CN110379883A - 半导体装置及其形成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明关于一种半导体装置及其形成方法。上述方法包括提供基板、将第一模板放置于上述基板之上。上述第一模板具有第一镂空图案。上述方法亦包括经由上述第一模板将第一材料涂布于上述基板上。上述第一材料包括透明材料。上述方法亦包括将上述第一模板自上述基板移开、将第二模板放置于上述基板之上。上述第二模板具有第二镂空图案，且上述第一镂空图案不同于上述第二镂空图案。上述方法亦包括经由上述第二模板将第二材料涂布于上述基板上。上述第二材料包括遮光材料。上述方法亦包括将上述第二模板自上述基板移开。
Description
技术领域
本发明实施例有关于半导体装置的形成方法，且特别有关于包括透明材料及遮光材料的半导体装置的形成方法，具体的讲是一种半导体装置及其形成方法。
背景技术
半导体装置可被使用于各种应用中。举例而言，半导体装置可被用来作为指纹辨识装置(或指纹辨识装置的至少一部份)。指纹辨识装置可由大量的光学元件组成。举例而言，上述光学元件可包括光准直器(light collimator)、分束器、聚焦镜以及线性感测器。
光准直器的功能在于准直(collimate)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指纹辨识装置中，以增加指纹辨识装置的效能。
然而，现有的光准直器及其形成方法并非在各方面皆令人满意。
发明内容
根据本发明一些实施例，提供一种半导体装置的形成方法。上述方法包括提供基板、将第一模板放置于上述基板之上。上述第一模板具有第一镂空图案。上述方法亦包括经由上述第一模板将第一材料涂布于上述基板上。上述第一材料包括透明材料。上述方法亦包括将上述第一模板自上述基板移开、将第二模板放置于上述基板之上。上述第二模板具有第二镂空图案，且上述第一镂空图案不同于上述第二镂空图案。上述方法亦包括经由上述第二模板将第二材料涂布于上述基板上。上述第二材料包括遮光材料。上述方法亦包括将上述第二模板自上述基板移开。
根据本发明一些实施例，提供一种半导体装置的形成方法。上述方法包括提供基板、将第一模板放置于上述基板之上。上述第一模板具有第一镂空图案。上述方法亦包括经由上述第一模板将第一材料涂布于上述基板上。上述第一材料包括透明光阻。上述方法亦包括将上述第一模板自上述基板移开、进行光微影制程图案化上述第一材料以于上述第一材料中形成复数个开口以及以第二材料填充此些开口。第二材料包括遮光材料。
根据本发明一些实施例，提供一种半导体装置。上述半导体装置包括基板以及设置于上述基板上的光准直层(light collimator layer)。上述光准直层包括透明材料与遮光材料。上述光准直层亦包括设置于上述透明材料中的复数个滤光粒子(或颗粒)。此些滤光粒子由滤光材料所形成。
附图说明
以下将配合所附图式详述本发明实施例。应注意的是，各种特征并未按照比例绘制且仅用以说明例示。事实上，元件的尺寸可能经放大或缩小，以清楚地表现出本发明实施例的技术特征。
图1A、图1B、图1C、图1D、图1E、图1F、图1G以及图1H为一系列的剖面图，其根据本发明一些实施例绘示出半导体装置的形成方法。
图1B'根据本发明一些实施例绘示出模板102的上视图。
图1E'根据本发明一些实施例绘示出模板106的上视图。
图1H'根据本发明一些实施例绘示出半导体装置10的剖面图。
图1H”根据本发明一些实施例绘示出半导体装置10'的剖面图。
图2A、图2B、图2C、图2D、图2E、图2F、图2G以及图2H为一系列的剖面图，其根据本发明一些实施例绘示出半导体装置的形成方法。
图2H'根据本发明一些实施例绘示出半导体装置20的剖面图。
图3A、图3B、图3C、图3D、图3E、图3F以及图3G为一系列的剖面图，其根据本发明一些实施例绘示出半导体装置的形成方法。
10、10'、20、30～半导体装置；
100～基板；
100T～基板的顶表面；
100B～基板的底表面；
100E～基板的侧边；
102、106、202、204、302～模板；
102a、102b、104a、106a、108a、202a、204a、302a、304～开口；
104～第一材料；
104'～透明材料；
104”～滤光粒子；
108～第二材料；
110～光准直层；
112～盖板；
T1、T2、T3、T4、T5～厚度；
W1、W2、W3、W4、W5、W6、W7～宽度；
H1、H2～高度；
P～像素。
具体实施方式
以下的揭露内容提供许多不同的实施例或范例以实施本案的不同特征。以下的揭露内容叙述各个构件及其排列方式的特定范例，以简化说明。当然，这些特定的范例并非用以限定。例如，若是本发明实施例叙述了一第一特征形成于一第二特征之上或上方，即表示其可能包含上述第一特征与上述第二特征是直接接触的实施例，亦可能包含了有附加特征形成于上述第一特征与上述第二特征之间，而使上述第一特征与第二特征可能未直接接触的实施例。另外，以下所揭露的不同范例可能重复使用相同的参考符号及/或标记。这些重复是为了简化与清晰的目的，并非用以限定所讨论的不同实施例及/或结构之间有特定的关系。
后文将说明本发明的各种实施例。类似的标号可被用来表示类似的元件。应可理解的是，额外的操作步骤可实施于所述方法之前、之间或之后，且在所述方法的其他实施例中，部分的操作步骤可被取代或省略。
除非另外定义，在此使用的全部用语(包括技术及科学用语)具有与此篇揭露所属的一般技艺者所通常理解的相同涵义。能理解的是，这些用语，例如在通常使用的字典中定义的用语，应被解读成具有与相关技术及本发明的背景或上下文一致的意思，而不应以一理想化或过度正式的方式解读，除非在本发明实施例有特别定义。
[第一实施例]
本实施例的半导体装置的形成方法使用模板印刷制程(stencil printingprocess)将透明材料以及遮光材料设置于基板上。上述透明材料以及遮光材料可作为半导体装置(例如：指纹辨识装置)的光准直层。由于上述模板印刷制程的成本较低，因此可降低光准直层及包括上述光准直层的半导体装置的生产成本。
图1A绘示出本实施例的半导体装置的形成方法的起始步骤。如图1A所示，提供基板100。基板100可具有顶表面100T以及相对于顶表面100T的底表面100B，且基板100的侧边100E可位于顶表面100T以及底表面100B之间。
在一些实施例中，基板100可由元素半导体(例如：硅或锗)、化合物半导体(例如：碳化硅(SiC)、砷化镓(GaAs)、砷化铟(InAs)或磷化铟(InP))、合金半导体(例如：SiGe、SiGeC、GaAsP或GaInP)、其他适当的半导体或上述的组合所形成。在一些实施例中，基板100可为绝缘层上半导体基板(semiconductor-on-insulator(SOI)substrate)。上述绝缘层上半导体基板可包括底板、设置于上述底板上的埋藏氧化层以及设置于上述埋藏氧化层上的半导体层。在一些实施例中，基板100可为一半导体晶圆(例如：硅晶圆或其他适当的半导体晶圆)。
在一些实施例中，基板100可包括各种以如离子注入及/或扩散制程所形成的p型掺杂区及/或n型掺杂区。举例而言，上述掺杂区可被配置来形成晶体管、光电二极管及/或发光二极管，但本发明实施例并非以此为限。
在一些实施例中，基板100可包括各种隔离特征，以分隔基板100中不同的装置区域。举例而言，隔离特征可包括浅沟槽隔离(shallow trench isolation，简称STI)特征，但本发明实施例并非以此为限。在一些实施例中，形成浅沟槽隔离的步骤可包括于基板100中蚀刻出一沟槽，并于上述沟槽中填入绝缘材料(例如：氧化硅、氮化硅、或氮氧化硅)。所填充的沟槽可具有多层结构(例如：一热氧化衬层以及填充于沟槽的氮化硅)。可进行化学机械研磨(Chemical mechanical polishing，简称CMP)制程以研磨掉多余的绝缘材料并平坦化隔离特征的上表面。
在一些实施例中，基板100可包括各种导电特征(例如：导线(line)或导孔(via))。举例而言，上述导电特征可由铝(Al)、铜(Cu)、钨(W)、其各自的合金、其他适当的导电材料或上述的组合所形成。
请继续参照图1A，在一些实施例中，基板100可包括复数个像素P。在一些实施例中，像素P可将所接收到的光信号转换成电流信号。在一些实施例中，基板100的复数个像素P可排列成一阵列，但本发明实施例并非以此为限。举例而言，在一些实施例中，基板100的一个像素P可包括或对应至少一光电二极管及/或其他适当的元件，但本发明实施例并非以此为限。
接着，如图1B所示，将模板102放置于基板100的顶表面100T之上。在一些实施例中，模板102可具有复数个对应于基板100的像素P的开口102a。换句话说，在此些实施例中，在将模板102放置于基板100的顶表面100T之上的步骤之后，开口102a可暴露出所对应的像素P的至少一部分。在一些实施例中，模板102亦可具有对应于基板100的边缘的开口102b。换句话说，在此些实施例中，在将模板102放置于基板100的顶表面100T之上的步骤之后，开口102b可暴露出基板100的顶表面100T的边缘。在一些实施例中，开口102b可围绕开口102a。
应理解的是，虽然于图1B所绘示的实施例中模板102同时具有对应于基板100的像素P的复数个开口102a以及对应于基板100的边缘的开口102b，但本发明实施例并非以此为限。在一些实施例中，模板102亦可仅具有对应于基板100的像素P的复数个开口102a而不具有对应于基板100的边缘的开口102b。
如图1B所示，模板102可具有厚度T1，开口102a可具有宽度W1。举例而言，厚度T1可为5至500μm，但本发明实施例并非以此为限。举例而言，宽度W1可为5至100μm，但本发明实施例并非以此为限。
接着，请参照图1B'，其绘示出模板102的上视图。在一些实施例中，如图1B'图所示，模板102的开口102a及/或开口102b于模板102中形成了镂空图案。于后续的步骤中，可经由模板102的镂空图案将一材料(例如：透明材料)设置于基板100的顶表面100T之上，使得基板100的顶表面100T上的上述材料具有对应于模板102的镂空图案的图案，于后文将对此详细说明。
在一些实施例中，厚度T1与宽度W1的比值(亦即，T1/W1)大于20，使得上述经由模板102的镂空图案设置于基板100的顶表面100T上的材料较容易倒塌。因此，在一些其他的实施例中，厚度T1与宽度W1的比值小于或等于20(例如：厚度T1与宽度W1的比值为2至20)，而可减少或避免上述经由模板102的镂空图案设置于基板100的顶表面100T上的材料发生倒塌的情况。
在一些实施例中，由于基板100的复数个像素P排列成一阵列，因此对应于像素P的复数个开口102a亦排列成阵列。应理解的是，虽然于图1B'所绘示的实施例中开口102a排列成3x3的阵列，但本发明实施例并非以此为限。在一些其他的实施例中，可视设计需求使开口102a所排列成的阵列具有其他适当数量的栏与列。
在一些实施例中，如图1B'所示，开口102a可大抵上为矩形，但本发明实施例并非以此为限。在一些其他的实施例中，亦可视设计需求使开口102a为圆形、椭圆形、长圆形、六角形、不规则形、其他适当的形状或上述的组合。
举例而言，模板102可由钢铁形所成，但本发明实施例并非以此为限。举例而言，可使用如机械钻孔的方式于模板102中形成开口102a及/或开口102b，但本发明实施例并非以此为限。
接着，如图1C所示，在一些实施例中，经由模板102将第一材料104设置于基板100的顶表面100T之上。如图1C所示，第一材料104可填充开口102a及/或开口102b。在一些实施例中，开口102a中的第一材料104可覆盖基板100的像素P，而开口102b中的第一材料104可覆盖基板100的边缘。承前述，由于第一材料104经由模板102的镂空图案设置于基板100的顶表面100T之上，因此其可具有对应于模板102的镂空图案的图案。在一些实施例中，设置于基板100的顶表面100T的上的第一材料104的图案大抵上相同于模板102的镂空图案。
在一些实施例中，第一材料104可包括透明材料(例如：透明光阻、聚亚酰胺、环氧树脂、其他适当的材料或上述的组合)。在一些实施例中，第一材料104可包括光固化材料、热固化材料或上述的组合。在一些实施例中，第一材料104可具有如胶体的流动性。
在一些实施例中，可使用模板102进行模板印刷制程将第一材料104涂布(或印刷)于基板100的顶表面100T之上。在一些实施例中，于上述模板印刷制程中，先将第一材料104设置于模板102之上，然后于模板102的顶表面的上沿着平行于基板100的顶表面100T的方向移动一刮刀或滚轮(未绘示于图中)，并以上述刮刀或滚轮对第一材料104施加适当的压力，使得第一材料104从模板102的顶表面被挤压进入开口102a及/或开口102b。
接着，如图1D所示，将模板102自基板100的顶表面100T移开。在一些实施例中，如图1D所示，在将模板102自基板100的顶表面100T移开的步骤之后，于第一材料104中形成了复数个开口104a。在一些实施例中，开口104a暴露出基板100的上表面100T。在一些实施例中，可在将模板102自基板100的顶表面100T移开的步骤之后进行固化制程以固化第一材料104。举例而言，上述固化制程可为光固化制程、热固化制程或上述组合。
接着，如图1E所示，将模板106放置于基板100的顶表面100T以及第一材料104之上。在一些实施例中，模板106可具有至少一开口(例如：开口106a)。在一些实施例中，如图1E所示，模板106的开口106a暴露出未被第一材料104覆盖的顶表面100T。
在一些实施例中，如图1E所示，模板106的开口106a暴露出第一材料104中的开口104a。换句话说，在此些实施例中，开口106a与开口104a连通。
如图1E所示，模板106可具有厚度T2，开口106a可具有宽度W2。举例而言，厚度T2可为10至100μm，但本发明实施例并非以此为限。举例而言，宽度W2可为196至300μm，但本发明实施例并非以此为限。在一些实施例中，模板102的厚度T1与模板106的厚度T2的比值可为10至1。
接着，请参照图1E'，其绘示出模板106的上视图。在一些实施例中，如图1E'所示，模板106的开口106a于模板102中形成了镂空图案。在一些实施例中，模板102的镂空图案不同于模板106的镂空图案。
于后续的步骤中，可经由模板106的镂空图案将一材料(例如：遮光材料)设置于基板100的顶表面100T以及第一材料104之上，使得基板100的顶表面100T与第一材料104上的上述材料具有对应于模板106的镂空图案的图案，于后文将对此详细说明。
在一些实施例中，开口106a的形状可大抵上相同于基板100的形状。举例而言，在一些实施例中，基板100于上视图中为圆形，因此开口106a亦为圆形(如图1E'所示)，但本发明实施例并非以此为限。在一些其他的实施例中，亦可视设计需求(例如：所使用的基板100的形状)使开口106a为圆形、椭圆形、长圆形、六角形、不规则形、其他适当的形状或上述的组合。
举例而言，模板106的材料以及开口106a的形成方法可相同或类似于前述的模板102以及开口102a，于此将不再赘述。
接着，如图1F所示，在一些实施例中，经由模板106将第二材料108设置于基板100的顶表面100T以及第一材料104之上。如图1F所示，第二材料108可填充开口106a以及开口104a。在一些实施例中，开口104a中的第二材料108可不覆盖基板100的像素P。承前述，由于第二材料108经由模板106的镂空图案设置于基板100的顶表面100T以及第一材料104之上，因此其可具有对应于模板106的镂空图案的图案。在一些实施例中，设置于基板100的顶表面100T以及第一材料104之上的第二材料108的图案大抵上相同于模板106的镂空图案。
在一些实施例中，设置于基板100的顶表面100T的边缘上的第一材料104可具有类似挡墙的功能，而可减少或避免第二材料108从基板100的边缘流出的情形。
在一些实施例中，第二材料108可包括遮光材料。举例而言，遮光材料可包括光阻(例如：黑光阻或其他适当的非透明的光阻)、油墨(例如：黑色油墨或其他适当的非透明的油墨)、模制化合物(molding compound，例如：黑色模制化合物或其他适当的非透明的模制化合物)、防焊材料(solder mask，例如：黑色防焊材料或其他适当的非透明的防焊材料)、其他适当的材料或上述的组合。在一些实施例中，第二材料108可包括光固化材料、热固化材料或上述的组合。在一些实施例中，第二材料108可具有如胶体的流动性。
在一些实施例中，可使用模板106进行模板印刷制程将第二材料108涂布(或印刷)于基板100的顶表面100T之上。在一些实施例中，于上述模板印刷制程中，先将第二材料108设置于模板106之上，然后于模板106的顶表面的上沿着平行于基板100的顶表面100T的方向移动一刮刀或滚轮(未绘示于图中)，并以上述刮刀或滚轮对第二材料108施加适当的压力，使得第二材料108从模板106的顶表面被挤压进入开口106a及开口104a。
接着，如图1G所示，将模板106自基板100的顶表面100T移开。在一些实施例中，可在将模板106自基板100的顶表面100T移开的步骤之后进行固化制程以固化第二材料108。举例而言，上述固化制程可为光固化制程、热固化制程或上述组合。在一些实施例中，可进行一平坦化制程平坦化第二材料108，使得第二材料108的顶表面与第一材料104的顶表面具有大抵上相同的水平。换句话说，在此些实施例中，第二材料108的顶表面与第一材料104的顶表面可共平面。举例而言，上述平坦化制程可包括研磨制程、化学机械研磨制程、回蚀刻制程、其他适当的制程或上述的组合。
在一些实施例中，如图1G所示，第一材料104以及第二材料108可共同充当半导体装置的光准直层110。在一些实施例中，光准直层110的第一材料104以及第二材料108可交错设置。
在一些实施例中，光准直层110的第二材料108为黑色(例如：黑光阻、黑色油墨、黑色模制化合物或黑色防焊材料)，因此可提高光准直层110的准直功能。
举例而言，在一些实施例中，可在光准直层110上设置如发光二极管的光源(未绘示于图中)、阻挡层(未绘示于图中)、其他适当的元件或上述的组合，并于此些光学元件上设置盖板112(例如：玻璃盖板)以形成如指纹辨识装置的半导体装置10(如图1H所示)。
在一些实施例中，可重复图1B至图1G所述的步骤(例如：重复两次、三次、或其他任何适当的次数)，使得基板100的像素P上的第一材料104具有较大的高宽比(aspectratio)，以提高光准直层110的准直功能。举例而言，如图1H'所示，在一些实施例中，基板100的像素P上的第一材料104(亦可称为透明柱体)的高宽比(亦即，H1/W3)可为2至30(例如：10至20)。
综合上述，本实施例的半导体装置的形成方法使用模板印刷制程形成半导体装置的光准直层，因此可降低半导体装置的生产成本。此外，由于上述模板印刷制程的成本较低，因此在不大量增加成本的前提下，可重复进行此模板印刷制程以增加光准直层的透明材料的高宽比而增进光准直层的效能。
图1H”绘示出本实施例的半导体装置10的一些变化例。应注意的是，除非特别说明，此些变化例与前述实施例的相同或类似的元件将以相同的元件符号表示，且其形成方法亦可相同或类似于前述实施例的形成方法。
如图1H”所示，半导体装置10'与半导体装置10的其中一个差异在于半导体装置10'的光准直层110的第一材料104包括透明材料104'以及设置于透明材料104'中的复数个滤光粒子104”。在一些实施例中，由于滤光粒子104”具有滤光功能，因此于基板100与光准直层110之间可不设置额外的滤光层而有利于半导体装置10'的微型化。在一些实施例中，光准直层110直接接触基板100的顶表面100T。
举例而言，透明材料104'可为透明光阻、聚亚酰胺、环氧树脂、其他适当的材料或上述的组合)。举例而言，滤光粒子104”可由TiO2、HfO2、NbTiO5、SiO2、其他适合的材料或上述组合所形成。在一些实施例中，滤光粒子104”可大抵上为圆形，且其直径可为0.01至10μm，但本发明实施例并非以此为限。
在一些实施例中，滤光粒子104”可大抵上均匀地分布于透明材料104'中。
[第二实施例]
第二实施例与第一实施例其中一个差异在于第二实施例的方法的将第二材料108设置于基板100上的步骤在将第一材料104设置于基板100上的步骤的前进行，以下将对此详细说明。
应注意的是，除非特别说明，本实施例与前述实施例的相同或类似的元件将以相同的元件符号表示，且其形成方法亦可相同或类似于前述实施例的形成方法。
首先，如图2A所示，提供基板100。接着，如图2B所示，将模板202放置于基板100的顶表面100T之上。在一些实施例中，模板202可具有复数个开口202a以暴露出基板100的顶表面100T。换句话说，在此些实施例中，在将模板202放置于基板100的顶表面100T的上的步骤之后，模板202的开口202a可暴露出基板100的顶表面100T。在一些实施例中，如图2B所示，模板202的开口202a不暴露出基板100的像素P。在一些其他实施例中，模板202的开口202a可部分地暴露出基板100的像素P。
如图2B所示，模板202可具有厚度T3，开口202a可具有宽度W4。举例而言，厚度T3可为2至300μm，但本发明实施例并非以此为限。举例而言，宽度W4可为2至200μm，但本发明实施例并非以此为限。
类似于前述的实施例，本实施例的模板202的开口202a于模板202中亦形成了镂空图案。于后续的步骤中，可经由模板202的镂空图案将一材料(例如：遮光材料)设置于基板100的顶表面100T之上，使得基板100的顶表面100T上的上述材料具有对应于模板202的镂空图案的图案，于后文将对此详细说明。
在一些实施例中，于一上视图中，开口202a可大抵上为矩形，但本发明实施例并非以此为限。在一些其他的实施例中，亦可视设计需求使开口202a为圆形、椭圆形、长圆形、六角形、不规则形、其他适当的形状或上述的组合。
举例而言，模板202的材料以及开口202a的形成方法可相同或类似于前述的模板102以及开口102a，于此将不再赘述。
接着，如图2C所示，在一些实施例中，经由模板202将第二材料108设置于基板100的顶表面100T之上。如图2C所示，第一材料104可填充开口202a。承前述，由于第二材料108经由模板202的镂空图案设置于基板100的顶表面100T之上，因此其可具有对应于模板202的镂空图案的图案。在一些实施例中，设置于基板100的顶表面100T之上的第二材料108的图案大抵上相同于模板202的镂空图案。
在一些实施例中，可使用模板202进行模板印刷制程将第二材料108涂布(或印刷)于基板100的顶表面100T之上。在一些实施例中，于上述模板印刷制程中，先将第二材料108设置于模板202之上，然后于模板202的顶表面的上沿着平行于基板100的顶表面100T的方向移动一刮刀或滚轮(未绘示于图中)，并以上述刮刀或滚轮对第二材料108施加适当的压力，使得第二材料108从模板202的顶表面被挤压进入开口202a。
接着，如图2D所示，将模板202自基板100的顶表面100T移开。在一些实施例中，如图2D所示，在将模板202自基板100的顶表面100T移开的步骤之后，于第二材料108中形成了复数个开口108a。在一些实施例中，开口108a暴露出基板100的像素P。在一些实施例中，第二材料108未覆盖基板100的顶表面100T的边缘。在一些实施例中，可在将模板202自基板100的顶表面100T移开的步骤之后进行固化制程以固化第二材料108。举例而言，上述固化制程可为光固化制程、热固化制程或上述组合。
接着，如图2E所示，将模板204放置于基板100之顶表面100T之上。在一些实施例中，模板204可具有至少一开口(例如：开口204a)。在一些实施例中，如图2E所示，模板204之开口204a暴露出基板100之像素P以及基板100之顶表面100T的边缘。
在一些实施例中，如图2E所示，模板204的开口204a暴露出第二材料108中的开口108a。换句话说，在此些实施例中，开口204a与开口108a连通。
如图2E所示，模板204可具有厚度T4，开口204a可具有宽度W5。举例而言，厚度T4可为5至500μm，但本发明实施例并非以此为限。举例而言，宽度W5可为5至100μm，但本发明实施例并非以此为限。
在一些实施例中，模板204的厚度T4与模板202的厚度T3的比值可为5至500。
类似于前述的实施例，本实施例的模板204的开口204a于模板204中亦形成了镂空图案。在一些实施例中，模板204的镂空图案不同于模板202的镂空图案。
于后续的步骤中，可经由模板204的镂空图案将一材料(例如：透明材料)设置于基板100的顶表面100T以及第二材料108之上，使得基板100的顶表面100T与第二材料108上的上述材料具有对应于模板204的镂空图案的图案，于后文将对此详细说明。
在一些实施例中，开口204a的形状可大抵上相同于基板100的形状。举例而言，在一些实施例中，基板100于上视图中为圆形，因此开口204a亦为圆形，但本发明实施例并非以此为限。在一些其他的实施例中，亦可视设计需求(例如：所使用的基板100的形状)使开口204a为圆形、椭圆形、长圆形、六角形、不规则形、其他适当的形状或上述的组合。
举例而言，模板204的材料以及开口204a的形成方法可相同或类似于前述的模板102以及开口102a，于此将不再赘述。
在一些实施例中，如图2E所示，模板204的顶表面可高于第二材料108的顶表面，但本发明实施例并非以此为限。在一些其他的实施例中，模板204的顶表面亦可大抵上与第二材料108的顶表面齐平。
接着，如图2F所示，在一些实施例中，经由模板204将第一材料104设置于基板100的顶表面100T以及第二材料108之上。如图2F所示，第一材料104可填充开口204a以及开口108a。在一些实施例中，开口108a中的第一材料104可覆盖基板100的像素P。在一些实施例中，基板100的顶表面100T的边缘可被第一材料104覆盖。承前述，由于第一材料104经由模板204的镂空图案设置于基板100的顶表面100T以及第二材料108之上，因此其可具有对应于模板204的镂空图案的图案。在一些实施例中，设置于基板100的顶表面100T以及第二材料108之上的第一材料104的图案大抵上相同于模板204的镂空图案。
在一些实施例中，可使用模板204进行模板印刷制程将第一材料104涂布(或印刷)于基板100的顶表面100T之上。在一些实施例中，于上述模板印刷制程中，先将第一材料104设置于模板204之上，然后于模板204的顶表面的上沿着平行于基板100的顶表面100T的方向移动一刮刀或滚轮(未绘示于图中)，并以上述刮刀或滚轮对第一材料104施加适当的压力，使得第一材料104从模板204的顶表面被挤压进入开口204a及开口108a。
接着，如图2G所示，将模板204自基板100的顶表面100T移开。在一些实施例中，可在将模板204自基板100的顶表面100T移开的步骤之后进行固化制程以固化第一材料104。举例而言，上述固化制程可为光固化制程、热固化制程或上述组合。在一些实施例中，可进行一平坦化制程平坦化第一材料104，使得第一材料104的顶表面与第二材料108的顶表面具有大抵上相同的水平，但本发明实施例并非以此为限。
在一些实施例中，如图2G所示，第一材料104以及第二材料108可共同充当半导体装置的光准直层110。在一些实施例中，光准直层110的第一材料104以及第二材料108可交错设置。
在一些实施例中，可在光准直层110上设置如发光二极管的光源(未绘示于图中)、阻挡层(未绘示于图中)、其他适当的元件或上述的组合，并于此些光学元件上设置盖板112(例如：玻璃盖板)以形成如指纹辨识装置的半导体装置20(如图2H所示)。
在一些实施例中，可重复图2B至图2G所述的步骤(例如：重复两次、三次、或其他任何适当的次数)，使得基板100的像素P上的第一材料104(亦可称为透明柱体)具有较大的高宽比，以提高光准直层110的准直功能。举例而言，在一些实施例中，可进行两次图2B至图2G所述的步骤而得到图2H'所示的光准直层110。在一些实施例中，基板100的像素P上的第一材料104的高宽比(亦即，H2/W6)可为2至30(例如：10至20)。
应理解的是，本实施例的第一材料104亦可包括前述的透明材料104'以及设置于透明材料104'中的复数个滤光粒子104”，而可具有相同或类似的优点。
综合上述，本实施例的半导体装置的形成方法使用模板印刷制程形成半导体装置的光准直层，因此可降低半导体装置的生产成本。此外，由于上述模板印刷制程的成本较低，因此在不大量增加成本的前提下，可重复进行此模板印刷制程以增加光准直层的透明材料的高宽比而增进光准直层的效能。
[第三实施例]
第三实施例与第一实施例其中一个差异在于第三实施例以光微影制程图案化经由模板印刷制程设置于基板100上的第一材料104，以下将对此详细说明。
应注意的是，除非特别说明，本实施例与前述实施例的相同或类似的元件将以相同的元件符号表示，且其形成方法亦可相同或类似于前述实施例的形成方法。
首先，如图3A所示，提供基板100。接着，如图3B所示，将模板302放置于基板100的顶表面100T之上。在一些实施例中，模板302可具有至少一开口(例如：开口302a)。在一些实施例中，如图3B所示，模板302的开口302a暴露出基板100的顶表面100T。
如图3B所示，模板302可具有厚度T5，开口302a可具有宽度W7。举例而言，厚度T5可为5至500μm，但本发明实施例并非以此为限。举例而言，宽度W7可为5至200μm，但本发明实施例并非以此为限。
类似于前述的实施例，本实施例的模板302的开口302a于模板302中亦形成了镂空图案。于后续的步骤中，可经由模板302的镂空图案将一材料(例如：透明光阻)设置于基板100的顶表面100T之上，使得基板100的顶表面100T上的上述材料具有对应于模板302的镂空图案的图案，于后文将对此详细说明。
在一些实施例中，开口302a的形状可大抵上相同于基板100的形状。举例而言，在一些实施例中，基板100于上视图中为圆形，因此开口302a亦为圆形，但本发明实施例并非以此为限。在一些其他的实施例中，亦可视设计需求(例如：所使用的基板100的形状)使开口302a为圆形、椭圆形、长圆形、六角形、不规则形、其他适当的形状或上述的组合。
举例而言，模板302的材料以及开口302a的形成方法可相同或类似于前述的模板102以及开口102a，于此将不再赘述。
接着，如图3C所示，在一些实施例中，经由模板302将第一材料104设置于基板100的顶表面100T之上。在一些实施例中，可使用模板302进行模板印刷制程将第一材料104涂布(或印刷)于基板100的顶表面100T之上。如图3C所示，第一材料104可填充开口302a并覆盖基板100的像素P。承前述，由于第一材料104经由模板302的镂空图案设置于基板100的顶表面100T之上，因此其可具有对应于模板302的镂空图案的图案。在一些实施例中，设置于基板100的顶表面100T之上的第一材料104的图案大抵上相同于模板302的镂空图案。
接着，如图3D所示，将模板302自基板100的顶表面100T移开。在一些实施例中，可在将模板302自基板100的顶表面100T移开的步骤之后进行固化制程以固化第一材料104。举例而言，上述固化制程可为光固化制程、热固化制程或上述组合。
接着，如图3E所示，进行图案化制程图案化第一材料104，以于第一材料104中形成复数个开口304。在一些实施例中，上述图案化制程可包括微影制程(例如：光罩对准(maskaligning)、曝光(exposure)、曝光后烘烤(post-exposure baking)、显影(developingphotoresist)、其他适当的制程或上述的组合)。在一些实施例中，如图3E所示，在上述图案化制程之后，第一材料104仍覆盖基板100的像素P。在一些实施例中，在上述图案化制程之后，基板100的顶表面100T的边缘上仍设置有第一材料104。
接着，如图3F所示，以第二材料108填充开口304。举例而言，可使用模板印刷制程、旋转涂布制程、其他适当的制程或上述的组合将第二材料108设置于开口304中。在一些实施例中，由于基板100的顶表面100T的边缘上设置有第一材料104，因此可减少或避免第二材料108从基板100的边缘流出的情形。
在一些实施例中，如图3F所示，第一材料104以及第二材料108可共同充当半导体装置的光准直层110。在一些实施例中，光准直层110的第一材料104以及第二材料108可交错设置。
在一些实施例中，可在光准直层110上设置如发光二极管的光源(未绘示于图中)、阻挡层(未绘示于图中)、其他适当的元件或上述的组合，并于此些光学元件上设置盖板112(例如：玻璃盖板)以形成如指纹辨识装置的半导体装置30(如图3G所示)。
在一些实施例中，可重复图3B至图3F所述的步骤(例如：重复两次、三次、或其他任何适当的次数)，使得基板100的像素P上的第一材料104(亦可称为透明柱体)具有较大的高宽比，以提高光准直层110的准直功能。在一些实施例中，基板100的像素P上的第一材料104(亦可称为透明柱体)的高宽比可为2至30(例如：10至20)。
应理解的是，本实施例的第一材料104亦可包括前述的透明材料104'以及设置于透明材料104'中的复数个滤光粒子104”，而可具有相同或类似的优点。
综合上述，本实施例的半导体装置的形成方法使用模板印刷制程搭配光微影制程形成半导体装置的光准直层，因此可降低半导体装置的生产成本。
前述内文概述了许多实施例的特征，使本技术领域中具有通常知识者可以从各个方面更佳地了解本发明实施例。本技术领域中具有通常知识者应可理解，且可轻易地以本发明实施例为基础来设计或修饰其他制程及结构，并以此达到相同的目的及/或达到与在此介绍的实施例等相同的优点。本技术领域中具有通常知识者也应了解这些相等的结构并未背离本发明实施例的发明精神与范围。在不背离本发明实施例的发明精神与范围的前提下，可对本发明实施例进行各种改变、置换或修改。
此外，本发明的每一权利要求可为个别的实施例，且本发明的范围包括本发明的每一权利要求及每一实施例彼此的结合。
Claims (20)
1.一种半导体装置的形成方法，其特征在于，所述的方法包括：
提供一基板；
将一第一模板放置于该基板之上，其中所述第一模板具有一第一镂空图案；
经由所述第一模板将一第一材料涂布于所述基板上，其中所述第一材料包括一透明材料；
将所述第一模板自所述基板移开；
将一第二模板放置于所述基板之上，其中所述第二模板具有一第二镂空图案，且所述第一镂空图案不同于所述第二镂空图案；
经由所述第二模板将一第二材料涂布于所述基板上，其中所述第二材料包括一遮光材料；以及
将所述第二模板自所述基板移开。
2.如权利要求1所述的半导体装置的形成方法，其特征在于，所述基板包括复数个像素，且所述第一材料覆盖所述像素。
3.如权利要求2所述的半导体装置的形成方法，其特征在于，所述第二材料不覆盖所述像素。
4.如权利要求1所述的半导体装置的形成方法，其特征在于，所述第一材料及所述第二材料共同形成一光准直层。
5.如权利要求1所述的半导体装置的形成方法，其特征在于，经由所述第一模板将所述第一材料涂布于所述基板上的步骤在经由所述第二模板将所述第二材料涂布于所述基板上的步骤之前进行。
6.如权利要求5所述的半导体装置的形成方法，其特征在于，所述第一材料覆盖所述基板的边缘。
7.如权利要求1所述的半导体装置的形成方法，其特征在于，经由所述第一模板将所述第一材料涂布于所述基板上的步骤在经由所述第二模板将所述第二材料涂布于所述基板上的步骤之后进行。
8.如权利要求1所述的半导体装置的形成方法，其特征在于，所述透明材料包括光固化材料、热固化材料或上述透明材料的组合。
9.如权利要求1所述的半导体装置的形成方法，其特征在于，所述基板为一半导体晶圆。
10.如权利要求1所述的半导体装置的形成方法，其特征在于，所述第一材料更包括：
一滤光材料，设置于所述透明材料中。
11.一种半导体装置的形成方法，其特征在于，所述的方法包括：
提供一基板；
将一第一模板放置于所述基板之上，其中所述第一模板具有一第一镂空图案；
经由所述第一模板将一第一材料涂布于所述基板上，其中所述第一材料包括一透明光阻；
将所述第一模板自所述基板移开；
进行一光微影制程图案化所述第一材料以形成复数个开口于所述第一材料中；以及
以一第二材料填充所述开口，其中所述第二材料包括一遮光材料。
12.如权利要求11所述的半导体装置的形成方法，其特征在于，所述基板包括复数个像素，且所述第一材料覆盖所述像素。
13.如权利要求12所述的半导体装置的形成方法，其特征在于，所述第二材料不覆盖所述像素。
14.如权利要求11所述的半导体装置的形成方法，其特征在于，所述第一材料及所述第二材料共同形成一光准直层。
15.如权利要求11所述的半导体装置的形成方法，其特征在于，所述第一材料覆盖所述基板的边缘。
16.如权利要求11所述的半导体装置的形成方法，其特征在于，所述基板为一半导体晶圆。
17.如权利要求11所述的半导体装置的形成方法，其特征在于，所述第一材料更包括：
一滤光材料，设置于所述透明光阻中。
18.一种半导体装置，其特征在于，所述半导体装置包括：
基板；以及
一光准直层，设置于所述基板上；
其中所述光准直层包括：
一透明材料与一遮光材料；以及
复数个滤光粒子，设置于所述透明材料中，其中所述滤光粒子由一滤光材料所形成。
19.如权利要求18所述的半导体装置，其特征在于，所述透明材料直接接触所述基板。
20.如权利要求18所述的半导体装置，其特征在于，所述透明材料包括光固化材料、热固化材料或上述透明材料的组合。
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