[發(fā)明專利]光學(xué)指紋器件及其制造方法

在審

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• 申請日: 2019-11-04
• 公開（公告）號: CN112768480A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 夏歡;馬小妹;杜柯
• 申請（專利權(quán)）人: 格科微電子（上海）有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146;G06K9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供一種光學(xué)指紋器件及其制造方法，該方法包括如下步驟:S100：提供第一面上形成有圖像傳感器的第一晶圓；S200：在第一晶圓的第一面上設(shè)置由第二晶圓形成的擋光結(jié)構(gòu)；S300：將透光層粘合至擋光結(jié)構(gòu)；S400：在透光層上形成若干微透鏡；從而形成所述光學(xué)指紋器件。本發(fā)明通過提供第一面上形成有圖像傳感器的第一晶圓，在第一晶圓的第一面上設(shè)置由第二晶圓形成的擋光結(jié)構(gòu)，取代現(xiàn)有技術(shù)中采用有機(jī)擋光材料形成的擋光結(jié)構(gòu)，在有效降低光線串?dāng)_導(dǎo)致的信號干擾的同時，提高了生產(chǎn)效率，降低了工藝難度，改善了可靠性，提高了光學(xué)指紋器件的整體性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光學(xué)指紋器件及其制造方法。

背景技術(shù)

目前的指紋識別方案有光學(xué)技術(shù)，硅技術(shù)（電容式/射頻式），超聲波技術(shù)等。其中，光學(xué)指紋識別技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于便攜式電子裝置中。

光學(xué)指紋識別技術(shù)采用光學(xué)取像設(shè)備根據(jù)的是光的全反射原理（FTIR）。光線照到壓有指紋的透光層（例如有機(jī)、無機(jī)玻璃）外表，反射光線由圖像傳感器去取得，反射光的量依賴于壓在玻璃外表的指紋脊和谷的深度，以及皮膚與玻璃間的油脂和水分。光線經(jīng)玻璃射到谷的中央后在玻璃與空氣的界面發(fā)生全反射，光線被反射到圖像傳感器，而射向脊的光線不發(fā)生全反射，而是被脊與玻璃接觸面吸收或者漫反射到別的中央，這樣就在圖像傳感器上構(gòu)成了指紋的圖像。

由于需要較大尺寸的微透鏡以增加入射光的能量，實現(xiàn)較高的圖像質(zhì)量，而且現(xiàn)有技術(shù)中，透光層的厚度通常難以做到50μm以上的厚度，因為更大的厚度需要在圖像傳感器的相鄰像素單元之間設(shè)置較厚的擋光結(jié)構(gòu)（例如15-50μm）以便解決入射光進(jìn)入圖像傳感器的相鄰像素單元從而造成信號串?dāng)_的問題，提高光學(xué)指紋器件的光學(xué)性能。但需注意的是，擋光結(jié)構(gòu)需要避開圖像傳感器的焊盤區(qū)域，以免影響焊盤區(qū)域的電學(xué)連接性能。現(xiàn)有技術(shù)中，通常是在圖像傳感器晶圓表面涂布有機(jī)擋光材料后，再通過刻蝕工藝去除像素單元和焊盤區(qū)域?qū)?yīng)的有機(jī)擋光材料，從而在像素單元之間形成擋光結(jié)構(gòu)，因此需要涂布多層有機(jī)擋光材料，涂布效率較低，而在刻蝕去除像素單元和焊盤區(qū)域?qū)?yīng)的有機(jī)擋光材料時，一般干法刻蝕一次只能去除5-10μm厚度，且每去除1μm一般需要0.5-1分鐘，因此去除效率也比較低，產(chǎn)能非常有限。并且由于有機(jī)擋光材料的厚度較大，刻蝕的深寬比較高，溝槽寬度難以控制，工藝難度較大。此外，由于有機(jī)擋光材料與圖像傳感器晶圓的CTE（熱膨脹系數(shù)）相差較大，可靠性不高，導(dǎo)致光學(xué)指紋器件的整體性能受到影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種光學(xué)指紋器件及其制造方法，在有效降低光線串?dāng)_導(dǎo)致的信號干擾的同時，提高生產(chǎn)效率，降低工藝難度，改善可靠性，提高光學(xué)指紋器件的整體性能。

基于以上考慮，本發(fā)明的一個方面提供一種光學(xué)指紋器件的制造方法，包括如下步驟:S100：提供第一面上形成有圖像傳感器的第一晶圓；S200：在第一晶圓的第一面上設(shè)置由第二晶圓形成的擋光結(jié)構(gòu)；S300：將透光層粘合至擋光結(jié)構(gòu)；S400：在透光層上形成若干微透鏡；從而形成所述光學(xué)指紋器件。

優(yōu)選的，在第一晶圓的第一面上設(shè)置由第二晶圓形成的擋光結(jié)構(gòu)的步驟包括：先刻蝕第二晶圓形成擋光結(jié)構(gòu)，再將擋光結(jié)構(gòu)粘合至第一晶圓的第一面。

優(yōu)選的，在第一晶圓的第一面上設(shè)置由第二晶圓形成的擋光結(jié)構(gòu)的步驟包括：先將第二晶圓粘合或氧化層鍵合至第一晶圓的第一面，再刻蝕第二晶圓形成擋光結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述的光學(xué)指紋器件的制造方法還包括：在第一晶圓的第一面或第二晶圓的表面形成紅外截止濾光膜。

優(yōu)選的，采用第二晶圓氧化層鍵合至第一晶圓的第一面的方式時，所述紅外截止濾光膜上形成有二氧化硅層，以提高氧化層鍵合的性能。

優(yōu)選的，在所述第二晶圓的表面形成紅外截止濾光膜之前，先在第二晶圓的表面形成二氧化硅層。

優(yōu)選的，所述二氧化硅層的厚度大于等于100nm。