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，制造方法包括：提供衬底，衬底中形成有信号处理电路；在衬底上形成第一氧化层；提供承载基底；在承载基底上形成压电换能器，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；在压电换能器上形成具有空腔的第二氧化层，空腔至少露出第二电极；通过第二氧化层和第一氧化层，采用熔融键合工艺实现承载基底和衬底的键合；去除承载基底。所述方法无需形成用于占据空腔位置的牺牲层，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，且通过熔融键合工艺使承载基底和衬底实现键合，提高了键合可靠性；综上，提高了指纹识别模组的指纹识别性能。

【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具备防油防水、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，提高指纹识别模组的指纹识别性能。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；在所述衬底上形成第一氧化层；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；在所述压电换能器上形成具有空腔的第二氧化层，所述空腔至少露出所述第二电极；通过所述第二氧化层和所述第一氧化层，采用熔融键合工艺实现所述承载基底和所述衬底的键合；去除所述承载基底。相应的，本专利技术实施例还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，所述衬底上形成有第一氧化层；与所述衬底相键合的压电换能器，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，所述压电换能器上形成有具有空腔的第二氧化层，所述空腔至少露出所述第二电极，且所述第二氧化层与所述第一氧化层通过熔融键合工艺相连接。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：本专利技术实施例提供的指纹识别模组的制造方法中，在衬底上形成第一氧化层，在压电换能器上形成具有空腔的第二氧化层，所述空腔至少露出第二电极，并通过第二氧化层和第一氧化层，采用熔融键合(fusionbonding)工艺实现承载基底和衬底的键合；第一氧化层和第二氧化层通过键合的方式相结合，因此，在制造过程中，无需形成用于占据所述空腔位置的牺牲层，相应的，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，承载基底和衬底通过熔融键合工艺实现键合，在熔融键合工艺的过程中，第一氧化层和第二氧化层的接触面通过共价键结合的方式实现键合，第一氧化硅层和第二氧化硅层之间具有较高的键合强度，这相应提高了承载基底和衬底之间的键合可靠性；综上，提高了指纹识别模组的指纹识别性能。附图说明图1至图3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4至图12是本专利技术指纹识别模组的制造方法一实施例中各步骤对应的结构示意图；图13至图20是本专利技术指纹识别模组的制造方法另一实施例中各步骤对应的结构示意图；图21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，指纹识别模组的指纹识别性能有待提高。现结合一种指纹识别模组的制造方法分析其指纹识别性能有待提高的原因。图1至图3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，填充空腔25(如图1所示)，形成牺牲层21；依次采用沉积工艺和图形化工艺，在牺牲层21上形成底电极层30，底电极层30露出部分牺牲层21；形成覆盖绝缘层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，在压电层40上形成顶电极层50，顶电极层50、压电层40和底电极层30构成压电换能器。参考图3，在压电层40中开设释放孔45，释放孔45位于底电极层30的外周，且释放孔45露出牺牲层21(如图3所示)；通过释放孔45去除空腔25中的牺牲层21。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，牺牲层21用于填充空腔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。但去除空腔25中的牺牲层21时，难以保证牺牲层21可以完全去除，尤其是，随着指纹识别模组小型化的发展，释放孔45的直径也越来越小，这相应增大了去除牺牲层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，当空腔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，本专利技术实施例在衬底上形成第一氧化层，在压电换能器上形成具有空腔的第二氧化层，所述空腔至少露出第二电极，并通过第二氧化层和第一氧化层，采用熔融键合工艺实现承载基底和衬底的键合；第一氧化层和第二氧化层通过键合的方式相结合，在指纹识别模组的制造过程中，无需形成用于占据所述空腔位置的牺牲层，则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，且通过熔融键合工艺，第一氧化硅层和第二氧化硅层之间键合强度较高，这提高了承载基底和衬底之间的键合可靠性；综上，提高了指纹识别模组的指纹识别性能。为使本专利技术实施例的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。图4至图12是本专利技术指纹识别模组的制造方法一实施例中各步骤对应的结构示意图。参考图4，提供衬底160，所述衬底160中形成有信号处理电路。衬底160用于与压电换能器相键合，从而形成指纹识别模组。衬底160中形成有信号处理电路，衬底160用于在指纹识别模组的使用过程中，驱动压电换能器、以及处理压电换能器产生的检测信号。本实施例中，衬底160基于CMOS工艺形成，具体为晶圆级衬底，以便于使衬底160与压电换能器实现晶圆级方式的集成，提高制造效率。在其他实施例中，衬底也可以为芯片级衬底。本实施例中，衬底160中的信号处理电路具有连接端165，连接端165用于实现衬底160与其他器件或压电换能器的电连接。衬底160为晶圆级衬底，连接端165的数量相应为多个。具体地，衬底160露出连接端165，所述连接端165为焊垫(pad)。继续参考图4，在所述衬底160上形成第一氧化层170。第一氧化层170作为后续熔融键合工艺的键合层，用于实现衬底160与压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种指纹识别模组的制造方法，其特征在于，包括：/n提供衬底，所述衬底中形成有信号处理电路；/n在所述衬底上形成第一氧化层；/n提供承载基底；/n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；/n在所述压电换能器上形成具有空腔的第二氧化层，所述空腔至少露出所述第二电极；/n通过所述第二氧化层和所述第一氧化层，采用熔融键合工艺实现所述承载基底和所述衬底的键合；/n去除所述承载基底。/n

【技术特征摘要】
1.一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；
在所述衬底上形成第一氧化层；
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；
在所述压电换能器上形成具有空腔的第二氧化层，所述空腔至少露出所述第二电极；
通过所述第二氧化层和所述第一氧化层，采用熔融键合工艺实现所述承载基底和所述衬底的键合；
去除所述承载基底。


2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在所述压电换能器上形成具有空腔的第二氧化层的步骤包括：形成覆盖所述压电换能器的氧化材料层；
采用干法刻蚀工艺图形化所述氧化材料层，在所述氧化材料层中形成所述空腔，剩余的所述氧化材料层作为所述第二氧化层。


3.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在所述衬底上形成第一氧化层后，在进行键合之前，还包括：对所述第一氧化层进行平坦化处理。


4.如权利要求2所述的制造方法，其特征在于，形成覆盖所述压电换能器的氧化材料层后，图形化所述氧化材料层之前，还包括：对所述氧化材料层进行平坦化处理。


5.如权利要求1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。


6.如权利要求1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。


7.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在所述承载基底上形成所述压电换能器之前，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，且所述隔离层作为所述减薄工艺的停止层。


8.如权利要求5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；
去除所述承载基底后，还包括：
在所述隔离层中形成多个露出所述第一电极的第一导电孔；
在所述隔离层和所述压电层中形成多个露出所述第二电极的第二导电孔；
在所述第一导电孔和第二导电孔中填充导电材料，形成电连接所述第一电极的第一导电插塞、以及电连接所述第二电极的第二导电插塞。


9.如权利要求6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；
在去除所述承载基底后，图形化所述导电层之前，还包括：在所述隔离层中形成多个露出所述第一电极的第一导电孔；
图形化所述导电层的步骤还包括图形化所述隔离层，使所述多个第一导电孔与所述第一电极相对应；
图形化所述导电层后，还包括：在所述压...

【专利技术属性】
技术研发人员：石虎，刘孟彬，
申请(专利权)人：中芯集成电路宁波有限公司上海分公司，
类型：发明
国别省市：上海;31