指纹识别模组及其制造方法、电子设备技术

一种指纹识别模组及其制造方法、电子设备，方法包括：提供衬底，衬底中形成有信号处理电路；提供承载基底；在承载基底上形成压电换能器，包括第一电极、位于第一电极上的压电层、以及位于压电层上的第二电极；在承载基底或衬底上形成具有空腔的永久键合层；利用永久键合层键合承载基底和衬底，永久键合层位于压电换能器与衬底之间且压电换能器遮盖空腔；去除承载基底。所述方法无需形成填充满空腔的牺牲层，相应无需进行牺牲层释放的操作，以免出现在空腔中形成牺牲层残留物的问题，且压电换能器遮盖空腔，提高了压电换能器的声学性能；综上，提高了指纹识别的精准度。

【技术实现步骤摘要】
指纹识别模组及其制造方法、电子设备
本专利技术实施例涉及半导体制造领域，尤其涉及一种指纹识别模组及其制造方法、电子设备。
技术介绍
指纹识别技术通过指纹成像模组采集到人体的指纹图像，然后与指纹识别系统里已有指纹成像信息进行比对，以实现身份识别。由于使用的方便性，以及人体指纹的唯一性，指纹识别技术已经大量应用于各个领域，比如：公安局、海关等安检领域，楼宇的门禁系统，以及个人电脑和手机等消费品领域等等。目前，超声波指纹识别技术由于备防油防水、穿透性强等优点，具有更强的环境适应能力，可以用于更加复杂的环境，已成为主要的指纹识别技术之一。超声指纹识别技术使用的识别单元为压电换能器。压电换能器主要由底电极、顶电极、以及位于所述底电极和顶电极之间的压电层构成，利用压电层的逆压电效应，只要在压电层上下两面的底电极和顶电极施加固定频率的电压，压电层就会振动，从而产生超声波。由于超声波到达不同材质表面时被吸收、穿透和反射的程度不同，因而可以利用皮肤和空气或不同皮肤层对于声波阻抗的差异，对指纹的脊与谷所在的位置进行识别。
技术实现思路
本专利技术实施例解决的问题是提供一种指纹识别模组及其制造方法、电子设备，提高指纹识别的精准度。为解决上述问题，本专利技术实施例提供一种指纹识别模组，包括：衬底，所述衬底中形成有信号处理电路；具有空腔的永久键合层，键合于所述衬底上；压电换能器，位于所述永久键合层上，所述压电换能器包括第一电极、位于所述第一电极上的压电层、以及位于所述压电层上的第二电极，且所述压电换能器遮盖所述空腔。相应的，本专利技术实施例还提供一种指纹识别模组的制造方法，包括：提供衬底，所述衬底中形成有信号处理电路；提供承载基底；在所述承载基底上形成压电换能器，所述压电换能器包括第一电极、位于所述第一电极上的压电层、以及位于所述压电层上的第二电极；在所述承载基底或所述衬底上形成具有空腔的永久键合层；利用所述永久键合层键合所述承载基底和所述衬底，所述永久键合层位于所述压电换能器与所述衬底之间，且所述压电换能器遮盖所述空腔；去除所述承载基底。相应的，本专利技术实施例还提供一种电子设备，包括前述的指纹识别模组。与现有技术相比，本专利技术实施例的技术方案具有以下优点：本专利技术实施例在承载基底上形成压电换能器后，利用具有空腔的永久键合层以键合所述承载基底和衬底，且所述永久键合层位于压电换能器与衬底之间，所述压电换能器遮盖所述空腔；与采用沉积和图形化的方式在衬底上形成具有空腔的绝缘层、以及在所述绝缘层上形成压电换能器的方案相比，本专利技术实施例采用永久键合层代替绝缘层，且在承载基底上形成压电换能器，因此，在指纹识别模组的制造过程中，无需形成填充满所述空腔的牺牲层，相应的，后续无需进行牺牲层释放的操作，以免出现因牺牲层去除不干净而在空腔中形成牺牲层残留物的问题，而且，所述压电换能器遮盖所述空腔，使空腔呈封闭状，有利于提高所述空腔对声学性能的改善效果；综上，提高了指纹识别的精准度。附图说明图1至图5是一种指纹识别模组制造方法中各步骤对应的结构示意图；图6至图19是本专利技术指纹识别模组的制造方法第一实施例中各步骤对应的结构示意图；图20至图23是本专利技术指纹识别模组的制造方法第二实施例中各步骤对应的结构示意图；图24至图35是本专利技术指纹识别模组的制造方法第三实施例中各步骤对应的结构示意图；图36至图38是本专利技术指纹识别模组的制造方法第四实施例中各步骤对应的结构示意图；图39是本专利技术指纹识别模组一实施例的结构示意图。具体实施方式目前，指纹识别模组的性能有待提高。现结合一种指纹识别模组的制造方法分析其性能有待提高的原因。图1至图5是一种指纹识别模组制造方法中各步骤对应的结构示意图。参考图1，提供衬底10，在所述衬底10上形成绝缘层20，且在所述绝缘层20内形成空腔25。参考图2，填充所述空腔25(如图1所示)，形成牺牲层21。参考图3，依次采用沉积工艺和图形化工艺，在所述牺牲层21上形成底电极层30，所述底电极层30露出部分所述牺牲层21。继续参考图3，形成覆盖所述绝缘层20、牺牲层21和底电极层30的压电层40；依次采用沉积工艺和图形化工艺，在所述压电层40上形成顶电极层50，所述顶电极层50、压电层40和底电极层30用于构成压电换能器。参考图4，在所述压电层40中开设释放孔45，所述释放孔45位于所述底电极层30的外周，且所述释放孔45露出所述牺牲层21。参考图5，通过所述释放孔45去除所述空腔25中的牺牲层21(如图4所示)。所述绝缘层20和底电极层30均通过沉积的方式形成于衬底10上，所述牺牲层21用于填充所述空腔25，从而为底电极层30的形成提供工艺平台，以便于半导体工艺的正常进行。但是，通过所述释放孔45去除所述空腔25中的牺牲层21时，难以保证所述牺牲层21可以完全去除，尤其是，随着指纹识别模组小型化的发展，所述释放孔45的直径也越来越小，这相应增大了去除所述牺牲层21的难度，从而容易在空腔25中形成牺牲层残留物。一方面，由于需要进行形成牺牲层21的步骤以及去除牺牲层21的步骤，工艺步骤复杂。另一方面，在指纹识别模组的使用过程中，只要在压电层40上下两面的底电极层30和顶电极层50施加固定频率的电压，压电换能器就会振动，产生超声波，超声波向上传输到达手指的谷或者脊，声波遇到脊的表面后部分反射、部分透射，而因为谷中空气的声阻抗远高于脊，所以声波遇到谷时几乎为全反射。从谷和脊反射回来的超声波传到压电换能器时，压电换能器产生形变，压电层40两端就会产生不同幅值、相位或频率的电压，从而实现指纹信息的采集。因此，如果空腔25中形成有牺牲层残留物时，容易导致空腔25的声学性能偏离设计值和出现波动，从而降低指纹识别的精准度。为了解决所述技术问题，本专利技术实施例提供一种指纹识别模组的制造方法，包括：提供衬底，所述衬底中形成有信号处理电路；提供承载基底；在所述承载基底上形成压电换能器，所述压电换能器包括第一电极、位于所述第一电极上的压电层、以及位于所述压电层上的第二电极；在所述承载基底或所述衬底上形成具有空腔的永久键合层；利用所述永久键合层键合所述承载基底和所述衬底，所述永久键合层位于所述压电换能器与所述衬底之间，且所述压电换能器遮盖所述空腔；去除所述承载基底。本专利技术实施例在承载基底上形成压电换能器后，利用具有空腔的永久键合层以键合所述承载基底和衬底，且所述永久键合层位于压电换能器与衬底之间，所述压电换能器遮盖所述空腔；与采用沉积和图形化的方式在衬底上形成具有空腔的绝缘层、以及在所述绝缘层上形成压电换能器的方案相比，本专利技术实施例采用永久键合层代替绝缘层，且在承载基底上形成压电换能器，因此，在指纹识别模组的制造过程中，无需形成填充满所述空腔的牺牲层，相应的，后续无需进行牺牲层释放的操作，以免出现因牺牲层去除不干净而在空腔中形成牺牲层残留物的问题，而且，所述压电换能器遮盖所述空腔，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种指纹识别模组，其特征在于，包括：/n衬底，所述衬底中形成有信号处理电路；/n具有空腔的永久键合层，键合于所述衬底上；/n压电换能器，位于所述永久键合层上，所述压电换能器包括第一电极、位于所述第一电极上的压电层、以及位于所述压电层上的第二电极，且所述压电换能器遮盖所述空腔。/n

【技术特征摘要】
1.一种指纹识别模组，其特征在于，包括：
衬底，所述衬底中形成有信号处理电路；
具有空腔的永久键合层，键合于所述衬底上；
压电换能器，位于所述永久键合层上，所述压电换能器包括第一电极、位于所述第一电极上的压电层、以及位于所述压电层上的第二电极，且所述压电换能器遮盖所述空腔。


2.如权利要求1所述的指纹识别模组，其特征在于，所述指纹识别模组还包括：互连结构，电连接所述第一电极、第二电极或所述信号处理电路的相应连接端。


3.如权利要求1所述的指纹识别模组，其特征在于，所述指纹识别模组还包括：隔离层，位于所述第一电极表面。


4.如权利要求3所述的指纹识别模组，其特征在于，所述隔离层的材料为氧化硅。


5.如权利要求1所述的指纹识别模组，其特征在于，所述永久键合层的材料为干膜。


6.如权利要求1所述的指纹识别模组，其特征在于，所述衬底为晶圆级衬底，所述压电换能器和所述空腔的数量均为多个。


7.如权利要求1所述的指纹识别模组，其特征在于，所述衬底为芯片级衬底。


8.如权利要求2所述的指纹识别模组，其特征在于，所述互连结构包括：与所述第一电极电连接的第一导电插塞、与所述第二电极电连接的第二导电插塞、以及与所述连接端电连接的第三导电插塞。


9.一种指纹识别模组的制造方法，其特征在于，包括：
提供衬底，所述衬底中形成有信号处理电路；
提供承载基底；
在所述承载基底上形成压电换能器，所述压电换能器包括第一电极、位于所述第一电极上的压电层、以及位于所述压电层上的第二电极；
在所述承载基底或所述衬底上形成具有空腔的永久键合层；
利用所述永久键合层键合所述承载基底和所述衬底，所述永久键合层位于所述压电换能器与所述衬底之间，且所述压电换能器遮盖所述空腔；
去除所述承载基底。


10.如权利要求9所述的制造方法，其特征在于，在所述承载基底上形成具有空腔的永久键合层；
在所述承载基底上形成压电换能器、具有空腔的永久键合层的步骤包括：在所述承载基底上形成多个第一电极；
形成覆盖所述承载基底和第一电极的压电层；
在所述压电层上形成多个第二电极，所述第二电极与所述第一电极相对设置；
形成覆盖所述压电层和第二电极的永久键合膜；
在所述永久键合膜中形成露出所述第二电极的空腔。


11.如权利要求9所述的制造方法，其特征在于，在所述承载基底上形成具有空腔的永久键合层；
在所述承载基底上形成压电换能器、具有空腔的永久键合层的步骤包括：形成覆盖所述承载基底的整层导电层；
形成覆盖所述导电层的压电层；
在所述压电层上形成多个第二电极；
形成覆盖所述压电层和第二电极的永久键合膜；
在所述永久键合膜中形成露出所述第二电极的空腔；
在去除所述承载基底后，还包括：图形化所述导电层，形成多个所述第一电极，且分别与所述第二电极相对设置。


12.如权利要求9所述的制造方法，其特征在于，在所述衬底上形成具有空腔的永久键合层；
在所述承载基底上形成压电换能器的步骤包括：在所述承载基底上形成多个第一电极；
形成覆盖所述承载基底和第一电极的压电层；
在所述压电层上形成多个第二电极，所述第二电极与所述第一电极相对设置；
在进行键合的步骤中，使所述空腔与所述第二电极一一相对设置。


13.如权利要求9所述的制造方法，其特征在于，在所述衬底上形成具有空腔的永久键合层；
在所述承载基底上形成压电换能器的步骤包括：形成覆盖所述承载基底的整层导电层；
形成覆盖所述导电层的压电层；
在所述压电层上形成多个第二电极；
在进行键合的步骤中，使所述空腔与所述第二电极一一相对设置；
在去除所述承载基底后，还包括：图形化所述导电层，形成多个所述第一电极，且分别与所述第二电极相对设置。


14.如权利要求9所述的制造方法，其特征在于，形成所述永久键合层的步骤包括：在所述承载基底或所述衬底上形成永久键合膜；
图形化所述永久键合膜，在所述永久键合膜中形成所述空腔，剩余所述永久键合膜作为所述永久键合层。


15.如权利要求9所述的制造方法，其特征在于，在所述承载基底上形成压电换能器之前，还包括：在所述承载基底上形成隔离层；
利用减薄工艺去除所述承载基底...

【专利技术属性】
技术研发人员：石虎，刘孟彬，向阳辉，
申请(专利权)人：中芯集成电路宁波有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33