[發(fā)明專利]一種基于指紋傳感器的ESD防護(hù)結(jié)構(gòu)及其建模方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610874954.4
• 申請(qǐng)日: 2016-10-08
• 公開（公告）號(hào): CN107918680A
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳思宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳指瑞威科技有限公司
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50;H01L23/60
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于一種ESD防護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于指紋傳感器的ESD防護(hù)結(jié)構(gòu)及其建模方法。

背景技術(shù)

隨著電子自動(dòng)化設(shè)計(jì)的高速發(fā)展，指紋識(shí)別越來(lái)越多的運(yùn)用到人們的生活中。與此同時(shí)，對(duì)指紋傳感器的要求越來(lái)越高。一個(gè)好的指紋傳感器不僅要解決采集到的圖像質(zhì)量問(wèn)題，而且也應(yīng)該解決傳感器可靠性問(wèn)題。因此，對(duì)傳感器的ESD防護(hù)的研究尤為重要。

ESD現(xiàn)象是指：當(dāng)電子電器產(chǎn)品接觸到可以轉(zhuǎn)移電荷的物體時(shí)靜電放電，對(duì)其內(nèi)部電路產(chǎn)生影響，造成電子電器產(chǎn)品運(yùn)行不穩(wěn)定，甚至損壞。如人體接觸天線或者電子電器產(chǎn)品的外部連接部分時(shí)，就可能發(fā)生ESD現(xiàn)象。

為了保護(hù)內(nèi)部電路，使其免于遭受ESD現(xiàn)象，對(duì)電子電路會(huì)設(shè)置ESD保護(hù)防護(hù)。ESD防護(hù)結(jié)構(gòu)可分為電路防護(hù)結(jié)構(gòu)和獨(dú)立的ESD防護(hù)結(jié)構(gòu)。選擇合適的ESD保護(hù)器件，最大的難點(diǎn)在于如何最容易地明確哪種器件可以提供最大的保護(hù)。ESD保護(hù)器件的功能是將大部分電流短路到地并將ASIC端的電壓箝位到低于脈沖電壓的值來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

目前市面上已經(jīng)存在多種ESD保護(hù)器件，屬于電路防護(hù)結(jié)構(gòu)。最常用的可分為三大類：聚合體、壓敏電阻/抑制器和二極管。聚合體器件要求端電壓達(dá)到觸發(fā)電壓時(shí)才擊穿，而這個(gè)觸發(fā)電壓比箝位電壓高出許多，一旦擊穿后返回高阻態(tài)的過(guò)程花費(fèi)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。壓敏電阻和抑制器是非線性的可變電阻，具有高觸發(fā)電壓、高箝位電壓和高阻抗特性，從而使得大多數(shù)能量會(huì)到達(dá)受保護(hù)的器件，而不是分流到地。ESD保護(hù)二極管被表征為低箝位電壓、低阻抗、快速導(dǎo)通時(shí)間和更好的可靠性。雖然低成本二極管的箝位電壓低，但其高頻容量和漏電流無(wú)法滿足不斷增長(zhǎng)的應(yīng)用需求。

發(fā)明內(nèi)容

對(duì)于指紋傳感器芯片，當(dāng)手指干燥時(shí)產(chǎn)生的巨大電壓無(wú)疑會(huì)給芯片帶來(lái)毀滅的傷害，為了使指紋傳感器能在與人體上萬(wàn)次的接觸中保持自身的穩(wěn)定性，本專利提供一種基于指紋傳感器的ESD防護(hù)結(jié)構(gòu)及其建模方法，以期在發(fā)生ESD現(xiàn)象時(shí)，降低ESD擊穿電流，增大芯片的靜電泄放能力

本專利的基本思路是：根據(jù)指紋傳感器芯片的大小，按比例建立Ansoft Maxwell ESD防護(hù)模型，利用DC Conduction求解器和Electric Transient求解器完成求解。完善模型之后根據(jù)工藝庫(kù)文件賦予相應(yīng)元件材料屬性，并加上邊界條件以及激勵(lì)源，激勵(lì)的添加依據(jù)為靜電防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)IEC61000-4-2 air discharge level 4，根據(jù)需要制定求解參數(shù)，然后設(shè)定求解規(guī)范并剖分網(wǎng)格，系統(tǒng)自適應(yīng)求解，最后將求解結(jié)果通過(guò)后處理器顯示出來(lái)，或者通過(guò)場(chǎng)計(jì)算器將不能直接得到圖形的數(shù)據(jù)提取出來(lái)。

本發(fā)明是根據(jù)實(shí)際芯片的結(jié)構(gòu)要求，在傳感器陣列基礎(chǔ)上再加上ESD防護(hù)結(jié)構(gòu)。如圖1所示，本專利實(shí)施例的芯片布局的框架包括：傳感器矩陣sensor array、電路部分和通信接口Pad；所述電路部分包括：數(shù)字電路Digital circuist、模擬電路Analog circuit、電源Supply、控制器controller、地網(wǎng)gnd ring；所述傳感器矩陣sensor array由傳感器sensor構(gòu)成，傳感器矩陣sensor array區(qū)域位于芯片中間位置，周圍是電路部分。

本專利提出一種基于指紋傳感器的ESD防護(hù)結(jié)構(gòu)，包括：具有GND WALL結(jié)構(gòu)的ESD防護(hù)模型和具有金凸塊結(jié)構(gòu)的ESD防護(hù)模型。

進(jìn)一步地，所述具有GND WALL結(jié)構(gòu)的ESD防護(hù)模型結(jié)構(gòu)，包括：傳感器矩陣sensor array、地網(wǎng)gnd ring和地環(huán)GND WALL。所述具有GND WALL結(jié)構(gòu)的ESD防護(hù)模型結(jié)構(gòu)的傳感器矩陣sensor array由傳感器構(gòu)成；所述地網(wǎng)gnd ring包圍傳感器，并連接地環(huán)GND WALL。所述地環(huán)GND WALL和地網(wǎng)gnd ring由頂層金屬鋁構(gòu)成，作為ESD泄放通路。