光學(xué)指紋識(shí)別裝置及其形成方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種光學(xué)指紋識(shí)別裝置及其形成方法，通過(guò)漸變通光量光刻方法形成透鏡陣列，可滿足更為精細(xì)、復(fù)雜的透鏡制作要求，準(zhǔn)確保證光學(xué)指紋識(shí)別裝置所需的光學(xué)特性，適用于便攜式電子設(shè)備，且與現(xiàn)有的芯片制作和封裝工藝兼容，以降低成本。
【專利說(shuō)明】
光學(xué)指紋識(shí)別裝置及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域，尤其涉及一種光學(xué)指紋識(shí)別裝置及其形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前的指紋識(shí)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。
[0003]光學(xué)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。
[0004]然而，目前的光學(xué)指紋識(shí)別裝置體積較大，光程較長(zhǎng)，無(wú)法應(yīng)用到便攜式電子設(shè)備，例如手機(jī)上。適用于手機(jī)等便攜式電子設(shè)備的指紋識(shí)別裝置在體積有限的前提下，為保證所需的光學(xué)特性，例如分辨率，需要采用三維表面更為精細(xì)、復(fù)雜的透鏡，然而使用傳統(tǒng)的微加工技術(shù)，如各向異性或各向同性干刻蝕、濕刻蝕只能加工有限形貌的表面，新開(kāi)發(fā)的多層掩膜技術(shù)、激光三維立體光刻、電子束直接寫(xiě)入技術(shù)等三維微加工技術(shù)，則存在精確度差、成本高、產(chǎn)量低等問(wèn)題，無(wú)法滿足這類高精器件的制作要求。
[0005]因此，如何在體積有限的前提下，采取更為有效的透鏡制作工藝以保證光學(xué)指紋識(shí)別裝置的光學(xué)特性，且與現(xiàn)有的芯片制作和封裝工藝兼容，以降低成本，是目前需要解決的技術(shù)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種光學(xué)指紋識(shí)別裝置及其形成方法，滿足更為精細(xì)、復(fù)雜的透鏡制作要求，準(zhǔn)確保證光學(xué)指紋識(shí)別裝置所需的光學(xué)特性，適用于便攜式電子設(shè)備，且與現(xiàn)有的芯片制作和封裝工藝兼容，以降低成本。
[0007]基于以上考慮，本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種光學(xué)指紋識(shí)別裝置的形成方法，包括:通過(guò)漸變通光量光刻方法形成透鏡陣列。
[0008]優(yōu)選地，所述的光學(xué)指紋識(shí)別裝置的形成方法還包括:于相鄰?fù)哥R之間形成黑膠層。
[0009]優(yōu)選地，所述的光學(xué)指紋識(shí)別裝置的形成方法還包括:于相鄰?fù)哥R之間形成硅光欄。
[0010]優(yōu)選地，所述的光學(xué)指紋識(shí)別裝置的形成方法還包括:于所述硅光欄上方設(shè)置蓋板玻璃，所述蓋板玻璃與所述娃光欄之間存在空隙。
[0011]本發(fā)明的另一方面提供一種光學(xué)指紋識(shí)別裝置，包括通過(guò)漸變通光量光刻方法形成的透鏡陣列。
[0012]優(yōu)選地，所述的光學(xué)指紋識(shí)別裝置還包括位于相鄰?fù)哥R之間的黑膠層。
[0013]優(yōu)選地，所述的光學(xué)指紋識(shí)別裝置還包括位于相鄰?fù)哥R之間的硅光欄。
[0014]優(yōu)選地，所述的光學(xué)指紋識(shí)別裝置還包括位于所述硅光欄上方的蓋板玻璃，所述蓋板玻璃與所述硅光欄之間存在空隙。
[0015]本發(fā)明的光學(xué)指紋識(shí)別裝置及其形成方法，通過(guò)漸變通光量光刻方法形成透鏡陣列，可滿足更為精細(xì)、復(fù)雜的透鏡制作要求，準(zhǔn)確保證光學(xué)指紋識(shí)別裝置所需的光學(xué)特性，適用于便攜式電子設(shè)備，且與現(xiàn)有的芯片制作和封裝工藝兼容，以降低成本。
【附圖說(shuō)明】
[0016]通過(guò)參照附圖閱讀以下所作的對(duì)非限制性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯。
[0017]圖1-圖10為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例一的光學(xué)指紋識(shí)別裝置的形成方法的過(guò)程示意圖；圖11-圖18為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例二的光學(xué)指紋識(shí)別裝置的形成方法的過(guò)程示意圖。
[0018]在圖中，貫穿不同的示圖，相同或類似的附圖標(biāo)記表示相同或相似的裝置(模塊)或步驟。
【具體實(shí)施方式】
[0019]為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種光學(xué)指紋識(shí)別裝置及其形成方法，通過(guò)漸變通光量光刻方法形成透鏡陣列，可滿足更為精細(xì)、復(fù)雜的透鏡制作要求，準(zhǔn)確保證光學(xué)指紋識(shí)別裝置所需的光學(xué)特性，適用于便攜式電子設(shè)備，且與現(xiàn)有的芯片制作和封裝工藝兼容，以降低成本。
[0020]在以下優(yōu)選的實(shí)施例的具體描述中，將參考構(gòu)成本發(fā)明一部分的所附的附圖。所附的附圖通過(guò)示例的方式示出了能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的特定的實(shí)施例。示例的實(shí)施例并不旨在窮盡根據(jù)本發(fā)明的所有實(shí)施例?？梢岳斫?，在不偏離本發(fā)明的范圍的前提下，可以利用其他實(shí)施例，也可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)性或者邏輯性的修改。因此，以下的具體描述并非限制性的，且本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求所限定。
[0021]本發(fā)明提供一種光學(xué)指紋識(shí)別裝置及其形成方法，包括:通過(guò)漸變通光量光刻方法形成透鏡陣列。
[0022]漸變通光量光刻技術(shù)，又稱為灰度光刻(Gray-tone Lithography)技術(shù)，它通過(guò)灰度掩膜把加工光束能量密度分布調(diào)制成不同的形狀，對(duì)光刻膠進(jìn)行曝光，微型器件一次成形，不需要移動(dòng)掩膜或移動(dòng)加工晶片，也不需要對(duì)光刻膠進(jìn)行熱處理，只需要對(duì)掩膜版進(jìn)行一定的編碼和標(biāo)準(zhǔn)的光刻設(shè)備，容易和其它IC工藝相兼容，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)芯片結(jié)構(gòu)的制作?；叶裙饪淌褂没叶妊谀ふ{(diào)制均勻輻射，一次曝光顯影可形成任意表面的微光學(xué)器件，且能保證器件表面光滑，消除了二進(jìn)制光刻過(guò)程中的對(duì)準(zhǔn)誤差和多步光刻、多層掩膜的缺點(diǎn)，器件的性能和質(zhì)量?jī)H僅和曝光劑量有關(guān)，和加工過(guò)程無(wú)關(guān)，可重復(fù)性強(qiáng)。
[0023]因此，通過(guò)漸變通光量光刻方法形成透鏡陣列，可滿足更為精細(xì)、復(fù)雜的透鏡制作要求，準(zhǔn)確保證光學(xué)指紋識(shí)別裝置所需的光學(xué)特性，適用于便攜式電子設(shè)備，且與現(xiàn)有的芯片制作和封裝工藝兼容，以降低成本。
[0024]以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步闡述。
[0025]實(shí)施例一圖1-圖10為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例一的光學(xué)指紋識(shí)別裝置的形成方法的過(guò)程示意圖。
[0026]如圖1-圖3所示，提供硅基板110，于硅基板110上形成凹槽陣列111。優(yōu)選地，于凹槽陣列111上形成二氧化硅層、氮化硅層或鈦層112，作為后續(xù)刻蝕的停止層。
[0027]如圖4-圖6所示，提供透光基板120、圖像傳感器芯片130，鍵合透光基板120與圖像傳感器芯片130之后，減薄圖像傳感器芯片130的背面，再通過(guò)漸變通光量光刻方法于透光基板120上形成透鏡陣列150，該透鏡陣列150對(duì)應(yīng)于圖像傳感器芯片130的感光陣列(未示出)。優(yōu)選地，形成透鏡陣列150的步驟之后于透鏡陣列150上形成保護(hù)膜151，以保證后續(xù)刻蝕步驟不對(duì)透鏡陣列造成傷害。
[0028]如圖7-圖9所示，將硅基板110的凹槽面與透光基板120鍵合，使凹槽陣列111對(duì)應(yīng)于透鏡陣列150，減薄并刻蝕硅基板110的非凹槽面，停止于停止層112，從而于相鄰?fù)哥R之間形成硅光欄113。采用硅材質(zhì)制作光欄，可以保證光欄的制作精度要求，包括高度、開(kāi)口尺寸、對(duì)位的精度等，以保證光欄的擋光效果。此外優(yōu)選地，如圖6所示，還可以于透光基板120的相鄰?fù)哥R之間形成黑膠層140，該黑膠層140位于后續(xù)形成的硅光欄113與透光基板120之間，作為硅光欄113的輔助，以實(shí)現(xiàn)更好的擋光效果。
[0029]如圖10所示，依次去除凹槽陣列111中的停止層112和保護(hù)膜151(例如采用干法刻蝕)，暴露出透鏡陣列150。優(yōu)選地，于硅光欄113上設(shè)置蓋板玻璃160，該蓋板玻璃160于芯片周邊的非感光區(qū)域(未示出)進(jìn)行粘接固定，并保證蓋板玻璃160在感光區(qū)域中與硅光欄113之間存在空隙，以使光線到達(dá)蓋板玻璃160時(shí)的反射條件不受影響。
[0030]此后，可通過(guò)現(xiàn)有的封裝方法，例如CSP(芯片級(jí)封裝)、TSV(硅通孔)等技術(shù)進(jìn)行封裝，以形成本發(fā)明的光學(xué)指紋識(shí)別裝置。
[0031]實(shí)施例二圖11-圖18為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例二的光學(xué)指紋識(shí)別裝置的形成方法的過(guò)程示意圖。
[0032]如圖11所示，提供硅基板210，優(yōu)選地，于硅基板210上形成二氧化硅層、氮化硅層或鈦層211，作為后續(xù)刻蝕的停止層。
[0033]如圖12-圖14所示，提供透光基板220、圖像傳感器芯片230，鍵合透光基板220與圖像傳感器芯片230之后，減薄圖像傳感器芯片230的背面，再通過(guò)漸變通光量光刻方法于透光基板220上形成透鏡陣列250，該透鏡陣列250對(duì)應(yīng)于圖像傳感器芯片230的感光陣列(未示出)。優(yōu)選地，形成透鏡陣列250的步驟之后于透鏡陣列250上形成保護(hù)膜251，以保證后續(xù)刻蝕步驟不對(duì)透鏡陣列造成傷害。
[0034]如圖15-圖17所示，將硅基板210上的停止層211朝向透光基板220，通過(guò)透光膠層270將硅基板210與透光基板220鍵合，透光膠層270覆蓋透鏡陣列250，減薄并刻蝕硅基板210形成對(duì)應(yīng)于透鏡陣列250的通孔陣列212，停止于停止層211，從而于相鄰?fù)哥R之間形成硅光欄213。采用硅材質(zhì)制作光欄，可以保證光欄的制作精度要求，包括高度、開(kāi)口尺寸、對(duì)位的精度等，以保證光欄的擋光效果。此外優(yōu)選地，如圖14所示，還可以于透光基板220的相鄰?fù)哥R之間形成黑膠層240，該黑膠層240位于后續(xù)形成的硅光欄213與透光基板220之間，作為硅光欄213的輔助，以實(shí)現(xiàn)更好的擋光效果。
[0035]如圖18所示，依次去除通孔陣列212中的停止層211，透光膠層270和保護(hù)膜251(例如采用干法刻蝕)，暴露出透鏡陣列250。優(yōu)選地，于娃光欄213上設(shè)置蓋板玻璃260，該蓋板玻璃260于芯片周邊的非感光區(qū)域(未示出)進(jìn)行粘接固定，并保證蓋板玻璃260在感光區(qū)域中與硅光欄213之間存在空隙，以使光線到達(dá)蓋板玻璃260時(shí)的反射條件不受影響。
[0036]此后，可通過(guò)現(xiàn)有的封裝方法，例如CSP(芯片級(jí)封裝)、TSV(硅通孔)等技術(shù)進(jìn)行封裝，以形成本發(fā)明的光學(xué)指紋識(shí)別裝置。
[0037]本發(fā)明的光學(xué)指紋識(shí)別裝置及其形成方法，通過(guò)漸變通光量光刻方法形成透鏡陣列，可滿足更為精細(xì)、復(fù)雜的透鏡制作要求，準(zhǔn)確保證光學(xué)指紋識(shí)別裝置所需的光學(xué)特性，適用于便攜式電子設(shè)備，且與現(xiàn)有的芯片制作和封裝工藝兼容，以降低成本。
[0038]對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無(wú)論如何來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的。此外，明顯的，“包括”一詞不排除其他元素和步驟，并且措辭“一個(gè)”不排除復(fù)數(shù)。裝置權(quán)利要求中陳述的多個(gè)元件也可以由一個(gè)元件來(lái)實(shí)現(xiàn)。第一，第二等詞語(yǔ)用來(lái)表示名稱，而并不表示任何特定的順序。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種光學(xué)指紋識(shí)別裝置的形成方法，其特征在于，包括:通過(guò)漸變通光量光刻方法形成透鏡陣列。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)指紋識(shí)別裝置的形成方法，其特征在于，還包括:于相鄰?fù)哥R之間形成黑膠層。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)指紋識(shí)別裝置的形成方法，其特征在于，還包括:于相鄰?fù)哥R之間形成娃光欄。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)指紋識(shí)別裝置的形成方法，其特征在于，還包括:于所述硅光欄上方設(shè)置蓋板玻璃，所述蓋板玻璃與所述硅光欄之間存在空隙。5.—種光學(xué)指紋識(shí)別裝置，其特征在于，包括通過(guò)漸變通光量光刻方法形成的透鏡陣列。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)指紋識(shí)別裝置，其特征在于，還包括位于相鄰?fù)哥R之間的黑膠層。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)指紋識(shí)別裝置，其特征在于，還包括位于相鄰?fù)哥R之間的娃光欄。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光學(xué)指紋識(shí)別裝置，其特征在于，還包括位于所述硅光欄上方的蓋板玻璃，所述蓋板玻璃與所述娃光欄之間存在空隙。
【文檔編號(hào)】G06K9/00GK105868737SQ201610275912
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年4月29日
【發(fā)明人】趙立新, 陳儉, 夏歡
【申請(qǐng)人】格科微電子（上海）有限公司