超声波指纹感测芯片及电子设备、制作方法技术

本发明专利技术涉及一种超声波指纹感测芯片及具有指纹识别功能的电子设备以及制作方法。所述制作方法中，在第一基底上形成指纹感测单元的激励结构，并在该激励结构上或者另一基底上形成相应的空腔，然后将两个基底扣合，形成指纹感测单元的密闭空腔，在移除第一基底后，再形成电连接结构将激励结构中的第一电极和第二电极引至表面。所形成的超声波指纹感测芯片包括多个利用该方法得到的指纹感测单元来进行指纹识别，各个指纹感测单元结构紧凑，有助于提高指纹感测单元的设计密度以及指纹识别性能。

【技术实现步骤摘要】
超声波指纹感测芯片及电子设备、制作方法
本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种超声波指纹感测芯片及制作方法和和一种具有指纹识别功能的电子设备。
技术介绍
目前，指纹识别技术已经成为生物识别领域的热点之一，并广泛应用于消费电子、门禁系统、信息采集等各种涉及用户信息验证的应用中。以应用于移动终端的指纹识别技术为例，目前占据主流的是电容式指纹识别技术，然而，随着业界对于手机全面屏的需求，指纹识别要求能够穿透1mm厚以上的介质层(如玻璃、金属、塑料或者显示屏和玻璃)。这一要求对于电容式指纹识别技术来说是一个难题，可选的方案是在识别区域下方的玻璃屏幕挖孔，但如此一方面会破坏屏幕的完整性，另外也容易导致显示屏生产良率的降低和成本的增加。从原理上看，光学指纹识别技术和超声波指纹识别技术均具有更强的介质层穿透能力，能够穿透大于1mm的玻璃介质，可以最大限度的保证显示屏的完整性。但是，光学指纹识别技术主要采集的是手指的表皮纹路，防伪性较差，而且，光学指纹识别技术和电容式指纹识别技术对于湿手指的识别效果都很差。比较而言，超声波指纹识别技术除了能够采集手指的表皮纹路之外，还能采集真皮纹路，具有更高的安全性，并且，超声波指纹识别技术可以根据水和皮肤声阻抗的差别，较好地识别湿手指。因而，超声波指纹识别技术现已成为指纹识别的重要发展方向之一。应用超声波指纹识别技术的指纹识别装置采用了压电换能的原理，通常在指纹识别范围内会设置多个压电换能单元，每个压电换能单元均具有空腔，空腔顶部被激励层覆盖，由激励层发出的特定频率的超声波遇到手指的谷或脊之后，激励超声波和反射回来的超声波都可以穿透大于1mm的玻璃或金属等材质。反射回来的超声波通过激励层可形成对应的电信号，电学信号经过处理后传输给控制器，经过进一步处理后形成指纹图像。为了提高指纹识别质量，压电换能单元的空腔应设置得较大，同时，为了提高指纹识别的敏感度，在指纹识别范围优选设置较多的压电换能单元，也就是说，相邻空腔之间的范围应设置得较小。这对指纹识别装置的设计及制作提出了较高的要求。
技术实现思路
为了优化超声波指纹感测芯片的结构，提高指纹识别质量，本专利技术提供了一种超声波指纹感测芯片的制作方法。另外提供了一种超声波指纹感测芯片以及一种具有指纹识别功能的电子设备。一方面，本专利技术提供一种超声波指纹感测芯片的制作方法，所述超声波指纹感测芯片包括基底和设置于所述基底上的若干指纹感测单元，所述指纹感测单元包括激励结构和设置于所述基底和所述激励结构之间的密闭空腔；所述制作方法包括：步骤S1：利用第一基底，在所述第一基底上形成若干所述指纹感测单元的激励结构，所述激励结构包括在所述第一基底上依次形成的弹性层、第一电极、压电层和第二电极；步骤S2：在所述激励结构或者所述基底上形成空腔介质层，并在所述空腔介质层内形成与所述指纹感测单元一一对应的空腔；步骤S3：将所述第一基底形成有所述激励结构的一面与所述基底扣合，形成所述指纹感测单元的密闭空腔；步骤S4：移除所述第一基底；步骤S5：形成所述指纹感测单元的电连接结构，所述电连接结构分别将所述激励结构中的第一电极和第二电极引出至所述指纹感测单元表面。可选的，步骤S2中，在所述激励结构上形成所述空腔介质层之前，先形成位于空腔区域的支撑层，所述空腔介质层覆盖所述支撑层。可选的，步骤S2包括：在所述空腔介质层内形成空腔，并露出所述支撑层；以及去除所述支撑层。可选的，步骤S2中，在所述激励结构或者所述基底上形成所述空腔介质层之前，在所述激励结构上形成空腔限定层，所述空腔限定层限定所述空腔的范围。可选的，所述基底上形成有CMOS控制电路，所述CMOS控制电路具有与各个所述指纹感测单元一一对应的第一接触垫和第二接触垫；所述电连接结构分别将所述激励结构中的第一电极和第二电极与所述第一接触垫和所述第二接触垫电性连通。一方面，本专利技术提供一种超声波指纹感测芯片，所述超声波指纹感测芯片包括基底和设置于所述基底上的若干指纹感测单元，所述指纹感测单元包括：空腔介质层，设置于所述基底上，所述空腔介质层内形成有与所述指纹感测单元一一对应的空腔；激励结构，设置于所述空腔介质层上，所述激励结构覆盖所述空腔而形成密闭空腔，所述激励结构包括在所述密闭空腔上依次设置的第二电极、压电层、第一电极和弹性层；电连接结构，所述电连接结构分别将所述激励结构中的第一电极和第二电极引出至所述指纹感测单元表面。一方面，本专利技术提供一种超声波指纹感测芯片，所述超声波指纹感测芯片包括CMOS控制电路和设置于所述CMOS控制电路上的指纹感测单元，所述CMOS控制电路包括阵列排布的多个第一接触垫和多个第二接触垫，所述指纹感测单元包括：空腔介质层，设置于所述CMOS控制电路上，所述空腔介质层内形成有与所述指纹感测单元一一对应的空腔；激励结构，设置于所述空腔介质层上，所述激励结构密封所述空腔而形成密闭空腔，所述激励结构包括在所述密闭空腔上依次设置的第二电极、压电层、第一电极和弹性层；电连接结构，所述电连接结构将所述激励结构中的第一电极和所述CMOS控制电路中与所述第一电极对应的第一接触垫电性连通，且将所述激励结构中的第二电极和所述CMOS控制电路中与所述第二电极对应的第二接触垫电性连通；其中，所述CMOS控制电路通过所述第一接触垫和第二接触垫为对应的所述指纹感测单元提供用于激励和/或接收的电力控制。可选的，所述指纹感测单元还包括空腔限定层，所述空腔限定层嵌于所述密闭空腔侧面的空腔介质层中并朝向所述密闭空腔。一方面，本专利技术提供一种具有指纹识别功能的电子设备，其特征在于，所述电子设备具有超声波指纹感测区，所述超声波指纹感测区设置有上述的超声波指纹感测芯片。利用本专利技术提供的超声波指纹感测芯片的制作方法，在第一基底上形成指纹感测单元的激励结构，并在该激励结构上或者另一基底(最终芯片保留的基底)上形成相应的空腔，然后将两个基底扣合，形成所述指纹感测单元的密闭空腔，在移除第一基底后，再形成电连接结构将激励结构中的第一电极和第二电极引出至表面。所形成的超声波指纹感测芯片包括多个利用该方法得到的指纹感测单元来进行指纹识别，各个指纹感测单元结构紧凑，有助于提高指纹感测单元的设计密度以及指纹识别性能。本专利技术提供的超声波指纹感测芯片以及具有指纹识别功能的电子设备具有类似的优点。附图说明图1是本专利技术一实施例超声波指纹感测芯片的制作方法的流程示意图。图2A至图2N是本专利技术实施例一的超声波指纹感测芯片的制作方法在制作过程中的剖面结构示意图。图3A至图3D是本专利技术实施例二的超声波指纹感测芯片的制作方法在制作过程中的剖面结构示意图。图4A至图4E是本专利技术实施例三的超声波指纹感测芯片的制作方法在制作过程中的剖面结构示意图。图5A至图5C是本专利技术实施例四的超声波指纹感测芯片的制作方法在制作过程中的剖面结构示意图。图6A至本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声波指纹感测芯片的制作方法，其特征在于，所述超声波指纹感测芯片包括基底和设置于所述基底上的若干指纹感测单元，所述指纹感测单元包括激励结构和设置于所述基底和所述激励结构之间的密闭空腔；所述制作方法包括：/n步骤S1：利用第一基底，在所述第一基底上形成若干所述指纹感测单元的激励结构，所述激励结构包括在所述第一基底上依次形成的弹性层、第一电极、压电层和第二电极；/n步骤S2：在所述激励结构或者所述基底上形成空腔介质层，并在所述空腔介质层内形成与所述指纹感测单元一一对应的空腔；/n步骤S3：将所述第一基底形成有所述激励结构的一面与所述基底扣合，形成所述指纹感测单元的密闭空腔；/n步骤S4：移除所述第一基底；/n步骤S5：形成所述指纹感测单元的电连接结构，所述电连接结构分别将所述激励结构中的第一电极和第二电极引出至所述指纹感测单元表面。/n

【技术特征摘要】
1.一种超声波指纹感测芯片的制作方法，其特征在于，所述超声波指纹感测芯片包括基底和设置于所述基底上的若干指纹感测单元，所述指纹感测单元包括激励结构和设置于所述基底和所述激励结构之间的密闭空腔；所述制作方法包括：
步骤S1：利用第一基底，在所述第一基底上形成若干所述指纹感测单元的激励结构，所述激励结构包括在所述第一基底上依次形成的弹性层、第一电极、压电层和第二电极；
步骤S2：在所述激励结构或者所述基底上形成空腔介质层，并在所述空腔介质层内形成与所述指纹感测单元一一对应的空腔；
步骤S3：将所述第一基底形成有所述激励结构的一面与所述基底扣合，形成所述指纹感测单元的密闭空腔；
步骤S4：移除所述第一基底；
步骤S5：形成所述指纹感测单元的电连接结构，所述电连接结构分别将所述激励结构中的第一电极和第二电极引出至所述指纹感测单元表面。


2.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，步骤S2中，在所述激励结构上形成所述空腔介质层之前，先形成位于空腔区域的支撑层，所述空腔介质层覆盖所述支撑层。


3.如权利要求2所述的制作方法，其特征在于，步骤S2包括：
在所述空腔介质层内形成空腔，并露出所述支撑层；
去除所述支撑层。


4.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，步骤S2中，在所述激励结构或者所述基底上形成所述空腔介质层之前，在所述激励结构上形成空腔限定层，所述空腔限定层限定所述空腔的范围。


5.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述基底上形成有CMOS控制电路，所述CMOS控制电路具有与各个所述指纹感测单元一一对应的第一接触垫和第二接触垫；所述电连接结构分别将所述激励结构中的第一电极和第二电极与所述第一接触垫和所述第二接触垫电性连通。


6.一种超声波指纹感测芯片，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄景泽，梁骥，效烨辉，程泰毅，
申请(专利权)人：上海思立微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31