光學指紋識別裝置及其形成方法
【專利摘要】本發明提供一種光學指紋識別裝置及其形成方法，通過漸變通光量光刻方法形成透鏡陣列，可滿足更為精細、復雜的透鏡制作要求，準確保證光學指紋識別裝置所需的光學特性，適用于便攜式電子設備，且與現有的芯片制作和封裝工藝兼容，以降低成本。
【專利說明】
光學指紋識別裝置及其形成方法
技術領域
[0001]本發明涉及圖像處理領域，尤其涉及一種光學指紋識別裝置及其形成方法。
【背景技術】
[0002]目前的指紋識別方案有光學技術，硅技術(電容式/射頻式)，超聲波技術等。
[0003]光學技術采用光學取像設備根據的是光的全反射原理(FTIR)。光線照到壓有指紋的玻璃外表，反射光線由圖像傳感器去取得，反射光的量依賴于壓在玻璃外表的指紋脊和谷的深度，以及皮膚與玻璃間的油脂和水分。光線經玻璃射到谷的中央后在玻璃與空氣的界面發生全反射，光線被反射到圖像傳感器，而射向脊的光線不發生全反射，而是被脊與玻璃接觸面吸收或者漫反射到別的中央，這樣就在圖像傳感器上構成了指紋的圖像。
[0004]然而，目前的光學指紋識別裝置體積較大，光程較長，無法應用到便攜式電子設備，例如手機上。適用于手機等便攜式電子設備的指紋識別裝置在體積有限的前提下，為保證所需的光學特性，例如分辨率，需要采用三維表面更為精細、復雜的透鏡，然而使用傳統的微加工技術，如各向異性或各向同性干刻蝕、濕刻蝕只能加工有限形貌的表面，新開發的多層掩膜技術、激光三維立體光刻、電子束直接寫入技術等三維微加工技術，則存在精確度差、成本高、產量低等問題，無法滿足這類高精器件的制作要求。
[0005]因此，如何在體積有限的前提下，采取更為有效的透鏡制作工藝以保證光學指紋識別裝置的光學特性，且與現有的芯片制作和封裝工藝兼容，以降低成本，是目前需要解決的技術問題。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于提供一種光學指紋識別裝置及其形成方法，滿足更為精細、復雜的透鏡制作要求，準確保證光學指紋識別裝置所需的光學特性，適用于便攜式電子設備，且與現有的芯片制作和封裝工藝兼容，以降低成本。
[0007]基于以上考慮，本發明的一個方面提供一種光學指紋識別裝置的形成方法，包括:通過漸變通光量光刻方法形成透鏡陣列。
[0008]優選地，所述的光學指紋識別裝置的形成方法還包括:于相鄰透鏡之間形成黑膠層。
[0009]優選地，所述的光學指紋識別裝置的形成方法還包括:于相鄰透鏡之間形成硅光欄。
[0010]優選地，所述的光學指紋識別裝置的形成方法還包括:于所述硅光欄上方設置蓋板玻璃，所述蓋板玻璃與所述娃光欄之間存在空隙。
[0011]本發明的另一方面提供一種光學指紋識別裝置，包括通過漸變通光量光刻方法形成的透鏡陣列。
[0012]優選地，所述的光學指紋識別裝置還包括位于相鄰透鏡之間的黑膠層。
[0013]優選地，所述的光學指紋識別裝置還包括位于相鄰透鏡之間的硅光欄。
[0014]優選地，所述的光學指紋識別裝置還包括位于所述硅光欄上方的蓋板玻璃，所述蓋板玻璃與所述硅光欄之間存在空隙。
[0015]本發明的光學指紋識別裝置及其形成方法，通過漸變通光量光刻方法形成透鏡陣列，可滿足更為精細、復雜的透鏡制作要求，準確保證光學指紋識別裝置所需的光學特性，適用于便攜式電子設備，且與現有的芯片制作和封裝工藝兼容，以降低成本。
【附圖說明】
[0016]通過參照附圖閱讀以下所作的對非限制性實施例的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯。
[0017]圖1-圖10為根據本發明實施例一的光學指紋識別裝置的形成方法的過程示意圖；圖11-圖18為根據本發明實施例二的光學指紋識別裝置的形成方法的過程示意圖。
[0018]在圖中，貫穿不同的示圖，相同或類似的附圖標記表示相同或相似的裝置(模塊)或步驟。
【具體實施方式】
[0019]為解決上述現有技術中的問題，本發明提供一種光學指紋識別裝置及其形成方法，通過漸變通光量光刻方法形成透鏡陣列，可滿足更為精細、復雜的透鏡制作要求，準確保證光學指紋識別裝置所需的光學特性，適用于便攜式電子設備，且與現有的芯片制作和封裝工藝兼容，以降低成本。
[0020]在以下優選的實施例的具體描述中，將參考構成本發明一部分的所附的附圖。所附的附圖通過示例的方式示出了能夠實現本發明的特定的實施例。示例的實施例并不旨在窮盡根據本發明的所有實施例。可以理解，在不偏離本發明的范圍的前提下，可以利用其他實施例，也可以進行結構性或者邏輯性的修改。因此，以下的具體描述并非限制性的，且本發明的范圍由所附的權利要求所限定。
[0021]本發明提供一種光學指紋識別裝置及其形成方法，包括:通過漸變通光量光刻方法形成透鏡陣列。
[0022]漸變通光量光刻技術，又稱為灰度光刻(Gray-tone Lithography)技術，它通過灰度掩膜把加工光束能量密度分布調制成不同的形狀，對光刻膠進行曝光，微型器件一次成形，不需要移動掩膜或移動加工晶片，也不需要對光刻膠進行熱處理，只需要對掩膜版進行一定的編碼和標準的光刻設備，容易和其它IC工藝相兼容，實現系統芯片結構的制作。灰度光刻使用灰度掩膜調制均勻輻射，一次曝光顯影可形成任意表面的微光學器件，且能保證器件表面光滑，消除了二進制光刻過程中的對準誤差和多步光刻、多層掩膜的缺點，器件的性能和質量僅僅和曝光劑量有關，和加工過程無關，可重復性強。
[0023]因此，通過漸變通光量光刻方法形成透鏡陣列，可滿足更為精細、復雜的透鏡制作要求，準確保證光學指紋識別裝置所需的光學特性，適用于便攜式電子設備，且與現有的芯片制作和封裝工藝兼容，以降低成本。
[0024]以下結合具體實施例對本發明進一步闡述。
[0025]實施例一圖1-圖10為根據本發明實施例一的光學指紋識別裝置的形成方法的過程示意圖。
[0026]如圖1-圖3所示，提供硅基板110，于硅基板110上形成凹槽陣列111。優選地，于凹槽陣列111上形成二氧化硅層、氮化硅層或鈦層112，作為后續刻蝕的停止層。
[0027]如圖4-圖6所示，提供透光基板120、圖像傳感器芯片130，鍵合透光基板120與圖像傳感器芯片130之后，減薄圖像傳感器芯片130的背面，再通過漸變通光量光刻方法于透光基板120上形成透鏡陣列150，該透鏡陣列150對應于圖像傳感器芯片130的感光陣列(未示出)。優選地，形成透鏡陣列150的步驟之后于透鏡陣列150上形成保護膜151，以保證后續刻蝕步驟不對透鏡陣列造成傷害。
[0028]如圖7-圖9所示，將硅基板110的凹槽面與透光基板120鍵合，使凹槽陣列111對應于透鏡陣列150，減薄并刻蝕硅基板110的非凹槽面，停止于停止層112，從而于相鄰透鏡之間形成硅光欄113。采用硅材質制作光欄，可以保證光欄的制作精度要求，包括高度、開口尺寸、對位的精度等，以保證光欄的擋光效果。此外優選地，如圖6所示，還可以于透光基板120的相鄰透鏡之間形成黑膠層140，該黑膠層140位于后續形成的硅光欄113與透光基板120之間，作為硅光欄113的輔助，以實現更好的擋光效果。
[0029]如圖10所示，依次去除凹槽陣列111中的停止層112和保護膜151(例如采用干法刻蝕)，暴露出透鏡陣列150。優選地，于硅光欄113上設置蓋板玻璃160，該蓋板玻璃160于芯片周邊的非感光區域(未示出)進行粘接固定，并保證蓋板玻璃160在感光區域中與硅光欄113之間存在空隙，以使光線到達蓋板玻璃160時的反射條件不受影響。
[0030]此后，可通過現有的封裝方法，例如CSP(芯片級封裝)、TSV(硅通孔)等技術進行封裝，以形成本發明的光學指紋識別裝置。
[0031]實施例二圖11-圖18為根據本發明實施例二的光學指紋識別裝置的形成方法的過程示意圖。
[0032]如圖11所示，提供硅基板210，優選地，于硅基板210上形成二氧化硅層、氮化硅層或鈦層211，作為后續刻蝕的停止層。
[0033]如圖12-圖14所示，提供透光基板220、圖像傳感器芯片230，鍵合透光基板220與圖像傳感器芯片230之后，減薄圖像傳感器芯片230的背面，再通過漸變通光量光刻方法于透光基板220上形成透鏡陣列250，該透鏡陣列250對應于圖像傳感器芯片230的感光陣列(未示出)。優選地，形成透鏡陣列250的步驟之后于透鏡陣列250上形成保護膜251，以保證后續刻蝕步驟不對透鏡陣列造成傷害。
[0034]如圖15-圖17所示，將硅基板210上的停止層211朝向透光基板220，通過透光膠層270將硅基板210與透光基板220鍵合，透光膠層270覆蓋透鏡陣列250，減薄并刻蝕硅基板210形成對應于透鏡陣列250的通孔陣列212，停止于停止層211，從而于相鄰透鏡之間形成硅光欄213。采用硅材質制作光欄，可以保證光欄的制作精度要求，包括高度、開口尺寸、對位的精度等，以保證光欄的擋光效果。此外優選地，如圖14所示，還可以于透光基板220的相鄰透鏡之間形成黑膠層240，該黑膠層240位于后續形成的硅光欄213與透光基板220之間，作為硅光欄213的輔助，以實現更好的擋光效果。
[0035]如圖18所示，依次去除通孔陣列212中的停止層211，透光膠層270和保護膜251(例如采用干法刻蝕)，暴露出透鏡陣列250。優選地，于娃光欄213上設置蓋板玻璃260，該蓋板玻璃260于芯片周邊的非感光區域(未示出)進行粘接固定，并保證蓋板玻璃260在感光區域中與硅光欄213之間存在空隙，以使光線到達蓋板玻璃260時的反射條件不受影響。
[0036]此后，可通過現有的封裝方法，例如CSP(芯片級封裝)、TSV(硅通孔)等技術進行封裝，以形成本發明的光學指紋識別裝置。
[0037]本發明的光學指紋識別裝置及其形成方法，通過漸變通光量光刻方法形成透鏡陣列，可滿足更為精細、復雜的透鏡制作要求，準確保證光學指紋識別裝置所需的光學特性，適用于便攜式電子設備，且與現有的芯片制作和封裝工藝兼容，以降低成本。
[0038]對于本領域技術人員而言，顯然本發明不限于上述示范性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論如何來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的。此外，明顯的，“包括”一詞不排除其他元素和步驟，并且措辭“一個”不排除復數。裝置權利要求中陳述的多個元件也可以由一個元件來實現。第一，第二等詞語用來表示名稱，而并不表示任何特定的順序。
【主權項】
1.一種光學指紋識別裝置的形成方法，其特征在于，包括:通過漸變通光量光刻方法形成透鏡陣列。2.根據權利要求1所述的光學指紋識別裝置的形成方法，其特征在于，還包括:于相鄰透鏡之間形成黑膠層。3.根據權利要求1所述的光學指紋識別裝置的形成方法，其特征在于，還包括:于相鄰透鏡之間形成娃光欄。4.根據權利要求3所述的光學指紋識別裝置的形成方法，其特征在于，還包括:于所述硅光欄上方設置蓋板玻璃，所述蓋板玻璃與所述硅光欄之間存在空隙。5.—種光學指紋識別裝置，其特征在于，包括通過漸變通光量光刻方法形成的透鏡陣列。6.根據權利要求5所述的光學指紋識別裝置，其特征在于，還包括位于相鄰透鏡之間的黑膠層。7.根據權利要求5所述的光學指紋識別裝置，其特征在于，還包括位于相鄰透鏡之間的娃光欄。8.根據權利要求7所述的光學指紋識別裝置，其特征在于，還包括位于所述硅光欄上方的蓋板玻璃，所述蓋板玻璃與所述娃光欄之間存在空隙。
【文檔編號】G06K9/00GK105868737SQ201610275912
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月29日
【發明人】趙立新, 陳儉, 夏歡
【申請人】格科微電子（上海）有限公司