CN105956545A - 光学指纹识别装置的形成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光学指纹识别装置的形成方法,包括:提供硅基板,于硅基板上形成凹槽阵列;提供透光基板、图像传感器芯片,键合透光基板与图像传感器芯片,通过渐变通光量光刻方法于透光基板上形成透镜阵列,所述透镜阵列对应于图像传感器芯片的感光阵列;将硅基板的凹槽面与透光基板键合,所述凹槽阵列对应于所述透镜阵列,刻蚀硅基板的非凹槽面以暴露出所述透镜阵列,并且于相邻透镜之间形成硅光栏。本发明的光学指纹识别装置的形成方法,通过渐变通光量光刻方法形成透镜阵列,可满足更为精细、复杂的透镜制作要求,准确保证光学指纹识别装置所需的光学特性,适用于便携式电子设备,且与现有的芯片制作和封装工艺兼容,以降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及图像处理领域,尤其涉及一种光学指纹识别装置的形成方法。
背景技术
目前的指纹识别方案有光学技术,硅技术(电容式/射频式),超声波技术等。
光学技术采用光学取像设备根据的是光的全反射原理(FTIR)。光线照到压有指纹的玻璃外表,反射光线由图像传感器去取得,反射光的量依赖于压在玻璃外表的指纹脊和谷的深度,以及皮肤与玻璃间的油脂和水分。光线经玻璃射到谷的中央后在玻璃与空气的界面发生全反射,光线被反射到图像传感器,而射向脊的光线不发生全反射,而是被脊与玻璃接触面吸收或者漫反射到别的中央,这样就在图像传感器上构成了指纹的图像。
然而,目前的光学指纹识别装置体积较大,光程较长,无法应用到便携式电子设备,例如手机上。适用于手机等便携式电子设备的指纹识别装置在体积有限的前提下,为保证所需的光学特性,例如分辨率,需要采用三维表面更为精细、复杂的透镜,然而使用传统的微加工技术,如各向异性或各向同性干刻蚀、湿刻蚀只能加工有限形貌的表面,新开发的多层掩膜技术、激光三维立体光刻、电子束直接写入技术等三维微加工技术,则存在精确度差、成本高、产量低等问题,无法满足这类高精器件的制作要求。
因此,如何在体积有限的前提下,采取更为有效的透镜制作工艺以保证光学指纹识别装置的光学特性,且与现有的芯片制作和封装工艺兼容,以降低成本,是目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光学指纹识别装置的形成方法,满足更为精细、复杂的透镜制作要求,准确保证光学指纹识别装置所需的光学特性,适用于便携式电子设备,且与现有的芯片制作和封装工艺兼容,以降低成本。
基于以上考虑,本发明提供一种光学指纹识别装置的形成方法,包括:提供硅基板,于硅基板上形成凹槽阵列;提供透光基板、图像传感器芯片,键合透光基板与图像传感器芯片,通过渐变通光量光刻方法于透光基板上形成透镜阵列,所述透镜阵列对应于图像传感器芯片的感光阵列;将硅基板的凹槽面与透光基板键合,所述凹槽阵列对应于所述透镜阵列,刻蚀硅基板的非凹槽面以暴露出所述透镜阵列,并且于相邻透镜之间形成硅光栏。
优选地,所述的光学指纹识别装置的形成方法,还包括:于透光基板的相邻透镜之间形成黑胶层。
优选地,所述黑胶层位于所述硅光栏与所述透光基板之间。
优选地,所述的光学指纹识别装置的形成方法,还包括:于所述硅光栏上设置盖板玻璃,所述盖板玻璃与所述硅光栏之间存在空隙。
优选地,所述的光学指纹识别装置的形成方法,还包括:于所述凹槽阵列上形成二氧化硅层、氮化硅层或钛层,作为刻蚀非凹槽面的停止层。
优选地,所述的光学指纹识别装置的形成方法,还包括:刻蚀非凹槽面的步骤之后去除所述停止层。
优选地,所述的光学指纹识别装置的形成方法,还包括:形成透镜阵列的步骤之后于所述透镜阵列上形成保护膜,形成硅光栏的步骤之后去除所述保护膜。
优选地,所述的光学指纹识别装置的形成方法,还包括:键合透光基板与图像传感器芯片的步骤之后,减薄图像传感器芯片的背面。
本发明的光学指纹识别装置的形成方法,通过渐变通光量光刻方法形成透镜阵列,可满足更为精细、复杂的透镜制作要求,准确保证光学指纹识别装置所需的光学特性,适用于便携式电子设备,且与现有的芯片制作和封装工艺兼容,以降低成本。
附图说明
通过参照附图阅读以下所作的对非限制性实施例的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。
图1-图10为本发明的光学指纹识别装置的形成方法的过程示意图;
图11为本发明的光学指纹识别装置的形成方法的流程图。
在图中,贯穿不同的示图,相同或类似的附图标记表示相同或相似的装置(模块)或步骤。
具体实施方式
为解决上述现有技术中的问题,本发明提供一种光学指纹识别装置的形成方法,通过渐变通光量光刻方法形成透镜阵列,可满足更为精细、复杂的透镜制作要求,准确保证光学指纹识别装置所需的光学特性,适用于便携式电子设备,且与现有的芯片制作和封装工艺兼容,以降低成本。
在以下优选的实施例的具体描述中,将参考构成本发明一部分的所附的附图。所附的附图通过示例的方式示出了能够实现本发明的特定的实施例。示例的实施例并不旨在穷尽根据本发明的所有实施例。可以理解,在不偏离本发明的范围的前提下,可以利用其他实施例,也可以进行结构性或者逻辑性的修改。因此,以下的具体描述并非限制性的,且本发明的范围由所附的权利要求所限定。
如图11所示,本发明提供一种光学指纹识别装置的形成方法,包括:提供硅基板,于硅基板上形成凹槽阵列;提供透光基板、图像传感器芯片,键合透光基板与图像传感器芯片,通过渐变通光量光刻方法于透光基板上形成透镜阵列,所述透镜阵列对应于图像传感器芯片的感光阵列;将硅基板的凹槽面与透光基板键合,所述凹槽阵列对应于所述透镜阵列,刻蚀硅基板的非凹槽面以暴露出所述透镜阵列,并且于相邻透镜之间形成硅光栏。
渐变通光量光刻技术,又称为灰度光刻(Gray-tone Lithography)技术,它通过灰度掩膜把加工光束能量密度分布调制成不同的形状,对光刻胶进行曝光,微型器件一次成形,不需要移动掩膜或移动加工晶片,也不需要对光刻胶进行热处理,只需要对掩膜版进行一定的编码和标准的光刻设备,容易和其它IC工艺相兼容,实现***芯片结构的制作。灰度光刻使用灰度掩膜调制均匀辐射,一次曝光显影可形成任意表面的微光学器件,且能保证器件表面光滑,消除了二进制光刻过程中的对准误差和多步光刻、多层掩膜的缺点,器件的性能和质量仅仅和曝光剂量有关,和加工过程无关,可重复性强。
因此,通过渐变通光量光刻方法形成透镜阵列,可满足更为精细、复杂的透镜制作要求,准确保证光学指纹识别装置所需的光学特性,适用于便携式电子设备,且与现有的芯片制作和封装工艺兼容,以降低成本。
以下结合具体实施例对本发明进一步阐述。
图1-图10为本发明的光学指纹识别装置的形成方法的过程示意图。
如图1-图3所示,提供硅基板110,于硅基板110上形成凹槽阵列111。优选地,于凹槽阵列111上形成二氧化硅层、氮化硅层或钛层112,作为后续刻蚀的停止层。
如图4-图6所示,提供透光基板120、图像传感器芯片130,键合透光基板120与图像传感器芯片130之后,减薄图像传感器芯片130的背面,再通过渐变通光量光刻方法于透光基板120上形成透镜阵列150,该透镜阵列150对应于图像传感器芯片130的感光阵列(未示出)。优选地,形成透镜阵列150的步骤之后于透镜阵列150上形成保护膜151,以保证后续刻蚀步骤不对透镜阵列造成伤害。
如图7-图9所示,将硅基板110的凹槽面与透光基板120键合,使凹槽阵列111对应于透镜阵列150,减薄并刻蚀硅基板110的非凹槽面,停止于停止层112,从而于相邻透镜之间形成硅光栏113。采用硅材质制作光栏,可以保证光栏的制作精度要求,包括高度、开口尺寸、对位的精度等,以保证光栏的挡光效果。此外优选地,如图6所示,还可以于透光基板120的相邻透镜之间形成黑胶层140,该黑胶层140位于后续形成的硅光栏113与透光基板120之间,作为硅光栏113的辅助,以实现更好的挡光效果。
如图10所示,依次去除凹槽阵列111中的停止层112和保护膜151(例如采用干法刻蚀),暴露出透镜阵列150。优选地,于硅光栏113上设置盖板玻璃160,该盖板玻璃160于芯片周边的非感光区域(未示出)进行粘接固定,并保证盖板玻璃160在感光区域中与硅光栏113之间存在空隙,以使光线到达盖板玻璃160时的反射条件不受影响。
此后,可通过现有的封装方法,例如CSP(芯片级封装)、TSV(硅通孔)等技术进行封装,以形成本发明的光学指纹识别装置。
本发明的光学指纹识别装置的形成方法,通过渐变通光量光刻方法形成透镜阵列,可满足更为精细、复杂的透镜制作要求,准确保证光学指纹识别装置所需的光学特性,适用于便携式电子设备,且与现有的芯片制作和封装工艺兼容,以降低成本。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论如何来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的。此外,明显的,“包括”一词不排除其他元素和步骤,并且措辞“一个”不排除复数。装置权利要求中陈述的多个元件也可以由一个元件来实现。第一,第二等词语用来表示名称,而并不表示任何特定的顺序。
Claims (8)
1.一种光学指纹识别装置的形成方法,其特征在于,包括:
提供硅基板,于硅基板上形成凹槽阵列;
提供透光基板、图像传感器芯片,键合透光基板与图像传感器芯片,通过渐变通光量光刻方法于透光基板上形成透镜阵列,所述透镜阵列对应于图像传感器芯片的感光阵列;
将硅基板的凹槽面与透光基板键合,所述凹槽阵列对应于所述透镜阵列,刻蚀硅基板的非凹槽面以暴露出所述透镜阵列,并且于相邻透镜之间形成硅光栏。
2.根据权利要求1所述的光学指纹识别装置的形成方法,其特征在于,还包括:于透光基板的相邻透镜之间形成黑胶层。
3.根据权利要求2所述的光学指纹识别装置的形成方法,其特征在于,所述黑胶层位于所述硅光栏与所述透光基板之间。
4.根据权利要求1所述的光学指纹识别装置的形成方法,其特征在于,还包括:于所述硅光栏上设置盖板玻璃,所述盖板玻璃与所述硅光栏之间存在空隙。
5.根据权利要求1所述的光学指纹识别装置的形成方法,其特征在于,还包括:于所述凹槽阵列上形成二氧化硅层、氮化硅层或钛层,作为刻蚀非凹槽面的停止层。
6.根据权利要求5所述的光学指纹识别装置的形成方法,其特征在于,还包括:刻蚀非凹槽面的步骤之后去除所述停止层。
7.根据权利要求1所述的光学指纹识别装置的形成方法,其特征在于,还包括:形成透镜阵列的步骤之后于所述透镜阵列上形成保护膜,形成硅光栏的步骤之后去除所述保护膜。
8.根据权利要求1所述的光学指纹识别装置的形成方法,其特征在于,还包括:键合透光基板与图像传感器芯片的步骤之后,减薄图像传感器芯片的背面。
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