[發(fā)明專利]感測手指的指紋圖案的指紋感測裝置、方法和電子裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710339666.3
• 申請日: 2015-03-20
• 公開（公告）號: CN107346412B
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 弗蘭克·羅伯特·里戴克
• 申請（專利權(quán)）人: 指紋卡安娜卡敦知識產(chǎn)權(quán)有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;A61B5/1172
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 康建峰;江河清

本發(fā)明涉及感測手指的指紋圖案的指紋感測裝置、方法和電子裝置。指紋感測裝置包括半導體基板；以及形成在半導體基板上的感測元件的陣列，其中，每個感測元件包括：要由手指觸摸的保護性介電頂層；以及被布置在頂層下方的導電的感測結(jié)構(gòu)；其中，指紋感測裝置還包括：至少一個放大器，被耦接至感測結(jié)構(gòu)中的至少一個，感測結(jié)構(gòu)用于提供指示手指與感測結(jié)構(gòu)之間的電容性耦合的感測信號，放大器包括形成在半導體基板中的阱中的至少一個晶體管，阱與半導體基板之間的界面被配置成能夠防止電流在阱與半導體基板之間流動；以及激勵信號提供電路系統(tǒng)，被耦接至感測結(jié)構(gòu)并且被配置成改變感測結(jié)構(gòu)的電位，從而提供手指與感測結(jié)構(gòu)之間的電位差的變化。

本申請是國家申請?zhí)枮?01580002035.1、進入中國國家階段的日期為2016年3月29日、發(fā)明名稱為“具有改善了的感測元件的電容式指紋感測器”的PCT申請的分案申請。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電容式指紋感測裝置，并且涉及感測指紋圖案的方法。

背景技術(shù)

為了提高安全性和/或增強用戶的便利性，各種類型的生物測定系統(tǒng)被使用得越來越多。

具體地，歸功于指紋感測系統(tǒng)的小的形狀因子、高的性能以及用戶可接受性，在例如消費類電子裝置中采用了指紋感測系統(tǒng)。

在各種可用的指紋感測原理中(例如，電容式、光學式、熱能式等)，電容式感測最為常用，尤其是在尺寸以及功耗為重要問題的應用中。

所有電容式指紋感測器皆提供表示幾個感測結(jié)構(gòu)中的每一個感測結(jié)構(gòu)與放置在指紋感測器表面上的或移動跨越指紋感測器表面的手指之間的電容的度量。

某些電容式指紋感測器會無源地讀出感測結(jié)構(gòu)與手指之間的電容。然而，這需要相對大型的電容。所以，這樣的無源電容式感測器通常設(shè)置有覆蓋感測結(jié)構(gòu)的非常薄的保護層，這會使得這樣的感測器對刮擦和/或ESD(靜電放電)相當敏感。

US 7 864 992公開了一種有源電容式指紋感測裝置，其中，通過以下操作來將驅(qū)動信號注入手指：對布置在感測器陣列附近的導電驅(qū)動結(jié)構(gòu)施以脈沖，并且對由感測器陣列中的感測結(jié)構(gòu)所攜載的電荷的最終變化進行測量。

盡管根據(jù)US 7 864 992的指紋感測系統(tǒng)提供了指紋圖像品質(zhì)和感測器保護的優(yōu)異組合，但是，在某些應用中期望能夠在不使用單獨的導電驅(qū)動結(jié)構(gòu)的情況下獲得高品質(zhì)的指紋圖像。具體地，對于“困難”手指如干燥的手指，似有改善的空間。

在Kwang-Hyun Lee和Euisik Yoon的論文“A 500dpi Capacitive-Type CMOSFingerprint Sensor with Pixel-Level Adaptive Image Enhancement Scheme”(ISSCC2002/會議21/TD:Sensors and microsystems/21.3)中描述了一種替代性有源指紋感測裝置。在此指紋感測裝置中，激勵脈沖被施加至每個像素的感測電極而非被施加至手指。假設(shè)手指的電位基本上恒定。

此指紋感測器看似無需單獨的導電驅(qū)動結(jié)構(gòu)即可使用。然而，在“A500dpiCapacitive-Type CMOS Fingerprint Sensor with Pixel-Level Adaptive ImageEnhancement Scheme”中描述的指紋感測器據(jù)說被配置成呈現(xiàn)相對于手指的在0fF至200fF范圍中的電容(被測量的電容)。在指紋感測領(lǐng)域中，這是相對大型的電容，其表示設(shè)置在感測電極上的保護涂層非常薄。實際上，保護涂層指的是“鈍化層”，其通常被理解為厚度大約是1μm的SiO層或SiN層。具有這樣的薄保護涂層的指紋感測器在包括移動裝置應用的許多重要的應用中會不夠穩(wěn)健。

因此，期望提供其中激勵脈沖被施加至感測電極的更加穩(wěn)健的電容式指紋感測裝置，同時又能夠?qū)崿F(xiàn)高品質(zhì)的指紋表示。

發(fā)明內(nèi)容