本實(shí)用新型涉及指紋感測裝置。具體地，本實(shí)用新型涉及包括用于增強(qiáng)感測裝置性能的中介結(jié)構(gòu)的指紋感測裝置。

背景技術(shù)：

由于用于身份驗(yàn)證的生物特征裝置(并且特別是指紋感測裝置)的發(fā)展已導(dǎo)致產(chǎn)生被制成更小、更便宜且更具能效的裝置，所以這樣的裝置的可能應(yīng)用在日益增加。

特別地，指紋感測由于小型化因素、相對有利的成本/性能因素以及高的用戶接受度而已經(jīng)被越來越多地用于例如消費(fèi)電子裝置。

基于用于提供指紋感測元件和輔助邏輯電路的CMOS技術(shù)構(gòu)建的電容式指紋感測裝置正日益普及，因?yàn)檫@樣的感測裝置可以被制成既小又具能效，同時(shí)能夠高精度地識別指紋。因此，電容式指紋傳感器被有利地用于消費(fèi)者電子設(shè)備，例如便攜式計(jì)算機(jī)、平板電腦以及移動電話如智能手機(jī)。

指紋感測芯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(shù)個(gè)感測結(jié)構(gòu)與放置在指紋傳感器的表面上的手指之間的電容的量度。感測芯片還可以包括用于處理感測元件陣列的尋址的邏輯電路。

典型的指紋傳感器被保護(hù)，以便手指不與感測元件物理接觸。特別地，可以期望的是，在傳感器之上布置玻璃板來保護(hù)傳感器，或者將傳感器布置在顯示玻璃后面。通過在感測表面與感測元件之間布置元件，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，需要感測元件的靈敏性增加，即感測元件必須能夠測量較低的電容。隨著感測元件被推向關(guān)于最小可測量電容的極限，確保指紋傳感器在傳感器的整個(gè)感測區(qū)域上均勻地測量變得越來越重要。

鑒于上述內(nèi)容，期望改進(jìn)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傳感器的性能。

對于改進(jìn)電容耦合已進(jìn)行了許多嘗試，例如，美國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布置有導(dǎo)電絞線。在導(dǎo)電絞線之間布置有絕緣材料。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(guān)的問題。此外，表面的金屬部分可能會氧化，從而導(dǎo)致不期望的美學(xué)效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述指紋感測裝置的期望特性和現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的是提供一種指紋感測裝置，所述指紋感測裝置改進(jìn)了電容的接近其可測量極限的電容量度。

根據(jù)本實(shí)用新型的第一方面，提供了一種指紋感測裝置，所述指紋感測裝置包括：包括感測元件陣列的感測芯片，所述感測元件被配置成連接至讀出電路，所述讀出電路用于檢測所述感測元件中的每個(gè)感測元件與放置在所述感測裝置的感測表面上的手指之間的電容耦合，其中，所述感測元件的表面限定感測平面；多個(gè)中介結(jié)構(gòu)，其被布置在所述感測芯片上而在感測平面上方延伸，其中，所述多個(gè)中介結(jié)構(gòu)在所述感測平面上方具有基本上相同的高度；以及保護(hù)板，其借助于布置在所述感測芯片上的粘合劑而被附接至所述感測芯片，其中，所述保護(hù)板支承在所述中介結(jié)構(gòu)上，使得所述保護(hù)板與所述感測平面之間的距離被所述中介結(jié)構(gòu)的高度限定。

感測芯片在本上下文中應(yīng)被理解為包括多個(gè)感測元件的芯片，所述感測元件為導(dǎo)電板或墊的形式，通常被布置成陣列，能夠在各個(gè)感測元件與放置在所述指紋感測裝置的外表面上的手指之間形成電容耦合。通過對各個(gè)感測元件的電容耦合的讀出，可以由于取決于電容耦合的距離而檢測到指紋的脊和谷。為了實(shí)現(xiàn)具有足夠分辨率的指紋圖像，通常所述感測元件基本上小于手指的特征(脊和谷)。通常，芯片也可以被稱為管芯。

保護(hù)板通常包括介電材料，以在放置在所述板上的手指與感測芯片的感測元件之間提供良好的電容耦合。特別地，保護(hù)板可以有利地包括玻璃或陶瓷材料，例如化學(xué)增強(qiáng)玻璃、ZrO₂或藍(lán)寶石。上述材料全部提供以下方面的有利的特性：它們硬并因此耐磨和耐撕裂，并且它們是介電的，因此在放置在保護(hù)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(hù)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(jù)本實(shí)用新型的各個(gè)實(shí)施方式的感測芯片隨后可以布置在常規(guī)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(shí)施以形成指紋感測裝置。

本實(shí)用新型是基于以下實(shí)現(xiàn)：感測表面與感測平面之間的更均勻的距離分布可以改進(jìn)指紋感測裝置的性能。特別地，當(dāng)使用保護(hù)板，并且感測表面與感測平面之間的距離增大到指紋的脊與谷之間的電容的差幾乎無法被感測芯片辨別的程度時(shí)，電容耦合在感測裝置的整個(gè)表面上盡可能地均勻變得越來越重要。

此外，由于有時(shí)在感測芯片上提供晶片涂覆材料以保護(hù)和覆蓋感測元件，所以已經(jīng)意識到晶片涂覆材料如果以高精度形成，則可以被用作用于限定感測平面與感測表面之間的距離的中介結(jié)構(gòu)。保護(hù)板的厚度可以被高精度地控制，然而，將保護(hù)板附接至感測芯片的粘合劑通常較難以均勻地沉積，從而呈現(xiàn)較不均勻的表面。因此，之前已經(jīng)通過附接保護(hù)板的粘合劑(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(dǎo)致在距離和隨后的指紋圖像的讀出方面的一些不均勻性。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施方式，在感測元件上提供呈現(xiàn)高的厚度均勻性的中介結(jié)構(gòu)，使得中介結(jié)構(gòu)在感測平面上方具有基本上相同的高度。因此，利用借助于粘合劑附接至感測芯片同時(shí)支承在中介結(jié)構(gòu)上的保護(hù)板，放置在保護(hù)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(gè)感測區(qū)域上應(yīng)用優(yōu)化設(shè)置，從而便于獲得高質(zhì)量的指紋圖像。此外，中介結(jié)構(gòu)優(yōu)選地被布置和配置成為保護(hù)板提供足夠的機(jī)械支承，以避免在使用指紋傳感器時(shí)保護(hù)板的移動或彎曲。

原則上中介結(jié)構(gòu)可以由任何常用的晶片涂覆材料制成，該晶片涂覆材料可以指被布置成覆蓋感測芯片并且特別是感測元件的任何材料。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式，多個(gè)中介結(jié)構(gòu)之間的高度變化可以有利地小于1μm。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式，多個(gè)中介結(jié)構(gòu)可以包括平行的行，該平行的行提供了制造簡單并且可以提供對保護(hù)板的足夠機(jī)械支承的中介結(jié)構(gòu)的組件?？梢曰谥讣y傳感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芯片的邊緣對準(zhǔn)，并且可以具有基本上與感測芯片的側(cè)面類似的長度，從而在感測芯片的整個(gè)區(qū)域上方(包括在感測芯片的邊緣處，以避免發(fā)生任何邊緣效應(yīng))提供用于限定感測平面與感測表面之間的距離的中介結(jié)構(gòu)。

可替選地，根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式，多個(gè)中介結(jié)構(gòu)可以包括居中于感測元件中的每個(gè)感測元件上的一個(gè)中介結(jié)構(gòu)。因此，可以確保每個(gè)單個(gè)的感測元件至感測表面的距離被明確限定，并且所述距離在感測芯片的全部區(qū)域上是均勻的。應(yīng)注意，中介結(jié)構(gòu)的許多不同的構(gòu)造都是可能的，同時(shí)仍然提供上述有利效果。

在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式中，在其中一個(gè)中介結(jié)構(gòu)位于感測元件中的每個(gè)感測元件上的情況下，中介結(jié)構(gòu)可以由具有比粘合劑的介電常數(shù)高的介電常數(shù)的材料形成?？梢酝ㄟ^提供具有比周圍粘合劑的介電常數(shù)高的介電常數(shù)的中介結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)手指與感測元件之間的改進(jìn)的電容耦合。因此，可以借助于介電常數(shù)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(jìn)一步改進(jìn)的指紋感測裝置。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式，多個(gè)中介結(jié)構(gòu)可以被布置成與感測元件之間的邊界對準(zhǔn)，使得各個(gè)感測元件的中心部分不被中介結(jié)構(gòu)覆蓋。對于中介元件的其中感測元件的至少中心部分不被中介結(jié)構(gòu)覆蓋的以上配置，中介結(jié)構(gòu)可以由具有比粘合劑的介電常數(shù)低的介電常數(shù)的材料形成，以實(shí)現(xiàn)以上描述的感測元件與手指之間的改進(jìn)的電容耦合的效果。然后，粘合劑將填充中介結(jié)構(gòu)之間的空間，使得形成相對于材料的介電常數(shù)不均勻的層，并且其中粘合劑的較高的介電常數(shù)提供了改進(jìn)的電容耦合。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式，中介結(jié)構(gòu)可以被布置在感測芯片上的位于感測芯片的感測區(qū)域外部的位置處，感測區(qū)域被感測元件陣列限定。由此，中介結(jié)構(gòu)可以被布置成形成部分包圍感測元件陣列的框架。然后，可以將粘合劑主要布置在由中介元件形成的框架中。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式，多個(gè)中介結(jié)構(gòu)可以包括光致抗蝕劑。通過使用光致抗蝕劑，可以使用常規(guī)光刻法和顯影工藝來形成中介結(jié)構(gòu)，同時(shí)簡化了整體工藝流程。另外，光致抗蝕劑可以容易地被調(diào)整成具有特定的介電常數(shù)，以便可以實(shí)現(xiàn)期望的介電常數(shù)比。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式，感測裝置還可以包括布置在感測芯片上的接合墊與感測芯片被布置在其上的基板之間的接合線，其中，接合線的接合弧高低于中介結(jié)構(gòu)。還可以具有稍微高于中介結(jié)構(gòu)的高度的接合線弧高，在這種情況下，當(dāng)保護(hù)板被附接至感測芯片時(shí)，保護(hù)板可以向下壓到接合線上。

在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式中，感測裝置還可以包括穿過所述感測芯片以將感測芯片電連接至基板的過孔連接部。過孔連接部(通常被稱為硅通孔(TSV)連接部)可以被用來在不使用線接合的情況下將感測芯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(shí)用的情況(例如中介結(jié)構(gòu)的期望高度低于線接合部的高度的情況)。例如，這種情況可以發(fā)生在傳感器與非常厚的保護(hù)板(例如移動電話中的蓋玻璃)一起使用的情況下。

提供了一種制造指紋感測裝置的方法，所述方法包括：提供包括感測元件陣列的感測芯片，所述感測元件被配置成連接至讀出電路，所述讀出電路用于檢測所述感測元件中的每個(gè)感測元件與放置在所述感測裝置的感測表面上的手指之間的電容耦合，其中，所述感測元件的表面限定感測平面；在所述感測芯片上形成中介層；由所述中介層形成多個(gè)中介結(jié)構(gòu)，其中，所述多個(gè)中介結(jié)構(gòu)在所述感測平面上方具有基本上相同的高度；在所述感測芯片上提供液體粘合劑；以及在所述感測芯片上布置保護(hù)板，使得所述粘合劑填滿所述多個(gè)中介結(jié)構(gòu)之間的空間，并且使得所述保護(hù)板支承在所述中介結(jié)構(gòu)上。

通過上述制造方法，可以制造一種呈現(xiàn)上述與本實(shí)用新型的第一方面相關(guān)的優(yōu)點(diǎn)的指紋感測裝置。

粘合劑為液體應(yīng)被解釋為其具有流動性，所述流動性足夠高到允許粘合劑在保護(hù)板被布置在感測芯片上時(shí)重新分布。保護(hù)板被向下壓到感測芯片上，直到保護(hù)板支承在中介結(jié)構(gòu)上為止，從而限定了感測元件與感測表面之間的距離。通過粘合劑的重新分布，可以確保中介結(jié)構(gòu)之間的空間被填充，并且多余的粘合劑被擠出到感測芯片的側(cè)面。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式，中介層可以通過旋涂或通過噴涂被沉積，旋涂和噴涂是允許在沉積所述中介層時(shí)的高精度和厚度均勻性的方法。另外，旋涂和噴涂代表已建立的與常規(guī)CMOS處理技術(shù)兼容的方法，從而提供容易地整合到現(xiàn)有制造工藝中的可控制造工藝。

在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式中，提供粘合劑可以包括將液體粘合劑分散到中介結(jié)構(gòu)上以及在中介結(jié)構(gòu)之間。液體粘合劑可以容易地分散到感測芯片上、中介結(jié)構(gòu)上方以及在中介結(jié)構(gòu)中間。分散粘合劑時(shí)的均勻性不是關(guān)鍵，因?yàn)檎澈蟿⒃诒Ｗo(hù)板被向下壓到粘合劑上時(shí)重新分布。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式，中介層可以有利地包括光致抗蝕劑，并且由此可以使用光刻法來形成多個(gè)中介結(jié)構(gòu)，光刻法是可以以高精度、均勻性和可重復(fù)性來執(zhí)行的沿用已久的制造技術(shù)。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式，所述方法可以包括以下步驟：在中介層上沉積硬掩模；對所述硬掩模進(jìn)行圖案化；根據(jù)所述硬掩模圖案對所述中介層進(jìn)行圖案化；以及去除所述硬掩模。因此，提供了替選的制造技術(shù)。硬掩?？梢岳缬蒘iN制成，并且可以使用常規(guī)光刻法來形成硬掩模中的圖案，隨后將所述圖案轉(zhuǎn)移至中介層。

提供了一種用于制造指紋感測裝置的方法，所述方法包括：提供半導(dǎo)體晶片，在所述半導(dǎo)體晶片上形成多個(gè)指紋感測芯片，各個(gè)感測芯片包括感測元件陣列，所述感測元件被配置成連接至讀出電路，所述讀出電路用于檢測所述感測元件中的每個(gè)感測元件與放置在所述感測裝置的感測表面上的手指之間的電容耦合，其中，所述感測元件的表面限定感測平面；在所述半導(dǎo)體晶片上形成中介層，所述中介層覆蓋所述多個(gè)指紋感測芯片的子區(qū)域；由所述中介層形成多個(gè)中介結(jié)構(gòu)，其中，所述多個(gè)中介結(jié)構(gòu)在感測平面上方具有基本上相同的高度；將所述半導(dǎo)體晶片切成多個(gè)單個(gè)的感測芯片；在包括讀出電路的基板上布置感測芯片；將所述感測芯片的感測元件電連接至所述讀出電路；在所述感測芯片上提供液體粘合劑；以及在所述感測芯片上布置保護(hù)板，使得所述粘合劑填滿所述多個(gè)中介結(jié)構(gòu)之間的空間，并且使得所述保護(hù)板支承在所述中介結(jié)構(gòu)上。

上述方法的優(yōu)點(diǎn)在于可以使用已建立的沉積技術(shù)(例如旋涂)將中介層高度均勻地沉積在整個(gè)晶片上，從而提供其中可以同時(shí)制備大量感測芯片的更有效的制造方法。另外，使用旋涂或噴涂還允許相對于期望的中介層的厚度更容易地修正工藝。

當(dāng)研究所附權(quán)利要求和以下的說明時(shí)，本實(shí)用新型的另外的特征及其優(yōu)點(diǎn)將變得明顯。本領(lǐng)域的技術(shù)人員意識到，本實(shí)用新型的不同特征可以進(jìn)行組合，以在不脫離本實(shí)用新型的范圍的情況下產(chǎn)生除了以下描述的實(shí)施例之外的實(shí)施例。

附圖說明

現(xiàn)在將參考示出本實(shí)用新型的示例實(shí)施方式的附圖來更詳細(xì)地描述本實(shí)用新型的這些和其它方面，其中：

圖1示意性地示出包括根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的指紋感測裝置的手持電子裝置；

圖2A至圖2B示意性地示出根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的指紋感測裝置；

圖3A至圖3B示意性地示出根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的指紋感測裝置；

圖4A至圖4B示意性地示出根據(jù)本實(shí)用新型的多個(gè)實(shí)施方式的指紋感測裝置；

圖5是概述用于制造指紋感測裝置的方法的一般步驟的流程圖；

圖6A至圖6G示意性地示出用于制造指紋感測裝置的方法；以及

圖7示意性地示出根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的指紋感測裝置。

具體實(shí)施方式

在本詳細(xì)描述中，主要參考電容式指紋感測裝置來討論根據(jù)本實(shí)用新型的指紋感測裝置的各種實(shí)施方式。還討論了用于制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包括觸摸屏顯示器104。指紋感測裝置102可以用于例如移動電話、平板電腦、便攜式計(jì)算機(jī)或者需要某種方法來識別和/或驗(yàn)證用戶的任何其它電子裝置。

如俯視圖中所見，圖2A是根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)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(gè)中介結(jié)構(gòu)202的輪廓線，其中，每個(gè)中介結(jié)構(gòu)202被布置在感測裝置200的感測元件204上。

圖2B進(jìn)一步詳細(xì)地示出了感測裝置200，其中示出了包括感測元件204陣列的感測芯片206。此處，可以看出，在中介結(jié)構(gòu)202之間的空間中布置有粘合劑208，并且保護(hù)板210借助于粘合劑208附接至感測裝置200?？梢砸愿叩木葋碇圃毂Ｗo(hù)板210，并且跨感測區(qū)域的厚度變化通常小于2μm。此外，感測元件204的表面與保護(hù)板210的表面212之間的距離被中介結(jié)構(gòu)202的高度限定。中介結(jié)構(gòu)的高度通常在5μm至50μm的范圍內(nèi)。針對特定應(yīng)用的中介結(jié)構(gòu)的高度可以例如基于以下來選擇：用于將感測芯片與基板連接的接合技術(shù)或者所使用的粘合劑的類型。感測元件204的表面平面被限定為感測平面，并且保護(hù)板210的表面212被限定為感測表面212。

在包括觸摸屏的裝置中，保護(hù)板210也可以是蓋玻璃，并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摸屏部分。原則上，保護(hù)板可以是用于在覆蓋和保護(hù)感測裝置的同時(shí)仍然允許放置在保護(hù)板的表面上的手指與感測元件之間的電容耦合的任何結(jié)構(gòu)。

感測元件204在此處被示為布置成方形陣列，該感測元件具有約50μm×50μm的尺寸，并且相鄰元件之間的距離為約5μm。感測元件204是導(dǎo)電的，通常是含金屬的，并且可以作為一般近似被認(rèn)為是充當(dāng)平行板電容器中的一個(gè)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(gè)板。每個(gè)感測元件204被連接至讀出電路(未示出)，所述讀出電路用于檢測所述感測元件204中的每個(gè)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(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的指紋感測裝置300的示意性圖示，其中，中介結(jié)構(gòu)302被設(shè)置成與感測元件204之間的邊界對準(zhǔn)的平行的行或脊的形式。

在圖3B中，可以看出，粘合劑被布置成填滿脊302之間的空間并且將保護(hù)板210附接至感測芯片206。

圖4A是指紋感測裝置400的替選實(shí)施方式的示意性圖示，其中，中介結(jié)構(gòu)402被布置成與相鄰感測元件204之間的邊界對準(zhǔn)，但是在相鄰感測元件204之間的中介結(jié)構(gòu)402中具有間隙或開口。

圖4B是指紋感測裝置410的替選實(shí)施方式的示意性圖示，其中，中介結(jié)構(gòu)412被布置在感測元件204陣列外部的感測芯片上，這限定了感測區(qū)域。因此，粘合劑208可以被布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(jié)構(gòu)412之間存在空間，這允許液體粘合劑在粘合劑被沉積時(shí)通過形成在結(jié)構(gòu)之間的空隙而流出。因此，當(dāng)保護(hù)板210被布置在感測裝置410上以使保護(hù)板210支承在中介結(jié)構(gòu)412上時(shí)，任何額外的粘合劑都可以被擠出到中介結(jié)構(gòu)412外部。應(yīng)注意，圖4B中所示的構(gòu)造是中介結(jié)構(gòu)的許多可能構(gòu)造之一，并且中介元件的許多不同的構(gòu)造都是可能的，其中主要特征在于中介結(jié)構(gòu)全部具有相同的高度并且它們提供對保護(hù)板的機(jī)械支承。

提供如上述圖2至圖4中所示的中介結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于：當(dāng)液體粘合劑被分散時(shí)，粘合劑可以容易地流出并且填充中介結(jié)構(gòu)之間的空間，從而形成沒有氣隙的均勻?qū)?，這進(jìn)而在感測元件204與感測表面212之間產(chǎn)生被明確限定的介電結(jié)構(gòu)。粘合劑可以例如具有與制作中介結(jié)構(gòu)的材料相同的介電常數(shù)，從而使包括中介結(jié)構(gòu)和粘合劑的層從介電角度來看表現(xiàn)為均勻的層。

可替選地，可以使用具有不同介電常數(shù)的粘合劑和中介結(jié)構(gòu)，在這種情況下，介電常數(shù)的差異可以被用來使電場朝感測元件集中。這要求位于每個(gè)感測元件正上方的材料應(yīng)具有比周圍材料高的介電常數(shù)。以圖2A至圖2B中的感測裝置200為例，中介結(jié)構(gòu)202需要具有比粘合劑208的介電常數(shù)高的介電常數(shù)來實(shí)現(xiàn)場集中效應(yīng)。

圖5是概述了制造方法的一般步驟的流程圖。還將參照圖6A至圖6G來討論該制造方法。

首先，在圖6A中示出的步驟502中，提供包括多個(gè)感測芯片602的圓形晶片600。晶片600可以例如是其中已使用常規(guī)CMOS兼容工藝而形成感測芯片602的硅晶片。通過使用全尺寸的圓形晶片，可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模處理的優(yōu)點(diǎn)。

接下來504，如圖6B中所示，在晶片600的表面上形成中介層604，從而覆蓋感測芯片602以在晶片600的表面上形成均勻的層。中介層604(也可以被稱為涂覆層)被形成為具有均勻的厚度并且覆蓋晶片600的整個(gè)區(qū)域。中介層604可以例如是通過旋涂或噴涂沉積的光致抗蝕劑，并且該光致抗蝕劑可以是正性光致抗蝕劑或負(fù)性光致抗蝕劑。旋涂和噴涂是可以以高精度的晶片尺度來執(zhí)行的沿用已久的制造技術(shù)，從而提供在晶片600的表面上具有均勻厚度的中介層604。為了實(shí)現(xiàn)經(jīng)沉積的層的高的均勻性，可以使用超聲噴嘴來有利地進(jìn)行噴涂。此外，還可以使用諸如噴墨打印或3D打印之類的方法來形成中介結(jié)構(gòu)。

在圖6C中所示的下一步驟506中，使用光刻法在晶片的表面上形成中介結(jié)構(gòu)606。此處，中介結(jié)構(gòu)以其中各個(gè)結(jié)構(gòu)606居中于對應(yīng)的感測元件608上的單個(gè)結(jié)構(gòu)的方式來設(shè)置。中介結(jié)構(gòu)606的截面被示為基本上為六邊形。然而，中介結(jié)構(gòu)的截面原則上可以任意地選擇，并且其可以是圓形、方形，或者具有在其之間的任何多邊形形狀。另外，中介結(jié)構(gòu)不需要是對稱的，也不需要在豎直方向上對稱。

作為使用光致抗蝕劑來形成上述中介結(jié)構(gòu)的替選，也可以用其它材料來形成中介結(jié)構(gòu)。作為示例，可以在晶片上形成硬掩模(例如SiN掩模)，在這之后使用光刻法圖案化以及后續(xù)的深反應(yīng)離子蝕刻(DRIE)對硬掩模進(jìn)行圖案化。也可以使用激光燒蝕來去除所選區(qū)域中的材料，以形成期望的中介結(jié)構(gòu)的圖案。另外，出于制造中介結(jié)構(gòu)和相關(guān)幾何結(jié)構(gòu)的目的，也可以使用諸如噴墨打印或3D打印之類的附加技術(shù)。

在形成中介結(jié)構(gòu)之后，可以用等離子體清洗工藝來處理中介層，以改進(jìn)中介結(jié)構(gòu)與后續(xù)沉積的粘合劑之間的粘合性。等離子體清洗可以例如包括混合有惰性氣體(例如氮或氬)的氧氣。

在晶片上形成中介結(jié)構(gòu)606之后，將晶片切成508如圖6D中所示的單獨(dú)的感測芯片610。圖6D進(jìn)一步示出了在感測芯片上的接合墊609，接合墊609隨后被用來將感測芯片602電連接至基板。如圖6E中所示，隨后將單個(gè)的感測芯片布置510在包括讀出電路(未示出)的對應(yīng)的基板612上，用于讀出來自感測芯片610的感測元件608的信息，以形成指紋圖像。借助于從感測芯片上的第一接合墊610延伸至基板上的第二接合墊618的接合線614來將感測芯片610連接至基板612。此處，僅示出了一個(gè)接合線以避免使附圖混亂。

作為圖6F中所示的下一步驟512，通過將粘合劑620分散在中介層上來提供液體粘合劑620，以便粘合劑620填充中介結(jié)構(gòu)606之間的空間。

在如圖6G中所示的最后步驟516中，借助于粘合劑620將保護(hù)板210附接至感測裝置。將保護(hù)板210布置在粘合劑620上并施加一定壓力，以便粘合劑620被重新分布以填充相鄰中介元件606之間的所有空間。將保護(hù)板向下壓，直到其支承在中介結(jié)構(gòu)上為止。在感測芯片上施加粘合劑的步驟之后，可以包含干法步驟(有時(shí)被稱為測試階段固化)以使粘合劑部分干燥。萬一固化，則可以在隨后的組裝步驟中通過施加熱和壓力來將保護(hù)板附接至部分固化/干燥的粘合劑。

圖7示出了其中利用穿過感測芯片610的過孔連接部702來形成感測元件與基板612之間的電連接的感測裝置。這樣的過孔連接部702也可以被稱為硅通孔(TSV)連接部。

雖然上述方法被示出為從整個(gè)晶片開始，但是同樣地可以在已切好的感測芯片上形成中介結(jié)構(gòu)。

此外，保護(hù)板還可以設(shè)置有框架(也可以被稱為邊框)，其在保護(hù)板處于適當(dāng)位置時(shí)包圍感測芯片。邊框可以例如有助于保護(hù)感測芯片與基板之間的接合線。邊框也可以是充當(dāng)手指的驅(qū)動元件以及/或者起到ESD放電節(jié)點(diǎn)作用的傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)。

應(yīng)注意，本文中討論的本實(shí)用新型的一般方面不限于本說明中公開的具體尺寸和大小。上述說明僅提供了如通過權(quán)利要求限定的實(shí)用新型構(gòu)思的示例實(shí)施方式。

雖然已經(jīng)參照其特定例示性實(shí)施方式描述了本實(shí)用新型，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言許多不同的變化、修改等將變得明顯。另外，應(yīng)注意，雖然本裝置和方法的部分可以以各種方式被省略、互換或布置，但是本裝置和方法仍能執(zhí)行本實(shí)用新型的功能。

另外，在實(shí)施請求保護(hù)的實(shí)用新型時(shí)，根據(jù)對附圖、公開內(nèi)容和所附權(quán)利要求的學(xué)習(xí)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解并且實(shí)現(xiàn)對公開的實(shí)施方式的變型。在權(quán)利要求中，詞語“包括”不排除其它元件或步驟，并且不定冠詞“一”不排除多個(gè)。在相互不同的從屬權(quán)利要求中列舉某些手段的這一事實(shí)不表示不能有利地使用這些手段的組合。