JP2019144251A - 改良された感知素子を備えた容量指紋センサ - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (15)
- 指の指紋パターンを感知するための容量指紋感知装置であり、半導体基板と、前記半導体基板に形成された感知素子のアレイとを備える指紋感知装置であって、
前記感知素子のそれぞれは、
前記指に触れられる保護誘電最上層と、
前記最上層の下に配置された導電感知構造と、
前記指と前記感知構造との間の電位差の変化に由来する前記感知構造が帯びる電荷の変化を示す感知信号を供給するために前記感知構造に接続されたチャージアンプと、を備え、
前記チャージアンプは、
前記感知構造に接続された負入力と、
正入力と、
前記感知信号を供給する出力と、
前記負入力と前記出力との間に接続された帰還コンデンサと、
前記負入力を構成するゲートを有する感知トランジスタと、を備え、
前記感知トランジスタは前記半導体基板のウェルに形成され、前記ウェルと前記基板との間のインターフェースは電流が前記ウェルと前記基板との間を流れるのを妨げられるように構成され、
前記チャージアンプは、前記負入力の電位が前記正入力の電位に実質的に追従するよう構成され、
前記指紋感知装置は、
励起信号供給回路構成をさらに備え、前記励起信号供給回路構成は、
前記正入力に接続され、前記正入力の電位を第一の電位から第二の電位に変えるよう構成され、それによって前記感知構造の電位を変え、それによって前記指と前記感知構造との間の電位差の前記変化を提供し、かつ
前記ウェルの電位を第三の電位から第四の電位に変えるために前記ウェルに接続され、前記第三の電位と前記第四の電位との差は前記第一の電位と前記第二の電位との差に実質的に等しく、それによって前記感知構造と前記ウェルとの間および前記感知トランジスタと前記ウェルとの間の寄生容量の影響を低減する、指紋感知装置。 - 前記励起信号供給回路構成はさらに、
前記チャージアンプの前記正入力を前記第一の電位に、および前記ウェルを前記第三の電位に同時に保ち、かつ
前記チャージアンプの前記正入力を前記第二の電位に、および前記ウェルを前記第四の電位に同時に保つよう構成される、請求項1に記載の指紋感知装置。 - 前記チャージアンプの前記出力に接続され、前記チャージアンプの前記正入力が前記第一の電位に保たれ、前記ウェルが前記第三の電位に保たれる際は、第一のサンプリング時間に、前記チャージアンプの前記正入力が前記第二の電位に保たれ、前記ウェルが前記第四の電位に保たれる際は、第二のサンプリング時間に、前記感知信号をサンプリングするよう構成されたサンプリング回路構成をさらに備える、請求項1または2に記載の指紋感知装置。
- 前記第三の電位は前記第一の電位と実質的に等しく、前記第四の電位は前記第二の電位と実質的に等しい、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の指紋感知装置。
- 前記励起信号供給回路構成は、前記正入力および前記ウェルのそれぞれに接続された、前記正入力の電位および前記ウェルの電位を前記第一の電位から前記第二の電位に同時に変えるための出力を備える、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の指紋感知装置。
- 前記感知構造と前記基板との間に配置された遮蔽構造をさらに備え、
前記励起信号供給回路構成はさらに、前記遮蔽板に接続され、かつ前記遮蔽板の電位を第五の電位から第六の電位に変えるよう構成され、前記第五の電位と前記第六の電位との間の差は、前記第一の電位と前記第二の電位との間の差に実質的に等しい、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の指紋感知装置。 - 前記感知トランジスタは、それぞれ、NMOSトランジスタもしくはPMOSトランジスタであり、前記ウェルはpウェルもしくはnウェルである、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の指紋感知装置。
- pウェルおよびnウェルの少なくとも一つが前記ウェルに形成される、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の指紋感知装置。
- 前記ウェルは、複数の感知素子に共通である、請求項8に記載の指紋感知装置。
- 前記感知素子のそれぞれは、
前記チャージアンプの前記負入力と前記出力との間に接続され、前記帰還コンデンサを放電するよう制御可能な少なくとも一つのリセットトランジスタを備えるリセットスイッチをさらに備え、
前記リセットトランジスタは前記ウェルに形成される、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の指紋感知装置。 - 前記感知素子のそれぞれは、
前記感知構造に接続され、駆動信号を前記感知構造に直接供給するよう制御可能な少なくとも一つの駆動トランジスタを備える駆動信号供給回路構成さらに備え、
前記駆動トランジスタは前記ウェルに形成される、請求項1乃至10のいずれか一項に記載の指紋感知装置。 - 前記感知素子のそれぞれに接続され、前記感知素子のそれぞれからの前記感知信号に基づいて前記指紋パターンの表示を提供するよう構成された読み出し回路構成をさらに備える、請求項1乃至11のいずれか一項に記載の指紋感知装置。
- 請求項12に記載の指紋感知装置と、
前記指紋感知装置から前記指紋パターンの前記表示を取得し、
表示に基づいてユーザを認証し、
表示に基づいてユーザが前記認証された場合にのみ、少なくとも一つのユーザ要求処理を行うよう構成された処理回路構成と、を備える電子装置。 - ドープされた半導体基板と、前記半導体基板に形成された感知素子のアレイと、を備える指紋感知装置を使用して指の指紋パターンを感知する方法であって、
前記感知素子のそれぞれは、前記半導体基板のウェルに形成された感知トランジスタのゲートに接続された導電感知構造を含み、前記ウェルは前記半導体基板に関して対極にドープされ、
前記方法は、前記感知素子のそれぞれについて、
前記感知構造の電位を第一の電位から第二の電位に変えるステップと、
前記ウェルの電位を第三の電位から第四の電位に変えるステップであって、前記第三の電位と前記第四の電位との差は、前記第一の電位と前記第二の電位との差に実質的に同等であるステップと、
前記第一の電位から前記第二の電位への前記感知構造の電位の前記変化によって達成された、前記指と前記感知構造との間の電位差の変化に由来する、前記感知構造が帯びる電荷の変化を示す感知信号を供給するステップと、を備える方法。 - 複数の近接した感知素子の各感知構造の電位を第七の電位から第八の電位に変えるステップをさらに備え、前記第七の電位と前記第八の電位との差は前記第一の電位と前記第二の電位との差に実質的に同等である、請求項14に記載の方法。
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