CN113205007B - 一种生物传感器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生物传感器及其制造方法。该生物传感器包括：在电路基板上设置有指纹识别芯片，所述指纹识别芯片包括第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；所述指纹识别芯片的第二表面的四周边缘处设置有第一环形沟槽，所述第一环形沟槽中设置有第一电容器；所述指纹识别芯片的第一表面的四周边缘处设置有第二环形沟槽，所述第二环形沟槽中设置有第二电容器；所述第一电容器的下电极层和所述第一电容器的上电极层分别电连接至所述电路基板；所述指纹识别芯片的导电焊垫、所述第二电容器的上电极层以及下电极分别电连接至所述电路基板；一密封层，所述密封层包裹所述指纹识别芯片；一保护盖板，所述保护盖板覆盖所述密封层。

Description

一种生物传感器及其制造方法

技术领域

本发明涉及半导体封装领域，具体涉及一种生物传感器及其制造方法。

背景技术

指纹识别技术把一个人同他的指纹对应起来，通过比较他的指纹和预先保存的指纹进行比较，就可以验证他的真实身份。每个人的指纹的皮肤纹路在图案、断点和交叉点上各不相同，是唯一的，依靠这种唯一性和稳定性，才能创造指纹识别技术。指纹识别技术具备了以下优点：1、指纹是人体独一无二的特征，并且它们的复杂度足以提供用于鉴别的足够特征；2、每个人的指纹都是相当固定的，很难发生变化；3、易于获取指纹样本、易于开发识别系统、实用性强；4、一个人的十指指纹都不相同，可提高系统的安全性；5、识别指纹的模板(样本)不是指纹图，而是从指纹图中提取的关键特征。这样，使得存储指纹模板的存储量要远小于存储指纹图；6、读取指纹时，用户必须将手指与指纹采集头相互接触，与指纹采集头直接接触是读取人体生物特征最可靠的方法。这也是指纹识别技术能够占领大部份市场的一个主要原因；7、指纹采集头可以更加小型化，并且价格会更加的低廉。

现有的指纹识别芯片在封装过程中，为了实现指纹识别封装结构的功能稳定，通常需要在电路板上设置额外的电容、电阻、电感等辅助元件，额外设置辅助元件必然造成封装结构的体积变大，进而不利于小型化、轻薄化的技术趋势。如何改善封装工艺，确保指纹识别功能稳定的同时，进而减小封装结构的体积，这是人们的研究热点。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种生物传感器及其制造方法。

为实现上述目的，本发明提出的一种生物传感器的制造方法，包括以下步骤：

(1)提供一承载基板，提供一指纹识别芯片，所述指纹识别芯片包括第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，在所述指纹识别芯片的所述第一表面设置有指纹识别功能区和邻近所述指纹识别功能区的导电焊垫，将所述指纹识别芯片的第一表面朝向所述载体基板的方式将所述指纹识别芯片临时粘结在所述承载基板上。

(2)接着在所述指纹识别芯片的第二表面的四周边缘处形成第一环形沟槽。

(3)接着在所述指纹识别芯片的侧壁和第二表面以及所述第一环形沟槽的底部和侧壁上沉积电介质材料以形成绝缘钝化层。

(4)接着在所述第一环形沟槽的底部和侧壁以及所述指纹识别芯片的第二表面上沉积一金属导电层，接着对所述金属金属导电层进行蚀刻处理以形成第一电容器的下电极层，所述第一电容器的下电极层完全覆盖所述第一环形沟槽的底部和侧壁，且所述第一电容器的下电极层具有第一下电极层引出端子，所述第一下电极层引出端子位于所述指纹识别芯片的第二表面上且紧邻所述第一环形沟槽的侧壁。

(5)接着在所述第一环形沟槽中沉积介电材料以形成第一电容器的介电层，所述第一电容器的介电层完全覆盖所述第一环形沟槽的底部和侧壁。

(6)接着在所述第一环形沟槽中沉积金属导电材料以形成第一电容器的上电极层，所述第一电容器的上电极层覆盖所述第一环形沟槽的底部和侧壁。

(7)接着提供一电路基板，将所述指纹识别芯片的第二表面朝向所述电路基板的方式将所述指纹识别芯片设置在所述电路基板上，使得所述第一电容器的下电极层和所述第一电容器的上电极层分别电连接至所述电路基板。

(8)接着在所述指纹识别芯片的第一表面的四周边缘处形成第二环形沟槽。

(9)接着在所述指纹识别芯片的第一表面以及所述第二环形沟槽的底部和侧壁上沉积电介质材料以形成绝缘钝化层。

(10)接着在所述第二环形沟槽的底部和侧壁以及所述指纹识别芯片的第一表面上形成第二电容器的下电极层，所述第二电容器的下电极层中位于所述所述指纹识别芯片的第一表面上的部分为第二下电极层引出端子。

(11)接着在所述第二环形沟槽中沉积介电材料以形成第二电容器的介电层，所述第二电容器的介电层完全覆盖所述第二环形沟槽的底部和侧壁。

(12)接着在所述第二环形沟槽中沉积金属导电材料以形成第二电容器的上电极层。

(13)接着通过引线接合工艺将所述指纹识别芯片的导电焊垫、第二电容器的上电极层以及所述第二下电极层引出端子分别电连接至所述电路基板。

(14)接着在所述电路基板上形成密封层，所述密封层包裹所述指纹识别芯片，接着在所述密封层上形成保护盖板。

作为优选，所述第一环形沟槽的深度与所述指纹识别芯片的厚度的比值大于1/4且小于1/3。

作为优选，所述第二环形沟槽的深度与所述指纹识别芯片的厚度的比值大于1/4且小于1/3，且所述第一环形沟槽和所述第二环形沟槽在垂直方向上完全重叠。

作为优选，在所述步骤(3)和(9)中，所述绝缘钝化层包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或氧化铝中的一种或多种。

作为优选，所述所述第一电容器的下电极层和上电极层以及所述第二电容器的下电极层和上电极层的材料为硅化钛、氮化钛、硅氮化钛、硅化镍、钛、钨中的一种或多种。

作为优选，所述第一、第二电容器的介电层的材料为氧化铝、氧化硅、氧化锆、氮化硅，氧化铪、氮氧化硅中的一种或多种。

作为优选，所述密封层的材料包括环氧树脂，所述保护盖板的材料包括玻璃、蓝宝石或陶瓷。

本发明还提出一种生物传感器，包括：

一电路基板，在所述电路基板上设置有指纹识别芯片，所述指纹识别芯片包括第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，在所述指纹识别芯片的所述第一表面设置有指纹识别功能区和邻近所述指纹识别功能区的导电焊垫。

所述指纹识别芯片的第二表面的四周边缘处设置有第一环形沟槽，所述第一环形沟槽中设置有第一电容器。

所述指纹识别芯片的第一表面的四周边缘处设置有第二环形沟槽，所述第二环形沟槽中设置有第二电容器。

所述第一电容器的下电极层和所述第一电容器的上电极层分别电连接至所述电路基板。

所述指纹识别芯片的导电焊垫、所述第二电容器的上电极层以及下电极分别电连接至所述电路基板。

一密封层，所述密封层包裹所述指纹识别芯片。

一保护盖板，所述保护盖板覆盖所述密封层。

本发明的有益效果在于：

在本发明的生物传感器中，通过在指纹识别芯片的第二表面的四周边缘处设置第一环形沟槽，所述第一环形沟槽中设置有第一电容器，并在指纹识别芯片的第一表面的四周边缘处设置有第二环形沟槽，所述第二环形沟槽中设置有第二电容器，即通过直接在指纹识别芯片的上下表面集成电容器，且环形沟槽的设置则可以增加电容器的电容量，且不会占有额外的封装空间，进而可以实现小型化的生物传感器。且通过优化生物传感器的具体制备工艺以及各环形沟槽的具体尺寸，环形沟槽的深度太小导致相应电容器的电容增加不显著，而环形沟槽的深度过大则在具体制备过程中容易导致芯片损坏，进而影响指纹识别芯片的稳定性。

附图说明

图1-图8为本发明的一种生物传感器的制造过程中的各工序的剖面示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

要了解的是以下的公开内容提供许多不同的实施例或范例，以实施提供的主体的不同部件。以下叙述各个构件及其排列方式的特定范例，以求简化公开内容的说明。当然，这些仅为范例并非用以限定本公开。例如，以下的公开内容叙述了将一第一部件形成于一第二部件之上或上方，即表示其包含了所形成的上述第一部件与上述第二部件是直接接触的实施例，亦包含了尚可将附加的部件形成于上述第一部件与上述第二部件之间，而使上述第一部件与上述第二部件可能未直接接触的实施例。另外，公开内容中不同范例可能使用重复的参考符号及/或用字。这些重复符号或用字是为了简化与清晰的目的，并非用以限定各个实施例及/或所述外观结构之间的关系。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电气连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

此外，下面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

请参考图1～图8。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

参考图1～图8所示，本实施例提供一种生物传感器的制造方法。

在具体的实施例中，参考图1，首先进行步骤(1)，首先提供一承载基板100，并提供一指纹识别芯片200，所述指纹识别芯片200包括第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，在所述指纹识别芯片的所述第一表面设置有指纹识别功能区201和邻近所述指纹识别功能区的导电焊垫202，将所述指纹识别芯片200的第一表面朝向所述载体基板100的方式将所述指纹识别芯片200临时粘结在所述承载基板100上。

在具体的实施例中，先在所述承载基板100上涂覆一临时粘结层，进而将所述指纹识别芯片200临时粘结在所述承载基板100上，所述临时粘结层在紫外光照状态下或加热状态下粘性变小，进而可以减少所述指纹识别芯片200和所述承载基板100之间的剥离应力，进而减少损坏所述指纹识别芯片200风险。

在具体的实施例中，参考图2，接着进行步骤(2)，接着在所述指纹识别芯片200的第二表面的四周边缘处形成第一环形沟槽203。

在更具体的实施例中，所述第一环形沟槽203的深度与所述指纹识别芯片200的厚度的比值大于1/4且小于1/3。通过调整所述第一环形沟槽203的深度，进而可以增加第一电容器的电容量的同时，有效防止所述指纹识别芯片200损坏失效。

更具体的，可以利用掩膜对所述指纹识别芯片200进行湿法刻蚀或干法刻蚀以形成所述第一环形沟槽203。

在具体的实施例中，参考图3，接着进行步骤(3)，接着在所述指纹识别芯片200的侧壁和第二表面以及所述第一环形沟槽的底部和侧壁上沉积电介质材料以形成绝缘钝化层(未图示)。

在具体的实施例中，所述绝缘钝化层包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或氧化铝中的一种或多种。

在更具体的实施例中，通过PECVD或ALD工艺形成所述绝缘钝化层，所述绝缘钝化层的厚度为10-50纳米，更优选的，所述绝缘钝化层的厚度为20-30纳米，进而有效保护所述指纹识别芯片200，提高指纹识别芯片200与后续形成的第一电容器的电隔离特性。

在具体的实施例中，参考图3，接着进行步骤(4)，接着在所述第一环形沟槽203的底部和侧壁以及所述指纹识别芯片的第二表面上沉积一金属导电层，接着对所述金属金属导电层进行蚀刻处理以形成第一电容器的下电极层301，所述第一电容器的下电极层301完全覆盖所述第一环形沟槽203的底部和侧壁，且所述第一电容器的下电极层301具有第一下电极层引出端子302，所述第一下电极层引出端子302位于所述指纹识别芯片200的第二表面上且紧邻所述第一环形沟槽203的侧壁。

在具体的实施例中，所述第一电容器的下电极层301的材料为硅化钛、氮化钛、硅氮化钛、硅化镍、钛、钨中的一种或多种。

在更具体的实施例中，所述第一电容器的下电极层301通过化学气相沉积工艺形成，优选的，所述第一电容器的下电极层301为氮化钛或金属钨层，进一步的，所述第一电容器的下电极层301的厚度为10-100纳米，更优选的，所述第一电容器的下电极层301的厚度为30-60纳米。

在具体的实施例中，参考图3，接着进行步骤(5)，接着在所述第一环形沟槽203中沉积介电材料以形成第一电容器的介电层303，所述第一电容器的介电层303完全覆盖所述第一环形沟槽203的底部和侧壁。

在具体的实施例中，所述第一电容器的介电层303的材料为氧化铝、氧化硅、氧化锆、氮化硅，氧化铪、氮氧化硅中的一种或多种。

在具体的实施例中，所述第一电容器的介电层303通过PECVD或ALD工艺形成，所述第一电容器的介电层303的厚度为20-150纳米，更优选的，所述第一电容器的介电层303的厚度为50-100纳米。

在具体的实施例中，参考图3，接着进行步骤(6)，接着在所述第一环形沟槽203中沉积金属导电材料以形成第一电容器的上电极层304，所述第一电容器的上电极层304覆盖所述第一环形沟槽203的底部和侧壁。

在具体的实施例中，所述第一电容器的上电极层304的材料为硅化钛、氮化钛、硅氮化钛、硅化镍、钛、钨中的一种或多种。

在更具体的实施例中，所述第一电容器的上电极层304通过化学气相沉积工艺形成，优选的，所述第一电容器的上电极层304为氮化钛或金属钨层，进一步的，所述第一电容器的上电极层304的厚度为50-200纳米，更优选的，所述第一电容器的上电极层304的厚度为100-150纳米。

在具体的实施例中，上述第一电容器的下电极层301、第一电容器的介电层303、第一电容器的上电极层304形成过程中，可以在所述第一环形沟槽203的周边设置一辅助掩膜，进而便于上述第一电容器的下电极层301、第一电容器的介电层303、所述第一电容器的上电极层304的形成。

在具体的实施例中，参考图4，接着进行步骤(7)，接着提供一电路基板400，将所述指纹识别芯片200的第二表面朝向所述电路基板400的方式将所述指纹识别芯片200设置在所述电路基板400上，使得所述第一电容器的下电极层301和所述第一电容器的上电极层304分别电连接至所述电路基板。

在具体的实施例中，所述电路基板400上设置有线路层，进而利用导电胶或焊料将所述第一电容器的下电极层301的所述第一下电极层引出端子302和所述第一电容器的上电极层304分别电连接至预定的线路层上。

在具体的实施例中，参考图5，接着进行步骤(8)，接着在所述指纹识别芯片200的第一表面的四周边缘处形成第二环形沟槽204。

在具体的实施例中，所述第二环形沟槽204的深度与所述指纹识别芯片200的厚度的比值大于1/4且小于1/3，且所述第一环形沟槽203和所述第二环形沟槽204在垂直方向上完全重叠。通过调整所述第二环形沟槽204的深度，进而可以增加第二电容器的电容量的同时，有效防止所述指纹识别芯片200损坏失效。

更具体的，可以利用掩膜对所述指纹识别芯片200进行湿法刻蚀或干法刻蚀以形成所述第二环形沟槽204。

在具体的实施例中，参考图6，接着进行步骤(9)，接着在所述指纹识别芯片200的第一表面以及所述第二环形沟槽204的底部和侧壁上沉积电介质材料以形成绝缘钝化层(未图示)。

在具体的实施例中，所述绝缘钝化层包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或氧化铝中的一种或多种。

在更具体的实施例中，通过PECVD或ALD工艺形成所述绝缘钝化层，所述绝缘钝化层的厚度为10-50纳米，更优选的，所述绝缘钝化层的厚度为20-30纳米，进而有效保护所述指纹识别芯片200，提高指纹识别芯片200与后续形成的第一电容器的电隔离特性。

在具体的实施例中，参考图6，接着进行步骤(10)，接着在所述第二环形沟槽204的底部和侧壁以及所述指纹识别芯片200的第一表面上形成第二电容器的下电极层501，所述第二电容器的下电极层501中位于所述所述指纹识别芯片200的第一表面上的部分为第二下电极层引出端子502。

在具体的实施例中，所述第二电容器的下电极层501的材料为硅化钛、氮化钛、硅氮化钛、硅化镍、钛、钨中的一种或多种。

在更具体的实施例中，所述第二电容器的下电极层501通过化学气相沉积工艺形成，优选的，所述第二电容器的下电极层501为氮化钛或金属钨层，进一步的，所述第二电容器的下电极层501的厚度为10-100纳米，更优选的，所述第二电容器的下电极层501的厚度为30-60纳米。

在具体的实施例中，参考图6，接着进行步骤(11)，接着在所述第二环形沟槽204中沉积介电材料以形成第二电容器的介电层503，所述第二电容器的介电层503完全覆盖所述第二环形沟槽204的底部和侧壁。

在具体的实施例中，所述第二电容器的介电层503的材料为氧化铝、氧化硅、氧化锆、氮化硅，氧化铪、氮氧化硅中的一种或多种。

在具体的实施例中，所述第二电容器的介电层503通过PECVD或ALD工艺形成，所述第二电容器的介电层503的厚度为20-150纳米，更优选的，所述第二电容器的介电层503的厚度为50-100纳米。

在具体的实施例中，参考图6，接着进行步骤(12)，接着在所述第二环形沟槽204中沉积金属导电材料以形成第二电容器的上电极层504。

在具体的实施例中，所述第二电容器的上电极层504的材料为硅化钛、氮化钛、硅氮化钛、硅化镍、钛、钨中的一种或多种。

在更具体的实施例中，所述第二电容器的上电极层504通过化学气相沉积工艺形成，优选的，所述第二电容器的上电极层504为氮化钛或金属钨层，进一步的，所述第二电容器的上电极层504的厚度为50-200纳米，更优选的，所述第二电容器的上电极层504的厚度为100-150纳米。

在具体的实施例中，上述第二电容器的下电极层501、第二电容器的介电层503、第二电容器的上电极层504形成过程中，可以在所述第二环形沟槽204的周边设置一辅助掩膜，进而便于上述第二电容器的下电极层501、第二电容器的介电层503、第二电容器的上电极层504。

在具体的实施例中，参考图7，接着进行步骤(13)，接着通过引线接合工艺将所述指纹识别芯片的导电焊垫202、第二电容器的上电极层504以及所述第二下电极层引出端子502分别电连接至所述电路基板400。

在具体的实施例中，在引线接合工艺中利用金属键合线600进行电连接。

在具体的实施例中，金属键合线600可以为金线、银合金键合线、金合金键合线等合适的金属引线即可。

在具体的实施例中，参考图8，接着进行步骤(14)，接着在所述电路基板400上形成密封层700，所述密封层700包裹所述指纹识别芯片200，接着在所述密封层700上形成保护盖板800。

在具体的实施例中，所述密封层700的材料包括环氧树脂，所述保护盖板800的材料包括玻璃、蓝宝石或陶瓷。

在具体的实施例中，所述密封层700可以通过模塑工艺形成。

在具体的实施例中，参考图8，本发明还提出一种生物传感器，包括：

一电路基板400，在所述电路基板400上设置有指纹识别芯片200，所述指纹识别芯片200包括第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，在所述指纹识别芯片200的所述第一表面设置有指纹识别功能区201和邻近所述指纹识别功能区的导电焊垫202。

所述指纹识别芯片200的第二表面的四周边缘处设置有第一环形沟槽203，所述第一环形沟槽203中设置有第一电容器。

所述指纹识别芯片200的第一表面的四周边缘处设置有第二环形沟槽204，所述第二环形沟槽204中设置有第二电容器。

所述第一电容器的下电极层301和所述第一电容器的上电极层304分别电连接至所述电路基板400。

所述指纹识别芯片200的导电焊垫202、所述第二电容器的上电极层504以及下电极501分别通过金属键合线600电连接至所述电路基板400。

一密封层700，所述密封层700包裹所述指纹识别芯片200。

一保护盖板800，所述保护盖板800覆盖所述密封层700。

在其他实施例中，本发明提出的一种生物传感器的制造方法，包括以下步骤：

(1)提供一承载基板，提供一指纹识别芯片，所述指纹识别芯片包括第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，在所述指纹识别芯片的所述第一表面设置有指纹识别功能区和邻近所述指纹识别功能区的导电焊垫，将所述指纹识别芯片的第一表面朝向所述载体基板的方式将所述指纹识别芯片临时粘结在所述承载基板上。

(2)接着在所述指纹识别芯片的第二表面的四周边缘处形成第一环形沟槽。

(3)接着在所述指纹识别芯片的侧壁和第二表面以及所述第一环形沟槽的底部和侧壁上沉积电介质材料以形成绝缘钝化层。

(4)接着在所述第一环形沟槽的底部和侧壁以及所述指纹识别芯片的第二表面上沉积一金属导电层，接着对所述金属金属导电层进行蚀刻处理以形成第一电容器的下电极层，所述第一电容器的下电极层完全覆盖所述第一环形沟槽的底部和侧壁，且所述第一电容器的下电极层具有第一下电极层引出端子，所述第一下电极层引出端子位于所述指纹识别芯片的第二表面上且紧邻所述第一环形沟槽的侧壁。

(5)接着在所述第一环形沟槽中沉积介电材料以形成第一电容器的介电层，所述第一电容器的介电层完全覆盖所述第一环形沟槽的底部和侧壁。

(6)接着在所述第一环形沟槽中沉积金属导电材料以形成第一电容器的上电极层，所述第一电容器的上电极层覆盖所述第一环形沟槽的底部和侧壁。

(7)接着提供一电路基板，将所述指纹识别芯片的第二表面朝向所述电路基板的方式将所述指纹识别芯片设置在所述电路基板上，使得所述第一电容器的下电极层和所述第一电容器的上电极层分别电连接至所述电路基板。

(8)接着在所述指纹识别芯片的第一表面的四周边缘处形成第二环形沟槽。

(9)接着在所述指纹识别芯片的第一表面以及所述第二环形沟槽的底部和侧壁上沉积电介质材料以形成绝缘钝化层。

(10)接着在所述第二环形沟槽的底部和侧壁以及所述指纹识别芯片的第一表面上形成第二电容器的下电极层，所述第二电容器的下电极层中位于所述所述指纹识别芯片的第一表面上的部分为第二下电极层引出端子。

(11)接着在所述第二环形沟槽中沉积介电材料以形成第二电容器的介电层，所述第二电容器的介电层完全覆盖所述第二环形沟槽的底部和侧壁。

(12)接着在所述第二环形沟槽中沉积金属导电材料以形成第二电容器的上电极层。

(13)接着通过引线接合工艺将所述指纹识别芯片的导电焊垫、第二电容器的上电极层以及所述第二下电极层引出端子分别电连接至所述电路基板。

(14)接着在所述电路基板上形成密封层，所述密封层包裹所述指纹识别芯片，接着在所述密封层上形成保护盖板。

根据本发明的一个实施方式，所述第一环形沟槽的深度与所述指纹识别芯片的厚度的比值大于1/4且小于1/3。

根据本发明的一个实施方式，所述第二环形沟槽的深度与所述指纹识别芯片的厚度的比值大于1/4且小于1/3，且所述第一环形沟槽和所述第二环形沟槽在垂直方向上完全重叠。

根据本发明的一个实施方式，在所述步骤(3)和(9)中，所述绝缘钝化层包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或氧化铝中的一种或多种。

根据本发明的一个实施方式，所述所述第一电容器的下电极层和上电极层以及所述第二电容器的下电极层和上电极层的材料为硅化钛、氮化钛、硅氮化钛、硅化镍、钛、钨中的一种或多种。

根据本发明的一个实施方式，所述第一、第二电容器的介电层的材料为氧化铝、氧化硅、氧化锆、氮化硅，氧化铪、氮氧化硅中的一种或多种。

根据本发明的一个实施方式，所述密封层的材料包括环氧树脂，所述保护盖板的材料包括玻璃、蓝宝石或陶瓷。

根据本发明的一个实施方式，本发明还提出一种生物传感器，包括：

一电路基板，在所述电路基板上设置有指纹识别芯片，所述指纹识别芯片包括第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，在所述指纹识别芯片的所述第一表面设置有指纹识别功能区和邻近所述指纹识别功能区的导电焊垫。所述指纹识别芯片的第二表面的四周边缘处设置有第一环形沟槽，所述第一环形沟槽中设置有第一电容器。

所述指纹识别芯片的第一表面的四周边缘处设置有第二环形沟槽，所述第二环形沟槽中设置有第二电容器。

所述第一电容器的下电极层和所述第一电容器的上电极层分别电连接至所述电路基板。

所述指纹识别芯片的导电焊垫、所述第二电容器的上电极层以及下电极分别电连接至所述电路基板。

一密封层，所述密封层包裹所述指纹识别芯片。

一保护盖板，所述保护盖板覆盖所述密封层。

本发明的有益效果在于：

在本发明的生物传感器中，通过在指纹识别芯片的第二表面的四周边缘处设置第一环形沟槽，所述第一环形沟槽中设置有第一电容器，并在指纹识别芯片的第一表面的四周边缘处设置有第二环形沟槽，所述第二环形沟槽中设置有第二电容器，即通过直接在指纹识别芯片的上下表面集成电容器，且环形沟槽的设置则可以增加电容器的电容量，且不会占有额外的封装空间，进而可以实现小型化的生物传感器。且通过优化生物传感器的具体制备工艺以及各环形沟槽的具体尺寸，环形沟槽的深度太小导致相应电容器的电容增加不显著，而环形沟槽的深度过大则在具体制备过程中容易导致芯片损坏，进而影响指纹识别芯片的稳定性。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种生物传感器的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）提供一承载基板，提供一指纹识别芯片，所述指纹识别芯片包括第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，在所述指纹识别芯片的所述第一表面设置有指纹识别功能区和邻近所述指纹识别功能区的导电焊垫，将所述指纹识别芯片的第一表面朝向所述承载基板的方式将所述指纹识别芯片临时粘结在所述承载基板上；

（2）接着在所述指纹识别芯片的第二表面的四周边缘处形成第一环形沟槽；

（3）接着在所述指纹识别芯片的侧壁和第二表面以及所述第一环形沟槽的底部和侧壁上沉积电介质材料以形成绝缘钝化层；

（4）接着在所述第一环形沟槽的底部和侧壁以及所述指纹识别芯片的第二表面上沉积一金属导电层，接着对所述金属导电层进行蚀刻处理以形成第一电容器的下电极层，所述第一电容器的下电极层完全覆盖所述第一环形沟槽的底部和侧壁，且所述第一电容器的下电极层具有第一下电极层引出端子，所述第一下电极层引出端子位于所述指纹识别芯片的第二表面上且紧邻所述第一环形沟槽的侧壁；

（5）接着在所述第一环形沟槽中沉积介电材料以形成第一电容器的介电层，所述第一电容器的介电层完全覆盖所述第一环形沟槽的底部和侧壁；

（6）接着在所述第一环形沟槽中沉积金属导电材料以形成第一电容器的上电极层，所述第一电容器的上电极层覆盖所述第一环形沟槽的底部和侧壁；

（7）接着提供一电路基板，将所述指纹识别芯片的第二表面朝向所述电路基板的方式将所述指纹识别芯片设置在所述电路基板上，使得所述第一电容器的下电极层和所述第一电容器的上电极层分别电连接至所述电路基板；

（8）接着在所述指纹识别芯片的第一表面的四周边缘处形成第二环形沟槽；

（9）接着在所述指纹识别芯片的第一表面以及所述第二环形沟槽的底部和侧壁上沉积电介质材料以形成绝缘钝化层；

（10）接着在所述第二环形沟槽的底部和侧壁以及所述指纹识别芯片的第一表面上形成第二电容器的下电极层，所述第二电容器的下电极层中位于所述所述指纹识别芯片的第一表面上的部分为第二下电极层引出端子；

（11）接着在所述第二环形沟槽中沉积介电材料以形成第二电容器的介电层，所述第二电容器的介电层完全覆盖所述第二环形沟槽的底部和侧壁；

（12）接着在所述第二环形沟槽中沉积金属导电材料以形成第二电容器的上电极层；

（13）接着通过引线接合工艺将所述指纹识别芯片的导电焊垫、第二电容器的上电极层以及所述第二下电极层引出端子分别电连接至所述电路基板；

（14）接着在所述电路基板上形成密封层，所述密封层包裹所述指纹识别芯片，接着在所述密封层上形成保护盖板。

2.根据权利要求1所述的生物传感器的制造方法，其特征在于：所述第一环形沟槽的深度与所述指纹识别芯片的厚度的比值大于1/4且小于1/3。

3.根据权利要求2所述的生物传感器的制造方法，其特征在于：所述第二环形沟槽的深度与所述指纹识别芯片的厚度的比值大于1/4且小于1/3，且所述第一环形沟槽和所述第二环形沟槽在垂直方向上完全重叠。

4.根据权利要求1所述的生物传感器的制造方法，其特征在于：在所述步骤（3）和（9）中，所述绝缘钝化层包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或氧化铝中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的生物传感器的制造方法，其特征在于：所述所述第一电容器的下电极层和上电极层以及所述第二电容器的下电极层和上电极层的材料为硅化钛、氮化钛、硅氮化钛、硅化镍、钛、钨中的一种或多种。

6.根据权利要求5所述的生物传感器的制造方法，其特征在于：所述第一、第二电容器的介电层的材料为氧化铝、氧化硅、氧化锆、氮化硅，氧化铪、氮氧化硅中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的传感器的制造方法，其特征在于：所述密封层的材料包括环氧树脂，所述保护盖板的材料包括玻璃、蓝宝石或陶瓷。

8.一种生物传感器，其特征在于：包括：

一电路基板，在所述电路基板上设置有指纹识别芯片，所述指纹识别芯片包括第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，在所述指纹识别芯片的所述第一表面设置有指纹识别功能区和邻近所述指纹识别功能区的导电焊垫；

所述指纹识别芯片的第二表面的四周边缘处设置有第一环形沟槽，所述第一环形沟槽中设置有第一电容器；

所述指纹识别芯片的第一表面的四周边缘处设置有第二环形沟槽，所述第二环形沟槽中设置有第二电容器；

所述第一电容器的下电极层和所述第一电容器的上电极层分别电连接至所述电路基板；

所述指纹识别芯片的导电焊垫、所述第二电容器的上电极层以及下电极分别电连接至所述电路基板；

一密封层，所述密封层包裹所述指纹识别芯片；

一保护盖板，所述保护盖板覆盖所述密封层。

Images