CN108596113A - 一种指纹识别器件、显示面板及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种指纹识别器件、显示面板及其制作方法，以提高指纹识别器件的检测精度。所述指纹识别器件，包括：第一基板，设置在所述第一基板之上的至少一个光敏元件，每一所述光敏元件具有：第一电极、位于所述第一电极之上的光敏层、以及位于所述光敏层之上的第二电极，其中，所述光敏层的面向用户手指的一面呈曲面状。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种指纹识别器件、显示面板及其制作方法。
背景技术
随着显示技术的高速发展，具有生物识别功能的电子设备逐渐进入人们的生活与工作中。其中，指纹识别技术因其具有唯一性和稳定性，成为生物识别技术中应用最广泛，价格最低廉的识别技术之一，备受人们重视，指纹识别的应用领域也越加广泛。
目前，电子设备中，指纹识别技术一般采用光学技术、硅技术(电容式和射频式)和超声波技术等。电容式指纹识别技术中，电容两端的电极容易与电子设备中的显示面板内部部件产生寄生电容，使质问检测信号和显示信号之间发生串扰，从而影响指纹识别的质量。因此，在指纹识别技术中，光学技术更有优势，光学式指纹识别传感器通过探测从人体手指反射的光线来实现其检测和识别功能。
但现有技术的光学式指纹识别传感器存在检测精度欠佳的问题。
发明内容
本发明提供一种指纹识别器件、显示面板及其制作方法，以提高指纹识别器件的检测精度。
本发明实施例提供一种指纹识别器件，第一基板，设置在所述第一基板之上的至少一个光敏元件，每一所述光敏元件具有：第一电极、位于所述第一电极之上的光敏层、以及位于所述光敏层之上的第二电极，其中，所述光敏层的面向用户手指的一面呈曲面状。
可选的，所述光敏层包括：N型半导体层、位于所述N型半导体层之上的本征半导体层、以及位于所述本征半导体层之上的P型半导体层，其中，所述光敏层的所述P型半导体层在面向用户手指的一面呈曲面状。
可选的，所述曲面为凹型弧面、凸型弧面或波浪面。
可选的，在所述光敏层之上还设置有具有反射功能的围框结构，所述围框结构在所述第一基板上的正投影与所述光敏层的周边区域在所述第一基板上的正投影重叠，所述围框结构用于将照射到所述围框结构的光反射到所述光敏层。
可选的，所述围框结构的材质为以下材料之一或组合：
MO、AL、Nb或Ti。
可选的，所述围框结构之上还设置有绝缘层，所述第二电极之上还设置有第二基板；其中，所述绝缘层设置有第一过孔，每一所述光敏元件的所述第二电极通过所述第一过孔与所述光敏层接触。
可选的，所述第一基板之上设置有与每一所述光敏元件一一对应的薄膜晶体管，每一所述薄膜晶体管的漏极与对应的所述光敏元件的第一电极连接，用于将所述光敏元件检测到的信号传输出去。
本发明实施例还提供一种显示面板，包括本发明实施例提供的所述指纹识别器件。
本发明实施例还提供一种指纹识别器件的制作方法，包括：
依次在第一基板之上形成第一电极、光敏层；
将所述光敏层的背向所述第一电极的一面图案化为曲面状；
在所述光敏层之上形成第二电极。
可选的，所述光敏层包括：N型半导体层、位于所述N型半导体层之上的本征半导体层、以及位于所述本征半导体层之上的P型半导体层，所述将所述光敏层的背向所述第一电极的一面图案化为曲面状，具体包括：
在所述光敏层之上形成曲面状的光刻胶层；
进行多次循环的刻蚀、灰化工艺，去除所述光刻胶层，并使所述P型半导体层最薄处的膜层厚度大于预设值。
本发明实施例有益效果如下：本发明实施例提供的指纹识别器件，包括：第一基板，设置在第一基板之上的至少一个光敏元件，每一光敏元件具有：第一电极、位于第一电极之上的光敏层、以及位于光敏层之上的第二电极，其中，光敏层的面向用户手指的一面呈曲面状，由于在进行指纹识别时，手指一般位于指纹识别器件的上方，而指纹识别器件主要是由光敏层的面向手指的一面通过接受手指反射外界的光线来进行指纹识别，进而，通过将光敏层的面向第二电极的一面设置为曲面状，可以增大指纹识别器件接受光的面积，进而可以提升指纹识别器件的检测精度。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种指纹识别器件的结构示意图；
图2(a)为本发明实施例提供的光敏层表面呈凹面的指纹识别器件的结构示意图；
图2(b)为本发明实施例提供的光敏层表面呈凸面的指纹识别器件的结构示意图；
图2(c)为本发明实施例提供的光敏层表面呈波浪面的指纹识别器件的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的设置有围框结构的指纹识别器件的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种具体的指纹识别器件的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种指纹识别器件的制作流程示意图；
图6为本发明实施例提供的制作完第一电极的指纹识别器件的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的制作完光敏层的指纹识别器件的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的制作完图案化的光刻胶层的指纹识别器件的结构示意图；
图9为本发明实施例提供的将P型半导体层进行图案化后的指纹识别器件的结构示意图；
图10为本发明实施例提供的制作完反射层的指纹识别器件的结构示意图；
图11为本发明实施例提供的制作完绝缘层的指纹识别器件的结构示意图；
图12为本发明实施例提供的制作完像素电极的指纹识别器件的结构示意图。
具体实施方式
为了使得本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
为了保持本发明实施例的以下说明清楚且简明，本发明省略了已知功能和已知部件的详细说明。
参见图1，本发明实施例提供一种指纹识别器件，包括：第一基板1，设置在第一基板1之上的至少一个光敏元件，每一光敏元件具有：第一电极2、位于第一电极2之上的光敏层3、以及位于光敏层3之上的第二电极4，其中，光敏层3的面向用户手指的一面呈曲面状。例如，在图1中，若第二电极4的上方为手指触摸的一侧，则，可以将光敏层3的面向第二电极4的一面设置为曲面状。
本发明实施例提供的指纹识别器件，包括：第一基板，设置在第一基板之上的至少一个光敏元件，每一光敏元件具有：第一电极、位于第一电极之上的光敏层、以及位于光敏层之上的第二电极，其中，光敏层的面向第二电极的一面呈曲面状，由于在进行指纹识别时，手指一般位于指纹识别器件的上方，而指纹识别器件主要是由光敏层的面向手指的一面通过接受手指反射外界的光线来进行指纹识别，进而，通过将光敏层的面向第二电极的一面设置为曲面状，可以增大指纹识别器件接受光的面积，进而可以提升指纹识别器件的检测精度。
在具体实施时，本发明实施例提供的指纹识别器件，可以应用在门禁、考勤系统，以及其它如笔记本电脑、手机、汽车、银行支付等，在具体的应用中，可以根据需要进行设置光敏元件的个数。
在具体实施时，参见图2(a)所示，光敏层3具体可以包括：N型半导体层31、位于N型半导体层31之上的本征半导体层32、以及位于本征半导体层32之上的P型半导体层33，其中，光敏层3的P型半导体层33在面向用户手指的一面呈曲面状。在具体实施时，光敏元件还可以是其它的层级结构，只要是将光敏层的面向第二电极的一面设置为曲面状，均在本发明的保护范围以内。第二电极4具体可以为透明的电极，可以为ITO、IZO、IGZO等透明金属氧化物。
可选的，参见图2(a)-图2(c)所示，光敏膜层的曲面形状具体可以为凹型弧面，如图2(a)所示；还可以为凸型弧面，如图2(b)所示；或者，还可以为波浪面，如图2(c)所示，还可以为其它曲面形状，本发明不以此为限。
在具体实施时，参见图3所示，在光敏层3之上还设置有具有反射功能的围框结构5，围框结构5在第一基板1上的正投影与光敏层3的周边区域在第一基板1上的正投影重叠，用于将照射到围框结构5的光反射到光敏层3。可选的，围框结构5的材质为以下材料之一或组合：MO、AL、Nb或Ti，即，可以由其中的一种，或多种形成的合金，当然，还可以为其它不透光且具有反射功能的材质，本发明不以此为限。在具体制作时，可以先形成具有反射功能的金属层，再通过刻蚀工艺形成围框结构5。本发明实施例中，结合图3所示，箭头所示光线原本未被PIN光电二极管吸收，增加反射层后，这部分光线经过围框结构5反射到光敏层3表面，被其吸收，从而增加了指纹识别器件接收光线的强度。
在具体实施时，围框结构5之上还设置有绝缘层6；其中，绝缘层6设置有第一过孔，每一光敏元件的第二电极4通过第一过孔与光敏层3接触。另外，参见图3所示，第二电极之4上还可以设置有第二基板10。
参见图4所示，在具体实施时，第一基板1之上设置有与每一光敏元件一一对应的薄膜晶体管9，每一薄膜晶体管9的漏极64与对应的光敏元件的第一电极2连接，用于将光敏元件检测到的信号传输出去。即，与光敏元件对应的薄膜晶体管9的漏极94还可以复用做第一电极2，在具体制作时，可以在形成薄膜晶体管的漏极94时，形成光敏元件的第一电极2。具体的，薄膜晶体管9还包括设置在第一基板1之上的栅极91、设置在栅极91之上的第二绝缘层7、设置在第二绝缘层7之上的有源层92、设置在有源层92之上的源极93和漏极94，源极93和漏极94之上还设置有第三绝缘层8。
本发明实施例还提供一种显示面板，包括本发明实施例提供的指纹识别器件。本发明实施例提供的指纹识别器件可以与显示面板集成为一体，即，例如，可以在形成驱动像素单元的薄膜晶体管的各个膜层的同时，形成与光敏元件对应连接的薄膜晶体管的各个膜层，光敏元件的第二电极还可以与像素电极同层同材质，即，在形成像素电极的同时可以形成光敏元件的第二电极。指纹识别器件与显示面板集成为一体时，光敏器件可以设置非显示区，也可以设置在显示区。
参见图5所示，本发明实施例还提供一种指纹识别器件的制作方法，包括：
步骤S101、依次在第一基板之上形成第一电极、光敏层。
步骤S102、将光敏层的背向第一电极的一面图案化为曲面状。
在具体实施时，光敏层具体可以包括：N型半导体层、位于N型半导体层之上的本征半导体层、以及位于本征半导体层之上的P型半导体层，关于步骤S102、将光敏层的背向第一电极的一面图案化为曲面状，具体包括：
在光敏层之上形成曲面状的光刻胶层；
进行多次循环的刻蚀、灰化工艺，去除光刻胶层，并使P型半导体层最薄处的膜层厚度大于预设值。即，在具体实施时，若PIN光电二极管能正常工作时，P型半导体层膜层的最小厚度需为预设值，则对P型半导体层膜层的刻蚀，需使P型半导体层最薄处的膜层厚度大于预设值，即，以不影响PIN光电二极管的正常工作性能为前提。
步骤S103、在光敏层之上形成第二电极。
为了更清楚的理解本发明实施例提供的指纹识别器件的制作方法，以包括指纹识别器件的显示面板为例，通过图6-图12，进行通过两个实施例进行详细说明。
实施例一：将光敏层的面向第二电极的一面制作为凹面状，通过以下制作步骤实现。
步骤一、在第一基板1上，制作薄膜晶体管9，具体可以包括依次在第一基板1之上制作薄膜晶体管的栅极91、第二绝缘层7、有源层92、源漏极层，此过程无特殊工艺，需要说明的是，源漏极层的源极93和漏极94与光敏元件的第一电极2同步形成，参见图6所示。
步骤二、在薄膜晶体管9的源漏极层之上沉积第三绝缘层8，并制作出光敏元件的与其第一电极2连接的通孔。
步骤三、在第三绝缘层8之上依次形成N型半导体层31、本征半导体层32、P型半导体层33，参见图7所示。
步骤四、在P型半导体层33之上形成第一光刻胶层11，并采用掩膜板，通过曝光、显影、刻蚀工艺，将第一光刻胶层11的背向P型半导体的一面图案化为凹形曲面，即，膜厚为中心薄，向边缘依次加厚，进而实现在光敏层之上形成凹面状的光刻胶层，参见图8所示。
步骤五、采用干法刻蚀，干法刻蚀步骤为：刻蚀+灰化(Ashing)+刻蚀+灰化(Ashing)……，如此反复，去除掉光刻胶层，使P型半导体层33的上表面形成凹面状的曲面，参见图9所示，并可通过反复次数调节曲面的弧度，即，进行多次循环的刻蚀、灰化工艺。需要说明的是，因PIN光电二极管的光电转换主要由I层决定，I层很厚，P层和N层的厚度较薄，在整个PIN光电二极管中可忽略。所以P层形成曲面后，其厚度不均一所带来的负面影响可以忽略。
步骤六、在P型半导体层33之上形成金属层，并在该金属层之上形成第二光刻胶层，并使用一道mask通过曝光、显影、刻蚀制作出具有反射功能的围框结构5的图案，使其位于PIN光电二极管的周边，参见图10所示。围框结构5为不透光的金属，如MO、AL、Nb、Ti等金属或上述金属的合金。本步骤中，刻蚀时优选干法刻蚀，利用其刻蚀异向性特点，使得制作出的反射层5轮廓尽可能的垂直。
步骤七、在围框结构5上沉积绝缘层6，参见图11所示，并制作出PIN光电二极管的第二电极与P型半导体层33电性连接的第一过孔(图中未示出)。
步骤八、在绝缘层6之上形成像素电极4，参见图12所示，通过1道mask，制作出PIN的第二电极4(具体可以为透明电极)，整个指纹识别传感器制作完成。第二电极4通常选用ITO、IZO、IGZO等透明金属氧化物。
实施例二：将光敏层的面向第二电极的一面制作为凸面状。
本申请实施例二的制作步骤与实施例一的步骤基本相同，不同之处在于步骤四与步骤五，如下：
步骤四、在P型半导体层之上形成第一光刻胶层，并采用掩膜板，通过曝光、显影、刻蚀工艺，将第一光刻胶层的背向P型半导体层的一面图案化为凸形曲面，即，膜厚为中心厚，向边缘依次减薄，进而实现在光敏层之上形成凸面状的光刻胶层。
步骤五、采用干法刻蚀，干法刻蚀步骤为：刻蚀+灰化(Ashing)+刻蚀+灰化(Ashing)……，如此反复，去除掉光刻胶层，使P型半导体层的上表面形成凸面状的曲面，并可通过反复次数调节曲面的弧度，即，进行多次循环的刻蚀、灰化工艺。
本发明实施例有益效果如下：本发明实施例提供的指纹识别器件，包括：第一基板，设置在第一基板之上的光敏元件，光敏元件具有：第一电极、位于第一电极之上的光敏层、以及位于光敏层之上的第二电极，其中，光敏层的面向用户手指的一面呈曲面状，由于在进行指纹识别时，手指一般位于指纹识别器件的上方，而指纹识别器件主要是通过光敏膜层的面向手指的一面接受手指反射外界的光线来进行指纹识别，进而，通过将光敏膜层的面向第二电极的一面设置为曲面状，可以增大指纹识别器件接受光的面积，进而可以提升指纹识别器件的检测精度。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种指纹识别器件，其特征在于，包括：第一基板，设置在所述第一基板之上的至少一个光敏元件，每一所述光敏元件具有：第一电极、位于所述第一电极之上的光敏层、以及位于所述光敏层之上的第二电极，其中，所述光敏层的面向用户手指的一面呈曲面状。
2.如权利要求1所述的指纹识别器件，其特征在于，所述光敏层包括：N型半导体层、位于所述N型半导体层之上的本征半导体层、以及位于所述本征半导体层之上的P型半导体层，其中，所述光敏层的所述P型半导体层在面向用户手指的一面呈曲面状。
3.如权利要求2所述的指纹识别器件，其特征在于，所述曲面为凹型弧面、凸型弧面或波浪面。
4.如权利要求1所述的指纹识别器件，其特征在于，在所述光敏层之上还设置有具有反射功能的围框结构，所述围框结构在所述第一基板上的正投影与所述光敏层的周边区域在所述第一基板上的正投影重叠，所述围框结构用于将照射到所述围框结构的光反射到所述光敏层。
5.如权利要求4所述的指纹识别器件，其特征在于，所述围框结构的材质为以下材料之一或组合：
MO、AL、Nb或Ti。
6.如权利要求4所述的指纹识别器件，其特征在于，所述围框结构之上设置有绝缘层，所述第二电极之上设置有第二基板；其中，所述绝缘层设置有第一过孔，每一所述光敏元件的所述第二电极通过所述第一过孔与所述光敏层接触。
7.如权利要求1所述的指纹识别器件，其特征在于，所述第一基板之上设置有与每一所述光敏元件一一对应的薄膜晶体管，每一所述薄膜晶体管的漏极与对应的所述光敏元件的第一电极连接，用于将所述光敏元件检测到的信号传输出去。
8.一种显示面板，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的指纹识别器件。
9.一种指纹识别器件的制作方法，其特征在于，包括：
依次在第一基板之上形成第一电极、光敏层；
将所述光敏层的背向所述第一电极的一面图案化为曲面状；
在所述光敏层之上形成第二电极。
10.如权利要求9所述的制作方法，其特征在于，所述光敏层包括：N型半导体层、位于所述N型半导体层之上的本征半导体层、以及位于所述本征半导体层之上的P型半导体层，所述将所述光敏层的背向所述第一电极的一面图案化为曲面状，具体包括：
在所述光敏层之上形成曲面状的光刻胶层；
进行多次循环的刻蚀、灰化工艺，去除所述光刻胶层，并使所述P型半导体层最薄处的膜层厚度大于预设值。
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