專利名稱：圖像感測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像感測(cè)裝置，特別是涉及一種感測(cè)皮膚紋路的圖像感測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
已知應(yīng)用于人體皮膚的電容感測(cè)技術(shù)，可應(yīng)用于例如感測(cè)手指紋路的指紋感測(cè)器 或者作為電容觸控的觸控面板或屏幕。 特別是作為皮膚紋路的感測(cè)器，其與皮膚紋路接觸的部分的基本結(jié)構(gòu)為陣列型的 感測(cè)元，亦即由數(shù)個(gè)相同的感測(cè)元組成了二維感測(cè)器，例如手指置放于其上時(shí)，手指紋路具 有紋峰(ridge)及紋谷(valley)，紋峰會(huì)與感測(cè)器直接接觸，而紋谷則與感測(cè)器間隔一間 隙，通過每一感測(cè)元或與紋峰接觸或與紋谷形成間隙，可以將手指紋路在二維電容圖像擷 取出來，這就是電容式皮膚紋路感測(cè)器的最基本原理。 最常見的感測(cè)元結(jié)構(gòu)，因?yàn)槿梭w體內(nèi)的導(dǎo)電特性，因此與感測(cè)器接觸的皮膚可以 視為一等電位的電極板，而每一感測(cè)元為一平板電極，其與皮膚間便可以形成一電容，而位 于兩電極板間的材料除了手指皮膚表層的死皮層外，另有一感測(cè)器保護(hù)層設(shè)置于感測(cè)電極 之上，作為與皮膚接觸。保護(hù)層為一單一絕緣層或多重絕緣層且必須具有耐環(huán)境腐蝕，耐力 量沖擊及耐靜電破壞等等特質(zhì)。 為了達(dá)到上述的保護(hù)層的特質(zhì)，最直接的方法是增加保護(hù)層的厚度，即可以同時(shí) 達(dá)到高強(qiáng)度及耐靜電破壞的特性。然而，太厚的保護(hù)層將導(dǎo)致很小的感測(cè)電容(C_cell) 值，因而降低感測(cè)的靈敏度。 因此，提供一種圖像感測(cè)裝置，其可以有效的增加保護(hù)絕緣層的厚度，而且不會(huì)降 低感測(cè)靈敏度，實(shí)為本發(fā)明所欲實(shí)現(xiàn)的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種圖像感測(cè)裝置，其可以有效的增加保護(hù)絕緣 層的厚度，而且不會(huì)降低感測(cè)靈敏度。 為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供一種圖像感測(cè)裝置，用來感測(cè)一物體的一圖像。圖像感 測(cè)裝置至少包括一負(fù)回饋放大器、一基板、一感測(cè)電極、一耦合電極、一絕緣保護(hù)層以及一 參考電極。感測(cè)電極及耦合電極位于基板的上方。絕緣保護(hù)層覆蓋感測(cè)電極及耦合電極。 感測(cè)電極與物體形成一感測(cè)電容。耦合電極與物體形成一耦合電容。負(fù)回饋放大器的一負(fù) 輸入端與感測(cè)電極電連接，且耦合電極電連接至負(fù)回饋放大器的一信號(hào)輸出端及圖像感測(cè) 裝置的一信號(hào)輸入端的其一。參考電極位于基板與感測(cè)電極之間。感測(cè)電極與參考電極之 間形成一參考電容，參考電極位于感測(cè)電極的下方。 通過本發(fā)明的上述構(gòu)造，可以增加絕緣保護(hù)層的厚度，增加抗靜電破壞的能力，并 增加耐沖擊破壞的能力。


圖1顯示本發(fā)明的感測(cè)裝置的一部分的感測(cè)元陣列的俯視示意圖。 圖2為本發(fā)明的感測(cè)裝置在使用狀態(tài)下的示意圖。 圖3為顯示依據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的單一感測(cè)元的放大剖面示意圖。 圖4為顯示圖3的感測(cè)元結(jié)構(gòu)及電路安排的等效電路圖。 圖5為圖4的簡化等效示意圖。 圖6為顯示依據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的單一感測(cè)元的放大剖面示意圖。 圖7為本發(fā)明的另一感測(cè)裝置在使用狀態(tài)下的示意圖。 圖8為顯示依據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的單一感測(cè)元的放大剖面示意圖。 圖9為顯示圖8的感測(cè)元結(jié)構(gòu)及電路安排的等效電路圖。 圖10為圖9的簡化等效示意圖。 圖11顯示本發(fā)明的另一例子的感測(cè)裝置的一部分的感測(cè)元陣列的俯視示意圖。 附圖標(biāo)號(hào) SW:開關(guān) l:圖像感測(cè)裝置 2 :物體 10 :基板 12:負(fù)回饋放大器 12N:負(fù)輸入端 120 :信號(hào)輸出端 12P :正輸入端 20:感測(cè)電極 30:耦合電極 40 :絕緣保護(hù)層 50 :驅(qū)動(dòng)電壓產(chǎn)生器 60:參考電極 70 :復(fù)合層 70D1 :第一介電層 70D2:第二介電層 70D3:第三介電層 70D4:第四介電層 70M1 :第一金屬層 70M2:第二金屬層 70M3 :第三金屬層 70P:多晶硅層
具體實(shí)施例方式
為讓本發(fā)明的上述內(nèi)容能更明顯易懂，下文特舉一較佳實(shí)施例，并配合所附附圖， 作詳細(xì)說明如下。
4
圖1顯示本發(fā)明的感測(cè)裝置1的一部分的感測(cè)元陣列的俯視示意圖。圖2為本發(fā)明的感測(cè)裝置在一種使用狀態(tài)下的示意圖。圖3為顯示依據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的單一感測(cè)元的放大剖面示意圖。如圖1至圖3所示，本實(shí)施例的圖像感測(cè)裝置1用來感測(cè)一物體2的一圖像。圖像感測(cè)裝置1至少包括一負(fù)回饋放大器12、一基板10、一感測(cè)電極20、一耦合電極30以及一絕緣保護(hù)層40。 基板10的材料在本發(fā)明為硅材料，也可以為玻璃材料、其他半導(dǎo)體材料或其他絕緣材料或高分子絕緣材料。感測(cè)裝置除了作為與皮膚紋路接觸的感測(cè)元陣列外，尚包括了與每一感測(cè)元對(duì)應(yīng)的感測(cè)電路、放大電路、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路、電源控制電路及其他控制電路等。本發(fā)明將在后續(xù)說明中說明本發(fā)明的感測(cè)元結(jié)構(gòu)及讀取電路外，其余電路及感測(cè)裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在此不多加說明，熟知本技術(shù)領(lǐng)域人員當(dāng)可以輕易理解。 當(dāng)基板10的材料為硅材料或其他半導(dǎo)體材料時(shí)，負(fù)回饋放大器12及其他相關(guān)電路可以形成于基板10中。 感測(cè)電極20與耦合電極30都是位于基板10的上方，也就是同一側(cè)，并位于感測(cè)電極20的周圍。 絕緣保護(hù)層40覆蓋于感測(cè)電極20及耦合電極30之上，感測(cè)電極20與放置于其上方的物體2形成一感測(cè)電容C_cell。耦合電極30與放置于其上方的物體2形成一耦合電容C—couple。負(fù)回饋放大器12的一負(fù)輸入端12N與感測(cè)電極20電連接，且負(fù)回饋放大器12的一信號(hào)輸出端120是與耦合電極30電連接。 此夕卜，圖像感測(cè)裝置1可以更包括一參考電極60，其位于基板10與感測(cè)電極20之間，其中感測(cè)電極20與參考電極60之間形成一參考電容C—ref，其電容值為CMf。參考電極60位于感測(cè)電極20的下方或正下方。參考電極60電連接至一信號(hào)輸入端NI，其接收一輸入信號(hào)Vin。 此外，圖像感測(cè)裝置1可以更包括一開關(guān)SW。開關(guān)SW電連接于負(fù)回饋放大器12的負(fù)輸入端12N及負(fù)回饋放大器12的信號(hào)輸出端120，用來重設(shè)感測(cè)電極20與耦合電極30之間的電位。當(dāng)基板10的材料為硅材料或其他半導(dǎo)體材料時(shí)，開關(guān)SW可以形成于基板10中。負(fù)回饋放大器12的一正輸入端12P接地。圖像感測(cè)裝置1依據(jù)負(fù)回饋放大器12的信號(hào)輸出端120得到輸出的一輸出信號(hào)V。ut。 當(dāng)本實(shí)施例的基板的材料為半導(dǎo)體材料時(shí)，絕緣保護(hù)層40與基板10之間填有一復(fù)合層70。復(fù)合層70包括一第一介電層70Dl、一多晶硅層70P、一第二介電層70D2、一第一金屬層70Ml、一第三介電層70D3、一第二金屬層70M2、一第四介電層70D4及一第三金屬層70M3。第一介電層70D1位于基板10上。多晶硅層70P位于第一介電層70D1上。第二介電層70D2位于多晶硅層70P上。第一金屬層70M1位于第二介電層70D2上。第三介電層70D3位于第一金屬層70M1上。第二金屬層70M2位于第三介電層70D3上。第四介電層70D4位于第二金屬層70M2上。第三金屬層70M3位于第四介電層70D4上。
于此實(shí)施例中，感測(cè)電極20形成于第三金屬層70M3中，而參考電極60形成于第二金屬層70M2中。感測(cè)電極20與耦合電極30距離基板10的距離相等，也就是感測(cè)電極20與耦合電極30同平面。于另一實(shí)施例中，感測(cè)電極20與耦合電極30是可以不在同一平面的。
以下以手指作為物體2來作說明。除了感測(cè)手指的指紋以外，本發(fā)明亦適用于任何皮膚紋路的感測(cè)，任何物體表面紋路，或者感測(cè)一物體與感測(cè)元形成的電容量測(cè)的應(yīng)用。
如圖2所示，當(dāng)手指F接觸感測(cè)裝置1時(shí)，紋峰F_ridge及紋谷F_Valley會(huì)分別接觸并覆蓋部分的感測(cè)電極20。每一感測(cè)電極20與紋峰F_ridge及紋谷F_Valley間會(huì)形成不同的感測(cè)電容C—cell，其電容值為C。^。為了更簡化起見，Cri^代表最大的電容值，也就是紋峰F_ridge與感測(cè)電極20所形成的電容值，而Cvalley代表最小的電容值，紋谷F_valley與感測(cè)電極20所形成的電容值。絕緣保護(hù)層40介于感測(cè)電極20與皮膚之間，感測(cè)元是制作于硅基板10的上方，而在感測(cè)電極20與基板10之間設(shè)置有導(dǎo)體連線(圖中未示)。 如圖3所示，感測(cè)元與手指F的紋峰F—ridge相接觸而形成一感測(cè)電容C—ce11，其電容值為ceell = c;idge，而圍繞著感測(cè)電極20周圍的耦合電極30與整個(gè)接觸的手指之間也形成了一電容C—couple，其電容值為Ce。uple。值得說明的是，在本發(fā)明中，耦合電極30被設(shè)計(jì)穿插及包圍所有的感測(cè)元，因此當(dāng)手指F與整個(gè)感測(cè)裝置1接觸時(shí)，代表耦合電極30與手指F的接觸面積將遠(yuǎn)大于單一感測(cè)元與手指F接觸的面積，也就是說C。。一將遠(yuǎn)大于Cridge。為了制造方便考量，本實(shí)施例中，感測(cè)電極20與耦合電極30為采用同一材料制作于同一平面，當(dāng)然兩者也可以制作于不同平面。 單一感測(cè)元結(jié)構(gòu)除了感測(cè)電極20及周邊的部分耦合電極30夕卜，每一感測(cè)電極20的下方可以設(shè)置參考電極60。根據(jù)本發(fā)明所采用的硅集成電路制造工藝為一層多晶硅(polysilicon)及三層金屬制造工藝。因此參考電極60在本實(shí)施例中是利用第二金屬層設(shè)計(jì)制作完成，使得參考電極60與感測(cè)電極20之間形成了參考電容C—ref，而位于其間的介電材料為集成電路(IC)制造工藝中的標(biāo)準(zhǔn)介電材料，如氧化硅或氮化硅。當(dāng)然熟悉本技藝者當(dāng)知道，半導(dǎo)體集成電路制造工藝發(fā)展是可以隨者制造解析度的提升，而在硅晶片表面堆迭更多層數(shù)的導(dǎo)體層，因此可以調(diào)整本發(fā)明的感測(cè)電極20和參考電極60的所在位置，而不限定為最頂層及其前一層依序作為感測(cè)電極20和參考電極60。為了降低參考電極60與耦合電極30間的雜散電容(parasitic capacitance)，參考電極60設(shè)置于感測(cè)電極20的下方或正下方，且其面積小于感測(cè)電極20。 除了感測(cè)電極20、參考電極60及部分的耦合電極30夕卜，每一感測(cè)元還包括了一感測(cè)電路設(shè)置于硅基板內(nèi)，此一感測(cè)電路基本上為一負(fù)回饋放大器(negative feedbackamplifier) 12，亦或者可以多個(gè)感測(cè)元共用一感測(cè)電路，例如如果為陣列感測(cè)元，可以同一列的感測(cè)元共用一放大電路，這一些變化都是熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以了解的。在本實(shí)施例中，感測(cè)電極20連接于放大器12的負(fù)輸入端12N，而耦合電極30連接于放大器12的信號(hào)輸出端120，而放大器12的正輸入端12P與硅基板連接，在電特性上是連接于地(ground)。經(jīng)過這樣的電性安排，當(dāng)輸入信號(hào)Vin連接或耦合于參考電極60時(shí)，信號(hào)輸出端120將與感測(cè)元所有金屬層結(jié)構(gòu)相互間的電容值有關(guān)，特別是感測(cè)電極20，除了與手指紋峰間的電容C_ridge夕卜，與耦合電極30間也存在一側(cè)向雜散電容C_fringe，其電容值為Cw，，而與硅基板間也有一雜散電容C—par2。耦合電極30與手指F之間也有電容C—couple,耦合電極30與硅基板間也有一雜散電容C—par3。而開關(guān)SW用來重設(shè)感測(cè)電極20與耦合電極30間的電位，其本身為一 MOS開關(guān)。 圖4為顯示圖3的感測(cè)元結(jié)構(gòu)及電路安排的等效電路圖。圖5為圖4的簡化等效示意圖。如圖4與圖5所示，由于放大器12的正輸入端12P與地(GND)連接，而放大器12的特性在于正輸入端12P與負(fù)輸入端12N可以視為等電位。因此，負(fù)輸入端12N的雜散電容C—par2可以視為接地狀態(tài)，所以C—par2兩端因?yàn)榈入娢欢粫?huì)有電荷累積。這樣的安排是可以很有效的消除輸入端的雜散電容，因此可以大幅地提高感測(cè)的靈敏度。對(duì)于本發(fā)明的目的而言，可以藉此加厚絕緣保護(hù)層40的厚度，不僅可以增加抗靜電破壞的能力，也可以增加耐沖擊破壞的能力。 由圖5可以得到V。ut = VinX (Cref/Cfinger)，其中Cfinger為電容C_cell與電容C_couple的等效電容C_finger的電容值。 由此公式可以發(fā)現(xiàn)(CMf/CfingCT)可以視為一電性的增益(Gain)，也就是設(shè)計(jì)上加大C^值而且降低Cfi,值。 由于Cc。uple >> Ccell，因此由圖4中可以得知V。ut = VinX [Cref/(Ccell+Cfringe)]。當(dāng)
感測(cè)電極20與紋峰或紋谷接觸時(shí)； Vridge = VinX [Cref/ (Cridge+Cfringe) ] (1) Vvalley = VinX [Cref/ (Cvalley+Cfringe) ] (2) 因此可以得到感測(cè)電極20在紋峰與紋谷間的電壓差A(yù)V AV = VinXCrefX (Cridge-Cvalley) / [ (Cridge+Cfringe) X (Cvalley+Cfringe)] 由于本發(fā)明的目的在于加厚絕緣保護(hù)層的厚度，例如絕緣保護(hù)層厚度達(dá)到50微
米，若保護(hù)層材料為一般高分子例如Polyimide，其電容值(;idge將僅為幾fF (femto-Farad，
千萬億分之一法拉)，相較于感測(cè)電極20與周圍耦合電極30間的側(cè)向電容CMnge為小，且
紋谷與感測(cè)電極所形成的電容值Cvallq也遠(yuǎn)小于紋峰與感測(cè)電極所形成的電容值Cri一，因
此可以用一最簡單的公式表示本發(fā)明目的 AV = VinCrefCridge/Cfringe2 (3) 從方程式(3)可知，若要提高A V，則必須加大CMf和Cridge以及降低Cftinge，然而這三個(gè)值彼此間有相互關(guān)系。例如，參考電極是設(shè)置于感測(cè)電極20的下方，其最大范圍為相同于感測(cè)電極20的面積Arell，當(dāng)感測(cè)元陣列的規(guī)格確認(rèn)以后(例如500dpi的空間解析度)，每一單元面積為約50微米*50微米，其包括了感測(cè)電極20及部分耦合電極30，也就是說感測(cè)電極20面積越大，其邊緣就越靠近耦合電極30，則Cfti，也會(huì)越大。因此最佳化
CrrfCridgyCfting/將可以大幅地提高感測(cè)靈敏度，同時(shí)兼顧保護(hù)層厚度的增加，以達(dá)到本發(fā)明
的目的。 圖6為顯示依據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的單一感測(cè)元的放大剖面示意圖。如圖6所示，圖像感測(cè)裝置1更包括一驅(qū)動(dòng)電壓產(chǎn)生器50，用來產(chǎn)生一驅(qū)動(dòng)電壓V—drive，驅(qū)動(dòng)電壓V—drive直接接觸或耦合于物體2。由于人體為一帶電體，但是由于每個(gè)人的電性特質(zhì)不同會(huì)增加量測(cè)時(shí)的靈敏度變化，為此可以提供與感測(cè)裝置接觸皮膚的電位控制。如圖6所示，可以將驅(qū)動(dòng)電壓V—drive連接于皮膚。驅(qū)動(dòng)電壓V_driVe的提供方式包括提供一導(dǎo)體(圖中未明示)與皮膚接觸?；蛘?，可以通過導(dǎo)體與皮膚的中間串連一耦合電容或電阻或電感，將DC或AC信號(hào)連接至皮膚以提供驅(qū)動(dòng)電壓V_drive。 圖7為本發(fā)明的另一感測(cè)裝置在使用狀態(tài)下的示意圖。如圖7所示，感測(cè)電極20與耦合電極30距離基板10的距離不相等，也就是感測(cè)電極20與耦合電極30并非位于同一水平面上。 本發(fā)明的另一特征在于多個(gè)感測(cè)電極20對(duì)應(yīng)于一個(gè)耦合電極30。負(fù)回饋放大器12可以是一個(gè)或多個(gè)。因此，實(shí)施時(shí)，多個(gè)感測(cè)電極20位于基板10的上方，耦合電極30位于基板10的上方并位于感測(cè)電極20的周圍。絕緣保護(hù)層40位于感測(cè)電極20及耦合電極 30與物體2之間。各感測(cè)電極20與放置于其上方的物體2形成一感測(cè)電容C—ce11。各負(fù) 回饋放大器12的負(fù)輸入端12N是與對(duì)應(yīng)的感測(cè)電極20電連接，且負(fù)回饋放大器12的一信 號(hào)輸出端120是與耦合電極30電連接。多個(gè)參考電極60分別位于基板10與感測(cè)電極20 之間，其中感測(cè)電極20與參考電極60之間分別形成多個(gè)參考電容C—ref。由于此配置是圖 3的延伸，且為熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員所能輕易理解，故于此不再贅述。
圖8為顯示依據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的單一感測(cè)元的放大剖面示意圖。如圖8所示， 本實(shí)施例類似于第一實(shí)施例，不同之處在于耦合電極30電連接至圖像感測(cè)裝置1的一信號(hào) 輸入端NI，其接收輸入信號(hào)Vin。圖9為顯示圖8的感測(cè)元結(jié)構(gòu)及電路安排的等效電路圖。 圖10為圖9的簡化等效示意圖。紋峰與紋谷間的電壓差A(yù)V可以由圖9與圖10推論出， 如下所述。雜散電容C_parl與C_par3分別在整個(gè)電路的輸出端及輸入端，對(duì)整個(gè)感測(cè)信 號(hào)并不會(huì)造成重大的影響。與圖5相同的是，雜散電容C_par2都是連接到放大器12的負(fù) 輸入端12N。 如圖9與圖10所示，由于放大器12的正輸入端12P與地(GND)連接，而放大器12 的特性在于正輸入端12P與負(fù)輸入端12N可以視為等電位。因此，負(fù)輸入端12N的雜散電 容C_par2可以視為接地狀態(tài)，所以C_par2兩端因?yàn)榈入娢欢粫?huì)有電荷累積。這樣的安 排是可以很有效的消除輸入端的雜散電容，因此可以大幅地提高感測(cè)的靈敏度。對(duì)于本發(fā) 明的目的而言，可以藉此加厚絕緣保護(hù)層40的厚度，不僅可以增加抗靜電破壞的能力，也 可以增加耐沖擊破壞的能力。 由圖10可以得到V滅=VinX (Cfinger/Cref)，其中Cfinger為電容C_cel 1與電容C_ couple及側(cè)向雜散電容C_fringe的等效電容C_finger的電容值。 由此公式可以發(fā)現(xiàn)(CfingCT/(;rf)可以視為一電性的增益(Gain)，也就是設(shè)計(jì)上可 盡量加大CfingCT值而且降低Cref值。 等效電容C_finger的電容值可由下式計(jì)算得到 Cfinger — Cfringe+(Ccell X Ccouple) / (Ccell+Ccoupie) (4) 由于Cc。uple >> Ccell，因此公式(4)可以簡化得到V。ut = VinX (Cfringe+Ccell)/Cref。 當(dāng)感測(cè)電極20與紋峰或紋谷接觸時(shí)，所得到的輸出電壓Vridge及Vvalley如下
Vridge = VinX (Cridge+Cfringe) /Cref (5)
Vvalley = VinX (Cvalley+Cfringe) /Cref (6) 因此可以得到感測(cè)電極20在紋峰與紋谷間的電壓差A(yù) V如下
A V = Vin X (Cridge_Cvalley) / (Cref) (7) 從方程式(7)可知，若要提高A V，則必須增加Cridge與Cvalley的差異及降低Cref。 例如，參考電極設(shè)置于感測(cè)電極20的下方，其最大范圍為相同于感測(cè)電極20的面積Acen， 當(dāng)感測(cè)元陣列的規(guī)格確認(rèn)以后(例如500dpi的空間解析度)，每一單元面積為約50微米 *50微米，其包括了感測(cè)電極20及部分耦合電極30，也就是說感測(cè)電極20面積越大，CHdge 與Cvalley就會(huì)越大，因而感測(cè)電極20與手指的距離可以加大，故可以大幅地提高感測(cè)靈敏 度，同時(shí)兼顧保護(hù)層厚度的增加，以達(dá)到本發(fā)明的目的。 因此，本發(fā)明的感測(cè)電極20都是連接到負(fù)回饋放大器的負(fù)輸入端，而本發(fā)明最大 的特色是通過一耦合電極30的設(shè)計(jì)，其可以連接到信號(hào)輸入端或信號(hào)輸出端。耦合電極30
8并沒有直接與手指皮膚接觸，而是耦合電極30與手指之間存在有一絕緣層。這樣的效果可 以大幅提升此裝置的抗靜電放電(ESD)的能力，因?yàn)槿绻詈想姌O與皮膚接觸，代表耦合 電極必須要裸露于空氣中，則來自手指的靜電荷會(huì)直接導(dǎo)向裸露的耦合電極而傳導(dǎo)至晶片 內(nèi)部，導(dǎo)致晶片內(nèi)部被ESD破壞。耦合電極30的設(shè)計(jì)可以如圖l及圖ll所示，設(shè)計(jì)成柵極 型是包覆住每個(gè)感測(cè)電極，甚至延伸至晶片的其他區(qū)域或晶片外的區(qū)域。此外，耦合電極30 亦可以位于此等感測(cè)電極的一側(cè)(如圖11所示)、兩側(cè)或三側(cè)以及每個(gè)感測(cè)電極四周，且 耦合電極30的總面積可以盡量加大以使圖像感測(cè)裝置的感測(cè)效果更良好?；蛘?，耦合電極 30可以不位于感測(cè)電極的四周。 通過本發(fā)明的上述實(shí)施例，可以增加絕緣保護(hù)層的厚度，增加抗靜電破壞的能力， 并增加耐沖擊破壞的能力。 在較佳實(shí)施例的詳細(xì)說明中所提出的具體實(shí)施例僅用來方便說明本發(fā)明的技術(shù) 內(nèi)容，而非將本發(fā)明狹義地限制于上述實(shí)施例，例如本發(fā)明的一延伸變化可以是感測(cè)電極 及耦合電極不是直接與感測(cè)集成電路(IC)整合制作于半導(dǎo)體基板(Si)上(稱為系統(tǒng)晶片 (system on chip, SOC))，而是與感測(cè)集成電路(IC)分開。例如在在高分子基板或絕緣基 板或另一半導(dǎo)體基板上制作感測(cè)電極及耦合電極或參考電極，與感測(cè)IC通過封裝連結(jié)在 一起。另一種情況為高分子基板或絕緣基板會(huì)倒過來暴露于外讓手接觸，基板就好像是保 護(hù)層一樣，提供一與手接觸的表面。當(dāng)然在此情況下，基板與手接觸的表面更可以包括一接 觸層與手接觸，接觸層提供與前述保護(hù)層相同的材料特性。簡而言之，與物體直接接觸的保 護(hù)層或基板或接觸層都能提供例如耐沖擊、耐腐蝕、疏水及疏油特性。因此在不超出本發(fā)明 的精神及權(quán)利要求范圍的情況，所做的種種變化實(shí)施，皆屬于本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
一種圖像感測(cè)裝置，其特征在于，所述裝置是用來感測(cè)一物體的一圖像，所述圖像感測(cè)裝置至少包括一負(fù)回饋放大器；一基板；一感測(cè)電極，位于所述基板的上方；一耦合電極，位于所述基板的上方；以及一絕緣保護(hù)層，覆蓋所述感測(cè)電極及所述耦合電極，所述感測(cè)電極與所述物體形成一感測(cè)電容，所述耦合電極與所述物體形成一耦合電容，所述負(fù)回饋放大器的一負(fù)輸入端與所述感測(cè)電極電連接，且所述耦合電極電連接至所述負(fù)回饋放大器的一信號(hào)輸出端及所述圖像感測(cè)裝置的一信號(hào)輸入端的其一。
2. 如權(quán)利要求1所述的圖像感測(cè)裝置，其特征在于，所述裝置更包括一參考電極，其位于所述基板與所述感測(cè)電極之間，其中所述感測(cè)電極與所述參考電 極之間形成一參考電容，所述參考電極位于所述感測(cè)電極的下方。
3. 如權(quán)利要求1所述的圖像感測(cè)裝置，其特征在于，所述耦合電極位于所述感測(cè)電極 的周圍及/或所述的多個(gè)感測(cè)電極的一側(cè)。
4. 如權(quán)利要求1所述的圖像感測(cè)裝置，其特征在于，所述感測(cè)電極與所述耦合電極距 離所述基板的距離相等。
5. 如權(quán)利要求1所述的圖像感測(cè)裝置，其特征在于，所述感測(cè)電極與所述耦合電極距 離所述基板的距離不相等。
6. 如權(quán)利要求1所述的圖像感測(cè)裝置，其特征在于，所述負(fù)回饋放大器形成于所述基 板中。
7. 如權(quán)利要求1所述的圖像感測(cè)裝置，其特征在于，所述裝置更包括一驅(qū)動(dòng)電壓產(chǎn)生器，用來產(chǎn)生一驅(qū)動(dòng)電壓，所述驅(qū)動(dòng)電壓直接接觸或耦合于所述物體。
8. 如權(quán)利要求2所述的圖像感測(cè)裝置，其特征在于，所述耦合電極電連接至所述負(fù)回 饋放大器的所述信號(hào)輸出端。
9. 如權(quán)利要求8所述的圖像感測(cè)裝置，其特征在于，所述參考電極電連接至所述信號(hào) 輸入端，所述信號(hào)輸入端接收一輸入信號(hào)。
10. 如權(quán)利要求8所述的圖像感測(cè)裝置，其特征在于，所述裝置更包括一開關(guān)，其中所 述開關(guān)電連接于所述負(fù)回饋放大器的所述負(fù)輸入端及所述負(fù)回饋放大器的所述信號(hào)輸出 端，用來重設(shè)所述感測(cè)電極與所述耦合電極之間的電位。
11. 如權(quán)利要求2所述的圖像感測(cè)裝置，其特征在于，所述耦合電極電連接至所述圖像 感測(cè)裝置的所述信號(hào)輸入端。
12. 如權(quán)利要求11所述的圖像感測(cè)裝置，其特征在于，所述參考電極電連接至所述信 號(hào)輸出端。
13. 如權(quán)利要求11所述的圖像感測(cè)裝置，其特征在于，所述裝置更包括一開關(guān)，其中所 述開關(guān)電連接于所述負(fù)回饋放大器的所述負(fù)輸入端及所述負(fù)回饋放大器的所述信號(hào)輸出 端，用來重設(shè)所述感測(cè)電極與所述參考電極之間的電位。
14. 如權(quán)利要求1所述的圖像感測(cè)裝置，其特征在于，所述負(fù)回饋放大器的一正輸入端 接地。
全文摘要
一種圖像感測(cè)裝置，用來感測(cè)一物體的一圖像。圖像感測(cè)裝置至少包括一負(fù)回饋放大器、一基板、一感測(cè)電極、一耦合電極及一絕緣保護(hù)層。感測(cè)電極及耦合電極位于基板的上方。絕緣保護(hù)層覆蓋感測(cè)電極及耦合電極。感測(cè)電極與物體形成一感測(cè)電容。耦合電極與物體形成一耦合電容。負(fù)回饋放大器的一負(fù)輸入端與感測(cè)電極電連接，且耦合電極電連接至負(fù)回饋放大器的一信號(hào)輸出端及圖像感測(cè)裝置的一信號(hào)輸入端的其一。
文檔編號(hào)A61B5/117GK101727575SQ20091012996
公開日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2009年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月10日
發(fā)明者周正三 申請(qǐng)人:神盾股份有限公司