电容式指纹传感器及电路制造技术

本发明专利技术提供了一种电容式指纹传感器及电路，电容式指纹传感器包括：从上至下依次设置的顶层金属层和次顶层金属层，所述顶层金属层与手指之间形成指纹电容，所述顶层金属层和次顶层金属层之间存在寄生电容；位于所述顶层金属层和次顶层金属层之间的介质层；设置在所述顶层金属层和次顶层金属层外围的寄生消除电容，所述寄生消除电容用于消除寄生电容。在本发明专利技术提供的电容式指纹传感器及电路中，寄生消除电容可以消除用于获取指纹信号的顶层金属层和次顶层金属层之间的寄生电容，从而提高指纹信号的精度。纹信号的精度。纹信号的精度。

【技术实现步骤摘要】
电容式指纹传感器及电路


[0001]本专利技术涉及半导体
，尤其是涉及一种电容式指纹传感器及电路。

技术介绍

[0002]电容指纹识别电路，是通过采集指纹电容信号，并将其转化成数字信号，然后通过逻辑电路进行数字信号处理，从而实现指纹信息的储存和识别功能。
[0003]但是，在实际的晶圆厂工艺中，由于上下金属层（主要是顶层金属层和次顶层金属层）以及IMD (上下两层金属之间的氧化层) 会形成寄生电容，会对指纹电容信号造成噪声干扰，在实际的芯片中就需要采用某种手段消除该寄生电容。目前比较传统的解决方案有两种：一是在测试算法端，通过特别的算法消除该噪声，比如利用不同电压下两次测试，通过对两次测试输出求差，将噪声消除。此方案并不是从根源上消除寄生电容，不能够将寄生电容完全消除，而且还需要较为复杂的测试手段。二是在设计端通过引入另一种MIM电容作为寄生消除电容，来和寄生电容作减法。但是由于实际工艺中IMD (上下两层金属之间的氧化层)在晶圆边缘和中间厚度的差，导致MIM电容很难同时消除晶圆边缘和中间芯片的寄生电容。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种电容式指纹传感器及电路，可以消除用于获取指纹信号的顶层金属层和次顶层金属层之间的寄生电容，从而提高指纹信号的精度。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种电容式指纹传感器，包括：从上至下依次设置的顶层金属层和次顶层金属层，所述顶层金属层与手指之间形成指纹电容，所述顶层金属层和次顶层金属层之间存在寄生电容；位于所述顶层金属层和次顶层金属层之间的介质层；以及设置在所述顶层金属层和次顶层金属层外围的寄生消除电容，所述寄生消除电容用于消除寄生电容。
[0006]可选的，在所述的电容式指纹传感器中，所述寄生消除电容包括：从上至下依次设置的第一极板和第二极板以及位于所述第一极板和第二极板之间的介质层，所述第一极板与顶层金属层齐平，所述第二极板和所述次顶层金属层齐平。
[0007]可选的，在所述的电容式指纹传感器中，所述介质层为氧化物。
[0008]可选的，在所述的电容式指纹传感器中，所述第一极板和所述顶层金属层之间具有一定的距离，所述第一极板为矩形框的形状，矩形框的中心为所述顶层金属层。
[0009]可选的，在所述的电容式指纹传感器中，所述第二极板和所述次顶层金属层之间具有一定的距离，所述第二极板为矩形框的形状，矩形框的中心为所述次顶层金属层。
[0010]可选的，在所述的电容式指纹传感器中，所述第一极板与所述顶层金属层的面积、厚度和材料均相同。
[0011]可选的，在所述的电容式指纹传感器中，所述第二极板与所述次顶层金属层的面
积、厚度和材料均相同。
[0012]相应地，本专利技术还提供了一种电容式指纹电路，包括：指纹电容，所述指纹电容的第一端连接指纹信号；寄生电容，第一端连接到共模电压；寄生消除电容，用于消除寄生电容，所述寄生消除电容的第一端与配置电压连接；放大器，对所述信号进行放大处理，所述放大器的正向输入端连接参考电压，所述放大器的反向输入端连接寄生消除电容的第二端、指纹电容的第二端和寄生电容的第二端，其中：所述配置电压、参考电压和共模电压之间满足一定的条件；以及积分电容，连接在所述放大器的输出端和异向输入端之间。
[0013]可选的，在所述的电容式指纹电路中，所述配置电压、参考电压和共模电压满足的条件为：Vx = 2 * Vref
ꢀ–ꢀ
Vm；其中：Vx为配置电压；Vref为参考电压；Vm为共模电压。
[0014]可选的，在所述的电容式指纹电路中，还包括位于所述寄生消除电容的第一端与配置电压之间的开关。
[0015]在本专利技术提供的电容式指纹传感器及电路中，寄生消除电容可以消除用于获取指纹信号的顶层金属层和次顶层金属层之间的寄生电容，从而提高指纹信号的精度。
附图说明
[0016]图1是本专利技术实施例电容式指纹传感器的纵截面图；图2是本专利技术实施例电容式指纹传感器的顶层金属层的横截面图；图3是本专利技术实施例电容式指纹传感器的次顶层金属层的横截面图；图4是本专利技术实施例电容式指纹电路的横截面图；图中：110
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顶层金属层、120
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次顶层金属层、130
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介质层、210
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第一极板、220
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第二极板、230
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介质层、300
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放大器、Cp
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寄生电容、Cfinger
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指纹电容、Cf
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积分电容、Cx
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寄生消除电容。
具体实施方式
[0017]下面将结合示意图对本专利技术的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。
[0018]在下文中，术语“第一”“第二”等用于在类似要素之间进行区分，且未必是用于描述特定次序或时间顺序。要理解，在适当情况下，如此使用的这些术语可替换。类似的，如果本文所述的方法包括一系列步骤，且本文所呈现的这些步骤的顺序并非必须是可执行这些步骤的唯一顺序，且一些所述的步骤可被省略和/或一些本文未描述的其他步骤可被添加到该方法。
[0019]请参照图1至图3，本专利技术提供了一种电容式指纹传感器，包括：从上至下依次设置的顶层金属层110和次顶层金属层120，顶层金属层110与手指之间形成指纹电容，顶层金属层110和次顶层金属层120之间存在寄生电容；
位于顶层金属层110和次顶层金属层120之间的介质层130；以及设置在顶层金属层110和次顶层金属层120外围的寄生消除电容，寄生消除电容用于消除寄生电容。寄生电容设置在周围，第一极板210和顶层金属层110的走向相同，因此，如果有波动，波动走势相同，可以忽略不计。制作版图时可以将顶层金属层110、次顶层金属层120、第一极板210和第二极板220一同制作。本专利技术实施例，如果将顶层金属层110设为第N金属层，次顶层金属层120设为第N
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1金属层，则还可能有更多的金属层，例如第N
‑
2金属层，假如，N为6，则包括第一金属层、第二金属层、第三金属层、第四金属层、第五金属层和第六金属层，第六金属层为顶层金属层110，第五金属层为次顶层金属层120。但是寄生电容一般存在顶层金属层110和次顶层金属层120，所以本专利技术实施例不对其他金属层做赘述。
[0020]进一步的，寄生消除电容为MIM电容，寄生消除电容包括：从上至下依次设置的第一极板210和第二极板220以及位于第一极板210和第二极板220之间的介质层230，第一极板210与顶层金属层110齐平，第二极板220和次顶层金属层120齐平。具体的，第一极板210和顶层金属层110的边缘部分在同一水平面上，即第一极板210在与最近的部分顶层金本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电容式指纹传感器，其特征在于，包括：从上至下依次设置的顶层金属层和次顶层金属层，所述顶层金属层与手指之间形成指纹电容，所述顶层金属层和次顶层金属层之间存在寄生电容；位于所述顶层金属层和次顶层金属层之间的介质层；以及设置在所述顶层金属层和次顶层金属层外围的寄生消除电容，所述寄生消除电容用于消除寄生电容。2.如权利要求1所述的电容式指纹传感器，其特征在于，所述寄生消除电容包括：从上至下依次设置的第一极板和第二极板以及位于所述第一极板和第二极板之间的介质层，所述第一极板与顶层金属层齐平，所述第二极板和所述次顶层金属层齐平。3.如权利要求2所述的电容式指纹传感器，其特征在于，所述介质层为氧化物。4.如权利要求2所述的电容式指纹传感器，其特征在于，所述第一极板和所述顶层金属层之间具有一定的距离，所述第一极板为矩形框的形状，矩形框的中心为所述顶层金属层。5.如权利要求2所述的电容式指纹传感器，其特征在于，所述第二极板和所述次顶层金属层之间具有一定的距离，所述第二极板为矩形框的形状，矩形框的中心为所述次顶层金属层。6.如权利要求2所述的电容式指纹传感器，其特征在于，所述第一极板与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王正钦，
申请(专利权)人：广州粤芯半导体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：