用于指紋感測(cè)裝置的連接墊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及感測(cè)裝置。更特別地，本發(fā)明涉及用于感測(cè)指紋的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]由于用于身份驗(yàn)證的生物裝置特別是指紋感測(cè)裝置的發(fā)展已引起使得更小、更低廉以及更節(jié)能的裝置，因此對(duì)這樣的裝置的可能應(yīng)用不斷增多。
[0003]特別地，由于小尺寸因素、相對(duì)有利的成本/性能因素以及高用戶接受度(特別是與視網(wǎng)膜掃描等相比)，所以指紋感測(cè)在例如消費(fèi)者電子裝置中已經(jīng)越來越多地被采用。
[0004]由于基于CMOS技術(shù)構(gòu)建的用于提供指紋感測(cè)元件和輔助邏輯電路的電容式指紋感測(cè)裝置既小又節(jié)能并且同時(shí)能夠高準(zhǔn)確度地識(shí)別指紋，所以這樣的感測(cè)裝置變得越來越受歡迎。因此，電容式指紋傳感器有利地用于消費(fèi)者電子產(chǎn)品例如便攜式計(jì)算機(jī)、平板電腦和移動(dòng)電話。
[0005]指紋感測(cè)芯片通常包括電容式感測(cè)元件陣列，該電容式感測(cè)元件陣列提供指示若干感測(cè)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量的測(cè)量值。感測(cè)芯片還可以包括用于處理對(duì)感測(cè)元件陣列的尋址的邏輯電路。
[0006]此外，感測(cè)芯片通常被安裝在包括讀出電路的單獨(dú)的讀出基板上，其中，感測(cè)芯片的接觸墊被設(shè)置用于使得能夠經(jīng)由引線接合的方式電連接至讀出基板的對(duì)應(yīng)的接觸墊。讀出基板可以是例如印刷電路板(PCB)。
[0007]然而，引線接合部(wirebond)在感測(cè)芯片的表面上方突出了與接合部加上的高度接合引線的彎曲一一通常稱為引線接合部線弧高度一一對(duì)應(yīng)的距離。因此，突出的引線接合部引入了指紋傳感器的組裝和設(shè)計(jì)方面的限制。具體地，在許多應(yīng)用中，既是出于審美的原因也是由于感測(cè)表面的升高部分可能導(dǎo)致手指在突出部分附近部分地被抬起，所以期望能夠提供平的指紋感測(cè)裝置。此外，導(dǎo)電特征的與像素有關(guān)的任何突出部分例如引線接合部將不可避免地使裝置抵抗靜電放電(ESD)的能力退化。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)平的感測(cè)表面，可以設(shè)置足夠厚的頂部涂覆層以使得突出的引線接合部被覆蓋，從而形成平的外表面。然而，較厚的涂層導(dǎo)致放置在表面上的手指與位于涂層下面的感測(cè)元件之間的電容性耦合更弱，這導(dǎo)致感測(cè)裝置的準(zhǔn)確度降低。
[0009]US2011/0254108公開了通過設(shè)置以下保護(hù)板來解決上述問題的指紋感測(cè)裝置，該保護(hù)板具有增強(qiáng)該板的表面上的手指與位于保護(hù)板下面的感測(cè)元件之間的電容性耦合的介電特性。
[0010]雖然如此，仍期望能夠?qū)χ讣y感測(cè)裝置設(shè)置頂層，該頂層具有由感測(cè)裝置的期望的電容性耦合特性而非感測(cè)芯片與基板之間的電連接的幾何形狀而確定的厚度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]鑒于指紋感測(cè)裝置的上述期望的特性，以及現(xiàn)有技術(shù)的上述和其他缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供改進(jìn)的指紋感測(cè)裝置以及用于制造這樣的裝置的方法。
[0012]因此，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種指紋感測(cè)裝置，該指紋感測(cè)裝置包括:感測(cè)電路，該感測(cè)電路包括多個(gè)感測(cè)元件，每個(gè)感測(cè)元件包括被布置在感測(cè)平面中并面向電容式指紋感測(cè)裝置的表面的感測(cè)結(jié)構(gòu)，感測(cè)元件中的每個(gè)感測(cè)元件被配置成提供指示感測(cè)結(jié)構(gòu)與放置在指紋感測(cè)裝置的表面上的手指之間的電磁耦合的信號(hào)；以及多個(gè)連接墊，多個(gè)連接墊電連接至感測(cè)電路，以提供感測(cè)電路與讀出電路之間的電連接，其中，連接墊中的每個(gè)連接墊相對(duì)于感測(cè)平面單獨(dú)地凹陷，以使得每個(gè)連接墊在底部平面中具有底部，以及其中，每個(gè)連接墊通過感測(cè)裝置的相對(duì)于底部平面升高的部分與相鄰連接墊分隔開。
[0013]指紋感測(cè)裝置上需要連接墊，以使得指紋感測(cè)裝置中所包括的感測(cè)電路與外部讀出電路之間能夠進(jìn)行電連接。外部讀出電路可以例如被布置在安裝有指紋感測(cè)裝置的印刷電路板或單獨(dú)的芯片上。還應(yīng)當(dāng)理解的是，連接墊包括用于形成與指紋感測(cè)裝置的感測(cè)電路的電連接的導(dǎo)電材料。
[0014]連接墊的底部平面在本上下文中應(yīng)當(dāng)被理解為定位有凹部的大部分底部高度的平面。凹部被感測(cè)裝置的相對(duì)于底部平面升高的部分限定成使得在所述凹部中形成連接墊并且所述凹部與相鄰的凹部被分隔開。而且，感測(cè)裝置的升高部分可以被視為與相鄰連接墊分隔開的壁或屏障。
[0015]感測(cè)電路通常包括被配置成訪問和讀取每個(gè)感測(cè)元件的邏輯門。
[0016]本發(fā)明基于以下實(shí)現(xiàn):可以通過設(shè)置相對(duì)于感測(cè)元件凹陷的連接墊來實(shí)現(xiàn)可以防止引線接合部從感測(cè)裝置的感測(cè)表面上方突出的指紋感測(cè)裝置。通過使從感測(cè)元件到連接墊的底部平面的距離等于或大于引線接合部線弧高度，可以設(shè)置感測(cè)裝置的任何導(dǎo)電部分均不從感測(cè)表面上方突出的指紋感測(cè)裝置。這樣的裝置結(jié)構(gòu)將使得能夠?qū)崿F(xiàn)平的指紋傳感器產(chǎn)品而不會(huì)使裝置的生物識(shí)別性能和ESD抗干擾性受到影響。
[0017]與使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其他互連技術(shù)如通過硅通孔(TSV)時(shí)相比，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的感測(cè)裝置還使得形成有感測(cè)裝置的管芯的厚度能夠相對(duì)厚。本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)在于:可以借助于作為充分完善和成熟的技術(shù)的引線接合來創(chuàng)建互連的引腳，同時(shí)為大量的價(jià)格可取的生產(chǎn)作好準(zhǔn)備。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，多個(gè)連接墊中的每個(gè)連接墊被布置在指紋感測(cè)裝置的邊緣，使得每個(gè)連接墊由具有延伸至感測(cè)裝置的邊緣的底部的凹部來限定。通過將連接墊布置在感測(cè)裝置的邊緣，可以從感測(cè)裝置直接形成引線接合部，從而形成與布置有指紋感測(cè)裝置的讀出基板上的電路的電連接。
[0019]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，凹部可以具有從所述底部延伸至所述指紋感測(cè)裝置的連接平面的至少一個(gè)側(cè)壁，以及其中，在所述底部的至少一部分和所述側(cè)壁上布置有導(dǎo)電層，使得經(jīng)由所述連接平面來形成所述底部與所述感測(cè)電路之間的電連接。
[0020]可以以不同的方式實(shí)現(xiàn)連接墊與感測(cè)電路之間的電連接。例如，感測(cè)電路可以具有被布置在連接墊的底部平面中的連接點(diǎn)，或者連接點(diǎn)可以被布置在與底部平面不同的連接平面中。在連接平面被布置在與連接墊的底部平面不同的平面中的應(yīng)用中，可以通過以下方式來有利地形成電連接:設(shè)置從連接墊的底部沿側(cè)壁并延伸至感測(cè)電路的連接平面的導(dǎo)電層。因此，可以在沉積導(dǎo)電材料的一個(gè)相同的制造步驟中形成連接墊與感測(cè)電路之間的電連接。
[0021]然而，感測(cè)電路還可以使用用于連接由絕緣材料分隔開的不同的導(dǎo)電材料層的通孔連接來連接至連接墊。例如，可以使導(dǎo)電材料形成為從連接墊的底部經(jīng)由凹部的側(cè)壁延伸至感測(cè)裝置的平面，感測(cè)裝置的平面進(jìn)而通過通孔連接來連接至連接平面。此外，可以在與形成感測(cè)元件的其中沉積導(dǎo)電材料的步驟不同的步驟中沉積凹部中的導(dǎo)電材料。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，連接平面可以被布置成指紋感測(cè)裝置的最頂部金屬層的整體部分。因此，可以在同一處理步驟中形成連接平面的導(dǎo)電部分和連接墊的導(dǎo)電材料，與在不同的步驟中形成連接平面和連接墊的情況相比，這減少了制造處理中所需要的處理步驟的數(shù)量，并且這還提供了連接墊與感測(cè)電路之間的更可靠的電連接。
[0023]此外，連接平面可以有利地被布置在感測(cè)平面中，這意味著連接平面的沉積與感測(cè)元件的沉積同時(shí)發(fā)生。因此，由于在同一處理步驟中形成若干不同的特征，所以可以實(shí)現(xiàn)更尚效的制造處理。
[0024]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，側(cè)壁從所述底部到所述連接平面有利地可以是傾斜的。傾斜角在本上下文中應(yīng)當(dāng)被理解為傾角，從而傾斜的側(cè)壁與垂直于感測(cè)平面的垂直側(cè)壁明顯不同。通過使用傾斜的側(cè)壁，可以簡(jiǎn)化從連接墊的底部延伸至感測(cè)裝置的升高部分的導(dǎo)電材料的沉積。例如，不同的沉積方法提供不同程度的階梯覆蓋，并且通過提供傾斜的側(cè)壁，可以使用更寬范圍的不同沉積方法和參數(shù)。
[0025]此外，傾斜的側(cè)壁可以有利地具有高于45°并且優(yōu)選地高于80°的傾斜角。即使從可制造方面看具有傾斜的側(cè)壁是有利的，但仍期望使用相對(duì)大的傾斜角，這是因?yàn)樾泵婢哂性叫〉慕嵌葎t占據(jù)的表面面積越大。因此，因?yàn)槠谕麥p少連接墊的占用面積以增大晶片面積利用率，所以使用具有上述范圍中的傾斜角的側(cè)壁是有利的。側(cè)壁的傾斜角被限定成相對(duì)于底部平面的角度，其中，側(cè)壁從底部平面垂直地延伸可以被稱為具有90°的傾斜角。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，導(dǎo)電層還可以被布置在基本上平的表面的圍繞凹陷的連接墊中的每個(gè)連接墊的至少一部分的部分上。這當(dāng)在同一制造步驟中將導(dǎo)電層形成為感測(cè)裝置的連接平面和/或感測(cè)元件中的連接點(diǎn)時(shí)是特別有利的。通過在平面表面的與連接墊相鄰的至少一部分上形成連接墊的導(dǎo)電層，在光刻(photolithographic)處理中允許更高清晰度的特征，這是因?yàn)榭梢曰谄矫姹砻鎭碓O(shè)置聚焦深度。因此，當(dāng)露出用于隨后使導(dǎo)電層圖案化的光刻抗蝕劑掩膜時(shí)不需要考慮連接墊的深度。
[0027]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，凹部的深度可以有利地大于引線接合部線弧高度，通常大于50