CN208045494U - 指纹识别传感器及指纹识别设备 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例提供了一种指纹识别传感器及指纹识别设备。该指纹识别传感器包括衬底和位于衬底上的多个传感器单元，每个传感器单元包括薄膜晶体管和光敏器件。所述薄膜晶体管包括源极和漏极、有源层和栅极，所述源极和漏极沿垂直于衬底表面的纵向方向布置，所述有源层的至少一部分沿垂直于衬底表面的纵向方向位于所述源极和漏极之间。

Description

指纹识别传感器及指纹识别设备

技术领域

本公开涉及指纹识别技术领域，尤其涉及一种指纹识别传感器及指纹识别设备。

背景技术

随着物联网技术的不断发展，指纹识别传感器在日常生活中的应用越来越广泛。指纹识别传感器按照原理(即指纹成像原理和技术)分为光学传感器、半导体电容传感器、半导体热敏传感器、半导体压感传感器、超声波传感器和射频RF传感器等。随着集成电子技术的发展，指纹识别传感器逐渐朝向薄膜化、微型化、集成化的方向发展。由于薄膜化的指纹识别传感器具有与显示设备的屏幕集成的优势。

因此，期望能够提供满足薄膜化的新型的指纹识别传感器及指纹识别设备。

实用新型内容

根据本公开的一个方面，提供了一种指纹识别传感器，包括：

衬底；

位于衬底上的多个传感器单元，每个传感器单元包括薄膜晶体管和光敏器件；

其中，所述薄膜晶体管包括源极和漏极、有源层和栅极，所述源极和漏极沿垂直于衬底表面的纵向方向布置，所述有源层的至少一部分沿垂直于衬底表面的纵向方向位于所述源极和漏极之间。

在一个示例中，所述栅极位于所述源极和漏极的远离光敏器件的一侧，并且所述薄膜晶体管还包括位于所述栅极和有源层之间的栅极绝缘层。

在一个示例中，在每个传感器单元内，所述薄膜晶体管位于所述衬底表面上的第一侧而所述光敏器件位于所述衬底表面上的与第一侧相对的第二侧，在衬底表面上从第二侧至第一侧依次设置所述光敏器件、所述源极和漏极、所述有源层以及所述栅极。

在一个示例中，所述源极和漏极之一直接设置在衬底的所述表面上，并且与所述有源层直接连接，

在所述纵向方向上，所述源极和漏极中的另一个设置在栅极绝缘层上，并通过栅极绝缘层中的第一过孔与有源层连接。

在一个示例中，所述源极和漏极之间设置有黑色树脂层，所述有源层覆盖所述黑色树脂层的至少一部分。

在一个示例中，所述光敏器件包括沿所述纵向方向设置的第一电极、光敏层和第二电极，其中所述第一电极比第二电极更靠近衬底表面，所述源极和漏极之一与所述第一电极一体形成。

在一个示例中，所述薄膜晶体管的栅极绝缘层至少覆盖所述光敏层的上部并且所述第二电极通过所述栅极绝缘层上的第二过孔与所述光敏层连接。

根据本公开的另一方面，提供了一种指纹识别设备，包括上述的指纹识别传感器。

附图说明

为了更清楚地说明本公开文本的实施例的技术方案，下面将对实施例的附图进行简要说明，应当知道，以下描述的附图仅仅涉及本公开文本的一些实施例，而非对本公开文本的限制，其中：

图1示出根据本公开的实施例的一种指纹识别传感器的电路原理示意图；

图2示出图1显示的手指识别传感器的结构示意图；

图3示出了图2中的指纹识别传感器的制备步骤流程图；

图4示出根据本公开另一实施例的指纹识别传感器的结构示意图；

图5示出了图4中的指纹识别传感器的制备流程；

图6示出根据本公开还一实施例的指纹识别传感器的结构示意图；和

图7示出了图6中的指纹识别传感器的制备流程。

具体实施方式

为更清楚地阐述本公开的目的、技术方案及优点，以下将结合附图对本公开的实施例进行详细的说明。应当理解，下文对于实施例的描述旨在对本公开的总体构思进行解释和说明，而不应当理解为是对本公开的限制。在说明书和附图中，相同或相似的附图标记指代相同或相似的部件或构件。为了清晰起见，附图不一定按比例绘制，并且附图中可能省略了一些公知部件和结构。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“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。措词“一”或“一个”不排除多个。“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”“顶”或“底”等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。当诸如层、膜、区域或衬底之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”，或者可以存在中间元件。

在手指的指纹识别过程中，由于皮肤凸凹不平产生的纹路会形成各种不同的图案，并且这些纹路的图案具有唯一性，因此可以依靠这种唯一性，把一个人同他的指纹对应起来，通过与预先保存的指纹进行比较，就可以验证他的真实身份。

图1示出了根据本公开实施例的一种指纹识别传感器的电路原理示意图。如图1所示，该指纹识别传感器100包括位于衬底上且按预定方式排布(例如成阵列排布)的多个传感器单元10。该传感器单元10包括晶体管12和光敏器件13。在一个示例中，该晶体管12为具有较小厚度的即适应于薄膜化趋势的晶体管，例如薄膜晶体管。

图2示出根据本公开的一个实施例的一种手指识别传感器的结构示意图。薄膜晶体管12和光敏器件13分别位于衬底101的衬底表面102 上。

该光敏器件13包括金属导电材料制成的第一电极131、透明导电材料制成的第二电极133以及位于第一电极131和第二电极133之间的光敏层132。在一个示例中，该第一电极131和第二电极133均与光敏层 132接触。需要说明的是，本公开不对光敏层132的材料进行限定，本领域技术人员可以根据需要进行选择。

具体地，薄膜晶体管12包括栅极121、栅极绝缘层122、半导体有源层123、源极124和漏极125’。栅极121与栅极扫描线14相连，源极 124与读取信号线15相连，漏极125’与光敏层132接触。

如图2所示，将薄膜晶体管12的漏极125’与光敏器件13的一个电极(例如第一电极131)集成在一起，即图2显示的集成漏极125’。如图 2所示，该集成漏极125’的左端用作薄膜晶体管12的漏极，而该集成漏极125’的右端用作光敏器件13的第一电极131。因此，为了在图2中示出第一电极131，故在集成漏极125’的附图标记的括号内标注出了附图标记131。通过这样的集成工艺，可以减少使用掩模的次数以及简化工艺制作的难度。

第一缓冲层或钝化层126位于源极124和漏极125’的图形之上。并且在该第一缓冲层平坦化层126之上对应于有源层123的区域处设置有遮光层127。在一些实施例中，该光敏层132与第一电极131之间也可以设置有遮光层。

由于遮光层127由不透明的材料，通过在对应于有源层123和/或光敏层132(如果设置有遮光层的话)的位置处设置遮光层127可以保证：该遮光层127可以用来遮挡外部光源，防止外部光源引起有源层123和/ 或光敏层132的阻值的变化。

在对应于漏极125’的位置(例如是漏极125’的右端)处并且在第一缓冲层126的图形的过孔中设置有光电器件的光敏层(即PIN部分)132。该光敏层132上方设置有第二电极(例如ITO电极)133。之后在遮光层 127以及第二电极133的图形上设置有第二缓冲层128、平坦化层129以及ITO电极134。

如图1-2所示，薄膜晶体管12示出为底栅型晶体管，即栅极121、栅极绝缘层122、半导体有源层123、源极124与漏极125’都作为单个层沿衬底101的衬底表面102的纵向方向从下至上依次设置在衬底101上。当然，薄膜晶体管12还可以是顶栅型晶体管。在此处，不论是底栅型还是顶栅型薄膜晶体管12，只要具有如图1-2中所显示的栅极、半导体有源层以及源漏极排布方式的薄膜晶体管都被称为平面型薄膜晶体管。

图3示出了图2中的指纹识别传感器100的制备步骤流程图。首先，如步骤S301所示，在衬底101上采用例如磁控溅射的方法沉积一金属材料层并进行图形化工艺以形成栅极121。

如步骤S302所示，在步骤S301制备的结构的基础上，在栅极121 上采用例如PECVD工艺沉积一层绝缘层并进行图形化工艺以形成栅极绝缘层122，该栅极绝缘层122可以为SiNx层或SiO₂的单层或其的叠层。

如步骤S303所示，在步骤S302制备的结构的基础上，在栅极绝缘层122上通过光刻工艺制备半导体有源层123。

如步骤304所示，在步骤S303制备的结构的基础上，在半导体有源层123上采用例如磁控溅射的方法沉积一金属材料层并进行图形化工艺以形成源极124和集成漏极125’。此处的漏极125’为集成漏极，即将薄膜晶体管12的漏极与光敏器件13的第一电极131集成为一体。

如步骤S305所示，在步骤S304制备的结构的基础上，采用PECVD 的方法在源极124和漏极125’之上沉积一层绝缘层并进行图形化工艺以形成第一缓冲层126。

如步骤306所示，在步骤S305制备的结构的基础上，在第一缓冲层 126之上采用例如PECVD的方法沉积一层遮光材料层并进行图形化工艺以形成遮光层127，该遮光层127位于有源层123上方的区域处。

如步骤307所示，在漏极125’的右端区域上制备光敏器件13的光敏层(即PIN光电二极管的P端、N端以及它们之间的本征部分)132。

如步骤308所示，在步骤S307制备的结构的基础上，在该光敏层 132之上采用磁控溅射的方法沉积一层金属层(例如ITO透明电极层) 并进行图形化工艺以形成光敏器件13的第二电极133。

如步骤309所示，在步骤S308制备的结构的基础上，在该第二电极 133之上沉积一层绝缘层作为第二缓冲层128。

如步骤310所示，在步骤S309制备的结构的基础上，在该第二缓冲层128之上沉积绝缘层材料并采用光刻工艺进行图形化工艺以形成平坦化层129。

如步骤311所示，在步骤S310制备的结构的基础上，在该平坦化层 129之上采用例如磁控溅射的方法沉积一层金属层(例如ITO透明电极层)并进行图形化工艺以形成用于与外部驱动电路连接的ITO电极(例如公共电极)134。

如图3所示，该指纹识别传感器100的制备步骤中大约要使用11个步骤以及11次掩模工艺。并且该薄膜晶体管12采用平面型结构布置，在每个传感器单元10中占据了较大的面积。在要求更高的识别效率以及更薄后的结构的情况下，图2-3所显示的结构布置不能满足这一要求。

在下文中，将参考图4-7提供的薄膜晶体管具有垂直型结构布置的指纹识别传感器的实施例。此处，所示的垂直型结构布置或垂直型薄膜晶体管是指：薄膜晶体管中的源极与漏极、有源层以及栅极在平行于衬底的表面的横向方向上、从靠近或远离所述光敏器件所在一侧依次设置在衬底上。

在本公开的实施例中，指纹识别传感器包括衬底和位于衬底上的多个传感器单元，每个传感器单元包括薄膜晶体管和光敏器件。薄膜晶体管包括源极和漏极、有源层和栅极。所述源极和漏极沿垂直于衬底表面的纵向方向布置。栅极位于源极和漏极的远离光敏器件的一侧，栅极绝缘层位于所述栅极和有源层之间。所述有源层的至少一部分沿垂直于衬底表面的纵向方向位于所述源极和漏极之间。

所述有源层的至少一部分沿垂直于衬底表面的纵向方向位于所述源极和漏极之间的含义是指：有源层的一部分可以直接位于源极和漏极之间沿所述纵向方向的正对区域上，也可以是位于源极和漏极之间除该正对区域之外的区域上，例如与该正对区域邻近的区域上。

该源极和漏极之一直接设置在衬底表面上，并且与所述有源层直接连接。在所述纵向方向上，源极和漏极中的另一个设置在栅极绝缘层上，并通过栅极绝缘层中的第一过孔与有源层连接。

在一个示例中，所述源极和漏极之间设置有黑色树脂层，所述有源层覆盖所述黑色树脂层的至少一部分。

在一个示例中，所述光敏器件包括沿所述纵向方向设置的第一电极、光敏层和第二电极，其中所述第一电极比第二电极更靠近衬底表面，所述源极和漏极之一与所述第一电极一体形成。

在本公开的实施例还提供了一种制备上述的指纹识别传感器的方法。所述方法包括以下步骤。首先在衬底表面上沉积金属层并通过同一图案化工艺一体地形成薄膜晶体管源极和漏极之一与所述光敏器件的第一电极。之后，依次涂覆黑色树脂材料并进行图形化工艺以形成黑色树脂层，和制备光敏器件的光敏层并形成薄膜晶体管的有源层。然后，沉积一绝缘层并进行图形化工艺以形成栅极绝缘层。最终沉积金属层并进行图形化工艺以分别形成光敏器件的第二电极、薄膜晶体管的栅极以及源极和漏极中的另一个。

下文将分别参考图4-5以及图6-7描述本公开提供的指纹识别传感器以及相应的制备方法。

图4示出根据本公开另一实施例的指纹识别传感器的结构示意图。该指纹识别传感器包括衬底101和设置在衬底101上的多个传感器单元 20。该多个传感器单元20在衬底表面102上呈预定形式排布，例如呈矩阵形式排布。图4中仅示出一个传感器单元20。显然，在该指纹识别传感器中每个传感器单元都可以如图所示包括薄膜晶体管22和光敏器件23。该光敏器件23包括PIN光电二极管。

如上所述，本实施例的指纹识别传感器与图2-3所示的指纹识别传感器100的主要区别在于传感器单元中的薄膜晶体管22的结构呈垂直型布置而不是平面型布置。

在图4中，薄膜晶体管22包括源极224和漏极225、有源层223和栅极221，源极224和漏极225沿垂直于衬底表面102的纵向方向布置，有源层223的至少一部分沿垂直于衬底表面102的纵向方向位于源极224 和漏极225之间，在图4中示出有源层223的最右端的部分直接位于源极224和漏极225之间的正对区域上。当然，可以理解，有源层223还可以设置成任何部位都位于源极224和漏极225之间，但是没有任何部分位于所述正对区域上。

源极224和漏极225之一与光敏器件23的一个电极一体形成。具体地，在图4中示出源极224与光敏器件23的第一电极(即下电极)231 一体形成。

参见图4，衬底101的表面102的左侧上布置有薄膜晶体管22而右侧上布置有光敏器件23。平行于衬底101的表面102的横向方向为图4 中显示的页面的从左至右或从右至左的方向。在该衬底101的表面102 上从光敏器件23的左侧起依次设置有源极224和漏极225、有源层223 以及栅极221，即本公开所述的垂直型布置。

在一个示例中，源极224设置成集成源极，并且直接位于衬底表面 102上。此处集成源极的含义在于该源极通过同一图形化工艺或一体地形成在衬底表面102上，并且该源极224的左端用作薄膜晶体管22的源极，而右端用作光敏器件23的一个电极231。在这样的布置中，由于该光敏器件的电极和源极可以采用一次掩模和光刻工艺制备，故可以减少使用掩模的次数或简化制备工艺。当然，还可以根据需要采用分别单独地设置源极或光敏器件的电极并且使它们二者电连接的方式。

在源极224上还设置有黑色树脂层226。该黑色树脂层226可以使得源极224与栅极221或漏极225电绝缘，并且还可以起到遮挡来自右侧的光敏器件23的光线的作用，防止光线对薄膜晶体管22的有源层223 产生不利影响。另外，通过设置该黑色树脂层226还可以起到抬高之后设置在该黑色树脂层226上的有源层223的作用，以便于实现垂直设置薄膜晶体管22。

在一些实施例中，在源极224上还设置有绝缘层，而不是上述的黑色树脂层226。该绝缘层可以使得源极224与栅极221或漏极225电绝缘。

有源层223由a-Si：H材料制成并且覆盖在黑色树脂层226的至少一部分上。该有源层223的一端与黑色树脂层226上方的漏极225通过栅极绝缘层222中的第一过孔227连接。该有源层223的另一端在黑色树脂层226之上延伸至衬底101的衬底表面102上，并且与源极224的左端连接。

栅极绝缘层222覆盖整个有源层223，并且该栅极绝缘层222的左端延伸至表面102上并覆盖住有源层223的左端。该栅极绝缘层222的右端延伸超过第一过孔227并覆盖在光敏器件23上。

漏极225位于在第一过孔227上方，并通过第一过孔227与有源层 223连接，具体地是与有源层223的右端连接。

栅极221覆盖在栅极绝缘层222的一部分上且与漏极225通过绝缘层电绝缘。

如图4所示，漏极225沿垂直于衬底101的表面102的纵向方向 (即图4的页面的上下方向)布置在源极224上方的位置处，即漏极225 在表面102上的正投影落入到源极224在表面102上的正投影的范围内。

在一些实施例中，源极224和漏极225可以设置成沿衬底表面102 的纵向方向彼此成一定角度，例如60°等。

另外，该光敏器件23包括沿纵向方向分别设置在光敏层232上且连接至光敏层232的第一电极231和第二电极232。该第一电极231设置成比第二电极232更靠近衬底101的表面102。在本实施例中，该光敏器件 23是PIN光电二极管。该PIN光电二极管的P端为硼掺杂的本征a-Si，即P⁺ a-Si；PIN光电二极管的N端为磷掺杂的本征a-Si，即n⁺ a-Si；以及中间部分的本征部分为本征a-Si。

在一个示例中，源极224的右端用作第一电极，故为了便于说明和图示的目的，将第一电极231的附图标记示出在源极224的附图标记的括号内。在一个变形例中，可以将第一电极231和源极224设置成来两个独立的电极并且彼此电连接它们即可。

在本公开中，需要说明的是，源极224和漏极225可以互换，即也可以将漏极225直接设置在表面102上并将其的一部分用作第一电极231。

在一些实施例中，由于本公开提供的指纹识别传感器采用了具有垂直型结构布置的薄膜晶体管，因此可以允许增大每个传感器单元内的光敏器件结构所占据的面积；例如与图3显示的结构相比增大每个传感器单元内的光敏器件结构所占据的面积，由此改善指纹识别传感器的识别效率。

图5示出了图4中的指纹识别传感器的制备流程。如图5所示，该指纹识别传感器20的制备方法包括以下步骤。

具体地，如步骤501所示，在衬底101上沉积一层金属材料层并且进行图形化工艺以形成源极224，此处该源极224由于一部分要用作光敏器件23的一个电极，故在图4中显示出具有相对较长的长度并且该源极 224的右侧部分布置在光敏器件23的正下方。

如步骤502所示，在步骤S501制备的结构的基础上，涂覆黑色树脂材料并且进行图形化工艺以形成黑色树脂层226。该黑色树脂层226可以起到遮光作用，即防止来自右侧的光敏器件23的光线对薄膜晶体管22 的有源层223造成不利影响。另外，通过设置该黑色树脂层226还可以起到抬高之后设置在该黑色树脂层226上的有源层223的作用，以便于实现垂直设置薄膜晶体管22。

如步骤503所示，在步骤S502制备的结构的基础上，采用例如 PECVD的工艺沉积n⁺a-Si并且进行图形化工艺以分别形成PIN光电二极管232的N端2321。

如步骤504所示，在步骤S503制备的结构的基础上，采用例如 PECVD的工艺沉积本征a-Si并且进行图形化工艺以同时形成PIN光电二极管232的本征部分2322以及薄膜晶体管22的有源层223。应当理解，可以在制备PIN光电二极管的光敏层132的N端、P端以及本征部分中的a-Si层中的任一个的同时，制备出所述有源层223，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，而不必限于图5所示的情形。

如步骤505所示，在步骤S504制备的结构的基础上，在本征部分 2322(a-Si)上最上层采用掺杂工艺掺杂一定剂量的磷元素，使得本征部分2322(a-Si)的这一部分变为PIN光电二极管232的P端2323(p⁺ a-Si)，最终整体上沿纵向方向形成了光敏层(即PIN光电二极管)232。

如步骤S506所示，在步骤S505制备的结构的基础上，采用例如 PECVD的工艺在光敏层232和有源层223上沉积一绝缘层并进行图形化工艺以形成栅极绝缘层222，该栅极绝缘层222可以单层的SiN_x或SiO₂，或它们的叠层。

如步骤S507所示，在步骤S506制备的结构的基础上，在栅极绝缘层222上采用例如磁控溅射的方法形成一金属层并进行图形化工艺以形成第二电极233(例如ITO电极)，该第二电极233通过第二过孔234与 PIN光电二极管的P端2323连接。

如步骤S508所示，在步骤S507制备的结构基础上，采用例如磁控溅射的方法形成一金属层并进行图形化工艺以形成栅极221和漏极225。由于栅极221为不透明的金属制成且包围了有源层223的上方的大部分区域(例如图7显示的左上部分和中间正上方的部分)，故该栅极221也可以起到为有源层223遮挡光线的作用。

本实施例提供的指纹识别传感器的制备方法中，通过将薄膜晶体管采用垂直设置，与图3显示的工艺过程相比，明显地减少了使用掩模的次数。

在一些实施例中，本公开的指纹传感器的制备过程中，还可以通过在制备PIN光电二极管的本征部分时形成所述有源层、将源极或漏极与 PIN光电二极管的第一电极集成设置中的一者或两者与将薄膜晶体管采用垂直设置进行结合，进一步减少掩模的使用次数。

图6示出根据本公开还一实施例的指纹识别传感器的结构示意图。该指纹识别传感器包括衬底101和位于衬底101上的多个传感器单元30。该多个传感器单元30设置例如呈矩阵形式排布。图6中仅示出一个传感器单元30。显然，在该指纹识别传感器中每个传感器单元都可以如图所示包括相互配合的薄膜晶体管32和光敏器件33。该光敏器件33包括异质结光电二极管，例如由铟镓锌氧化物(IGZO)材料制成。

如上所述，本实施例的指纹识别传感器与图4-5所示的指纹识别传感器的主要区别在于传感器单元中的光敏器件不再是PIN光电二极管，而是异质结光电二极管。

在图6中，衬底101的衬底表面102的左侧上布置有薄膜晶体管32 而右侧上布置有光敏器件33。平行于衬底表面102的横向方向为图6中显示的页面的从左至右或从右至左的方向。在该衬底101的衬底表面102 上从光敏器件33的左侧起依次设置有源极324和漏极325、有源层323 以及栅极321，即本公开所述的垂直型布置。

在一个示例中，源极324设置成集成源极，并且直接设置在衬底表面102上。此处的集成源极的含义在于该源极一体地形成在衬底表面102 上，并且该源极324的左端用作薄膜晶体管32的源极，而右端用作光敏器件33的一个电极331。在这样的布置中，由于光敏器件的一个电极和源极可以采用一次掩模和光刻工艺制备，故可以减少使用掩模的次数或简化制备工艺。当然，还可以根据需要采用分别单独地设置源极或所述一个电极并且使它们二者电连接的方式。

在源极324上还设置有黑色树脂层326。该黑色树脂层326可以使得源极324与栅极321或漏极325电绝缘，并且还可以起到遮挡来自右侧的光敏器件33的光线的作用，防止光线对薄膜晶体管32的有源层323 产生不利影响。另外，通过设置该黑色树脂层326还可以起到抬高之后设置在该黑色树脂层326上的有源层323的作用，以便于实现垂直设置薄膜晶体管32。在一些实施例中，在源极324上还设置有绝缘层，而不是上述的黑色树脂层326。该绝缘层可以使得源极324与栅极321或漏极 325电绝缘。

例如IGZO材料的有源层323覆盖在黑色树脂层326的至少一部分上。该有源层323的一端与黑色树脂层326上方的漏极325通过栅极绝缘层322中的第一过孔327连接。该有源层323的另一端在黑色树脂层 326之上延伸至衬底101的表面102上，并且与源极324的左端连接。

栅极绝缘层322覆盖整个有源层323，并且该栅极绝缘层322的左端延伸至表面102上并覆盖住有源层323的左端。该栅极绝缘层322的右端延伸超过第一过孔327并覆盖在光敏器件33的光敏层上。

漏极325位于在第一过孔327上，并通过第一过孔327与有源层323 连接，具体地是有源层323的右端连接。

栅极321覆盖在栅极绝缘层322的一部分上且与漏极325通过绝缘层电绝缘。

如图6所示，漏极325沿垂直于衬底101的表面102的纵向方向 (即图6的页面的上下方向)布置在源极324上方的位置处，即漏极325 在表面102上的正投影落入到源极324在表面102上的正投影的范围内。可替代地，源极324和漏极325也可以设置成沿垂直于衬底的衬底表面102 纵向方向彼此成一定角度，例如30-60度的角度。

另外，该光敏器件33包括沿纵向方向分别设置在光敏层332上且连接至光敏层332的第一电极331和第二电极333。该第一电极331设置成比第二电极333更靠近衬底101的衬底表面102。在本实施例中，该光敏器件33是异质结光电二极管。在一些实施例中，该异质结光电二极管由 N型IGZO材料(即N端)3322和P型Si两种半导体材料(即P端) 3321组成。

在一个示例中，源极324的右端用作第一电极，故为了便于说明和图示的目的，将第一电极331的附图标记示出在源极324的附图标记的括号内。在一个变形例中，可以将第一电极331和源极324设置成来两个独立的电极并且彼此电连接它们即可。

在本公开中，需要说明的是，源极324和漏极325可以互换，即也可以将漏极325直接设置在表面102上并将其的一部分用作第一电极。

在一些实施例中，由于本公开提供的指纹识别传感器采用了具有垂直型结构布置的薄膜晶体管，因此可以允许增大每个传感器单元内的光敏器件结构所占据的面积；例如与图3显示的结构相比增大每个传感器单元内的光敏器件结构所占据的面积，由此改善指纹识别传感器的识别效率。图7示出了图6中的指纹识别传感器的制备流程。如图7所示，该指纹识别传感器30的制备方法包括以下步骤。

具体地，如步骤71所示，在衬底101上沉积一层金属材料层并且进行图形化工艺以形成源极324，此处该源极324由于一部分要用作光敏器件33的一个电极(例如第一电极331)，故在图6中显示出具有相对较长的长度并且该源极324的右侧部分布置在光敏器件33的正下方。

如步骤702所示，在步骤S701制备的结构的基础上，在源极324上涂覆黑色树脂材料并且进行图形化工艺以形成黑色树脂层326。该黑色树脂层326可以起到遮光作用，即防止来自右侧的光敏器件33的光线对薄膜晶体管32的有源层323造成不利影响。另外，通过设置该黑色树脂层 326还可以起到抬高之后设置在该黑色树脂层326上的有源层323的作用，以便于实现垂直设置薄膜晶体管32。

如步骤703所示，在步骤S702制备的结构的基础上，采用例如 PECVD的工艺沉积P⁺a-Si并且进行图形化工艺以形成异质结光电二极管 332的P端3321。

如步骤S704所示，在步骤S703制备的结构的基础上，采用例如磁控溅射的方法制备IGZO材料层并进行图形化工艺以同时形成异质结光电二极管332的N端(即N型IGZO)3322和薄膜晶体管32的有源层 323。

如步骤S705所示，在步骤S704制备的结构的基础上，例如使用 PECVD的工艺沉积一绝缘层并进行图形化工艺以形成栅极绝缘层322，该栅极绝缘层322可以单层的SiNx或SiO₂，或它们的叠层。

如步骤S706所示，在步骤S705制备的结构的基础上，在栅极绝缘层322上采用例如磁控溅射的方法形成一金属层并进行图形化工艺以形成第二电极333(例如ITO电极)，该第二电极333通过第二过孔334与异质结光电二极管332的N端连接。

如步骤S707所示，在步骤S706制备的结构的基础上，采用例如磁控溅射的方法形成一金属层并进行图形化工艺以形成栅极321和漏极325。由于栅极321由不透明的金属材料制成且包围了有源层323的上方的大部分区域(例如图6显示的左上部分和中间正上方的部分)，故该栅极 321也可以起到为有源层323遮挡光线的作用。

本实施例提供的指纹识别传感器的制备方法中，通过将薄膜晶体管采用垂直设置，与图3显示的工艺过程相比，明显地减少了使用掩模的次数。

在一些实施例中，本公开的指纹传感器的制备过程中，还可以通过在制备PIN光电二极管的本征部分时形成所述有源层、将源极或漏极与 PIN光电二极管的第一电极集成设置中的一者或两者与将薄膜晶体管采用垂直设置进行结合，进一步减少掩模的使用次数。

需要说明的，图7和5显示的各个步骤并非必须按照图示的方式实施，可以根据需要适当地调整各个步骤的实施次序。例如可以更改步骤 S702和S703的次序，即可以先制备异质结光电二极管332的P端3321 而后制备黑色树脂层326。

本公开的实施例还提供了一种指纹识别设备，所述指纹识别设备包括上述的指纹识别传感器。当然，该指纹识别设备除了包括上述的指纹识别传感器之外，还包括其它必需的部件，例如与上述的读取信号线相连的信号接收部件等，该信号接收部件用于接收读取信号线输出的指纹信号，以根据所述指纹信号识别指纹信息。

在本公开的实施例中，由于薄膜晶体管采用垂直型结构布置，本公开的指纹识别传感器(即垂直型TFT与PIN二极管组合的形式或垂直型 TFT与异质结光电管组合的形式)实现了光学指纹识别功能。

在本公开提供的指纹识别传感器及其制备方法中，由于薄膜晶体管采用垂直型结构布置，不仅可以减少使用掩模的次数还可以简化制作流程。

在本公开的一些实施例提供的指纹识别传感器中，在将薄膜晶体管采用垂直型结构布置的情况下，可以根据实际需要将每个传感器单元内光敏器件所占据的面积设置成比已有的指纹识别传感器内每个传感器单元内光敏器件所占据的面积小并且提升其识别效率。

需要说明的是，在本公开的附图中为了更好地显示薄膜晶体管的结构布置，并没有按照实际尺寸比例绘制每个传感器单元内的薄膜晶体管和光敏器件的尺寸和相对比例。

上述实施例仅例示性的说明了本公开的原理及构造，而非用于限制本公开，本领域的技术人员应明白，在不偏离本公开的总体构思的情况下，对本公开所作的任何改变和改进都在本公开的范围内。本公开的保护范围，应如本申请的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (8)

1.一种指纹识别传感器，其特征在于，所述指纹识别传感器包括：

衬底；

位于衬底上的多个传感器单元，每个传感器单元包括薄膜晶体管和光敏器件；

其中，所述薄膜晶体管包括源极和漏极、有源层和栅极，所述源极和漏极沿垂直于衬底表面的纵向方向布置，所述有源层的至少一部分沿垂直于衬底表面的纵向方向位于所述源极和漏极之间。

2.根据权利要求1所述的指纹识别传感器，其特征在于，

所述栅极位于所述源极和漏极的远离光敏器件的一侧，并且所述薄膜晶体管还包括位于所述栅极和有源层之间的栅极绝缘层。

3.根据权利要求1所述的指纹识别传感器，其特征在于，

在每个传感器单元内，所述薄膜晶体管位于所述衬底表面的第一侧而所述光敏器件位于所述衬底表面上与第一侧相对的第二侧，

在衬底表面上从第二侧至第一侧依次设置所述光敏器件、所述源极和漏极、所述有源层以及所述栅极。

4.根据权利要求2所述的指纹识别传感器，其特征在于，所述源极和漏极之一直接设置在衬底的所述表面上，并且与所述有源层直接连接，

在所述纵向方向上，所述源极和漏极中的另一个设置在栅极绝缘层上，并通过栅极绝缘层中的第一过孔与有源层连接。

5.根据权利要求1所述的指纹识别传感器，其特征在于，

所述源极和漏极之间设置有黑色树脂层，所述有源层覆盖所述黑色树脂层的至少一部分。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的指纹识别传感器，其特征在于，所述光敏器件包括沿所述纵向方向设置的第一电极、光敏层和第二电极，其中所述第一电极比第二电极更靠近衬底表面，所述源极和漏极之一与所述第一电极一体形成。

7.根据权利要求6所述的指纹识别传感器，其特征在于，所述薄膜晶体管的栅极绝缘层至少覆盖所述光敏层的上部并且所述第二电极通过所述栅极绝缘层上的第二过孔与所述光敏层连接。

8.一种指纹识别设备，其特征在于，所述指纹识别传感器包括根据权利要求1-7中任一项所述的指纹识别传感器。