TW201643772A - 具有中介結構的指紋感測裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明涉及具有中介結構的指紋感測裝置，其包括：感測晶片，其包括感測元件的陣列，該感測元件的陣列被配置成連接至讀出電路，以用於檢測感測元件中的每一個感測元件與放置在感測裝置的感測表面上的手指之間的電容耦合，其中感測元件的表面限定感測平面；多個中介結構，其被佈置在感測晶片上，且在感測平面上方延伸，其中該多個中介結構在感測平面上方具有實質上相同的高度；以及保護板，其藉由佈置在感測晶片上的黏合劑而附接至感測晶片，其中保護板支撐在中介結構上，使得保護板與感測平面之間的距離被中介結構的高度限定。
Description
本發明涉及指紋感測裝置。具體地，本發明涉及包括用於增強感測裝置性能的中介結構的指紋感測裝置，以及涉及製造包括這樣的中介結構的指紋感測器的方法。
由於用於身份驗證的生物特徵裝置(並且特別是指紋感測裝置)的發展已導致裝置被製造成更小、更便宜且更具效能，所以這樣的裝置的可能應用日益增加。
特別地，指紋感測由於小型化因素、相對有利的成本/性能因素以及高的使用者接受度而已經被越來越多地用於例如消費電子裝置。
基於用於提供指紋感測元件和輔助邏輯電路的CMOS技術構建的電容式指紋感測裝置正日益普及，因為這樣的感測裝置可以被製成既小又具能源效率，同時能夠高精度地識別指紋。因此，電容式指紋感測器被有利地用於消費者電子設備，例如可擕式電腦、平板電腦以及行動電話如智慧型手機。
指紋感測晶片通常包括電容式感測元件陣列，該電容式感測元件陣列提供指示數個感測結構與放置在指紋感測器的表面上的手指之間的電容的量度。感測晶片還可以包括用於處理感測元件陣列的定址的邏輯
電路。
典型的指紋感測器被保護，使得手指不與感測元件物理接觸。特別地，可以期望的是，在感測器之上佈置玻璃板來保護感測器，或者將感測器佈置在顯示玻璃後面。透過在感測表面與感測元件之間佈置元件，感測表面與感測元件之間的距離增加，這減小了放置在裝置的感測表面上的手指與電容式感測元件之間的電容耦合。
隨著距離的增加和電容耦合的減小，感測元件的靈敏性必須增加，即感測元件必須能夠測量較低的電容。隨著感測元件在最小可測量電容方面被推向到極限，確保指紋感測器在感測器的整個感測區域上均勻地測量變得越來越重要。
鑒於上述內容，期望改進具有放置在感測表面上的手指與感測元件之間的低的電容耦合的指紋感測器的性能。
對於改進電容耦合已進行了許多嘗試，例如，美國專利申請案2013/0201153公開了一種指紋感測裝置，其中在指紋感測裝置的感測表面與感測元件之間佈置有導電絞線。在導電絞線之間佈置有絕緣材料。然而，手指與像素之間的直接電連接可能會造成與靜電放電(ESD)相關的間題。此外，表面的金屬部分可能會氧化，從而導致不期望的美學效果。
鑒於上述指紋感測裝置的期望特性和現有技術的缺點，本發明的目的是提供一種指紋感測裝置和一種用於製造該指紋感測裝置的方法，該指紋感測裝置改進了電容的接近其可測量極限的電容量度。
根據本發明的第一方面，提供了一種指紋感測裝置，該指紋
感測裝置包括：包括感測元件陣列的感測晶片，該感測元件被配置成連接至讀出電路，以用於檢測該感測元件中的每一個感測元件與放置在該感測裝置的感測表面上的手指之間的電容耦合，其中該感測元件的表面限定感測平面；多個中介結構，其被佈置在該感測晶片上而在感測平面上方延伸，其中該多個中介結構在該感測平面上方具有實質上相同的高度；以及保護板，其藉由佈置在該感測晶片上的黏合劑而被附接至該感測晶片，其中該保護板支撐在該中介結構上，使得該保護板與該感測平面之間的距離被該中介結構的高度限定。
感測晶片在本上下文中應被理解為包括多個感測元件的晶片，該感測元件為導電板或墊的形式，通常被佈置成陣列，能夠在各個感測元件與放置在該指紋感測裝置的外表面上的手指之間形成電容耦合。透過對各個感測元件的電容耦合的讀出，可以由於取決於電容耦合的距離而檢測到指紋的凸部(ridge)和凹部(valley)。為了實現具有足夠解析度的指紋圖像，通常該感測元件實質上小於手指的特徵(凸部和凹部)。通常，晶片也可以被稱為晶粒。
保護板通常包括介電材料，以在放置在該板上的手指與感測晶片的感測元件之間提供良好的電容耦合。特別地，保護板可以有利地包括玻璃或陶瓷材料，例如化學增強玻璃、ZrO2或藍寶石。上述材料全部提供以下方面的有利的特性：它們硬並因此耐磨和耐撕裂，並且它們是介電的，因此在放置在保護板的表面上的手指與感測裝置的感測元件之間提供良好的電容耦合。本文中描述的保護板通常形成指紋感測裝置的外表面(在下文中被稱為感測表面)。
根據本發明的各個實施方式的感測晶片隨後可以佈置在習知剛性PCB基板上，或者可以使用包括讀出電路的柔性基板來實施以形成指紋感測裝置。
本發明是基於以下實現：感測表面與感測平面之間的更均勻的距離分佈可以改進指紋感測裝置的性能。特別地，當使用保護板，並且感測表面與感測平面之間的距離增大到指紋的凸部與凹部之間的電容的差幾乎無法被感測晶片辨別的程度時，電容耦合在感測裝置的整個表面上盡可能地均勻係變得越來越重要。
此外，由於有時在感測晶片上提供晶圓塗覆材料以保護和覆蓋感測元件，所以已經意識到晶圓塗覆材料如果以高精度形成，則可以被用作用於限定感測平面與感測表面之間的距離的中介結構。保護板的厚度可以被高精度地控制，然而，將保護板附接至感測晶片的黏合劑通常較難以均勻地沉積，從而呈現較不均勻的表面。因此，之前已經透過附接保護板的黏合劑(至少部分地)限定了感測表面與感測平面之間的距離，這可能導致在距離和隨後的指紋圖像的讀出方面的一些不均勻性。
根據本發明的實施方式，在感測元件上提供呈現高的厚度均勻性的中介結構，使得中介結構在感測平面上方具有實質上相同的高度。因此，利用藉由黏合劑附接至感測晶片同時支撐在中介結構上的保護板，放置在保護板上的手指與感測元件之間的距離可以被高精度地控制。在這樣的情況下，可以在整個感測區域上應用優化設置，從而便於獲得高品質的指紋圖像。此外，中介結構優選地被佈置和配置成為保護板提供足夠的機械支撐，以避免在使用指紋感測器時保護板的移動或彎曲。
原則上中介結構可以由任何常用的晶圓塗覆材料製成，該晶圓塗覆材料可以指被佈置成覆蓋感測晶片並且特別是感測元件的任何材料。
根據本發明的一個實施方式，多個中介結構之間的高度變化可以有利地小於1μm。
根據本發明的一個實施方式，多個中介結構可以包括平行的行，該平行的行提供了製造簡單並且可以提供對保護板的足夠機械支撐的中介結構的元件。可以基於指紋感測器的特定配置來選擇行的特定配置，例如長度、寬度、間距和取向。例如，平行的行可以與感測晶片的邊緣對準，並且可以具有與感測晶片的側面實質上類似的長度，從而在感測晶片的整個區域上方(包括在感測晶片的邊緣處，以避免發生任何邊緣效應)提供用於限定感測平面與感測表面之間的距離的中介結構。
可替選地，根據本發明的一個實施方式，多個中介結構可以包括居中於感測元件中的每一個感測元件上的一個中介結構。因此，可以確保每一個單一感測元件至感測表面的距離被明確限定，並且該距離在感測晶片的全部區域上是均勻的。應注意，中介結構的許多不同的構造都是可能的，同時仍然提供上述有利效果。
在本發明的一個實施方式中，在其中一個中介結構位於感測元件中的每一個感測元件上的情況下，中介結構可以由具有比黏合劑的介電常數高的介電常數的材料形成。可以透過提供具有比周圍黏合劑的介電常數高的介電常數的中介結構來實現手指與感測元件之間的改進的電容耦合。因此，可以藉由介電常數之差來將放置在感測表面上的手指與感測元
件之間的電場朝各自的感測元件集中。因此，可以提供進一步改進的指紋感測裝置。
根據本發明的一個實施方式，多個中介結構可以被佈置成與感測元件之間的邊界對準，使得各個感測元件的中心部分不被中介結構覆蓋。對於中介元件的其中感測元件的至少中心部分不被中介結構覆蓋的以上配置，中介結構可以由具有比黏合劑的介電常數低的介電常數的材料形成，以實現以上描述的感測元件與手指之間的改進的電容耦合的效果。然後，黏合劑將填充中介結構之間的空間，使得形成相對於材料的介電常數不均勻的層，並且其中黏合劑的較高的介電常數提供了改進的電容耦合。
根據本發明的一個實施方式，中介結構可以被佈置在感測晶片上，且位於感測晶片的感測區域外部的位置處，感測區域被感測元件陣列限定。由此，中介結構可以被佈置成形成部分包圍感測元件陣列的框架。然後，可以將黏合劑主要佈置在由中介元件形成的框架中。
根據本發明的一個實施方式，多個中介結構可以包括光阻劑。透過使用光阻劑，可以使用習知光微影法和顯影製程來形成中介結構，同時簡化了整體製程的流程。另外，光阻劑可以容易地被調整成具有特定的介電常數，以便可以實現期望的介電常數比。
根據本發明的一個實施方式，感測裝置還可以包括佈置在感測晶片上的接合墊與感測晶片被佈置在其上的基板之間的接合線，其中，接合線的接合環高低於中介結構。還可以具有稍微高於中介結構的高度的接合線環高，在這種情況下，當保護板被附接至感測晶片時，保護板可以向下壓到接合線上。
在本發明的一個實施方式中，感測裝置還可以包括穿過該感測晶片以將感測晶片電連接至基板的通孔連接部。通孔連接部(通常被稱為矽穿孔(TSV)連接部)可以被用來在不使用線接合的情況下將感測晶片電連接至基板上的讀出電路。在例如以下情況下使用TSV連接部：線接合是不期望或不實用的情況(例如中介結構的期望高度低於線接合部的高度的情況)。例如，這種情況可以發生在感測器與非常厚的保護板(例如行動電話中的蓋玻璃)一起使用的情況下。
根據本發明的第二方面，提供了一種製造指紋感測裝置的方法，該方法包括：提供感測晶片，其包括感測元件的陣列，該感測元件被配置成連接至讀出電路，以用於檢測該感測元件中的每一個感測元件與放置在該感測裝置的感測表面上的手指之間的電容耦合，其中該感測元件的表面限定感測平面；在該感測晶片上形成中介層；由該中介層形成多個中介結構，其中該多個中介結構在該感測平面上方具有實質上相同的高度；在該感測晶片上提供液體黏合劑；以及在該感測晶片上佈置保護板，使得該黏合劑填滿該多個中介結構之間的空間，並且使得該保護板支撐在該中介結構上。
透過上述製造方法，可以製造一種呈現上述與本發明的第一方面相關的優點的指紋感測裝置。
黏合劑為液體應被解釋為其具有流動性，該流動性足夠高到允許黏合劑在保護板被佈置在感測晶片上時重新分佈。保護板被向下壓到感測晶片上，直到保護板支撐在中介結構上為止，從而限定了感測元件與感測表面之間的距離。透過黏合劑的重新分佈，可以確保中介結構之間的
空間被填充，並且多餘的黏合劑被擠出到感測晶片的側面。
根據本發明的一個實施方式，中介層可以透過旋轉塗佈或透過噴塗被沉積，旋轉塗佈和噴塗是允許在沉積該中介層時的高精度和厚度均勻性的方法。另外，旋轉塗佈和噴塗係代表與習知CMOS處理技術相容之已建立的方法，從而提供可控制造製程而容易地整合到現有製程中。
在本發明的一個實施方式中，提供黏合劑可以包括將液體黏合劑分散到中介結構上以及在中介結構之間。液體黏合劑可以容易地分散到感測晶片上、中介結構上方以及在中介結構中間。分散黏合劑時的均勻性不是關鍵，因為黏合劑將在保護板被向下壓到黏合劑上時重新分佈。
根據本發明的一個實施方式，中介層可以有利地包括光阻劑，並且由此可以使用光微影法來形成多個中介結構，光微影法是可以以高精度、均勻性和可重複性來執行的沿用已久的製造技術。
根據本發明的一個實施方式，該方法可以包括以下步驟：在中介層上沉積硬遮罩；對該硬遮罩進行圖案化；根據該硬遮罩圖案對該中介層進行圖案化；以及去除該硬遮罩。因此，提供了替選的製造技術。硬遮罩可以例如由SiN製成，並且可以使用習知光微影法來形成硬遮罩中的圖案，隨後將該圖案轉移至中介層。
根據本發明的協力廠商面，提供了一種用於製造指紋感測裝置的方法，該方法包括：提供半導體晶圓，在該半導體晶圓上形成多個指紋感測晶片，各個感測晶片包括感測元件陣列，該感測元件被配置成連接至讀出電路，以用於檢測該感測元件中的每一個感測元件與放置在該感測裝置的感測表面上的手指之間的電容耦合，其中該感測元件的表面限定感
測平面；在該半導體晶圓上形成中介層，該中介層覆蓋該多個指紋感測晶片的子區域；由該中介層形成多個中介結構，其中該多個中介結構在感測平面上方具有實質上相同的高度；將該半導體晶圓切割成多個單一感測晶片；在包括讀出電路的基板上佈置感測晶片；將該感測晶片的感測元件電連接至該讀出電路；在該感測晶片上提供液體黏合劑；以及在該感測晶片上佈置保護板，使得該黏合劑填滿該多個中介結構之間的空間，並且使得該保護板支撐在該中介結構上。
上述方法的優點在於可以使用已建立的沉積技術(例如旋轉塗佈)將中介層高度均勻地沉積在整個晶圓上，從而提供其中可以同時製備大量感測晶片的更有效的製造方法。另外，使用旋轉塗佈或噴塗還允許針對中介層所期望的厚度而更容易地修正製程。
當研究隨附申請專利範圍和以下的說明時，本發明的進一步特徵及優點將變得明顯。本領域的技術人員意識到，本發明的不同特徵可以進行組合，以在不脫離本發明的範疇的情況下產生除了以下描述的實施例之外的實施例。
100‧‧‧手持裝置
102、400、410‧‧‧指紋感測裝置
104‧‧‧觸控式螢幕顯示器
200‧‧‧感測裝置
202、302、402、412、606‧‧‧中介結構
204、608‧‧‧感測元件
206、602、610‧‧‧感測晶片
208、620‧‧‧黏合劑
210‧‧‧保護板
212‧‧‧感測表面
300‧‧‧指紋感測裝置
600‧‧‧晶圓
604‧‧‧中介層
609‧‧‧接合墊
612‧‧‧保護板
614‧‧‧接合線
618‧‧‧第二接合墊
現在將參考繪示出本發明的例示性實施方式的附圖來更詳細地描述本發明的這些和其它方面，其中：圖1示意性地繪示出包括根據本發明的實施方式的指紋感測裝置的手持電子裝置；圖2A至圖2B示意性地繪示出根據本發明的實施方式的指紋感測裝置；圖3A至圖3B示意性地繪示出根據本發明的實施方式的指紋感測裝置；
圖4A至圖4B示意性地繪示出根據本發明的多個實施方式的指紋感測裝置；圖5是概述用於製造根據本發明的實施方式的指紋感測裝置的方法的一般步驟的流程圖；圖6A至圖6G示意性地繪示出用於製造根據本發明的實施方式的指紋感測裝置的方法；以及圖7示意性地繪示出根據本發明的實施方式的指紋感測裝置。
在本詳細描述中，主要參考電容式指紋感測裝置來討論根據本發明的指紋感測裝置的各種實施方式。還討論了用於製造指紋感測裝置的方法。
圖1是包括指紋感測裝置102的手持裝置100的示意性圖示，該指紋感測裝置102包括觸控式螢幕顯示器104。指紋感測裝置102可以用於例如行動電話、平板電腦、可擕式電腦或者需要某種方法來識別及/或驗證使用者的任何其它電子裝置。
如俯視圖中所見，圖2A是根據本發明的實施方式的指紋感測裝置200的示意性圖示。特別地，圖2A示出了多個中介結構202的輪廓，其中每一個中介結構202被佈置在感測裝置200的感測元件204上。
圖2B進一步詳細地示出了感測裝置200，其中示出了包括感測元件204陣列的感測晶片206。此處，可以看出，在中介結構202之間的空間中佈置有黏合劑208，並且保護板210藉由黏合劑208附接至感測裝置200。可以以高精度來製造保護板210，並且感測區域上的厚度變化通常
小於2μm。此外，感測元件204的表面與保護板210的表面212之間的距離被中介結構202的高度限定。中介結構的高度通常在5μm至50μm的範圍內。針對特定應用的中介結構的高度可以基於以下來選擇，例如：用於將感測晶片與基板連接的接合技術，或者所使用的黏合劑的類型。感測元件204的表面平面被限定為感測平面，並且保護板210的表面212被限定為感測表面212。
在包括觸控式螢幕的裝置中，保護板210也可以是蓋玻璃，並且覆蓋指紋感測裝置的蓋玻璃也可以覆蓋手持裝置的顯示部分和觸控式螢幕部分。原則上，保護板可以是用於在覆蓋和保護感測裝置的同時仍然允許放置在保護板的表面上的手指與感測元件之間的電容耦合的任何結構。
感測元件204在此處被繪示為佈置成方形陣列，該感測元件具有約50μm×50μm的尺寸，並且相鄰元件之間的距離為約5μm。感測元件204是導電的，通常是含金屬的，並且可以一般被近似地認為是充當平行板電容器中的一個板，其中放置在指紋感測裝置200的感測表面212上的手指表示另一個板。每一個感測元件204被連接至讀出電路(未繪示出)，以用於檢測該感測元件204中的每一個感測元件與放置在感測表面212上的手指之間的電容耦合。
圖3A是根據本發明的實施方式的指紋感測裝置300的示意性圖示，其中中介結構302被設置成與感測元件204之間的邊界對準的平行的行或凸部的形式。
在圖3B中，可以看出，黏合劑被佈置成填滿凸部302之間
的空間並且將保護板210附接至感測晶片206。
圖4A是指紋感測裝置400的替選實施方式的示意性圖示，其中中介結構402被佈置成與相鄰感測元件204之間的邊界對準，但是在相鄰感測元件204之間的中介結構402中具有間隙或開口。
圖4B是指紋感測裝置410的替代實施方式的示意性圖示，其中中介結構412被佈置在感測元件204陣列外部的感測晶片上，這限定了感測區域。因此，黏合劑208可以被佈置成完全覆蓋感測元件204，從而提供了均勻的覆蓋層。如可以在圖4B中看出的，在相鄰中介結構412之間存在空間，這允許液體黏合劑在黏合劑被沉積時透過形成在結構之間的空隙而流出。因此，當保護板210被佈置在感測裝置410上以使保護板210支撐在中介結構412上時，任何額外的黏合劑都可以被擠出到中介結構412外部。應注意，圖4B中所示的構造是中介結構的許多可能構造之一，並且中介元件的許多不同的構造都是可能的，其中主要特徵在於中介結構全部具有相同的高度並且它們提供對保護板的機械支撐。
提供如上述圖2至圖4中所示的中介結構的優點在於：當液體黏合劑被分散時，黏合劑可以容易地流出並且填充中介結構之間的空間，從而形成沒有氣隙的均勻層，這進而在感測元件204與感測表面212之間產生被明確限定的介電結構。黏合劑可以例如具有與製作中介結構的材料相同的介電常數，從而使包括中介結構和黏合劑的層從介電角度來看表現為均勻的層。
可替代地，可以使用具有不同介電常數的黏合劑和中介結構，在這種情況下，介電常數的差異可以被用來使電場朝感測元件集中。
這要求位於每一個感測元件正上方的材料應具有比周圍材料高的介電常數。以圖2A至圖2B中的感測裝置200為例，中介結構202需要具有比黏合劑208的介電常數高的介電常數來實場集中效應。
圖5是概述了根據本發明的實施方式的製造方法的一般步驟的流程圖。另將參照圖6A至圖6G來討論該製造方法。
首先，在圖6A中繪示出的步驟502中，提供包括多個感測晶片602的圓形晶圓600。晶圓600可以例如是其中已使用習知CMOS相容製程而形成感測晶片602的矽晶圓。透過使用全尺寸的圓形晶圓，可以實現大規模處理的優點。
接下來504，如圖6B中所示，在晶圓600的表面上形成中介層604，從而覆蓋感測晶片602以在晶圓600的表面上形成均勻的層。中介層604(也可以被稱為塗覆層)被形成為具有均勻的厚度並且覆蓋晶圓600的整個區域。中介層604可以例如是透過旋轉塗佈或噴塗沉積的光阻劑，並且該光阻劑可以是正光阻劑或負光阻劑。旋轉塗佈和噴塗是可以以高精度的晶圓尺度來執行的沿用已久的製造技術，從而提供在晶圓600的表面上具有均勻厚度的中介層604。為了實現經沉積的層的高的均勻性，可以使用超音波噴嘴來有利地進行噴塗。此外，還可以使用諸如噴墨列印或3D列印之類的方法來形成中介結構。
在圖6C中所示的下一步驟506中，使用光微影法在晶圓的表面上形成中介結構606。此處，中介結構以其中各個結構606居中於對應的感測元件608上的單一結構的方式來設置。中介結構606的截面被繪示為實質上為六邊形。然而，中介結構的截面原則上可以任意地選擇，並且其
可以是圓形、方形，或者具有在其之間的任何多邊形形狀。另外，中介結構不需要是對稱的，也不需要在豎直方向上對稱。
作為使用光阻劑來形成上述中介結構的替代，也可以用其它材料來形成中介結構。作為例示，可以在晶圓上形成硬遮罩(例如SiN遮罩)，在這之後使用光微影法圖案化以及後續的深反應離子蝕刻(DRIE)對硬遮罩進行圖案化。也可以使用雷射燒蝕來去除所選區域中的材料，以形成期望的中介結構的圖案。另外，出於製造中介結構和相關幾何結構的目的，也可以使用諸如噴墨列印或3D列印之類的附加技術。
在形成中介結構之後，可以用電漿清洗製程來處理中介層，以改進中介結構與後續沉積的黏合劑之間的黏合性。電漿清洗可以例如包括混合有惰性氣體(例如氮或氬)的氧氣。
在晶圓上形成中介結構606之後，將晶圓切割成508如圖6D中所示的單獨的感測晶片610。圖6D進一步示出了在感測晶片上的接合墊609，接合墊609隨後被用來將感測晶片602電連接至基板。如圖6E中所示，隨後將單一感測晶片佈置510在包括讀出電路(未繪示出)的對應的基板612上，用於讀出來自感測晶片610的感測元件608的資訊，以形成指紋圖像。藉由從感測晶片上的第一接合墊610延伸至基板上的第二接合墊618的接合線614來將感測晶片610連接至基板612。此處，僅繪示出了一條接合線以避免附圖混亂。
作為圖6F中所示的下一步驟512，透過將黏合劑620分散在中介層上來提供液體黏合劑620，以便黏合劑620填充中介結構606之間的空間。
在如圖6G中所示的最後步驟516中，藉由黏合劑620將保護板210附接至感測裝置。將保護板210佈置在黏合劑620上並施加一定壓力，以便黏合劑620被重新分佈以填充相鄰中介元件606之間的所有空間。將保護板向下壓，直到其支撐在中介結構上為止。在感測晶片上施加黏合劑的步驟之後，可以包含乾燥步驟(有時被稱為測試階段固化)以使黏合劑部分乾燥。萬一固化，則可以在隨後的組裝步驟中透過施加熱和壓力來將保護板附接至部分固化/乾燥的黏合劑。
圖7示出了其中利用穿過感測晶片610的通孔連接部702來形成感測元件與基板612之間的電連接的感測裝置。這樣的通孔連接部702也可以被稱為矽穿孔(TSV)連接部。
雖然上述方法被繪示出為從整個晶圓開始，但是同樣地可以在已切割好的感測晶片上形成中介結構。
此外，保護板還可以設置有框架(也可以被稱為邊框)，其在保護板處於適當位置時包圍感測晶片。邊框可以例如有助於保護感測晶片與基板之間的接合線。邊框也可以是充當手指的驅動元件以及/或者起到ESD放電節點作用的傳導結構。
應注意，本文中討論的本發明的一般方面不限於本說明中公開的具體尺寸和大小。上述說明僅提供了如透過申請專利範圍限定的發明構思的例示性實施方式。
雖然已經參照其特定例示性實施方式描述了本發明，但是於本領域技術人員而言顯然有許多不同的變化、修改等。另外，應注意，雖然本裝置和方法的部分可以以各種方式被省略、互換或佈置，但是本裝置
和方法仍能執行本發明的功能。
另外，在實施請求保護的發明時，根據對附圖、公開內容和所附申請專利範圍的學習，本領域技術人員可以理解並且實現對公開的實施方式的變型。在申請專利範圍中，詞語“包括”不排除其它元件或步驟，並且不定冠詞“一”不排除多個。在相互不同的附屬申請專利範圍中列舉某些手段的這一事實不表示不能有利地使用這些手段的組合。
202‧‧‧中介結構
204‧‧‧感測元件
206‧‧‧感測晶片
208‧‧‧黏合劑
210‧‧‧保護板
212‧‧‧感測表面
Claims (19)
- 一種指紋感測裝置，其包括：感測晶片，其包括感測元件的陣列，該感測元件被配置成連接至讀出電路，以用於檢測該感測元件中的每一個感測元件與放置在該感測裝置的感測表面上的手指之間的電容耦合，其中該感測元件的表面限定感測平面；多個中介結構，其被佈置在該感測晶片上而在該感測平面上方延伸，其中該多個中介結構在該感測平面上方具有實質上相同的高度；以及保護板，其藉由佈置在該感測晶片上的黏合劑而附接至該感測晶片，其中該保護板支撐在該中介結構上，使得該保護板與該感測平面之間的距離被該中介結構的高度限定。
- 如申請專利範圍1所述的指紋感測裝置，其中該多個中介結構之間的高度變化小於1μm。
- 如申請專利範圍1所述的指紋感測裝置，其中該多個中介結構包括平行的行。
- 如申請專利範圍3所述的指紋感測裝置，其中該平行的行與該感測晶片的邊緣對準，並且具有與該感測晶片的側面實質上類似的長度。
- 如申請專利範圍1所述的指紋感測裝置，其中該多個中介結構包括位於該感測元件中的每一個感測元件的中間的一個中介結構。
- 如申請專利範圍5所述的指紋感測裝置，其中該多個中介結構係由比該黏合劑所具有的介電常數還高的材料形成。
- 如申請專利範圍1所述的指紋感測裝置，其中該多個中介結構被佈置成與該感測元件之間的邊界對準，使得每一個感測元件的中心部分不被 中介結構覆蓋。
- 如申請專利範圍7所述的指紋感測裝置，其中該多個中介結構係由比該黏合劑所具有的介電常數還低的材料形成。
- 如申請專利範圍1所述的指紋感測裝置，其中該中介結構被佈置在該感測晶片上且位於該感測晶片的感測區域外部的位置處，該感測區域由該感測元件的陣列限定。
- 如申請專利範圍1所述的指紋感測裝置，其中該多個中介結構包括光阻劑。
- 如申請專利範圍1所述的指紋感測裝置，進一步包括佈置在該感測晶片上的接合墊與基板之間的接合線，該感測晶片佈置於該基板上，其中該接合線的接合環的高度低於該中介結構。
- 如申請專利範圍1所述的指紋感測裝置，進一步包括穿過該感測晶片的通孔連接部，以將該感測晶片電連接至基板。
- 一種用於製造指紋感測裝置的方法，該方法包括：提供感測晶片，其包括感測元件的陣列，該感測元件被配置成連接至讀出電路，以用於檢測該感測元件中的每一個感測元件與放置在該感測裝置的感測表面上的手指之間的電容耦合，其中該感測元件的表面限定感測平面；在該感測晶片上形成中介層；由該中介層形成多個中介結構，其中該多個中介結構在該感測平面上方具有實質上相同的高度；在該感測晶片上提供液體黏合劑；以及 在該感測晶片上佈置保護板，使得該黏合劑填滿該多個中介結構之間的空間，並且使得該保護板支撐在該中介結構上。
- 如申請專利範圍13所述的方法，其中透過旋轉塗佈或透過噴塗來沉積該中介層。
- 如申請專利範圍13所述的方法，其中提供該黏合劑包括將液體黏合劑分散在該中介結構上和在該中介結構之間。
- 如申請專利範圍13所述的方法，其中該中介層包括光阻劑。
- 如申請專利範圍16所述的方法，其中形成多個中介結構的步驟包括使用光微影法對該中介層進行圖案化。
- 如申請專利範圍13所述的方法，進一步包括以下步驟：在該中介層上沉積硬遮罩，對該硬遮罩進行圖案化，根據該硬遮罩的圖案對該中介層進行圖案化，以及去除該硬遮罩。
- 一種用於製造指紋感測裝置的方法，包括：提供半導體晶圓；在該半導體晶圓上形成多個指紋感測晶片，每一個感測晶片包括感測元件的陣列，該感測元件被配置成連接至讀出電路，以用於檢測該感測元件中的每一個感測元件與放置在該感測裝置的感測表面上的手指之間的電容耦合，其中該感測元件的表面限定感測平面；在該半導體晶圓上形成中介層，該中介層覆蓋該多個指紋感測晶片的子區域；由該中介層形成多個中介結構，其中該多個中介結構在該感測平面上方具有實質上相同的高度； 將該半導體晶圓切割成多個單一感測晶片；在包括讀出電路的基板上佈置感測晶片；將該感測晶片的該感測元件電連接至該讀出電路；在該感測晶片上提供液體黏合劑；以及在該感測晶片上佈置保護板，使得該黏合劑填滿該多個中介結構之間的空間，並且使得該保護板支撐在該中介結構上。
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