CN106250807A - 具有包括模子的异构涂覆结构的指纹感测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有包括模子的异构涂覆结构的指纹感测装置，其中该指纹感测装置包括感测芯片，所述感测芯片包括电容性感测元件的阵列。感测装置包括被布置在感测元件的阵列的顶部上的层中的涂覆材料，涂覆材料包括用模子材料填充的多个腔体，其中，腔体的位置与感测元件的位置相对应，使得腔体的横截面区域覆盖相应的感测元件的区域的至少一部分，并且其中，模子材料的介电常数高于涂覆材料的介电常数。本发明还涉及一种用于制造这样的装置的方法。
Description
技术领域
本发明涉及用于指纹传感器的涂覆结构。特别地，本发明涉及用于增强指纹传感器的性能的异构涂覆结构。
背景技术
由于用于身份验证的生物装置特别是指纹感测装置的发展已引起制造出更小、更低廉以及更节能的装置，因此对这样的装置的可能应用不断增多。
特别地，由于小尺寸因素、相对有利的成本/性能因素以及高的用户接受度，指纹感测在例如消费者电子装置中已经越来越多地被采用。
由于基于CMOS技术构建的用于提供指纹感测元件和辅助逻辑电路的电容式指纹感测装置可以被制造得既小又节能同时能够高准确度地识别指纹，所以这样的感测装置变得越来越受欢迎。因此，电容式指纹传感器有利地用于消费者电子产品，如便携式计算机、平板电脑和移动电话例如智能手机。
指纹感测芯片通常包括电容式感测元件的阵列，电容式感测元件的阵列提供指示若干感测结构与放置在指纹传感器表面上的手指之间的电容量的测量值。感测芯片还可以包括用于处理感测元件阵列的寻址的逻辑电路。
典型的指纹传感器被保护以使得手指不会与感测元件进行物理接触。特别地，可以期望在传感器的顶部上布置玻璃板以保护传感器，或者将传感器布置在显示屏玻璃之后。通过在感测表面与感测元件之间布置元件，增加了感测表面与感测元件之间的距离，这减小了放置在装置的感测表面上的手指与电容式感测元件之间的电容性耦合。这又引起图像模糊效果。由于在手指与任意给定像素之间的距离增加，每个像素开始从不直接垂直地位于所述像素顶部上的区域接收信号，从而导致图像模糊，负面地影响传感器分辨指纹中的精细特征的性能。
鉴于上述问题，期望改进放置在感测表面上的手指与感测元件之间的电容性耦合。
US2013/0201153公开了如下指纹感测装置：其中，在指纹感测装置的感测表面与感测元件之间布置有导电线。在导电线之间布置有绝缘材料。然而，手指与像素之间的直接电接触可能会引起与静电放电(ESD)相关的问题。此外，表面的金属部分可能会氧化，引起不期望的美学效果。
发明内容
鉴于指纹感测装置的上述期望特性以及现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种指纹感测装置和一种用于制造指纹感测装置的方法，其提供了放置在感测表面上的手指与感测装置的感测元件之间的改进的电容性耦合。
根据本发明的第一方面，提供了用于制造指纹感测装置的方法，该方法包括：提供感测芯片，所述感测芯片包括感测元件的阵列，所述感测元件被配置成连接至读出电路以用于检测每个感测元件与放置在感测装置的感测表面上的手指之间的电容性耦合；沉积涂覆材料的层，所述涂覆材料的层覆盖导电感测元件的阵列；在涂覆材料中形成多个腔体，其中，腔体的位置与感测元件的位置相对应，使得腔体的横截面区域覆盖相应感测元件的区域的至少一部分，其中，形成腔体包括在相邻的腔体之间形成开口，以使得液体模子可以在相邻的腔体之间流动；以及用模子材料填充腔体，所述模子材料具有比涂覆材料的介电常数高的介电常数。
在本文中感测芯片应当被理解为包括处于导电板或导电垫形式的通常被布置成阵列的多个感测元件，其能够在每个感测元件与放置在指纹感测装置的外表面的手指之间形成电容性耦合。通过读出针对每个感测元件的电容性耦合，由于电容性耦合的距离相关性，可以检测到指纹的脊和谷。为了获得具有足够分辨率的指纹图像，感测元件通常基本上要小于手指的特征(脊和谷)。通常，芯片还可以被称为管芯。
根据本发明的各种实施方式的感测装置可以在常规刚性PCB基板上形成或者其可以使用柔性类型的基板来实现。
可以通过形成异构涂层来实现手指与感测元件之间的改进的电容性耦合，其中，感测元件上面的层的部分具有比周围部分的介电常数高的介电常数，从而将电场朝向相应的感测元件会聚。此外，本发明基于如下认识：通过选择或形成具有比周围涂覆材料的介电常数高的介电常数的模子材料，使用用于覆盖和保护感测装置的模子来获得该效果。从而，可以在材料堆没有实质性改变的情况下来实现改进的电容性耦合，意味着可以使用常规制造工艺。
腔体的横截面区域覆盖相应感测元件的区域的至少一部分的含意应当被解释为意指腔体可能覆盖感测元件的整个区域或可能不覆盖感测元件的整个区域。此外，不要求腔体处于感测元件上方的中心，尽管这样做会非常好。
此外，重要的是要注意，腔体应当被理解为在涂覆材料中的腔体，其后续会被填充模子材料。
涂覆材料可以指被布置成覆盖感测芯片并且特别是感测元件的任何材料。涂覆材料经常被称为晶片涂层。
涂覆材料针对每个感测元件可以包括一个腔体。尽管并不严格要求腔体的数目与感测元件的数目的比率为1:1，但这最可能实现电容性耦合的最大改进。然而，可能存在如下情形：期望仅在感测元件中的一些上具有腔体。例如，出于各种原因，可能难以分开相邻的腔体，在这种情况下，可以采用将腔体仅设置在选择数目的感测元件上的模式。
根据本发明的一个实施方式，用模子材料填充腔体的步骤可以有利地包括压缩模塑。此外，压缩模塑的步骤可以包括将微粒化的模子颗粒分散在涂层上和腔体中；加热模子微粒以及向模子微粒施加压力。压缩模塑能够填充小的结构，例如当前感测装置的腔体。相比之下，传递模塑(还被称为喷射模塑)最有可能不被用于填充当前结构的腔体，这是因为在传递模塑中，模子被要求在到达要填充的一些腔体之前行进一段距离。随着模子的传递，模子开始固化，这使得传递模塑不适合用于填充本文所描述的腔体类型。
根据本发明的一个实施方式，可以通过旋涂或通过喷涂来有利地沉积涂层，这可以在完整晶片上实施，从而提供大规模的高效工艺。使用旋涂或喷涂还允许针对涂层的期望厚度来容易地修改工艺。涂覆材料优选地在感测芯片上布置成均匀层以覆盖感测元件，这可以通过旋涂和喷涂来实现。
根据本发明的一个实施方式，模子材料的介电常数可以在5至100的范围内，并且涂覆材料的介电常数可以在2至5的范围内。该指定范围应当被认为是提供期望效果的示例性范围。模子材料和涂覆材料可以具有在本发明的各种实施方式的范围内的指定范围之外的介电常数。
此外，可以将模子材料的介电常数与涂覆材料的介电常数之间的比率有利地选择成等于或者大于2:1。关于聚焦效果，是两个介电常数之间的比率来确定聚焦的量，其中，更高的比率提供更好的聚焦。应当注意的是，上面提到的介电常数和比率仅是示例，并且原则上高于1的任何比率均可以实现期望的有利效果，尽管该效果将随着比率的增加而增加。
在本发明的一个实施方式中，模子材料可以有利地包括介电常数高于模子材料的平均介电常数的填充颗粒，这是调节模子材料的平均介电常数的一种方法。填充颗粒可以被称为介电填充颗粒或高k填充颗粒。因此，可以对模子材料的介电常数进行选择使得可以针对涂覆材料的不同选择来实现期望比率。此外，当根据特定应用的需要来提供不同的介电常数时可以使用一种并且相同的模子材料。由于不需要针对不同的模子材料来调整工艺，所以这简化了制造工艺。
根据本发明的一个实施方式，填充颗粒可以有利地包括铁电材料，如钛酸钡(BaTiO3)。存在具有高介电常数的铁电材料的范围，并且该范围内的铁电材料可以适于作为填充材料使用。当然，也可以使用其他填充颗粒，如氧化铝(Al2O3)。一个期望特性是：填充材料应当可以以与模子材料均匀混合的形式来提供，并且所述填充材料没有在模子材料中凝聚，这是因为模子材料的介电常数在感测装置的整个表面上是至少近似均匀的很重要。
在本发明的一个实施方式中，每个腔体可以有利地包括至少一个侧面开口，该侧面开口将腔体连接至至少一个相邻腔体，使得在沉积模子材料时模子材料能够在相邻的腔体之间流动。在制造指纹感测装置期间，模子材料是通过压缩模塑来提供的，其中，对模子进行加热使其变成流体并且然后将其压缩以填充涂层中的腔体。期望实现模子材料的均匀厚度分布以提供在整个感测表面上测量的一致性。特别地，期望避免填充有空气的腔体。借助于涂层中的使相邻的腔体能够实现流体连接的侧面开口，模子材料可以在腔体之间流动以形成覆盖感测装置的均匀模层。
根据本发明的一个实施方式，开口可以优选地大于模子材料中的填充颗粒的最大尺寸。由于期望实现模子材料的均匀分布，优选的是相邻的腔体之间的开口要大于介电填充颗粒以使得填充颗粒可以在相邻的腔体之间自由流动并且不会堵塞开口。
根据本发明的一个实施方式，涂覆材料可以有利地为光致抗蚀剂。通过使用光致抗蚀剂，腔体可以使用常规光刻技术以及显影工艺来形成腔体，这简化了整个工艺流程。此外，可以容易地将光致抗蚀剂调节成具有特定介电常数以便可以获得介电常数的期望比率。此外，可以使用例如旋涂或喷涂在完整的晶片上以高的准确度和厚度均匀性来沉积光致抗蚀剂。
在本发明的一个实施方式中，该方法还可以包括在提供模子材料的步骤之前对涂覆材料进行等离子清洗。对涂覆材料的表面进行等离子清洗改进了涂层的润湿性，进而改进了模子材料对腔体的填充。等离子清洗还向模子材料提供了具有改进的粘附力的表面。
根据本发明的一个实施方式，该方法还包括：在模子材料上沉积粘合剂；以及借助于粘合剂将保护板附接至指纹感测装置。保护板通常包括介电材料，以提供放置于板上的手指与感测芯片的感测元件之间的良好的电容性耦合。特别地，保护板可以有利地包括玻璃材料或陶瓷材料，如化学钢化玻璃、ZrO2或蓝宝石。上述材料都提供了有利的特性，其在于它们是硬的并且从而抵抗磨损与断裂，以及在于它们是介电的从而提供放置于保护板的表面上的手指与感测装置的感测元件之间的良好的电容性耦合。本文所描述的保护板通常构成指纹感测装置的外表面，该外表面还被称为感测表面。
此外，用于将保护板附接至感测芯片的粘合剂可以有利地具有与模子材料相同的介电常数，以使其不会影响保护板与感测元件之间的场特性。
根据本发明的第二方面，提供了指纹感测装置，其包括：感测芯片，所述感测芯片包括感测元件的阵列，所述感测元件被配置成连接至读出电路以用于检测每个感测元件与放置在感测装置的感测表面上的手指之间的电容性耦合；以及涂覆材料，所述涂覆材料被布置在感测元件的阵列的顶部上的层中，所述涂覆材料包括填充有模子材料的多个腔体，其中，通过压缩模塑来沉积模子材料，其中，腔体的位置与感测元件的位置相对应，使得腔体的横截面区域覆盖相应感测元件的区域的至少一部分，并且其中，模子材料的介电常数高于涂覆材料的介电常数。
有利地，本发明的第二方面的效果和特征与以上结合本发明的第一方面所描述的效果和特征是非常相似的。
还提供了用于制造指纹感测装置的方法，该方法包括：提供感测芯片，所述感测芯片包括感测元件的阵列，所述感测元件被配置成连接至读出电路以用于检测每个感测元件与放置在感测装置的感测表面上的手指之间的电容性耦合；沉积涂覆材料的层，所述涂覆材料的层覆盖导电感测元件的阵列；在涂覆材料中形成多个沟槽，其中，沟槽的位置与相邻的感测元件之间的区域相对应；用模子材料填充沟槽，该模子材料具有比涂覆材料的介电常数低的介电常数。
涂覆材料中的沟槽可以被认为遵循感测元件之间的边界的对准。通常，感测元件被布置成具有一定间距——这里定义为感测元件的中心对中心的距离——的方形阵列，其中，该间距大于感测元件的尺寸，从而在相邻感测元件之间形成未占据区域。
通过在沟槽中提供模子材料，并且其中模子材料的介电常数低于涂覆材料的介电常数，提供了异构涂层，并且实现了关于本发明的第一方面所讨论的聚焦效果。
此外，用模子材料填充沟槽的步骤可以有利地包括压缩模塑。
还提供了指纹感测装置，该指纹感测装置包括：感测芯片，所述感测芯片包括感测元件的阵列，所述感测元件被配置成连接至读出电路以用于检测每个感测元件与放置在感测装置的感测表面上的手指之间的电容性耦合；以及涂覆材料，所述涂覆材料被布置在感测元件的阵列的顶部上的层中，所述涂覆材料包括填充有模子材料的多个沟槽，其中，沟槽的位置与相邻的感测元件之间的区域相对应，其中，模子材料通过压缩模塑来沉积；并且其中，模子材料的介电常数低于涂覆材料的介电常数。
当研究所附权利要求和以下描述时，本发明的另外的特征以及本发明的优点将变得明显。本领域技术人员认识到，在不背离本发明的范围的情况下可以对本发明的不同的特征进行组合以创建与在下文中所描述的实施方式不同的实施方式。
附图说明
现在将参照示出本发明的示例性实施方式的附图来更详细地描述本发明的这些方面和其他方面，在附图中：
图1示意性地示出了包括根据本发明的实施方式的指纹感测装置的手持电子装置；
图2a至图2b示意性地示出了根据本发明的一个实施方式的指纹感测装置；
图3a至图3b示意性地示出了根据本发明的实施方式的指纹感测装置；
图4是概述了用于制造根据本发明的一个实施方式的指纹感测装置的方法的大体步骤的流程图；
图5a至图5d示意性地示出了用于制造根据本发明的实施方式的指纹感测装置的方法；
图6示意性地示出了根据本发明的一个实施方式的指纹感测装置；
图7是概述用于制造根据本发明的一个实施方式的指纹感测装置的方法的大体步骤的流程图；
图8a至图8c示意性地示出了用于制造根据本发明的一个实施方式的指纹感测装置的方法；
图9示意性地示出了根据本发明的一个实施方式的指纹感测装置；以及
图10a至图10b示意性地示出了根据本发明的实施方式的指纹感测装置的细节。
具体实施方式
在当前的详细描述中，主要关于电容性指纹感测装置来讨论根据本发明的指纹感测装置的各种实施方式。还讨论用于制造指纹感测装置的方法。
图1是包括指纹感测装置102的手持装置100的示意性示图，该指纹感测装置102包括触摸屏显示器104。指纹感测装置102可以在例如移动电话、平板电脑、便携式计算机或者需要一种方式来验证和/或认证用户的任何其他电子装置中使用。
图2是根据本发明的一个实施方式的指纹感测装置200的示意性示图。该感测装置200的外表面被称为感测表面，因为该外表面是将要放置手指以获取指纹图像的表面。指纹感测装置基于感测芯片202，感测芯片202包括感测元件204的阵列。感测元件204此处被示出为布置成方形阵列，所述感测元件具有约50x50μm的尺寸并且相邻的元件之间的距离为约5μm。感测元件204是导电的，通常是金属的，并且可以将感测元件204一般近似地认为是作为平行板电容器中的一个板，其中放置在指纹感测装置200的感测表面上的手指代表另一个板。每个感测元件204被连接至读出电路(未示出)以用于检测每个所述感测元件204与放置在感测表面201上的手指之间的电容性耦合。
涂覆材料205被布置在感测元件204的阵列的顶部的层中，并且该涂覆材料包括多个腔体206，所述腔体206由覆盖和保护感测元件204的模子材料208所填充，由此形成指纹传感器200的外表面。
腔体206还可以被称为是在涂覆材料205中的开口或凹陷。腔体206的目的是使模子材料能够布置在感测元件204的正上方，而不布置在感测元件之间的区域中，以使得模子材料208在垂直方向上被布置在感测元件204与感测表面201之间。具有比涂覆材料205的介电常数高的介电常数的模子材料208则将充当如下聚焦元件：该聚焦元件帮助将手指与感测元件204之间的电磁场线朝向感测元件204会聚。该效果另外在图2b中示出，图2b示出了指纹感测装置200的侧视图，其中，手指212的脊和谷位于感测表面201上。可以看到，由于模子材料208具有更高的介电常数，所以发起于感测表面上并非位于感测元件204正上方的位置的场线214朝向涂层中包括模子材料208的腔体弯曲。此外，为了减小或阻止从指纹脊到达不直接位于该脊正下方的感测元件204的场线，具有比模子材料208的介电常数低的介电常数的涂覆材料205充当阻挡结构。因此，由于手指212与感测元件204之间的非垂直耦合被减小，所以图案化的涂层205有助于减小或防止所获取的图像模糊。在图2b中，由于介电常数的不同，涂覆材料205中的场比模子材料208中的场低。
原则上，涂覆材料205的介电常数与模子材料208的介电常数之间的比率决定场线的分布。1:2的比率已经可以提供有利的效果，然而在1:10至1:20的范围内的比率会是更优选的。本文所讨论的材料的介电常数是材料的平均相对介电常数。相应的材料可以例如是组合物并且包括分别具有不同的介电常数的颗粒，所述颗粒与体材料一起提供由此产生的平均介电常数。例如，可以通过使用常规模子材料以及通过添加铁电材料如钛酸钡(BaTiO3)的颗粒来获得具有增加的介电常数的模子材料，其中，钛酸钡(BaTiO3)本身具有1000以上的介电常数。通过选择所添加的介电材料的类型和浓度，可以将模子材料和涂覆材料调节成具有在合理范围内——如在2至100之间——的期望介电常数。针对具有不同介电常数ε1、ε2的组分的混合物，所得到的介电常数εeff可以根据如下所示的Lichtenecker模型来确定。
logεeff＝v1logε1+v2logε2
其中，v1和v2是根据实验所确定的常数。
图3a是根据本发明的一个实施方式的指纹感测装置的示意图，其中，在涂覆材料中的相邻的腔体206经由腔体的侧壁上的通道306或开口306被连接。通道306使得在压缩模塑期间液体模子能够在相邻的腔体之间流动，这将会在关于用于制造指纹感测装置的方法中进一步详细讨论。相邻的腔体之间的开口306被构造成比存在于模子材料208中的任何填充颗粒的颗粒尺寸大，以使得模子可以在腔体之间自由流动而不存在填充颗粒堵塞开口的风险。优选地，开口具有比填充颗粒的最大尺寸大的尺寸。对于铁电颗粒如BaTiO3颗粒，典型的最大颗粒尺寸可以在1μm至3μm的范围内。然而，具有高介电常数的填充颗粒还可以以具有亚μm直径的纳米颗粒的形式来提供。因此，相邻的腔体之间的开口306可以被基于填充颗粒的尺寸以及基于用于使涂层图案化的方法来选择，开口306的实际尺寸可以在5μm至10μm的范围内。此外，模子材料208可以包括附加的填充颗粒，以便调节模子材料的参数，如粘度和热膨胀系数。所述开口可以适于具有比这样的填充颗粒的最大尺寸大的尺寸。然而，优先要保证影响模子的介电常数的介电颗粒可以自由流动，以使得在感测芯片的整个区域上的模子中可以实现均匀的介电常数。
图3b是根据本发明的一个实施方式的指纹感测装置的示意图，其中，连接涂覆材料中的相邻的腔体206的开口308位于感测元件204的拐角处，即在腔体206的拐角中。应当理解的是，连接相邻的腔体的开口可以以很多不同的方式来构造，以实现使模子能够在相邻的腔体之间流动的效果。
图4是概述用于制造根据本发明的一个实施方式的制造方法的大体步骤的流程图。该制造方法还将会参照图5a至图5d进行描述。
首先，在步骤402中，提供感测芯片202并且在该感测芯片202上沉积404涂层。涂层通常具有均匀厚度并且被布置成覆盖该感测芯片的整个区域。涂层可以例如是通过旋涂所沉积的光致抗蚀剂，并且光致抗蚀剂可以是或者正性光致抗蚀剂或者负性光致抗蚀剂。
借助于常规光刻技术和后续的显影在涂层205中形成406腔体206以形成具有如在图5a中例示的期望形状和分布的腔体。通常，腔体被构造成贯穿涂层以暴露出感测元件。此外，感测元件可以由在CMOS工艺领域中众所周知的氮化硅基的钝化层(未示出)所覆盖。然而，余留在腔体中的特定小的厚度的涂覆材料将基本上不会影响感测装置200的整体特性。通常，每个腔体206位于相应的感测元件204上方的中心，腔体206具有与感测元件204相同的形状，并且腔体的尺寸优选地尽可能地接近感测元件204的尺寸。然而，在腔体之间余留的侧壁必须足够厚以便保持结构稳定性。作为示例，对于50x50μm尺寸的感测元件，涂层具有约30μm的厚度并且腔体优选地具有在30x30μm至40x40μm的范围内的尺寸。
在形成腔体206之后，可以以等离子清洗工艺对涂层205进行处理，以改进表面的润湿性并且改进涂层与后续沉积的模子材料之间的粘附力。等离子清洗可以例如包括混合有惰性气体——如氮气或氩气——的氧气。
作为接下来的步骤，在涂层205上沉积模子微粒502以使得微粒502填充腔体，如在图5b中所示。
接下来，对模子微粒502进行加热并且对其施加压力，以使得模子材料熔化以及从而将熔化了的模子材料压进腔体中，以使得腔体如图5c中所示被填充以模子材料208。
在图5d中示出了可选的制造步骤，其中，借助于布置在模子材料208与保护板502之间的粘合剂将保护板502附接至感测装置。在包括保护板502的装置中，保护板的外表面504形成感测装置的感测表面。保护板502可以例如是具有在100μm至1000μm范围内的厚度的蓝宝石板。保护板502还可以是在包括触摸屏的手持装置中的防护玻璃罩，覆盖指纹感测装置的防护玻璃罩还可以覆盖手持装置的显示屏和触摸屏部分。原则上，保护板可以是用于覆盖和保护感测装置、同时仍然允许放置在保护板的表面上的手指与感测元件之间的电容性耦合的任何结构。
图6是根据本发明的另一实施方式的指纹感测装置600的示意性示图。指纹感测装置基于感测芯片202，感测芯片202包括感测元件204的方形阵列。在很多方面，图6的感测装置600与图2a的感测装置是类似的。然而，感测装置600包括涂层602，涂层602具有填充有模子材料606的多个沟槽604。沟槽604与感测元件204之间的区域对准。此外，模子材料606的介电常数比涂层602的材料的介电常数低。涂层602则将充当下述聚焦元件，该聚焦元件帮助使手指与感测元件204之间的电磁场线以如参考图2a和图2b所描述的类似的方式朝向感测元件204会聚。此外，可以以如上述针对模子材料的相同的方式使用介电填充颗粒来调节涂层的介电常数。
图7是概述用于制造根据本发明的一个实施方式的制造方法的大体步骤的流程图。该制造方法还将参照图8a至图8c进行描述。
首先，在步骤702中，提供感测芯片202并且接下来在该感测芯片202上沉积704涂层。涂层通常具有均匀厚度并且被布置成覆盖包括感测元件204的感测芯片的整个区域。涂层可以例如是通过旋涂所沉积的光致抗蚀剂，并且光致抗蚀剂可以是正性光致抗蚀剂或者负性光致抗蚀剂。为了获得具有比模子材料的介电常数高的介电常数的涂覆材料，介电填充颗粒可以与涂覆材料混合。介电填充颗粒可以类似于上述与图2a至图2b所示出的实施方式相关的填充颗粒。
借助于常规光刻技术和后续的显影在涂层205中形成706沟槽604，以形成具有如在图8a中例示的期望形状和方向的沟槽。原则上，沟槽与感测元件204之间的区域对准。剩余的涂层602从而形成布置在感测元件204的顶部上的方形结构，并且与感测元件204对准。
在涂层中形成沟槽之后，如在图8b中示出的那样提供708模子微粒502。应当注意的是，在这个实施方式中，模子材料不需要包括具有比模子材料的剩余物的介电常数高的介电常数的填充颗粒。
接下来，对模子微粒进行压缩模塑710以使得模子材料填充涂层中的沟槽，如图8c中所示。
图9示意性地示出了根据本发明的一个实施方式的指纹感测装置900。在大多方面，感测装置900与图2a中示出的感测装置是类似的。然而，在图9的感测装置中，腔体更小，意味着腔体周围的侧壁902更厚并且侧壁902在感测元件204上延伸出去。为了保证侧壁902的足够的结构稳定性，可以期望具有比相邻元件之间的距离更厚的侧壁902。还可以基于所使用的技术来选择侧壁的厚度以在涂层中形成图案。此外，对于较小的腔体，与腔体中的模子材料的高介电常数相关的有利效果仍然存在，尽管该效果与腔体的尺寸近似成比例。
上面的示例性实施方式已经描述了使用光致抗蚀剂作为涂层。然而，使用其他涂覆材料也能够实现本发明构思的各种优点。例如，涂覆材料可以包括沉积的硬掩模，该硬掩模后续通过例如反应离子深刻蚀(DRIE)来图案化。
图10a是感测装置的感测元件204的示意图。这里，代表根据上述各种实施方式的涂层或模子的长方体结构910被布置在感测元件204上。在图10b中，代表根据上述各种实施方式的涂层或模子的圆柱状结构920被布置在感测元件204上。图10a至图10b意在示出位于感测元件之上的具有比周围材料的介电常数更高的介电常数的部分原则上可以具有任意形状。例如，可以基于从制造角度所期望的形状来选择该形状。
应当注意的是，本文所讨论的本发明的大致方面不限于本说明中所公开的特定维度和尺寸。上述描述仅提供了如通过权利要求所限定的本发明的构思的示例性实施方式。
即使已经参照本发明的具体示例性实施方式描述了本发明，但是许多不同的变体、变型等对本领域的技术人员而言将会变得明显。此外，应当注意的是，可以省略、互换或以各种方式布置装置和方法的各部分，只要装置和方法仍能够执行本发明的功能即可。
另外，技术人员在根据对附图、公开内容和所附权利要求进行的研究来实践所要求保护的发明时，可以理解并且实现对所公开的实施方式的变化。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且单数“一”或“一个”不排除复数形式。在互不相同的从属权利要求中叙述了某些措施的这一事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。
Claims (14)
1.一种用于制造指纹感测装置的方法，所述方法包括：
提供感测芯片，所述感测芯片包括感测元件的阵列，所述感测元件被配置成连接至读出电路以用于检测每个所述感测元件与放置在所述感测装置的感测表面上的手指之间的电容性耦合；
沉积涂覆材料的层，所述涂覆材料的层覆盖导电感测元件的所述阵列；
在所述涂覆材料中形成多个腔体，其中，所述腔体的位置与所述感测元件的位置相对应，使得腔体的横截面区域覆盖相应的感测元件的区域的至少一部分，其中，形成所述腔体包括在相邻的腔体之间形成开口，以使得液体模子能够在相邻的腔体之间流动；以及
用模子材料填充所述腔体，所述模子材料具有比所述涂覆材料的介电常数高的介电常数。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述用模子材料填充所述腔体的步骤包括压缩模塑。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述压缩模塑的步骤包括：
将微粒化的模子颗粒分散在所述涂覆材料的层上以及所述腔体中；
加热所述微粒化的模子颗粒；以及
向所述微粒化的模子颗粒施加压力。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述涂覆材料的层是通过旋涂或通过喷涂来沉积的。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述模子材料的介电常数在5至100的范围内。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述涂覆材料的介电常数在2至5的范围内。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述模子的介电常数与所述涂覆材料的介电常数之间的比率等于或大于2:1。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述模子材料包括介电常数高于所述模子材料的平均介电常数的填充颗粒。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述填充颗粒包括铁电材料，如钛酸钡(BaTiO3)。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述开口大于所述模子材料中的所述填充颗粒的最大尺寸。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述涂覆材料是光致抗蚀剂，并且其中，在所述涂覆材料中形成多个腔体包括通过光刻技术对所述涂覆材料的层进行图案化。
12.根据权利要求1所述的方法，还包括在提供所述模子材料的步骤之前对所述涂覆材料进行等离子清洗。
13.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在所述模子材料上沉积粘合剂；以及
借助于所述粘合剂将保护板附接至所述指纹感测装置。
14.一种指纹感测装置，包括：
感测芯片，所述感测芯片包括感测元件的阵列，所述感测元件被配置成连接至读出电路以用于检测每个所述感测元件与放置在所述感测装置的感测表面上的手指之间的电容性耦合；以及
涂覆材料，所述涂覆材料被布置在所述感测元件的阵列的顶部上的层中，所述涂覆材料包括用模子材料填充的多个腔体，其中，所述模子材料是通过压缩模塑来沉积的；其中，所述腔体的位置与所述感测元件的位置相对应，使得腔体的横截面区域覆盖相应的感测元件的区域的至少一部分，所述腔体包括在相邻的腔体之间的开口，以使得在压缩模塑期间液体模子能够在相邻的腔体之间流动；并且其中，所述模子材料的介电常数高于所述涂覆材料的介电常数。
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