[發明專利]表面傳感器

有效

• 申請號: 200980134246.5
• 申請日: 2009-09-01
• 公開（公告）號: CN102138147A
• 公開（公告）日: 2011-07-27
• 發明（設計）人: G·I·貝瑞德霍特;R·W·伯恩斯特因;N·W·克里斯蒂;A·納塔斯;O·斯洛格達爾
• 申請（專利權）人: IDEX公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;H01L21/768;H01L23/48
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 黨建華

技術領域

本發明涉及用于測量并成像在表面上的結構的傳感器，尤其是一種指紋傳感器，包括在選定位置處用于耦接到手指表面的選定數量的傳感器元件，所述傳感器元件具有可以與該手指表面中結構的尺寸類似的尺寸。更特別地，本發明涉及基于具有貫穿導電路徑的硅襯底的指紋傳感器以及位于襯底的相對耦接到該手指表面的傳感器元件一面上的由電子電路組成的處理單元。

背景技術

在近幾年，生物識別技術，尤其是指紋傳感器，對于人員身份的校驗目的已經變得普遍，例如入境檢查，機場以及例如膝上型電腦等的個人設備。目前的解決方案仍然在應用和生產中具有許多缺點。用于機場以及入境檢查的指紋傳感器對于許多應用而言是巨大的和非常昂貴的，同時在某些膝上型計算機和手持設備中已知的條紋狀指紋傳感器具有的缺點是傳感器的生產技術要求他們是固定在產品外殼中的凹口中。這是不實用的并且帶來功能上以及產品設計美學上的限制。同樣，通過要求用戶按壓手指到凹口中同時移動它，污垢被留在凹口里面，這會降低已掃描圖像的質量。

一種與指紋傳感器安裝進入的產品的表面位于同一個表面的指紋傳感器在US7251351中描述，其中傳感器元件位于配備有貫通襯底的通孔導體的絕緣襯底的一面。該襯底可以由玻璃，陶瓷以及其他絕緣材料組成，盡管提到了硅可以用作為襯底，但具有的缺點是材料可以是導電的并因此導體必須和襯底絕緣，結果伴隨一種潛在的復雜的生產過程。

另一個解決方案是在美國申請US2005/0101054以及US?7184581中討論的一種單芯片解決方案，其中在襯底中制成電子電路。如果涉及測量以及處理單元的電路或指紋傳感器元件位置的布局必須改變的話，這同樣需要復雜的生產方法并需要改變整個生產。

發明內容

因此本發明的一個目標是提供一種實現了完善建立的高容量、低成本的半導體制造過程的指紋傳感器，同時還允許該傳感器表面能被放置地充滿在其中安裝傳感器的物體的表面。通過這種方式，本發明確保一種靈活的傳感器生產，即相同的傳感器襯底能配備有不同的處理單元，反之亦然。這是由按照上面說明的指紋傳感器實現的，特征在獨立權利要求中描述。

因此該指紋傳感器是利用一種使用貫通晶片導線制備的硅片制造的，具有用于在一面耦接到手指的傳感器元件，并且具有在另一面很好地保護的處理單元。這種硅片的一種生產方法本身可以從國際專利申請WO2004/084300和WO2007/089207中獲得，并且在這里不再討論，但是運用這個或類似的生產方法提供制備傳感器的靈活度優點，例如通過摻雜(舉例來說用于提供了在通孔/導體線中選擇的電導率)，通過鉆孔或蝕刻填充有導電材料的絕緣孔洞或通過向硅襯底直接添加一些電路。WO2007/089207中描述的方法允許通過10-20μm典型寬度的絕緣溝槽分離選定尺寸的硅襯底區域。其他可能的生產方法在US7227213和US6838362中討論，以及上面提到的US2005/0101054，其中孔洞被用來連接到襯底中的電路。

在下面的篇章中，術語阻抗是用來描述被測量的手指特征。這將被本領域技術人員在應用中理解為處理單元中電壓和/或電流測量以及源于此計算指紋結構的結果。此外，術語耦接被理解為包括兩個部分之間直接的電接觸以及通過絕緣體的兩部分的電容耦接。

附圖說明

本發明將結合下面附圖更詳細地來討論，通過示例的方式圖示。

圖1示出了本發明的優選實施例的截面圖。

圖2示出了從上方看到的線性指紋傳感器布局。

圖3示出了驅動傳感器或地電極和襯底之間的絕緣區域的優選結構。

圖4示出了本發明的替代實施例的截面圖。

圖5示出了本發明的第三實施例的截面圖。

具體實施方式

圖1示出了根據本發明的指紋傳感器的優選實施例的截面圖。首先該傳感器由具有第一導線2作為襯底中的貫通芯片通孔的半導體襯底1構成。該第一導線由例如WO2007/089207中描述來制造，通過在摻雜的襯底材料中蝕刻溝槽，用絕緣材料3填充該溝槽并然后移除該襯底的剩余部分以便該溝槽貫通該襯底并使環繞區域2從襯底1的剩余部分電絕緣。其他的摻雜可以被添加到通孔和/或環繞襯底，例如來改善接觸電阻和/或添加二極管用于ESD保護。