[發(fā)明專利]一種超聲波指紋采集器件及其制備方法

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• 申請日: 2017-01-09
• 公開（公告）號: CN106711320A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發(fā)明（設計）人: 任天令;陳源泉;楊軼
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01L41/053
• 分類號: H01L41/053;H01L41/08;H01L41/23;H01L41/29;G06K9/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司11002
• 代理人: 李相雨

1.一種超聲波指紋采集器件，其特征在于，所述器件包括：由下至上依次連接的基底、超聲波陣列層及封裝層；

所述超聲波陣列層成型在所述基底的頂面，且所述超聲波陣列層與位于所述器件外部的基板電連接；

所述封裝層成型在所述超聲波陣列層上，且所述封裝層包括：用于貼合手指指紋的剛性保護層，以及，成型在所述剛性保護層與所述超聲波陣列層之間的耦合層；

所述器件還包括：成型在所述基底與超聲波陣列層之間的上絕緣層、成型在所述基底底部的下絕緣層、以及部分成型在所述超聲波陣列層與所述封裝層之間的絕緣鈍化層，且上絕緣層、下絕緣層及絕緣鈍化層均為二氧化硅層。

2.根據(jù)權利要求1所述的器件，其特征在于，所述超聲波陣列層包括：由下至上依次連接的黏附層、下電極、壓電層及上電極；

所述黏附層成型在所述上絕緣層上；

所述下電極成型在所述黏附層上；

所述壓電層成型在所述下電極上，且所述壓電層的層表面為陣列單元圖形；

所述上電極成型在所述壓電層上，且所述上電極經設置在絕緣鈍化層的窗口，用引線與位于所述器件外部的基板電連接；

其中，所述黏附層為鈦層，所述下電極的材質為鉑，所述壓電層為鋯鈦酸鉛薄膜層或氮化鋁薄膜層，所述上電極的材質為鋁。

3.根據(jù)權利要求1所述的器件，其特征在于，所述基底的底面成型有未與所述上絕緣層的底面接觸的矩形振動腔，且所述基底為圓形的硅片。

4.一種超聲波指紋采集器件的制備方法，其特征在于，所述方法包括：

步驟1.分別在選取的基底的兩面形成絕緣層；

步驟2.在位于所述基底頂面的絕緣層上依次形成黏附層、下電極及壓電層；

步驟3.對所述壓電層進行圖形化處理，并在經圖形化處理后的所述壓電層上形成上電極；

步驟4.在成型有所述上電極的當前器件的上表面形成絕緣鈍化層，并在所述絕緣鈍化層上刻蝕得到窗口，使得所述上電極自所述窗口內露出，以及將所述上電極引出至預設的基板上；

步驟5.在位于所述基底的底面的絕緣層上形成未與所述基底的底面接觸的振動腔；

步驟6.在成型有所述絕緣硅鈍化層的器件表面上依次形成耦合層及剛性保護層，完成所述指紋采集器件的制備。

5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟1包括：

步驟1-1.選取圓形的硅片作為所述指紋采集器件的基底；

步驟1-2.根據(jù)熱氧化工藝，在所述硅片的頂面氧化得到用于絕緣的上二氧化硅層，以及在所述硅片的底面氧化得到用于絕緣的下二氧化硅層，其中，所述上二氧化硅層及下二氧化硅層的厚度均小于所述硅片的厚度。

6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟2包括：

步驟2-1.根據(jù)磁控濺射工藝，在所述上二氧化硅層上濺射得到作為黏附層的鈦層，并將濺射得到的鈦層在管式爐中進行氧化，其中，所述鈦層的厚度小于所述二氧化硅層的厚度；

步驟2-2.在氧化后的所述鈦層上濺射得到作為下電極的鉑層，并將所述鉑層在高溫退火爐中進行熱退火處理，其中，所述鉑層的厚度大于所述鈦層的厚度；

步驟2-3.根據(jù)磁控濺射工藝在經熱退火處理的所述鉑層上濺射得到作為壓電層的鋯鈦酸鉛薄膜層或氮化鋁薄膜層；或者，根據(jù)溶膠-凝膠法在經熱退火處理的所述鉑層上淀積得到作為壓電層的鋯鈦酸鉛薄膜層。

7.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟3包括：

步驟3-1.根據(jù)光刻或刻蝕工藝對所述壓電層進行圖形化處理，將所述壓電層的層表面處理為陣列單元圖形；

步驟3-2.在經刻蝕處理后的所述壓電層上成型得到作為所述上電極的鋁片，使得所述下電極、壓電層及上電極構成所述指紋采集器件的陣列。

8.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟4包括：

步驟4-1.根據(jù)化學淀積法或磁控濺射法，在成型有所述上電極的當前器件的上表面成型得到作為絕緣鈍化層的二氧化硅鈍化層；

步驟4-2.根據(jù)光刻或刻蝕工藝，在所述二氧化硅鈍化層上的需要引出信號的位置進行刻蝕，得到窗口，使得所述上電極的引出塊自所述窗口內露出；

步驟4-3.根據(jù)引線鍵合的方式，用引線將所述上電極引出到用于測試或者封裝的基板上。