電容式指紋傳感器和指紋成像模組的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及指紋識別領(lǐng)域，特別涉及一種電容式指紋傳感器和指紋成像模組。
【背景技術(shù)】
[0002]指紋識別技術(shù)通過指紋傳感器采集到人體的指紋圖像，然后與指紋識別系統(tǒng)里已有指紋成像信息進行比對，以實現(xiàn)身份識別。由于指紋具有終身不變、唯一性以及便攜性等特點，指紋識別技術(shù)已經(jīng)被大量應(yīng)用于各個領(lǐng)域，比如:公安局、海關(guān)等安檢領(lǐng)域，樓宇的門禁系統(tǒng)，以及個人電腦和手機等消費品領(lǐng)域等等。
[0003]目前的指紋傳感器主要分為光學(xué)指紋傳感器和電容式指紋傳感器。其中，半導(dǎo)體指紋傳感器中的電容式指紋傳感器的原理是:由大量像素單元構(gòu)成傳感器的感測面為電容的一個極板；手指貼合在感測面上，構(gòu)成電容的一個極板。由于手指表皮層的凹凸不平，手指表面不同位置與感測平面間的距離不同。由此在手指表皮層與感測平面之間形成大小不等的電容，根據(jù)獲得的電容分布情況，獲得反應(yīng)指紋信息的圖像。
[0004]參考圖1，示出了現(xiàn)有技術(shù)中一種電容式指紋傳感器的感測原理圖。此處以CMOS電容式指紋傳感器為例進行說明。
[0005]其中手指與傳感器的感測平面10接觸，手指表皮層11的起伏，使手指表皮層11不同部位與所述感測平面10之間的距離不同。由此所述手指表皮層11不同部位與構(gòu)成感測平面10的像素內(nèi)的感測極板13之間所形成的電容cl、c2、c3……的大小也是不同的。通過探測所述手指表皮層11不同部位電容cl、c2、c3……的大小，獲得電容的分布情況，即可獲得反應(yīng)指紋信息的圖像。
[0006]為了探測所述手指表皮層11不同部位電容Cl、c2、c3……的大小，目前僅存使用的方法是發(fā)射射頻信號rf，所述射頻信號rf穿過表皮層傳達到具有導(dǎo)電能力的真皮層14，在真皮層14中形成平面發(fā)射電場，所述平面發(fā)射電場通過不同大小的電容Cl、c2、c3……進入CMOS接收電路15。由于電容cl、c2、c3……的大小不同，因此，所述CMOS接收電路15接收到的平面發(fā)射電場的信號強度也不同，通過探測所述CMOS接收電路15接收到的感測平面10不同部位的信號，即可獲得所述電容cl、c2、c3……的大小分布情況，從而也就可以獲得反應(yīng)指紋信息的圖像。
[0007]參考圖2，示出了現(xiàn)有技術(shù)中一種電容式指紋傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008]感測極板23和接收電路25分別設(shè)置于芯片20的上表面和下表面，每個像素的感測極板23與相對應(yīng)的接收電路25通過通孔26相連，因此接收電路25與感測基板23能夠分層設(shè)置，所以不會占用感測極板23的面積，使感測極板23的面積達到最大以提高指紋圖像獲取的精確度。但是由于感測極板23與接收電路25之間經(jīng)通孔26相連，所以在制造相應(yīng)電容式指紋傳感器的過程中需要形成通孔26，形成通孔26的工藝復(fù)雜，成本較高。
[0009]參考圖3，示出了現(xiàn)有技術(shù)中另一種電容式指紋傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。這種電容式指紋傳感器中，感測極板33與接收電路35均設(shè)置于芯片30的同一面，雖然能夠避免形成通孔，能夠降低成本，但是接收電路35擠占了感測極板33的面積，不利于指紋圖像獲取精確度的提高。
[0010]但是現(xiàn)有技術(shù)中的指紋傳感器工藝復(fù)雜，成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明解決的問題是提供一種電容式指紋傳感器和指紋成像模組，以簡化工藝、降低成本。
[0012]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種電容式指紋傳感器，包括:
[0013]基板；
[0014]位于所述基板表面呈陣列排布的像素單元，所述像素單元包括非晶開關(guān)器件，所述非晶開關(guān)器件包括控制端、第一端和第二端，所述第一端和第二端在所述控制端控制下導(dǎo)通或截斷；
[0015]所述像素單元還包括與所述非晶開關(guān)器件第一端相連的第一極板，用于與指紋構(gòu)成電容結(jié)構(gòu)，還用于在所述非晶開關(guān)器件導(dǎo)通時將與所述電容結(jié)構(gòu)的電容相對應(yīng)的電信號傳輸至第二端，以輸出所述電信號。
[0016]可選的，所述基板為玻璃基板。
[0017]可選的，所述第一極板材料為金屬或氧化物導(dǎo)體。
[0018]可選的，所述電容式指紋傳感器還包括:位于所述基板上沿行方向的驅(qū)動線，所述驅(qū)動線與所述像素單元非晶開關(guān)器件的控制端相連，用于傳輸能使所述非晶開關(guān)器件導(dǎo)通的開啟信號，所述控制端在接收到所述開啟信號時使所述非晶開關(guān)器件實現(xiàn)導(dǎo)通；位于所述基板上沿列方向的信號線，所述信號線與所述像素單元的非晶開關(guān)器件第二端相連，用于在所述非晶開關(guān)器件導(dǎo)通時傳輸所述第一極板獲得的所述電信號。
[0019]可選的，所述非晶開關(guān)器件包括:位于所述基板表面，與所述驅(qū)動線相連的柵極，所述柵極為所述非晶開關(guān)器件的控制端；覆蓋所述基板、所述柵極和所述驅(qū)動線的第一絕緣層；形成于所述第一絕緣層表面與所述柵極位置相對應(yīng)的半導(dǎo)體層；形成于所述半導(dǎo)體層表面，且位于所述柵極兩側(cè)的源極和漏極，所述源極為與所述第一極板相連的非晶開關(guān)器件的第一端，所述漏極為與所述信號線相連的非晶開關(guān)器件的第二端。
[0020]可選的，所述非晶開關(guān)器件的半導(dǎo)體層材料為非晶硅。
[0021]可選的，所述柵極與所述驅(qū)動線為同層金屬。
[0022]可選的，所述漏極與所述信號線為同層金屬。
[0023]可選的，所述源極與所述第一極板為同層金屬。
[0024]可選的，所述第一極板位于所述第一絕緣層上；所述像素單元還包括:覆蓋非晶開關(guān)器件的第二絕緣層；位于所述第二絕緣層表面用于遮擋所述非晶開關(guān)器件的遮光層；覆蓋所述遮光層表面的保護層。
[0025]可選的，所述遮光層還覆蓋所述第一極板表面，與所述第一極板之間電連接。
[0026]可選的，所述像素單元還包括:第二極板，用于加載激勵信號，所述激勵信號能增大所述第一極板與指紋之間的電容。
[0027]可選的，所述第二極板的材料為金屬或氧化物導(dǎo)體。
[0028]可選的，所述第二極板的面積與所述第一極板面積相等。
[0029]可選的，所述像素單元還包括用于加載激勵信號的第二極板，所述激勵信號能增大所述第一極板與指紋之間的電容。
[0030]可選的，所述第二極板位于所述第二絕緣層和所述第一絕緣層之間。
[0031]可選的，所述第二極板與所述第一極板為同層金屬。
[0032]可選的，所述第二極板位于所述第二絕緣層與所述保護層之間。
[0033]可選的，所述第二極板與所述遮光層為同層金屬。
[0034]可選的，所述第二極板包括位于所述第一絕緣層表面的第一導(dǎo)體和位于所述第一導(dǎo)體表面的第二導(dǎo)體，所述第一導(dǎo)體與所述第二導(dǎo)體之間電性連接。
[0035]可選的，所述第一導(dǎo)體與所述第一極板為同層金屬，所述第二導(dǎo)體與所述遮光層為同層金屬。
[0036]可選的，所述電容式指紋傳感器還包括:驅(qū)動單元，用于提供使所述非晶開關(guān)器件導(dǎo)通的開啟信號；讀出單元，用于在所述非晶開關(guān)器件導(dǎo)通后讀取所述第一極板獲得的所述電信號。
[0037]可選的，位于基板上呈陣列排布的像素單元構(gòu)成像素陣列；所述驅(qū)動單元位于所述像素陣列行向的一端。
[0038]可選的，所述驅(qū)動單元為非晶硅驅(qū)動電路。
[0039]可選的，所述非晶硅驅(qū)動電路與所述像素單元通過同一工藝制程形成。
[0040]可選的，位于基板上呈陣列排布的像素單元構(gòu)成像素陣列；所述讀取單元位于所述像素陣列列向的一端。
[0041]可選的，所述電容式指紋傳感器還包括:激勵單元，用于產(chǎn)生激勵信號，所述激勵信號能使所述第一極板與指紋之間的電容增大，所述激勵信號包括第一激勵信號和第二激勵信號，所述第一激勵信號與所述第二激勵信號電壓值不同；所述激勵單元在第一時刻產(chǎn)生第一激勵信號，在第二時刻產(chǎn)生第二激勵信號，所述第二時刻晚于所述第一時刻；所述讀出單元在第一時刻與第二時刻之間，讀取背景電信號；所述驅(qū)動單元在第三時刻產(chǎn)生所述開啟信號，所述第三時刻晚于所述第二時刻；所述讀取單元在第四時刻讀取所述第一極板獲得的采樣電信號，所述第四時刻晚于所述第三時刻；電容式指紋傳感器還包括指紋獲取單元，所述指紋獲取單元基于采樣電信號與所述背景電信號的差值獲得指紋圖像。
[0042]可選的，所述電容式指紋傳感器還包括:激勵單元，與所述第二極板相連，用于向所述第二極板提供所述激勵信號。
[0043]可選的，所述激勵單元包括射頻電路，所述激勵信號為射頻電路發(fā)出的射頻信號。
[0044]可選的，位于基板上呈陣列排布的像素單元構(gòu)成像素陣列；所述電容式指紋傳感器還包括:驅(qū)動單元，用于提供使所述非晶開關(guān)器件導(dǎo)通的開啟信號；所述激勵單元與所述驅(qū)動單元分別位于所述像素陣列行向的兩端。
[0045]相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種指紋成像模組，包括:
[0046]本發(fā)明所提供的電容式指紋傳感器；
[0047]覆蓋于所述電容式指紋傳感器上的保護蓋板。
[0048]可選的，所述保護蓋板為保護面板或防護涂層。
[0049]可選的，所述保護蓋板為高介電常數(shù)材料。
[0050]可選的，所述保護蓋板的材料為陶瓷、藍寶石或玻璃。