具有平坦接触面的生物传感器及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种生物传感器及其制造方法，且特别是涉及一种通过信号外延结构形成的具有平坦接触面的生物传感器及其制造方法。
【背景技术】
[0002]已知应用于人体皮肤的电容/电场感测技术，是可应用于例如感测手指纹路的指纹传感器或者做为电容/电场触控的触控板或屏幕。特别是做为例如手指皮肤纹路的传感器，其与皮肤纹路接触的部分的基本结构为阵列型的感测元，亦即由数个相同的感测元组成了二维传感器，例如手指置放于其上时，手指纹路的纹峰(ridge)会与传感器直接接触，而手指纹路的纹谷(valley)则与传感器间隔一间隙，通过每一感测元与纹峰接触或与纹谷形成间隙，可以将手指纹路从二维电容/电场图像撷取出来，这就是电容/电场式皮肤纹路传感器的最基本原理。
[0003]图1A显示一种传统的指纹感测装置的示意图。如图1A所示，指纹感测装置500包括一封装基板510、一指纹传感器520、多条连接线530及一封装层540。指纹传感器520位于封装基板510上。连接线530将指纹传感器520的多个焊垫522电连接至封装基板510的多个焊垫512上。此外，芯片保护层514覆盖于指纹传感器520上。
[0004]这种电容/电场指纹感测装置在使用上的最大特征是必须让感测面与皮肤纹路接触，才能灵敏的建构出纹路的图像，传统的指纹感测装置在封装过程中的一个限制，就是需要具有外露的表面，来跟手指接触而感测手指纹路的图像。因此，于封装的过程中，必须使用特殊模具及软性材料层来保护指纹感测芯片的感测面，且封装完后的产品的两侧或四周因为有封装层540来保护连接线，所以都会高于中间的感测面部分，如图1A的两侧所示。如此，在使用时手指会被四周封装层顶住而不易直接接触到感测面，因而影响了指纹感测装置的图像品质。
[0005]同时，将上述图1A的例如滑动型指纹感测装置500嵌设于电子设备(譬如移动电话)600时，如图1B所示，电子设备600的外壳610必须要有一开口 611，且开口 611的上下侧必须要形成内凹的滑道612，来引导手指接触指纹感测装置500的芯片保护层514并进入感测区域。如此一来，整个电子设备600的整体美观受到严重破坏，且指纹感测装置500与开口 611之间的空隙613也容易卡灰尘，影响美观及清洁。
【发明内容】
[0006]因此，本发明的一个目的是提供一种具有平坦接触面的生物传感器及其制造方法，利用半导体制造工艺可以制作出信号外延结构，并将电连接点导引到生物传感器的背面，有利于制作出具有实质上全平面或完全全平面的生物传感器，同时，也可以利用信号外延结构来提升感测灵敏度及图像品质。
[0007]为达上述目的，本发明提供一种生物传感器，至少包括:一基底；一生物感测模块，设置于基底的一上表面上，并包括一生物感测芯片及一信号外延结构，信号外延结构设置于并电连接至生物感测芯片，信号外延结构与生物感测芯片共同作用，以感测接触或接近信号外延结构的一生物体的一细微生物特征而获得一生物信号；一信号传输结构，设置于基底上以及生物感测模块的一侧或多侧，并具有一电连接至信号外延结构的第一连接端以及一从基底露出的第二连接端，以将生物信号从生物感测模块传输到第二连接端；其中所述信号外延结构至少包括一水平的外扩连接结构，将所述生物感测芯片的多个连接垫电连接至所述信号传输结构；以及一模塑层，连结基底、生物感测模块及信号传输结构，并使信号外延结构的一上表面露出模塑层，俾能使生物传感器的一感测面与一电气信号接口实质上分别位于生物传感器的一正面及一反面。
[0008]本发明亦提供一种生物传感器的制造方法，至少包括以下步骤:(a)提供一生物感测芯片；(b)于生物感测芯片上形成一信号外延结构的一部分而构成一生物感测模块的一部分；(C)提供一基底结构，其具有一基底及一位于基底上的信号传输结构；(d)将生物感测模块的部分设置于基底的一上表面上，使信号传输结构位于生物感测模块的一侧或多侧；(e)利用一模塑层连结基底、生物感测模块的部分及信号传输结构，并使信号外延结构的部分露出模塑层；以及(f)形成信号外延结构的另一部分以将信号外延结构的部分电连接至信号传输结构，其中所述信号外延结构至少包括一水平的外扩连接结构，将所述生物感测芯片的多个连接垫电连接至所述信号传输结构，信号外延结构与生物感测芯片共同作用，以感测接触或接近信号外延结构的一生物体的一细微生物特征而获得一生物信号传递至信号传输结构，俾能使生物传感器的一感测面与一电气信号接口实质上分别位于生物传感器的一正面及一反面。
[0009]本发明又提供一种生物传感器，至少包括:一基底；一生物感测模块，设置于基底的一上表面上，并包括一生物感测芯片、一信号处理芯片及一信号外延结构，信号外延结构设置于并电连接至生物感测芯片及信号处理芯片，信号外延结构与生物感测芯片及信号处理芯片共同作用，以感测接触或接近的一生物体的一细微生物特征而获得一生物信号，信号处理芯片接收并处理来自生物感测芯片的一感测信号而获得生物信号；一信号传输结构，设置于基底上以及生物感测模块的一侧或多侧，并具有一电连接至信号外延结构的第一连接端、一靠近基底的第二连接端以及一电连接生物感测芯片与信号处理芯片的中间连接部，以将生物信号从生物感测模块传输到第二连接端，其中信号外延结构至少包括一水平的外扩连接结构，将信号处理芯片的多个输出连接垫电连接至信号传输结构；以及一模塑层，连结基底、生物感测模块及信号传输结构，俾能使生物传感器的一感测面与一电气信号接口实质上分别位于生物传感器的一正面及一反面。
[0010]本发明更提供一种生物传感器的制造方法，至少包括以下步骤:(a)提供一生物感测芯片及一信号处理芯片；(b)于生物感测芯片及信号处理芯片上形成一信号外延结构的一部分而构成一生物感测模块的一部分；(C)提供一基底结构，其具有一基底及一位于基底上的信号传输结构；(d)将生物感测模块的所述部分设置于基底的一上表面上，使信号传输结构位于生物感测模块的一侧或多侧；(e)利用一模塑层连结基底、生物感测模块的所述部分及信号传输结构，并使信号外延结构的所述部分露出模塑层；以及(f)形成信号外延结构的另一部分以将信号外延结构的所述部分电连接至信号传输结构，并将生物感测芯片电连接至信号处理芯片，信号外延结构与生物感测芯片及信号处理芯片共同作用，以感测接触或接近信号外延结构的一生物体的一细微生物特征而获得一生物信号传递至信号传输结构，俾能使生物传感器的一感测面与一电气信号接口实质上分别位于生物传感器的一正面及一反面，其中，信号处理芯片接收并处理来自生物感测芯片的一感测信号而获得生物信号。
[0011]通过本发明的上述指纹传感器，利用信号外延结构将指纹感测芯片正面侧的电气信号导引至指纹感测芯片的外部，再利用信号传输结构将电气信号引导至感测芯片的背面侦牝如此可以实施全平面的指纹传感器。由于本发明的实施例的指纹传感器可以利用半导体制造工艺及/或半导体封装制造工艺来生产，所以可以达到大量生产及降低成本的目的。再者，利用生物感测芯片与信号处理芯片分开设置的方式，亦可以有效降低成本。
[0012]为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
【附图说明】
[0013]图1A显示一种传统的指纹感测装置的示意图。
[0014]图1B显示一种应用图1A的指纹感测装置的电子设备的示意图。
[0015]图2A显示依据本发明的第一实施例的生物传感器的示意图。
[0016]图2B显示依据本发明的第二实施例的生物传感器的示意图。
[0017]图2C显示依据本发明的第三实施例的生物传感器的示意图。
[0018]图2D显示依据本发明的第四实施例的生物传感器的示意图。
[0019]图3A至31及图4A至40显示依据本发明的第一实施例的生物传感器的制造方法的各步骤的结构示意图。
[0020]图5A与5B显示依据本发明的第二实施例的生物传感器的制造方法的各步骤的结构示意图。
[0021]图6A至6C显示应用本发明的生物传感器的电子设备的三个例子的示意图。
[0022]图7A显示依据本发明的第五实施例的生物传感器的示意图。
[0023]图7B显示依据本发明的第五实施例的生物传感器的局部立体示意图。
[0024]Al:种子层
[0025]A2:光刻胶层
[0026]B1:载体晶圆
[0027]B2:黏胶层
[0028]B3:种子层
[0029]B4:光刻胶层
[0030]F:生物体
[0031]1:电子设备
[0032]IA:壳体
[0033]IB:屏幕
[0034]1C:喇叭
[0035]ID:相机镜头
[0036]IE:触控图标
[0037]1F:开关
[0038]1G:开口
[0039]IH:按键
[0040]10:基底
[0041]1A:上表面
[0042]1B:下表面
[0043]1P:基底结构
[0044]1W:窗口
[0045]20:生物感测模块
[0046]21:生物感测芯片
[0047]2IA:基板
[0048]2IB:连接垫
[0049]21C:感测电极
[0050]2ID:芯片保护层
[0051]21W:窗口
[0052]23:信号处理芯片
[0053]23A:基板
[0054]23B:输出连接垫
[0055]23C:输入连接垫
[0056]23D:芯片保护层
[0057]23W:窗口
[0058]26:信号外延结构
[0059]26A:第二模塑层
[0060]26B:第一外延电极
[0061]26C:第二外延电极
[0062]26D:牺牲保护层
[0063]26E:上表面
[0064]26F:外扩连接结构