超声波指纹传感器及其制造方法技术

本申请公开了一种超声波指纹传感器及其制造方法。该方法包括：形成超声波换能器，包括第一衬底、位于所述第一衬底上的机械支撑层、以及位于所述机械支撑层上的压电叠层；形成CMOS电路，包括第二衬底、在所述第二衬底中形成的至少一个晶体管、以及位于所述至少一个晶体管上的多个布线层和多个层间介质层；将所述超声波换能器和所述CMOS电路彼此连接；以及在所述超声波换能器中形成超声波波导结构，其中，所述机械支撑层为外延多晶层。该方法利用外延多晶生长的机械支撑层减小应力对超声波换能器的性能影响，从而提高频率稳定性和成品率。

Ultrasonic fingerprint sensor and manufacturing method thereof

The present invention discloses an ultrasonic fingerprint sensor and a manufacturing method thereof. The method includes: forming ultrasonic transducer includes a first substrate, the first substrate mechanical support layer, and is located in the mechanical support layer on the piezoelectric stack; CMOS circuit, including second substrate, formed on the second substrate, at least one of the transistors, and a plurality of wiring layers in the the at least one transistor and a plurality of interlayer dielectric layer; the ultrasonic transducer and the CMOS circuit are connected to each other; and the formation of ultrasonic waveguide structure in the ultrasonic transducer in which the mechanical support layer for epitaxial polycrystalline layer. In this method, the mechanical support layer of epitaxial polycrystalline growth is used to reduce the effect of stress on the performance of ultrasonic transducers, so as to improve the frequency stability and yield.

【技术实现步骤摘要】
超声波指纹传感器及其制造方法
本专利技术涉及指纹传感器，更具体地，涉及超声波指纹传感器及其制造方法。
技术介绍
生物特征识别是用于区分不同生物特征的技术，包括指纹、掌纹、脸部、DNA、声音等识别技术。指纹是指人的手指末端正面皮肤上凹凸不平的纹路，纹路有规律的排列形成不同的纹型。指纹识别指通过比较不同指纹的细节特征点来进行身份鉴定。由于具有终身不变性,唯一性和方便性，指纹识别的应用越来越广泛。在指纹识别中，采用传感器获取指纹图像信息。根据工作原理的不同，指纹传感器可以分为光学、电容、压力、超声传感器。光学传感器体积较大，价格相对高，并且对于指纹的干燥或者潮湿状态敏感，属于第一代指纹识别技术。光学指纹识别系统由于光不能穿透皮肤表层，所以只能通过扫描手指皮肤的表面，不能深入到真皮层。这种情况下，手指的干净程度直接影响识别的效果，如果用户手指上粘了较多的灰尘、汗液等，可能就会出现识别出错的情况。并且，如果人们按照手指做一个指纹手摸，也可能通过识别系统。因此，对于用户而言，光学传感器的使用存在着安全性和稳定性方面的问题。电容指纹传感器技术采用电容器阵列检测指纹的纹路，属于第二代指纹传感器。每个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造超声波指纹传感器的方法，包括：形成超声波换能器，包括第一衬底、位于所述第一衬底上的机械支撑层、以及位于所述机械支撑层上的压电叠层，所述超声波换能器包括彼此相对的第一表面和第二表面；形成CMOS电路，包括第二衬底、在所述第二衬底中形成的至少一个晶体管、以及位于所述至少一个晶体管上的多个布线层和多个层间介质层，所述CMOS电路包括彼此相对的第三表面和第四表面；将所述超声波换能器和所述CMOS电路彼此连接，其中，所述超声波换能器的第二表面与所述CMOS电路的第三表面相对；以及在所述超声波换能器的第一表面中形成超声波波导结构，其中，所述机械支撑层为低应力层。

【技术特征摘要】
1.一种制造超声波指纹传感器的方法，包括：形成超声波换能器，包括第一衬底、位于所述第一衬底上的机械支撑层、以及位于所述机械支撑层上的压电叠层，所述超声波换能器包括彼此相对的第一表面和第二表面；形成CMOS电路，包括第二衬底、在所述第二衬底中形成的至少一个晶体管、以及位于所述至少一个晶体管上的多个布线层和多个层间介质层，所述CMOS电路包括彼此相对的第三表面和第四表面；将所述超声波换能器和所述CMOS电路彼此连接，其中，所述超声波换能器的第二表面与所述CMOS电路的第三表面相对；以及在所述超声波换能器的第一表面中形成超声波波导结构，其中，所述机械支撑层为低应力层。2.根据权利要求1所述的方法，其中，形成超声波换能器的步骤还包括：所述低应力层为外延多晶层，对所述外延多晶层进行原位掺杂，以减小应力。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，形成超声波换能器的步骤还包括：对所述外延多晶层进行退火，以减小应力。4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述外延多晶层为硅层。5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述外延多晶层沿着厚度方向晶粒的尺寸逐渐增大。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述压电叠层包括压电层、与所述压电层的下表面接触的第一电极、以及与所述压电层的上表面接触的第二电极，形成超声波换能器的步骤还包括：形成与所述第一电极连接的第一接触；以及形成与所述第二电极连接的第二接触，其中，所述第一接触和所述第二接触彼此隔开。7.根据权利要求6所述的方法，其中，形成CMOS电路还包括：在所述CMOS电路的第三表面形成第一凹槽，所述第一凹槽暴露所述多个布线层中的第一布线层的至少一部分表面。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述连接的步骤包括：采用焊料或共晶键合，将所述超声波换能器的第一接触、第二接触与所述CMOS电路的第一布线层之间彼此连接。9.根据权利要求8所述的方法，在连接的步骤之前，还包括：在所述第一接触和所述第二接触上形成键合层。10.根据权利要求8所述的方法，在连接的步骤之前，还包括：在所述第一布线层上形成键合层。11.根据权利要求9或10所述的方法，其中，所述键合层由Si、Ge、In之一组成，所述第二布线层由Au、Al之一组成。12.根据权利要求6所述的方法，其中，形成超声波换能器的步骤还包括：在形成第一接触的步骤和形成第二接触的步骤之前，在所述压电层上形成第一绝缘层；以及将所述第一绝缘层图案化形成第一凸部和第二凸部，使得所述第一接触和所述第二接触各自的一部分分别位于所述第一凸部和所述第二凸部上。13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第一绝缘层由氧化硅或氮化硅组成。14.根据权利要求1所述的方法，其中，形成超声波换能器的步骤还包括：在所述机械支撑层上形成种子层。15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述压电层和所述种子层分别由氮化铝组成。16.根据权利要求1所述的方法，其中，形成超声波波导结构的步骤包括：在形成所述机械支撑层之前，在所述第一衬底上形成牺牲层；以及图案化所述牺牲层，在连接的步骤之后，在所述第一衬底中蚀刻形成第二凹槽；以及经由所述第二凹槽蚀刻以去除所述牺牲层，使得所述第二凹槽延伸至所述外延多晶层中达到预定深度。17.根据权利要求1所述的方法，其中，形成超声波换能器的步骤还包括：在形成所述机械支撑层之前，在所述第一衬底上形成锚点层，在连接的步骤之后，在所述第一衬底中蚀刻形成所述第二凹槽；以及经由所述第二凹槽蚀刻以去除所述锚点层的一部分，使得所述第二凹槽贯穿所述锚点层到达所述机械支撑层。18.根据权利要求1所述的方法，其中，所述CMOS电路与所述超声波换能器连接，用于驱动所述超声波换能器和处理所述超声波换能器产生的检测信号。19.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述CMOS电路的第四表面上形成对准标记，所述对准标记在连接的步骤中用于所述第一接触、第二接触与所述第一凹槽彼此对准。20.根据权利要求19所述的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：季锋，闻永祥，刘琛，周浩，
申请(专利权)人：杭州士兰微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33