CN206353323U - 一种指纹识别芯片及指纹识别装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于集成电路领域，提供了一种指纹识别芯片及指纹识别装置，该芯片内部包括具有连接关系的指纹传感单元、电压调制单元和电平转换单元，该芯片中具有两个电源域，分别为系统接地域和传感器接地域；所述系统接地域中的NMOS管的衬底电位与系统地电位连接，所述传感器接地域中的NMOS管的衬底电位与传感器地电位连接；所述系统地电位与所述传感器地电位通过隔离层隔离。本实用新型在单个指纹识别芯片中设置了两个电源域，集成了指纹传感、电压调制和接口转换功能，从而提高了封装良率，减小了基板尺寸。

Description

一种指纹识别芯片及指纹识别装置

技术领域

本实用新型属于集成电路领域，尤其涉及一种指纹识别芯片及指纹识别装置。

背景技术

当前，指纹识别装置已经开始广泛应用于各种电子设备中，比如手机等智能终端、门禁设备等，利用人体的指纹特征对个人身份进行识别，在所有的生物识别技术中，指纹识别是目前最为成熟、应用最广的生物识别技术。而其中，电容式指纹识别技术由于体积小，功耗低而广泛应用于智能设备终端。

图1所示为现有的指纹识别装置的实现方法，整个装置主要由一些必要的外围元器件以及三块集成电路组成：

指纹传感集成电路用于实现对指纹的检测、识别以及数据处理的功能；电压调制集成电路用于为指纹传感芯片的正常工作提供所必须的、经调制的电压信号VDD_SENS和GND_SENS；接口转换集成电路用于实现主机与该指纹识别芯片间的数据传输。将这三块集成电路及所需外围元器件，封装到一块基板上后再与终端设备(如智能手机)连接便可以实现指纹识别功能。

但是，现有的指纹识别装置采用传统的CMOS工艺，在传统的n阱-CMOS工艺中，nmos被制备在各自的p阱中(pmos均被制备在各自的n阱中)，结合图2，由于所有的p阱都是通过p衬底相连(所有的n阱都是通过n衬底相连)，致使所有的nmos(pmos)都共用一个衬底电位，该电位也是整块集成电路的最低(最高)电位，因此系统中至少存在VDD-GND和VDD_SENS-GND_SENS两个不同的电源域，从而无法集成多个电源域的集成电路。

然而，采用多个集成电路实现指纹识别，由于芯片与芯片之间、芯片与外围元器件之间的互联线较多，因此封装良率受到较大影响，从而影响产品的可靠性；另外，由于多个集成电路需要封装到同一基板上，多块芯片间的间距将影响基板的尺寸，导致产品体积较大，无法适应目前终端产品体积越来越小的主流发展趋势。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种指纹识别芯片，旨在解决现有指纹识别芯片无法将指纹传感集成电路、电压调制集成电路、接口转换集成电路集成在一起，导致基板尺寸大、封装良率低的问题。

本实用新型实施例是这样实现的，一种指纹识别芯片，所述芯片内部包括具有连接关系的指纹传感单元、电压调制单元和电平转换单元，所述芯片中具有两个电源域，分别为系统接地域和传感器接地域；

所述系统接地域中的NMOS管的衬底电位与系统地电位连接，所述传感器接地域中的NMOS管的衬底电位与传感器地电位连接；

所述系统地电位与所述传感器地电位通过隔离层隔离。

进一步地，所述电压调制单元包括：

第一开关、第二开关和第三开关；

所述第一开关、所述第二开关的一导通端同时连接系统电源电位，所述第一开关的另一导通端与传感器电源电位连接，所述第三开关的一导通端连接系统地电位，所述第三开关、所述第二开关的另一导通端同时连接传感器地电位；

所述指纹传感单元输出第一电源调制控制信号和第二电源调制控制信号，所述第二开关的控制端连接所述指纹传感单元的第一电源调制控制信号输出端，所述第一开关和所述第三开关的控制端同时连接所述指纹传感单元的第二电源调制控制信号输出端，所述第一电源调制控制信号与所述第二电源调制控制信号互为反向信号；

所述传感器地电位根据第一电源调制控制信号被调制在系统地电位与系统电源电位之间切换。

更进一步地，所述芯片采用HV-Mixed-Signal工艺，包括衬底、P阱、N阱、P型有源区、N型有源区、氧化层及多晶硅；

所述芯片还包括在衬底中进行深层掺杂形成的深阱，所述深阱作为所述隔离层；

所述衬底中和所述深阱中均具有P阱，所述系统地电位为所述芯片的最低电位，所述系统接地域中的NMOS管均制备于所述衬底中的P阱中，所述传感器接地域中的NMOS管均制备于所述深阱中独立的p阱中；

所述P阱中具有P型有源区，所述衬底中的P阱中的P型有源区引出为系统地电位，所述深阱中的P阱中的P型有源区引出为传感器地电位；

所述深阱中还具有N阱，所述N阱中具有N型有源区，所述深阱中的N阱中的N型有源区引出为传感器电源电位。

更进一步地，所述芯片采用BCD工艺，包括衬底、N型埋层、P型埋层、N型外延层、N型高压阱、P型高压阱、P阱、N阱、N型有源区、P型有源区、氧化层及多晶硅；

所述衬底上具有N型埋层、P型埋层和P阱，所述P型埋层为环状，所述N型埋层位于所述P型埋层的环中，所述N型埋层上具有N型外延层，所述N型外延层上具有P阱以及在P阱周围环状的N型高压阱，所述N型高压阱中具有环形的N阱，所述P型埋层中具有环形的P型高压阱，所述P型高压阱中具有环形的P阱；

所述N阱中具有环形的N型有源区，所述N阱中的N型有源区引出为传感器电源电位，所述衬底中的P阱和所述N型外延层上的P阱中均具有N型有源区和P型有源区，所述衬底中的P阱中的P型有源区引出为系统地电位，所述N型外延层上的P阱中的P型有源区引出为传感器地电位；

所述系统地电位为所述芯片的最低电位，所述系统接地域中的NMOS管均制备于所述衬底中的P阱中，所述传感器接地域中的NMOS管均制备于所述N型外延层上的独立的p阱中；

其中，所述N型高压阱、所述P型高压阱和所述N型外延层形成所述隔离层。

更进一步地，所述电压调制单元包括：

第一开关、第二开关和第三开关；

所述第一开关的一导通端连接系统电源电位，所述第二开关、所述第三开关的一导通端同时连接系统地电位，所述第一开关、所述第二开关的另一导通端同时连接传感器电源电位，所述第三开关另一导通端连接传感器地电位；

所述指纹传感单元输出第一电源调制控制信号和第二电源调制控制信号，所述第一开关和所述第三开关的控制端连接所述指纹传感单元的第一电源调制控制信号输出端，所述第二开关的控制端连接所述指纹传感单元的第二电源调制控制信号输出端，所述第一电源调制控制信号与所述第二电源调制控制信号互为反向信号；

所述传感器电源电位根据第一电源调制控制信号被调制在系统电源电位与系统地电位之间切换。

更进一步地，所述芯片采用HV-Mixed-Signal工艺，包括衬底、P阱、N阱、P型有源区、N型有源区、氧化层及多晶硅；

所述芯片还包括在衬底中进行深层掺杂形成的深阱，所述深阱作为所述隔离层；

所述衬底中和所述深阱中均具有P阱，所述传感器地电位为所述芯片的最低电位，所述传感器接地域中的NMOS管均制备于所述衬底中的P阱中，所述系统接地域中的NMOS管均制备于所述深阱中的独立的p阱中；

所述P阱中具有P型有源区，所述衬底中的P阱中的P型有源区引出为传感器地电位，所述深阱中的P阱中的P型有源区引出为系统地电位；

所述深阱中还具有N阱，所述N阱中具有N型有源区，所述深阱中的N阱中的N型有源区引出为系统电源电位。

更进一步地，所述芯片采用BCD工艺，包括衬底、N型埋层、P型埋层、N型外延层、N型高压阱、P型高压阱、P阱、N阱、N型有源区、P型有源区、氧化层及多晶硅；

所述衬底上具有N型埋层、P型埋层和P阱，所述P型埋层为环状，所述N型埋层位于所述P型埋层的环中，所述N型埋层上具有N型外延层，所述N型外延层上具有P阱以及在P阱周围环状的N型高压阱，所述N型高压阱中具有环形的N阱，所述P型埋层中具有环形的P型高压阱，所述P型高压阱中具有环形的P阱；

所述N阱中具有环形的N型有源区，所述N阱中的N型有源区引出为系统电源电位，所述衬底中的P阱和所述N型外延层上的P阱中均具有N型有源区和P型有源区，所述衬底中的P阱中的P型有源区引出为传感器地电位，所述N型外延层上的P阱中的P型有源区引出为系统地电位；

所述传感器地电位为所述芯片的最低电位，所述传感器接地域中的NMOS管均制备于所述衬底中的P阱中，所述系统接地域中的NMOS管均制备于所述N型外延层上的独立的p阱中；

其中，所述N型高压阱、所述P型高压阱和所述N型外延层形成所述隔离层。

本实用新型实施例的另一目的在于，提供一种包括上述指纹识别芯片的指纹识别装置。

本实用新型实施例在单个指纹识别芯片中设置了两个电源域，集成了指纹传感、电压调制和接口转换功能，从而提高了封装良率，减小了基板尺寸。

附图说明

图1为现有指纹识别装置的结构图；

图2为现有指纹识别装置中器件的工艺结构图；

图3为本实用新型第一实施例提供的指纹识别芯片的结构图；

图4为本实用新型第一实施例提供的指纹识别芯片的信号波形图；

图5为本实用新型第一实施例提供的指纹识别芯片采用HV-Mixed-Signal工艺的器件剖面结构图；

图6为本实用新型第一实施例提供的指纹识别芯片采用BCD工艺的器件剖面结构图；

图7为本实用新型第二实施例提供的指纹识别芯片的结构图；

图8为本实用新型第二实施例提供的指纹识别芯片的信号波形图；

图9为本实用新型第二实施例提供的指纹识别芯片采用HV-Mixed-Signal工艺的器件剖面结构图；

图10为本实用新型第二实施例提供的指纹识别芯片采用BCD工艺的器件剖面结构图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本实用新型实施例在单个指纹识别芯片中设置了两个电源域，集成了指纹传感、电压调制和接口转换功能，从而提高了封装良率，减小了基板尺寸。

图3示出了本实用新型第一实施例提供的指纹识别芯片的结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型相关的部分。

作为本实用新型一实施例，该指纹识别芯片1的内部包括具有连接关系的指纹传感单元100、电压调制单元200和电平转换单元300，电平转换单元300的转换输入端中的片选端CS_SENS、时钟端SCLK_SENS、信号输入端MOSI_SENS、信号输出端MISO_SENS、中断端INT_SENS分别对与指纹传感单元100中的SPI模块的对应端口连接，电平转换单元300的转换输出端中的片选端CS、时钟端SCLK、信号输入端MOSI、信号输出端MISO、中断端INT可作为芯片引脚引出芯片，由于指纹传感单元100、电压调制单元200和电平转换单元300之间的连接关系为现有技术，此处不再详细描述；

该指纹识别芯片1中具有两个电源域，分别为系统接地域11和传感器接地域12，系统接地域11中的NMOS管的衬底电位与系统地电位GND连接，传感器接地域12中的NMOS管的衬底电位与传感器地电位GND_SENS连接，系统地电位GND与传感器地电位GND_SENS通过隔离层隔离。

值得说明的是，电源域可以包括正电源域或负电源域，在本实施例中电源域是针对负电源域进行说明的。

对于电源域的划分可以根据实际需求划分，以图3的结构为例，电压调制单元200中的系统地电位GND划分在系统接地域11中，指纹传感单元100的传感器地电位GND_SENS划分在传感器接地域12中，电平转换单元300转换输入端的传感器地电位GND_SENS划分在传感器接地域中，电平转换单元300转换输出端的系统地电位GND划分在系统接地域中。

本实用新型实施例在单个指纹识别芯片中设置了两个电源域，并通过隔离层隔离两个电源域，从而实现了在单个芯片中存在不同的衬底电位，进而将多个不同电源域的芯片集成在一起，提高了封装良率，减小了基板尺寸。

作为本实用新型的优选实施例，通过改变电压调制单元200中开关的连接关系以及控制方式，能够选择性设置各个电源域中NMOS管的分布状态，图3示出了针对P衬底的一种实现方式，应当理解地，对于N衬底的实现方式，需要对应改变掺杂类型以及电源与地的置换，此处仅以P衬底为例进行说明。

作为本实用新型一优选实施例，电压调制单元200包括：

第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3；

第一开关S1、第二开关S2的一导通端同时连接系统电源电位VDD，第一开关S1的另一导通端与传感器电源电位VDD_SENS连接，第三开关S3的一导通端连接系统地电位GND，第三开关S3、第二开关S2的另一导通端同时连接传感器地电位GND_SENS；

指纹传感单元100输出第一电源调制控制信号TX和第二电源调制控制信号TX_B，第二开关S2的控制端连接指纹传感单元100的第一电源调制控制信号TX输出端，第一开关S1和第三开关S3的控制端同时连接指纹传感单元100的第二电源调制控制信号TX_B输出端，第一电源调制控制信号TX与第二电源调制控制信号TX_B互为反向信号；

传感器地电位GND_SENS根据第一电源调制控制信号TX被调制在系统地电位GND与系统电源电位VDD之间切换，具体的第一电源调制控制信号TX、第二电源调制控制信号TX_B、传感器地电位GND_SENS和传感器电源电位VDD_SENS的波形图如图4所示，第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3在其控制端接收的第一电源调制控制信号TX或第二电源调制控制信号TX_B处于高电平High时导通，处于低电平Low时关断。

基于图3实施例的结构，该指纹识别芯片1可以采用HV-Mixed-Signal工艺或者BCD工艺实现。

图5示出了本实用新型第一实施例提供的指纹识别芯片采用HV-Mixed-Signal工艺的器件剖面结构图，为了便于说明，仅示出了与本实用新型相关的部分。

在本实用新型实施例中，该指纹识别芯片1采用HV-Mixed-Signal工艺，包括P衬底P-SUB、P阱P-WELL、N阱N-WELL、P型有源区P+、N型有源区N+、氧化层OX及多晶硅POLY，多晶硅POLY引出为芯片的栅极gate，P阱P-WELL中的N型有源区N+引出为芯片的源极source和漏极drain；

该指纹识别芯片1还包括在衬底中进行深层掺杂形成的深阱，该深阱作为隔离层，在本实施例中该深阱为N型深阱DEEP-N-WELL；

P衬底P-SUB中和N型深阱DEEP-N-WELL中均具有P阱P-WELL，该系统地电位GND为芯片的最低电位，系统接地域11中的NMOS管均制备于衬底中的P阱P-WELL中，传感器接地域12中的NMOS管均制备于N型深阱DEEP-N-WELL中独立的p阱P-WELL中；

P阱P-WELL中具有P型有源区P+，P衬底P-SUB中的P阱P-WELL中的P型有源区P+引出为系统地电位GND，N型深阱DEEP-N-WELL中的P阱P-WELL中的P型有源区P+引出为传感器地电位GND_SENS；

N型深阱DEEP-N-WELL中还具有N阱N-WELL，N阱N-WELL中具有N型有源区N+，N型深阱DEEP-N-WELL中的N阱N-WELL中的N型有源区N+引出为传感器电源电位VDD_SENS。

在本实用新型实施例中，由于N型深阱DEEP-N-WELL具有较大的阱深，因此可以在N型深阱DEEP-N-WELL中制备p阱P-WELL，深阱DEEP-N-WELL就可以起到将p衬底和p阱P-WELL进行隔离的作用。

本实用新型实施例在单个指纹识别芯片中设置了两个电源域，并通过深阱隔离层隔离两个电源域，从而实现了在单个芯片中存在不同的衬底电位，进而将多个不同电源域的芯片集成在一起，提高了封装良率，减小了基板尺寸。

图6示出了本实用新型第一实施例提供的指纹识别芯片采用BCD工艺的器件剖面结构图，，为了便于说明，仅示出了与本实用新型相关的部分。

在本实用新型实施例中，该指纹识别芯片1采用BCD工艺，包括P衬底P-SUB、N型埋层NBL、P型埋层PBL、N型外延层N-epi、N型高压阱HV-N-WELL、P型高压阱HV-P-WELL、P阱P-WELL、N阱N-WELL、N型有源区N+、P型有源区P+、氧化层OX及多晶硅POLY，多晶硅POLY引出为芯片的栅极gate，P阱P-WELL中的N型有源区N+引出为芯片的源极source和漏极drain；

P衬底P-SUB上具有N型埋层NBL、P型埋层PBL和P阱P-WELL，P型埋层PBL为环状，N型埋层NBL位于P型埋层PBL的环中，N型埋层NBL上具有N型外延层N-epi，N型外延层N-epi上具有P阱P-WELL以及在P阱P-WELL周围环状的N型高压阱HV-N-WELL，N型高压阱HV-N-WELL中具有环形的N阱N-WELL，N阱N-WELL中具有环形的N型有源区N+，N阱N-WELL中的N型有源区N+引出为传感器电源电位VDD_SENS；

P型埋层PBL中具有环形的P型高压阱HV-P-WELL，P型高压阱HV-P-WELL中具有环形的P阱P-WELL，P衬底P-SUB中的P阱P-WELL和N型外延层N-epi上的P阱P-WELL中均具有N型有源区N+和P型有源区P+，P衬底P-SUB中的P阱P-WELL中的P型有源区P+引出为系统地电位GND，N型外延层N-epi上的P阱P-WELL中的P型有源区P+引出为传感器地电位GND_SENS；

系统地电位GND为芯片的最低电位，系统接地域11中的NMOS管均制备于P衬底P-SUB中的P阱P-WELL中，传感器接地域12中的NMOS管均制备于N型外延层N-epi上的独立的P阱P-WELL中；

其中，N型高压阱HV-N-WELL、P型高压阱HV-P-WELL和N型外延层N-epi形成隔离层。

在本实用新型实施例中，将，N型高压阱HV-N-WELL、P型高压阱HV-P-WELL和N型外延层N-epi作为隔离层，来起到将p衬底和p阱P-WELL进行隔离的作用。

本实用新型实施例在单个指纹识别芯片中设置了两个电源域，并通过深阱隔离层隔离两个电源域，从而实现了在单个芯片中存在不同的衬底电位，进而将多个不同电源域的芯片集成在一起，提高了封装良率，减小了基板尺寸。

图7示出了本实用新型第二实施例提供的指纹识别芯片的结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型相关的部分。

作为本实用新型一优选实施例，由于传感器接地域12中的NMOS管的数量较多，为了减小寄生效应，可以进一步改变电压调制单元200中开关的连接关系以及控制方式，电压调制单元200还可以包括：

第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3；

第一开关S1的一导通端连接系统电源电位VDD，第二开关S2、第三开关S3的一导通端同时连接系统地电位GND，第一开关S1、第二开关S2的另一导通端同时连接传感器电源电位VDD_SENS，第三开关S3的另一导通端连接传感器地电位GND_SENS；

指纹传感单元100输出第一电源调制控制信号TX和第二电源调制控制信号TX_B，第一开关S1和第三开关S3的控制端连接指纹传感单元100的第一电源调制控制信号TX输出端，第二开关S2的控制端连接指纹传感单元100的第二电源调制控制信号TX_B输出端，第一电源调制控制信号TX与第二电源调制控制信号TX_B互为反向信号；

传感器电源电位VDD_SENS根据第一电源调制控制信号TX被调制在系统电源电位VDD与系统地电位GND之间切换，具体的第一电源调制控制信号TX、第二电源调制控制信号TX_B、传感器地电位GND_SENS和传感器电源电位VDD_SENS的波形图如图8所示，第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3在其控制端接收的第一电源调制控制信号TX或第二电源调制控制信号TX_B处于高电平High时导通，处于低电平Low时关断。

基于图7实施例的结构，该指纹识别芯片1可以采用HV-Mixed-Signal工艺或者BCD工艺实现。

图9示出了本实用新型第二实施例提供的指纹识别芯片采用HV-Mixed-Signal工艺的器件剖面结构图，为了便于说明，仅示出了与本实用新型相关的部分。

在本实用新型实施例中，该指纹识别芯片1采用HV-Mixed-Signal工艺，包括P衬底P-SUB、P阱P-WELL、N阱N-WELL、P型有源区P+、N型有源区N+、氧化层OX及多晶硅POLY，多晶硅POLY引出为芯片的栅极gate，P阱P-WELL中的N型有源区N+引出为芯片的源极source和漏极drain；

该指纹识别芯片1还包括在衬底中进行深层掺杂形成的深阱，该深阱作为隔离层，在本实施例中该深阱为N型深阱DEEP-N-WELL；

P衬底P-SUB中和N型深阱DEEP-N-WELL中均具有P阱P-WELL，该传感器地电位GND_SENS为芯片的最低电位，传感器接地域12中的NMOS管均制备于衬底中的P阱P-WELL中，系统接地域11中的NMOS管均制备于N型深阱DEEP-N-WELL中独立的p阱P-WELL中；

P阱P-WELL中具有P型有源区P+，P衬底P-SUB中的P阱P-WELL中的P型有源区P+引出为传感器地电位GND_SENS，N型深阱DEEP-N-WELL中的P阱P-WELL中的P型有源区P+引出为系统地电位GND；

N型深阱DEEP-N-WELL中还具有N阱N-WELL，N阱N-WELL中具有N型有源区N+，N型深阱DEEP-N-WELL中的N阱N-WELL中的N型有源区N+引出为系统电源电位VDD。

在本实用新型实施例中，由于N型深阱DEEP-N-WELL具有较大的阱深，因此可以在N型深阱DEEP-N-WELL中制备p阱P-WELL，深阱DEEP-N-WELL就可以起到将p衬底和p阱P-WELL进行隔离的作用。

本实用新型实施例在单个指纹识别芯片中设置了两个电源域，并通过深阱隔离层隔离两个电源域，从而实现了在单个芯片中存在不同的衬底电位，进而将多个不同电源域的芯片集成在一起，提高了封装良率，减小了基板尺寸。

图10示出了本实用新型第二实施例提供的指纹识别芯片采用BCD工艺的器件剖面结构图，，为了便于说明，仅示出了与本实用新型相关的部分。

在本实用新型实施例中，该指纹识别芯片1采用BCD工艺，包括P衬底P-SUB、N型埋层NBL、P型埋层PBL、N型外延层N-epi、N型高压阱HV-N-WELL、P型高压阱HV-P-WELL、P阱P-WELL、N阱N-WELL、N型有源区N+、P型有源区P+、氧化层OX及多晶硅POLY，多晶硅POLY引出为芯片的栅极gate，P阱P-WELL中的N型有源区N+引出为芯片的源极source和漏极drain；

P衬底P-SUB上具有N型埋层NBL、P型埋层PBL和P阱P-WELL，P型埋层PBL为环状，N型埋层NBL位于P型埋层PBL的环中，N型埋层NBL上具有N型外延层N-epi，N型外延层N-epi上具有P阱P-WELL以及在P阱P-WELL周围环状的N型高压阱HV-N-WELL，N型高压阱HV-N-WELL中具有环形的N阱N-WELL，N阱N-WELL中具有环形的N型有源区N+，N型有源区N+引出为系统电源电位VDD；

P型埋层PBL中具有环形的P型高压阱HV-P-WELL，P型高压阱HV-P-WELL中具有环形的P阱P-WELL，P衬底P-SUB中的P阱P-WELL和N型外延层N-epi上的P阱P-WELL中均具有N型有源区N+和P型有源区P+，P衬底P-SUB中的P阱P-WELL中的P型有源区P+引出为传感器地电位GND_SENS，N型外延层N-epi上的P阱P-WELL中的P型有源区P+引出为系统地电位GND；

传感器地电位GND_SENS为芯片的最低电位，传感器接地域12中的NMOS管均制备于P衬底P-SUB中的P阱P-WELL中，系统接地域11中的NMOS管均制备于N型外延层N-epi上的独立的P阱P-WELL中；

其中，N型高压阱HV-N-WELL、P型高压阱HV-P-WELL和N型外延层N-epi形成隔离层。

在本实用新型实施例中，将，N型高压阱HV-N-WELL、P型高压阱HV-P-WELL和N型外延层N-epi作为隔离层，来起到将p衬底和p阱P-WELL进行隔离的作用。

本实用新型实施例在单个指纹识别芯片中设置了两个电源域，并通过深阱隔离层隔离两个电源域，从而实现了在单个芯片中存在不同的衬底电位，进而将多个不同电源域的芯片集成在一起，提高了封装良率，减小了基板尺寸。

本实用新型实施例的另一目的在于，提供一种包括上述指纹识别芯片的指纹识别装置。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种指纹识别芯片，其特征在于，所述芯片内部包括具有连接关系的指纹传感单元、电压调制单元和电平转换单元，所述芯片中具有两个电源域，分别为系统接地域和传感器接地域；

所述系统接地域中的NMOS管的衬底电位与系统地电位连接，所述传感器接地域中的NMOS管的衬底电位与传感器地电位连接；

所述系统地电位与所述传感器地电位通过隔离层隔离。

2.如权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述电压调制单元包括：

第一开关、第二开关和第三开关；

所述第一开关、所述第二开关的一导通端同时连接系统电源电位，所述第一开关的另一导通端与传感器电源电位连接，所述第三开关的一导通端连接系统地电位，所述第三开关、所述第二开关的另一导通端同时连接传感器地电位；

所述指纹传感单元输出第一电源调制控制信号和第二电源调制控制信号，所述第二开关的控制端连接所述指纹传感单元的第一电源调制控制信号输出端，所述第一开关和所述第三开关的控制端同时连接所述指纹传感单元的第二电源调制控制信号输出端，所述第一电源调制控制信号与所述第二电源调制控制信号互为反向信号；

所述传感器地电位根据第一电源调制控制信号被调制在系统地电位与系统电源电位之间切换。

3.如权利要求2所述的芯片，其特征在于，所述芯片采用HV-Mixed-Signal工艺，包括衬底、P阱、N阱、P型有源区、N型有源区、氧化层及多晶硅；

所述芯片还包括在衬底中进行深层掺杂形成的深阱，所述深阱作为所述隔离层；

所述衬底中和所述深阱中均具有P阱，所述系统地电位为所述芯片的最低电位，所述系统接地域中的NMOS管均制备于所述衬底中的P阱中，所述传感器接地域中的NMOS管均制备于所述深阱中独立的p阱中；

所述P阱中具有P型有源区，所述衬底中的P阱中的P型有源区引出为系统地电位，所述深阱中的P阱中的P型有源区引出为传感器地电位；

所述深阱中还具有N阱，所述N阱中具有N型有源区，所述深阱中的N阱中的N型有源区引出为传感器电源电位。

4.如权利要求2所述的芯片，其特征在于，所述芯片采用BCD工艺，包括衬底、N型埋层、P型埋层、N型外延层、N型高压阱、P型高压阱、P阱、N阱、N型有源区、P型有源区、氧化层及多晶硅；

所述衬底上具有N型埋层、P型埋层和P阱，所述P型埋层为环状，所述N型埋层位于所述P型埋层的环中，所述N型埋层上具有N型外延层，所述N型外延层上具有P阱以及在P阱周围环状的N型高压阱，所述N型高压阱中具有环形的N阱，所述P型埋层中具有环形的P型高压阱，所述P型高压阱中具有环形的P阱；

所述N阱中具有环形的N型有源区，所述N阱中的N型有源区引出为传感器电源电位，所述衬底中的P阱和所述N型外延层上的P阱中均具有N型有源区和P型有源区，所述衬底中的P阱中的P型有源区引出为系统地电位，所述N型外延层上的P阱中的P型有源区引出为传感器地电位；

所述系统地电位为所述芯片的最低电位，所述系统接地域中的NMOS管均制备于所述衬底中的P阱中，所述传感器接地域中的NMOS管均制备于所述N型外延层上的独立的p阱中；

其中，所述N型高压阱、所述P型高压阱和所述N型外延层形成所述隔离层。

5.如权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述电压调制单元包括：

第一开关、第二开关和第三开关；

所述第一开关的一导通端连接系统电源电位，所述第二开关、所述第三开关的一导通端同时连接系统地电位，所述第一开关、所述第二开关的另一导通端同时连接传感器电源电位，所述第三开关另一导通端连接传感器地电位；

所述指纹传感单元输出第一电源调制控制信号和第二电源调制控制信号，所述第一开关和所述第三开关的控制端连接所述指纹传感单元的第一电源调制控制信号输出端，所述第二开关的控制端连接所述指纹传感单元的第二电源调制控制信号输出端，所述第一电源调制控制信号与所述第二电源调制控制信号互为反向信号；

所述传感器电源电位根据第一电源调制控制信号被调制在系统电源电位与系统地电位之间切换。

6.如权利要求5所述的芯片，其特征在于，所述芯片采用HV-Mixed-Signal工艺，包括衬底、P阱、N阱、P型有源区、N型有源区、氧化层及多晶硅；

所述芯片还包括在衬底中进行深层掺杂形成的深阱，所述深阱作为所述隔离层；

所述衬底中和所述深阱中均具有P阱，所述传感器地电位为所述芯片的最低电位，所述传感器接地域中的NMOS管均制备于所述衬底中的P阱中，所述系统接地域中的NMOS管均制备于所述深阱中的独立的p阱中；

所述P阱中具有P型有源区，所述衬底中的P阱中的P型有源区引出为传感器地电位，所述深阱中的P阱中的P型有源区引出为系统地电位；

所述深阱中还具有N阱，所述N阱中具有N型有源区，所述深阱中的N阱中的N型有源区引出为系统电源电位。

7.如权利要求5所述的芯片，其特征在于，所述芯片采用BCD工艺，包括衬底、N型埋层、P型埋层、N型外延层、N型高压阱、P型高压阱、P阱、N阱、N型有源区、P型有源区、氧化层及多晶硅；

所述衬底上具有N型埋层、P型埋层和P阱，所述P型埋层为环状，所述N型埋层位于所述P型埋层的环中，所述N型埋层上具有N型外延层，所述N型外延层上具有P阱以及在P阱周围环状的N型高压阱，所述N型高压阱中具有环形的N阱，所述P型埋层中具有环形的P型高压阱，所述P型高压阱中具有环形的P阱；

所述N阱中具有环形的N型有源区，所述N阱中的N型有源区引出为系统电源电位，所述衬底中的P阱和所述N型外延层上的P阱中均具有N型有源区和P型有源区，所述衬底中的P阱中的P型有源区引出为传感器地电位，所述N型外延层上的P阱中的P型有源区引出为系统地电位；

所述传感器地电位为所述芯片的最低电位，所述传感器接地域中的NMOS管均制备于所述衬底中的P阱中，所述系统接地域中的NMOS管均制备于所述N型外延层上的独立的p阱中；

其中，所述N型高压阱、所述P型高压阱和所述N型外延层形成所述隔离层。

8.一种指纹识别装置，其特征在于，所述装置包括如权利要求1-7任一项所述的指纹识别芯片。