TWI661493B - 晶圓級超聲波晶片規模製造及封裝方法 - Google Patents

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Abstract

一種超聲波模組包含基底、複合層、以及覆蓋層。基底具有上表面。複合層具有頂面、底面及內陷於底面的內凹面。底面位於基底的上表面上，內凹面與上表面之間形成至少一空間。複合層具有至少一第一溝槽，第一溝槽由頂面朝內凹面延伸。第一溝槽將複合層區隔為電路結構與連接電路結構的超聲波結構。覆蓋層結合複合層的頂面。

Description

晶圓級超聲波晶片規模製造及封裝方法
一種超聲波傳遞的技術，特別是指一種超聲波模組及其製造方法。
隨著科技的發展，行動電話、個人筆記型電腦或平板等智慧型電子裝置已經成為了生活中必備之工具，大眾已習慣將重要資訊或是個人資料儲存於智慧型電子裝置內部，而這些智慧型電子裝置的功能或應用程式也越往個人化的方向來發展。為避免重要資訊遭到遺失或是盜用等情況，如今智慧型電子裝置已廣泛地採用於指紋辨識來識別其使用者。
目前已見將超聲波指紋識別技術應用於智慧型電子裝置。一般而言，使用超聲波模組整合於智慧型電子裝置時，係透過將手指接觸超聲波模組的上蓋或是智慧型電子裝置的螢幕保護層，而超聲波模組發送超聲波訊號至手指並且接收被指紋的波峰波谷反射回來的超聲波訊號的強弱而能夠辨識指紋。然而，超聲波模組的超聲波訊號可以藉由介質而傳遞至非與手指接觸的區域，如此將使得超聲波模組所接收的反射超聲波訊號不一定是被手指反射，故較不易辨識指紋。
本發明一實施例提出一種超聲波模組，包含基底、複合層、 以及覆蓋層。基底具有上表面以及相對於上表面的下表面。複合層具有頂面、底面及內陷於底面的內凹面。底面位於基底的上表面上，內凹面與上表面之間形成至少一空間。複合層具有至少一第一溝槽，第一溝槽由頂面朝內凹面延伸。第一溝槽將複合層區隔為電路結構與連接電路結構的超聲波結構。覆蓋層結合複合層的頂面。
本發明提出一種指紋感測封裝模組的製造方法，包含形成一電路層於第一基板上、形成圖案化保護層覆蓋部分的電路層的上表面且未覆蓋暴露於電路層的上表面的第一移除結構、去除第一移除結構以形成第一上部溝槽、由第一上部溝槽內的第一基板的上表面往第一基板的下表面去除部分的第一基板以形成連通第一上部溝槽的第一下部溝槽、由第一基板的下表面往第一基板的上表面去除對應超聲波區的至少一部分第一基板以使第一基板的下表面具有對應於超聲波區的至少一內凹面、形成基底於第一基板的下表面以使內凹面與基底的上表面之間形成至少一空間以及結合覆蓋層於電路層的上表面。於此一實施例中，電路層包括電路區、超聲波區及至少一第一移除結構。其中，第一移除結構暴露於電路層的上表面且由電路層的上表面朝電路層的下表面延伸。超聲波區周圍的一部分被第一移除結構圍繞且超聲波區周圍的另一部分與電路區連接。
綜上所述，本發明實施例提供超聲波模組及其製造方法，其透過在超聲波結構下方形成空間，且此空間與第一溝槽(及/或第二溝槽)連通，以形成由複合層的頂面延伸至基底的上表面的整體空隙。依此，藉由此整體空隙的設計來使得第一超聲波訊號及第二超聲波訊號的傳遞速度不同，以區別第一超聲波訊號及第二超聲波訊號。藉由濾除第二超聲波 訊號，即可透過接收第一超聲波訊號來辨識位於覆蓋層上的手指指紋，透過避免接收第二超聲波訊號而影響辨識指紋圖案，進而提升指紋辨識的準確度。
100、200、300‧‧‧超聲波模組
110‧‧‧基底
120‧‧‧複合層
120a‧‧‧電路結構
120b‧‧‧超聲波結構
122‧‧‧第一基板
1222‧‧‧光感測元件
124‧‧‧電路層
124a‧‧‧電路區
124b‧‧‧超聲波區
124c‧‧‧第一移除結構
124d‧‧‧第二移除結構
1241‧‧‧介電材料層
1242‧‧‧超聲波元件
1243‧‧‧電路佈線
1244‧‧‧連接墊
1245‧‧‧金氧半導體元件
130‧‧‧覆蓋層
140‧‧‧黏著層
150‧‧‧導體層
160‧‧‧接墊
170‧‧‧濾光層
180‧‧‧圖案化保護層
A1‧‧‧黏膠材料層
D1‧‧‧第一溝槽
D11‧‧‧第一上部溝槽
D12‧‧‧第一下部溝槽
D2‧‧‧第二溝槽
D21‧‧‧第二上部溝槽
D22‧‧‧第二下部溝槽
E1‧‧‧第一電極
E2‧‧‧第二電極
E3‧‧‧第三電極
H1‧‧‧空間
P1‧‧‧第一壓電層
P2‧‧‧第二壓電層
S11‧‧‧上表面
S12‧‧‧下表面
S21‧‧‧頂面
S22‧‧‧底面
S23‧‧‧內凹面
S24‧‧‧上表面
S25‧‧‧側表面
W1‧‧‧接觸孔
圖1為本發明一實施例的超聲波模組的結構示意圖。
圖2為本發明另一實施例的超聲波模組的結構示意圖。
圖3為本發明又一實施例的超聲波模組的結構示意圖。
圖4為本發明再一實施例的超聲波模組的結構示意圖。
圖5A至圖5C為本發明一實施例的超聲波元件陣列的部分俯視結構示意圖。
圖6A至圖6H分別是本發明一實施例的超聲波模組的製造方法於各步驟所形成的示意圖。
圖7A至7D為本發明另一實施例的超聲波模組的製造方法於其中部分的步驟所形成的示意圖。
圖8為本發明再一實施例的超聲波模組的製造方法於其中之一步驟所形成的示意圖。
圖1為本發明一實施例的超聲波模組的結構示意圖。請參閱圖1，超聲波模組100包括基底110、複合層120以及覆蓋層130。複合層120位於基底110上，覆蓋層130結合於複合層120的頂面。
基底110具有上表面S11以及相對於上表面S11的下表面 S12，其用以承載複合層120。於一實施態樣中，基底110可以是矽基板、玻璃基板、藍寶石基板、塑膠基板等具有支撐作用的承載板。
複合層120設置於基底110上。複合層120具有頂面S21、底面S22及內陷於底面S22的內凹面S23。其中，複合層120的底面S22位於基底110的上表面S11。於一實施態樣中，底面S22可以透過雙面膠、黏性油墨或黏性塗料等黏膠材料層A1來接觸基底110的上表面S11，於此，內凹面S23與基底110的上表面S11之間形成至少一空間H1。須說明的是，內凹面S23與基底110的上表面S11之間可以形成一個或是複數個不連通的空間。於此一實施例，如圖1所繪示，內凹面S23與上表面S11之間形成一個空間H1。
複合層120具有至少一第一溝槽D1，且第一溝槽D1由頂面S21朝內凹面S23延伸。於此，第一溝槽D1連通空間H1。第一溝槽D1圍繞於超聲波結構120b周圍的一部分，而超聲波結構120b周圍的另一部分(未被第一溝槽D1圍繞的部分)與電路結構120a連接。於一實施態樣中，第一溝槽D1將複合層120區隔為電路結構120a與懸浮連接電路結構120a的超聲波結構120b。於此，第一溝槽D1可以避免超聲波元件1242的超聲波訊號和電子元件的訊號相互干擾。超聲波結構120b對應於空間H1且懸浮於空間H1上。換言之，於基底110的垂直投影方向上，超聲波結構120b的投影與空間H1的投影重疊。
於一實施態樣中，複合層120包括第一基板122及位於第一基板122上的電路層124，其中複合層120的頂面S21即相當於電路層124的上表面，而複合層120的底面S22及內凹面S23即相當於第一基板122的 下表面。於一實施態樣中，第一基板122為矽晶片(wafer)。於另一實施態樣中，電路層124包括介電材料層1241、至少一或是複數個超聲波元件1242、電路佈線1243以及至少一連接墊1244，而超聲波元件1242、電路佈線1243以及連接墊1244分布於介電材料層1241內。
複數個超聲波元件1242呈二維陣列排列。各超聲波元件1242包括第一壓電層P1、第二壓電層P2、第一電極E1、第二電極E2及第三電極E3。第二壓電層P2位於第一壓電層P1上且第二壓電層P2具有接觸孔W1。第一電極E1位於第一壓電層P1和第二壓電層P2之間且接觸孔W1暴露出部分的第一電極E1。第二電極E2位於第二壓電層P2上且透過接觸孔W1接觸第一電極E1。第三電極E3位於第二壓電層P2上。
電路佈線1243用以作為各超聲波元件1242之間及/或其他元件之間電性連接的線路。連接墊1244的至少其中一表面暴露於複合層120的一側表面(於此實施態樣為暴露於電路結構120a的一側表面，如圖1所繪示)，以便與外界電路電性連接。於實務上，連接墊1244可以視整體電性連接需求而與至少部分的電路佈線電性連接。
於此，超聲波結構120b係指所述超聲波元件1242所分布的複合層120之區域，亦即超聲波結構120b包括位於電路層124的超聲波區124b及對應超聲波區124b的第一基板122。電路結構120a係指所述電路佈線1243及連接墊1244大致上所分布的複合層120之區域，亦即電路結構120a包括位於電路層124的電路區124a及對應電路區124a的第一基板122。於一實施態樣中，超聲波結構120b懸浮於空間H1上，亦即，超聲波結構120b的第一基板122的下表面(即複合層120的內凹面S23)並未與基 底110的上表面S11接觸。於一實施態樣中，位於電路結構120a的第一基板122的下表面(即複合層120的底面S22)與基底110的上表面S11接觸。
於一實施態樣中，超聲波模組100包括導體層150及接墊160。導體層150位於電路結構120a的側表面S25且延伸至基底110的下表面S12，且導體層150電性連接暴露於電路結構120a的側表面S25的連接墊1244。接墊160位於基底110下表面S12，於一實施態樣中，接墊160位於延伸至下表面S12的導體層150上方。於此，連接墊1244可藉由導體層150而與接墊160電性連接，進而元件(例如超聲波元件1242)可與外界電路電性連接。
覆蓋層130結合複合層120的頂面S21(亦即，電路層124的上表面)。於此一實施例中，第一溝槽D1與空間H1連通，且第一溝槽D1與空間H1連通的整體空隙可視為由複合層120的頂面S21延伸至基底110的上表面S11。覆蓋層130用以作為模組整體的蓋板，提供使用者的手指觸碰並且避免微粒掉落於第一溝槽D1與空間H1連通的整體空隙。於一實施態樣中，覆蓋層130可以是玻璃基板、塑膠基板、矽基板或是藍寶石基板等。於另一實施態樣中，覆蓋層130亦可以是應用於電子裝置的螢幕或是蓋板(例如是觸控裝置之觸控蓋板)。
於一實施態樣中，超聲波模組100更包括黏著層140。黏著層140位於覆蓋層130與複合層120之間，而覆蓋層130透過黏著層140結合複合層120的頂面S21。具體來說，黏著層140為黏著材料，其具有黏性，其可以施加在覆蓋層130上或是施加在複合層120的頂面S21上。覆蓋層130能透過黏著層140而與複合層120結合。
在另一實施例中，複合層120可以更包括至少一光感測元件1222。圖2為本發明另一實施例的超聲波模組的結構示意圖。於一實施態樣中，超聲波模組200的光感測元件1222設置於第一基板122內，其中，光感測元件1222可以位於電路結構120a的下方及/或超聲波結構120b的下方。於另一實施態樣中，超聲波模組200包括多個光感測元件1222，呈二維陣列排列。光感測元件1222所組成的陣列位於超聲波元件1242所組成的陣列的下方。其中，光感測元件1222所組成的陣列的位置可以對應或是未對應超聲波元件1242所組成的陣列。
在又一實施例中，超聲波模組200可以更包括至少一濾光層170。如圖2所繪示，濾光層170位於複合層120的頂面S21上且對應光感測元件1222。於此實施態樣中，濾光層170設置於複合層120的頂面S21。不過，於另一實施態樣中，濾光層170亦可設置於覆蓋層130上(未繪示)。於此，光感測元件1222所發出的光通過濾光層170時，可以僅允許特定波長範圍的光通過。舉例而言，濾光層170可以視設計而僅允許紅外光或是綠光等波長範圍的光通過。此外，位於不同位置的濾光層170的濾光特性可以視設計而相同或者是不同。換言之，位於不同位置的濾光層170可以使相同波長範圍的光通過，也可以使不同波長範圍的光通過。
在又一實施例中，複合層120可以更包括至少一個第二溝槽D2。圖3為本發明又一實施例的超聲波模組的結構示意圖。請參閱圖3，超聲波模組300可以更包括至少一第二溝槽D2，且第二溝槽D2位於複合層120的超聲波結構120b內。於一實施態樣中，複合層120包括複數個第二溝槽D2，且此些第二溝槽D2都位於超聲波結構120b內，各第二溝槽D2 由頂面S21朝內凹面S23延伸以連通空間H1。各第二溝槽D2圍繞於其中一超聲波元件1242周圍的一部分，而所述超聲波元件1242周圍的另一部分(未被第二溝槽D2圍繞的部分)與超聲波結構120b的其他區域或是與電路結構120a連接。換言之，其中一第二溝槽D2區隔至少兩相鄰的超聲波元件1242。
需特別說明的是，由於覆蓋層130結合複合層120的頂面S21(亦即，電路層124的上表面)，因此於一實施例中第一溝槽D1與空間H1連通形成一由複合層120的頂面S21延伸至基底110的上表面S11的整體空隙(如圖1所繪示)，且於另一實施例中第一溝槽D1、第二溝槽D2與空間H1連通形成一由複合層120的頂面S21延伸至基底110的上表面S11的整體空隙(如圖3所繪示)。換言之，此些整體空隙並未分布到超聲波結構120b與覆蓋層130之間。依此，超聲波元件1242所發出的朝覆蓋層130的方向傳遞的第一超聲波訊號大致係經由固體介質(介電材料層1241、覆蓋層130、手指等)傳遞；而超聲波元件1242所發出的朝基底110的方向傳遞的第二超聲波訊號大致係經由氣體介質及/或固體介質(第一基板122、空間H1、基底110等)傳遞。
也就是說，第一超聲波訊號的傳遞僅經由同一種類的介質(固體介質)，而第二超聲波訊號的傳遞須經由不同種類的介質(氣體介質及/或固體介質)。依此，經由介電材料層1241、覆蓋層130傳遞並被手指反射後回傳的第一超聲波訊號的速度和經由第一基板122、空間H1的空氣並被基底110反射後回傳的第二超聲波訊號的速度不相同。於此，此整體空隙的設計能夠使得第一超聲波訊號和第二超聲波訊號的傳輸速度不 同，進而辨別出並且濾除第二超聲波訊號而僅接收第一超聲波訊號。因此，能夠達到透過第一超聲波訊號來辨識位於覆蓋層130上的手指指紋，並且避免第二超聲波訊號的干擾，進而提升指紋辨識的準確度。
於再一實施例中，內凹面S23與基底110的上表面S11之間形成複數個不連通的空間H1。如圖4所繪示，超聲波結構120b位於此些空間H1上且各空間H1對應各超聲波元件1242。於此，此些空間H1的設計能夠使得各超聲波元件1242的第一超聲波訊號和第二超聲波訊號的傳輸速度不同。第一溝槽D1將複合層120區隔為電路結構120a與連接電路結構120a的超聲波結構120b。於此，第一溝槽D1可以避免超聲波元件1242的超聲波訊號和電子元件的訊號相互干擾。於一實施態樣中，第一溝槽D1可以不與此些空間H1連通，如圖4所繪示。於另一實施態樣中，第一溝槽D1可以視設計與此些空間H1連通(未繪示)。
此外，於一實施例中，超聲波元件1242可以藉由超聲波訊號作為載體以將欲傳遞的聲音訊息傳遞出去。其中，超聲波元件1242可以針對所處空間的某個特定區域藉由超聲波訊號作為載體發出聲音通知。於一實施態樣中，呈二維陣列排列的複數個超聲波元件1242可以具有多種陣列排列的形狀設計，例如是正方形陣列、長方形陣列或是六邊形陣列等，如圖5A至圖5C所繪示。不過，於此，本發明並不對此些超聲波元件1242的數量加以限制。透過設計不同形狀的超聲波元件陣列，使得各個超聲波元件1242所發出的超聲波訊號的波束互相疊加，進而此些超聲波元件1242能夠形成較佳的指向性。
於另一實施例中，超聲波元件1242所產生的超聲波訊號會 被手指指紋的波峰波谷所反射，透過被反射的超聲波信號可以辨識手指指紋的紋路。此外，或是亦可用於感應被手掌反射的超聲波訊號，以實現手勢辨識。
於又一實施例中，光感測元件1222可以為紅外線光感測器，用於測量人與超聲波模組之間的距離。當光感測元件1222係為熱感測器時，利用溫度的變化來感測物體(或人體)與光感測元件1222之間的距離或是物體(或人體)的移動方向。於此，光感測元件1222可將對接近超聲波模組的物體或人體感測距離或是移動方向以產生一距離訊號或是方向訊號並傳輸至超聲波元件1242，使得超聲波元件1242能夠依據距離訊號或是方向訊號而針對特定的物體或人體產生超聲波訊號。
圖6A至圖6H分別是本發明一實施例的超聲波模組的製造方法於各步驟所形成的示意圖。請依序配合參照圖6A至圖6H。
首先，如圖6A所繪示，形成電路層124於第一基板122的上表面S24。其中，電路層124包括電路區124a、超聲波區124b及至少一第一移除結構124c。於此，電路區124a係指電路佈線1243及連接墊1244大致上所分布的電路層124之區域，而超聲波區124b係指超聲波元件1242所分布的電路層124之區域。第一移除結構124c暴露於電路層124的上表面(亦即複合層120的頂面S21)，且由電路層124的上表面朝電路層124的下表面延伸。超聲波區124b周圍的一部分被第一移除結構124c圍繞且超聲波區124b周圍的另一部分與電路區124a連接。換言之，第一移除結構124c將電路層124區隔為電路區124a與連接電路區124a的超聲波區124b。
於一實施態樣中，電路層124可以視設計包括至少一光感測 元件1222。如圖6A所繪示，電路層124包括複數個光感測元件1222，且此些光感測元件1222分布於電路區124a或超聲波區124b的下方的第一基板122內。於此，可進行一選擇性的製程步驟，形成濾光層170於電路層124的上表面之上且對應光感測元件1222。於此實施態樣中，濾光層170設置於電路層124的上表面。不過，於另一實施態樣中，濾光層170亦可於後續製程步驟中形成於覆蓋層130上(未繪示)。
如圖6B所繪示，先形成整層保護層(未繪示)於電路層124的上表面(亦即複合層120的頂面S21)。倘若電路層124的上表面形成有濾光層170，則整層保護層亦覆蓋濾光層170。接著，經由微影蝕刻製程將整層的保護層圖案化，以形成島狀的圖案化保護層180。其中，圖案化保護層180覆蓋部分的電路層124的上表面，且未覆蓋暴露於電路層124的上表面的第一移除結構124c。於一實施態樣中，圖案化保護層180(或整層保護層)的材料為光阻材料。
如圖6C所繪示，透過蝕刻製程(例如是濕蝕刻製程，wet etching process)將未被圖案化保護層180覆蓋的第一移除結構124c移除，以形成第一上部溝槽D11。其中，第一上部溝槽D11係由電路層124的上表面延伸至電路層124的下表面，且暴露出部分的第一基板122的上表面S24。
如圖6D所繪示，透過非等向性蝕刻製程(例如是深式反應離子蝕刻製程，DRIE)由第一上部溝槽D11內的第一基板122的上表面往第一基板122的下表面去除部分的第一基板122，以形成連通第一上部溝槽D11的第一下部溝槽D12。換言之，沿第一上部溝槽D11再繼續蝕刻出 第一下部溝槽D12。其中，第一上部溝槽D11和第一下部溝槽D12連通以形成第一溝槽D1。由於第一移除結構124c係圍繞超聲波區124b周圍的一部分而非圍繞超聲波區124b的周圍全部，所以第一上部溝槽D11和第一下部溝槽D12所形成的第一溝槽D1亦圍繞超聲波區124b周圍的一部分而非圍繞超聲波區124b的周圍全部。
如圖6E所繪示，由第一基板122的下表面(亦即複合層120的底面S22)往第一基板122的上表面去除對應超聲波區124b的部分第一基板122，以使第一基板122的下表面具有對應於超聲波區124b的內凹面S23。其中，內凹面S23與第一下部溝槽D12連通。於一實施態樣中，可以透過深式反應離子蝕刻製程(DRIE)來移除部分的第一基板122。於此，第一溝槽D1將複合層120區隔為電路結構120a(包括電路區124a及對應電路區124a的第一基板122)與超聲波結構120b(包括超聲波區124b及對應超聲波區124b的第一基板122)，且超聲波結構120b與電路結構120a懸浮連接。
如圖6F所繪示，形成基底110於第一基板122的下表面(亦即複合層120的底面S22)。於一實施態樣中，底面S22可以透過黏膠、雙面膠、黏性油墨或黏性塗料等來接觸基底110的上表面S11，使得內凹面S23與基底110的上表面S11之間形成空間H1。於此，空間H1連通第一溝槽D1(亦即連通的第一上部溝槽D11和第一下部溝槽D12)。
如圖6G所繪示，切割電路層124及第一基板122的側表面S25，因此，電路層124的側表面會暴露出連接墊1244。
如圖6H所繪示，形成導體層150於電路層124的側表面S25 至基底110的下表面S12。於一實施態樣中，可以透過濺鍍(Sputter)、噴鍍(spray)或是塗布等方式將導電材料覆蓋於電路層124的側表面S25至基底110的下表面S12。導體層150電性連接暴露於電路層124的側表面S25的連接墊1244。接著，形成接墊160於導體層150上。於此，連接墊1244可藉由導體層150而與接墊160電性連接，進而元件(例如超聲波元件1242、電路佈線1243、金氧半導體元件1245等)可與外界電路電性連接。於一實施態樣中，接墊160位於延伸至下表面S12的導體層150上方。於一實施態樣中，接墊160可以為錫球或是凸塊，且可以透過電鍍(Elcctroplating)或印刷(print)等佈植錫球製程形成接墊160。
請再次參閱圖2，結合覆蓋層130於電路層124的上表面(亦即，複合層120的頂面S21)。於一實施態樣中，可以透過形成黏著層140於複合層120與電路層124之間，使覆蓋層130與電路層124的上表面結合。舉例而言，施加黏著層140於覆蓋層130上，或者是施加於電路層124的上表面。倘若圖案化保護層180未於製程中去除時，黏著層140亦可以施加於位於電路層124上的圖案化保護層180。於一實施態樣中，黏著層140可以是黏膠、雙面膠、黏性油墨或黏性塗料等。
圖7A至7D為本發明另一實施例的超聲波模組的製造方法於其中部分的步驟所形成的示意圖。於此，圖7A之步驟為接續圖6A的步驟進行，請依序配合參照圖7A至7D。於此一實施例中，電路層124更包括第二移除結構124d，且第二移除結構124d暴露於電路層124的上表面(亦即複合層120的頂面S21)，且由電路層124的上表面朝電路層124的下表面延伸。第二移除結構124d圍繞於其中一超聲波元件1242周圍的一部 分，而所述超聲波元件1242周圍的另一部分與超聲波區124b的其他區域或是與電路區124a連接。換言之，其中之一第二移除結構124d區隔至少兩相鄰的超聲波元件1242。
如圖7A所繪示，在形成電路層124於第一基板122的上表面S24之後，先形成整層保護層(未繪示)於電路層124的上表面(亦即複合層120的頂面S21)。倘若電路層124的上表面形成有濾光層170，則整層保護層亦覆蓋濾光層170。接著，經由微影蝕刻製程將整層的保護層圖案化，以形成島狀的圖案化保護層180。其中，圖案化保護層180覆蓋部分的電路層124的上表面，且未覆蓋暴露於電路層124的上表面的第一移除結構124c及第二移除結構124d。於一實施態樣中，圖案化保護層180(或整層保護層)的材料為光阻材料。
如圖7B所繪示，透過蝕刻製程(例如是濕蝕刻製程)將未被圖案化保護層180覆蓋的第一移除結構124c及第二移除結構124d移除，以形成第一上部溝槽D11及第二上部溝槽D21。其中，第一上部溝槽D11和第二上部溝槽D21都係由電路層124的上表面延伸至電路層124的下表面，且暴露出部分的第一基板122的上表面S24。
如圖7C所繪示，透過非等向性蝕刻製程(例如是深式反應離子蝕刻製程，DRIE)由第一上部溝槽D11內的第一基板122的上表面S24往第一基板122的下表面去除部分的第一基板122，以形成連通第一上部溝槽D11的第一下部溝槽D12；以及由第二上部溝槽D21內的第一基板122的上表面往第一基板124的下表面去除部分的第一基板122，以形成連通第二上部溝槽D21的第二下部溝槽D22。換言之，沿第一上部溝槽D11再 繼續蝕刻出第一下部溝槽D12；以及沿第二上部溝槽D21再繼續蝕刻出第二下部溝槽D22。於此，第二上部溝槽D21和第二下部溝槽D22連通以形成第二溝槽D2。由於第二移除結構124d係圍繞至少一或是多個超聲波元件1242周圍的一部分而非圍繞超聲波元件的周圍全部，所以第二上部溝槽D21和第二下部溝槽D22所形成的第二溝槽D2亦圍繞至少一或是多個超聲波元件1242周圍的一部分而非圍繞至少一或是多個超聲波元件1242的周圍全部。
如圖7D所繪示，由第一基板122的下表面(亦即複合層120的底面S22)往第一基板122的上表面S24去除對應超聲波區124b的部分第一基板122，以使第一基板122的下表面具有對應於超聲波區124b的內凹面S23。其中，內凹面S23與第一下部溝槽D12和第二下部溝槽D22連通。於此，第一溝槽D1將複合層120區隔為電路結構120a(包括電路區124a及對應電路區124a的第一基板122)與超聲波結構120b(包括超聲波區124b及對應超聲波區124b的第一基板122)，且超聲波結構120b與電路結構120a懸浮連接；第二溝槽D2都位於超聲波結構120b內，且第二溝槽D2區隔至少兩相鄰的超聲波元件1242。
接下來，接續進行圖6F至圖6H的步驟，由於此些步驟與前述大致相同，故於此不再贅述。
圖8為本發明再一實施例的超聲波模組的製造方法於其中之一步驟所形成的示意圖。於此，圖8的步驟為接續圖6D的步驟進行且取代圖6E的步驟，請參照圖8。於此一實施例中，於去除對應超聲波區124b的至少一部分第一基板122的步驟中，由第一基板122的下表面(亦即複 合層120的底面S22)往第一基板122的上表面去除對應超聲波區124b的複數個不連通的部分的第一基板122，以使第一基板122的下表面具有對應於超聲波區124b的多個內凹面S23，且第一下部溝槽未連通此些內凹面。依此，於後續步驟(如圖6F的步驟)中，此些內凹面S23能夠分別與基底110的上表面S11之間形成複數個不連通的空間H1(如圖4)。
接下來，接續進行圖6G至圖6H的步驟，由於此些步驟與前述大致相同，故於此不再贅述。
綜上所述，本發明實施例提供超聲波模組及其製造方法，其透過在超聲波結構下方形成空間，且此空間與第一溝槽(及/或第二溝槽)連通，以形成由複合層的頂面延伸至基底的上表面的整體空隙。依此，藉由此整體空隙的設計來使得第一超聲波訊號及第二超聲波訊號的傳遞速度不同，以區別第一超聲波訊號及第二超聲波訊號。藉由濾除第二超聲波訊號，即可透過接收第一超聲波訊號來辨識位於覆蓋層上的手指指紋，透過避免接收第二超聲波訊號而影響辨識指紋圖案，進而提升指紋辨識的準確度。
雖然本發明的技術內容已經以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神所作些許之更動與潤飾，皆應涵蓋於本發明的範疇內，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (16)

  1. 一種超聲波模組，包括：一基底，具有一上表面以及相對於該上表面的一下表面；一複合層，具有一頂面、一底面及內陷於該底面的一內凹面，該底面位於該基底的該上表面上，該內凹面與該上表面之間形成至少一空間，該複合層具有至少一第一溝槽，該第一溝槽由該頂面朝該內凹面延伸，且該第一溝槽將該複合層區隔為一電路結構與連接該電路結構的一超聲波結構，該超聲波結構對應於該內凹面；以及一覆蓋層，結合該複合層的該頂面。
  2. 如請求項1所述之超聲波模組，其中該複合層包括至少一光感測元件，該至少一光感測元件位於該電路結構的下方或該超聲波結構的下方。
  3. 如請求項2所述之超聲波模組，更包括至少一濾光層，其中該濾光層位於該複合層的該頂面上且對應該至少一光感測元件。
  4. 如請求項1所述之超聲波模組，其中該第一溝槽連通該至少一空間，該超聲波結構位於該至少一空間上且懸浮連接於該電路結構，於該基底的垂直投影方向上該超聲波結構的投影與該至少一空間的投影重疊。
  5. 如請求項1所述之超聲波模組，其中該超聲波結構包括複數個超聲波元件，該內凹面與該上表面之間形成的該至少一空間為複數個，該超聲波結構位於該些空間上且各該空間對應各該超聲波元件。
  6. 如請求項4所述之超聲波模組，其中該超聲波結構包括複數個超聲波元件，且該複合層更包括至少一個第二溝槽，該至少一第二溝槽位於該超聲波結構內且由該頂面朝該內凹面延伸以連通該空間，且該至少一第二溝槽區隔至少兩相鄰的該超聲波元件。
  7. 如請求項1所述之超聲波模組，更包括一黏著層，該黏著層位於該覆蓋層與該複合層之間，且該覆蓋層透過該黏著層結合該複合層的該頂面。
  8. 如請求項1所述之超聲波模組，其中該電路結構包括一連接墊，該連接墊暴露於該複合層的一側表面，該超聲波模組包括一導體層及一接墊，該導體層位於該複合層的該側表面且延伸至該基底的該下表面，該接墊位於該下表面，該導體層電性連接該連接墊及該接墊。
  9. 如請求項1所述之超聲波模組，其中該複合層包括複數個超聲波元件，呈二維陣列排列，各該超聲波元件包括：一第一壓電層；一第二壓電層，位於該第一壓電層上，該第二壓電層具有一接觸孔；一第一電極，位於該第一壓電層和該第二壓電層之間，該接觸孔暴露出部分的該第一電極；一第二電極，位於該第二壓電層上且透過該接觸孔接觸該第一電極；以及一第三電極，位於該第二壓電層上。
  10. 一種超聲波模組的製造方法，包括：形成一電路層於一第一基板上，其中該電路層位於該第一基板的上表面，該電路層包括一電路區、一超聲波區及至少一第一移除結構，該第一移除結構暴露於該電路層的上表面且由該電路層的上表面朝該電路層的下表面延伸，該超聲波區周圍的一部分被該第一移除結構圍繞且該超聲波區周圍的另一部分與該電路區連接；形成一圖案化保護層覆蓋部分的該電路層的上表面，且未覆蓋暴露於該電路層的上表面的該第一移除結構；去除該第一移除結構，以形成一第一上部溝槽；由該第一上部溝槽內的該第一基板的上表面往該第一基板的下表面去除部分的該第一基板，以形成連通該第一上部溝槽的一第一下部溝槽；由該第一基板的下表面往該第一基板的上表面去除對應該超聲波區的至少一部分該第一基板，以使該第一基板的下表面具有對應於該超聲波區的至少一內凹面；形成一基底於該第一基板的下表面，以使該內凹面與該基底的一上表面之間形成至少一空間；以及結合一覆蓋層於該電路層的上表面。
  11. 如請求項10所述之超聲波模組的製造方法，其中於去除對應該超聲波區的至少一部分該第一基板的該步驟，去除對應該超聲波區的至少一部分該第一基板以使該第一下部溝槽連通該內凹面，該內凹面與該基底的該上表面之間形成該空間。
  12. 如請求項10所述之超聲波模組的製造方法，其中於去除對應該超聲波區的至少一部分該第一基板的該步驟，去除對應該超聲波區的複數個不連通的部分的該第一基板，以使該第一基板的下表面具有對應於該超聲波區的該至少一內凹面為複數個，且該第一下部溝槽未連通該些內凹面，其中，該些內凹面分別與該基底的該上表面之間形成的該至少一空間為複數個，且該些空間彼此不連通。
  13. 如請求項10所述之超聲波模組的製造方法，更包括：切割該電路層的側表面及該第一基板的側表面，以暴露出該電路層的一連接墊；形成一導體層於該電路層的側表面至該基底的相對於該上表面的一下表面；以及形成一接墊於該導體層上，其中該導體層電性連接該連接墊及該接墊。
  14. 如請求項10所述之超聲波模組的製造方法，更包括：在結合該覆蓋層於該電路層的上表面之前，形成一濾光層於該電路層的上表面之上，其中該電路層包括至少一光感測元件，該至少一光感測元件位於該電路區或該超聲波區的下方，該濾光層位於一複合層的該頂面上且對應該至少一光感測元件。
  15. 如請求項10所述之超聲波模組的製造方法，更包括：於去除該第一移除結構時，去除一第二移除結構，以形成一第二上部溝槽，其中，該第二移除結構位於該超聲波區內且暴露於該電路層的上表面且由該電路層的上表面朝該電路層的下表面延伸，該超聲波區包括複數個超聲波元件，該些超聲波元件其中之一的周圍的一部分被該第二移除結構圍繞且該其中一超聲波元件周圍的另一部分與該電路區連接；以及由該第二上部溝槽內的該第一基板的上表面往該第一基板的下表面去除部分的該第一基板，以形成連通該第二上部溝槽的一第二下部溝槽，其中第二下部溝槽連通該內凹面。
  16. 如請求項10所述之超聲波模組的製造方法，更包括：形成一黏著層於一複合層與該電路層之間，其中該覆蓋層透過該黏著層結合該電路層的上表面。
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