专利名称：压力式指纹读取晶片及其制造方法
技术领域：
本发明关联到台湾发明专利申请号为90112023，申请日为90年5月17日，专利发明名称为“电容式压力微传感器件及其制造方法与信号读取方式”，以及台湾发明专利申请号为91106806，申请日为91年4月3日，专利发明名称为“电容式指纹读取晶片”。本发明涉及一种检测设备，具体地说，涉及一种利用微加工技术及CMOS积体电路制程来制作的积体化电容压力感测阵列元件，并用该电容压力传感器件制成的压力式指纹读取晶片。
即时指纹读取装置便成为生物辨识市场中的关键技术。传统的即时指纹读取装置为光学方式，参见美国专利第4,053,228号及4,340,300号，其发展相当成熟且精度也较高，然而其体积过于庞大且价格较为昂贵，不适用于各种便携式电子产品及普及化推广。
为此，利用硅半导体晶片式指纹感测装置应运而生，此种装置虽然克服了上述光学式的缺点。但基于硅积体电路制程，电容式指纹读取晶片成为最直接、最简单的方法，其较早的文献请参见美国专利第4,290,052号及第4,353,056号。然而此种电容式指纹读取晶片的最大问题在于其无法有效克服干、湿手指所引起的检测干扰问题，且无法有效防止静电破坏。
目前最新的方法是利用微加工技术发展的电容式压力感测器，其相关技术请参见Rey等人所发表的“A High Density Capacitive Pressure Sensor Array ForFingerprint Sensor Application”、De Souza等人发表的“A Very High Density BulkMicromachined Capacitive Tactile Imager”以及Sato等人发表的“MEMSFingerprint Sensor with Arrayed Cavity Structures”，其利用手指指纹纹峰接触所施的压力作为感测原理，可以有效克服上述电容式指纹读取晶片的干、湿干扰问题，然而Rey等人及De Souza等人所提的方法仍无法有效配合在积体电路制程中，因此在实际执行时是不可行的。而Sato等人的制作方式是在完成相关电路制程后，再利用金电铸及牺牲层技术完成，不仅在制程中增加了复杂性，而且此举还降低了合格率及增加成本，而且金的材料也不相容在硅积体电路制程中，因此无法完全相容在积体电路的制造程序中。
本发明中的压力式指纹读取晶片，包含一压力传感器阵列，即多个压力传感器，在每一压力传感器中设置有一平行板感测电容、一参考电容及一信号读取单元，所述参考电容与平行板感测电容连接，平行板感测电容的一侧作为手指的接触面，通过感受手指的压力而改变电容值，并籍由信号读取单元来检测电容值后并输出；以及一周边电路，该周边电路与所述信号读取单元连接，该周边电路包括有多个字元线及多个位元线，其中字元线及位元线呈网状交错排列而穿插在压力传感器陈列中，且多个字元线及多个位元线分别连接至一列解码器及一连续二次取样器中，并利用多个行控制线将连续二次取样器与行解码器进行连接，以控制位元线资料的读取，其中周边电路先输入一第一控制电压，使平行板感测电容及参考电容其中之一的两端产生有电压差，另一则无电压差，并再输入一第二控制电压，使平行板感测电容及参考电容进行电荷分享，以便将每一压力传感器稳定后的电压输出。
另外，所述每一平行板感测电容包括一浮动电极板；以及一固定下电极板，该固定下电极板与浮动上电极板以平行间隔关系设置，并在该浮动上电极板与该固定下电极板之间存在有一空气间隙。
另外，可在所述多个压力传感器之间设置有一压力触发开关，该压力触发开关与一省电控制电路连接，以便在手指接触该压力触发开关后能够触发该省电控制电路。
另外，所述周边电路还包括有一数位类比转换器，该类比数位转换器与连续二次取样器连接，将由连续二次取样器输出的类比信号转换为数位信号格式输出，并在所述连续二次取样器及数位类比转换器之间设置有一能够对连续二次取样器输出信号进行放大的放大器。
本发明中指纹读取晶片平行板感测电容的制造方法，包括下列步骤提供一平行板感测电容的初始装置，其上已具有一第一金属层、一第二金属层及一导体连线层，且具有多个连接第一金属层及第二金属层的第一金属栓塞柱，多个连接第二金属层及导体连线层的第二金属栓塞柱，并有一金属间介电层设置在第一及第二金属层间，且有一保护层包覆在该第一金属层上，在该保护层的上表面设置有多个焊垫开口，其中该第二金属层由上而下由一浮动上电极板电极材料、一合金层及一固定下电极板电极材料叠设而成；依据焊垫开口去除部分保护层、部分金属间介电层及部分第二金属层的浮动上电极板电极材料，而形成一露出合金层的蚀刻窗口将具有该蚀刻窗口的感测电容初始装置置入到一蚀刻溶液中，以利用该蚀刻溶液通过蚀刻窗口去除合金层而形成一空气间隙。
另外，本发明中压力式指纹读取晶片平行板感测电容的制造方法，也可包括下列步骤提供一平行板感测电容初始装置，在该初始装置上具有一作为固定下电极板的第一金属层及一导体连线层，且具有多个金属栓塞柱连接在该第一金属层及导体连线层中，并有一金属间介电层设置在第一金属层及导体连线层之间，且在该第一金属层的二端分别覆盖有一保护层；以及将一软性电路板压合在该保护层上，从而在其与第一金属层之间具有一空气间隙。
本发明中的压力式指纹读取晶片包含有多个电容压力传感器，并以二维(2-D)陈列方式排列，作为指纹读取原理，从而提供克服手指干、湿所引起的干扰问题，且可以有效防止静电破坏晶片内的电路，而且其制造方法也完全匹配于积体电路制程，可以增加其合格率及降低成本。
图1是本发明中压力式指纹读取晶片的部分立体结构示意图；图2是本发明中压力式指纹读取晶片的结构框图；图3是本发明中压力式指纹读取晶片在封装后的结构示意图；图4是本发明中压力式指纹读取晶片读取指纹的原理示意图；图5A至图5C是本发明中压力式指纹读取晶片的制作流程示意图；图6A至图6C是本发明中压力式指纹读取晶片的另一制作流程示意图；图7A至图7D是本发明中压力式指纹读取晶片的又一制作流程示意图；图8是本发明压力式指纹读取晶片中单一压力传感器的示意图；图9是本发明压力式指纹读取晶片中单一压力传感器另一实施例的示意图；图10是本发明压力式指纹读取晶片中压力触发开关的示意图；图11a是独立式指纹读取装置的系统方块图；图11b是镶入式指纹读取装置的系统方块图。
每个压力传感器20在每一个感测电容21的下方设计有一参考电容，并与之连接507和507a，如图8和图9所示，同时在该感测电容21旁还配属有一信号读取单元22，以便立即将检测到的信号进行处理并输出。
为了更清楚地了解图1中所示压力式指纹读取晶片2的结构，请参见图2，本发明中压力式指纹读取晶片2包含有一压力传感器阵列201，其中特定的压力传感器20’由一列解码器202通过特定字元线202a选取，再由行解码器203通过一连续二次取样器(Correlated Double Sampling，CDS)204及特定的位元线203a来读取电压信号，CDS204的功用可以去除没有用的信号，以得到更好的信号比率。所读取的电压信号最后由一放大器205进行放大，再籍由一类比数位转换器206将其转换成数位信号格式输出。上述动作都由一逻辑控制及界面电路210进行选取与控制。
同时，在压力传感器阵列201的中间布局设计有一长条型压力触发开关207，这样的触发开关布局可以保证手指摆放在压力传感器阵列201任意表面也至少有部份指纹纹峰施力在触发开关207上，并触发一省电控制电路208，该省控制电路208只有在手指接触时才会开启读取晶片的电源，而有关触发开关207的原理，请参阅后面的详细说明。
特别重要的是本发明中压力式指纹读取晶片2的资料读取界面及逻辑控制210对外是采用完全相容于商用的高密度快闪记忆体(Compact Flash，简称CF)的格式设计，特别是NAND型的快闪记忆体格式(例如Samsung公司K9F5608U0A-YCB0)，使用本发明中压力式指纹读取晶片2设计的读取模组时，可以容易地与各种资讯产品的界面相匹配且价格便宜，请参阅后面的详细说明。至于高密度快闪记忆体为传统技术，在此不再加以详细描述。
如图3所示，指纹读取晶片2放置在一承载底座2a上，并加以打线且上胶固定该打线区域，在读取晶片2及承载底座2a上放置有一具有中央开口的金属板2b，使手指可以透过该金属板2b的开口区与指纹读取晶片2相接触，该金属板2b在封装时粘接成接地状态，从而可以消除靠近手指的静电。承载底座2a支脚101(pin)的脚位设计也是完全与CF相容，在本实施例中的总支脚数为48。
当手指1接触本发明中的压力式指纹读取晶片2时，手指1表面不规则形状的纹峰(Ridge)11会施力于部分压力传感器20上，并在该压力式指纹读取晶片2上留下对应于纹峰11的电容值曲线11a，通过读取电容值曲线11a的形状便可以还原原来指纹纹峰11的形状，对其更进一步的说明请参见图4。
如图4所示，压力传感器20的平行板感测电容21由浮动上电极板21a及固定下电极板21b组成，并在该两个上、下电极板21a和21b的中间形成一空气间隙24，在浮动上电极板21a的中央形成有一作为受力集中点的凸块23，从而可以加大受力时浮动上电极板21a的位移量。
当手指1接触压力传感器阵列时，只有部分传感器件与指纹纹峰11相接触(部分传感器件则覆盖在指纹纹谷12下)，并感受来自手指1的压力，该压力可造成传感器件中浮动上电极板21a产生一位移量d(位移量大小视所承受的压力而定)，进而改变二平行板间的电容值，并经由电路读取，从而可反应出在该阵列中受指纹纹峰11接触而产生变化的压力传感器20的数目，进而建构出指纹纹峰11的形状分布11a，此种感测原理可完全反应出手指纹路的施力分布，并且手指的干湿不会干扰其指纹的读取，同时，浮动上电极板21a连接成接地状态，手指的静电也如避雷针原理般直接导通至接地状态，从而不会破坏底部的电路。
本发明中压力式指纹读取晶片制造的最大特色是可以完全采用商用次微米(sub-micron)铝金属连线(为了方便说明，以n层铝金属定义)积体电路制程，特别是互补式金氧半CMOS制程。为了简化起见，在此仅说明如何利用商用积体电路制程来完成单一平行板感测电容21的结构及材料属性，至于其他的电路设计及制作为传统技术，在此不再详细描述。
如图5A所示，在该图中示出了通过积体电路制程完成后的单一平行板感测电容21的初始结构，其中，主要将第n-1层金属层304定义为一牺牲材料层(随后将予以去除)，此金属层304的结构通常为钛304a/铝合金304b/氮化钛304c的三明治结构，多个第n-2层金属间介电层303通过金属栓塞柱303b与金属层304及其下方的导体连线层(图中未示出)(为金属层或多晶硅层)相连接；多个第n-1层金属间介电层305通过金属栓塞柱305b与金属层304与及第n层金属层306相连接，307为最后的保护层；蚀刻窗口307a是利用焊垫开口(bonding pad opening)制程来去除部分保护层307、部分第n-1层金属间介电层305及部分第n-1层金属层304的氮化钛304c，以曝露出铝合金金属层304b；凸块308为一光阻或金属材料。
如图5B所示，将完成图5A制程的晶圆置入到铝蚀刻溶液中，该蚀刻溶液通过蚀刻窗口307a去除预先定义的铝合金金属层304b而形成一空气间隙24。其中所采用的铝蚀刻溶液为磷酸、硝酸以及醋酸的混合液，在适当的比例调配及温度下，可以快速去除铝材料(＞1微米/分)。同时，对于钛304a及氮化钛304c有极佳的选择性，因此可以完成去铝304b而留钛304a及氮化钛304c的选择性蚀刻技术。钛304a作为平行板感测电容20的固定下电极板21b的电极材料，通过多个金属栓塞柱303b与其下方的导体连线层(图中未示出)(为金属层或多晶硅层)作电性连接，而氮化钛304c作为平行板感测电容20的浮动上电极板21a的电极材料，并通过多个栓塞柱305b与第n层金属层306连接，第n层金属层306与其第n-1层金属间介电层305及保护层307将构成此平行板感测电容20浮动上电极板21a的支撑结构。
如图5C所示，为了对平行板感测电容20进行进一步保护，例如防尘、耐压、耐磨及耐腐蚀，于是在元件的最表面形成一覆盖层309，其覆盖方式通常是沉积一氮化硅材料以填补蚀刻窗307a及布满晶圆表面，覆盖层309更可以包含一聚乙烯胺(polyimide)，形成在氮化硅表面以作为手指触面，最后为一具封闭腔体的平行板感测电容20。
由上述说明可知，图5A至图5B所示的制造程序，其选用的所有材料及制作方式，是完全与现今各种商用积体电路制程相匹配的，而图5C中的制造程序，对传感器可以不需要任何光罩制程。
在图6A至图6C示出了本发明中平行板感测电容20的另一实施例制程，其中图6A中所示平行板感测电容的制造过程与图5A中所示相同，对于其制作流程不再加以详细描述。该实施例制程与图5A至图5C中所示制程的差别仅在于利用第n层金属层306作为平行板感测电容的固定下电极材料21b，至于浮动上电极板的形成方法类似于印刷电路板的制造方式，即将一软性电路板602通过一光阻或感光干膜601热压合在硅晶圆上以形成感测电容，其中，软性电路板602包含有一铜或镍金属层602a，以及一聚乙烯胺(polyimide)602b。并且利用准分子雷射(波长248纳米)加工去部分聚乙烯胺602形成一凸块23。
图7A至图7D示出了本发明平行板感测电容又一实施例的制程，其中图7A中所示的制造过程与图6A中所示的相同，因此，对该制作流程在此不再详细描述，不过其差别主要在于利用锡铅导球状焊料701取代光阻或感光干膜601(在铝垫上形成球状焊料为晶圆级包装的传统技术，也是积体电路标准制程之一)，而软性电路板602热压合在该球状焊料701上，以形成感测电容。
上述为本发明中电容式压力传感器件的结构与制造方法，下面将对本发明中电容式压力传感器件的信号读取方式做详细说明。
如图8所示，本发明中电容式指纹读取晶片2的单一电容传感器20包含有一平行板感测电容21、一参考电容507及一信号读取单元22。其中信号读取单元22由一反相器504、一重置(reset)开关502、及一P型源极随耦器501组成。当手指接触指纹读取晶片，并触发电源时，首先，输入点503的电压为0伏(v)，通过反相器504使得参考电容507的参考电极508的电压为Vdd，同时重置开关502也维持开启状态使得平行板电容21的下电极板21b电压也为Vdd，因此在参考电容两端无电位差，从而不会累积电荷。
紧接着将重置点505的输入电压转为Vdd，使重置开关502关闭，切断下电极板21b与Vdd的连接，再利用反相器504将参考电容507的参考电极508由Vdd切换成接地状态。因此，累积在下电极板21b中的电荷会进行重新分配，电荷重新分配稳定后(在几个纳秒nanosecond内)可使下电极板21b的电压为V，而且V是籍由P型源极随耦器501的耦合输出，该输出电压为Vout。
如图9所示，另一实施例的传感器包含有一平行板感测电容21、一参考电容507a及一信号读取单元22。而信号读取单元22由一快门开关506、一重置开关502a及一N型源极随耦器501a。当手指接触指纹读取晶片，并触发电源时，首先，输入重置点505的电压为0V，同时重置开关502a也维持开启状态，使感测电容21下电极板21b的电压处于接地状态，此时感测电容21的两端没有或几乎没有电位差，此时在参考电容507a的两端点509及点510间的电位差为Vdd。
紧接着将重置点505的输入电压转为Vdd，使重置开关502a关闭，切断感测电容下电极板21b与GND的连接，同时提供一脉冲电压信号打开/关闭快门开关506，此时，累积在参考电容507a的电荷会分享部分至感测电容21，电荷重新分配稳定后(在几个纳秒nanosecond内)可得点509的稳定电压，而且稳定电压籍由N型源极随耦器501a耦合输出，输出电压马Vout。
其中，利用快门开关506作为电荷分布的快门动作，类似照相机的快门原理，可以在指纹接触瞬间即读取整个阵列元件中所有传感器的资料，并且将之闭锁在点509中，再依序读取，即使手指的颤动也不会影响。
最后，为了节省指纹读取晶片的功率消耗(操作时功率消耗约为50～150mw)，特别在大部分的闲置时间，以便使用在便携式电子产品中，本发明也提供了一压力触发开关，以判定手指接触后再开启晶片电源。
如图10所示，本发明中的压力触发开关包含有一触发电容401、储存电容402、一比较器406、一反相器407及一电源控制电路208。其中，触发电容的本质完全相同平行板感测电容，在此不再详细描述。
当手指施力于晶片表面时，不仅改变了触发电容值，基于相同的电荷分享原理，触发电容401分享了原来储存在储存电容402中的电荷，使得触发电极的电压值在瞬间由固定电压Vdd下降至一电压准位Vmin，当Vmin值小于比较器的参考电压Vref时，比较器会送出0信号再经由反相器407输出1信号给电源控制电路208，开启指纹读取晶片2电源。此项发明可以使得指纹晶片在大部分闲置时间，功率消耗小于1mw，相当适合应用在便携式电子产品中。
至于在指纹读取装置方面，不管是传统的光学式还是其他晶片式，除了本发明前面所探讨的指纹读取器外，仍须搭配一专属ASIC作为指纹读取器与使用产品(例如笔记本电脑)间的资料读取及界面匹配，完成整个指纹读取装置，传统搭配的ASIC电路通常为特殊格式设计且各家提供的均不同，使得整个读取装置因此无法籍由一统一的格式而大量化、便宜化。
为此本发明提出一模组设计以解决上述问题，即将指纹读取晶片的资料读取及封装后的脚位设计成相容于商用的高密度快闪记忆体格式，特别是NAND型的快闪记忆体格式，则可以利用商用的CF控制器IC，其提供完整的控制包括最常用的界面如USB及PCMCIA界面，而且价格相当便宜。
如图11a所示，搭配高密度快闪记忆体格式的指纹读取晶片2及一CF控制器192，可以设计成独立的外挂式指纹读取装置，例如卡片，鼠标及键盘等，并籍由CF控制器提供的USB及PCMCIA界面与产品(PC、Notebook、PDA及Cell Phone)连接。或者将指纹读取晶片视为一快闪记忆体直接籍由平行输出埠(Parallel Port)连接在使用产品的微处理器191(PC、Notebook、PDA及Cell Phone)，作为镶入式元件(Embeded)，如图11b所示。
以上所述的实施例仅为说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使熟知此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，但不能作为本发明的保护范围，即凡是依据本发明所揭示的精神而加以修饰或变化，仍应认为落入本发明的保护范围。
权利要求
1.一种压力式指纹读取晶片，包含一压力传感器阵列，即多个压力传感器，在每一压力传感器中设置有一平行板感测电容、一参考电容及一信号读取单元，所述参考电容与平行板感测电容连接，平行板感测电容的一侧作为手指的接触面，通过感受手指的压力而改变电容值，并籍由信号读取单元来检测电容值后并输出；以及一周边电路，该周边电路与所述信号读取单元连接，该周边电路包括有多个字元线及多个位元线，其中字元线及位元线呈网状交错排列而穿插在压力传感器陈列中，且多个字元线及多个位元线分别连接至一列解码器及一连续二次取样器中，并利用多个行控制线将连续二次取样器与行解码器进行连接，以控制位元线资料的读取，其中周边电路先输入一第一控制电压，使平行板感测电容及参考电容其中之一的两端产生有电压差，另一则无电压差，并再输入一第二控制电压，使平行板感测电容及参考电容进行电荷分享，以便将每一压力传感器稳定后的电压输出。
2.根据权利要求1中所述的压力式指纹读取晶片，其特征在于每一平行板感测电容包括一浮动电极板；以及一固定下电极板，该固定下电极板与浮动上电极板以平行间隔关系设置，并在该浮动上电极板与该固定下电极板之间存在有一空气间隙。
3.根据权利要求2中所述的压力式指纹读取晶片，其特征在于在所述浮动电极板的上表面设置有一能够作为手指施力时应力集中点的凸块。
4.根据权利要求2中所述的压力式指纹读取晶片，其特征在于在所述浮动电极板的外表面设置有一能够作为手指接触时耐磨及耐腐蚀面的覆盖层。
5.根据权利要求1中所述的压力式指纹读取晶片，其特征在于所述信号读取单元由一反相器、一重置开关及一P型源极随耦器组成，籍由反向器及重置开关来控制平行板感测电容与参考电容的电荷累积与分享，进而得到一平衡电压并由P型源极随耦器输出。
6.根据权利要求1中所述的压力式指纹读取晶片，其特征在于所述信号读取单元由一快门开关、一重置开关及一N型源极随耦器组成，借助于快门开关及重置开关来控制平行板感测电容与参考电容的电荷累积与分享，进而得到一平衡电压，并由N型源极随耦器输出。
7.根据权利要求1中所述的压力式指纹读取晶片，其特征在于在所述多个压力传感器之间设置有一压力触发开关，该压力触发开关与一省电控制电路连接，以便在手指接触该压力触发开关后能够触发该省电控制电路。
8.根据权利要求7中所述的压力式指纹读取晶片，其特征在于所述压力触发开关包括有一触发电容、一储存电容、一比较器及一反相器，当手指施力于该触发电容而改变其电容值时，可分享储存在储存电容内的电荷，使得触发电容的电压瞬间由一固定电压下降至一电压准位，而比较器依据该电压准位输出一逻辑信号，该逻辑信号经所述反相器输出至省电控制电路。
9.根据权利要求1中所述的压力式指纹读取晶片，其特征在于所述周边电路还包括有一数位类比转换器，该类比数位转换器与连续二次取样器连接，将由连续二次取样器输出的类比信号转换为数位信号格式输出。
10.根据权利要求9中所述的压力式指纹读取晶片，其特征在于在所述连续二次取样器及数位类比转换器之间设置有一能够对连续二次取样器输出信号进行放大的放大器。
11.根据权利要求1、7、9中任意一项所述的压力式指纹读取晶片，其特征在于所述周边电路还包括有一逻辑控制及介面电路。
12.根据权利要求11中所述的压力式指纹读取晶片，其特征在于所述逻辑控制及介面电路具有与外界高密度快闪记忆体界面及存取控制格式相同的界面及控制格式。
13.根据权利要求1中所述的压力式指纹读取晶片，其特征在于所述压传感器阵列及周边电路设置在一承载底座上，并加以打线且上胶固定该打线区域，以构成一封装结构，在该承载底座设有一金属板，在该金属板上形成有一便于手指通过该开口以与压力传感器阵列接触的开口。
14.根据权利要求13中所述的压力式指纹读取晶片，其特征在于所述压力式指纹读取晶片封装结构具有多个引脚，该引脚格式与高密度快闪记忆体完全相容，该引脚与一高密度快闪记忆体控制晶片搭配后成为一独立的外挂式指纹读取装置。
15.根据权利要求14中所述的压力式指纹读取晶片，其特征在于所述高密度快闪记忆体为一NAND型的快闪记忆体格式。
16.根据权利要求14中所述的压力式指纹读取晶片，其特征在于所述高密度快闪记忆体控制晶片具有一USB界面及一PCMCIA界面，并连接至终端系统。
17.根据权利要求13中所述的压力式指纹读取晶片，其特征在于所述压力式指纹读取晶片封装结构具有多个引脚，该引脚格式与高密度快闪记忆体完全相容，该引脚至少与一平行输出埠与一终端系统的微处理器连接，而成为一镶入式指纹读取装置。
18.根据权利要求16或17所述的压力式指纹读取晶片，其特征在于所述终端系统为个人电脑、笔记本电脑、个人数位助理及移动电话。
19.一种压力式指纹读取晶片平行板感测电容的制造方法，包括下列步骤提供一平行板感测电容的初始装置，其上已具有一第一金属层、一第二金属层及一导体连线层，且具有多个连接第一金属层及第二金属层的第一金属栓塞柱，多个连接第二金属层及导体连线层的第二金属栓塞柱，并有一金属间介电层设置在第一及第二金属层间，且有一保护层包覆在该第一金属层上，在该保护层的上表面设置有多个焊垫开口，其中该第二金属层由上而下由一浮动上电极板电极材料、一合金层及一固定下电极板电极材料叠设而成；依据焊垫开口去除部分保护层、部分金属间介电层及部分第二金属层的浮动上电极板电极材料，而形成一露出合金层的蚀刻窗口将具有该蚀刻窗口的感测电容初始装置置入到一蚀刻溶液中，以利用该蚀刻溶液通过蚀刻窗口去除合金层而形成一空气间隙。
20.根据权利要求19中所述的平行板感测电容的制造方法，其特征在于所述浮动上电极板的电极材料为氮化钛。
21.根据权利要求19中所述的平行板感测电容的制造方法，其特征在于所述固定下电极板的电极材料为钛金属。
22.根据权利要求19中所述的平行板感测电容的制造方法，其特征在于所述合金层为一铝合金层，所述蚀刻溶液为一铝蚀刻溶液。
23.根据权利要求22中所述的平行板感测电容的制造方法，其特征在于所述蚀刻溶液为磷酸、硝酸及醋酸的混合液。
24.根据权利要求19中所述的平行板感测电容的制造方法，其特征在于在所述感测电容初始装置的保护层的上表面设置有一凸块，该凸块的材料为光阻材料及金属材料中的一种。
25.根据权利要求19中所述的平行板感测电容的制造方法，其特征在于在所述保护层的最表面形成有一用于填补所述蚀刻窗口的覆盖层。
26.根据权利要求25中所述的平行板感测电容的制造方法，其特征在于所述覆盖层的材料为氮化硅。
27.根据权利要求25中所述的平行板感测电容的制造方法，其特征在于在所述覆盖层的表面还覆盖有一聚乙烯胺层。
28.一种压力式指纹读取晶片平行板感测电容的制造方法，包括下列步骤提供一平行板感测电容初始装置，在该初始装置上具有一作为固定下电极板的第一金属层及一导体连线层，且具有多个金属栓塞柱连接在该第一金属层及导体连线层中，并有一金属间介电层设置在第一金属层及导体连线层之间，且在该第一金属层的二端分别覆盖有一保护层；以及将一软性电路板压合在该保护层上，从而在其与第一金属层之间具有一空气间隙。
29.根据权利要求28中所述的平行板感测电容的制造方法，其特征在于所述电路板通过一光阻热压合在所述保护层上。
30.根据权利要求28中所述的平行板感测电容的制造方法，其特征在于所述电路板通过一感光干膜热压合在所述保护层上。
31.根据权利要求28中所述的平行板感测电容的制造方法，其特征在于所述电路板通过一球状焊料热压合在所述保护层上。
32.根据权利要求28中所述的平行板感测电容的制造方法，其特征在于所述软性电路板包含有一第二金属层及一设置在第二金属层表面的聚乙烯胺层。
33.根据权利要求32中所述的平行板感测电容的制造方法，其特征在于所述第二金属层的材料为铜或镍中的一种。
34.根据权利要求32中所述的平行板感测电容的制造方法，其特征在于所述聚乙烯胺层在其表面利用雷射加工方式去除部分聚乙烯胺层，以形成一凸块。
全文摘要
本发明公开了一种压力式指纹读取晶片及其制造方法，包括有多个压力传感器，该晶片应用电荷分享来读取每一传感器上的信号，并结合积体电路的制造方法来制造传感器。压力传感器为一含有空气间隙的平行板感测电容，该感测电容包含一浮动上电极板及一固定下电极板。当手指接触施压于浮动上电极板时，改变了空气间隙的厚度进而改变电容值，而二维压力传感器阵列便可以读取手指施加的二维的压力分布，作为一指纹读取原理。本发明中设在指纹读取晶片之外的资料读取、逻辑控制、界面格式乃至于封装结构的引脚都完全与商用高密度快闪记忆体相容，因此可以将本发明的压力式指纹读取晶片作为资讯产品的镶入式指纹读取装置，或成为外挂式指纹读取装置。
文档编号G06K9/00GK1464471SQ02123058
公开日2003年12月31日 申请日期2002年6月13日 优先权日2002年6月13日
发明者周正三, 张世彬, 郑元伟 申请人:祥群科技股份有限公司