[发明专利]具有在感测元件内的解调电路的电容式指纹感测装置

权利要求书

1.一种用于感测手指的指纹图案的电容式指纹感测系统，所述电容式指纹感测系统包括：

激励信号提供电路，用于提供展现关于所述手指的电位的时变激励电位的激励信号，所述时变激励电位包括从第一电位至第二电位并且回到所述第一电位的循环的变化；

多个感测元件，每个感测元件包括：

要被所述手指触碰的保护介电顶层；

被布置在所述顶层下面的导电的感测结构，所述感测结构耦接至所述激励信号提供电路以展现基本跟随所述激励电位的时变感测结构电位，其中所述激励电位从所述第一电位至所述第二电位的所述变化中的每个变化产生所述手指与所述感测结构之间的电位差上的变化；

连接至所述感测结构的感测电路，用于提供指示所述感测结构所承载的电荷的变化的感测信号，所述变化产生自所述手指与所述感测结构之间的电位差上的所述变化；以及

连接至所述感测电路的解调电路，用于组合所述感测信号以及与所述激励信号定时相关的解调信号以提供组合信号，所述组合信号包括指示所述感测结构所承载的电荷的所述变化的DC信号成分；以及

连接至所述感测元件中的每个的读出电路，用于基于来自所述感测元件中的每个的所述DC信号成分来提供所述指纹图案的表示。

2.根据权利要求1所述的电容式指纹感测系统，其中所述感测电路包括电荷放大器，所述电荷放大器包括：

连接至所述感测结构的第一输入端；

连接至所述激励信号提供电路的第二输入端；

提供所述感测信号的输出端；

连接在所述第一输入端与所述输出端之间的反馈电容器；以及

在所述第一输入端及所述第二输入端与所述输出端之间的至少一个放大器级，

所述电荷放大器被以所述第一输入端处的电位基本跟随所述第二输入端处的电位的方式来配置。

3.根据权利要求1或2所述的电容式指纹感测系统，其中所述解调电路包括信号乘法电路，用于将所述感测信号与所述解调信号相乘。

4.根据权利要求1或2所述的电容式指纹感测系统，其中所述解调电路还包括低通滤波器，以用于在去除较高频成分的同时允许所述DC信号成分通过。

5.根据权利要求1或2所述的电容式指纹感测系统，其中感测元件中的每个被配置成提供小于10μA的最大输出电流。

6.根据权利要求1或2所述的电容式指纹感测系统，其中所述电容式指纹系统包括指纹传感器部件，所述指纹传感器部件包括所述多个感测元件以及所述读出电路。

7.根据权利要求6所述的电容式指纹感测系统，其中所述指纹传感器部件还包括所述激励信号提供电路。

8.根据权利要求6所述的电容式指纹感测系统，其中所述激励信号提供电路被布置为与所述指纹传感器部件分开，并且连接至所述指纹传感器部件，以用于将所述激励信号提供至所述指纹传感器部件的基准电位输入端，以使得所述指纹传感器部件的基准电位关于所述手指的电位变化。

9.根据权利要求2所述的电容式指纹感测系统，其中所述电荷放大器中所包括的所述放大器级包括感测晶体管，所述感测晶体管具有构成所述第一输入端的栅极，

其中所述感测晶体管被形成在半导体衬底中的阱内，所述阱与所述衬底之间的界面被以能够避免电流在所述阱与所述衬底之间流动的方式来配置，

其中所述激励信号提供电路连接至所述阱以用于将所述阱的电位从第三电位改变至第四电位，所述第三电位与所述第四电位之间的差基本等于所述第一电位与所述第二电位之间的差，以由此降低所述感测结构与所述阱之间的寄生电容的影响。

10.根据权利要求9所述的指纹感测系统，还包括被配置在所述感测结构与所述衬底之间的屏蔽结构，

其中所述激励信号提供电路还连接至所述屏蔽结构并且被配置成将所述屏蔽结构的电位从第五电位改变至第六电位，所述第五电位与所述第六电位之间的差基本等于所述第一电位与所述第二电位之间的差。

11.根据权利要求1或2所述的电容式指纹感测系统，其中所述感测元件的每个包括连接至所述激励信号提供电路的定时电路以用于：

在第一激励转变时间将第一激励控制信号提供至所述激励信号提供电路以用于触发所述电位差上的第一变化；以及

在第二激励转变时间将第二激励控制信号提供至所述激励信号提供电路以用于触发在所述电位差上的第二变化。