CN203882323U - 具静电防护的电容式指纹传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种具静电防护的电容式指纹传感器，包含有一感测基底、多个电容感测板、一第一介电层、一第二介电层、一第三介电层及一静电防护结构。该感测基底包含一与该电容感测板电性连接的感测电路，该第一介电层设置于该电容感测板与该感测电路之间，该第二介电层覆盖该电容感测板，该第三介电层设置于该第二介电层上。该静电防护结构设置于该第三介电层之中，包含一导电网格及多个设置于该导电网格上的导电柱，该导电柱包含一底段及一设置于该底段上的顶段，该顶段具有一小于该底段的顶段宽度。据此，增加该电容式指纹传感器对静电的防护。

Description

具静电防护的电容式指纹传感器

技术领域

本实用新型涉及一种电容式指纹传感器，尤指一种具静电防护的电容式指纹传感器。

背景技术

指纹为皮肤表皮上突起的纹路，并且每个人随着遗传特征的不同，亦各自具有相异的指纹，使得纹指目前已广泛使用于个人身份辨识时的一种生物特征。

随着半导体产业的蓬勃发展，利用半导体芯片所制成的电容式指纹传感器，已渐渐的应用于各式各样的移动电子装置上，以降低该移动电子装置被盗用的风险。由于电容式指纹传感器之中的电容感测元件，其表面为了得以供一手指接触以进行检测，必须大面积的暴露于一外界，但是任何带电的物体都有可能因产生静电对该电容感测元件造成损坏，因此，使得该电容式指纹传感器之中的抗静电结构愈来愈重要。

例如在中国发明专利公开第CN102682271号中，即揭示一种电容式指纹集成电路的静电损害防护结构，包含有多个感测板，形成感测板阵列以界定一感测区域；一第一钝化层，覆盖在该感测板上；一图案化静电损害防护金属层，沉积在该第一钝化层上并且具有一鱼骨状(fish-bone-like)结构；一共同导电层(common conductive layer)，连接至该鱼骨状结构且在该感测区域上方围绕，并用以将静电电荷传导至外界；一相关的信号处理电路，位于该感测板的下方，并且与该感测板电性连接；以及一第二钝化层，介设在该感测板与该信号处理电路之间。据此，可保护该感测板以及该信号处理电路，避免受到静电损害。

然而，上述的该静电损害防护结构，该鱼骨状结构为朝一横向延伸，使得其尖端所产生的电场集中效应，对于从表面往下产生的静电，在引导上仍有改善的空间，而有改良的需求。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种具静电防护的电容式指纹传感器，解决现有的电容式指纹传感器的静电损害防护结构在对静电的引导上仍有不足的问题。

为达上述目的，本实用新型提供一种具静电防护的电容式指纹传感器，包含有一感测基底、多个电容感测板、一第一介电层、一第二介电层、一第三介电层以及一静电防护结构。

该感测基底包含有一基板以及一设置于该基板上的感测电路；该电容感测板设置于该感测电路上并与该感测电路电性连接；该第一介电层设置于该电容感测板与该感测电路之间；该第二介电层设置于该第一介电层上而覆盖该电容感测板；该第三介电层设置于该第二介电层上；而该静电防护结构设置于该第三介电层之中，并包含有一导电网格以及多个设置于该导电网格上的导电柱，该导电网格包含多个位置对应该电容感测板的空格区域以及多条相互交错围绕出该空格区域的网格线，该导电柱设置于该网格线上，包含有一底段以及一设置于该底段上的顶段，该顶段具有一小于该底段的顶段宽度。

其中，该导电柱设置于该网格线交错的一交错处上。

其中，该静电防护结构更包含一环绕该导电网格并与该导电网格电性连接的导电环。

其中，该导电柱更包含一位于该顶段上的尖端，该尖端具有一小于该顶段宽度的尖端宽度。

其中，该尖端宽度为1μm。

其中，该顶段宽度大于2μm，小于4μm。

其中，该底段具有一底段宽度，该底段宽度大于4μm，小于6μm。

其中，该第二介电层具有一大于该第一介电层的介电常数。

其中，该第三介电层具有一小于该第二介电层的介电常数。

其中，该电容感测板包含一贯穿该第一介电层而与该感测电路电性连接的连接线。

其中，该第三介电层的厚度为介于3μm至4μm之间。

其中，该第二介电层的厚度为介于15μm至20μm之间。

据此，本实用新型借由于该静电防护结构设置该导电网格以及该导电柱，令该导电柱的该顶段具有小于该底段的该顶段宽度，使该导电柱能够朝上针对一往下产生的静电直接快速的进行引导，提高对一电场集中的效应，以增加对该电容感测板与该感测电路的保护。

以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的俯视示意图。

图2为本实用新型一实施例导电柱的放大立体示意图。

图3为图1的局部剖面示意图。

其中，附图标记：

10感测基底

11基板

12感测电路

20电容感测板

21连接线

30第一介电层

40第二介电层

50第三介电层

51感测面

60静电防护结构

61导电网格

611空格区域

612网格线

613交错处

62导电柱

621底段

622顶段

623尖端

63导电环

W1尖端宽度

W2顶段宽度

W3底段宽度

具体实施方式

有关本实用新型的详细说明及技术内容，现就配合图式说明如下：

请搭配参阅图1至图3所示，图1为本实用新型一实施例的俯视示意图，图2为本实用新型一实施例导电柱的放大立体示意图，图3为图1的局部剖面示意图，如图所示：本实用新型为一种具静电防护的电容式指纹传感器，包含有一感测基底10、多个电容感测板20、一第一介电层30、一第二介电层40、一第三介电层50以及一静电防护结构60。

该感测基底10包含有一基板11以及一感测电路12，该基板11一般为使用一硅基板，该感测电路12为设置于该基板11上。该电容感测板20设置于该感测电路12上并与该感测电路12电性连接，该第一介电层30设置于该电容感测板20与该感测电路12之间，可由一般金属间介电层(Inter metal dielectric，IMD)所使用的聚酰亚胺制成，其介电常数约介于2.8至3.2之间。在本实施例中，该电容感测板20包含有一贯穿该第一介电层30的连接线21，该电容感测板20为通过该连接线21与该感测电路12电性连接。

该第二介电层40设置于该第一介电层30上，而覆盖该电容感测板20，该第二介电层40可由氮氧化硅(SiON)制成，其介电常数约介于6.4至6.8之间，厚度约为15μm至20μm，该第三介电层50设置于该第二介电层40上，亦可由聚酰亚胺制成，厚度约为3μm至4μm之间，该第三介电层50具有一供一手指接触而远离该第二介电层40的感测面51，另外，上述的该第一介电层30、该第二介电层40以及该第三介电层50，亦可为各种的钝化层。

而该静电防护结构60设置于该第三介电层50之中，为由金属制成，在此实施例中，包含有一导电网格61、一导电环63以及多个导电柱62。该导电网格61包含多个空格区域611以及多条网格线612，该空格区域611的位置为对应于该电容感测板20之上，该网格线612彼此之间相互交错，而围绕出该空格区域611，该导电环63环绕于该导电网格61的一外围，与该导电网格61电性连接并接地。

该导电柱62设置于该网格线612交错的一交错处613上，包含有一底段621以及一顶段622，该底段621与该顶段622在此沿着该网格线612，于一俯视方向形成一十字状，但不以此为限制，亦可为圆形、方形、三角形等，该底段621约具有一介于4μm至6μm的底段宽度W3，以及一约为1μm的底段621高度，该顶段622设置于该底段621上，具有一小于该底段621的顶段宽度W2，该顶段宽度W2在此大约大于2μm，小于4μm，该顶段622的高度在此约为1μm。在本实施例中，该导电柱62还可进一步包含一尖端623，该尖端623设置于该顶段622上，具有一小于该顶段宽度W2的尖端宽度W1，约为1μm，该尖端623的高度约为1μm，要说明的是，上述该底段宽度W3、该顶段宽度W2与该尖端宽度W1的数值仅为举例，并不以此为限制，主要精神在于该导电柱62的该尖端宽度W1小于该顶段宽度W2，该顶段宽度W2小于该底段宽度W3，使该导电柱62以该尖端623指向该感测面51。

如此一来，在本实施例中，当一手指或是一带电物体靠近该感测面51时，由于该导电柱62的该底段621与该顶段622以及该尖端623，由下而上逐渐变窄，该尖端623更进一步指向该感测面51，令该尖端623所产生的一电场集中效应得以靠近该感测面51，如此可将从该感测面51以下于该第三介电层50中的电力线吸引至该尖端623，使该导电柱62具有较该空格区域611更大的电场强度，提高从该感测面51引导该静电放电发生于该导电柱62的机率，一旦该静电放电产生，该静电即可立即从该尖端623开始引导，流至该顶段622、该底段621，再经该导电网格61导至该导电环63，最后从该接地导出，达到保护该电容感测板20与该感测电路12的效果。

再者，于本实施例中，由于该第三介电层50相较该第二介电层40具有一较低的介电常数，如此，当静电放电于该第三介电层50发生时，可降低该静电进一步往该第二介电层40流窜的机率，并且于正常进行指纹量测的情况下，该第二介电层40具有较高的介电常数还可以提高该电容感测板20至该感测面51之间的电容值，弥补该电容感测板20至该感测面51之间因距离增加所损失的电容值，提高感测的能力。

综上所述，由于本实用新型借由于该静电防护结构设置该导电网格以及该导电柱，令该导电柱由下而上逐渐变窄，该尖端指向该感测面，使该尖端能够朝上针对一往下产生的静电直接快速的进行引导，提高对一电场集中的效应，以增加对该电容感测板与该感测电路的保护，再者，本实用新型还设置该第三介电层相较该第二介电层具有一较低的该介电常数，降低该静电往该第二介电层流窜的机率，以保护该电容感测板与该感测电路，并且还可以弥补该电容感测板至该感测面之间因距离增加所损失的电容值，提高感测的能力。

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型权利要求的保护范围。

Claims (12)

1.一种具静电防护的电容式指纹传感器，其特征在于，包含有：

一感测基底，该感测基底包含有一基板以及一设置于该基板上的感测电路；

多个设置于该感测电路上并与该感测电路电性连接的电容感测板；

一设置于该电容感测板与该感测电路之间的第一介电层；

一设置于该第一介电层上而覆盖该电容感测板的第二介电层；

一设置于该第二介电层上的第三介电层；以及

一设置于该第三介电层之中的静电防护结构，该静电防护结构包含有一导电网格以及多个设置于该导电网格上的导电柱，该导电网格包含多个位置对应该电容感测板的空格区域以及多条相互交错围绕出该空格区域的网格线，该导电柱设置于该网格线上，包含有一底段以及一设置于该底段上的顶段，该顶段具有一小于该底段的顶段宽度。

2.根据权利要求1所述的具静电防护的电容式指纹传感器，其特征在于，该导电柱设置于该网格线交错的一交错处上。

3.根据权利要求1所述的具静电防护的电容式指纹传感器，其特征在于，该静电防护结构更包含一环绕该导电网格并与该导电网格电性连接的导电环。

4.根据权利要求1所述的具静电防护的电容式指纹传感器，其特征在于，该导电柱更包含一位于该顶段上的尖端，该尖端具有一小于该顶段宽度的尖端宽度。

5.根据权利要求4所述的具静电防护的电容式指纹传感器，其特征在于，该尖端宽度为1μm。

6.根据权利要求1所述的具静电防护的电容式指纹传感器，其特征在于，该顶段宽度大于2μm，小于4μm。

7.根据权利要求1所述的具静电防护的电容式指纹传感器，其特征在于，该底段具有一底段宽度，该底段宽度大于4μm，小于6μm。

8.根据权利要求1所述的具静电防护的电容式指纹传感器，其特征在于，该第二介电层具有一大于该第一介电层的介电常数。

9.根据权利要求1所述的具静电防护的电容式指纹传感器，其特征在于，该第三介电层具有一小于该第二介电层的介电常数。

10.根据权利要求1所述的具静电防护的电容式指纹传感器，其特征在于，该电容感测板包含一贯穿该第一介电层而与该感测电路电性连接的连接线。

11.根据权利要求1所述的具静电防护的电容式指纹传感器，其特征在于，该第三介电层的厚度为介于3μm至4μm之间。

12.根据权利要求1所述的具静电防护的电容式指纹传感器，其特征在于，该第二介电层的厚度为介于15μm至20μm之间。