光学感应器及其形成方法技术

本发明专利技术实施例提供一种光学感应器及其形成方法，该光学感应器包括：位于基板中的多个像素以及位于基板之上的光准直层。上述光准直层包括：第一遮光层、第一透光柱、第二遮光层及第二透光柱。第一遮光层位于基板之上。第一透光柱穿过第一遮光层，对应设置于像素上。第二遮光层位于第一遮光层及第一透光柱上方；以及第二透光柱，穿过第二遮光层，对应设置于第一透光柱上；第一透光柱的顶面积不等于第二透光柱的底面积。该光学感应器可避免工艺能力限制，提高透光柱的总高宽比，改善多层透光柱之间的对准问题，以提升工艺良率。

Optical sensor and its forming method

【技术实现步骤摘要】
光学感应器及其形成方法
本专利技术是有关于一种光学元件，特别是有关于一种光学感应器。
技术介绍
光学感应器中的光学元件可包括光准直器(lightcollimator)、分束器、聚焦镜以及线性感测器。其中，光准直器的功能在于准直光线，以减少因光发散所导致的能量损失。举例而言，光准直器可被应用于光学感应器中，以增加指纹辨识装置的效能。光准直器包括透光柱及包围透光柱的遮光层，以达到准直光线的效果。因设计需求，需要高高宽比(aspectratio)的透光柱时，可能因工艺能力限制而容易使透光柱倒塌变形，影响光准直器的准直效果，进一步影响光学感应器的良率。虽然现有的光学感应器大致符合需求，但并非各方面皆令人满意，特别是提高光学感应器的光准直器透光柱的高宽比仍需进一步改善。
技术实现思路
根据一实施例，本专利技术提供一种光学感应器，包括：像素，位于基板中；光准直(collimating)层，位于基板之上，包括：第一遮光层，位于基板上方；第一透光柱，穿过第一遮光层，对应设置于像素上；第二遮光层，位于第一遮光层及第一透光柱上方；以及第二透光柱，穿过第二遮光层，对应设置于第一透光柱上；其中第一透光柱的顶面积不等于第二透光柱的底面积。根据另一实施例，本专利技术提供一种光学感应器的形成方法，包括：形成像素于基板中；形成光准直层于基板之上，其中光准直层的形成包括：形成第一透光柱于基板之上，其中第一透光柱对应设置于像素上；形成第一遮光层于第一透光柱之间；平坦化第一透光柱与第一遮光层的上表面；形成第二透光柱于第一透光柱与第一遮光层之上，其中第二透光柱对应设置于第一透光柱上；形成第二遮光层于第二透光柱之间；以及平坦化第二透光柱与第二遮光层的上表面；其中第一透光柱的顶面积不等于第二透光柱的底面积。为让本专利技术的上述目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举数个实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。附图说明以下将配合所附图式详述本专利技术实施例。应注意的是，依据在业界的标准做法，各种特征并未按照比例绘制且仅用以说明例示。事实上，可能任意地放大或缩小元件的尺寸，以清楚地表现出本专利技术实施例的特征。图1至图5是根据一些实施例绘示出形成光学感应器不同阶段的剖面示意图。图6是根据另一些实施例绘示出光学感应器的剖面图。图7是根据又一些实施例绘示出光学感应器的剖面图。图8是根据再一些实施例绘示出光学感应器的剖面图。图9是根据其他一些实施例绘示出光学感应器的剖面图。图10是根据其他一些实施例绘示出光学感应器的剖面图。图11是根据其他一些实施例绘示出光学感应器的剖面图。附图标号：100、200、300、400、500、600、700～光学感应器；102～基板；104～像素；106、206、306、406、506～透光柱；106a、206a、306a、406a、506a～第一透光柱；106b、206b、306b、406b、506b～第二透光柱；108、208、308、408、508～遮光层；108a、208a、308a、408a、508a～第一遮光层；108b、208b、308b、408b、508b～第二遮光层；110～光准直层；110a～第一光准直层；110b～第二光准直层；612～底遮光层；706D～虚置透光柱；706aD～第一虚置透光柱；706bD～第二虚置透光柱；θ1、θ2、θ3～夹角；306aW、306bW、406aW、406bW～口径。具体实施方式以下公开许多不同的实施方法或是例子来实行本专利技术实施例的不同特征，以下描述具体的元件及其排列的实施例以阐述本专利技术实施例。当然这些实施例仅用以例示，且不该以此限定本专利技术实施例的范围。例如，在说明书中提到第一特征形成于第二特征之上，其包括第一特征与第二特征是直接接触的实施例，另外也包括于第一特征与第二特征之间另外有其他特征的实施例，亦即，第一特征与第二特征并非直接接触。此外，在不同实施例中可能使用重复的标号或标示，这些重复仅为了简单清楚地叙述本专利技术实施例，不代表所讨论的不同实施例及/或结构之间有特定的关系。此外，其中可能用到与空间相对用词，例如「在…下方」、「下方」、「较低的」、「上方」、「较高的」及类似的用词，这些空间相对用词是为了便于描述图示中一个(些)元件或特征与另一个(些)元件或特征之间的关系，这些空间相对用词包括使用中或操作中的装置的不同方位，以及图式中所描述的方位。当装置被转向不同方位时(旋转90度或其他方位)，则其中所使用的空间相对形容词也将依转向后的方位来解释。在此，「约」、「大约」、「大抵」的用语通常表示在一给定值或范围的20％之内，较佳是10％之内，且更佳是5％之内，或3％之内，或2％之内，或1％之内，或0.5％之内。应注意的是，说明书中所提供的数量为大约的数量，亦即在没有特定说明「约」、「大约」、「大抵」的情况下，仍可隐含「约」、「大约」、「大抵」的含义。虽然所述的一些实施例中的步骤以特定顺序进行，这些步骤亦可以其他合逻辑的顺序进行。在不同实施例中，可替换或省略一些所述的步骤，亦可于本专利技术实施例所述的步骤之前、之中、及/或之后进行一些其他操作。本专利技术实施例中的光学感应器可加入其他的特征。在不同实施例中，可替换或省略一些特征。本专利技术实施例提供一种光学感应器，逐层堆迭透光柱及遮光层，以分层方式形成光准直层，可避免工艺能力限制，提高透光柱的总高宽比，并藉由改变透光柱在剖面图的形状大小，改善多层透光柱之间的对准问题，以提升工艺良率。图1至图5是根据一些实施例绘示出形成光学感应器100不同阶段的剖面示意图。如图1所示，提供一基板102。此基板102可为半导体基板，例如硅基板。此外，上述半导体基板亦可为元素半导体，包括锗(germanium)；化合物半导体，包括氮化镓(galliumnitride，GaN)、碳化硅(siliconcarbide)、砷化镓(galliumarsenide)、磷化镓(galliumphosphide)、磷化铟(indiumphosphide)、砷化铟(indiumarsenide)及/或锑化铟(indiumantimonide)；合金半导体，包括硅锗合金(SiGe)、磷砷镓合金(GaAsP)、砷铝铟合金(AlInAs)、砷铝镓合金(AlGaAs)、砷铟镓合金(GaInAs)、磷铟镓合金(GaInP)、及/或磷砷铟镓合金(GaInAsP)、或上述材料的组合。在一些实施例中，基板102也可以是绝缘层上覆半导体(semiconductoroninsulator)基板，上述绝缘层覆半导体基板可包括底板、设置于底板上的埋藏氧化层、或设置于埋藏氧化层上的半导体层。此外，基板102可为N型或P型导电型。在一些实施例中，基板102可包括各种隔离部件(未绘示)，用以定义主动区，并电性隔离基板102之中/本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学感应器，其特征在于，包括：/n多个像素，位于一基板中；/n一光准直层，位于所述基板之上，包括：/n一第一遮光层，位于所述基板上方；/n多个第一透光柱，穿过所述第一遮光层，对应设置于所述像素上；/n一第二遮光层，位于所述第一遮光层及所述第一透光柱上方；以及/n多个第二透光柱，穿过所述第二遮光层，对应设置于所述第一透光柱上；/n其中所述第一透光柱的顶面积不等于所述第二透光柱的底面积。/n

【技术特征摘要】
1.一种光学感应器，其特征在于，包括：
多个像素，位于一基板中；
一光准直层，位于所述基板之上，包括：
一第一遮光层，位于所述基板上方；
多个第一透光柱，穿过所述第一遮光层，对应设置于所述像素上；
一第二遮光层，位于所述第一遮光层及所述第一透光柱上方；以及
多个第二透光柱，穿过所述第二遮光层，对应设置于所述第一透光柱上；
其中所述第一透光柱的顶面积不等于所述第二透光柱的底面积。


2.根据权利要求1所述的光学感应器，其特征在于，所述第一透光柱及所述第二透光柱在剖面图中的形状相同。


3.根据权利要求1所述的光学感应器，其特征在于，所述第一透光柱及所述第二透光柱在剖面图中的形状不同。


4.根据权利要求1所述的光学感应器，其特征在于，所述第一透光柱及所述第二透光柱在剖面图中的大小相同。


5.根据权利要求1所述的光学感应器，其特征在于，所述第一透光柱及所述第二透光柱在剖面图中的大小不同。


6.根据权利要求1所述的光学感应器，其特征在于，所述第一透光柱及所述第二透光柱各自的底面积不等于其各自的顶面积。


7.根据权利要求1所述的光学感应器，其特征在于，所述第一透光柱及所述第二透光柱各自的底面积等于其各自的顶面积。


8.根据权利要求1所述的光学感应器，其特征在于，所述第一透光柱及所述第二透光柱各自的侧壁与其各自的底表面不垂直。


9.根据权利要求1所述的光学感应器，其特征在于，所述第一透光柱及所述第二透光柱的侧壁与其各自的底表面垂直。


10.根据权利要求1所述的光学感应器，其特征在于，所述第一透光柱及所述第二透光柱的总高宽比介于1:1至30:1之间。


11.根据权利要求1所述的光学感应器，其特征在于，所述第一透光柱与所述第二透光柱材料相同，及所述第一遮光层与所述第二遮光层材料相同。


12.根据权利要求1所述的光学感应器，其特征在于，更包括：
一底遮光层，位于所述第一遮光层下，且位于所述像素之间的所述基板上方。

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【专利技术属性】
技术研发人员：李新辉，曾汉良，余俊良，林光明，陈茵，陈子端，林学荣，吕文志，吕定蓉，
申请(专利权)人：世界先进积体电路股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71