CN104615979A - 指纹识别模块及封装方法、指纹识别模组及封装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种指纹识别模块及封装方法、指纹识别模组及封装方法，所述指纹识别芯片的封装方法包括：提供保护层和晶圆，晶圆包括衬底和位于衬底上的连接电极；将保护层与晶圆具有连接电极的一面进行键合；刻蚀衬底形成衬底通孔，衬底通孔包括第一通孔和第二通孔，第一通孔将连接电极裸露出来，第二通孔贯穿衬底；在第一通孔中及刻蚀形成衬底通孔后的衬底上形成重布线图形，重布线图形和连接电极电连接；在重布线图形上植入焊球，焊球与重布线图形电连接，形成晶圆级指纹识别芯片；沿第二通孔对晶圆级指纹识别芯片进行切割，形成多个指纹识别芯片。本发明能够解决现有的指纹识别模组的灵敏度和识别效率低以及成本较高的问题。

Description

指纹识别模块及封装方法、指纹识别模组及封装方法
技术领域
本发明涉及半导体器件制造领域，具体涉及一种指纹识别模块及封装方法、指纹识别模组及封装方法。
背景技术
由于指纹具有终身不变性、唯一性和方便性等特性，通过指纹识别系统能够将采集到的指纹进行处理后快速准确的进行身份认证。
首先通过指纹识别模组采集指纹信号，之后将采集到的指纹信号输入指纹识别系统中进行识别和处理，因此，指纹信号的质量会直接影响到识别的精度以及指纹识别系统的处理速度，因此，指纹识别模组是指纹识别系统中的关键部件之一。
图1是现有技术中指纹识别模组的结构图。如图1所示，所述指纹识别模组包括：设置有通孔的金属支架1，位于金属支架通孔中的蓝宝石盖板2、指纹识别芯片3、与指纹识别芯片3电连接的焊线4、填充于金属支架1和指纹识别芯片3之间的塑封材料5，以及通过焊线4与指纹识别芯片3电连接的基板6，且基板6与金属支架1电连接。现有的指纹识别模组的手指接触面与指纹识别芯片的感应面之间间隔了蓝宝石盖板和塑封材料，指纹识别模组的厚度较厚，使得采集到的指纹信号衰减，灵敏度降低，识别效率降低。此外，现有的指纹识别模组采用蓝宝石作为指纹识别芯片的保护盖板，价格昂贵，且在制作指纹识别模组时，单颗指纹识别芯片分别进行组装形成指纹识别模组，组装效率低，指纹识别模组成本较高。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种指纹识别模块及封装方法、指纹识别模组及封装方法，以解决现有的指纹识别模组的灵敏度和识别效率低以及成本较高的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种指纹识别模块的封装方法，所述方法包括：
提供保护层和晶圆，所述晶圆包括衬底和位于衬底上的连接电极；
将所述保护层与所述晶圆具有连接电极的一面进行键合；
刻蚀所述衬底形成衬底通孔，所述衬底通孔包括第一通孔和第二通孔，其中，所述第一通孔将所述连接电极裸露出来，所述第二通孔贯穿所述衬底；
在所述第一通孔中及刻蚀形成衬底通孔后的所述衬底上形成重布线图形，所述重布线图形和所述连接电极电连接；
在所述重布线图形上植入电连接衬垫，形成晶圆级指纹识别芯片；
沿所述第二通孔对所述晶圆级指纹识别芯片进行切割，形成多个指纹识别模块。
进一步地，所述保护层的尺寸与所述晶圆的尺寸相同。
进一步地，所述保护层的材料为强化的玻璃材料、玻璃陶瓷材料或掺杂的环氧树脂材料。
进一步地，所述保护层和所述晶圆通过热胶键合、氧化硅键合或玻璃浆料键合的方式进行键合。
进一步地，将所述保护层与所述晶圆具有连接电极的一面进行键合之后，刻蚀所述衬底形成衬底通孔之前，所述方法还包括：
对所述衬底进行减薄处理。
进一步地，刻蚀所述衬底形成衬底通孔，所述衬底通孔包括第一通孔和第二通孔之后，在所述第一通孔中及刻蚀形成衬底通孔后的所述衬底上形成重布线图形之前，所述方法还包括：
在所述第一通孔的表面、第二通孔的表面以及刻蚀形成衬底通孔后的所述衬底的表面形成绝缘层；
去除位于所述第一通孔底部的所述绝缘层，将所述连接电极裸露出来。
进一步地，在所述第一通孔中及刻蚀形成衬底通孔后的所述衬底上形成重布线图形，所述重布线图形和所述连接电极电连接之后，在所述重布线图形上植入电连接衬垫，形成晶圆级指纹识别芯片之前，所述方法还包括：
在所述重布线图形以及刻蚀形成衬底通孔后的所述衬底上形成填充层；
光刻所述填充层以露出部分重布线图形。
第二方面，本发明实施例提供了一种指纹识别模块，包括：保护层、指纹识别芯片、重布线图形和电连接衬垫；其中，
所述指纹识别芯片包括衬底和位于衬底上的连接电极，所述指纹识别芯片贴附于所述保护层下方；
所述衬底中设置有第一通孔；
所述重布线图形填充于所述第一通孔中以及位于所述衬底上，所述重布线图形和所述连接电极电连接；
所述电连接衬垫位于所述重布线图形上。
进一步地，还包括：
位于所述第一通孔侧壁和所述衬底表面的绝缘层。
进一步地，还包括：
位于所述重布线图形以及所述衬底上的填充层。
第三方面，本发明实施例提供了一种指纹识别模组的封装方法，包括第一方面所述的指纹识别模块的封装方法，以及如下步骤：
将基板与所述电连接衬垫进行焊接，以使所述基板与所述指纹识别模块电连接；
在所述基板和所述保护层上形成金属支架，所述金属支架与所述基板电连接，所述金属支架具有金属支架通孔，所述金属支架通孔与所述指纹识别模块的感应区相对应，所述金属支架通孔将部分所述保护层裸露出来。
进一步地，将所述保护层和所述晶圆具有连接电极的一面进行键合之前，所述方法还包括：
在所述保护层上形成硬膜。
进一步地，所述硬膜的材料为类金刚石、氮化硅或碳化硅。
进一步地，
通过化学气相沉积法或者物理气相沉积法在所述保护层上形成硬膜。
第四方面，本发明实施例提供了一种指纹识别模组，包括第二方面所述的指纹识别模块，以及：基板和金属支架；其中，
所述基板与所述电连接衬垫焊接，以使得所述基板与所述指纹识别模块电连接；
所述金属支架位于所述基板和所述保护层上，所述金属支架与所述基板电连接，所述金属支架具有金属支架通孔，所述金属支架通孔与所述指纹识别模块的感应区相对应，所述金属支架通孔将部分所述保护层裸露出来。
进一步地，还包括：
位于所述保护层上的硬膜。
进一步地，所述硬膜的材料为类金刚石、氮化硅或碳化硅。
本发明实施例提供的指纹识别模块及封装方法、指纹识别模组及封装方法，通过将保护层和晶圆键合，且所述保护层贴合于指纹识别模块的感应区上方，减小了手指接触面到指纹识别模块的感应区的间距，提升了指纹识别模组的灵敏度和识别效率，且该保护层在指纹识别芯片封装过程中形成，避免了后期单颗指纹识别模块与保护盖板的组装，降低了指纹识别模组的成本。
附图说明
下面将通过参照附图详细描述本发明的示例性实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其他特征和优点，附图中：
图1是现有技术中指纹识别模组的结构图；
图2是本发明实施例提供的一种指纹识别模块的封装方法的流程图；
图3a至图3j是图2中提供的一种指纹识别模块的封装方法中各步骤对应的剖面图；
图4是本发明实施例提供的一种指纹识别模组的封装方法的流程图；
图5a和图5b分别是图4提供的一种指纹识别模组的封装方法中步骤27和步骤28对应的剖面图。
图中的附图标记所分别指代的技术特征为：
保护层、11；硬膜、111；衬底、12；连接电极、13；键合材料14；第一通孔、a1；第二通孔、a2；绝缘层、15；重布线图形、16；填充材料、17；焊球、18；基板、19；金属支架、20。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容，并且附图中所显示的结构的尺寸和大小，并非实际的或与实际成比例的结构的大小。
图2是本发明实施例提供的一种指纹识别模块的封装方法的流程图，图3a至图3j是图2中提供的一种指纹识别模块的封装方法中各步骤对应的剖面图，下面结合图2和图3a至图3j对本发明实施例提供的指纹识别模块的封装方法进行描述。
步骤11、提供保护层11和晶圆，所述晶圆包括衬底12和位于衬底12上的连接电极13。
在本步骤中，优选的，所述保护层11为晶圆级保护层11，可以将强化的玻璃材料、玻璃陶瓷材料或掺杂的环氧树脂材料加工成型与所述晶圆相同的尺寸。其中，所述强化的玻璃材料可以为整体强化或局部强化的玻璃材料，具有高强度和热稳定性的特点；所述玻璃陶瓷材料是经过高温融化、成型、热处理而制成的一类晶相与玻璃相结合的复合材料，具有机械强度高、热膨胀性能可调、耐热冲击、耐化学腐蚀、低介电损耗等优越性能；所述掺杂的环氧树脂可以在环氧树脂中掺杂石英粉、瓷粉、铁粉、水泥或金刚砂使其具有很强的硬度。所述衬底12的材料可以为硅。所述连接电极13可由任何适合的材料，例如金属制成，进一步具体来说，所述连接电极13可以由锡、铝、铜或银等材料制成，本实施例在此不对其进行限制。
步骤12、将所述保护层11与所述晶圆具有连接电极13的一面进行键合。
如图3a所示，优选的，可以通过键合材料14将所述保护层11与所述晶圆具有连接电极13的一面进行键合。所述键合材料14可以为胶、氧化硅或玻璃浆料，所述胶可以为热敏胶或压敏胶等，因此相应的，所述保护层11可通过热胶键合、氧化硅键合或玻璃浆料键合的方式与所述晶圆具有连接电极13的一面永久性键合。
优选的，在步骤12之后，在步骤13之前，所述方法还可包括：
步骤12a、对所述衬底12进行减薄处理。
如图3b所示，具体地，可通过硅研磨工艺将所述晶圆的衬底12减薄到目标厚度，所述目标厚度的范围可以为20μm，当然还可以是实际需求的其他目标厚度，在此不作限定。
步骤13、刻蚀所述衬底12形成衬底通孔，所述衬底通孔包括第一通孔a1和第二通孔a2，其中，所述第一通孔a1将所述连接电极13裸露出来，所述第二通孔a2贯穿所述衬底12。
如图3c所示，具体地，可通过光刻和硅刻蚀工艺在所述衬底12上形成衬底通孔，从而形成硅通孔(Through Silicon Vias，简称TSV)结构。所述第一通孔a1将所述连接电极13裸露出来，以便在后续工艺中形成的重布线图形与所述连接电极13电连接，所述第二通孔a2贯穿所述衬底12，所述第二通孔a2用于在后续工艺中对晶圆级指纹识别芯片切割成单颗指纹识别模块。
优选的，在步骤13之后，在步骤14之前，所述方法还可包括：
步骤13a、在所述第一通孔a1的表面、第二通孔a2的表面以及刻蚀形成衬底通孔后的所述衬底12的表面形成绝缘层15。
如图3d所示，具体地，可通过化学气相沉积工艺(Chemical Vapor Deposition，简称CVD)或喷涂工艺，在第一通孔a1的侧表面和底部表面、第二通孔a2的侧表面和底部表面以及刻蚀形成衬底通孔后的晶圆的衬底12上形成绝缘层15，所述绝缘层15的材料可以为二氧化硅、氮化硅或高分子材料等。由于衬底12的材料为硅，因此，在所述第一通孔a1的表面以及第二通孔a2的表面形成绝缘层15能够防止衬底12与重布线图形直接电连接而造成的短路或漏电流现象。
步骤13b、去除位于所述第一通孔a1底部的所述绝缘层15，将所述连接电极13裸露出来。
如图3e所示，在所述第一通孔a1的表面、所述第二通孔a2的表面以及刻蚀形成衬底通孔后衬底12的表面形成绝缘层15以后，还需要将第一通孔a1底部表面的所述绝缘层15去除掉，具体地，可通过干法刻蚀或激光去除位于第一通孔底部的绝缘层15，以将所述晶圆的连接电极13裸露出来，使得后续工艺中形成的重布线图形能够与所述连接电极13电连接。
步骤14、在所述第一通孔a1中及刻蚀形成衬底通孔后的所述衬底12上形成重布线图形16，所述重布线图形16和所述连接电极13电连接。
如图3f所示，具体地，可通过电镀的方法在所述第一通孔a1中填充重布线材料以及在所述刻蚀形成所述衬底通孔后的衬底12表面形成重布线材料，之后将衬底12表面的部分重布线材料进行刻蚀，形成重布线图形16。所述重布线材料为金属材料，例如铜。
本发明实施例提供的指纹识别模块通过硅通孔技术形成能容纳电连接焊线(填充于第一通孔a1中的重布线图形)的空隙，从而使得焊线不会因受压迫而损坏，提升了指纹识别模组的抗压迫性，从而增强了指纹识别模组电连接的可靠性和稳定性。
优选的，在步骤14之后，在步骤15之前，所述方法还可包括：
步骤14a、在所述重布线图形16以及刻蚀形成衬底通孔后的所述衬底12上形成填充层17。
如图3g所示，所述填充层17可通过涂覆封装材料形成，所述封装材料可以为通常使用的塑封材料，例如：塑料或树脂等。所述填充层17覆盖所述重布线图形16和刻蚀形成衬底通孔后的所述衬底12。在重布线图形16上形成填充层17的好处在于能够增加指纹识别模块的抗电衰弱性能，从而使得指纹识别模块更稳定，可靠性更高。
步骤14b、光刻所述填充层17以露出部分重布线图形16。
如图3h所示，通过光刻刻蚀位于重布线图形16上的填充层17，以露出部分重布线图形16，以便后续工艺中植入的焊球与所述重布线图形16电连接。
步骤15、在所述重布线图形16上植入电连接衬垫18，形成晶圆级指纹识别芯片。
如图3i所示，具体地，所述电连接衬垫18可以是金属衬垫、金属凸点或焊球等中的任意一种，当所述电连接衬垫18是焊球时，可通过球栅阵列(Ball GridArray，简称BGA)工艺在指纹识别晶圆具有重布线图形16的一面形成焊球阵列，以便后期形成指纹识别模组时能够与基板19进行高效的组装，所述焊球的材料可以为锡，当然还可以是其他金属材料，在此不作限定。具体地，所述电连接衬垫18形成于露出的部分重布线图形16上，以使得所述电连接衬垫18与露出的部分所述重布线图形16电连接，从而形成晶圆级指纹识别芯片。
步骤16、沿所述第二通孔a2对所述晶圆级指纹识别芯片进行切割，形成多个指纹识别模块。
如图3j所示，在半导体制程中，需要将晶圆级切割成一颗颗芯片，然后将这些芯片做成不同的半导体封装结构。在本实施例中，将形成的晶圆级指纹识别芯片进行切割，形成多个指纹识别模块。具体地，可利用切割刀具，例如：金刚石刀，沿晶圆级指纹识别芯片的第二通孔a2进行切割，使得一颗颗指纹识别芯片进行分离，从而形成多个独立的指纹识别模块。
本发明实施例还提供了一种指纹识别模块，如图3j所示，所述指纹识别模块包括保护层11、指纹识别芯片、重布线图形16和电连接衬垫18。
所述指纹识别芯片包括衬底12和位于衬底12上的连接电极13，所述指纹识别芯片贴附于所述保护层11下方，所述衬底12中设置有第一通孔a1，所述重布线图形16填充于所述第一通孔a1中以及位于所述衬底12上，所述重布线图形16和所述连接电极13电连接，所述电连接衬垫18位于所述重布线图形16上。
在本实施例中，所述衬底12的材料可以为硅。所述连接电极13可由任何适合的材料，例如金属制成，进一步具体来说，所述连接电极13可以由锡、铝、铜或银等材料制成，本实施例在此不对其进行限制。
所述第一通孔a1可通过光刻和硅刻蚀工艺在所述衬底12上形成，从而形成硅通孔(Through Silicon Vias，简称TSV)结构。所述重布线图形16填充在所述第一通孔a1中且与所述连接电极13电连接。所述电连接衬垫18可以是金属衬垫、金属凸点或焊球等中的任意一种。
优选的，所述指纹识别模块还包括位于第一通孔a1侧壁和所述衬底12表面的绝缘层15。
所述绝缘层15的材料可以为二氧化硅、氮化硅或高分子材料等。由于衬底12的材料为硅，因此，在所述第一通孔a1的表面形成绝缘层15能够防止衬底12与重布线图形16直接电连接而造成的短路或漏电流现象。
优选的，所述指纹识别模块还包括：位于所述重布线图形16以及所述衬底12上的填充层17。
所述填充层17可通过涂覆封装材料形成，所述封装材料可以为通常使用的塑封材料，例如：塑料或树脂等。在重布线图形16上形成填充层17的好处在于能够增加指纹识别模块的抗电衰弱性能，从而使得指纹识别模块更稳定，可靠性更高。
本发明实施例提供的指纹识别模块的封装方法和指纹识别模块，通过将高硬度的晶圆级保护层与晶圆进行键合，该保护层在指纹识别芯片晶圆级封装过程中形成，避免了后期单颗指纹识别芯片保护盖板的组装，提高了指纹识别芯片的组装效率，此外，通过晶圆级硅通孔技术将用于电连接的重布线图形形成于第一通孔中，避免重布线图形由于受到压迫而损坏，提高了指纹识别模块电连接的可靠性。
图4是本发明实施例提供的一种指纹识别模组的封装方法的流程图，该封装方法形成的所述指纹识别模组可应用于手机、平板电脑、笔记本电脑或媒体播放器等移动终端中，也可应用于ATM机等金融终端设备中。该实施例以上述实施例为基础，下面结合图3a至图3j、图4以及图5a和图5b对本实施例提供的指纹识别模组的封装方法进行描述，该指纹识别模组的封装方法包括：
步骤21、提供保护层11和晶圆，所述晶圆包括衬底12和位于衬底12上的连接电极13。
所述保护层11的材料可以为强化的玻璃材料、玻璃陶瓷材料或掺杂的环氧树脂材料，所述保护层11为晶圆级保护层11，所述保护层11的尺寸与所述晶圆的尺寸相同。所述衬底12的材料可以为硅。
优选的，在步骤21之后，在步骤22之前，所述方法还包括：
步骤21a、在所述保护层11上形成硬膜(图3a至图3j中未图示)。
具体地，可通过化学气相沉积法(Chemical vapor deposition，简称CVD)或物理气相沉积法(Physical Vapor Deposition，简称PVD)在所述保护层11的其中一个表面上镀上类金刚石薄膜、氮化硅薄膜、碳化硅薄膜等硬膜来进一步加强晶圆级保护层11的硬度。
步骤22、将所述保护层11和所述晶圆具有连接电极13的一面进行键合。
如图3a所示，可通过热胶键合、氧化硅键合或玻璃浆料键合的方式将所述保护层11的另一表面和所述晶圆具有连接电极13的一面进行键合。
优选的，在步骤22之后，在步骤23之前，所述方法还可包括：
步骤22a、对所述衬底12进行减薄处理。
如图3b所示，具体地，可通过硅研磨工艺将所述晶圆的衬底12减薄到目标厚度，所述目标厚度的范围可以为20μm，当然还可以是其他目标厚度，在此不作限定。
步骤23、刻蚀所述衬底12形成衬底通孔，所述衬底通孔包括第一通孔a1和第二通孔a2，其中，所述第一通孔a1将所述连接电极13裸露出来，所述第二通孔a2贯穿所述衬底12。
如图3c所示，具体地，可通过光刻和硅刻蚀工艺在所述衬底12上形成衬底通孔，从而形成硅通孔(Through Silicon Vias，简称TSV)结构。
优选的，在步骤23之后，在步骤24之前，所述方法还包括：
步骤23a、在所述第一通孔a1的表面、第二通孔a2的表面以及刻蚀形成衬底通孔后的所述衬底12的表面形成绝缘层15。
如图3d所示，具体地，可通过化学气相沉积工艺(Chemical Vapor Deposition，简称CVD)或喷涂工艺，在第一通孔a1的侧表面和底部表面、第二通孔a2的侧表面和底部表面以及刻蚀形成衬底通孔后的晶圆的衬底12上形成绝缘层15，所述绝缘层15的材料可以为二氧化硅、氮化硅或高分子材料等。由于衬底12的材料为硅，因此，在所述第一通孔a1的表面以及第二通孔a2的表面形成绝缘层15能够防止衬底12与重布线图形16直接电连接时造成的短路或漏电流现象。
步骤23b、去除位于所述第一通孔a1底部的所述绝缘层15，将所述连接电极13裸露出来。
如图3e所示，具体地，可通过干法刻蚀或激光去除位于第一通孔a1底部的绝缘层15，以将所述晶圆的连接电极13裸露出来，使得后续工艺中形成的重布线图形能够与所述连接电极13电连接。
步骤24、在所述第一通孔a1中及刻蚀形成衬底通孔后的所述衬底12上形成重布线图形16，所述重布线图形16和所述连接电极13电连接。
如图3f所示，具体地，可通过电镀的方法在所述第一通孔a1中填充重布线材料以及在所述刻蚀形成衬底通孔后的衬底12表面形成重布线材料，之后将填充在第二通孔a2中的重布线材料以及衬底12表面的部分重布线材料进行刻蚀，形成重布线图形16。
本发明实施例提供的指纹识别模组通过硅通孔技术形成能容纳电连接焊线的空隙，从而使得焊线不会因受压迫而损坏。
优选的，在步骤24之后，在步骤25之前，所述方法还可包括：
步骤24a、在所述重布线图形16以及刻蚀形成衬底通孔后的所述衬底12上形成填充层17。
如图3g所示，所述填充层17可通过涂覆封装材料形成，所述封装材料可以为通常使用的塑封材料，例如：塑料或树脂等。所述填充层17覆盖所述重布线图形16和刻蚀形成衬底通孔后的所述衬底12。在重布线图形16上形成填充层17的好处在于能够增加指纹识别模块的抗电衰弱性能，从而使得指纹识别模块更稳定，可靠性更高。
步骤24b、光刻所述填充层17以露出部分重布线图形16。
如图3h所示，通过曝光显影位于重布线图形16上的填充层17，以露出部分重布线图形16，以便后续工艺中植入的电连接衬垫与所述重布线图形16电连接。
步骤25、在所述重布线图形16上植入电连接衬垫18，形成晶圆级指纹识别芯片。
如图3i所示，具体地，所述电连接衬垫18可以是金属衬垫、金属凸点或焊球等中的任意一种，当所述电连接衬垫18是焊球时，可通过球栅阵列(Ball GridArray，简称BGA)工艺在指纹识别晶圆具有重布线图形16的一面形成焊球阵列，以便后期形成指纹识别模组时能够与基板19进行高效的组装，所述焊球的材料可以为锡，当然还可以是其他金属材料，在此不作限定。具体地，所述电连接衬垫18形成于露出的部分重布线图形16上，以使得所述电连接衬垫18与露出的部分所述重布线图形16电连接，从而形成晶圆级指纹识别芯片。
步骤26、沿所述第二通孔a2对所述晶圆级指纹识别芯片进行切割，形成多个指纹识别模块。
如图3j所示，具体地，可利用切割刀具，例如：金刚石刀，沿晶圆级指纹识别芯片的第二通孔a2进行切割，使得一颗颗指纹识别模块进行分离，从而形成多个独立的指纹识别模块。
步骤27、将基板19与所述电连接衬垫18进行焊接，以使所述基板19与所述指纹识别模块电连接。
如图5a所示，所述基板19具体可包括柔性电路板(Flexible Flat Cable，简称FPC)或印刷电路板(Printed Circuit Board，简称PCB)。具体地，所述基板19可连接至移动终端，将指纹识别模组采集到的指纹图像传输到所述移动终端进行识别。
需要说明的是，图5a中示出了位于保护层11表面上的硬膜111。
步骤28、在所述基板19和所述保护层11上形成金属支架20，所述金属支架20与所述基板19电连接，所述金属支架20具有金属支架通孔，所述金属支架通孔与所述指纹识别模块的感应区相对应，所述金属支架通孔将部分所述保护层11裸露出来。
如图5b所示，所述金属支架20与所述基板19连接的一端具有焊点，所述基板19上与金属支架20的焊点对应的地方也具有焊点，通过所述焊点可以将所述金属支架20与所述基板19电连接。优选的，为了增加金属支架20与基板19连接的可靠性，可通过粘合材料将所述金属支架20固定到所述基板19上。所述金属支架20具有金属支架通孔，所述金属支架通孔将部分所述保护层11裸露出来，裸露出来的保护层11与所述指纹识别模块的感应区域相对应，用于保护所述指纹识别模块的感应区，所述指纹识别模块可以是电容式指纹识别模块，当手指放到所述保护层11上面时，所述手指构成电容的一个极，所述指纹识别模块的感应区中具有电容的另一极，通过人体带有微电场与指纹识别模块的感应区间形成微电流，指纹的波峰波谷与指纹识别模块的感应区之间的距离形成电容高低差，从而描绘出指纹图像。所述指纹识别模块将采集到的指纹图像传输到移动终端等设备中进行识别。所述金属支架20除了起到支撑和保护指纹识别模块的作用外，当手指接触到指纹识别模块感应区上方的保护层的同时会接触到支架，形成脉冲回路，传导脉冲信号，起到驱动指纹识别模块作用，且能改善指纹识别模块的信噪比。需要说明的是，所述指纹识别模块还可以是光学式指纹识别模块或压感式指纹识别模块。
本发明实施例提供的指纹识别模组的封装方法，通过将高硬度的晶圆级保护层与晶圆进行键合，该保护层在指纹识别芯片晶圆级封装过程中形成，避免了后期单颗指纹识别芯片保护盖板的组装，降低了指纹识别模组的成本，此外，通过晶圆级硅通孔技术将用于电连接的重布线图形形成于通孔中，避免重布线图形由于受到压迫而损坏，提高了指纹识别模组电连接的可靠性，且保护层贴合于指纹识别模块的感应区上方，减小了手指接触面到指纹识别模块感应区之间的距离，提升了指纹识别模组的灵敏度和识别效率。
图5b是本发明实施例提供的一种指纹识别模组的封装结构图，所述指纹识别模组可采用上述实施例提供的指纹识别模组的封装方法制得，该指纹识别模组可应用于手机、平板电脑、笔记本电脑或媒体播放器等移动终端中，也可应用于ATM机等金融终端设备中。所述指纹识别模组包括指纹识别模块、基板19和金属支架20，其中，所述指纹识别模块包括保护层11、指纹识别芯片、重布线图形16和电连接衬垫18。
所述指纹识别芯片包括衬底12和位于衬底12上的连接电极13，所述指纹识别芯片贴附于所述保护层11下方，所述衬底12中设置有第一通孔a1，所述重布线图形16填充于所述第一通孔中以及位于所述衬底12上，所述重布线图形16和所述连接电极13电连接，所述电连接衬垫18位于所述重布线图形16上，所述基板19与所述电连接衬垫18焊接，以使得所述基板19与所述指纹识别芯片电连接，所述金属支架20位于所述基板19和所述保护层11上，所述金属支架20与所述基板19电连接，所述金属支架20具有金属支架通孔，所述金属支架通孔与所述指纹识别模块的感应区相对应，所述金属支架通孔将部分所述保护层11裸露出来。
所述保护层11的材料可以为强化的玻璃材料、玻璃陶瓷材料或掺杂的环氧树脂材料，所述保护层11和所述指纹识别芯片通过键合材料14进行键合，所述键合材料14可以为胶、氧化硅或玻璃浆料，所述胶可以为热敏胶或压敏胶等。
具体地，设置于指纹识别芯片的衬底12中的第一通孔可将指纹识别芯片的衬底12减薄到目标厚度后，通过光刻和硅刻蚀工艺形成。
所述重布线图形16填充在所述第一通孔中，并与所述连接电极13电连接。所述重布线图形16的材料为金属。所述电连接衬垫18可以是金属衬垫、金属凸点或焊球等中的任意一种，当所述电连接衬垫18是焊球时，可通过BGA工艺形成，通过所述焊球，将基板19与指纹识别模块电连接。所述金属支架20除了起到支撑和保护指纹识别模块外，当手指接触到指纹识别模块感应区的同时会接触到支架，形成脉冲回路，传导脉冲信号，起到驱动指纹识别模组作用。
优选的，本发明实施例提供的指纹识别模组的封装结构还包括：位于保护层11上的硬膜111，所述硬膜111位于所述保护层11不与所述指纹识别芯片键合的一面，所述硬膜的材料优选为类金刚石、氮化硅或碳化硅，具体地，可通过物理气相沉积法或化学气相沉积法沉积在所述保护层11上，以增加保护层11的硬度。
优选的，所述指纹识别模组的封装结构还包括位于所述第一通孔侧壁和所述衬底12表面的绝缘层15。
由于所述衬底12的材料为硅，因此，在所述第一通孔的侧壁设置绝缘层15能够防止衬底12与重布线图形16直接电连接时造成的短路或漏电流现象。
本发明实施例提供的指纹识别模组的封装结构，通过将高硬度的晶圆级保护层与晶圆进行键合，该保护层在指纹识别芯片晶圆级封装过程中形成，避免了后期单颗指纹识别模块保护盖板的组装，降低了指纹识别模组的成本，此外，通过晶圆级硅通孔技术将用于电连接的重布线图形形成于第一通孔中，避免重布线图形由于受到压迫而损坏，提高了指纹识别模组电连接的可靠性，且保护层贴合于指纹识别模块的感应区上方，减小了手指接触面到指纹识别模块感应区之间的距离，提升了指纹识别模组的灵敏度和识别效率。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (17)

1.一种指纹识别模块的封装方法，其特征在于，所述方法包括：
提供保护层和晶圆，所述晶圆包括衬底和位于衬底上的连接电极；
将所述保护层与所述晶圆具有连接电极的一面进行键合；
刻蚀所述衬底形成衬底通孔，所述衬底通孔包括第一通孔和第二通孔，其中，所述第一通孔将所述连接电极裸露出来，所述第二通孔贯穿所述衬底；
在所述第一通孔中及刻蚀形成衬底通孔后的所述衬底上形成重布线图形，所述重布线图形和所述连接电极电连接；
在所述重布线图形上植入电连接衬垫，形成晶圆级指纹识别芯片；
沿所述第二通孔对所述晶圆级指纹识别芯片进行切割，形成多个指纹识别模块。
2.根据权利要求1所述的指纹识别模块的封装方法，其特征在于，所述保护层的尺寸与所述晶圆的尺寸相同。
3.根据权利要求1所述的指纹识别模块的封装方法，其特征在于，所述保护层的材料为强化的玻璃材料、玻璃陶瓷材料或掺杂的环氧树脂材料。
4.根据权利要求1所述的指纹识别模块的封装方法，其特征在于，所述保护层和所述晶圆通过热胶键合、氧化硅键合或玻璃浆料键合的方式进行键合。
5.根据权利要求1所述的指纹识别模块的封装方法，其特征在于，将所述保护层与所述晶圆具有连接电极的一面进行键合之后，刻蚀所述衬底形成衬底通孔之前，所述方法还包括：
对所述衬底进行减薄处理。
6.根据权利要求1所述的指纹识别模块的封装方法，其特征在于，刻蚀所述衬底形成衬底通孔，所述衬底通孔包括第一通孔和第二通孔之后，在所述第一通孔中及刻蚀形成衬底通孔后的所述衬底上形成重布线图形之前，所述方法还包括：
在所述第一通孔的表面、第二通孔的表面以及刻蚀形成衬底通孔后的所述衬底的表面形成绝缘层；
去除位于所述第一通孔底部的所述绝缘层，将所述连接电极裸露出来。
7.根据权利要求1所述的指纹识别模块的封装方法，其特征在于，在所述第一通孔中及刻蚀形成衬底通孔后的所述衬底上形成重布线图形，所述重布线图形和所述连接电极电连接之后，在所述重布线图形上植入电连接衬垫形成晶圆级指纹识别芯片之前，所述方法还包括：
在所述重布线图形以及刻蚀形成衬底通孔后的所述衬底上形成填充层；
光刻所述填充层以露出部分重布线图形。
8.一种指纹识别模块，其特征在于，包括：保护层、指纹识别芯片、重布线图形和电连接衬垫；其中，
所述指纹识别芯片包括衬底和位于衬底上的连接电极，所述指纹识别芯片贴附于所述保护层下方；
所述衬底中设置有第一通孔；
所述重布线图形填充于所述第一通孔中以及位于所述衬底上，所述重布线图形和所述连接电极电连接；
所述电连接衬垫位于所述重布线图形上。
9.根据权利要求8所述的指纹识别模块，其特征在于，还包括：
位于所述第一通孔侧壁和所述衬底表面的绝缘层。
10.根据权利要求8所述的指纹识别模块，其特征在于，还包括：
位于所述重布线图形以及所述衬底上的填充层。
11.一种指纹识别模组的封装方法，其特征在于，包括权1-7任一所述的指纹识别模块的封装方法，以及如下步骤：
将基板与所述电连接衬垫进行焊接，以使所述基板与所述指纹识别模块电连接；
在所述基板和所述保护层上形成金属支架，所述金属支架与所述基板电连接，所述金属支架具有金属支架通孔，所述金属支架通孔与所述指纹识别模块的感应区相对应，所述金属支架通孔将部分所述保护层裸露出来。
12.根据权利要求11所述的指纹识别模组的封装方法，其特征在于，将所述保护层和所述晶圆具有连接电极的一面进行键合之前，所述方法还包括：
在所述保护层上形成硬膜。
13.根据权利要求12所述的指纹识别模组的封装方法，其特征在于，所述硬膜的材料为类金刚石、氮化硅或碳化硅。
14.根据权利要求13所述的指纹识别模组的封装方法，其特征在于，
通过化学气相沉积法或者物理气相沉积法在所述保护层上形成硬膜。
15.一种指纹识别模组，其特征在于，包括如权利要求8至权利要求10所述的指纹识别模块，以及：基板和金属支架；其中，
所述基板与所述电连接衬垫焊接，以使得所述基板与所述指纹识别模块电连接；
所述金属支架位于所述基板和所述保护层上，所述金属支架与所述基板电连接，所述金属支架具有金属支架通孔，所述金属支架通孔与所述指纹识别模块的感应区相对应，所述金属支架通孔将部分所述保护层裸露出来。
16.根据权利要求15所述的指纹识别模组，其特征在于，还包括：
位于所述保护层上的硬膜。
17.根据权利要求16所述的指纹识别模组，其特征在于，所述硬膜的材料为类金刚石、氮化硅或碳化硅。
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