用于指紋感測裝置的連接墊的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及感測裝置。更特別地，本發明涉及用于感測指紋的裝置。
【背景技術】
[0002]由于用于身份驗證的生物裝置特別是指紋感測裝置的發展已引起使得更小、更低廉以及更節能的裝置，因此對這樣的裝置的可能應用不斷增多。
[0003]特別地，由于小尺寸因素、相對有利的成本/性能因素以及高用戶接受度(特別是與視網膜掃描等相比)，所以指紋感測在例如消費者電子裝置中已經越來越多地被采用。
[0004]由于基于CMOS技術構建的用于提供指紋感測元件和輔助邏輯電路的電容式指紋感測裝置既小又節能并且同時能夠高準確度地識別指紋，所以這樣的感測裝置變得越來越受歡迎。因此，電容式指紋傳感器有利地用于消費者電子產品例如便攜式計算機、平板電腦和移動電話。
[0005]指紋感測芯片通常包括電容式感測元件陣列，該電容式感測元件陣列提供指示若干感測結構與放置在指紋傳感器的表面上的手指之間的電容量的測量值。感測芯片還可以包括用于處理對感測元件陣列的尋址的邏輯電路。
[0006]此外，感測芯片通常被安裝在包括讀出電路的單獨的讀出基板上，其中，感測芯片的接觸墊被設置用于使得能夠經由引線接合的方式電連接至讀出基板的對應的接觸墊。讀出基板可以是例如印刷電路板(PCB)。
[0007]然而，引線接合部(wirebond)在感測芯片的表面上方突出了與接合部加上的高度接合引線的彎曲一一通常稱為引線接合部線弧高度一一對應的距離。因此，突出的引線接合部引入了指紋傳感器的組裝和設計方面的限制。具體地，在許多應用中，既是出于審美的原因也是由于感測表面的升高部分可能導致手指在突出部分附近部分地被抬起，所以期望能夠提供平的指紋感測裝置。此外，導電特征的與像素有關的任何突出部分例如引線接合部將不可避免地使裝置抵抗靜電放電(ESD)的能力退化。
[0008]為了實現平的感測表面，可以設置足夠厚的頂部涂覆層以使得突出的引線接合部被覆蓋，從而形成平的外表面。然而，較厚的涂層導致放置在表面上的手指與位于涂層下面的感測元件之間的電容性耦合更弱，這導致感測裝置的準確度降低。
[0009]US2011/0254108公開了通過設置以下保護板來解決上述問題的指紋感測裝置，該保護板具有增強該板的表面上的手指與位于保護板下面的感測元件之間的電容性耦合的介電特性。
[0010]雖然如此，仍期望能夠對指紋感測裝置設置頂層，該頂層具有由感測裝置的期望的電容性耦合特性而非感測芯片與基板之間的電連接的幾何形狀而確定的厚度。
【發明內容】
[0011]鑒于指紋感測裝置的上述期望的特性，以及現有技術的上述和其他缺點，本發明的目的是提供改進的指紋感測裝置以及用于制造這樣的裝置的方法。
[0012]因此，根據本發明的第一方面，提供了一種指紋感測裝置，該指紋感測裝置包括:感測電路，該感測電路包括多個感測元件，每個感測元件包括被布置在感測平面中并面向電容式指紋感測裝置的表面的感測結構，感測元件中的每個感測元件被配置成提供指示感測結構與放置在指紋感測裝置的表面上的手指之間的電磁耦合的信號；以及多個連接墊，多個連接墊電連接至感測電路，以提供感測電路與讀出電路之間的電連接，其中，連接墊中的每個連接墊相對于感測平面單獨地凹陷，以使得每個連接墊在底部平面中具有底部，以及其中，每個連接墊通過感測裝置的相對于底部平面升高的部分與相鄰連接墊分隔開。
[0013]指紋感測裝置上需要連接墊，以使得指紋感測裝置中所包括的感測電路與外部讀出電路之間能夠進行電連接。外部讀出電路可以例如被布置在安裝有指紋感測裝置的印刷電路板或單獨的芯片上。還應當理解的是，連接墊包括用于形成與指紋感測裝置的感測電路的電連接的導電材料。
[0014]連接墊的底部平面在本上下文中應當被理解為定位有凹部的大部分底部高度的平面。凹部被感測裝置的相對于底部平面升高的部分限定成使得在所述凹部中形成連接墊并且所述凹部與相鄰的凹部被分隔開。而且，感測裝置的升高部分可以被視為與相鄰連接墊分隔開的壁或屏障。
[0015]感測電路通常包括被配置成訪問和讀取每個感測元件的邏輯門。
[0016]本發明基于以下實現:可以通過設置相對于感測元件凹陷的連接墊來實現可以防止引線接合部從感測裝置的感測表面上方突出的指紋感測裝置。通過使從感測元件到連接墊的底部平面的距離等于或大于引線接合部線弧高度，可以設置感測裝置的任何導電部分均不從感測表面上方突出的指紋感測裝置。這樣的裝置結構將使得能夠實現平的指紋傳感器產品而不會使裝置的生物識別性能和ESD抗干擾性受到影響。
[0017]與使用本領域技術人員已知的其他互連技術如通過硅通孔(TSV)時相比，根據本發明的實施方式的感測裝置還使得形成有感測裝置的管芯的厚度能夠相對厚。本發明的另一優點在于:可以借助于作為充分完善和成熟的技術的引線接合來創建互連的引腳，同時為大量的價格可取的生產作好準備。
[0018]根據本發明的一個實施方式，多個連接墊中的每個連接墊被布置在指紋感測裝置的邊緣，使得每個連接墊由具有延伸至感測裝置的邊緣的底部的凹部來限定。通過將連接墊布置在感測裝置的邊緣，可以從感測裝置直接形成引線接合部，從而形成與布置有指紋感測裝置的讀出基板上的電路的電連接。
[0019]在本發明的一個實施方式中，凹部可以具有從所述底部延伸至所述指紋感測裝置的連接平面的至少一個側壁，以及其中，在所述底部的至少一部分和所述側壁上布置有導電層，使得經由所述連接平面來形成所述底部與所述感測電路之間的電連接。
[0020]可以以不同的方式實現連接墊與感測電路之間的電連接。例如，感測電路可以具有被布置在連接墊的底部平面中的連接點，或者連接點可以被布置在與底部平面不同的連接平面中。在連接平面被布置在與連接墊的底部平面不同的平面中的應用中，可以通過以下方式來有利地形成電連接:設置從連接墊的底部沿側壁并延伸至感測電路的連接平面的導電層。因此，可以在沉積導電材料的一個相同的制造步驟中形成連接墊與感測電路之間的電連接。
[0021]然而，感測電路還可以使用用于連接由絕緣材料分隔開的不同的導電材料層的通孔連接來連接至連接墊。例如，可以使導電材料形成為從連接墊的底部經由凹部的側壁延伸至感測裝置的平面，感測裝置的平面進而通過通孔連接來連接至連接平面。此外，可以在與形成感測元件的其中沉積導電材料的步驟不同的步驟中沉積凹部中的導電材料。
[0022]根據本發明的一個實施方式，連接平面可以被布置成指紋感測裝置的最頂部金屬層的整體部分。因此，可以在同一處理步驟中形成連接平面的導電部分和連接墊的導電材料，與在不同的步驟中形成連接平面和連接墊的情況相比，這減少了制造處理中所需要的處理步驟的數量，并且這還提供了連接墊與感測電路之間的更可靠的電連接。
[0023]此外，連接平面可以有利地被布置在感測平面中，這意味著連接平面的沉積與感測元件的沉積同時發生。因此，由于在同一處理步驟中形成若干不同的特征，所以可以實現更尚效的制造處理。
[0024]在本發明的一個實施方式中，側壁從所述底部到所述連接平面有利地可以是傾斜的。傾斜角在本上下文中應當被理解為傾角，從而傾斜的側壁與垂直于感測平面的垂直側壁明顯不同。通過使用傾斜的側壁，可以簡化從連接墊的底部延伸至感測裝置的升高部分的導電材料的沉積。例如，不同的沉積方法提供不同程度的階梯覆蓋，并且通過提供傾斜的側壁，可以使用更寬范圍的不同沉積方法和參數。
[0025]此外，傾斜的側壁可以有利地具有高于45°并且優選地高于80°的傾斜角。即使從可制造方面看具有傾斜的側壁是有利的，但仍期望使用相對大的傾斜角，這是因為斜面具有越小的角度則占據的表面面積越大。因此，因為期望減少連接墊的占用面積以增大晶片面積利用率，所以使用具有上述范圍中的傾斜角的側壁是有利的。側壁的傾斜角被限定成相對于底部平面的角度，其中，側壁從底部平面垂直地延伸可以被稱為具有90°的傾斜角。
[0026]根據本發明的一個實施方式，導電層還可以被布置在基本上平的表面的圍繞凹陷的連接墊中的每個連接墊的至少一部分的部分上。這當在同一制造步驟中將導電層形成為感測裝置的連接平面和/或感測元件中的連接點時是特別有利的。通過在平面表面的與連接墊相鄰的至少一部分上形成連接墊的導電層，在光刻(photolithographic)處理中允許更高清晰度的特征，這是因為可以基于平面表面來設置聚焦深度。因此，當露出用于隨后使導電層圖案化的光刻抗蝕劑掩膜時不需要考慮連接墊的深度。
[0027]在本發明的一個實施方式中，凹部的深度可以有利地大于引線接合部線弧高度，通常大于50