CN112216707A - 光学指纹器件的制造方法 - Google Patents
光学指纹器件的制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112216707A CN112216707A CN201910617890.3A CN201910617890A CN112216707A CN 112216707 A CN112216707 A CN 112216707A CN 201910617890 A CN201910617890 A CN 201910617890A CN 112216707 A CN112216707 A CN 112216707A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- light
- layer
- optical
- optical fingerprint
- transmitting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 157
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 36
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 42
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims abstract description 30
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 18
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 claims abstract description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 44
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 11
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 10
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 claims description 10
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical group [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 5
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims description 4
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims description 4
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 claims description 4
- 239000011368 organic material Substances 0.000 claims description 3
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 claims description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 abstract description 129
- 239000002356 single layer Substances 0.000 abstract description 5
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 17
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 238000003491 array Methods 0.000 description 4
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 3
- 239000006059 cover glass Substances 0.000 description 2
- 239000005357 flat glass Substances 0.000 description 2
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 2
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 2
- 229920001621 AMOLED Polymers 0.000 description 1
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
- H10K59/60—OLEDs integrated with inorganic light-sensitive elements, e.g. with inorganic solar cells or inorganic photodiodes
- H10K59/65—OLEDs integrated with inorganic image sensors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/1462—Coatings
- H01L27/14621—Colour filter arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
- H01L27/14627—Microlenses
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/1463—Pixel isolation structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14634—Assemblies, i.e. Hybrid structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
- H01L27/14685—Process for coatings or optical elements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
- H01L27/14687—Wafer level processing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
- H01L27/1469—Assemblies, i.e. hybrid integration
Landscapes
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
本发明提供一种光学指纹器件的制造方法，所述光学指纹器件包括：图像传感器像素阵列部分和光学部件部分，所述光学部件部分至少包括：多个微透镜，微透镜和图像传感器像素阵列之间的透光层，透光层中间的光隔离结构，所述透光层中间的光隔离结构至少包括透光材料侧壁上的不透光的吸光层。发明的光隔离结构与单层/多层遮挡层相比，对杂散光的抑制更好，并利用比较容易实现的透光台阶加金属层或/和黑色吸收层实现隔光，易于制造，成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学指纹器件的制造方法。
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。
随着光学指纹识别技术的发展，越来越多的便携式电子装置采用光学屏下指纹识别的方法，即利用屏幕照亮手指，随后手指的成像透过OLED屏幕的小孔，被屏幕下方的图像传感器所感知，进而比对识别。而光线在透过屏幕的过程中，阻挡、折射、反射光线的有玻璃盖板、AMOLED 显示层、滤光片等，因此光线不容易在屏幕下方的图像传感器上清晰成像。因此，如何收集并进一步识别透过屏幕的光线，便成为各家厂商关注的焦点。目前主要采用的包括准直层方案和小孔成像方案。
图1示出现有的采用准直层的光学指纹器件的结构。该光学指纹器件包括盖板玻璃12，OLED层13，准直层14，图像传感器15。简单点说，准直层14就是一层板，在这层板上有若干个光通道，除了通道是透光的，其他区域都采用了遮光材料。这种结构下，来自指纹11的光线通过盖板玻璃12、OLED层13以后，进入准直层14，进而过滤掉折射和散射光线，到达图像传感器15的光线便是准直光，得到相对清晰的指纹图像，最终识别指纹。
尽管准直层方案解决了一部分成像问题，但由于手机结构中存在盖板玻璃和OLED显示屏，屏下指纹模块到屏幕表面的距离大约有0.5毫米，得到的图像依然相对较为模糊。因此，小孔成像方案应运而生。小孔成像方案是准直层方案基础上的改进，相对于准直层方案，小孔成像方案清晰度更高，且模组厚度更薄。
图2示出现有的采用小孔成像的光学指纹器件的结构。该光学指纹器件包括盖板玻璃41，OLED层42，小孔成像层43，图像传感器44。小孔成像方案中，实现准直功能的部件不再是原来的厚板，而是由多层（在此示出为两层）带有小孔的薄板，以及夹在中间的透光材料组成。这种方案可以有效降低结构厚度，同时也能降低折返光线的损耗，增加透光量，使得到达图像传感器44的图像更为清晰。当然，这种结构还能进一步降低生产成本。
然而，现有的小孔成像的方案仍然不够理想，例如，由于其中的小孔需要较大的深宽比，因此小孔成像层至少需要100μm以上的厚度，难以进一步降低，并且由于相邻微透镜之间的光线阻挡不够彻底，其在太阳强光下的成像效果不够理想，影响识别性能。
随着工艺水平的提高和新材料的开发成功，以及指纹识别算法能力的提升，微透镜阵列实现指纹图像识别的方法越来越成为主流。该方法整体模组可以实现很薄的厚度。由于微透镜阵列到图像传感器感光单元之间存在一定的距离，在太阳强光照射下，杂散光容易造成指纹图像模糊，因此需要通过单层或多层挡光层来抑制杂散光。微透镜的口径越大，其与图像传感器感光单元之间的距离越大，越容易受杂散光的影响。通常单层遮挡层的效果有限，需要多层挡光层实现杂散光的抑制，而多层挡光层的实现工艺复杂，成本高。因此，如何采取更为有效的方法降低光学指纹器件的厚度，避免光线串扰导致的信号干扰，以提高成像质量，更好地满足纤薄型便携式电子装置的应用需求，是目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光学指纹器件的制造方法，降低光学指纹器件的厚度，避免光线串扰导致的信号干扰，提高成像质量，改善光学指纹器件的整体性能。
基于以上考虑，一种光学指纹器件的制造方法，所述光学指纹器件包括：图像传感器像素阵列部分和光学部件部分，所述光学部件部分至少包括：多个微透镜，微透镜和图像传感器像素阵列之间的透光层，透光层中间的光隔离结构，其特征在于，
所述透光层中间的光隔离结构至少包括透光材料侧壁上的不透光的吸光层。
优选的,所述透光材料侧壁上的不透光的吸光层是通过喷涂，光刻方式形成的。
优选的,所述透光层中间的光隔离结构包括由透光材料形成凸起结构和覆盖在该凸起结构上的不透光的吸光层。
优选的,所述不透光的吸光层是通过喷涂，光刻方式形成的。
优选的,所述透光层中间的光隔离结构中，还包括一金属层，该金属层在透光的凸起结构和不透光的吸光层之间，提高隔光效果。
优选的，先形成所述透光层中的光隔离结构，再填充透光的有机材料。
优选的，先用有机透光材料形成所述透光层，刻蚀所述透光层，喷涂不透光的吸光材料在所述透光材料的侧壁，光刻方式形成透光层的光隔离结构。
优选的，所述多个微透镜之间，还设置有隔光墙。
优选的，所述多个微透镜之间的隔光墙包括由透光材料形成凸起结构和覆盖在该凸起结构上的不透光的吸光层。
优选的，所述隔光墙的不透光的吸光层是通过喷涂，光刻方式形成的。
优选的，所述多个微透镜之间的隔光墙中，还包括一金属层，该金属层在透光的凸起结构和不透光的吸光层之间，提高隔光效果。
优选的，在平整的基板上，形成透光层的光隔离结构；
填充透光材料，固化形成透光层；在透光层的一面形成多个第一微透镜和第一隔光墙；在透光层的另一面形成多个第二微透镜和第二隔光墙，从而形成光学部件部分；
将光学部件部分粘合至图像传感器晶圆，形成光学指纹器件。
优选的，在平整的基板上，形成透光层；
于透光层上形成若干凹槽;
于凹槽上喷涂不透光的吸光层，光刻形成光隔离结构;
在透光层的一面形成多个第一微透镜和第一隔光墙；
在透光层的另一面形成多个第二微透镜和第二隔光墙，从而形成光学部件部分；
将光学部件部分粘合至图像传感器晶圆，形成光学指纹器件。
优选的，可在透光层的至少一面形成红外截止滤光层；
再在红外截止滤光层上形成多个微透镜和隔光墙；
提高光学指纹器件抗红外光干扰的能力。
优选的，可在图像传感器晶圆上形成红外截止滤光层；
提高光学指纹器件抗红外光干扰的能力。
优选的,所述光学部件部分是在透光基板上整体制作的,在后续切割成单个光学指纹产品的光学部件时,同时将透光基板切割下来,以保护后续产品在模组生产过程中,不受污染,光学指纹模组完成后,再去除透光基板。
优选的，所述图像传感器像素阵列的像素单元包括:感光二极管，该感光二极管和晶圆衬底之间，除了光电二极管的PN结外，还存在另外一个PN结结构，该PN结结构被反向偏置，阻挡衬底噪声进入到光电二极管中干扰光学指纹信号，特别是红外光在衬底生成的光生载流子对光学指纹信号的干扰。
优选的，所述光学部件部分还存在防止溢胶结构，该防止溢胶结构包围指纹识别的有效区域，防止光学部件部分和图像传感器晶圆粘合时，或者所述光学指纹器件与其他封装结构粘合时，溢胶导致的性能下降。
优选的，所述金属层的材质为:铝、铜、镍。
本发明的光学指纹器件的制造方法中，光隔离结构与单层/多层遮挡层相比，对杂散光的抑制更好。本发明利用比较容易实现的透光台阶加金属层或/和黑色吸收层实现的隔光结构，易于制造，成本低。并且提高成像质量，改善光学指纹器件的整体性能。
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为现有的采用准直层的光学指纹器件的结构示意图；
图2为现有的采用小孔成像的光学指纹器件的结构示意图；
图3-图10为本发明光学指纹器件的制造方法的一个实施例的过程示意图；
图11-图20为本发明光学指纹器件的制造方法的另一实施例的过程示意图。
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
为解决上述现有技术中的问题，本发明提供一种光学指纹器件的制造方法，所述光学指纹器件包括：图像传感器像素阵列部分和光学部件部分，所述光学部件部分至少包括：多个微透镜，微透镜之间的隔光墙，微透镜和图像传感器像素阵列之间的透光层；所述微透镜之间的隔光墙至少包括由透光材料形成凸起结构和覆盖在该凸起结构上的不透光的吸光层，该方法可有效降低光学指纹器件的厚度，避免光线串扰导致的信号干扰，提高成像质量，改善光学指纹器件的整体性能。
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的光学指纹器件的制造方法进行详细阐述。
图3-图10为本发明光学指纹器件的制造方法的一个实施例的过程示意图。
参见图3，提供平整的第一基板（例如玻璃或硅基板）101，在平整的第一基板101上临时键合形成光隔离结构104，该光隔离结构104包括由透光材料形成凸起结构102和覆盖在该凸起结构102上的不透光的吸光层103。其中，凸起结构102有两种可选形成方案，当透光材料为光刻材料时，可先在第一基板101上沉积一层透光材料，然后通过曝光、显影的方式，形成凸起结构102；当透光材料为为非光刻材料时，可先在第一基板101上沉积一层透光材料，然后在透光材料上沉积一层光刻胶，然后通过曝光、显影、刻蚀、去除光刻胶的方式，形成凸起结构102。随后，通过喷涂方式沉积一层不透光材料（例如黑胶），再通过曝光、显影的方式，形成覆盖在凸起结构102上的不透光的吸光层103。
优选的，光隔离结构104中，还可以包括一金属层（未示出），该金属层在透光的凸起结构102和不透光的吸光层103之间，提高隔光效果。优选的，所述金属层的材质为：铝、铜、镍。
参见图4，在光隔离结构104周围填充透光材料，固化形成透光层105，该透光材料为有机材料。
参见图5，在透光层105的一面形成多个第一微透镜106和第一隔光墙109。第一隔光墙109位于第一微透镜106之间，隔光墙109至少包括由透光材料形成凸起结构107和覆盖在该凸起结构107上的不透光的吸光层108，其具体形成方法与透光层105中的光隔离结构104的形成方法类似，在此不再赘述。需要注意的是，透光材料形成的凸起结构的高度高于微透镜的高度，在一优选实施例中大于等于5微米。
参见图6，图7，从透光层105形成第一微透镜106和第一隔光墙109的一面，将上述形成的结构与第二基板110临时键合，并与第一基板101分离，暴露出透光层105的另一面。
参见图8 ，在透光层的另一面形成多个第二微透镜111和第二隔光墙114。第二隔光墙114位于第二微透镜111之间，隔光墙114至少包括由透光材料形成凸起结构112和覆盖在该凸起结构112上的不透光的吸光层113，其具体形成方法与透光层105中的光隔离结构104的形成方法类似，在此不再赘述。在优选的实施例中,所述第一微透镜、第二微透镜的位置相对应，光学光心相对准。
同样优选的，隔光墙109、114中，还可以包括一金属层（未示出），该金属层在透光的凸起结构107、112和不透光的吸光层108、113之间，提高隔光效果。优选的，所述金属层的材质为：铝、铜、镍。
本领域技术人员可以理解，微透镜和隔光墙可以形成于透光层的至少一面上，在此仅以两面均形成有微透镜和隔光墙作为示例而非限制。微透镜106、111，微透镜之间的隔光墙109、114，以及透光层105共同构成光学指纹器件的光学部件部分。
参见图9，提供形成有多个图像传感器像素阵列116的晶圆115，将光学部件部分粘合至图像传感器像素阵列部分，去除临时键合的第二基板110，从而形成光学指纹器件，如图10所示。
在一实施例中，光学部件部分是在透光基板上整体制作的,在后续切割成单个光学指纹产品的光学部件时,同时将透光基板切割下来,以保护后续产品在模组生产过程中,不受污染,光学指纹模组完成后,再去除透光基板。整体的方式可以是对应整个图像传感器晶圆，也可依照设定的范围。
在一实施例中,图像传感器像素阵列116之间设置有不透光材料形成的围堰结构117，以便进一步提高隔光效果，减少微透镜之间光串扰。
在一实施例中,所述图像传感器像素阵列的像素单元包括感光二极管，该感光二极管和晶圆衬底之间，除了光电二极管的PN结外，还存在另外一个PN结结构，该另外一个PN结结构被反向偏置，阻挡衬底噪声进入到光电二极管中干扰光学指纹信号，特别是红外光在衬底生成的光生载流子对光学指纹信号的干扰。
此外，为提高光学指纹器件抗红外光干扰的能力，还可先在透光层105的至少一面形成红外截止滤光层（未示出），再在红外截止滤光层上形成多个微透镜和隔光墙；或者也可在图像传感器晶圆上形成红外截止滤光层（未示出），从而阻挡红外光进入衬底，对光学指纹信号形成干扰。
在一实施例中,所述光学部件部分还存在防止溢胶结构（未示出），该防止溢胶结构包围指纹识别的有效区域，防止光学部件部分和图像传感器像素阵列部分粘合时，或者所述光学指纹器件与其他封装结构粘合时，溢胶导致的性能下降。
实施例二
图11-图20为本发明光学指纹器件的制造方法的另一实施例的过程示意图。
参见图11，提供平整的第一基板（例如玻璃或硅基板）201，在平整的第一基板201上临时键合形成透光层202。透光层为有机透光材料形成。
参见图12，于透光层202上形成若干凹槽203。通过刻蚀透光层 202形成若干凹槽203，铺设或喷涂不透光的吸光材料在凹槽203侧壁，即透光材料的侧壁，光刻方式形成透光层202的光隔离结构。
参见图13，于凹槽203上铺设或喷涂不透光的吸光层204形成光隔离结构。具体的，于凹槽203上铺设或喷涂不透光的吸光层204形成光隔离结构的步骤包括：于凹槽203上、凹槽周围的凸起结构202上铺设不透光的吸光层；去除凸起结构上202的不透光的部分吸光层，保留凹槽203上的另一部分不透光的吸光层204形成光隔离结构，可采用光刻方式形成。优选的，光隔离结构中可以完全填满不透光的吸光层204，也可以在铺设或喷涂吸光层204之后填充透光材料205，在此示出铺设吸光层204之后填充透光材料205作为示例。
参见图15，在透光层202的一面形成多个第一微透镜206和第一隔光墙209。第一隔光墙209位于第一微透镜206之间，隔光墙209至少包括由透光材料形成凸起结构207和覆盖在该凸起结构207上的不透光的吸光层208，其具体形成方法与实施例一种透光层105中的光隔离结构104的形成方法类似，在此不再赘述。需要注意的是，透光材料形成的凸起结构的高度高于微透镜的高度，在一优选实施例中大于等于5微米。
参见图16，图17，从透光层202形成第一微透镜206和第一隔光墙209的一面，将上述形成的结构与第二基板210临时键合，并与第一基板201分离，暴露出透光层202的另一面。
参见图18 ，在透光层202的另一面形成多个第二微透镜211和第二隔光墙214。第二隔光墙214位于第二微透镜211之间，隔光墙214至少包括由透光材料形成凸起结构212和覆盖在该凸起结构212上的不透光的吸光层213，其具体形成方法与实施例一种透光层105中的光隔离结构104的形成方法类似，在此不再赘述。需要注意的是，透光材料形成的凸起结构的高度高于微透镜的高度，在一优选实施例中大于等于5微米。在一优选的实施例中,所述第一微透镜、第二微透镜的位置相对应，光学光心相对准。
在一实施例中，光学部件部分是在透光基板上整体制作的,在后续切割成单个光学指纹产品的光学部件时,同时将透光基板切割下来,以保护后续产品在模组生产过程中,不受污染,光学指纹模组完成后,再去除透光基板。整体的方式可以是对应整个图像传感器晶圆，也可依照设定的范围
同样优选的，隔光墙209、214中，还可以包括一金属层（未示出），该金属层在透光的凸起结构207、212和不透光的吸光层208、213之间，提高隔光效果。优选的，所述金属层的材质为：铝、铜、镍。
本领域技术人员可以理解，微透镜和隔光墙可以形成于透光层的至少一面上，在此仅以两面均形成有微透镜和隔光墙作为示例而非限制。微透镜206、211，微透镜之间的隔光墙209、214，以及透光层202共同构成光学指纹器件的光学部件部分。
参见图19，提供形成有多个图像传感器像素阵列216的晶圆215，将光学部件部分粘合至图像传感器像素阵列部分，去除临时键合的第二基板210，从而形成光学指纹器件，如图20所示。
优选的，图像传感器像素阵列216之间设置有不透光材料形成的围堰结构217，以便进一步提高隔光效果，减少微透镜之间光串扰。
优选的，所述图像传感器像素阵列的像素单元包括感光二极管，该感光二极管和晶圆衬底之间，除了光电二极管的PN结外，还存在另外一个PN结结构，该另外一个PN结结构被反向偏置，阻挡衬底噪声进入到光电二极管中干扰光学指纹信号，特别是红外光在衬底生成的光生载流子对光学指纹信号的干扰。
此外，为提高光学指纹器件抗红外光干扰的能力，还可先在透光层202的至少一面形成红外截止滤光层（未示出），再在红外截止滤光层上形成多个微透镜和隔光墙；或者也可在图像传感器晶圆上形成红外截止滤光层（未示出），从而阻挡红外光进入衬底，对光学指纹信号形成干扰。
进一步优选的，所述光学部件部分还存在防止溢胶结构（未示出），该防止溢胶结构包围指纹识别的有效区域，防止光学部件部分和图像传感器像素阵列部分粘合时，或者所述光学指纹器件与其他封装结构粘合时，溢胶导致的性能下降。
综上所示，本发明的光学指纹器件的制造方法，所述光学指纹器件包括：图像传感器像素阵列部分和光学部件部分，所述光学部件部分至少包括：多个微透镜，微透镜之间的隔光墙，微透镜和图像传感器像素阵列之间的透光层；所述微透镜之间的隔光墙至少包括由透光材料形成凸起结构和覆盖在该凸起结构上的不透光的吸光层，该方法可有效降低光学指纹器件的厚度，避免光线串扰导致的信号干扰，提高成像质量，改善光学指纹器件的整体性能。本发明的隔光结构与单层/多层遮挡层相比，对杂散光的抑制更好。本发明利用比较容易实现的透光台阶加金属层或/和黑色吸收层实现的隔光结构，易于制造，成本低。
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。
Claims (19)
1.一种光学指纹器件的制造方法，所述光学指纹器件包括：图像传感器像素阵列部分和光学部件部分，所述光学部件部分至少包括：多个微透镜，微透镜和图像传感器像素阵列之间的透光层，透光层中间的光隔离结构，其特征在于，
所述透光层中间的光隔离结构至少包括透光材料侧壁上的不透光的吸光层。
2.根据权利要求1所述的光学指纹器件的制造方法，其特征在于，
所述透光材料侧壁上的不透光的吸光层是通过喷涂，光刻方式形成的。
3.根据权利要求1所述的光学指纹器件的制造方法，其特征在于，
所述透光层中间的光隔离结构包括由透光材料形成凸起结构和覆盖在该凸起结构上的不透光的吸光层。
4.根据权利要求3所述的光学指纹器件的制造方法，其特征在于，
所述不透光的吸光层是通过喷涂，光刻方式形成的。
5.根据权利要求3所述的光学指纹器件的制造方法，其特征在于，
所述透光层中间的光隔离结构中，还包括一金属层，该金属层在透光的凸起结构和不透光的吸光层之间，提高隔光效果。
6.根据权利要求3所述的光学指纹器件的制造方法，其特征在于，
先形成所述透光层中的光隔离结构，再填充透光的有机材料。
7.根据权利要求1所述的光学指纹器件的制造方法，其特征在于，
先用有机透光材料形成所述透光层，刻蚀所述透光层，喷涂不透光的吸光材料在所述透光材料的侧壁，光刻方式形成透光层的光隔离结构。
8.根据权利要求1所述的光学指纹器件的制造方法，其特征在于，
所述多个微透镜之间，还设置有隔光墙。
9.根据权利要求8所述的光学指纹器件的制造方法，其特征在于，
所述多个微透镜之间的隔光墙包括由透光材料形成凸起结构和覆盖在该凸起结构上的不透光的吸光层。
10.根据权利要求9所述的光学指纹器件的制造方法，其特征在于，
所述隔光墙的不透光的吸光层是通过喷涂，光刻方式形成的。
11.根据权利要求10所述的光学指纹器件的制造方法，其特征在于，
所述多个微透镜之间的隔光墙中，还包括一金属层，该金属层在透光的凸起结构和不透光的吸光层之间，提高隔光效果。
12.根据权利要求1所述的光学指纹器件的制造方法，其特征在于，
在平整的基板上，形成透光层的光隔离结构；
填充透光材料，固化形成透光层；
在透光层的一面形成多个第一微透镜和第一隔光墙；
在透光层的另一面形成多个第二微透镜和第二隔光墙，从而形成光学部件部分；
将光学部件部分粘合至图像传感器晶圆，形成光学指纹器件。
13.根据权利要求1所述的光学指纹器件的制造方法，其特征在于，
在平整的基板上，形成透光层；
于透光层上形成若干凹槽;
于凹槽上喷涂不透光的吸光层，光刻形成光隔离结构;
在透光层的一面形成多个第一微透镜和第一隔光墙；
在透光层的另一面形成多个第二微透镜和第二隔光墙，从而形成光学部件部分；
将光学部件部分粘合至图像传感器晶圆，形成光学指纹器件。
14.根据权利要求12或13所述的光学指纹器件的制造方法，其特征在于，
可在透光层的至少一面形成红外截止滤光层；
再在红外截止滤光层上形成多个微透镜和隔光墙；
提高光学指纹器件抗红外光干扰的能力。
15.根据权利要求12或13所述的光学指纹器件的制造方法，其特征在于，
可在图像传感器晶圆上形成红外截止滤光层；
提高光学指纹器件抗红外光干扰的能力。
16.根据权利要求1所述的光学指纹器件的制造方法，其特征在于，所述图像传感器像素阵列的像素单元包括:感光二极管，该感光二极管和晶圆衬底之间，除光电二极管的PN结外，还存在另外一个PN结结构，该PN结结构被反向偏置，阻挡衬底噪声进入到光电二极管中干扰光学指纹信号，阻挡红外光在衬底生成的光生载流子对光学指纹信号的干扰。
17.根据权利要求1所述的光学指纹器件的制造方法，其特征在于，所述光学部件部分还存在防止溢胶结构，该防止溢胶结构包围指纹识别的有效区域，防止光学部件部分和图像传感器晶圆粘合时，或所述光学指纹器件与其他封装结构粘合时，溢胶导致的性能下降。
18.根据权利要求1所述的光学指纹器件的制造方法，其特征在于，所述光学部件部分是在透光基板上整体制作的,在后续切割成单个光学指纹产品的光学部件时,同时将透光基板切割下来,以保护后续产品在模组生产过程中,不受污染,光学指纹模组完成后,再去除透光基板。
19.根据权利要求5和11中所述的光学指纹器件的制造方法，其特征在于，所述金属层的材质为:铝、铜、镍。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910617890.3A CN112216707A (zh) | 2019-07-10 | 2019-07-10 | 光学指纹器件的制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910617890.3A CN112216707A (zh) | 2019-07-10 | 2019-07-10 | 光学指纹器件的制造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112216707A true CN112216707A (zh) | 2021-01-12 |
Family
ID=74048403
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910617890.3A Pending CN112216707A (zh) | 2019-07-10 | 2019-07-10 | 光学指纹器件的制造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112216707A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113267837A (zh) * | 2021-04-14 | 2021-08-17 | 上海交通大学 | 一种具有双重光路隔离的微透镜阵列及其制备方法 |
| CN114141837A (zh) * | 2021-11-25 | 2022-03-04 | 武汉华星光电技术有限公司 | 一种oled显示模组及显示终端 |
| WO2023108701A1 (zh) * | 2021-12-14 | 2023-06-22 | 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 | 光学传感器及显示面板 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1860780A (zh) * | 2004-04-28 | 2006-11-08 | 松下电器产业株式会社 | 摄像装置以及微透镜阵列的制造方法 |
| US20070045513A1 (en) * | 2005-08-30 | 2007-03-01 | Lee Ji S | Image sensors with optical trench |
| CN109065563A (zh) * | 2018-09-28 | 2018-12-21 | 德淮半导体有限公司 | 图像传感器及其制造方法 |
| CN109273465A (zh) * | 2018-08-14 | 2019-01-25 | 德淮半导体有限公司 | 图像传感器及其形成方法 |
| CN109995975A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-07-09 | 格科微电子（上海）有限公司 | 摄像头模组及其实现方法 |
-
2019
- 2019-07-10 CN CN201910617890.3A patent/CN112216707A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1860780A (zh) * | 2004-04-28 | 2006-11-08 | 松下电器产业株式会社 | 摄像装置以及微透镜阵列的制造方法 |
| US20070045513A1 (en) * | 2005-08-30 | 2007-03-01 | Lee Ji S | Image sensors with optical trench |
| CN109273465A (zh) * | 2018-08-14 | 2019-01-25 | 德淮半导体有限公司 | 图像传感器及其形成方法 |
| CN109065563A (zh) * | 2018-09-28 | 2018-12-21 | 德淮半导体有限公司 | 图像传感器及其制造方法 |
| CN109995975A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-07-09 | 格科微电子（上海）有限公司 | 摄像头模组及其实现方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113267837A (zh) * | 2021-04-14 | 2021-08-17 | 上海交通大学 | 一种具有双重光路隔离的微透镜阵列及其制备方法 |
| CN114141837A (zh) * | 2021-11-25 | 2022-03-04 | 武汉华星光电技术有限公司 | 一种oled显示模组及显示终端 |
| WO2023108701A1 (zh) * | 2021-12-14 | 2023-06-22 | 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 | 光学传感器及显示面板 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102409920B1 (ko) | 어레이 기판 및 그 제조 방법, 디스플레이 패널, 및 디스플레이 디바이스 | |
| CN210155687U (zh) | 光学指纹器件 | |
| CN108140125B (zh) | 光学指纹成像系统和面阵传感器 | |
| KR100590124B1 (ko) | 고체촬상소자 | |
| RU2426195C1 (ru) | Устройство фотоэлектрического преобразования и система формирования изображения | |
| CN112216707A (zh) | 光学指纹器件的制造方法 | |
| CN109863509B (zh) | 光电传感器及其制备方法 | |
| CN111325193B (zh) | 一种显示和输入装置 | |
| JPH06125070A (ja) | 固体撮像装置とその製造方法 | |
| US20230251404A1 (en) | Texture image acquiring device, display device, and collimator | |
| CN111160325A (zh) | 光学指纹识别装置及其制备方法、触控终端 | |
| CN109935726B (zh) | 有机发光显示面板、其制造方法及显示装置 | |
| CN111523448B (zh) | 光学指纹识别装置及具有屏下光学指纹识别的电子设备 | |
| CN112420791B (zh) | 指纹识别基板及其制备方法、显示装置 | |
| CN112712039A (zh) | 指纹模组及电子设备 | |
| JP2002280532A (ja) | 固体撮像装置 | |
| CN211669652U (zh) | 薄型化光学指纹识别装置、封装件及电子设备 | |
| CN111353478A (zh) | 微透镜阵列及其制作方法、生物识别模组及其电子设备 | |
| CN114078888A (zh) | 光学指纹器件 | |
| CN213211040U (zh) | 指纹识别装置及电子设备 | |
| CN113591686B (zh) | 感测装置 | |
| CN211956509U (zh) | 光路调制器件、光学设备、指纹识别传感器和电子装置 | |
| US20220376006A1 (en) | Display panel and display apparatus | |
| WO2013111419A1 (ja) | 固体撮像装置 | |
| CN211480030U (zh) | 薄型化光学指纹识别装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |