CN106682626A - 指纹识别结构及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种指纹识别结构及其制作方法，该指纹识别结构包括：多晶硅层；第一绝缘层，位于多晶硅层上；栅极金属层，位于第一绝缘层上；第二绝缘层，位于第一绝缘层上并覆盖栅极金属层；源/漏极金属层，位于第二绝缘层上；第一绝缘层与第二绝缘层重叠的且位于多晶硅层上的部分具有通孔，源/漏极金属层穿设通孔与多晶硅层接触。该指纹识别结构的制作方法用于制造上述指纹识别结构。上述指纹识别结构及其制作方法，基于低温多晶硅工艺，只采用两层金属，能完全兼容低温多晶硅产线，并且实现高精度的指纹识别，优化原有工艺结构，显著降低生产成本，与现有LTPS制程具有良好的兼融性，易于实现。

Description

指纹识别结构及其制作方法
技术领域
本发明涉及信息识别技术领域，特别是涉及一种指纹识别结构及其制作方法。
背景技术
指纹识别技术是目前最成熟且价格便宜的生物特征识别技术，随着消费类电子产品不断迭代发展，指纹识别技术越来越多的被采用在这些电子产品上，市场上常用的指纹采集设备有三种:光学式、硅芯片式、超声波式，至少采用三层金属制作，结构较为复杂且精度较低。
目前业内的指纹识别结构通常是基于α-Si工艺，使用光学式或者电容式的指纹识别感测器，采用三层或以上的金属制作而成，结构较为复杂；随着半导体技术的不断发展，低温多晶硅工艺在半导体行业占有越来越高的比重，传统的基于α-Si(amorphoussilicon，非晶硅)工艺的指纹识别结构将不适用于LTPS(Low Temperature Poly-silicon，低温多晶硅)产线要求。
发明内容
基于此，有必要针对上述的技术问题，提供一种指纹识别结构及其制作方法。
一种指纹识别结构，该指纹识别结构包括：多晶硅层；第一绝缘层，位于所述多晶硅层上；栅极金属层，位于所述第一绝缘层上；第二绝缘层，位于所述第一绝缘层上并覆盖所述栅极金属层；源/漏极金属层，位于所述第二绝缘层上；所述第一绝缘层与所述第二绝缘层重叠的且位于所述多晶硅层上的部分具有通孔，所述源/漏极金属层穿设所述通孔与所述多晶硅层接触。
在其中一个实施例中，所述指纹识别结构还包括：基板；缓冲层，位于所述玻璃基板上；所述多晶硅层位于所述缓冲层上。
在其中一个实施例中，所述指纹识别结构还包括：平坦层，位于所述源/漏极金属层及所述第二绝缘层。
一种指纹识别结构的制作方法，该指纹识别结构的制作方法包括：在基板上形成缓冲层；在所述缓冲层上形成非晶硅层，对非晶硅层进行退火处理形成多晶硅层；在所述多晶硅层上形成第一绝缘层；在所述第一绝缘层上形成栅极金属层；在所述栅极金属层上形成覆盖所述栅极金属层的第二绝缘层；在所述第一绝缘层与所述第二绝缘层重叠的且位于所述多晶硅层上的部分刻蚀形成通孔，以暴露所述多晶硅层；在所述第二绝缘层上形成源/漏极金属层，所述源/漏极金属层部分穿过所述通孔与所述多晶硅层接触，以形成感测电极。
在其中一个实施例中，所述在所述缓冲层上形成非晶硅层，对非晶硅层进行退火处理形成多晶硅层，包括：在缓冲层上形成非晶硅层；对所述非晶硅层进行激光退火工艺处理形成多晶硅层；对所述多晶硅层进行刻蚀形成具有预设硅岛图案的多晶硅层。
在其中一个实施例中，所述缓冲层包含两层材料，由下至上分别为氮化硅SiNx和二氧化硅SiO2。
在其中一个实施例中，所述绝缘层包含两层材料，由下至上分别为二氧化硅SiO2和氮化硅SiNx。
在其中一个实施例中，所述在所述第一绝缘层上形成栅极金属层，包括：在所述第一绝缘层上形成栅极金属层；对所述栅极金属层进行刻蚀形成具有预设图案的栅极金属层。
在其中一个实施例中，所述第二绝缘层包含两层材料，由下至上分别为氮化硅SiNx和二氧化硅SiO2。
在其中一个实施例中，该方法还包括步骤：在源/漏极金属层上形成平坦层，以形成保护结构。
上述指纹识别结构及其制作方法，基于低温多晶硅工艺，只采用两层金属，能完全兼容低温多晶硅产线，并且实现高精度的指纹识别，优化原有工艺结构，显著降低生产成本，与现有LTPS制程具有良好的兼融性，易于实现。
附图说明
图1为一个实施方式中通过指纹识别结构的制作方法制作而成的电容感测结构的示意图；
图2为图1所示实施例中电容感测结构沿AA"切线的截面示意图；
图3为一个实施方式中指纹识别结构的制作方法的流程示意图；
图4为一个实施方式中指纹识别结构的部分制造流程断面示意图一；
图5为一个实施方式中指纹识别结构的部分制造流程断面示意图二；
图6为一个实施方式中指纹识别结构的部分制造流程断面示意图三；
图7为一个实施方式中指纹识别结构的部分制造流程断面示意图四；
图8为一个实施方式中指纹识别结构的部分制造流程断面示意图五；
图9为一个实施方式中指纹识别结构的部分制造流程断面示意图六。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
本发明所述指纹识别结构为电容感测结构，请参阅图1，其为一个实施方式中通过指纹识别结构的制作方法制作而成的电容感测结构的示意图。也可以理解为电容感测结构的俯视示意图。该电容感测结构为1T1C(1Transistor-1Capacitor)电容感测结构。该1T1C电容感测结构为根据本发明的指纹识别结构的制作方法制作而成。其中，PSI为多晶硅层；M1为栅极金属层；M2为源/漏极金属层和感测电极。
请参阅图2，其为本发明提供的一种常规1T1C电容感测结构沿AA”切线的截面图，其中，电容感测结构截面及本发明的指纹识别结构100包括：基板101、缓冲层102、多晶硅层103、第一绝缘层104、栅极金属层105、第二绝缘层106、源/漏极金属层107以及平坦层108。源/漏极金属层107形成感测电极层，平坦层108形成结构保护层，用于保护感测电极层。例如，一种指纹识别结构，其采用本说明书中任一实施例所述指纹识别结构的制作方法制作得到。
缓冲层位于玻璃基板上。多晶硅层位于缓冲层上。第一绝缘层位于多晶硅层上。栅极金属层位于第一绝缘层上。第二绝缘层位于第一绝缘层上并覆盖栅极金属层。源/漏极金属层，位于第二绝缘层上。第一绝缘层与第二绝缘层重叠的且位于多晶硅层上的部分具有通孔，源/漏极金属层穿设通孔与多晶硅层接触。平坦层位于所述源/漏极金属层及所述第二绝缘层。
这样，基于低温多晶硅工艺，本发明的只采用两层金属，能完全兼容低温多晶硅产线，并且实现高精度的指纹识别，优化原有工艺结构，显著降低生产成本，与现有LTPS制程具有良好的兼融性，易于实现。
请参阅图3，本发明提供一种指纹识别结构的制作方法30，该指纹识别结构的制作方法30包括如下步骤：
步骤S301：在基板上形成缓冲层；
步骤S302：在所述缓冲层上形成非晶硅层，对非晶硅层进行退火处理形成多晶硅层；
步骤S303：在所述多晶硅层上形成第一绝缘层；
步骤S304：在所述第一绝缘层上形成栅极金属层；
步骤S305：在所述栅极金属层上形成覆盖所述栅极金属层的第二绝缘层；
步骤S306：在所述第一绝缘层与所述第二绝缘层重叠的且位于所述多晶硅层上的部分刻蚀形成通孔，以暴露所述多晶硅层；
步骤S307：在所述第二绝缘层上形成源/漏极金属层，所述源/漏极金属层部分穿过所述通孔与所述多晶硅层接触，以形成感测电极；
步骤S308：在源/漏极金属层上形成平坦层，以形成保护结构。
请参阅图4，其为一个实施方式中指纹识别结构的部分制造流程断面示意图一，现结合图3和图4，对本发明的指纹识别结构的制作方法做进一步的说明，以使更进一步地理解本发明的指纹识别结构的制作方法。
在步骤S301中，具体的，提供一基板101。优选的，基板101为玻璃基板。例如，在玻璃基板上设置缓冲层102。例如，所述缓冲层包含两层材料优选的，所述缓冲层包含两层材料，由下至上分别为氮化硅SiNx和二氧化硅SiO2。
请参阅图5，其为一个实施方式中指纹识别结构的部分制造流程断面示意图二，现结合图3和图5，对本发明的指纹识别结构的制作方法做进一步的说明，以使更进一步地理解本发明的指纹识别结构的制作方法。
在步骤S302中，具体的，在所述缓冲层102上形成非晶硅层，对非晶硅层进行退火处理形成多晶硅层103。优选的，在缓冲层上形成非晶硅层；对所述非晶硅层进行激光退火工艺处理形成多晶硅层；对所述多晶硅层进行刻蚀形成具有预设硅岛图案的多晶硅层。
也就是说，在缓冲层102上形成非晶硅层并进行激光退火工艺形成多晶硅层103，再对该多晶硅层进行刻蚀形成所需硅岛图案。
请参阅图6，其为一个实施方式中指纹识别结构的部分制造流程断面示意图三，现结合图3和图6，对本发明的指纹识别结构的制作方法做进一步的说明，以使更进一步地理解本发明的指纹识别结构的制作方法。
在步骤S303中，具体的，在所述多晶硅层103上形成第一绝缘层104，也就是说，在多晶硅层103上形成第一绝缘层104。优选的，所述绝缘层包含两层材料，由下至上分别为二氧化硅SiO2和氮化硅SiNx。
在步骤S304中，具体的，在第一绝缘层104上形成栅极金属层105，并对该栅极金属层进行刻蚀形成所需图案。该栅极金属可由铝、钼、铜等金属及其合金构成。优选的，在所述第一绝缘层上形成栅极金属层；对所述栅极金属层进行刻蚀形成具有预设图案的栅极金属层。
请参阅图7，其为一个实施方式中指纹识别结构的部分制造流程断面示意图四，现结合图3和图7，对本发明的指纹识别结构的制作方法做进一步的说明，以使更进一步地理解本发明的指纹识别结构的制作方法。
在步骤S305中，具体的，在栅极金属层105上形成覆盖栅极金属层105的第二绝缘层106。优选的，在栅极金属层105上形成第二绝缘层106，第二绝缘层包含两层材料，由下至上分别为氮化硅SiNx和二氧化硅SiO2，这样可以避免针孔现象的产生。
在步骤S306中，具体的，在第一绝缘层104与第二绝缘层106重叠的且位于多晶硅层103上的部分刻蚀形成通孔，以暴露多晶硅层103。
也就是说，形成覆盖栅极金属层105的第二绝缘层106后对该第二绝缘层106进行刻蚀形成通孔115，通过所述通孔115暴露多晶硅层103。
请参阅图8，其为一个实施方式中指纹识别结构的部分制造流程断面示意图五，现结合图3和图8，对本发明的指纹识别结构的制作方法做进一步的说明，以使更进一步地理解本发明的指纹识别结构的制作方法。
在步骤S307中，具体的，在第二绝缘层106上形成源/漏极金属层107，并对该源/漏极金属层进行刻蚀形成所需图案，同时形成感测电极。源/漏极金属层部分穿过通孔与多晶硅层接触，以形成感测电极。该源/漏极金属可由钛、铝、钼、铜等金属及其合金构成。优选地，采用钛铝钛结构或者钼铝钼结构，这样，可以进一步降低走线电阻。
请参阅图9，其为一个实施方式中指纹识别结构的部分制造流程断面示意图六，现结合图3和图9，对本发明的指纹识别结构的制作方法做进一步的说明，以使更进一步地理解本发明的指纹识别结构的制作方法。
在步骤S308中，具体的，在源/漏极金属层107上形成平坦层108，以形成保护结构。这样，平坦层也起到了绝缘保护层的作用。
上述指纹识别结构的制作方法，基于低温多晶硅工艺，只采用两层金属，能完全兼容低温多晶硅产线，并且实现高精度的指纹识别，优化原有工艺结构，显著降低生产成本，与现有LTPS制程具有良好的兼融性，易于实现。
又一优选的实施例中，提供了一种指纹识别结构的制作方法，该方法包括：提供一阵列基板；在所述阵列基板上形成缓冲层和非晶硅层，并通过激光退火工艺使得所述非晶硅层化为多晶硅层；在所述多晶硅层上形成第一绝缘层；在所述第一绝缘层上形成栅极金属层；在所述栅极金属层上形成第二绝缘层，并对所述第二绝缘层进行刻蚀形成第一通孔和第二通孔，所述第一通孔与多晶硅层相连，所述第二通孔与栅极金属层相连；在所述第二绝缘层上形成源/漏极金属层，所述源/漏极金属层部分穿过所述通孔与所述多晶硅层接触形成感测电极。
进一步地，可在所述感测电极上先形成一层保护层再添加封装玻璃作为指纹识别触摸面并保护相关电路结构，以防止感测电极刮伤。也就是说，可在所述感测电极上形成保护层作为指纹识别触摸面并保护相关电路结构。又如在所述感测电极上直接添加封装玻璃作为指纹识别触摸面并保护相关电路结构。
优选地，该保护层厚度为10～50μm。例如，该保护层厚度为10μm。例如，该保护层厚度为50μm。例如，该保护层厚度为25μm。例如，该保护层采用树脂或者油墨制作而成。进一步地，该保护层可由多层油墨制作而成。例如，多层油墨中的底层油墨包含黏合油墨和彩色油墨的一种或两种。例如，多层油墨中的顶层油墨为保护油墨。
优选地，该保护层为PI液或者树脂构成，厚度为1～10um。例如，该保护层厚度为1μm。例如，该保护层厚度为5μm。例如，该保护层厚度为10μm。例如，该保护层采用PI液或者树脂构成。该保护层主要是防止封装玻璃工艺对感测电极的刮伤。
进一步地，可在该保护层和封装玻璃之间添加一层彩色油墨。进一步地，在该保护层上添加一层彩色油墨层。需要说明的是，PI液是指聚酰亚胺。例如，彩色油墨层的厚度小于0.9μm；又如，保护层与彩色油墨层的总厚度小于5μm，这种情况下，可以使得所述指纹识别结构兼具较好的识别效果和保护效果。
进一步地，在所述感测电极上设置封装玻璃，以作为指纹识别触摸面并保护所述感测电极中的电路结构。本实施例中，在形成感测电极后直接在所述感测电极上设置封装玻璃，相对于其他实施例，该实施例缺少保护层，在玻璃封装工艺技术条件允许的情况下可以实现，且可节省工艺流程节省成本。
本发明的有益效果：本发明的基于低温多晶硅工艺的指纹识别结构及其制作方法，适用于低温多晶硅产线、结构简单具有高精度且低成本的指纹识别模块成为半导体厂商的迫切需求。其只采用两层金属，能完全兼容低温多晶硅产线，并且实现高精度的指纹识别，优化原有工艺结构，显著降低生产成本，与现有LTPS制程具有良好的兼融性，该采用低温多晶硅技术在玻璃基板上制作指纹识别的层结构，兼容现有显示用背板工艺，结构简单易于实现。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种指纹识别结构的制作方法，包括：
在基板上形成缓冲层；
在所述缓冲层上形成非晶硅层，对非晶硅层进行退火处理形成多晶硅层；
在所述多晶硅层上形成第一绝缘层；
在所述第一绝缘层上形成栅极金属层；
在所述栅极金属层上形成覆盖所述栅极金属层的第二绝缘层；
在所述第一绝缘层与所述第二绝缘层重叠的且位于所述多晶硅层上的部分刻蚀形成通孔，以暴露所述多晶硅层；
在所述第二绝缘层上形成源/漏极金属层，所述源/漏极金属层部分穿过所述通孔与所述多晶硅层接触，以形成感测电极。
2.根据权利要求1所述的指纹识别结构的制作方法，其特征在于，所述在所述缓冲层上形成非晶硅层，对非晶硅层进行退火处理形成多晶硅层，包括：
在缓冲层上形成非晶硅层；
对所述非晶硅层进行激光退火工艺处理形成多晶硅层；
对所述多晶硅层进行刻蚀形成具有预设硅岛图案的多晶硅层。
3.根据权利要求1所述的指纹识别结构的制作方法，其特征在于，所述缓冲层包含两层材料，由下至上分别为氮化硅SiNx和二氧化硅SiO2。
4.根据权利要求1所述的指纹识别结构的制作方法，其特征在于，所述绝缘层包含两层材料，由下至上分别为二氧化硅SiO2和氮化硅SiNx。
5.根据权利要求1所述的指纹识别结构的制作方法，其特征在于，所述在所述第一绝缘层上形成栅极金属层，包括：
在所述第一绝缘层上形成栅极金属层；
对所述栅极金属层进行刻蚀形成具有预设图案的栅极金属层。
6.根据权利要求1所述的指纹识别结构的制作方法，其特征在于，所述第二绝缘层包含两层材料，由下至上分别为氮化硅SiNx和二氧化硅SiO2。
7.根据权利要求1所述的指纹识别结构的制作方法，其特征在于，该方法还包括步骤：在源/漏极金属层上形成平坦层，以形成保护结构。
8.一种指纹识别结构，其特征在于，包括：
多晶硅层；
第一绝缘层，位于所述多晶硅层上；
栅极金属层，位于所述第一绝缘层上；
第二绝缘层，位于所述第一绝缘层上并覆盖所述栅极金属层；
源/漏极金属层，位于所述第二绝缘层上；
所述第一绝缘层与所述第二绝缘层重叠的且位于所述多晶硅层上的部分具有通孔，所述源/漏极金属层穿设所述通孔与所述多晶硅层接触。
9.根据权利要求8所述的指纹识别结构，其特征在于，所述指纹识别结构还包括：
基板；
缓冲层，位于所述玻璃基板上；
所述多晶硅层位于所述缓冲层上。
10.根据权利要求8所述的指纹识别结构，其特征在于，所述指纹识别结构还包括：
平坦层，位于所述源/漏极金属层及所述第二绝缘层。
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