光學指紋識別裝置的形成方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種光學指紋識別裝置的形成方法，包括：提供硅基板；提供透光基板、圖像傳感器芯片，鍵合透光基板與圖像傳感器芯片，通過漸變通光量光刻方法于透光基板上形成透鏡陣列，所述透鏡陣列對應于圖像傳感器芯片的感光陣列；將硅基板與透光基板鍵合，刻蝕硅基板形成對應于透鏡陣列的通孔陣列以暴露出所述透鏡陣列，并且于相鄰透鏡之間形成硅光欄。本發(fā)明的光學指紋識別裝置的形成方法，通過漸變通光量光刻方法形成透鏡陣列，可滿足更為精細、復雜的透鏡制作要求，準確保證光學指紋識別裝置所需的光學特性，適用于便攜式電子設備，且與現(xiàn)有的芯片制作和封裝工藝兼容，以降低成本。
【專利說明】
光學指紋識別裝置的形成方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及圖像處理領域，尤其涉及一種光學指紋識別裝置的形成方法。
【背景技術】
[0002]目前的指紋識別方案有光學技術，硅技術(電容式/射頻式)，超聲波技術等。
[0003]光學技術采用光學取像設備根據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成了指紋的圖像。
[0004]然而，目前的光學指紋識別裝置體積較大，光程較長，無法應用到便攜式電子設備，例如手機上。適用于手機等便攜式電子設備的指紋識別裝置在體積有限的前提下，為保證所需的光學特性，例如分辨率，需要采用三維表面更為精細、復雜的透鏡，然而使用傳統(tǒng)的微加工技術，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，新開發(fā)的多層掩膜技術、激光三維立體光刻、電子束直接寫入技術等三維微加工技術，則存在精確度差、成本高、產量低等問題，無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指紋識別裝置的光學特性，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問題。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種光學指紋識別裝置的形成方法，滿足更為精細、復雜的透鏡制作要求，準確保證光學指紋識別裝置所需的光學特性，適用于便攜式電子設備，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)明提供一種光學指紋識別裝置的形成方法，包括:提供硅基板;提供透光基板、圖像傳感器芯片，鍵合透光基板與圖像傳感器芯片，通過漸變通光量光刻方法于透光基板上形成透鏡陣列，所述透鏡陣列對應于圖像傳感器芯片的感光陣列；將硅基板與透光基板鍵合，刻蝕硅基板形成對應于透鏡陣列的通孔陣列以暴露出所述透鏡陣列，并且于相鄰透鏡之間形成硅光欄。
[0008]優(yōu)選地，所述的光學指紋識別裝置的形成方法，還包括:于透光基板的相鄰透鏡之間形成黑膠層。
[0009]優(yōu)選地，所述黑膠層位于所述硅光欄與所述透光基板之間。
[0010]優(yōu)選地，所述的光學指紋識別裝置的形成方法，還包括:于所述硅光欄上方設置蓋板玻璃，所述蓋板玻璃與所述娃光欄之間存在空隙。
[0011]優(yōu)選地，所述的光學指紋識別裝置的形成方法，還包括:于所述硅基板朝向所述透光基板的表面上形成二氧化硅層、氮化硅層或鈦層，作為刻蝕硅基板的停止層。
[0012]優(yōu)選地，所述的光學指紋識別裝置的形成方法，還包括:刻蝕硅基板的步驟之后去除所述停止層。
[0013]優(yōu)選地，通過透光膠層將硅基板與透光基板鍵合，所述透光膠層覆蓋透鏡陣列。
[0014]優(yōu)選地，所述的光學指紋識別裝置的形成方法，還包括:形成硅光欄的步驟之后去除覆蓋透鏡陣列的透光膠層。
[0015]優(yōu)選地，所述的光學指紋識別裝置的形成方法，還包括:形成透鏡陣列的步驟之后于所述透鏡陣列上形成保護膜，形成硅光欄的步驟之后去除所述保護膜。
[0016]優(yōu)選地，所述的光學指紋識別裝置的形成方法，還包括:鍵合透光基板與圖像傳感器芯片的步驟之后，減薄圖像傳感器芯片的背面。
[0017]本發(fā)明的光學指紋識別裝置的形成方法，通過漸變通光量光刻方法形成透鏡陣列，可滿足更為精細、復雜的透鏡制作要求，準確保證光學指紋識別裝置所需的光學特性，適用于便攜式電子設備，且與現(xiàn)有的芯片制作和封裝工藝兼容，以降低成本。
【附圖說明】
[0018]通過參照附圖閱讀以下所作的對非限制性實施例的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯。
[0019]圖1-圖8為本發(fā)明的光學指紋識別裝置的形成方法的過程示意圖；
圖9為本發(fā)明的光學指紋識別裝置的形成方法的流程圖。
[0020]在圖中，貫穿不同的示圖，相同或類似的附圖標記表示相同或相似的裝置(模塊)或步驟。
【具體實施方式】
[0021]為解決上述現(xiàn)有技術中的問題，本發(fā)明提供一種光學指紋識別裝置的形成方法，通過漸變通光量光刻方法形成透鏡陣列，可滿足更為精細、復雜的透鏡制作要求，準確保證光學指紋識別裝置所需的光學特性，適用于便攜式電子設備，且與現(xiàn)有的芯片制作和封裝工藝兼容，以降低成本。
[0022]在以下優(yōu)選的實施例的具體描述中，將參考構成本發(fā)明一部分的所附的附圖。所附的附圖通過示例的方式示出了能夠實現(xiàn)本發(fā)明的特定的實施例。示例的實施例并不旨在窮盡根據本發(fā)明的所有實施例?？梢岳斫?，在不偏離本發(fā)明的范圍的前提下，可以利用其他實施例，也可以進行結構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利要求所限定。
[0023]如圖9所示，本發(fā)明提供一種光學指紋識別裝置的形成方法，包括:提供硅基板;提供透光基板、圖像傳感器芯片，鍵合透光基板與圖像傳感器芯片，通過漸變通光量光刻方法于透光基板上形成透鏡陣列，所述透鏡陣列對應于圖像傳感器芯片的感光陣列；將硅基板與透光基板鍵合，刻蝕硅基板形成對應于透鏡陣列的通孔陣列以暴露出所述透鏡陣列，并且于相鄰透鏡之間形成硅光欄。
[0024]漸變通光量光刻技術，又稱為灰度光刻(Gray-tone Lithography)技術，它通過灰度掩膜把加工光束能量密度分布調制成不同的形狀，對光刻膠進行曝光，微型器件一次成形，不需要移動掩膜或移動加工晶片，也不需要對光刻膠進行熱處理，只需要對掩膜版進行一定的編碼和標準的光刻設備，容易和其它IC工藝相兼容，實現(xiàn)系統(tǒng)芯片結構的制作?；叶裙饪淌褂没叶妊谀ふ{制均勻輻射，一次曝光顯影可形成任意表面的微光學器件，且能保證器件表面光滑，消除了二進制光刻過程中的對準誤差和多步光刻、多層掩膜的缺點，器件的性能和質量僅僅和曝光劑量有關，和加工過程無關，可重復性強。
[0025]因此，通過漸變通光量光刻方法形成透鏡陣列，可滿足更為精細、復雜的透鏡制作要求，準確保證光學指紋識別裝置所需的光學特性，適用于便攜式電子設備，且與現(xiàn)有的芯片制作和封裝工藝兼容，以降低成本。
[0026]以下結合具體實施例對本發(fā)明進一步闡述。
[0027]圖1-圖8為本發(fā)明的光學指紋識別裝置的形成方法的過程示意圖。
[0028]如圖1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。
[0029]如圖2-圖4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對應于圖像傳感器芯片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上形成保護膜251，以保證后續(xù)刻蝕步驟不對透鏡陣列造成傷害。
[0030]如圖5-圖7所示，將硅基板210上的停止層211朝向透光基板220，通過透光膠層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形成對應于透鏡陣列250的通孔陣列212，停止于停止層211，從而于相鄰透鏡之間形成硅光欄213。采用硅材質制作光欄，可以保證光欄的制作精度要求，包括高度、開口尺寸、對位的精度等，以保證光欄的擋光效果。此外優(yōu)選地，如圖4所示，還可以于透光基板220的相鄰透鏡之間形成黑膠層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，以實現(xiàn)更好的擋光效果。
[0031]如圖8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，以使光線到達蓋板玻璃260時的反射條件不受影響。
[0032]此后，可通過現(xiàn)有的封裝方法，例如CSP(芯片級封裝)、TSV(硅通孔)等技術進行封裝，以形成本發(fā)明的光學指紋識別裝置。
[0033]本發(fā)明的光學指紋識別裝置的形成方法，通過漸變通光量光刻方法形成透鏡陣列，可滿足更為精細、復雜的透鏡制作要求，準確保證光學指紋識別裝置所需的光學特性，適用于便攜式電子設備，且與現(xiàn)有的芯片制作和封裝工藝兼容，以降低成本。
[0034]對于本領域技術人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(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現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論如何來看，均應將實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”不排除復數(shù)。裝置權利要求中陳述的多個元件也可以由一個元件來實現(xiàn)。第一，第二等詞語用來表示名稱，而并不表示任何特定的順序。
【主權項】
1.一種光學指紋識別裝置的形成方法，其特征在于，包括: 提供娃基板； 提供透光基板、圖像傳感器芯片，鍵合透光基板與圖像傳感器芯片，通過漸變通光量光刻方法于透光基板上形成透鏡陣列，所述透鏡陣列對應于圖像傳感器芯片的感光陣列； 將硅基板與透光基板鍵合，刻蝕硅基板形成對應于透鏡陣列的通孔陣列以暴露出所述透鏡陣列，并且于相鄰透鏡之間形成硅光欄。2.根據權利要求1所述的光學指紋識別裝置的形成方法，其特征在于，還包括:于透光基板的相鄰透鏡之間形成黑膠層。3.根據權利要求2所述的光學指紋識別裝置的形成方法，其特征在于，所述黑膠層位于所述硅光欄與所述透光基板之間。4.根據權利要求1所述的光學指紋識別裝置的形成方法，其特征在于，還包括:于所述硅光欄上方設置蓋板玻璃，所述蓋板玻璃與所述硅光欄之間存在空隙。5.根據權利要求1所述的光學指紋識別裝置的形成方法，其特征在于，還包括:于所述硅基板朝向所述透光基板的表面上形成二氧化硅層、氮化硅層或鈦層，作為刻蝕硅基板的停止層。6.根據權利要求5所述的光學指紋識別裝置的形成方法，其特征在于，還包括:刻蝕硅基板的步驟之后去除所述停止層。7.根據權利要求1所述的光學指紋識別裝置的形成方法，其特征在于，通過透光膠層將硅基板與透光基板鍵合，所述透光膠層覆蓋透鏡陣列。8.根據權利要求7所述的光學指紋識別裝置的形成方法，其特征在于，還包括:形成硅光欄的步驟之后去除覆蓋透鏡陣列的透光膠層。9.根據權利要求1所述的光學指紋識別裝置的形成方法，其特征在于，還包括:形成透鏡陣列的步驟之后于所述透鏡陣列上形成保護膜，形成硅光欄的步驟之后去除所述保護膜。10.根據權利要求1所述的光學指紋識別裝置的形成方法，其特征在于，還包括:鍵合透光基板與圖像傳感器芯片的步驟之后，減薄圖像傳感器芯片的背面。
【文檔編號】H01L27/146GK105870142SQ201610275910
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月29日
【發(fā)明人】趙立新, 陳儉, 夏歡
【申請人】格科微電子（上海）有限公司