指纹识别模组及其形成方法、电子设备技术

一种指纹识别模组及其形成方法、电子设备，形成方法包括：提供衬底；在衬底上形成多个分立的牺牲层；在牺牲层上形成压电换能器，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，压电层用于根据信号处理电路提供的信号产生振动，形成用于指纹识别的超声波；形成露出牺牲层部分顶部的释放孔；采用灰化工艺，通过释放孔去除牺牲层形成空腔。本发明专利技术实施例采用灰化工艺去除牺牲层，在气相条件下实现对牺牲层的释放，有利于减小牺牲层的残留、易于将牺牲层去除干净，且去除牺牲层的工艺对压电换能器的影响小；而且，本发明专利技术实施例直接在衬底上形成空腔，不需额外消耗一片承载基底，有利于降低工艺成本、实现指纹识别模组的量产化。

【技术实现步骤摘要】
指纹识别模组及其形成方法、电子设备
本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种指纹识别模组及其形成方法、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。超声波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。此外，超声波指纹传感器中通常还具有压电换能器相对应的空腔，空腔用于为压电换能器提供振动空间。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种指纹识别模组及其形成方法、电子设备，有利于提高指纹识别模组的性能。为解决上述问题，本专利技术提供一种指纹识别模组的形成方法，包括：提供具有信号处理电路的衬底；在所述衬底上形成多个分立的牺牲层；在所述牺牲层上形成压电换能器，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，所述压电层用于根据所述信号处理电路提供的信号产生振动，形成用于指纹识别的超声波；在所述牺牲层上形成露出所述牺牲层的部分顶部的释放孔；采用灰化工艺，通过所述释放孔去除所述牺牲层，形成空腔。相应的，本专利技术还提供一种指纹识别模组，包括：具有信号处理电路的衬底；多个分立于所述衬底上的压电换能器，包括与所述衬底相垂直设置的压电换能器侧部、以及平行于所述衬底且与所述压电换能器侧部的顶端相连的压电换能器顶部，所述压电换能器侧部和压电换能器顶部与所述衬底围成空腔，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，，所述压电层用于根据所述信号处理电路提供的信号产生振动，形成用于指纹识别的超声波；释放孔，贯穿所述压电换能器顶部且与所述空腔相连通。相应的，本专利技术还提供一种电子设备，包括：本专利技术提供的指纹识别模组。与现有技术相比，本专利技术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形成方法中，在所述衬底上形成多个分立的牺牲层后，在牺牲层上形成压电换能器；随后在所述牺牲层上形成露出所述牺牲层的部分顶部的释放孔，并采用灰化工艺，通过所述释放孔去除所述牺牲层，形成空腔；本专利技术实施例通过选用能够被灰化工艺去除的材料作为牺牲层的材料，从而采用灰化工艺去除牺牲层，灰化工艺采用氧气进行刻蚀，相应在气相条件下实现对牺牲层的释放，有利于减小牺牲层的残留、易于将牺牲层去除干净，且灰化工艺对牺牲层和压电换能器材料的刻蚀选择比较高，以上两方面有利于降低去除牺牲层的工艺产生残留或污染的概率、以及减小去除牺牲层的工艺对压电换能器的影响，而且灰化工艺的成本较低；此外，与通过键合的方式形成空腔的方案相比，本专利技术实施例直接在所述衬底上形成空腔，不需额外消耗一片承载基底，有利于降低工艺成本、实现指纹识别模组的量产化；另外，本专利技术实施例中信号处理电路与压电换能器集成，压电层直接根据信号处理电路提供的信号产生振动形成超声波，有利于减少信号连接线路，使连接线路少，相应有利于减少制作的工艺流程，并提升了器件的电性能。附图说明图1至图8是本专利技术指纹识别模组一实施例中各步骤对应的结构示意图。具体实施方式由
技术介绍
可知，超声波指纹识别传感器中通常还具有与压电换能器对应的空腔。一种形成空腔的方法是先形成牺牲层，牺牲层用于为形成空腔占据空间位置，牺牲层的材料包括氧化硅或锗；在形成压电换能器后，形成露出牺牲层的释放孔；之后再采用湿法刻蚀工艺，通过释放孔去除所述牺牲层，形成空腔。上述形成方法中采用湿法刻蚀工艺，去除牺牲层；湿法刻蚀工艺需要将整个指纹识别模组放置到具有刻蚀溶液的清洗槽中，这容易导致刻蚀溶液进入到空腔中而难以被完全去除，从而对压电换能器和空腔的性能产生影响；而且，上述方法中采用氧化硅或锗作为牺牲层的材料，去除牺牲层的工艺对牺牲层和压电换能器的材料的刻蚀选择比不够高，这容易增加出现牺牲层残留的概率。另一种方法是通过键合的方式形成空腔。但是，通过键合的方式形成空腔需要消耗一片承载基底，这容易导致形成指纹识别模组的成本过高。为了解决所述技术问题，本专利技术实施例提供的指纹识别模组的形成方法中，通过选用能够被灰化工艺去除的材料作为牺牲层的材料，从而采用灰化工艺去除牺牲层，灰化工艺通常采用氧气进行刻蚀，相应能够在气相条件下实现对牺牲层的释放，有利于减小牺牲层的残留、易于将牺牲层去除干净，且灰化工艺对牺牲层和压电换能器材料的刻蚀选择比较高，以上两方面有利于降低去除牺牲层的工艺产生残留或污染的概率、以及减小去除牺牲层的工艺对压电换能器的影响，而且灰化工艺的成本较低；此外，与通过键合的方式形成空腔的方案相比，本专利技术实施例直接在所述衬底上形成空腔，不需额外消耗一片承载基底，有利于降低工艺成本、实现指纹识别模组的量产化；另外，本专利技术实施例中信号处理电路与压电换能器集成，压电层直接根据信号处理电路提供的信号产生振动形成超声波，有利于减少信号连接线路，使连接线路少，相应有利于减少制作的工艺流程，并提升了器件的电性能。为使本专利技术的上述目的、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1至图8是本专利技术指纹识别模组的形成方法一实施例中各步骤对应的结构示意图。参考图1，提供具有信号处理电路的衬底100。衬底100用于为形成压电换能器和空腔提供工艺平台，衬底100还与压电换能器形成指纹识别模组。本实施例中，衬底100基于CMOS工艺形成。衬底100中形成有信号处理电路，信号处理电路用于与后续的压电换能器相连接，信号处理电路用于在指纹识别模组的工作过程中，驱动压电换能器产生振动形成超声波、以及处理压电换能器产生的检测信号。本实施例中，衬底100还包括与信号处理电路电连接的第一连接端101和第二连接端102。第一连接端101和第二连接端102用于实现衬底100中的信号处理电路与压电换能器或其他器件之间的电连接。本实施例中，第一连接端101和第二连接端102的数量均为多个。具体地，第一连接端101和第二连接端102的顶面露出于衬底100，从而为后续实现第一连接端101与第一电极之间的电连接、以及实现第二连接端102与第二电极之间的电连接做准备。本实施例中，第一连接端101和第二连接端102为焊垫(Pad)。参考图2，在衬底100上形成多本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种指纹识别模组的形成方法，其特征在于，包括：/n提供具有信号处理电路的衬底；/n在所述衬底上形成多个分立的牺牲层；/n在所述牺牲层上形成压电换能器，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，所述压电层用于根据所述信号处理电路提供的信号产生振动，形成用于指纹识别的超声波；/n在所述牺牲层上形成露出所述牺牲层部分顶部的释放孔；/n采用灰化工艺，通过所述释放孔去除所述牺牲层，形成空腔。/n

【技术特征摘要】
1.一种指纹识别模组的形成方法，其特征在于，包括：
提供具有信号处理电路的衬底；
在所述衬底上形成多个分立的牺牲层；
在所述牺牲层上形成压电换能器，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，所述压电层用于根据所述信号处理电路提供的信号产生振动，形成用于指纹识别的超声波；
在所述牺牲层上形成露出所述牺牲层部分顶部的释放孔；
采用灰化工艺，通过所述释放孔去除所述牺牲层，形成空腔。


2.如权利要求1所述的指纹识别模组的形成方法，其特征在于，形成所述压电换能器的步骤中，所述压电换能器覆盖所述牺牲层的顶面和侧壁。


3.如权利要求1所述的指纹识别模组的形成方法，其特征在于，所述牺牲层的材料包括无定形碳、聚酰亚胺或环氧树脂。


4.如权利要求1所述的指纹识别模组的形成方法，其特征在于，形成所述牺牲层的步骤包括：形成覆盖所述衬底的牺牲材料层；图形化所述牺牲材料层，位于所述衬底上的剩余牺牲材料层作为所述牺牲层。


5.如权利要求4所述的指纹识别模组的形成方法，其特征在于，采用干法刻蚀工艺，图形化所述牺牲材料层。


6.如权利要求1所述的指纹识别模组的形成方法，其特征在于，形成所述第一电极、所述压电层以及所述第二电极的工艺包括物理气相沉积工艺。


7.如权利要求1所述的指纹识别模组的形成方法，其特征在于，所述灰化工艺采用的气体包括氧气。


8.如权利要求1所述的指纹识别模组的形成方法，其特征在于，形成所述释放孔的步骤包括：在所述压电换能器上形成掩膜层，所述掩膜层中形成有位于所述牺牲层上方的开孔；以所述掩膜层为掩膜，刻蚀所述开孔下方的压电换能器，形成所述释放孔；
所述指纹识别模组的形成方法还包括：在采用灰化工艺，通过所述释放孔去除所述牺牲层的步骤中，去除所述掩膜层。


9.如权利要求1所述的指纹识别模组的形成方法，其特征在于，形成所述释放孔的步骤中，所述释放孔贯穿所述第一电极、压电层以及第二电极且露出所述牺牲层的部分顶部；
或者，所述释放孔贯穿所述第一电极、压电层和第二电极中的一个或两个且露出所述牺牲层的部分顶部。


10.如权利要求1所述的指纹识别模组的形成方法，其特征在于，在所述衬底上形成牺牲层之前，所述指纹识别模组的形成方法还包括：在所述衬底上形成刻蚀停止层。


11.如权利要求1所述的指纹识别模组的形成方法，其特征在于，形成所述空腔后，所述指纹识别模组的形成方法还包括：在所述压电换能器上形成钝化层，所述钝化层密封所述释放孔。


12.如权利要求1所述的指纹识别模组的形成方法，其特征在于，所述提供衬底的步骤中，所述衬底还包括与所述信号处理电路电连接的第一连接端和第二连接端；
形成所述牺牲层的步骤中，所述牺牲层露出所述第一连接端和第二连接端；
形成所述压电换能器的步骤中，所述第一电极还覆盖所述牺牲层的侧壁且延伸覆盖于所述第一连接端上，所述第一电极露出所述第二连接端；所述压电层还覆盖位于所述第一连接端上的第一电极、以及位于所述牺牲层之间的衬底；所述第二电极还延伸覆盖位于所述第二连接端上方的压电层，且露出位于所述第一连接端上方的压电层；
形成所述空腔后，所述指纹识别模组的形成方法还包括：形成贯穿所述压电层和第一电极且露出所述第一连接端的第一导电通孔、以及形成贯穿所述第二电极和压电层且露出所述第二连接端的第二导电通孔；
形成位于所述...

【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