CN109711229A - 一种指纹识别芯片及其制造方法和电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种指纹识别芯片及其制造方法和电子装置，包括：衬底，所述衬底包括相对设置的第一表面和第二表面；多个像素，设置在所述衬底的第一表面上，其中，每个所述像素包括设置在所述衬底内的光电转换元件；保护层，覆盖所述衬底的第一表面；孔，设置在每个所述像素上方的保护层中，并且所述孔与所述像素内的部分所述光电转换元件相对；盖板，所述盖板覆盖所述孔的顶部开口以及所述保护层。设置在像素上方的孔能够减少指纹识别时光信号的损失，大大增强光电转换元件产生的光电子，从而达到增强指纹识别芯片的灵敏度的作用。

Description

一种指纹识别芯片及其制造方法和电子装置

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言涉及一种指纹识别芯片及其制造方法和电子装置。

背景技术

如今手机成为了人们日常生活中不可缺少的一部分，由于使用次数频繁，反复输入密码也让用户倍感不便，因此有了指纹识别系统，只需1秒中就可轻松完成身份确认，让用户感觉更方便快捷，因此，指纹识别已经成为了目前主流手机的标准配置，而光学识别是指纹识别中一个主要的方式。

目前手机的趋势是全屏，并且需要指纹芯片前置(也即在显示屏的同一面)，而为了实现指纹芯片前置，往往需要把指纹芯片放置在显示屏的下方，这样设置造成手指纹到芯片的距离加大，对芯片的灵敏度提出了更高的要求。在指纹信息采集时由于存在多种介质，大量的光信号在传输过程中被反射和吸收，光电二极管(photo diode)产生的光电子较少，指纹的信号较弱。

由于指纹的信号较弱，玻璃盖板不能大于300um，放在手机正面的指纹芯片只能在玻璃盖板上开孔或局部减薄，带来加工难度，也不美观。

鉴于上述问题的存在，有必要提出一种新的指纹识别芯片及其制造方法和电子装置。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

针对目前存在的问题，本发明一方面提供一种指纹识别芯片，包括：

衬底，所述衬底包括相对设置的第一表面和第二表面；

多个像素，设置在所述衬底的第一表面上，其中，每个所述像素包括设置在所述衬底内的光电转换元件；

保护层，覆盖所述衬底的第一表面；

孔，设置在每个所述像素上方的保护层中，并且所述孔与所述像素内的部分所述光电转换元件相对；

盖板，所述盖板覆盖所述孔的顶部开口以及所述保护层。

示例性地，所述光电转换元件包括设置在衬底内的光电二极管。

示例性地，所述孔的底部位于所述保护层内，或者，所述孔贯穿所述保护层，露出与所述孔相对的所述光电转换元件的部分表面。

示例性地，还包括：在所述保护层和所述盖板之间还设置有封装层，所述孔贯穿所述封装层以及至少部分所述保护层。

示例性地，还包括：发光器件，所述发光器件设置在所述封装层中，并且，所述发光器件的顶面和所述封装层的顶面齐平。

示例性地，还包括：

控制电路，设置在所述光电转换元件外侧的所述衬底的第一表面上。

示例性地，还包括：

基板，所述基板与所述衬底的第二表面相对设置；

硅通孔，所述硅通孔贯穿所述衬底，并且所述硅通孔一端连接所述控制电路，另一端连接所述基板上的凸块。

本发明再一方面提供一种指纹识别芯片的制造方法，包括：

提供衬底，所述衬底包括相对设置的第一表面和第二表面，在所述衬底的第一表面上设置有多个像素，每个所述像素包括设置在所述衬底内的光电转换元件，在所述衬底的第一表面覆盖有保护层；

在每个所述像素上方的所述保护层中形成孔，并且所述孔与所述像素内的部分所述光电转换元件相对；

提供盖板，以覆盖所述孔的顶部开口以及所述保护层。

示例性地，所述光电转换元件包括设置在衬底内的光电二极管。

示例性地，所述孔的底部位于所述保护层内，或者，所述孔贯穿所述保护层，露出与所述孔相对的所述光电转换元件的部分表面。

示例性地，在形成所述孔的步骤之后，形成所述盖板之前，还包括以下步骤：

形成封装层，以填充所述孔并覆盖所述保护层的表面；

去除所述孔中以及所述孔上方的所述封装层，以使所述孔贯穿所述封装层以及至少部分所述保护层。

示例性地，在形成所述封装层之后，形成所述盖板之前，还包括以下步骤：

提供若干个发光器件，将所述发光器件集成到所述封装层中，其中，所述发光器件的顶面和所述封装层的顶面齐平。

示例性地，在形成所述孔之前，在所述光电转换元件外侧的所述衬底的第一表面上形成有控制电路。

示例性地，在形成所述孔之前，与所述衬底的第二表面相对设置有基板，以及所述基板和所述衬底之间通过硅通孔相连接，所述硅通孔贯穿所述衬底，并且所述硅通孔一端连接所述控制电路，另一端连接所述基板上的凸块。

本发明再一方面提供一种电子装置，所述电子装置包括前述的指纹识别芯片。

本发明的指纹识别芯片包括设置在所述衬底的第一表面上的多个像素，覆盖所述衬底的第一表面的保护层，以及设置在每个所述像素上方的保护层中至少一个孔。设置在像素上方的孔能够减少指纹识别时光信号的损失，大大增强光电转换元件(例如光电二极管)产生的光电子，从而达到增强指纹识别芯片的灵敏度的作用。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。

附图中：

图1示出了目前智能手机中指纹识别芯片常用设置方式的示意图；

图2示出了目前常用的光学指纹识别组件的剖面示意图；

图3示出了目前智能手机中指纹识别芯片常用设置方式中指纹和指纹识别芯片之间的距离的示意图；

图4A至4D示出了本发明一个具体实施方式的制造方法依次实施所获得的指纹识别芯片的剖面示意图；

图5示出了本发明一个具体实施方式的指纹识别芯片与玻璃板之间的设置方式示意图；

图6示出了本发明一个具体实施方式的指纹识别芯片的制造方法的流程图；

图7示出了本发明一实施例中的电子装置的示意图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。

应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。

空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

这里参考作为本发明的理想实施例(和中间结构)的示意图的横截面图来描述发明的实施例。这样，可以预期由于例如制造技术和/或容差导致的从所示形状的变化。因此，本发明的实施例不应当局限于在此所示的区的特定形状，而是包括由于例如制造导致的形状偏差。例如，显示为矩形的注入区在其边缘通常具有圆的或弯曲特征和/或注入浓度梯度，而不是从注入区到非注入区的二元改变。同样，通过注入形成的埋藏区可导致该埋藏区和注入进行时所经过的表面之间的区中的一些注入。因此，图中显示的区实质上是示意性的，它们的形状并不意图显示器件的区的实际形状且并不意图限定本发明的范围。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细步骤以及结构，以便阐释本发明提出的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

目前例如智能手机一类的电子产品的趋势是全屏，并且需要指纹芯片前置((也即在显示屏的同一面))，而为了实现指纹芯片前置，往往需要把指纹芯片放置在显示屏的下方，这样设置造成手指纹到芯片的距离加大，如图1所示，对芯片的灵敏度提出了更高的要求。图2示出了目前常用的光学指纹识别组件的剖面示意图，当采集指纹图像时，人体指头放置于盖板(例如玻璃/聚酯薄膜板)上，光源的出射光通过盖板照射到人体指头上，在人体指头与保护盖板的接触界面发生发射和透射，反射光照射到棱镜后被再次反射到透镜后，从透镜出射的光被图像传感器采集，从而实现指纹图像的采集。在指纹信息采集时图像传感器(特别是光电二极管)上方由于存在多种介质，大量的光信号在传输过程中被反射和吸收，光电二极管(photo diode)产生的光电子较少，指纹的信号较弱。

由于指纹的信号较弱，玻璃盖板不能大于300um，放在手机正面的指纹芯片只能在玻璃盖板上开孔或局部减薄，如图3所示，带来加工难度，也不美观。

因此，鉴于上述问题的存在，本发明提出一种指纹识别芯片，其主要包括：

衬底，所述衬底包括相对设置的第一表面和第二表面；

多个像素，设置在所述衬底的第一表面上，其中，每个所述像素包括设置在所述衬底内的光电转换元件；

保护层，覆盖所述衬底的第一表面；

孔，设置在每个所述像素上方的保护层中，并且所述孔与所述像素内的部分所述光电转换元件相对；

盖板，所述盖板覆盖所述孔的顶部开口以及所述保护层。

本发明的指纹识别芯片包括设置在所述衬底的第一表面上的多个像素，覆盖所述衬底的第一表面的保护层，以及设置在每个所述像素上方的保护层中至少一个孔。设置在像素上方的孔能够减少指纹识别时光信号的损失，大大增强光电转换元件(例如光电二极管)产生的光电子，从而达到增强指纹识别芯片的灵敏度的作用。

下面，参考图4D以及图5对本发明的指纹识别芯片的结构进行详细描述。

作为示例，本发明的指纹识别芯片包括基板100，所述基板起到支撑作用。可选地，所述基板100可以是本领域技术人员熟知的任何适合的基板，例如硅材质的的基板，或者玻璃、有机材料、陶瓷等。其中，该基板100中还可以是集成有各种有源器件、无源器件的半导体基板，其中，有源器件例如可以是CMOS器件，射频器件，无源器件可以是电容或者互连结构等。

在一个示例中，所述指纹识别芯片还包括衬底101，其中，所述衬底包括相对设置的第一表面和第二表面，所述基板与所述衬底的第二表面相对设置。

其中，所述衬底101可以是本领域技术人员熟知的任何适合的半导体衬底，例如，可以是以下所提到的材料中的至少一种：硅、绝缘体上硅(SOI)、绝缘体上层叠硅(SSOI)、绝缘体上层叠锗化硅(S-SiGeOI)、绝缘体上锗化硅(SiGeOI)以及绝缘体上锗(GeOI)等。

在一个示例中，在所述衬底的第一表面上设置有多个像素，其中，每个所述像素包括设置在所述衬底内的光电转换元件。

可选地，如图4D所示，所述光电转换元件可以是任何适合的能够将光转换为电的元件，例如，光电转换元件可以是光电二极管102。

其中，所述光电二极管102包括形成于所述衬底101中的掺杂区，该掺杂区可以与衬底101具有相反的导电类型，半导体衬底与该掺杂区构成PN结，作为光电二极管，所述光电二极管区在光照下产生光生载流子，从而实现光电转换。

示例性地，在所述衬底101的第一表面覆盖有保护层103。其中，所述保护层103可以为介电层，保护层103可以使用例如SiO2、碳氟化合物(CF)、氮化硅(SiN)、掺碳氧化硅(SiOC)、或碳氮化硅(SiCN)等。或者，也可以使用在碳氟化合物(CF)上形成了SiCN薄膜的膜等。碳氟化合物以氟(F)和碳(C)为主要成分。碳氟化合物也可以使用具有非晶体(非结晶性)构造的物质。

在一个示例中，在所述保护层103中还形成有控制电路104，其中，所述控制电路104用于处理由光电转换元件(例如光电二极管)产生的光生载流子。其中，所述控制电路104电连接所述光电二极管。

示例性地，所述控制电路104设置在所述光电转换元件外侧的所述衬底101的第一表面上。

其中所述控制电路104可以是本领域技术人员熟知的任何适合的用于光学图形传感器的电路，例如，所述控制电路104包括可以若干个MOS晶体管，以及与将每个MOS晶体管引出的金属互连结构。

在一个示例中，如图4D所示，所述基板100与所述衬底101相连接，例如，所述基板100和所述衬底101之间通过硅通孔的方式封装在一起，并且该硅通孔贯穿所述衬底，并且在基板100和衬底101之间设置有凸块(bump)106，硅通孔一端连接到所述控制电路，例如硅通孔一端电连接所述控制电路中的金属互连结构中的底部金属层，另一端电连接所述凸块。其中，在所衬底中还可以设置多个所述硅通孔，以及在基板和衬底之间设置凸块阵列，每个硅通孔连接一个凸块，进而即可实现衬底以及衬底上器件和所述基板的封装集成，还可以实现衬底上的器件和基板上集成的器件或者电路结构之间的电连接。

在一个示例中，如图4D所示，本发明的指纹识别芯片还包括孔107，所述孔107设置在每个所述像素上方的保护层103中，并且所述孔107与所述像素内的部分所述光电转换元件(例如，光电二极管102)相对。

可选地，所述孔107的底部位于所述保护层103内，或者，所述孔107贯穿所述保护层103，露出与所述孔107相对的所述光电转换元件(例如，光电二极管102)的部分表面。

在一个示例中，本发明的指纹识别芯片还包括封装层108，其设置在所述保护层103的表面上，所述孔107贯穿所述封装层108以及至少部分所述保护层103。

封装层108的材料可以是有机材料，例如封装层可以是树脂，例如热固化性树脂，包括但不限于有机硅树脂、环氧树脂、酚醛树脂、尿素树脂、三聚氰胺树脂以及不饱和聚酯树脂等，或者封装层还可以为聚酰亚胺(PI)。

示例性地，在所述封装层108中还设置有发光器件109，并且发光器件的顶面和封装层的顶面齐平。

发光器件109可以是本领域技术人员熟知的任何适合的发光器件，例如发光二极管(LED)或有机发光二极管(OLED)。

发光器件109用于提供光源，在人体指头放置在指纹识别芯片上方时，该发光器件109发出的出射光照射到人体指头上。

在一个示例中，本发明的指纹识别芯片还包括盖板110，所述盖板110覆盖所述孔107的顶部开口以及所述封装层108的表面，所述盖板110和所述封装层108之间可以通过任何适合的方式接合在一起，例如粘接的方式等。

进一步地，所述盖板110可以是任何透光的盖板，例如玻璃、透明陶瓷、微晶玻璃、聚酯薄膜板、其他透光的有机板等。

其中，所述盖板110还可以是任何本领域技术人员熟知的用于电子装置的屏幕，包括但不限于移动终端的屏幕，移动终端包括但不限于智能手机、平板电脑等。

在一个示例中，在未设置所述封装层时，所述盖板110还可以直接覆盖所述保护层的表面以及保护层中的所述孔的顶部开口，其中，所述盖板110封盖所述孔，使所述孔密封。

至此完成了对本发明的指纹识别芯片的描述，对于完整的指纹识别芯片还可以包括其他的元件，在此不做一一赘述。

如图4D所示，利用本发明的指纹识别芯片进行指纹识别时，当将人体指头20有指纹的一面放置到盖板110的表面上时，从发光器件发出的光穿过盖板110，照射到放置在盖板上的人体指头20的指纹上，光经指纹的脊(指纹中凸出的线)与盖板接触的表面反射再次进入盖板，反射光一部分照射进入像素中(例如光电转换元件)中，由于在指纹芯片的每个像素(尤其是光电转换元件)上的保护层和封装层中设置了孔，也即不存在其他的介质，该部分光信号的损失量很小，显著增强了光电转换元件(例如光电二极管)产生的光电子，从而达到增强指纹识别芯片的灵敏度的作用。

另外，本发明的指纹识别芯片由于具有很高的灵敏度，因此能够放置在例如手机玻璃板的盖板的下方，如图5所示，增加了指纹识别芯片的应用空间，即使盖板的厚度在500μm以上时，也同样能够达到指纹识别的效果，并且具有很高的灵敏度。

为了制备上述的指纹识别芯片，本发明还提供一种指纹识别芯片的制造方法，如图6所示，其他主要包括以下步骤：

步骤S1，提供衬底，所述衬底包括相对设置的第一表面和第二表面，在所述衬底的第一表面上设置有多个像素，每个所述像素包括设置在所述衬底内的光电转换元件，在所述衬底的第一表面覆盖有保护层；

步骤S2，在每个所述像素上方的所述保护层中形成孔，并且所述孔与所述像素内的部分所述光电转换元件相对；

步骤S3，提供盖板，以覆盖所述孔的顶部开口以及所述保护层。

下面参考图4A至图4D对本发明的指纹识别芯片的制造方法做详细描述，其中，图4A至4D示出了本发明一个具体实施方式的制造方法依次实施所获得的指纹识别芯片的剖面示意图。

示例性地，本发明的指纹识别芯片的制造方法，包括以下步骤：

首先，执行步骤一，提供基板，在所述基板的上方设置有衬底，所述衬底包括相对设置的第一表面和第二表面，所述基板与所述衬底的第二表面相对设置，在所述衬底的第一表面上设置有多个像素，每个所述像素包括设置在所述衬底内的光电转换元件，在所述衬底的第一表面覆盖有保护层。

具体地，如图4A所示，提供基板100，在所述基板100的上方设置有衬底101，所述衬底101包括相对设置的第一表面和第二表面，所述基板100与所述衬底101的第二表面相对设置，在所述衬底101的第一表面上设置有多个像素，每个所述像素包括设置在所述衬底101内的光电转换元件，在所述衬底的第一表面覆盖有保护层103。

在一个示例中，所述基板起到支撑作用。可选地，所述基板100可以是本领域技术人员熟知的任何适合的基板，例如硅材质的的基板，或者玻璃、有机材料、陶瓷等。其中，该基板100中还可以是集成有各种有源器件、无源器件的半导体基板，其中，有源器件例如可以是CMOS器件，射频器件，无源器件可以是电容或者互连结构等。

在一个示例中，所述指纹识别芯片还包括衬底101，其中，所述衬底包括相对设置的第一表面和第二表面，所述基板与所述衬底的第二表面相对设置。

其中，所述衬底101可以是本领域技术人员熟知的任何适合的半导体衬底，例如，可以是以下所提到的材料中的至少一种：硅、绝缘体上硅(SOI)、绝缘体上层叠硅(SSOI)、绝缘体上层叠锗化硅(S-SiGeOI)、绝缘体上锗化硅(SiGeOI)以及绝缘体上锗(GeOI)等。

在一个示例中，在所述衬底的第一表面上设置有多个像素，其中，每个所述像素包括设置在所述衬底内的光电转换元件，其中，形成所述衬底上形成所述像素的方法可以采用本领域技术人员熟知的方法。

可选地，如图4A所示，所述光电转换元件可以是任何适合的能够将光转换为电的元件，例如，光电转换元件可以是光电二极管102。

其中，所述光电二极管102包括形成于所述衬底101中的掺杂区，该掺杂区可以与衬底101具有相反的导电类型，半导体衬底与该掺杂区构成PN结，作为光电二极管，所述光电二极管区在光照下产生光生载流子，从而实现光电转换，可以通过离子注入的方法，在衬底101中形成所述掺杂区，进而形成光电二极管。

示例性地，在所述衬底101的第一表面覆盖有保护层103。其中，所述保护层103可以为介电层，保护层103可以使用例如SiO2、碳氟化合物(CF)、氮化硅(SiN)、掺碳氧化硅(SiOC)、或碳氮化硅(SiCN)等。或者，也可以使用在碳氟化合物(CF)上形成了SiCN薄膜的膜等。碳氟化合物以氟(F)和碳(C)为主要成分。碳氟化合物也可以使用具有非晶体(非结晶性)构造的物质。

在一个示例中，在所述保护层103中还形成有控制电路104，其中，所述控制电路104用于处理由光电转换元件(例如光电二极管)产生的光生载流子。其中，所述控制电路104电连接所述光电二极管。

示例性地，所述控制电路104设置在所述光电转换元件外侧的所述衬底101的第一表面上。

其中所述控制电路104可以是本领域技术人员熟知的任何适合的用于光学图形传感器的电路，例如，所述控制电路104包括可以若干个MOS晶体管，以及与将每个MOS晶体管引出的金属互连结构。

在一个示例中，形成所述控制电路和所述保护层的方法可以使用本领域技术人员熟知的任何适合的方法，例如，在衬底上形成多个CMOS晶体管，该CMOS晶体管包括栅极结构，该栅极结构包括栅极介电层以及栅极介电层上的栅极层等，还包括通过离子注入形成栅极结构两侧的衬底中的源极和漏极，之后还可以形成层间介电层覆盖栅极结构以及衬底表面，之后，在进行形成金属互连结构的步骤，可以使用本领域技术人员熟知的任何方法形成所述金属互连结构，并且在金属互连结构形成的过程中还可能涉及多步沉积层间介电层的步骤，其中，该多次沉积的层间介电层可以构成所述保护层。

在一个示例中，如图4A所示，所述基板100与所述衬底101相连接，例如，所述基板100和所述衬底101之间通过硅通孔的方式封装在一起，并且该硅通孔贯穿所述衬底，并且在基板100和衬底101之间设置有凸块(bump)106，硅通孔一端连接到所述控制电路，例如硅通孔一端电连接所述控制电路中的金属互连结构中的底部金属层，另一端电连接所述凸块。其中，在所衬底中还可以设置多个所述硅通孔，以及在基板和衬底之间设置凸块阵列，每个硅通孔连接一个凸块，进而即可实现衬底以及衬底上器件和所述基板的封装集成，还可以实现衬底上的器件和基板上集成的器件或者电路结构之间的电连接。

值得一提的是，除了通过硅通孔的方式实现基板和衬底的连接外，还可以通过其他的封装方法对基板和衬底进行连接，在此不做一一赘述。

接着，执行步骤二，在每个所述像素上方的所述保护层中形成孔，并且所述孔与所述像素内的部分所述光电转换元件相对。

具体地，如图4A所示，在每个所述像素上方的所述保护层103中形成孔107，并且所述孔107与所述像素内的部分所述光电转换元件(例如光电二极管102)相对。

在一个示例中，形成所述孔107的方法包括以下步骤：

首先，在保护层103的表面上形成图案化的光刻胶层(未示出)，所述图案化的光刻胶层中定义有预定形成的孔的图案和位置等。

接着，以所述图案化的光刻胶层为掩膜，蚀刻所述保护层103，以形成孔107。可以使用干法蚀刻或者湿法蚀刻的方法形成所述孔，较佳地使用干法蚀刻，干法蚀刻工艺包括但不限于：反应离子蚀刻(RIE)、离子束蚀刻、等离子体蚀刻或者激光切割。最好通过一个或者多个RIE步骤进行干法蚀刻。

其中，形成的孔107的深度可以根据实际工艺需要进行合理设定，其中，所述孔107的底部位于所述保护层103内，或者，所述孔107贯穿所述保护层103，露出与所述孔107相对的所述光电转换元件(例如，光电二极管102)的部分表面。

在一个示例中，在形成所述孔107之后，还包括以下步骤：

首先，如图4B所示，形成封装层108，以填充所述孔并覆盖所述保护层103的表面。

所述封装层108的材料可以是有机材料，例如封装层可以是树脂，例如热固化性树脂，包括但不限于有机硅树脂、环氧树脂、酚醛树脂、尿素树脂、三聚氰胺树脂以及不饱和聚酯树脂等，或者封装层还可以为聚酰亚胺(PI)。

可以通过例如旋涂、或者印刷涂覆等方法将液体的封装层涂覆在所述保护层103的表面并填充所述孔，之后再进行固化等步骤，以使封装层108凝固。

接着，去除所述孔中以及所述孔上方的所述封装层108，以使所述孔107贯穿所述封装层108以及至少部分所述保护层103。

如图4C所示，可以使用本领域技术人员熟知的任何适合的方法形成所述实现对部分封装层的去除，例如利用激光切割、光刻工艺或者刻蚀工艺等，去除所述孔中以及所述孔上方的所述封装层108，以使所述孔107贯穿所述封装层108以及至少部分所述保护层103。

随后，如图4D所示，在形成所述封装层108之后，还包括以下步骤：提供若干个发光器件，将所述发光器件集成到所述封装层中，其中，所述发光器件的顶面和所述封装层的顶面齐平。

发光器件109可以是本领域技术人员熟知的任何适合的发光器件，例如发光二极管(LED)或有机发光二极管(OLED)。

发光器件109用于提供光源，在人体指头放置在指纹识别芯片上方时，该发光器件109发出的出射光照射到人体指头上。

示例性地，可以在封装层中预定设置发光器件的位置，形成于发光器件尺寸相匹配的沟槽，将发光器件固定封装在该沟槽中。

随后，执行步骤三，如图4D所示，在集成所述发光器件之后，还包括以下步骤：提供盖板，所述盖板110覆盖所述孔107的顶部开口以及所述封装层108的表面，所述盖板110和所述封装层108之间可以通过任何适合的方式接合在一起，例如粘接的方式等。

进一步地，所述盖板110可以是任何透光的盖板，例如玻璃、透明陶瓷、微晶玻璃、聚酯薄膜板、其他透光的有机板等。

其中，所述盖板110还可以是任何本领域技术人员熟知的用于电子装置的屏幕，包括但不限于移动终端的屏幕，移动终端包括但不限于智能手机、平板电脑等。

在一个示例中，在未设置所述封装层时，所述盖板110还可以直接覆盖所述保护层的表面以及保护层中的所述孔的顶部开口，其中，所述盖板110封盖所述孔，使所述孔密封。

至此完成了对发明的指纹识别芯片的制造方法的描述，对于完整的指纹识别芯片还包括其他的步骤，在此不做赘述。

由于上述制造方法制备获得前述的指纹识别芯片，因此除了具有前述的指纹识别芯片的优点外，本发明的制造方法还具有工艺流程简单，大幅降低成本的优点。

在本发明的另一具体实施方式中还提供一种电子装置，该电子装置包括前述的指纹识别芯片，该指纹识别芯片可以由前述的制造方法制备获得。

示例性地，电子装置可以是手机、平板电脑、个人数字助理、笔记本电脑、电子书阅读器、上网本、车载电脑、游戏机、电视机、机顶盒、智能电视机、可穿戴设备、VCD、DVD、导航仪、数码相框、照相机、摄像机、录音笔、MP3、MP4、PSP等任何电子产品或设备，也可为任何包括电路的中间产品。本发明实施例的电子装置，由于使用了上述的指纹识别芯片，因而具有更好的性能。

其中，图7示出移动电话手机的示例。移动电话手机400被设置有包括在外壳401中的显示部分402、操作按钮403、外部连接端口404、扬声器405、话筒406等。

其中所述移动电话手机包括前述的指纹识别芯片，所述指纹识别芯片包括：

衬底，所述衬底包括相对设置的第一表面和第二表面；

多个像素，设置在所述衬底的第一表面上，其中，每个所述像素包括设置在所述衬底内的光电转换元件；

保护层，覆盖所述衬底的第一表面；

孔，设置在每个所述像素上方的保护层中，并且所述孔与所述像素内的部分所述光电转换元件相对；

盖板，所述盖板覆盖所述孔的顶部开口以及所述保护层。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (15)

1.一种指纹识别芯片，其特征在于，包括：

衬底，所述衬底包括相对设置的第一表面和第二表面；

多个像素，设置在所述衬底的第一表面上，其中，每个所述像素包括设置在所述衬底内的光电转换元件；

保护层，覆盖所述衬底的第一表面；

孔，设置在每个所述像素上方的保护层中，并且所述孔与所述像素内的部分所述光电转换元件相对；

盖板，所述盖板覆盖所述孔的顶部开口以及所述保护层。

2.如权利要求1所述的指纹识别芯片，其特征在于，所述光电转换元件包括设置在衬底内的光电二极管。

3.如权利要求1所述的指纹识别芯片，其特征在于，所述孔的底部位于所述保护层内，或者，所述孔贯穿所述保护层，露出与所述孔相对的所述光电转换元件的部分表面。

4.如权利要求1所述的指纹识别芯片，其特征在于，还包括：在所述保护层和所述盖板之间还设置有封装层，所述孔贯穿所述封装层以及至少部分所述保护层。

5.如权利要求4所述的指纹识别芯片，其特征在于，还包括：发光器件，所述发光器件设置在所述封装层中，并且，所述发光器件的顶面和所述封装层的顶面齐平。

6.如权利要求1所述的指纹识别芯片，其特征在于，还包括：控制电路，设置在所述光电转换元件外侧的所述衬底的第一表面上。

7.如权利要求6所述的指纹识别芯片，其特征在于，还包括：

基板，所述基板与所述衬底的第二表面相对设置；

硅通孔，所述硅通孔贯穿所述衬底，并且所述硅通孔一端连接所述控制电路，另一端连接所述基板上的凸块。

8.一种指纹识别芯片的制造方法，其特征在于，包括：

提供衬底，所述衬底包括相对设置的第一表面和第二表面，在所述衬底的第一表面上设置有多个像素，每个所述像素包括设置在所述衬底内的光电转换元件，在所述衬底的第一表面覆盖有保护层；

在每个所述像素上方的所述保护层中形成孔，并且所述孔与所述像素内的部分所述光电转换元件相对；

提供盖板，以覆盖所述孔的顶部开口以及所述保护层。

9.如权利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述光电转换元件包括设置在衬底内的光电二极管。

10.如权利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述孔的底部位于所述保护层内，或者，所述孔贯穿所述保护层，露出与所述孔相对的所述光电转换元件的部分表面。

11.如权利要求8所述的制造方法，其特征在于，在形成所述孔的步骤之后，形成所述盖板之前，还包括以下步骤：

形成封装层，以填充所述孔并覆盖所述保护层的表面；

去除所述孔中以及所述孔上方的所述封装层，以使所述孔贯穿所述封装层以及至少部分所述保护层。

12.如权利要求11所述的制造方法，其特征在于，在形成所述封装层之后，形成所述盖板之前，还包括以下步骤：

提供若干个发光器件，将所述发光器件集成到所述封装层中，其中，所述发光器件的顶面和所述封装层的顶面齐平。

13.如权利要求8所述的制造方法，其特征在于，在形成所述孔之前，在所述光电转换元件外侧的所述衬底的第一表面上形成有控制电路。

14.如权利要求8所述的制造方法，其特征在于，在形成所述孔之前，与所述衬底的第二表面相对设置有基板，以及所述基板和所述衬底之间通过硅通孔相连接，所述硅通孔贯穿所述衬底，并且所述硅通孔一端连接所述控制电路，另一端连接所述基板上的凸块。

15.一种电子装置，其特征在于，所述电子装置包括如权利要求1至7之一所述的指纹识别芯片。