[发明专利]表面传感器

说明书

技术领域

本发明涉及用于测量并成像在表面上的结构的传感器，尤其是一种指纹传感器，包括在选定位置处用于耦接到手指表面的选定数量的传感器元件，所述传感器元件具有可以与该手指表面中结构的尺寸类似的尺寸。更特别地，本发明涉及基于具有贯穿导电路径的硅衬底的指纹传感器以及位于衬底的相对耦接到该手指表面的传感器元件一面上的由电子电路组成的处理单元。

背景技术

在近几年，生物识别技术，尤其是指纹传感器，对于人员身份的校验目的已经变得普遍，例如入境检查，机场以及例如膝上型电脑等的个人设备。目前的解决方案仍然在应用和生产中具有许多缺点。用于机场以及入境检查的指纹传感器对于许多应用而言是巨大的和非常昂贵的，同时在某些膝上型计算机和手持设备中已知的条纹状指纹传感器具有的缺点是传感器的生产技术要求他们是固定在产品外壳中的凹口中。这是不实用的并且带来功能上以及产品设计美学上的限制。同样，通过要求用户按压手指到凹口中同时移动它，污垢被留在凹口里面，这会降低已扫描图像的质量。

一种与指纹传感器安装进入的产品的表面位于同一个表面的指纹传感器在US7251351中描述，其中传感器元件位于配备有贯通衬底的通孔导体的绝缘衬底的一面。该衬底可以由玻璃，陶瓷以及其他绝缘材料组成，尽管提到了硅可以用作为衬底，但具有的缺点是材料可以是导电的并因此导体必须和衬底绝缘，结果伴随一种潜在的复杂的生产过程。

另一个解决方案是在美国申请US2005/0101054以及US 7184581中讨论的一种单芯片解决方案，其中在衬底中制成电子电路。如果涉及测量以及处理单元的电路或指纹传感器元件位置的布局必须改变的话，这同样需要复杂的生产方法并需要改变整个生产。

发明内容

因此本发明的一个目标是提供一种实现了完善建立的高容量、低成本的半导体制造过程的指纹传感器，同时还允许该传感器表面能被放置地充满在其中安装传感器的物体的表面。通过这种方式，本发明确保一种灵活的传感器生产，即相同的传感器衬底能配备有不同的处理单元，反之亦然。这是由按照上面说明的指纹传感器实现的，特征在独立权利要求中描述。

因此该指纹传感器是利用一种使用贯通晶片导线制备的硅片制造的，具有用于在一面耦接到手指的传感器元件，并且具有在另一面很好地保护的处理单元。这种硅片的一种生产方法本身可以从国际专利申请WO2004/084300和WO2007/089207中获得，并且在这里不再讨论，但是运用这个或类似的生产方法提供制备传感器的灵活度优点，例如通过掺杂(举例来说用于提供了在通孔/导体线中选择的电导率)，通过钻孔或蚀刻填充有导电材料的绝缘孔洞或通过向硅衬底直接添加一些电路。WO2007/089207中描述的方法允许通过10-20μm典型宽度的绝缘沟槽分离选定尺寸的硅衬底区域。其他可能的生产方法在US7227213和US6838362中讨论，以及上面提到的US2005/0101054，其中孔洞被用来连接到衬底中的电路。

在下面的篇章中，术语阻抗是用来描述被测量的手指特征。这将被本领域技术人员在应用中理解为处理单元中电压和/或电流测量以及源于此计算指纹结构的结果。此外，术语耦接被理解为包括两个部分之间直接的电接触以及通过绝缘体的两部分的电容耦接。

附图说明

本发明将结合下面附图更详细地来讨论，通过示例的方式图示。

图1示出了本发明的优选实施例的截面图。

图2示出了从上方看到的线性指纹传感器布局。

图3示出了驱动传感器或地电极和衬底之间的绝缘区域的优选结构。

图4示出了本发明的替代实施例的截面图。

图5示出了本发明的第三实施例的截面图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的指纹传感器的优选实施例的截面图。首先该传感器由具有第一导线2作为衬底中的贯通芯片通孔的半导体衬底1构成。该第一导线由例如WO2007/089207中描述来制造，通过在掺杂的衬底材料中蚀刻沟槽，用绝缘材料3填充该沟槽并然后移除该衬底的剩余部分以便该沟槽贯通该衬底并使环绕区域2从衬底1的剩余部分电绝缘。其他的掺杂可以被添加到通孔和/或环绕衬底，例如来改善接触电阻和/或添加二极管用于ESD保护。