CN205015902U - 提升电容密度的电容式指纹芯片 - Google Patents
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Abstract
一种提升电容密度的电容式指纹芯片，包含一手指按压层、一感应电容、一指纹辨识电路与承载上述元件的一半导体基板，其中该手指按压层为供一手指按压以检测取得该手指的一指纹，该感应电容位于该手指按压层远离该手指一侧，该感应电容具有相隔一间隙且水平间隔对应设置的一第一感应部与一第二感应部，该第一感应部具有至少二垂直间隔设置且彼此电性连接的第一金属层，该第二感应部具有至少二垂直间隔设置且彼此电性连接的第二金属层，而该指纹辨识电路连接该感应电容，据此通过垂直间隔设置且彼此电性连接的该第一金属层与该第二金属层增加感应电容。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电容式指纹芯片，特别是一种提升电容密度的电容式指纹芯片。
背景技术
传统进行身份辨识的方式有许多种，例如以人工比对具有照片的证件、设定个人密码、感应卡片(RFID、磁卡、感应卡片、刷条码等)及签名等多种方式进行确认，然而随着电子科技的快速发展与演进，近年来，以不易被仿效及伪造且具有专一性的个人生物特征，进行辨识的方法，如脸部轮廓辨识、虹膜辨识及指纹辨识等等作为身份辨识的辨识特征，逐渐受到青睐并蓬勃发展。
其中，指纹辨识具有使用安全性高、设置成本相对低廉、准确性高与判读快速的优点，而快速发展并广泛地使用如门禁系统、私人设备认证、公共安全等等产业。
现有技术有关指纹辨识的相关技术如中国台湾实用新型公开专利第201447711号的“电容式指纹感测积体电路的手指感应结构”所示，其揭露一种电容式指纹积体电路的手指感应结构，包含多个感测电极、一电容感应层、一手指按压层、一共同导电层、一信号处理电路、一绝缘层以及一保护层，该多个感测电极形成一阵列用以界定一感测区，该电容感应层覆盖于该多个感测电极，该手指按压层设置于该电容感应层上并具有多个鱼骨状结构，该共同导电层连接该多个鱼骨状结构并环绕该感测区用以将信号传出，该信号处理电路设置于该多个感测电极下方并与其电性连接，该绝缘层设置于该多个感测电极与该信号处理电路之间，该保护层覆盖该电容感应层与该手指按压层。
请参阅图1所示，为每个感应区域内部的检测电路的等效电路:其中Vin为输入信号，Vout为输出信号，SW1为重置开关，SW2为感应开关，Ci为感应电容，Cf为回授电容，其中Vout正比于Ci大小。现有指纹辨识技术为通过一手指接近或按压该手指按压层时所产生的该感应电容，故当该感应电容越大时，其输出信号越大，因此可以增加该指纹感测集成电路的准确度。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可以增加单位面积感应电容的提升电容密度的电容式指纹芯片。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种提升电容密度的电容式指纹芯片，其中，包含：
一供一手指按压以检测取得该手指的一指纹的手指按压层；
一位于该手指按压层远离该手指一侧的感应电容，该感应电容具有相隔一间隙且水平间隔对应设置的一第一感应部与一第二感应部，该第一感应部具有至少二垂直间隔设置且彼此电性连接的第一金属层，该第二感应部具有至少二垂直间隔设置且彼此电性连接的第二金属层；
一连接该感应电容的多晶硅层；以及
一供设置该指纹辨识电路、该感应电容与该手指按压层的半导体基板。
上述的提升电容密度的电容式指纹芯片，其中，该多晶硅层包含一指纹辨识电路、一上层多晶硅与一和该上层多晶硅垂直间隔设置的下层多晶硅，该上层多晶硅具有相隔一间隙且水平间隔对应设置的一第一上层多晶硅与一第二上层多晶硅，该下层多晶硅具有相隔一间隙且水平间隔对应设置的一第一下层多晶硅与一第二下层多晶硅，该第一上层多晶硅和该第一下层多晶硅彼此电性连接，该第二上层多晶硅和该第二下层多晶硅彼此电性连接。
上述的提升电容密度的电容式指纹芯片，其中，该半导体基板与该手指按压层之间充填一覆盖该感应电容与该指纹辨识电路的保护层。
上述的提升电容密度的电容式指纹芯片，其中，该保护层与该手指按压层之间设置多个静电防护块。
上述的提升电容密度的电容式指纹芯片，其中，该间隙为连续S形状。
上述的提升电容密度的电容式指纹芯片，其中，该第一感应部具有一第一指叉部，而该第二感应部具有一对应该第一指叉部的第二指叉部。
上述的提升电容密度的电容式指纹芯片，其中，该多个第一金属层之间设置多个贯穿且连接该多个第一金属层的第一导电柱。
上述的提升电容密度的电容式指纹芯片，其中，该多个第二金属层之间设置多个贯穿且连接该多个第二金属层的第二导电柱。
本实用新型的有益功效在于：
通过该多个垂直间隔设置且彼此电性连接的第一金属层与该第二金属层，以立体整合的方式，有效提升该感应电容于单位面积下的电容密度，进行增加该指纹辨识电路的辨识速度与精确度，满足使用上的需求。
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为现有技术电容式指纹检测电路的等效电路图；
图2为本实用新型一实施例的结构剖视示意图；
图3为本实用新型一实施例的感应电容结构示意图；
图4为本实用新型一实施例的第一感应部结构示意图；
图5为本实用新型一实施例的第二感应部结构示意图；
图6为本实用新型一实施例的多晶硅层结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
请参阅图2、图3、图4、图5与图6所示，分别为本实用新型一实施例的结构剖视示意图、感应电容结构示意图、第一感应部结构示意图及第二感应部结构示意图，本实用新型为一种提升电容密度的电容式指纹芯片，包含一手指按压层10、一感应电容20、一多晶硅层30与一半导体基板40，其中该手指按压层10为供一手指100按压以检测取得该手指100的一指纹，亦即该手指100按压于该手指按压层10上，即可通过该感应电容20的作用而取得该手指100的该指纹。
该感应电容20为位于该手指按压层10远离该手指100的一侧，该感应电容20具有相隔一间隙50且水平间隔对应设置的一第一感应部21与一第二感应部22，又该第一感应部21具有至少二垂直间隔设置且彼此电性连接的第一金属层211，该第二感应部22具有至少二垂直间隔设置且彼此电性连接的第二金属层221，亦即该多个第一金属层211为与该多个第二金属层221之间保持该间隙50而维持一定的距离，而形成立体的结构，可有效增加单位面积的电容密度。
请参阅图6所示，为本实用新型一实施例的多晶硅层结构示意图，该多晶硅层30包含一指纹辨识电路31、一上层多晶硅32以及一下层多晶硅33，该上层多晶硅32和该下层多晶硅33垂直间隔设置，而彼此间透过多个导电柱彼此电性连接。该上层多晶硅32包括一第一上层多晶硅321与一第二上层多晶硅322，该下层多晶硅33包括一第一下层多晶硅331与一第二下层多晶硅332，该第一上层多晶硅321和该第一下层多晶硅331电性连接，该第二上层多晶硅322和该第二下层多晶硅332电性连接。该指纹辨识电路31和该感应电容20电性连接，但该指纹辨识电路31和该上层多晶硅32及该下层多晶硅33彼此独立而无电性连接。
如图3、图4与图5所示，又该多个第一金属层211为与该多个第二金属层221在实施上，可以让该间隙50为连续S形状，该第一感应部21具有一第一指叉部212，而该第二感应部22具有一对应该第一指叉部212的第二指叉部222，该第一指叉部212与该第二指叉部222为保持该间隙50而对应设置，且该多个第一金属层211之间可以设置多个贯穿且连接该多个第一金属层211的第一导电柱61，以通过该第一导电柱61加以固定该多个第一金属层211，并将该多个第一金属层211电性串连在一起，该第一导电柱61亦电性连接该多晶硅层30的该上层多晶硅32，让该感应电容20的该第一感应部21与该多晶硅层30的该上层多晶硅32电性连结。同样的，该多个第二金属层221之间可以设置多个贯穿且连接该多个第二金属层221的第二导电柱62，该多个第二导电柱62固定且电性串连该多个第二金属层221，该第二导电柱62亦电性连接该多晶硅层30的该第二上层多晶硅322，让该感应电容20的该第二感应部22与该多晶硅层30的该第二上层多晶硅322电性连结。
另，该半导体基板40为供设置该多晶硅层30、该感应电容20与该手指按压层10，且为了保护该多晶硅层30与该感应电容20，该半导体基板40与该手指按压层10之间可以充填一覆盖该感应电容20与该指纹辨识电路30的保护层70，以通过该保护层70免受外力的破坏。
又为了避免静电干扰，该保护层70与该手指按压层10之间可以设置多个静电防护块80，该多个静电防护块80为金属材质，因而具有静电防护效果。
综上所述，本实用新型通过垂直间隔设置且彼此电性连接的该多个第一金属层及该多个第二金属层，可以立体整合的方式，有效增加该感应电容的单位面积的电容密度，因而可以增加指纹辨识电路的辨识速度与精确度，而满足使用上的需求。
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当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所附的权利要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种提升电容密度的电容式指纹芯片，其特征在于，包含：
一供一手指按压以检测取得该手指的一指纹的手指按压层；
一位于该手指按压层远离该手指一侧的感应电容，该感应电容具有相隔一间隙且水平间隔对应设置的一第一感应部与一第二感应部，该第一感应部具有至少二垂直间隔设置且彼此电性连接的第一金属层，该第二感应部具有至少二垂直间隔设置且彼此电性连接的第二金属层；
一连接该感应电容的多晶硅层；以及
一供设置该指纹辨识电路、该感应电容与该手指按压层的半导体基板。
2.根据权利要求1所述的提升电容密度的电容式指纹芯片，其特征在于，该多晶硅层包含一指纹辨识电路、一上层多晶硅与一和该上层多晶硅垂直间隔设置的下层多晶硅，该上层多晶硅具有相隔一间隙且水平间隔对应设置的一第一上层多晶硅与一第二上层多晶硅，该下层多晶硅具有相隔一间隙且水平间隔对应设置的一第一下层多晶硅与一第二下层多晶硅，该第一上层多晶硅和该第一下层多晶硅彼此电性连接，该第二上层多晶硅和该第二下层多晶硅彼此电性连接。
3.根据权利要求1所述的提升电容密度的电容式指纹芯片，其特征在于，该半导体基板与该手指按压层之间充填一覆盖该感应电容与该指纹辨识电路的保护层。
4.根据权利要求3所述的提升电容密度的电容式指纹芯片，其特征在于，该保护层与该手指按压层之间设置多个静电防护块。
5.根据权利要求1所述的提升电容密度的电容式指纹芯片，其特征在于，该间隙为连续S形状。
6.根据权利要求5所述的提升电容密度的电容式指纹芯片，其特征在于，该第一感应部具有一第一指叉部，而该第二感应部具有一对应该第一指叉部的第二指叉部。
7.根据权利要求1所述的提升电容密度的电容式指纹芯片，其特征在于，该多个第一金属层之间设置多个贯穿且连接该多个第一金属层的第一导电柱。
8.根据权利要求1所述的提升电容密度的电容式指纹芯片，其特征在于，该多个第二金属层之间设置多个贯穿且连接该多个第二金属层的第二导电柱。
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