光学指纹器件的制造方法与流程

1.本发明涉及一种光学指纹器件的制造方法。


背景技术：

2.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。其中，光学指纹识别技术已被广泛应用于便携式电子装置中。
3.光学指纹识别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透光层（例如有机、无机玻璃）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。
4.由于需要较大尺寸的微透镜以增加入射光的能量，实现较高的图像质量，现有技术中，常常需要在像素单元上方设置较厚的透光层（50μm以上）且在像素单元之间设置较厚的挡光层（例如15-50μm）以便解决入射光进入图像传感器的相邻像素单元从而造成信号串扰的问题。另外还需要在像素单元上方设置红外截止滤光膜以减少入射光中的红外光进入图像传感器造成噪声串扰和图像失真，提高光学指纹器件的光学性能。但需注意的是，透光层、挡光层、红外截止滤光膜均需要避开图像传感器的焊盘区，以免影响焊盘区的电学连接性能。
5.然而，采用贴膜方式在像素单元上方设置透光层的可靠性较差，孔内膜的均一性也不好控制，使得穿过透光层的入射光线常常存在均匀性较差的问题，从而影响图像传感器像素单元接收到的光学信号准确性，进而影响光学指纹器件的识别性能。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种光学指纹器件的制造方法，提高结构可靠性，改善入射光线的均匀性，提高像素单元接收光学信号的准确性，改善光学指纹器件的识别性能。
7.基于以上考虑，本发明提供一种光学指纹器件的制造方法，包括如下步骤：提供形成有若干图像传感器的第一晶圆，所述图像传感器具有感光区和焊盘区；在所述图像传感器上形成挡光结构；所述图像传感器的感光区上形成有红外截止滤光膜；采用压印的方式形成位于图像传感器感光单元上方的透光结构，以及位于所述透光结构上方的微透镜；从而形成所述光学指纹器件。
8.优选的，在所述图像传感器上形成挡光结构的步骤包括：提供晶圆级基板，将所述晶圆级基板与所述第一晶圆具有图像传感器的表面结合；刻蚀所述晶圆级基板形成挡光结构。
9.优选的，所述图像传感器的感光区上形成有红外截止滤光膜的步骤为：在所述晶圆级基板对应所述图像传感器的感光区的区域形成红外截止滤光膜，而晶圆级基板对应所
述图像传感器的焊盘区的区域没有红外截止滤光膜。
10.优选的，先在所述晶圆级基板所有区域形成红外截止滤光膜，再通过切割的方式去除晶圆级基板对应所述图像传感器的焊盘区的区域的红外截止滤光膜。
11.优选的，通过治具遮挡或剥离工艺的方式仅在所述晶圆级基板对应所述图像传感器的感光区的区域形成红外截止滤光膜，不在所述晶圆级基板对应所述图像传感器的焊盘区的区域形成红外截止滤光膜。
12.优选的，在所述晶圆级基板对应所述图像传感器的感光区的区域形成红外截止滤光膜，而晶圆级基板对应所述图像传感器的焊盘区的区域没有红外截止滤光膜之后，在所述晶圆级基板上覆盖粘合剂用于与第一晶圆结合，避免粘合剂接触第一晶圆对应所述图像传感器的焊盘区的区域。
13.优选的，所述图像传感器的感光区上形成有红外截止滤光膜的步骤为：在所述第一晶圆对应所述图像传感器的感光区的区域形成红外截止滤光膜，而第一晶圆对应所述图像传感器的焊盘区的区域没有红外截止滤光膜。
14.优选的，通过治具遮挡或剥离工艺的方式仅在所述第一晶圆对应所述图像传感器的感光区的区域形成红外截止滤光膜，不在所述第一晶圆对应所述图像传感器的焊盘区的区域形成红外截止滤光膜。
15.优选的，刻蚀所述晶圆级基板形成挡光结构的同时，刻蚀所述晶圆级基板对应所述图像传感器的焊盘区的区域，以暴露出所述图像传感器的焊盘区。
16.优选的，压印时通过透光材料覆盖所述图像传感器的焊盘区后再压走所述焊盘区上的透光材料，减小焊盘区上的透光材料的厚度，降低开焊盘工艺的难度。
17.优选的，通过刻蚀或者清洗工艺去除焊盘区上残留的透光材料，以暴露出焊盘区。
18.优选的，采用压印的方式形成所述透光结构和微透镜的同时，还形成位于所述微透镜之间的凸起结构。
19.优选的，采用吸光的光刻胶在所述微透镜和凸起结构表面形成挡光层，采用曝光显影的方式去除微透镜上的挡光层，保留凸起结构上的挡光层。
20.优选的，所述晶圆级基板为第二晶圆或者由挡光材料制成的晶圆级膜层。
21.优选的，在所述挡光结构表面及侧壁覆盖减反射层。
22.优选的，在所述图像传感器上形成挡光结构的步骤包括：在图像传感器上涂覆挡光材料形成挡光结构。
23.本发明的光学指纹器件的制造方法，通过采用压印的方式形成位于图像传感器感光单元上方的透光结构，以及位于所述透光结构上方的微透镜，提高结构可靠性，改善入射光线的均匀性，提高像素单元接收光学信号的准确性，改善光学指纹器件的识别性能。
附图说明
24.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。
25.图1-图4为根据本发明的光学指纹器件制造方法的过程示意图。
26.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
27.本发明提供一种光学指纹器件的制造方法，通过采用压印的方式形成位于图像传感器感光单元上方的透光结构，以及位于所述透光结构上方的微透镜，提高结构可靠性，改善入射光线的均匀性，提高像素单元接收光学信号的准确性，改善光学指纹器件的识别性能。
28.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。
29.本发明提供一种光学指纹器件的制造方法，包括如下步骤：提供形成有若干图像传感器的第一晶圆，所述图像传感器具有感光区和焊盘区；在所述图像传感器上形成挡光结构；所述图像传感器的感光区上形成有红外截止滤光膜；采用压印的方式形成位于图像传感器感光单元上方的透光结构，以及位于所述透光结构上方的微透镜；从而形成所述光学指纹器件。
30.下面结合具体实施例对本发明进行详细阐述。
31.参见图1，提供形成有若干图像传感器的第一晶圆200，该图像传感器包括焊盘区202和感光区203，焊盘区202和感光区203在图中以虚线间隔开。
32.在所述图像传感器的感光区203上形成红外截止滤光膜201。具体的，通过治具遮挡或剥离工艺的方式仅在所述第一晶圆200对应所述图像传感器的感光区203的区域形成红外截止滤光膜201，不在所述第一晶圆200对应所述图像传感器的焊盘区202的区域形成红外截止滤光膜201。从而实现在所述第一晶圆200对应所述图像传感器的感光区203的区域形成红外截止滤光膜201，而第一晶圆200对应所述图像传感器的焊盘区202的区域没有红外截止滤光膜201。
33.提供晶圆级基板206，所述晶圆级基板可以为第二晶圆或者由挡光材料（例如注塑材料）制成的晶圆级膜层，在此示出为第二晶圆206，将所述第二晶圆206与所述第一晶圆200具有图像传感器的表面结合。优选的，第二晶圆206可以采用粘合或氧化层键合的方式与第一晶圆200结合。
34.参见图2，减薄并刻蚀第二晶圆形成挡光结构206，该挡光结构206对应图像传感器的感光单元的区域具有间隙213。优选的，还可以在所述挡光结构206表面及侧壁覆盖减反射层以降低挡光结构206对光线的反射。此外，还可以在刻蚀第二晶圆形成挡光结构的同时，刻蚀第二晶圆对应所述图像传感器的焊盘区202的区域，以暴露出所述图像传感器的焊盘区202。
35.此外，在未示出的其他优选实施例中，在所述图像传感器的感光区203上形成有红外截止滤光膜201的步骤还可以为：在所述第二晶圆206对应所述图像传感器的感光区203的区域形成红外截止滤光膜201，而第二晶圆206对应所述图像传感器的焊盘区202的区域没有红外截止滤光膜201。
36.具体的，可以先在所述第二晶圆206所有区域形成红外截止滤光膜201，再通过切割的方式去除第二晶圆206对应所述图像传感器的焊盘区202的区域的红外截止滤光膜
201；也可以通过治具遮挡或剥离工艺的方式仅在所述第二晶圆206对应所述图像传感器的感光区203的区域形成红外截止滤光膜201，不在所述第二晶圆206对应所述图像传感器的焊盘区202的区域形成红外截止滤光膜201。
37.优选的，在所述第二晶圆206对应所述图像传感器的感光区203的区域形成红外截止滤光膜201，而第二晶圆206对应所述图像传感器的焊盘区202的区域没有红外截止滤光膜201之后，在所述第二晶圆206上覆盖粘合剂用于与第一晶圆200结合，避免粘合剂接触第一晶圆200对应所述图像传感器的焊盘区202的区域，保证焊盘区202良好的电学连接性能。
38.另外，在未示出的其他优选实施例中，还可以通过在第一晶圆200的图像传感器上涂覆挡光材料形成挡光结构206。
39.参见图3、图4，采用压印的方式形成位于图像传感器感光单元上方的透光结构210，以及位于所述透光结构210上方的微透镜208。其中，用于压印的透光材料可以为光敏胶，二氧化硅（sog材料）或有机材料。优选的，压印时通过透光材料214覆盖所述图像传感器的焊盘区202后再压走所述焊盘区202上的透光材料214，减小焊盘区202上的透光材料214的厚度，降低开焊盘工艺的难度，随后再通过刻蚀或者清洗工艺去除焊盘区202上残留的透光材料214，以暴露出焊盘区202。
40.优选的，采用压印的方式形成所述透光结构210和微透镜208的同时，还一体成型位于所述微透镜208之间的凸起结构211，采用吸光的光刻胶在所述微透镜208和凸起结构211表面形成挡光层，采用曝光显影的方式去除微透镜208上的挡光层，保留凸起结构211上的挡光层209，以便进一步降低光线串扰导致的信号干扰。
41.综上所示，本发明的光学指纹器件的制造方法，通过采用压印的方式形成位于图像传感器感光单元上方的透光结构，以及位于所述透光结构上方的微透镜，提高结构可靠性，改善入射光线的均匀性，提高像素单元接收光学信号的准确性，改善光学指纹器件的识别性能。
42.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。