CN108666328A - 影像感测器 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种影像感测器，其包含红外光接收部与可见光接收部。红外光接收部用以接收红外光，可见光接收部用以接收可见光。可见光接收部包含红外光截止滤光栅格，红外光截止滤光栅格用以纯化可见光。
Description
技术领域
本发明涉及一种影像感测器，尤其涉及一种具有红外光感测功能的影像感测器。
背景技术
随着出入管制系统与保安系统的发展，使用人体特征来确认个人身份的生物辨识(biometric)技术逐渐盛行。具有高可靠度的虹膜辨识技术便是其中一种普及的生物辨识技术。当虹膜辨识技术应用于电子装置，如智能手机，智能手机需要能够分别接收可见光与红外光的影像感测器来实现虹膜辨识功能。传统的影像感测器具有两个不同的部分来分别接收可见光与红外光。
发明内容
本发明提出一种影像感测器，包含红外光接收部与可见光接收部。红外光接收部用以接收红外光，可见光接收部用以接收可见光。可见光接收部包含红外光截止滤光栅格，红外光截止滤光栅格用以纯化可见光。
根据本发明的一实施例，上述可见光接收部还包含可见光光二极管、红外光截止滤光层以及彩色滤光层。红外光截止滤光层设置于可见光光二极管上。彩色滤光层填充于红外光截止滤光栅格内。其中红外光截止滤光栅格设置于红外光截止滤光层上，可见光穿过彩色滤光层、红外光截止滤光栅格以及红外光截止滤光层而被可见光光二极管所接收。
根据本发明的一实施例，上述红外光接收部包含红外光光二极管、第一滤光层以及第二滤光层。第一滤光层设置于红外光光二极管上。第二滤光层设置于第一滤光层上。其中红外光穿过第二滤光层与第一滤光层而被红外光光二极管所接收。
根据本发明的一实施例，上述第一滤光层与第二滤光层的其中之一为红外光穿透滤光层，第一滤光层与第二滤光层的其中另一为白色滤光层或红外光穿透滤光层。
根据本发明的一实施例，上述影像感测器还包含晶圆层，位于红外光光二极管与可见光光二极管上，其中晶圆层的第一部分位于可见光接收部内，且晶圆层的第二部分位于红外光接收部内。
根据本发明的一实施例，上述晶圆层的第一部分位于红外光截止滤光层与可见光光二极管之间。
根据本发明的一实施例，上述晶圆层的第二部分位于第一滤光层与红外光光二极管之间。
根据本发明的一实施例，上述彩色滤光层包含红色滤光单元、绿色滤光单元以及蓝色滤光单元。
根据本发明的一实施例，上述红色滤光单元、绿色滤光单元以及蓝色滤光单元各别填充于红外光截止滤光栅格内。
根据本发明的一实施例，上述影像感测器还包含微透镜层，用以聚集可见光与红外光。
根据本发明的一实施例，上述微透镜层位于影像感测器的最上层。
根据本发明的一实施例，上述微透镜层位于可见光接收部与红外光接收部内。
根据本发明的一实施例，上述影像感测器还包含间隔层，用以提供平坦表面，其中微透镜层设置于平坦表面上。
根据本发明的一实施例，上述间隔层位于可见光接收部与红外光接收部内。
本发明也提出一种形成影像感测器的方法，包含：提供第一元件，第一元件包含可见光接收部与红外光接收部，其中第一元件包含晶圆层以及第一滤光层，晶圆层位于可见光接收部与红外光接收部内，第一滤光层位于晶圆层上，其中第一滤光层位于红外光接收部内；涂布第一红外光截止滤光层于第一元件上，其中第一红外光截止滤光层位于可见光接收部与红外光接收部内；图案化多个光阻于位于可见光接收部内的第一红外光截止滤光层上，以形成第二元件；蚀刻第二元件直到第一滤光层暴露，以形成位于可见光接收部内的红外光截止滤光层与红外光截止滤光栅格，其中红外光截止滤光栅格是位于红外光截止滤光层上；填充彩色滤光层于红外光截止滤光栅格内，且形成第二滤光层于第一滤光层上；以及依序设置间隔层与微透镜层于彩色滤光层与第二滤光层上，其中间隔层与微透镜层位于可见光接收部与红外光接收部内。
根据本发明的一实施例，上述第一元件还包含可见光光二极管以及红外光光二极管。可见光光二极管位于可见光接收部内。红外光光二极管位于红外光接收部内。其中晶圆层位于红外光光二极管与可见光光二极管上。
根据本发明的一实施例，上述第一滤光层与第二滤光层的其中之一为红外光穿透滤光层，第一滤光层与第二滤光层的其中另一为白色滤光层或红外光穿透滤光层。
根据本发明的一实施例，上述彩色滤光层包含红色滤光单元、绿色滤光单元以及蓝色滤光单元。
根据本发明的一实施例，上述红色滤光单元、绿色滤光单元以及蓝色滤光单元各别填充于红外光截止滤光栅格内。
根据本发明的一实施例，上述红外光截止滤光层与红外光截止滤光栅格是一体地形成。
附图说明
从以下结合说明书附图所做的详细描述，可对本公开的实施方式有更佳的了解。需注意的是，根据业界的标准实务，各特征并未依比例绘示。事实上，为了使讨论更为清楚，各特征的尺寸都可任意地增加或减少。
图1是绘示根据本发明的实施例的影像感测器的剖面图。
图2是绘示根据本发明的实施例的示意光通过影像感测器的剖面图。
图3是绘示根据本发明的实施例的形成影像感测器的方法的流程图。
图4a至图4g是绘示根据本发明的实施例的形成影像感测器的方法的步骤所对应的影像感测器的剖面图。
其中，附图标记说明如下：
100：影像感测器
100A：第一元件
100B：第二元件
1000：方法
110：可见光接收部
110A：可见光接收部
1100～1600：步骤
112：可见光感测层
114：红外光截止滤光层
114E：第一红外光截止滤光层
116：红外光截止滤光栅格
118：彩色滤光层
118a：红色滤光单元
118b：蓝色滤光单元
118c：绿色滤光单元
120：红外光接收部
122：红外光感测层
124：第一滤光层
126：第二滤光层
ML：微透镜层
PR：光阻
SP：间隔层
WA：晶圆层
具体实施方式
本公开提供了许多不同的实施例或例子，用以实作此公开的不同特征。为了简化本公开，一些元件与布局的具体例子会在以下说明。当然，这些仅仅是例子而不是用以限制本公开。例如，若在后续说明中提到了第一特征形成在第二特征上面，这可包括第一特征与第二特征是直接接触的实施例；这也可以包括第一特征与第二特征之间还形成其他特征的实施例，这使得第一特征与第二特征没有直接接触。此外，本公开可能会在各种例子中重复图示符号及/或文字。此重复是为了简明与清晰的目的，但本身并不决定所讨论的各种实施例及/或设置之间的关系。
再者，在空间上相对的用语，例如底下、下面、较低、上面、较高等，是用来容易地解释在图示中一个元件或特征与另一个元件或特征之间的关系。这些空间上相对的用语除了涵盖在图示中所绘的方向，也涵盖了装置在使用或操作上不同的方向。这些装置也可被旋转(例如旋转90度或旋转至其他方向)，而在此所使用的空间上相对的描述同样也可以有相对应的解释。
图1是绘示根据本发明的一实施例的影像感测器100的剖面图。如图1所示，影像感测器100包含可见光接收部110与红外光接收部120。可见光接收部110用以接收可见光，红外光接收部120用以接收红外光。
如图1所示，可见光接收部110包含可见光感测层112、红外光截止(IR Cut)滤光层114、红外光截止滤光栅格(Grid)116以及彩色滤光层118。彩色滤光层118设置于红外光截止滤光层114上，且红外光截止滤光层114设置于可见光感测层112上以提供彩色光给可见光感测层112。可见光感测层112用以接收可见光来相应地产生主影像信号。在本实施例中，可见光感测层112包含至少一光二极管以感测彩色光。光二极管可为互补式金氧半导体(complementary metal oxide semiconductor，CMOS)二极管。然而，本发明的实施例不限于此。
彩色滤光层118填充于红外光截止滤光栅格116内用以提供彩色光。在本实施例中，彩色滤光层118包含红色滤光单元118a、蓝色滤光单元118b以及绿色滤光单元118c，但本发明的实施例不限于此。
红外光截止滤光层114用以截断红外光。换句话说，当光穿过红外光截止滤光层114时，红外光截止滤光层114可阻断红外光的传输。在本实施例中，红外光截止滤光层114阻断波长大于850纳米的光，但本发明的实施例不限于此。
如图1所示，红外光接收部120包含红外光感测层122、第一滤光层124以及第二滤光层126。第二滤光层126设置于第一滤光层124上，且第一滤光层124设置于红外光感测层122上以提供红外光给红外光感测层122。红外光感测层122用以接收红外光来相应地产生辅助影像信号。在本实施例中，红外光感测层122包含至少一光二极管以感测红外光。光二极管可为互补式金氧半导体二极管。然而，本发明的实施例不限于此。
在本实施例中，第一滤光层124与第二滤光层126的其中之一为红外光穿透(IRPass)滤光层，且第一滤光层124与第二滤光层126的另一者为白色滤光层或红外光穿透滤光层。红外光穿透滤光层用以截断可见光。换句话说，当光穿过红外光穿透滤光层时，红外光穿透滤光层可阻断可见光的传输。在本实施例中，红外光穿透滤光层阻断波长小于850纳米的光，但本发明的实施例不限于此。白色滤光层用以使红外光穿过。在本实施例中，白色滤光层为白色光阻，但本发明的实施例不限于此。
如图1所示，红外光截止滤光栅格116设置于红外光截止滤光层114上用以纯化可见光。图2是绘示根据本发明的实施例的示意光通过影像感测器100剖面图。如图2所示，穿过彩色滤光单元(如绿色滤光单元118c)的光不但纵向地穿过彩色滤光单元，而且横向地进入相邻的彩色滤光单元或相邻的第二滤光层126。红外光截止滤光栅格116用以阻断横向地通过彩色滤光层118的红外光，借此纯化影像感测器100接收到的可见光。所以，影像感测器100接收到的可见光具有较小的噪声。
如图1所示，可见光接收部110与红外光接收部120还包含晶圆层WA、间隔层SP以及微透镜层ML。晶圆层WA用以提供基板以使红外光截止滤光层114与第一滤光层124形成于其上。在本实施例中，晶圆层WA为玻璃晶圆，但本发明的实施例不限于此。
间隔层SP位于彩色滤光层118与第二滤光层126上以提供平坦表面使微透镜层ML设置于其上。应注意的是，在本实施例中，红外光截止滤光层114的厚度与红外光截止滤光栅格116以及彩色滤光层118的厚度的总和实质上相等于第一滤光层124的厚度与第二滤光层126的厚度的总和。微透镜层ML用以聚集红外光与可见光。具体而言，当影像感测器100用以感测物体(如虹膜)时，通过微透镜层ML来聚焦物体。再者，可通过改变微透镜层ML的厚度来调整影像感测器100的聚焦。
应注意的是，微透镜层ML的材料可为环氧树脂、光学胶、亚克力材料(polymethylmethacrylates，PMMAs)、聚氨酯塑胶材料(polyurethanes，PUs)、硅胶材料(polydimethylsiloxane，PDMS)或其他热硬化或光硬化的透光材料，但本发明的实施例不限于此。
相较于传统的影像感测器，因为红外光截止滤光栅格116提供合适的结构使彩色滤光层118填充于其中，所以影像感测器100不需要平坦层，借此减少影像感测器100接收到的可见光与红外光的光路径。所以，影像感测器100接收到的可见光与红外光具有较小的光强度损失。此外，相较于传统的影像感测器，因为红外光截止滤光栅格116用以纯化可见光，所以影像感测器100接收到的可见光具有较小的噪声。
请参照图3与图4a至图4g，图3是绘示根据本发明的实施例的形成影像感测器100的方法1000的流程图。图4a至图4g是绘示根据本发明的实施例的形成影像感测器100的方法1000的步骤1100-1600所对应的影像感测器100的剖面图。方法1000开始于步骤1100。于步骤1100中，如图4a所示的第一元件100A包含可见光感测层112、红外光感测层122、晶圆层WA与第一滤光层124。
如图4b所示，于方法1000的步骤1200中，涂布第一红外光截止滤光层114E于第一元件100A上。接着，如图4c所示，于方法1000的步骤1300中，图案化多个光阻PR于位于可见光地接收部110A内的第一红外光截止滤光层114E上以形成第二元件100B。
如图4d所示，于方法1000的步骤1400中，通过蚀刻制程来蚀刻第二元件100B直到第一滤光层124暴露。具体而言，蚀刻多个光阻PR，以使得剩余的第一红外光截止滤光层114E具有与多个光阻PR的外形实质上相同的上表面，借此形成如图4e中所示的红外光截止滤光栅格116与红外光截止滤光层114。应注意的是，红外光截止滤光栅格116与红外光截止滤光层114是通过蚀刻第一红外光截止滤光层114E而形成，因此红外光截止滤光栅格116与红外光截止滤光层114是一体地形成。
如图4f所示，于方法1000的步骤1500中，移除多个光阻PR。接着，如图4g所示，于方法1000的步骤1600中，填充彩色滤光层118于红外光截止滤光栅格116内，且形成第二滤光层126于第一滤光层124上。最后，依序地设置间隔层SP与微透镜层ML以形成如图1所示的影像感测器100。
由上述可知，本发明的影像感测器的结构包含红外光截止滤光栅格以纯化可见光且提供彩色滤光层，使得本发明的影像感测器接收到的可见光具有较小的噪声。此外，本发明的影像感测器的结构不需要平坦层，使得本发明的影像感测器接收到的可见光与红外光具有较小的光强度损失。
以上概述了数个实施例的特征，因此本领域技术人员可以更了解本公开的实施方式。本领域技术人员应了解到，其可轻易地把本公开当作基础来设计或修改其他的制程与结构，借此实现和在此所介绍的这些实施例相同的目标及/或达到相同的优点。本领域技术人员也应可明白，这些等效的建构并未脱离本公开的精神与范围，并且他们可以在不脱离本公开精神与范围的前提下做各种的改变、替换与变动。
Claims (20)
1.一种影像感测器，包含：
一红外光接收部，用以接收一红外光；以及
一可见光接收部，用以接收一可见光，其中该可见光接收部包含一红外光截止滤光栅格，该红外光截止滤光栅格用以纯化该可见光。
2.如权利要求1所述的影像感测器，其中该可见光接收部还包含：
一可见光光二极管；
一红外光截止滤光层，设置于该可见光光二极管上；以及
一彩色滤光层，填充于该红外光截止滤光栅格内；
其中该红外光截止滤光栅格设置于该红外光截止滤光层上，该可见光穿过该彩色滤光层、该红外光截止滤光栅格以及该红外光截止滤光层而被该可见光光二极管所接收。
3.如权利要求2所述的影像感测器，其中该红外光接收部包含：
一红外光光二极管；
一第一滤光层，设置于该红外光光二极管上；以及
一第二滤光层，设置于该第一滤光层上；
其中该红外光穿过该第二滤光层与该第一滤光层而被该红外光光二极管所接收。
4.如权利要求3所述的影像感测器，其中该第一滤光层与该第二滤光层的其中之一为一红外光穿透滤光层，该第一滤光层与该第二滤光层的其中另一为一白色滤光层或该红外光穿透滤光层。
5.如权利要求3所述的影像感测器，还包含一晶圆层，位于该红外光光二极管与该可见光光二极管上，其中该晶圆层的一第一部分位于该可见光接收部内，且该晶圆层的一第二部分位于该红外光接收部内。
6.如权利要求5所述的影像感测器，其中该晶圆层的该第一部分位于该红外光截止滤光层与该可见光光二极管之间。
7.如权利要求5所述的影像感测器，其中该晶圆层的该第二部分位于该第一滤光层与该红外光光二极管之间。
8.如权利要求2所述的影像感测器，其中该彩色滤光层包含一红色滤光单元、一绿色滤光单元以及一蓝色滤光单元。
9.如权利要求8所述的影像感测器，其中该红色滤光单元、该绿色滤光单元以及该蓝色滤光单元各别填充于该红外光截止滤光栅格内。
10.如权利要求1所述的影像感测器，还包含一微透镜层，用以聚集该可见光与该红外光。
11.如权利要求10所述的影像感测器，其中该微透镜层位于该影像感测器的最上层。
12.如权利要求10所述的影像感测器，其中该微透镜层位于该可见光接收部与该红外光接收部内。
13.如权利要求10所述的影像感测器，还包含一间隔层，用以提供一平坦表面，其中该微透镜层设置于该平坦表面上。
14.如权利要求13所述的影像感测器，其中该间隔层位于该可见光接收部与该红外光接收部内。
15.一种形成影像感测器的方法，包含：
提供一第一元件，该第一元件包含一可见光接收部与一红外光接收部，其中该第一元件包含：
一晶圆层，位于该可见光接收部与该红外光接收部内；以及
一第一滤光层，位于该晶圆层上，其中该第一滤光层位于该红外光接收部内；
涂布一第一红外光截止滤光层于该第一元件上，其中该第一红外光截止滤光层位于该可见光接收部与该红外光接收部内；
图案化多个光阻于位于该可见光接收部内的该第一红外光截止滤光层上，以形成一第二元件；
蚀刻该第二元件直到该第一滤光层暴露，以形成位于该可见光接收部内的一红外光截止滤光层与一红外光截止滤光栅格，其中该红外光截止滤光栅格是位于该红外光截止滤光层上；
填充一彩色滤光层于该红外光截止滤光栅格内，且形成一第二滤光层于该第一滤光层上；以及
依序设置一间隔层与一微透镜层于该彩色滤光层与该第二滤光层上，其中该间隔层与该微透镜层位于该可见光接收部与该红外光接收部内。
16.如权利要求15所述的形成影像感测器的方法，其中该第一元件还包含：
一可见光光二极管，位于该可见光接收部内；以及
一红外光光二极管，位于该红外光接收部内；
其中该晶圆层位于该红外光光二极管与该可见光光二极管上。
17.如权利要求15所述的形成影像感测器的方法，其中该第一滤光层与该第二滤光层的其中之一为一红外光穿透滤光层，该第一滤光层与该第二滤光层的其中另一为一白色滤光层或该红外光穿透滤光层。
18.如权利要求15所述的形成影像感测器的方法，其中该彩色滤光层包含一红色滤光单元、一绿色滤光单元以及一蓝色滤光单元。
19.如权利要求18所述的形成影像感测器的方法，其中该红色滤光单元、该绿色滤光单元以及该蓝色滤光单元各别填充于该红外光截止滤光栅格内。
20.如权利要求15所述的形成影像感测器的方法，其中该红外光截止滤光层与该红外光截止滤光栅格是一体地形成。
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