具有改善成像表面的薄膜晶体管传感器制造技术

本发明专利技术公开一种影象捕获传感器（１００），该影象捕获传感器（１００）包括：具有光敏层的光检测晶体管（１１２），该光敏层导电以响应对预定量的光的检测，还包括与光检测晶体管相互连接的开关（１１３），其响应光检测晶体管对光的检测。光检测晶体管和开关上都覆有一层玻璃衬底（１１１）。该玻璃衬底具有耐用且平滑的表面，带有图案的物体在其适当位置成像。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般来说涉及到有图案物体如指纹的成像。更确切地说，本专利技术涉及到包括薄膜晶体管(TFT)的有图案物体捕获传感器。
技术介绍
如本领域技术人员所知，指纹识别是一种授权进入如电脑、存取控制系统、银行系统等系统的技术。指纹识别系统通常分为两种类型采用透镜和棱镜的光学类型系统，和采用半导体或薄膜晶体管而非透镜的非光学类型系统。薄膜晶体管指纹捕获装置是一种利用非晶硅(a-Si:H)的光敏性的接触影象传感器，并且因为其相对薄的结构而具有高度光敏感性。指纹捕获传感器的结构如图1所示。图1为显示传统指纹捕获传感器的单元部分(unit cell)的垂直剖视图。图1表示传统薄膜晶体管影象捕获传感器，其可用来对指纹成像以用于提供身份验证的装置和软设备中。这样的影象捕获装置在2001年12月10日提交的正在申请中的美国专利申请案第10/014,290号中被揭露，其全部内容在此作为参考。图1为显示传统指纹捕获传感器的单元部分的剖视图。在该指纹捕获传感器10中，感光单元12和开关单元13水平排列在透明衬底11上。在该透明衬底11下，背光(未示出)发出光向上透过指纹捕获传感器10。感光单元12的源电极(source electrode)12-S和开关单元13的漏电极(drain electrode)13-D通过第一电极14相互电连接。感光单元12的栅电极(gate electrode)12-G连接到第二电极15。在上述结构中，在感光单元12的漏电极12-D和源电极12-S之间形成光敏层(photosensitive layer)12-P，如非晶硅(a-Si:H)。然后，当接收到多于预定量的光时，电流流过漏电极12-D和源电极12-S。图2表示传感器10如何操作以获取指纹20的脊22。透明衬底11下背光产生的光24在指纹图案上被反射并被感光单元12的光敏层12-P接收，从而使电流在感光单元12内流过。再参考图1，在从漏电极13-D到源电极13-S范围内的上表面覆有光遮蔽层13-sh以使外部光不能被开关单元13接收。优选地，在第一电极14上形成绝缘层17且在绝缘层17上形成钝化层18。钝化层18可由氮化硅(SiNx)形成并向捕获传感器10的其余部分提供电保护和实体保护。如本领域技术人员所理解，可形成捕获传感器的阵列如捕获传感器10以使全部指纹成像。然而，对于捕获传感器10，钝化层18可能难以经受传感器10的反复多次使用。另外，使钝化层18的表面相对平滑可能较为困难。并且，钝化层18表面的不规则性能够使传感器10捕获的指纹影象扭曲变形。
技术实现思路
本专利技术的影象捕获传感器包括其上放置待成像物体的玻璃层。与在以上
技术介绍
部分中讨论的钝化层不同，玻璃层能够制造得足够厚以达到相对耐用并且与现有技术的钝化层相比相对更加平滑。因此，本专利技术的影象捕获传感器包括具有光敏层的光检测晶体管，该光敏层导电以响应对预定量的光的检测，还包括与光检测晶体管相互连接的开关，其响应光检测晶体管对光的检测。光检测晶体管和开关上都覆有一层玻璃衬底。该玻璃衬底为一表面，待成像的有图案物体在其上适当位置成像。在本专利技术的另一个方面，玻璃衬底包括光纤束，允许玻璃衬底更厚，从而具有更加耐用的优点。附图说明图1为现有技术的薄膜晶体管物体捕获传感器的剖视图，该薄膜晶体管物体捕获传感器包括感光晶体管和开关，并且其能够用于检测有图案的物体，如指纹。图2为图1显示的物体捕获传感器的操作的说明。图3为本专利技术的包含玻璃衬底的物体捕获传感器的剖视图，该玻璃衬底上将放置有图案物体。图4a为图3显示的物体捕获传感器的操作的说明。图4b为图3和图4a显示的物体捕获传感器的操作细节的说明。图5为本专利技术的物体捕获传感器的第二实施例的剖视图，该物体捕获传感器包括与玻璃衬底相邻的导电层，该玻璃衬底上将放置有图案物体。图6为本专利技术的物体捕获传感器的第三实施例的剖视图，该物体捕获传感器在玻璃衬底中包括光纤束，该玻璃衬底上将放置有图案物体。具体实施例方式本专利技术的影象捕获传感器如图3所示。捕获传感器100包括钝化层118，其可由SiNx形成。在钝化层118的顶部，形成包括第一电极115的存储电容器层。该存储电容器层优选由导电且透明的铟锡氧化物(ITO)形成。优选由SiNx形成的绝缘层117在第一电极115的顶部形成，优选由氧化锡形成的第二电极114在绝缘层117上形成。第一电极115、绝缘层117以及第二电极114共同形成存储电容器。在第二电极114上形成另一绝缘层116，其可由SiNx形成。一层玻璃层111置于绝缘层116之上。待成像的指纹放置在玻璃层111上，这里玻璃层可称为成像表面。优选为薄膜晶体管的感光单元112和同样优选为薄膜晶体管的开关单元113水平排列在钝化层118上。在钝化层118下，背光120发出光向上透过指纹捕获传感器100。如图3所示，背光120与钝化层118暴露的下表面相分离。然而，还可考虑将背光120倚靠钝化层118的下表面放置。背光120可为LED或本领域中可了解的任何其他光源类型。感光单元112的源电极112-S和开关单元113的漏电极113-D通过第二电极114电连接。感光单元112的栅电极112-G连接到第一电极115。另外，第一光遮蔽层113-sh在开关单元113处位于绝缘层117和钝化层118之间。如以下详细描述，第一光遮蔽层113-sh阻挡来自背光120的光到达开关单元113。另外，第二光遮蔽层122在开关单元113处位于玻璃层111和绝缘层116之间，以保护开关单元113免受透过或反射自玻璃层111的光的照射。在上述结构中，在感光单元112的漏电极112-D和源电极112-S之间形成光敏层112-P，如非晶硅(a-Si:H)。如本领域中所了解，光敏层112-P响应预定量的光照射光敏层112-P的表面而允许电流流过。这样，当光敏层112-P的表面接收到多于预定量的光时，电流流过漏电极112-D和源电极112-S。图4a和图4b表示以上讨论的传感器100的操作。图4a表示倚靠玻璃层111放置的指纹130。图4b为图4a的一部分的详图，其显示倚靠传感器100的玻璃层111放置的指纹单脊130a。钝化层118下背光120所产生的光150反射自指纹脊130a并由感光单元112的光敏层112-P接收，从而使电流在感光单元112内流过。感光单元112的栅电极112-G用于阻挡直接发射自光源120的光150，使其无法透过其下表面到达感光单元112。另外，如以上所讨论，开关单元113的一部分，从漏电极113-D到源电极113-S覆有光遮蔽层113-sh，以便外部光不能被开关单元113接收。当感光单元112的光敏层112-P允许电流流过时，电流流过电极114并进入开关单元113的漏电极113-D。这将启动开关单元113，从而表示指纹脊的一部分是处于指纹感应阵列(未示出)中的传感器100位置之上。如果指纹谷(fingerprint valley)处于传感器100位置之上，则来自背光120的入射光被反射到传感器100，其反射程度相对脊处于传感器100位置之上要小得多。这样，光敏层112-P接收不到足够的光来开始传导足够量电流以启动开关单元113。这样，影象捕获传感器的阵列如影象捕本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种影象捕获传感器，包括：包括光敏层的光检测晶体管，该光敏层响应对预定量的光的检测而导电；与光检测晶体管相互连接的开关，并且该开关响应光检测晶体管对光的检测；层覆在光检测晶体管和开关上的玻璃衬底，有图案物体于其上适当 位置成像。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2002-8-21 60/405,6041.一种影象捕获传感器，包括包括光敏层的光检测晶体管，该光敏层响应对预定量的光的检测而导电；与光检测晶体管相互连接的开关，并且该开关响应光检测晶体管对光的检测；层覆在光检测晶体管和开关上的玻璃衬底，有图案物体于其上适当位置成像。2.如权利要求1所述的装置，还包括将光检测晶体管和开关相互连接的电容器。3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，开关为晶体管开关。4.如权利要求3所述的装置，包括减少光敏层第一表面所暴露的光量的第一光遮蔽层。5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，玻璃衬底包括光纤层，该光纤层具有垂直于该光纤层表面形成的光纤束，待成像物体放置在该光纤层上。6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，待成像物体为指纹。7.如权利要求6所述的装置，包括背光，该背光被安置以使感光晶体管和开关处于玻璃衬底和背光之间。8.如权利要求4所述的装置，包括导电层和绝缘层，导电层在玻璃衬底上形成而绝缘层在导电层上形成以便导电层和绝缘层都位于玻璃衬底和感光晶体管之间。9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，待成像物体为指纹。10.一种对带有图案的物体成像的方法，包括提供一种影象捕获传感器，其具有包括光敏层的光检测晶体管，该光敏层响应对预定量的光的...

【专利技术属性】
技术研发人员：金真宏，秋叶茂隆，唐W李，
申请(专利权)人：赛寇根公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]