CN103793698A

CN103793698A - 能够消除残留指纹的指纹读取传感器

Info

Publication number: CN103793698A
Application number: CN201410060549.XA
Authority: CN
Inventors: 杨林; 周进友
Original assignee: JIANGSU HENGCHENG GAOKE INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: JIANGSU HENGCHENG GAOKE INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-02-21
Filing date: 2014-02-21
Publication date: 2014-05-14

Abstract

本发明提供了一种能够消除残留指纹的指纹读取传感器，包括半导体指纹读取传感器，其指纹读取部包括阵列分布的电极以及电极之间的网格，在所述半导体指纹读取传感器上覆盖涂层，在所述涂层表面沿网格镌刻沟槽。所述沟槽沿网格的纵向或横向镌刻。也可以在所述涂层的表面层压上锐钛矿型的氧化钛薄膜，再在薄膜上镌刻沟槽。本发明的优点是：该结构使得形成残留指纹的汗滴从沟槽流走，破坏了残留指纹的图形痕迹，从而防止了残留指纹被恶意使用。

Description

能够消除残留指纹的指纹读取传感器

技术领域

本发明涉及一种指纹读取传感器，具体是一种能够消除残留指纹的指纹读取传感器。

背景技术

使用指纹作为个人识别的手段时，利用伪造指纹（模拟指纹）进行犯罪活动的存在是未来要克服的问题之一。近年来，在日本机场、指纹系统被用于对外国游客进行犯罪记录认证，曾经有过将复制的他人的伪造指纹膜粘贴到自己手指上的妇女很容易的通过了海关检查的新闻，这一新闻在国外也被广泛介绍。

另一方面，作为偷取他人指纹的方法，收集残留指纹也为一般人所知。

在利用接触式指纹读取传感器读取指纹，进行本人认证时，从手指渗出的汗水会留在指纹读取传感器的的表面上，手指的汗腺是平均分布在形成指纹的脊线上（参见图4），在传感器的表面上留下的痕迹和手指固有的指纹（脊线）具有相同的模式。这种在传感器的表面上留下的痕迹被称为“残留指纹”。

将此残留指纹复写于如油浸纸一样吸湿性很高的薄膜上，通过以其做为晒版原版模塑出假性手指膜，达到滥用目的。

作为防止“残留指纹”被盗用、在装置上不残留指纹，提出了比如在指纹认证传感器上手指滑动方向的一部分或装置上手指搁置部分做成开口和凹状，使手指的接触面不完整的方案。

但是，在固定的传感器表面通过手指触摸采取对比指纹图像的传统技术中，“残留指纹”问题是个必须克服的大课题。另外，手指的排出﹑复写物质在附着于传感器表面的状态下，会黏附在下一个测试者的手指上，不止卫生问题，也会严重影响被测者的接受程度。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种指纹读取传感器，能够自行去除或消散由汗腺渗出的液滴附着在指纹读取传感器表面上而造成的残留指纹。

按照本发明提供的技术方案，所述能够消除残留指纹的指纹读取传感器，包括半导体指纹读取传感器，其指纹读取部包括阵列分布的电极以及电极之间的网格，在所述半导体指纹读取传感器上覆盖涂层，在所述涂层表面沿网格镌刻沟槽。所述半导体指纹读取传感器的指纹读取部包括在半导体基板上层积的电极和网格，在所述电极和网格上面覆盖涂层。

还可以在所述涂层的表面层压上锐钛矿型的氧化钛薄膜，再在薄膜上镌刻沟槽。

作为优选，所述沟槽深度2-3μm，宽度8-10μm。

作为优选，所述沟槽沿网格的纵向或横向镌刻。

所述涂层可以采用氮氧化硅或氮化硅。在所述涂层表面可以使用激光或喷砂处理的工艺在对应网格的中线处镌刻沟槽。

本发明的优点是：该结构使得形成残留指纹的汗滴从沟槽流走，破坏了残留指纹的图形痕迹，从而防止了残留指纹被恶意使用。

附图说明

图1常见的电容感测方式的半导体指纹传感器，手指放在指纹读取部的状态图。

图2指纹读取部11的部分放大图。

图3本发明实施例一对应图2的A-A剖面图。

图4半导体指纹读取传感器读取的指纹图像以及局部放大后的图像。

图5本发明实施例二对应图2的A-A剖面图。

图6附着于固体表面的液滴的润湿角度θ的说明图，其中(a)显示固体表面不易润湿时的情况，(ｂ)为固体表面易润湿时的情况。

具体实施方式

以下参照附图来说明本发明开发的半导体指纹传感器的实施方法。

图1显示了手指15放置于指纹读取部11的普通电容检测方式的半导体指纹读取传感器，该指纹读取传感器还包括控制电路部13，以及与外部电路相连接的端子列14。

本专利的发明人，为了驱散、清除残留指纹作了各种实验。残留指纹是由手指排出的汗水的液滴而构成，针对汗液所接触固体表面的不容易被润湿（防水性高﹑界面张力大）和容易被润湿（吸水性、透气性高、界面张力小）等进行了研究。

图6（a）所示、不易湿（防水性高、界面张力大）的固体3表面的液滴4，基本呈球状或椭圆状，保持大的润湿角度θ不变的状态。图6（b）所示，易湿（吸水性、浸透性高、界面张力小）的固体3表面上，液滴4无法保持形状，润湿角度θ变小的状态。

为了保证半导体指纹读取传感器表面的强度，经常用氮化硅和氮氧化硅的在其表面做涂层、这种表面涂层很容易被弄湿，在这样的固体表面附着液体的话，润湿角度（接触界面的角度θ）会变小，如图6中清楚地显示，形状基本保持不变，残留指纹会一直残留于传感器表面。

鉴于上述事由，本发明提出了将构成传感器最小单位的电极由垂直和水平方向的网格隔开的半导体传感器上覆盖涂层，在上述涂层表面沿着网格镌刻沟槽而形成的指纹读取传感器的方案，当腺体渗出液滴时通过此槽而排出。

图2是指纹读取部的局部放大图，半导体传感器上最小构成单位的电极2对应数码指纹图像的最小构成单位画素（像素），两个电极2之间，横向和纵向配置电位保持为零的网格。另外，除特殊样式的指纹传感器以外，一个电极的大小，大约40μm×40μm，网格的间距设计为为50μm×50μm。

本发明将由垂直和水平方向的网格隔开的电极构成的半导体传感器上覆盖涂层，用激光或黄铜喷砂在上述涂层上沿网格镌刻沟槽。通过以上的结构，形成残留指纹的汗滴从沟槽流走，破坏残留指纹的图形，防止被恶意使用。

另外，让排汗滴的沟槽的电势保持在零，即由于汗滴排出于传感器不被感应的网格上，排出的汗滴检测不到电值，不影响下一次采集指纹时的图像。

还可以在涂层的表面层积具超强亲水性的锐钛矿型的二氧化钛薄膜（An anatase type titanium oxide thin film），再用激光或黄铜喷砂在上述二氧化钛薄膜之上沿着网格镌刻沟槽。

这种方案在涂层表面层积界面张力小的具超亲水性的锐钛矿型二氧化钛薄膜，由于薄膜上镌刻了使汗滴排出的沟槽，所以残留指纹的痕迹消失得很快。

沟槽在网格上纵向、横向任何方向刻都可以，但是纵向或横向中，选定一个方向镌刻的话，汗滴更容易擦拭掉。

如图3所示，在本发明实施例一的半导体基板31（根据功能要求配置层数不同）上层积电极2和网格1，再在上面覆盖涂层32，然后在涂层32表面使用激光（Laser）或喷砂（Sandblasting）在网格1的中线处镌刻10微米的沟槽30。该涂层32可采用氮氧化硅（Silicon oxynitride）或氮化硅（silicon nitride）。

如图4所示，指纹由脊线23和谷线24构成。脊线23上有规律地排列、成白色点状列的是汗腺。从汗腺排出的汗滴形成残留指纹。脊线的间距（垂直于脊线方向的周期），据统计平均是0.6mm（600μm），汗腺间距，平均为20μm。

因此，一组脊线和谷线之间约有12个电极2，测定指纹凹凸的变化并将其作为电气信号输出。另外，一个汗腺排出的汗液，不考虑液滴结合时面积增大时的变化，大约与一根以上的网格1接触。

从接触指纹传感器表面的手指脊线上的汗腺排出的汗滴，当手指移开时残留的液滴，正好能渗入到上述镌刻于各网格1中部的宽为10微米（范围8-10微米）的沟槽30，使沿着脊线排出的液滴而变得模糊。结果就是，没有足够的残留指纹的痕迹，而不能被乱用。沟槽深度为2-3微米，本实施例优选3微米。

当然，流入10微米沟槽的汗滴，由于保持网格1上的沟槽30的电位为零，从而检测不到电力，对下一次采集指纹画像时不会产生影响。

镌刻于网格1上的沟槽30，纵向或横向任何一方向都可以。也就是，不镌刻成网格状的沟槽，比如在传感器上只设置纵方向的沟槽30。这样，传感器的表面便于擦净。

在上述涂层32上镌刻沟槽30的工序，应在传感器IC芯片被分割（切割）前在晶圆的状态进行。

如图5所示，本发明实施例二的指纹读取传感器，与实施例一一样，在半导体基板31上层积电极2和网格1，再覆盖涂层32后，层积锐钛矿型的氧化钛薄膜33，然后在氧化钛薄膜表面镌刻与实施例1相同的排汗滴的沟槽30。

在涂层32上层积锐钛矿型的氧化钛薄膜33的方法，有化学气相沉积法（CVD）。即，将有机钛化合物的原料以气体状态提供与减压后的反应炉，用外部用加热器加热，使之分解（热CVD）或通过高频线圈发射电磁波使之等离子化后，通过激发等离子体使之与涂层32的表面相碰撞（等离子体CVD法），在涂层表面32上积沉锐钛矿型的氧化钛薄膜33。作为原料的有机钛化合物，有Ti（OEt）4（Echiruchitaniru乙醛钛），Ti（OiPr）4(钛酸异丙酯)，Ti（OBu）4(Buchiruchitaniru钛酸正丁酯)等，约在200～300摄氏度被分解。

与在涂层32镌刻沟槽30的工序同样，积沉锐钛矿型的氧化钛层的流程，也是在传感器IC芯片被分割（切割）前在晶圆的状态进行。

作为在指纹传感器表面镌刻沟槽30的前工序，在涂层32上积沉锐钛矿型的氧化钛层，使液滴更容易的排入沟槽30。

在半导体指纹传感器的制造过程中，对晶片表面上进行沉积涂层的阶段，也对传感器表面实施沉积锐钛矿型的氧化钛层薄膜的流程，之后沿着构成相当于传感器解析度的电极边界的网格，镌刻沟槽，让形成残留指纹原因的汗滴流入沟槽并排出，由此避免半导体指纹传感器表面的残留指纹被乱用的可能性。

Claims

1.能够消除残留指纹的指纹读取传感器，包括半导体指纹读取传感器，其指纹读取部包括阵列分布的电极以及电极之间的网格，其特征是：在所述半导体指纹读取传感器上覆盖涂层，在所述涂层表面沿网格镌刻沟槽。

2.如权利要求1所述能够消除残留指纹的指纹读取传感器，其特征是，所述沟槽深度2-3μm，宽度8-10μm。

3.如权利要求1所述能够消除残留指纹的指纹读取传感器，其特征是，所述沟槽沿网格的纵向或横向镌刻。

4.如权利要求1所述能够消除残留指纹的指纹读取传感器，其特征是，所述半导体指纹读取传感器的指纹读取部包括在半导体基板上层积的电极和网格，在所述电极和网格上面覆盖涂层。

5.如权利要求1所述能够消除残留指纹的指纹读取传感器，其特征是，在所述涂层表面使用激光或喷砂处理在对应网格的中线处镌刻沟槽。

6.如权利要求1所述能够消除残留指纹的指纹读取传感器，其特征是，在所述涂层的表面层压上锐钛矿型的氧化钛薄膜，再在薄膜上镌刻沟槽。

7.如权利要求1所述能够消除残留指纹的指纹读取传感器，其特征是，所述涂层为氮氧化硅或氮化硅。