作原理的示意图和电路图；以及图4A到4G是说明根据本专利技术实施例指纹传感器的制作方法的截面图。具体实施例方式下面，结合附图详细描述根据本专利技术实施例的指纹传感器。图2是根据本专利技术实施例的指纹传感器的截面图。根据本专利技术，一个CMOS结构形成为指纹传感器的下部结构，在CMOS结构中，一个负沟道金属氧化物半导体(NMOS)结构和一个正沟道金属氧化物半导体(PMOS)结构形成在n型或p型衬底上。下面简要解释。这里，对使用n型衬底的情况进行说明。用p型掺杂剂掺杂n型衬底21表面的一部分以形成p型掺杂层23。n型源极22a和n型漏极22b形成在其中形成有p型掺杂层23的n型衬底21表面部分中。p型源极24a和p型漏极24b形成在与n型源极22a和n型漏极22b相对的n型衬底21表面部分中。薄的第一绝缘层25a形成在n型衬底21上。第一栅极27a形成在第一绝缘层25a上以面对n型源极22a和n型漏极22b。第二栅极27b形成在第一绝缘层25a上以面对p型源极24a和p型漏极24b。第一电极26a形成在第一绝缘层25a上与n型源极22a电气连接。为了电气连接第一电极26a和n型源极22a，除去其下形成有n型源极22a的第一绝缘层25a的一部分。第二电极26b形成在第一绝缘层25a上与p型漏极24b电气连接。为了电气连接第二电极26b和p型漏极24b，除去其下形成有p型漏极24b的第一绝缘层25a的一部分。第二绝缘层25b形成在上述CMOS结构上面，即，形成在第一绝缘层25a、第一和第二栅极27a和27b、以及第一和第二电极26a和26b上面。穿本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用超声波的指纹传感器，包括：形成在第一类型掺杂剂掺杂的衬底上的互补型金属氧化物半导体结构；形成在所述互补型金属氧化物半导体结构上的绝缘层；形成在所述绝缘层的中心部分的下电极；形成在所述下电极上的压电区域 ；以及形成在所述压电层上的上电极；形成为覆盖其上没有形成所述下电极的所述绝缘层的上表面部分、所述下电极、所述压电区域和所述上电极的指纹接触层。

【技术特征摘要】
KR 2003-11-18 81724/031.一种使用超声波的指纹传感器，包括形成在第一类型掺杂剂掺杂的衬底上的互补型金属氧化物半导体结构；形成在所述互补型金属氧化物半导体结构上的绝缘层；形成在所述绝缘层的中心部分的下电极；形成在所述下电极上的压电区域；以及形成在所述压电层上的上电极；形成为覆盖其上没有形成所述下电极的所述绝缘层的上表面部分、所述下电极、所述压电区域和所述上电极的指纹接触层。2.如权利要求1所述的指纹传感器，其中所述互补型金属氧化物半导体结构包括通过第二类型掺杂剂掺杂形成在所述衬底表面的一部分内的区域；通过所述第一类型掺杂剂掺杂形成在所述第二类型掺杂剂掺杂的所述区域的表面内的源极和漏极；通过所述第二类型掺杂剂掺杂形成在所述衬底表面的一部分内以便与所述第一类型掺杂剂掺杂的所述源极和所述漏极相对的源极和漏极。3.如权利要求2所述的指纹传感器，其中所述下电极与所述第一类型掺杂剂掺杂的所述漏极和所述第二类型掺杂剂掺杂的所述源极电气连接。4.如权利要求3所述的指纹传感器，其中所述下电极通过穿通所述绝缘层并填充有导电材料的通孔与所述第一类型掺杂剂掺杂的所述漏极和所述第二类型掺杂剂掺杂的所述源极电气连接。5.如权利要求1所述的指纹传感器，其中所述压电区域包括PZT、PST、石英、(Pb，Sm)TiO3、PMN(Pb(MgNb)O3)-PT(PbTiO3)、PVDF和PVDF-TrFe中的至少一种。6.如权利要求1所述的指纹传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：南润宇，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]