指纹识别模组及其形成方法技术

一种指纹识别模组及其形成方法，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；在衬底上形成分立的牺牲层；形成平坦层，平坦层覆盖牺牲层以及牺牲层露出的衬底；在平坦层上形成压电换能器，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；形成贯穿平坦层且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，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，且去除牺牲层的工艺对压电换能器的影响小，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
本专利技术涉及半导体领域，尤其涉及一种指纹识别模组及其形成方法。
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。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。作为进一步的改进，已经开发出第三代指纹传感器，其中利用压电材料的逆压电效应产生超声波。该超声波在接触到指纹时，在指纹的嵴、峪中表现出不同的反射率和透射率。通过扫描一定面积内的超声波束信号即可读取指纹信息。超声波指纹传感器产生的超声波可以能够穿透由玻璃、铝、不锈钢、蓝宝石或者塑料制成的手机外壳进行扫描，从而将超声波指纹传感器设置在手机外壳内。该优点为客户设计新一代优雅、创新、差异化的移动终端提供灵活性。此外，用户的体验也得到提升，扫描指纹能够不受手指上可能存在沾污的影响，例如汗水、护手霜等，从而提高了指纹传感器的稳定性和精确度。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，提升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；在所述衬底上形成分立的牺牲层；形成平坦层，所述平坦层覆盖所述牺牲层以及所述牺牲层露出的所述衬底；在所述平坦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，所述第一电极、所述压电层和所述第二电极在牺牲层上有重叠区域，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；形成所述压电换能器后，形成贯穿所述平坦层且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。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；平坦层，位于所述衬底上；多个空腔，位于所述平坦层中的底部；压电换能器，位于所述平坦层上，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，所述第一电极、所述压电层和所述第二电极在空腔上有重叠区域，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；释放孔，贯穿所述平坦层与所述空腔相连通。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，在所述衬底上形成牺牲层后，形成覆盖所述牺牲层的压电换能器；随后形成贯穿所述压电换能器且露出所述牺牲层顶部的释放孔，并采用灰化工艺，通过所述释放孔去除所述牺牲层；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，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，且去除牺牲层的工艺对压电换能器的影响小；而且，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。且本专利技术实施例，形成所述牺牲层后，形成覆盖所述牺牲层以及所述衬底的平坦层，通常所述平坦层的材料为介电材料，形成所述压电换能器的步骤中，所述压电换能器形成在所述平坦层上，从而所述压电换能器具有较高的平整度，使得所述压电换能器的形成质量较高，后续去除所述牺牲层，形成空腔，所述空腔的侧壁和顶部为介电材料，所述空腔的结构更稳固，从而空腔对压电换能器起到较好的支撑，使得指纹识别模组具有更佳的器件寿命以及品质。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，这样信号连接线路短，连接线路少，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9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。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，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，这容易导致有刻蚀溶液进入到空腔中而难以被完全去除，从而容易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，去除所述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，这容易增加产生牺牲层残留的概率，导致空腔的形成质量较差。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通常需要消耗一片承载基底，这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，本专利技术提供一种指纹识别模组的形成方法，在所述衬底上形成牺牲层后，形成覆盖所述牺牲层的压电换能器；随后形成贯穿所述压电换能器且露出所述牺牲层顶部的释放孔，并采用灰化工艺，通过所述释放孔去除所述牺牲层；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，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，且去除牺牲层的工艺对压电换能器的影响小；而且，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。且本专利技术实施例，形成所述牺牲层后，形成覆盖所述牺牲层以及所述衬底的平坦层，通常所述平坦层的材料为介电材料，形成所述压电换能器的步骤中，所述压电换能器形成在所述平坦层上，从而所述压电换能器具有较高的平整度，使得所述压电换能器的形成质量较高，后续去除所述牺牲层，形成空腔，所述空腔的侧壁和顶部为介电材料，所述空腔的结构更稳固，从而空腔对压电换能器起到较好的支撑，使得指纹识别模组具有更佳的器件寿命以及品质。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，这样信号连接线路短，连接线路少，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9是本专利技术指纹识别模组的形成方法第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在所述衬底上形成分立的牺牲层；/n形成平坦层，所述平坦层覆盖所述牺牲层以及所述牺牲层露出的所述衬底；/n在所述平坦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，所述第一电极、所述压电层和所述第二电极在牺牲层上有重叠区域，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；/n形成所述压电换能器后，形成贯穿所述平坦层且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；
在所述衬底上形成分立的牺牲层；
形成平坦层，所述平坦层覆盖所述牺牲层以及所述牺牲层露出的所述衬底；
在所述平坦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，所述第一电极、所述压电层和所述第二电极在牺牲层上有重叠区域，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；
形成所述压电换能器后，形成贯穿所述平坦层且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，形成所述平坦层的步骤中，所述平坦层的顶面至所述牺牲层的顶面的距离大于且小于


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，所述平坦层的材料包括氧化硅和氮化硅中的一种或两种。


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，形成覆盖所述牺牲层以及所述衬底的平坦层的步骤包括：在所述牺牲层以及所述牺牲层露出的所述衬底上形成平坦材料层；对所述平坦材料层进行平坦化处理，形成所述平坦层。


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，采用化学机械平坦化工艺对所述平坦材料层进行平坦化处理，形成平坦层。


6.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，采用化学气相沉积工艺形成覆盖所述牺牲层以及所述衬底的平坦材料层。


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，所述牺牲层的材料包括无定形碳、聚酰亚胺或环氧树脂。


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，位于所述衬底上剩余的所述牺牲材料层作为所述牺牲层。


9.如权利要求8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。


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，形成所述压电换能器的步骤包括：
在所述衬底上形成第一电极膜；图形化所述第一电极膜，剩余的所述第一电极膜作为所述第一电极；在所述第一电极以及所述第一电极露出的所述衬底上形成所述压电层；在所述压电层上形成第二电极膜；图形化所述第二电极膜，剩余的所述第二电极膜作为所述第二电极。


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，所述灰化工艺采用的气体包括氧气。


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，所述指纹识别模组的形成方法还包括：形成所述空腔后，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。


13.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，形成贯穿所述平坦层且露出所述牺牲...

【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