專(zhuān)利名稱(chēng)：表面?zhèn)鞲衅鞯闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于測(cè)量并成像在表面上的結(jié)構(gòu)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(shù)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(jié)構(gòu)的尺寸類(lèi)似的尺寸。更特別地，本發(fā)明涉及基于具有貫穿導(dǎo)電路徑 的硅襯底的指紋傳感器以及位于襯底的相對(duì)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(shù)：
在近幾年，生物識(shí)別技術(shù)，尤其是指紋傳感器，對(duì)于人員身份的校驗(yàn)?zāi)康囊呀?jīng)變得 普遍，例如入境檢查，機(jī)場(chǎng)以及例如膝上型電腦等的個(gè)人設(shè)備。目前的解決方案仍然在應(yīng)用 和生產(chǎn)中具有許多缺點(diǎn)。用于機(jī)場(chǎng)以及入境檢查的指紋傳感器對(duì)于許多應(yīng)用而言是巨大的 和非常昂貴的，同時(shí)在某些膝上型計(jì)算機(jī)和手持設(shè)備中已知的條紋狀指紋傳感器具有的缺 點(diǎn)是傳感器的生產(chǎn)技術(shù)要求他們是固定在產(chǎn)品外殼中的凹口中。這是不實(shí)用的并且?guī)?lái)功 能上以及產(chǎn)品設(shè)計(jì)美學(xué)上的限制。同樣，通過(guò)要求用戶(hù)按壓手指到凹口中同時(shí)移動(dòng)它，污垢 被留在凹口里面，這會(huì)降低已掃描圖像的質(zhì)量。一種與指紋傳感器安裝進(jìn)入的產(chǎn)品的表面位于同一個(gè)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(dǎo)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(diǎn)是材料可以是導(dǎo)電的并因此導(dǎo)體必須和襯底絕緣，結(jié)果伴隨一種潛在的復(fù)雜的生產(chǎn)過(guò)程。另一個(gè)解決方案是在美國(guó)申請(qǐng)US2005/01010M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(cè)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(fù)雜的生產(chǎn)方法并需要改變整個(gè)生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供一種實(shí)現(xiàn)了完善建立的高容量、低成本的半導(dǎo)體制 造過(guò)程的指紋傳感器，同時(shí)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(guò)這種方式，本發(fā)明確保一種靈活的傳感器生產(chǎn)，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(shuō)明的指紋傳感器實(shí)現(xiàn)的，特征在獨(dú)立權(quán)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(dǎo)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(hù)的處理單元。這種硅片的一 種生產(chǎn)方法本身可以從國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)W02004/084300和W02007/089207中獲得，并且在這 里不再討論，但是運(yùn)用這個(gè)或類(lèi)似的生產(chǎn)方法提供制備傳感器的靈活度優(yōu)點(diǎn)，例如通過(guò)摻 雜(舉例來(lái)說(shuō)用于提供了在通孔/導(dǎo)體線中選擇的電導(dǎo)率)，通過(guò)鉆孔或蝕刻填充有導(dǎo)電 材料的絕緣孔洞或通過(guò)向硅襯底直接添加一些電路。W02007/089207中描述的方法允許通過(guò)10-20 μ m典型寬度的絕緣溝槽分離選定尺寸的硅襯底區(qū)域。其他可能的生產(chǎn)方法在 US7227213和US6838362中討論，以及上面提到的US2005/01010M，其中孔洞被用來(lái)連接到 襯底中的電路。在下面的篇章中，術(shù)語(yǔ)阻抗是用來(lái)描述被測(cè)量的手指特征。這將被本領(lǐng)域技術(shù)人 員在應(yīng)用中理解為處理單元中電壓和/或電流測(cè)量以及源于此計(jì)算指紋結(jié)構(gòu)的結(jié)果。此 外，術(shù)語(yǔ)耦接被理解為包括兩個(gè)部分之間直接的電接觸以及通過(guò)絕緣體的兩部分的電容耦接。


本發(fā)明將結(jié)合下面附圖更詳細(xì)地來(lái)討論，通過(guò)示例的方式圖示。圖1示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)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(qū)動(dòng)傳感器或地電極和襯底之間的絕緣區(qū)域的優(yōu)選結(jié)構(gòu)。圖4示出了本發(fā)明的替代實(shí)施例的截面圖。圖5示出了本發(fā)明的第三實(shí)施例的截面圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的指紋傳感器的優(yōu)選實(shí)施例的截面圖。首先該傳感器由 具有第一導(dǎo)線2作為襯底中的貫通芯片通孔的半導(dǎo)體襯底1構(gòu)成。該第一導(dǎo)線由例如 W02007/089207中描述來(lái)制造，通過(guò)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(huán)繞區(qū)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(huán)繞襯底，例如來(lái)改善接觸電阻和/或添 加二極管用于ESD保護(hù)。第一導(dǎo)體2的尺寸是選定的，使得它們小于典型的手指表面20中的結(jié)構(gòu)，以便他 們能在表面的典型地具有300-600 μ m的間距的凹部和脊部之間進(jìn)行區(qū)分。因此該第一導(dǎo) 體的一種典型的橫截面可以是近似20-50 μ m,而絕緣溝槽的寬度是1-30 μ m,但是其他版 本是可以預(yù)見(jiàn)的，例如間距范圍在IOOym內(nèi)的更大的傳感器。在一種已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的實(shí)施例 中，傳感器間距是50.8 μ m。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例目的是在手指表面處或內(nèi)測(cè)量阻抗，并因此為襯底表面的傳 感側(cè)面提供第一電介質(zhì)層5，并優(yōu)選地為一保護(hù)層6。該保護(hù)層可以由碳基的材料組成，例 如類(lèi)鉆碳(DLC)或非晶金剛石，如EP0779497和US5963679中描述的。電介質(zhì)層和保護(hù)層 的厚度可以被選為以便提供適合測(cè)量的阻抗，例如在500nm或更大范圍。傳感表面的相對(duì)面上，指紋傳感器以本質(zhì)上公知的方式配備有布線導(dǎo)線7以及電 介質(zhì)層8、9、10，用于配合在處理單元18上的接觸電極17的位置，來(lái)耦接到指紋傳感器。因 為該處理單元18是獨(dú)立制造，它能夠被制造的比襯底小，并且相比較在襯底中制造電路的 解決方案而言，利用更有效較低成本的處理解決方案。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，襯底還配備有如第一導(dǎo)體線2相同的方式生產(chǎn)的第二貫通導(dǎo)體 4，但導(dǎo)體4具有較大的尺寸以便顯著地大于手指表面的特征，并因此介于該第二導(dǎo)體和手 指之間的耦接不會(huì)受到表面結(jié)構(gòu)的巨大影響。這種情況下，該處理單元適合于測(cè)量由第一導(dǎo)體線2提供的大量傳感器元件中每一個(gè)與由一第二導(dǎo)體線4提供的驅(qū)動(dòng)電極之間的阻 抗，因?yàn)樘幚韱卧€在第一和第二導(dǎo)體線之間施加靜態(tài)的或變化的電壓，并根據(jù)自身公知 的方式來(lái)測(cè)量阻抗，例如通過(guò)在第二導(dǎo)體和地之間施加電壓，通過(guò)感測(cè)第一導(dǎo)體處從手指 流到地的電流來(lái)測(cè)量的該第一和第二導(dǎo)體之間的阻抗。由于尺寸的差異，僅僅是靠近第一 導(dǎo)體線的手指的結(jié)構(gòu)將影響測(cè)量并因此被傳感器測(cè)量。在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例中，還可以 在第二電介質(zhì)層5中提供開(kāi)口或較薄的部分，以便最優(yōu)化手指和傳感器焊接區(qū)2、驅(qū)動(dòng)器焊 接區(qū)4和/或襯底1的剩余部分之間的阻抗。也同樣可以預(yù)想其他替代方式，例如具有靠近第一導(dǎo)體線并具有一類(lèi)似尺寸的第 三導(dǎo)體(未示出)，例如US6, 512，381中描述的解決方案。圖2示出了條紋形狀的指紋傳感器11的布局，由傳感器元件12的基本上線性的 陣列組成，其中每個(gè)傳感器元件與一個(gè)第二導(dǎo)體線2相關(guān)?；旧檄h(huán)繞傳感器陣列12是與 第二導(dǎo)體線有關(guān)的激勵(lì)或驅(qū)動(dòng)電極14，因此確保在手指上具有平均的電壓分布，以及與靠 近陣列的皮膚的結(jié)構(gòu)變化相關(guān)的傳感器陣列中感測(cè)的阻抗差異。圖2中的布局還包括兩個(gè)地電極15、16，例如用于數(shù)字和模擬接地耦接，從而還提 供ESD保護(hù)。這些電極還可以與貫通襯底的相應(yīng)的導(dǎo)體線相關(guān)，或者如通過(guò)地電極16所 示的，地電極16自身提供為貫通襯底。位于地電極頂部的電介質(zhì)層可以變薄或移除，來(lái)增 加ESD事件向地放電的可能性。用于提供ESD保護(hù)的其他解決方案可以通過(guò)以下來(lái)實(shí)現(xiàn)， 在襯底通孔或傳感器襯底中摻雜二極管結(jié)構(gòu)以及具有在驅(qū)動(dòng)器電極和地之間連接外部ESD 二極管的外部ESD保護(hù)，例如通過(guò)倒裝片組件。根據(jù)圖2中示出的傳感器布局的替代實(shí)施例，傳感器線路可以由多行傳感器元件 組成，可能在縱向方向上移位來(lái)提供一種交錯(cuò)的結(jié)構(gòu)并改善測(cè)量中的分辨率。許多傳感器 線路還可以允許通過(guò)US6289114中描述的壓合來(lái)重新構(gòu)造指紋圖像或允許如US7054471中 描述的測(cè)量傳感器上的手指運(yùn)動(dòng)。根據(jù)一替代實(shí)施例，地面和/或驅(qū)動(dòng)/激勵(lì)電極可以通過(guò)在襯底外部的外部電極 來(lái)提供，具有如US6，628，812和US6，683，971中討論的減少襯底材料區(qū)域的優(yōu)點(diǎn)?？梢栽趥鞲衅鞅砻?1上提供附加電極和電路，例如用于測(cè)量表面上方手指的運(yùn) 動(dòng)，如US7251351和US7110577中描述的，或用于引導(dǎo)或驅(qū)動(dòng)屏幕上的指針，如US7129926 和US7308121中描述的。溝槽還可以用來(lái)其他目的的襯底部分的隔離，例如用于和指紋傳 感器不相關(guān)的其他電路類(lèi)型。如圖1中示出的，電極和襯底之間的絕緣可以利用在襯底中填充絕緣材料3的溝 槽來(lái)提供，絕緣材料3優(yōu)選地為電介質(zhì)材料。圖3中替代的解決方案被示出，其中采用雙溝 槽12、13，雙溝槽由通過(guò)以選定距離在他們之間伸展的溝槽而互相連接的兩個(gè)溝槽組成，從 而提供一種類(lèi)似梯子的形狀。其具有的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)中的誤差不會(huì)導(dǎo)致梯形的一側(cè)與另一 側(cè)的直接連接，但是僅僅跨過(guò)一個(gè)溝槽，例如從梯形的一側(cè)到在梯形中絕緣的島12之一， 或者介于島之間，同樣在島上給出了較少的耦接電容以及更好的絕緣。這種雙溝槽是優(yōu)選 的解決方案，尤其是驅(qū)動(dòng)/激勵(lì)電極14和地電極之間。實(shí)踐中，線性陣列基本上也將具有 這種利用島12作為傳感器，可能具有位于梯形一側(cè)或兩側(cè)上的附加傳感器的結(jié)構(gòu)。梯形 溝槽尺寸可以由范圍在20-50 μ m的通孔組成，其被具有1-30 μ m寬度的溝槽分離，例如間 距50.8 μ m。梯形溝槽本身在Silex的出版物中是公知的，上面提到的W02007/089207的串請(qǐng)人，在 Tomas Bauer 的文章“First High Volumn Via Process for packaging and Integration of MEMS/CMOS”中，在他們的網(wǎng)站上公開(kāi)。圖4中示出了一種類(lèi)似圖1實(shí)施例的解決方案。這種情形中，跨過(guò)導(dǎo)體線2、4在 傳感器一面的第一電介質(zhì)層5中的開(kāi)口提供在導(dǎo)體線2、4上方，且在開(kāi)口中提供傳感器焊 接區(qū)金屬?lài)婂?2、24。第二電介質(zhì)層25被提供來(lái)覆蓋金屬傳感器焊接區(qū)22、24，并在頂部 提供保護(hù)層6。金屬傳感器焊接區(qū)22、M改善了耦接，并增加了界定傳感器區(qū)域的自由度， 因?yàn)檫@是在金屬處理中界定的而不是在通孔處理中界定的。然而，這里存在電極(傳感器 22和激勵(lì)/驅(qū)動(dòng)24)區(qū)域之間的交替使用，就好像傳感器區(qū)域跨過(guò)下面的導(dǎo)體線2、4和絕 緣溝槽3的大小延伸，并且通過(guò)耦接到周?chē)囊r底，這將影響傳感器元件或驅(qū)動(dòng)電極上的 阻抗。這給出了相對(duì)于表面的剩余部分上的電介質(zhì)層而言在傳感器和/或激勵(lì)焊接區(qū)上的 電介質(zhì)層具有不同的厚度的可能性，其可以改善傳感器焊接區(qū)22和激勵(lì)焊接區(qū)M之間的 信號(hào)耦接。本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例中，還可能在由驅(qū)動(dòng)焊接區(qū)M或傳感器元件焊接區(qū)22組 成的傳感器焊接區(qū)上的第二電介質(zhì)層25中提供開(kāi)口或較薄的部分，以便最優(yōu)化傳感器焊 接區(qū)、驅(qū)動(dòng)焊接區(qū)以及襯底剩余部分上的阻抗。圖5中，導(dǎo)體線的位置已經(jīng)被選定以便直接連接到處理單元，并且僅在導(dǎo)體上配 備有金屬填充的開(kāi)口 7的第一第二側(cè)面電介質(zhì)層8，用于耦接到處理單元。圖4和5中示出 的實(shí)施例的組合還可以預(yù)期為在襯底的較上和較下的表面利用導(dǎo)體布線，因此在兩面布線 導(dǎo)體線。在較上部分，圖5中的襯底1的第一側(cè)面，傳感器元件的位置以與利用圖4中襯底 下面的導(dǎo)電層和電介質(zhì)層8、9、10來(lái)布線襯底下面的連接點(diǎn)相同的方式校準(zhǔn)。在第一電介 質(zhì)層5中提供開(kāi)口，并且以第一金屬層被提供為從貫穿通孔/導(dǎo)體線到傳感器表面上的預(yù) 定位置組成金屬導(dǎo)體線22、24的模式。第一金屬層22、24由在傳感器表面上電極和傳感器 元件的預(yù)定位置處具有開(kāi)口的第二電介質(zhì)層25覆蓋，并且第二金屬層提供在傳感器元件 和電極位置，并在傳感器上構(gòu)成屏蔽層42。上方的電介質(zhì)層35和保護(hù)層6在這個(gè)的頂部被 涂敷。圖5中較上部分示出的解決方案提供的優(yōu)點(diǎn)是電極的布線允許該傳感器元件之 間的間距比被描述的用于貫通襯底的導(dǎo)體導(dǎo)線的制造方法的距離小。因此會(huì)獲得一種改進(jìn) 的結(jié)果指紋圖像的空間分辨率。因此，本發(fā)明尤其涉及具有傳感器通孔的指紋傳感器的實(shí)現(xiàn)，并同樣優(yōu)選地涉及 作為襯底的一部分的驅(qū)動(dòng)電極通孔。該優(yōu)選的傳感器被集成的類(lèi)似金剛石的保護(hù)涂料覆 蓋，并在傳感器線路和驅(qū)動(dòng)絕緣溝槽中具有梯形結(jié)構(gòu)，并且還可能分離傳感器襯底的不同 部分用于不同功能。這導(dǎo)致具有平面表面的指紋傳感器可能會(huì)位于與指紋傳感器安裝的表 面相同的平面。利用倒裝片組件或類(lèi)似的組件，提供了電子ASIC的片上組件的可能性。除了指紋傳感器之外，本發(fā)明還可以在用于測(cè)量表面結(jié)構(gòu)的其他區(qū)域中使用，例 如紙幣或具有在表面結(jié)構(gòu)中的隱藏信息的物品?？傊景l(fā)明涉及一種用于測(cè)量表面中結(jié)構(gòu)的傳感器，尤其是一種指紋傳感器，包 括在選定位置上的選定數(shù)量的傳感器元件，用于耦接到表面，具有尺寸小于或類(lèi)似于表面 中結(jié)構(gòu)的尺寸，以及處理單元，所述處理單元包括耦接到所述傳感器元件的用于提供所述 表面結(jié)構(gòu)處阻抗測(cè)量的詢(xún)問(wèn)電極，處理單元被安裝在襯底的一面上，且傳感器元件位于所述襯底的相對(duì)面上，該襯底包括位于所述傳感器元件和所述詢(xún)問(wèn)電極之間的貫穿第一導(dǎo) 線。襯底由半導(dǎo)體材料制成，例如硅，并且所述第一導(dǎo)線由絕緣材料圍繞的選定尺寸的貫穿 襯底部分構(gòu)成，優(yōu)選地為從襯底將它們分離的電介質(zhì)。因此，傳感器可以由測(cè)量表面的相對(duì) 側(cè)面上具有詢(xún)問(wèn)處理單元的單個(gè)晶片制成。襯底還包括至少一個(gè)第二導(dǎo)體線，通過(guò)襯底方向上的橫截面顯著地大于表面的結(jié) 構(gòu)，提供耦接到所述手指表面以及所述處理單元的外部電極。第二傳導(dǎo)線同樣由使用電介 質(zhì)材料從襯底絕緣的一部分襯底構(gòu)成，并且位于傳感器元件的一側(cè)或圍繞他們。處理單元 優(yōu)選地適用于測(cè)量外部電極和傳感器元件之間的阻抗，并且傳感器元件在所述襯底的有限 區(qū)域內(nèi)分組，并且所述至少一個(gè)第二導(dǎo)體線位于所述有限區(qū)域的至少兩面的平面上，從而 至少局部環(huán)繞具有傳感器元件的有限區(qū)域。至少一個(gè)第二導(dǎo)體線可以耦接到地面作為參考 電勢(shì)。為了保護(hù)外表面抵抗磨損，由碳基材料制成的外部保護(hù)層，例如非晶金剛石或 DLC，覆蓋所述傳感器元件并保護(hù)傳感器表面。傳感器焊接區(qū)可以由耦接到在導(dǎo)體線的范圍外延伸的關(guān)聯(lián)的導(dǎo)體上的導(dǎo)電區(qū)域 構(gòu)成，但是為了減少串?dāng)_以及耦接到該襯底的電容，具有圍繞電介質(zhì)絕緣的導(dǎo)體線優(yōu)選地 小于導(dǎo)體線以及相關(guān)絕緣材料的尺寸。傳感器元件可以位于襯底表面的預(yù)定區(qū)域，傳感器元件基本上被驅(qū)動(dòng)電極圍繞， 所述驅(qū)動(dòng)電極被耦接到所述處理單元，所述處理單元適用于在驅(qū)動(dòng)電極和地面之間施加變 化的電壓并測(cè)量傳感器元件和驅(qū)動(dòng)電極之間的阻抗。更特別地，驅(qū)動(dòng)電極可以通過(guò)與襯底 電絕緣的襯底中的第二導(dǎo)體線被耦接到處理單元，絕緣是由兩個(gè)基本上平行的貫穿電介質(zhì) 區(qū)域構(gòu)成的絕緣結(jié)構(gòu)，絕緣結(jié)構(gòu)具有貫穿電介質(zhì)區(qū)域，貫穿電介質(zhì)區(qū)域在選定間隔處的每 個(gè)平行的電介質(zhì)區(qū)域之間延伸，從而提供雙絕緣區(qū)域。該傳感器還可以包括至少一個(gè)地電 極。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例特別地涉及一種表面?zhèn)鞲衅?，其中傳感器元件?gòu)成基本上線 性的陣列，用于測(cè)量一部分手指表面中的結(jié)構(gòu)，所述基本上線性的陣列包括至少一行傳感 器元件。從而傳感器是用于測(cè)量表面結(jié)構(gòu)的條紋傳感器，尤其是測(cè)量手指相對(duì)于表面移動(dòng)。 該處理單元或相關(guān)電路然后可以組合在不同時(shí)間期間從所述傳感器元件采樣的測(cè)量結(jié)果， 用于提供表面圖像。條紋傳感器中的傳感器元件然后可以通過(guò)不同方式來(lái)布置，例如多個(gè)平行的傳感 器線路，其提供利用壓合來(lái)生成完整表面的圖像的可能性。傳感器線路還可以在縱向方向 上移位，從而提供交錯(cuò)線路，來(lái)改善結(jié)果圖像中的分辨率。傳感器還可以包括以本質(zhì)上公知的方式測(cè)量表面相對(duì)于表面的運(yùn)動(dòng)的傳感器元 件。這些傳感器元件由選定數(shù)量的傳感器元件構(gòu)成，或者特別地被提供，并定位運(yùn)動(dòng)傳感器。
權(quán)利要求
1.用于測(cè)量表面中結(jié)構(gòu)的傳感器，尤其是一種指紋傳感器，包括，在選定位置處的選定數(shù)量的傳感器元件，所述傳感器元件用于耦接到表面，具有 尺寸小于或類(lèi)似于所述表面中結(jié)構(gòu)的尺寸，以及處理單元，所述處理單元包括耦接到所述 傳感器元件的用于提供所述表面結(jié)構(gòu)處阻抗測(cè)量的詢(xún)問(wèn)電極，所述處理單元安裝在襯底的 一面上，且所述傳感器元件位于所述襯底的相對(duì)面上，所述襯底包括所述傳感器元件和所 述詢(xún)問(wèn)電極之間的貫穿第一導(dǎo)線，其中，所述襯底由半導(dǎo)體材料構(gòu)成，例如硅，并且所述第一導(dǎo)線由絕緣材料圍繞的選定 尺寸的貫穿襯底部分構(gòu)成，優(yōu)選地所述絕緣材料為從襯底將它們分離的電介質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面?zhèn)鞲衅?，其中，所述襯底還包括至少一個(gè)第二導(dǎo)體線，貫 通襯底方向的橫截面顯著地大于所述表面的所述結(jié)構(gòu)，提供耦接到所述手指表面以及所述 處理單元的外部電極，所述第二導(dǎo)體線同樣由使用電介質(zhì)材料從襯底絕緣的一部分襯底構(gòu) 成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的表面?zhèn)鞲衅鳎渲?，所述處理單元適用于測(cè)量所述外部電極 和所述傳感器元件之間的阻抗。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的表面?zhèn)鞲衅?，其中，所述傳感器元件在所述襯底的有限區(qū)域 內(nèi)分組，并且所述至少一個(gè)第二導(dǎo)體線位于所述有限區(qū)域的至少兩面的平面上，從而至少 局部環(huán)繞具有所述傳感器元件的有限區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的表面?zhèn)鞲衅?，其中，所述至少一個(gè)第二導(dǎo)體線耦接到地面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面?zhèn)鞲衅?，包括覆蓋所述傳感器元件位于其上的襯底面的 電介質(zhì)層，并且所述電介質(zhì)層在所述傳感器元件上方具有開(kāi)口或厚度減小的區(qū)域，并且還 包括至少位于所述開(kāi)口中的構(gòu)成傳感器焊接區(qū)的導(dǎo)電層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的表面?zhèn)鞲衅?，其中所述傳感器焊接區(qū)的尺寸基本上與具有圍 繞電介質(zhì)絕緣的導(dǎo)體線橫截面尺寸相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面?zhèn)鞲衅鳎哂杏商蓟牧现瞥傻母采w所述傳感器元件并 保護(hù)傳感器表面的外部保護(hù)層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面?zhèn)鞲衅鳎渲?，所述傳感器元件位于襯底表面的預(yù)定區(qū) 域，傳感器元件基本上由驅(qū)動(dòng)電極圍繞，所述驅(qū)動(dòng)電極耦接到所述處理單元，所述處理單元 適用于在所述驅(qū)動(dòng)電極和地面之間施加變化的電壓，并測(cè)量所述傳感器元件和所述驅(qū)動(dòng)電 極之間的阻抗。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的表面?zhèn)鞲衅?，其中，所述?qū)動(dòng)電極通過(guò)與襯底電絕緣的襯底 中的第二導(dǎo)體線耦接到所述處理單元，絕緣是由兩個(gè)基本上平行的貫穿電介質(zhì)區(qū)域構(gòu)成的 絕緣結(jié)構(gòu)，所述絕緣結(jié)構(gòu)具有選定間隔的在每個(gè)平行電介質(zhì)區(qū)域之間延伸的貫穿電介質(zhì)區(qū) 域，從而提供雙絕緣區(qū)域。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的表面?zhèn)鞲衅?，其中，所述傳感器元件?gòu)成用于測(cè)量一部分手 指表面中結(jié)構(gòu)的基本上線性的陣列，所述基本上線性的陣列包括至少一行傳感器元件。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的表面?zhèn)鞲衅?，其中，所述線性傳感器陣列包括多個(gè)平行的 傳感器元件線路。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的表面?zhèn)鞲衅?，其中，所述平行線路相對(duì)于彼此移位選定距 離，從而提供一種交錯(cuò)的傳感器元件線路。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的表面?zhèn)鞲衅鳎ň啾舜诉x定距離的至少兩個(gè)運(yùn)動(dòng)傳感器 元件，用于測(cè)量所述傳感器上的所述表面的運(yùn)動(dòng)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的表面?zhèn)鞲衅?，其中，所述兩個(gè)運(yùn)動(dòng)傳感器元件中的至少一 個(gè)是由所述傳感器陣列中的傳感器元件構(gòu)成。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的表面?zhèn)鞲衅?，還包括至少一個(gè)地電極。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面?zhèn)鞲衅?，其中，所述襯底還包括到所述襯底外部的外部 電極的至少一個(gè)第二導(dǎo)體，其基本上大于所述表面的所述結(jié)構(gòu)，提供耦接到所述手指表面 以及所述處理單元的外部電極。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于測(cè)量表面上的結(jié)構(gòu)的傳感器，例如一種指紋傳感器，包括在選定位置處用于耦接到手指表面的選定數(shù)量的傳感器元件，其具有小于或類(lèi)似于手指表面的結(jié)構(gòu)尺寸的尺寸，以及處理單元，其包括耦接到所述傳感器元件的用于提供所述手指表面處的阻抗測(cè)量的詢(xún)問(wèn)電極，所述處理單元安裝到一襯底的一面上，且所述傳感器元件位于所述襯底相對(duì)面上，所述襯底包括所述傳感器元件和所述詢(xún)問(wèn)電極之間的貫穿第一導(dǎo)線，所述襯底由導(dǎo)體材料制成，例如硅，并且所述第一導(dǎo)線由從襯底將它們分離的絕緣電介質(zhì)圍繞的選定尺寸的貫穿襯底部分組成。
文檔編號(hào)H01L23/48GK102138147SQ200980134246
公開(kāi)日2011年7月27日 申請(qǐng)日期2009年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月1日
發(fā)明者A·納塔斯, G·I·貝瑞德霍特, N·W·克里斯蒂, O·斯洛格達(dá)爾, R·W·伯恩斯特因 申請(qǐng)人:Idex公司