光学指纹识别装置的形成方法制造方法及图纸

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像处理领域，尤其涉及一种光学指纹识别装置的形成方法。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术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。本专利技术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，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显。图1-图10为本专利技术的光学指纹识别装置的形成方法的过程示意图；图11为本专利技术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，本专利技术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，将参考构成本专利技术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专利技术的特定的实施例。示例的实施例并不旨在穷尽根据本专利技术的所有实施例。可以理解，在不偏离本专利技术的范围的前提下，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，且本专利技术的范围由所附的权利要求所限定。如图11所示，本专利技术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，实现系统芯片结构的制作。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专利技术进一步阐述。图1-图10为本专利技术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本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵立新，陈俭，夏欢，
申请(专利权)人：格科微电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31