光学指纹器件

技术领域

本发明涉及一种光学指纹器件。

背景技术

目前的指纹识别方案有光学技术，硅技术（电容式/射频式），超声波技术等。其中，光学指纹识别技术已被广泛应用于便携式电子装置中。

光学指纹识别技术采用光学取像设备根据的是光的全反射原理（FTIR）。光线照到压有指纹的透光层（例如有机、无机玻璃）外表，反射光线由图像传感器去取得，反射光的量依赖于压在玻璃外表的指纹脊和谷的深度，以及皮肤与玻璃间的油脂和水分。光线经玻璃射到谷的中央后在玻璃与空气的界面发生全反射，光线被反射到图像传感器，而射向脊的光线不发生全反射，而是被脊与玻璃接触面吸收或者漫反射到别的中央，这样就在图像传感器上构成了指纹的图像。

由于需要较大尺寸的微透镜以增加入射光的能量，实现较高的图像质量，现有技术中，常常需要在像素单元上方设置较厚的透光层（50μm以上）且在像素单元之间设置较厚的挡光结构（例如15-50μm）以便解决入射光进入图像传感器的相邻像素单元从而造成信号串扰的问题。另外还需要在像素单元上方设置红外截止滤光膜以减少入射光中的红外光进入图像传感器造成噪声串扰和图像失真，提高光学指纹器件的光学性能。但需注意的是，透光层、挡光结构、红外截止滤光膜均需要避开图像传感器的焊盘区，以免影响焊盘区的电学连接性能。

现有技术中光学指纹器件的制造方法如图1、图2所示，其中，图像传感器晶圆100上形成有像素单元101和焊盘102，在图像传感器晶圆100表面形成红外截止滤光膜110、挡光结构103后，在挡光结构103上设置透光层104后，再通过干法刻蚀工艺去除焊盘102对应的红外截止滤光膜110、挡光结构103和透光层104，从而暴露出焊盘102，以便通过焊盘102与外部电源进行电学连接。然而，一般干法刻蚀一次只能去除5-10μm厚度，且每去除1μm一般需要0.5-1分钟，因此去除效率比较低，产能非常有限，增加了制造成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光学指纹器件，提高生产效率，增加产能，降低制造成本。

基于以上考虑，本发明提供一种光学指纹器件，包括：图像传感器晶圆，所述图像传感器晶圆上形成有内部焊盘；设置在所述图像传感器晶圆上的透光层；设置在所述透光层上的外部焊盘，所述外部焊盘与内部焊盘电学连通；设置在所述图像传感器晶圆和透光层之间的红外截止滤光膜和挡光结构。

优选的，所述的光学指纹器件还包括形成在所述透光层中用于连接所述外部焊盘与内部焊盘的金属层。

优选的，所述金属层穿过所述红外截止滤光膜。

优选的，所述金属层穿过所述挡光结构。

优选的，所述的光学指纹器件还包括形成于所述透光层中且填充有所述金属层的接触孔。

优选的，所述的光学指纹器件还包括形成于所述透光层中且覆盖有所述金属层的凹槽。

优选的，所述的光学指纹器件还包括用于隔离所述金属层与所述图像传感器晶圆的绝缘层。

优选的，所述的光学指纹器件还包括设置在所述透光层上的微透镜。

优选的，所述的光学指纹器件还包括设置在所述微透镜之间的挡光层。

本发明的光学指纹器件，通过在透光层上设置外部焊盘，与图像传感器晶圆上的内部焊盘电学连通，从而解决了现有技术通过刻蚀工艺打开焊盘效率低下的问题，提高了生产效率，增加了产能，降低了制造成本。

附图说明

通过参照附图阅读以下所作的对非限制性实施例的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1-图2为现有技术光学指纹器件的制造方法的过程示意图；

图3-图5为根据本发明一个优选实施例的光学指纹器件的制造方法的过程示意图；

图6-图10为根据本发明另一优选实施例的光学指纹器件的制造方法的过程示意图。

在图中，贯穿不同的示图，相同或类似的附图标记表示相同或相似的装置（模块）或步骤。

具体实施方式

本发明提供一种光学指纹器件，通过在透光层上设置外部焊盘，与图像传感器晶圆上的内部焊盘电学连通，从而解决了现有技术通过刻蚀工艺打开焊盘效率低下的问题，提高了生产效率，增加了产能，降低了制造成本。

在以下优选的实施例的具体描述中，将参考构成本发明一部分的所附的附图。所附的附图通过示例的方式示出了能够实现本发明的特定的实施例。示例的实施例并不旨在穷尽根据本发明的所有实施例。可以理解，在不偏离本发明的范围的前提下，可以利用其他实施例，也可以进行结构性或者逻辑性的修改。因此，以下的具体描述并非限制性的，且本发明的范围由所附的权利要求所限定。

下面结合具体实施例对本发明进行详细阐述。

本发明提供一种光学指纹器件，包括：图像传感器晶圆，所述图像传感器晶圆上形成有内部焊盘；设置在所述图像传感器晶圆上的透光层；设置在所述透光层上的外部焊盘，所述外部焊盘与内部焊盘电学连通；设置在所述图像传感器晶圆和透光层之间的红外截止滤光膜和挡光结构。

实施例一

图3-图5为根据本发明一个优选实施例的光学指纹器件制造方法的过程示意图。

参见图3，提供图像传感器晶圆200，所述图像传感器晶圆200上形成有像素单元201和内部焊盘202；在所述图像传感器晶圆200上设置透光层204。所述图像传感器晶圆200和透光层204之间设置红外截止滤光膜210、挡光结构203。优选的，在所述透光层204上设置微透镜205，进一步优选的，还可以再在微透镜205之间形成例如由黑胶材料形成的挡光层（未示出），以便进一步降低光线串扰导致的信号干扰。

参见图4，采用激光打孔方式在透光层203中形成接触孔208，在焊盘内部202对应的图像传感器晶圆200和透光层204之间的区域存在红外截止滤光膜210、挡光结构203的情况下，接触孔208穿过红外截止滤光膜210、挡光结构203。

参见图5，通过溅射、电镀或化学镀方式在接触孔208中填充金属层207（例如铜镍金），在透光层204上设置外部焊盘206，金属层207穿过红外截止滤光膜210、挡光结构203和透光层204，将外部焊盘206与内部焊盘202电学连通，以便通过外部焊盘206与外部电源进行电学连接，从而解决了现有技术通过刻蚀工艺打开焊盘效率低下的问题，提高了生产效率，增加了产能，降低了制造成本。

因此，本发明的光学指纹器件包括：图像传感器晶圆200，所述图像传感器晶圆200上形成有内部焊盘202；设置在所述图像传感器晶圆200上的透光层204；设置在所述图像传感器晶圆200和透光层204之间的红外截止滤光膜210、挡光结构203；设置在所述透光层204上的外部焊盘206。形成于透光层204中的接触孔208中填充有金属层207，金属层207将外部焊盘206与内部焊盘202电学连通，以便通过外部焊盘206与外部电源进行电学连接。

优选的，所述金属层207穿过所述红外截止滤光膜210、挡光结构203。

优选的，所述的光学指纹器件还包括设置在所述透光层204上的微透镜205以及设置在微透镜205之间的挡光层（未示出）。

实施例二

图6-图10为根据本发明另一优选实施例的光学指纹器件制造方法的过程示意图。

参见图6，提供图像传感器晶圆300，所述图像传感器晶圆300上形成有像素单元301和内部焊盘302；在所述图像传感器晶圆300上设置透光层304。所述图像传感器晶圆300和透光层304之间设置红外截止滤光膜310、挡光结构303。优选的，在所述透光层304上设置微透镜305，进一步优选的，还可以再在微透镜305之间形成例如由黑胶材料形成的挡光层（未示出），以便进一步降低光线串扰导致的信号干扰。

参见图7，采用机械切割方式在切割道（未示出）附近区域的透光层304中形成凹槽308，在焊盘内部302对应的图像传感器晶圆300和透光层304之间的区域存在红外截止滤光膜310、挡光结构303的情况下，凹槽308穿过红外截止滤光膜310、挡光结构303。由于机械切割的工艺限制，凹槽308通常会深入并破坏图像传感器晶圆300的表面。

参见图8，在所述凹槽308表面覆盖绝缘层309。

参见图9，采用机械切割方式切割去除凹槽308侧壁的绝缘层309，保留凹槽308底部的绝缘层309。

参见图10，通过溅射、电镀或化学镀方式在凹槽308表面覆盖金属层307，保留在凹槽308底部的绝缘层309用于隔离金属层307与图像传感器晶圆300，在透光层304上设置外部焊盘306，金属层307穿过红外截止滤光膜310、挡光结构303和透光层304，将外部焊盘306与内部焊盘302电学连通，以便通过外部焊盘306与外部电源进行电学连接，从而解决了现有技术通过刻蚀工艺打开焊盘效率低下的问题，提高了生产效率，增加了产能，降低了制造成本。

另外，在未示出的其他实施例中，也可以在金属层307上再覆盖一层绝缘层作为金属层307的保护和隔离。

因此，本发明的光学指纹器件包括：图像传感器晶圆300，所述图像传感器晶圆200上形成有内部焊盘302；设置在所述图像传感器晶圆300上的透光层304；设置在所述图像传感器晶圆300和透光层304之间的红外截止滤光膜310、挡光结构303；设置在所述透光层304上的外部焊盘306。形成于透光层304中的凹槽308表面覆盖有金属层307，金属层307与图像传感器晶圆300之间通过绝缘层309隔离，金属层307将外部焊盘306与内部焊盘302电学连通，以便通过外部焊盘306与外部电源进行电学连接。

优选的，所述金属层307穿过所述红外截止滤光膜310、挡光结构303。

优选的，所述的光学指纹器件还包括设置在所述透光层304上的微透镜305以及设置在微透镜305之间的挡光层（未示出）。

综上所示，本发明的光学指纹器件，通过在透光层上设置外部焊盘，与图像传感器晶圆上的内部焊盘电学连通，从而解决了现有技术通过刻蚀工艺打开焊盘效率低下的问题，提高了生产效率，增加了产能，降低了制造成本。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论如何来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的。此外，明显的，“包括”一词不排除其他元素和步骤，并且措辞“一个”不排除复数。装置权利要求中陈述的多个元件也可以由一个元件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。