CN110391268B - 光学组件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光学组件，包括：一基板，包括多个像素单元；一介电层，设置于所述基板上；一图案化透光层，设置于所述介电层上，并对应所述像素单元；以及多个连续遮光层，设置于所述介电层上，并位于所述图案化透光层的两侧。本发明亦提供一种光学组件的制造方法。

Description

光学组件及其制造方法

技术领域

本发明有关于一种光学组件，特别是有关于一种具有准直效果的光学组件及其制造方法。

背景技术

传统上，作为指纹辨识的光学组件中，其准直器的两侧均会设置避免入射光线泄漏至邻近像素区域的遮光层。例如，于准直器的两侧设置多层式堆栈的遮光层即是其中一种方式。此种多层式堆栈的遮光层是由黑色遮光材料层与透明材料层相互堆栈设置而成。虽此种遮光层的制作方式较简易，但由于黑色遮光材料层与透明材料层是采相互堆栈的方式设置，因此，入射准直器的光线仍有可能从其两侧的透明材料层藉由折射或绕射等方式泄漏至相邻的像素区域而进一步干扰相邻像素区域的收光，由此来看，此种设计并无法确实解决串音干扰的问题。

因此，开发一种具有理想准直效果且可有效避免串音(cross-talk)现象的光学组件及相关制造方法是众所期待的。

发明内容

根据本发明的一实施例，提供一种光学组件。所述光学组件包括：一基板，包括多个像素单元；一介电层，设置于所述基板上；一图案化透光层，设置于所述介电层上，并对应所述像素单元；以及多个连续遮光层，设置于所述介电层上，并位于所述图案化透光层的两侧。

根据部分实施例，上述图案化透光层包括透光度90％以上的有机材料。

根据部分实施例，上述图案化透光层对波长大于550奈米的光线透光。

根据部分实施例，上述图案化透光层的厚度与宽度的比例介于5：1至15：1。

根据部分实施例，上述图案化透光层的宽度与上述像素单元的宽度的比例介于0.5：1至0.75：1。

根据部分实施例，上述连续遮光层为纵向连续。

根据部分实施例，上述连续遮光层包括一氧化层与一遮光材料层，且上述遮光材料层包围上述氧化层。

根据部分实施例，上述遮光材料层包括氮化钛、钛钨合金或钨金属。

根据部分实施例，上述遮光材料层的厚度介于300至1,500埃。

根据部分实施例，本发明光学组件更包括一触控玻璃，设置于上述图案化透光层与上述连续遮光层上。

根据本发明的一实施例，提供一种光学组件的制造方法。该制造方法包括下列步骤：提供一基板，包括多个像素单元；形成一介电层于所述基板上；形成一图案化透光层于所述介电层上，并对应所述像素单元；坦覆性地形成一遮光材料层于所述图案化透光层间的区域；以及形成一氧化层于所述遮光材料层上，以于所述图案化透光层的两侧，形成多个连续遮光层。

根据部分实施例，藉由化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)或溅镀法形成上述遮光材料层于上述图案化透光层间的区域。

根据部分实施例，于形成上述遮光材料层之前，更包括坦覆性地形成一阻障层于上述图案化透光层间的区域。

根据部分实施例，于形成上述氧化层之后，更包括实施一回蚀刻或一化学机械研磨工艺，以于上述图案化透光层的两侧，形成上述连续遮光层。

在本发明中，设置于透光层(准直器)两侧的遮光层为纵向连续式的遮光层，即遮光层沿垂直基板的方向延伸形成连续态样，在遮光层中并未存在任何使光线穿透的间隙，因此，当光线进入透光层时，此入射光线并不会从透光层两侧的遮光层泄漏至邻近的像素单元，如此，使得各种角度的入射光线均能更加集中地进入下方所对应的像素单元，有效改善相邻像素间彼此有可能产生的串音(cross-talk)现象。此外，本发明所定义的透光层的厚度与宽度的比例(例如介于5：1至15：1)以及透光层的宽度与像素单元的宽度的比例(例如介于0.5：1至0.75：1)均为特定适当的比例范围，此结构间的特定尺寸比例关系不但能维持光准直效果，又能使到达透光层底部(连接像素单元)的光线讯号维持在一定的适当强度，实有助于维持像素单元的收光效果。再者，本发明采用分段式的工艺步骤逐步垫高透光层的厚度，此方式可避免一次性工艺所制作厚度过高的透光层在后续工艺(例如各种沉积法及化学机械研磨(CMP))中可能造成结构倾倒的现象。

为让本发明的上述目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附的图式，作详细说明如下。

附图说明

图1是根据本发明的一实施例，一种光学组件的剖面示意图；

图2A-图2E是根据本发明的一实施例，一种光学组件制造方法的剖面示意图；

图3A-图3E是根据本发明的一实施例，一种光学组件制造方法的剖面示意图。

附图标号

10 光学组件；

12 基板；

14 介电层；

16、160 图案化透光层；

18、180 连续遮光层；

20 像素单元；

22、220 垂直基板的方向；

24、240 氧化层；

25、250 阻障层；

26、260 遮光材料层；

28 触控玻璃；

30、300 图案化透光层间的区域；

32、320 平坦化步骤；

34、340 光学结构；

P 像素单元的宽度；

t 遮光材料层的厚度；

T 图案化透光层的厚度；

W 图案化透光层的宽度。

具体实施方式

请参阅图1，根据本发明的一实施例，提供一种光学组件10。图1为光学组件10的剖面示意图。

如图1所示，在本实施例中，光学组件10包括一基板12、一介电层14、一图案化透光层16、以及多个连续遮光层18。基板12包括多个像素单元20。介电层14设置于基板12上。图案化透光层16设置于介电层14上，并对应像素单元20。连续遮光层18设置于介电层14上，并位于图案化透光层16的两侧。

在部分实施例中，基板12可包括硅基板或任何适当的基板材料。

在部分实施例中，介电层14可包括氧化物、氮化物、氮氧化物或任何适当的介电材料。

在部分实施例中，图案化透光层16可包括透光度90％以上的有机材料，例如透光度90％以上的环氧树脂或类光阻材料。

在部分实施例中，图案化透光层16可对波长大于550奈米的光线透光，例如对绿光或其他可见光或非可见光透光。

在部分实施例中，图案化透光层16的厚度T与宽度W的比例大约介于5：1至15：1。

在部分实施例中，图案化透光层16的厚度T与宽度W的比例大约为10：1。

在部分实施例中，图案化透光层16的宽度W与像素单元20的宽度P的比例大约介于0.5：1至0.75：1。

在部分实施例中，图案化透光层16的宽度W与像素单元20的宽度P的比例大约为0.5：1。

在部分实施例中，连续遮光层18可为纵向连续。此处的纵向是指垂直基板12的方向22，即连续遮光层18沿方向22延伸形成连续态样。

在部分实施例中，连续遮光层18包括一氧化层24与一遮光材料层26，且遮光材料层26包围氧化层24。

在部分实施例中，氧化层24可包括高密度电浆(HDP)氧化物层或旋涂玻璃(SOG)氧化物层。

在部分实施例中，遮光材料层26可包括氮化钛、钛钨合金、钨金属、或其他遮旋光性佳的金属材料。

在部分实施例中，遮光材料层26的厚度t大约介于300至1,500埃。

在部分实施例中，于遮光材料层26与图案化透光层16之间，更包括设置有一阻障层(未图示)，以促进遮光材料层26与图案化透光层16的黏着。

在部分实施例中，上述阻障层可为氧化层，其厚度大约介于800至1,000埃。

在部分实施例中，本发明光学组件10更包括一触控玻璃28，设置于图案化透光层16与连续遮光层18上。

本发明光学组件10可广泛应用于光学辨识的领域，例如指纹辨识。

请参阅图2A-2E，根据本发明的一实施例，提供一种光学组件10的制造方法。图2A-2E为光学组件10制造方法的剖面示意图。

如图2A所示，提供一基板12。基板12包括多个像素单元20。

在部分实施例中，基板12可包括硅基板或任何适当的基板材料。

之后，形成一介电层14于基板12上。

在部分实施例中，介电层14可包括氧化物、氮化物、氮氧化物或任何适当的介电材料。

之后，形成一透光层(未图示)于介电层14上。接着，形成一图案化光阻层(未图示)于上述透光层上。之后，以上述图案化光阻层为一罩幕，实施一微影工艺，以形成图案化透光层16。

值得注意的是，图案化透光层16对应像素单元20。

在部分实施例中，图案化透光层16可包括透光度90％以上的有机材料，例如透光度90％以上的环氧树脂或类光阻材料。

在部分实施例中，图案化透光层16可对波长大于550奈米的光线透光，例如对绿光或其他可见光或非可见光透光。

在部分实施例中，图案化透光层16的厚度T与宽度W的比例大约介于5：1至15：1。

在部分实施例中，图案化透光层16的厚度T与宽度W的比例大约为10：1。

在部分实施例中，图案化透光层16的宽度W与像素单元20的宽度P的比例大约介于0.5：1至0.75：1。

在部分实施例中，图案化透光层16的宽度W与像素单元20的宽度P的比例大约为0.5：1。

之后，如图2B所示，藉由适当的沉积法坦覆性地形成一阻障层25于图案化透光层16上以及图案化透光层16间的介电层14上。

在部分实施例中，阻障层25可为氧化层，其厚度大约介于800至1,000埃。

之后，如图2C所示，藉由例如化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)或溅镀法坦覆性地形成一遮光材料层26于阻障层25上。

在部分实施例中，遮光材料层26可包括氮化钛、钛钨合金、钨金属、或其他遮旋光性佳的金属材料。

在部分实施例中，遮光材料层26的厚度t大约介于300至1,500埃。

之后，藉由例如高密度电浆(HDP)或旋涂玻璃(SOG)工艺，形成一氧化层24于遮光材料层26上，并填入图案化透光层16间的区域30，如图2D所示。

之后，如图2E所示，藉由例如回蚀刻(etch back)或化学机械研磨(CMP)工艺，进行平坦化步骤32，以于图案化透光层16的两侧，形成连续遮光层18，至此，即完成光学结构34的制作。

在部分实施例中，连续遮光层18可为纵向连续。此处的纵向是指垂直基板12的方向22，即连续遮光层18沿方向22延伸形成连续态样。

在部分实施例中，更包括设置一触控玻璃(未图标)于图案化透光层16与连续遮光层18上。

请参阅图3A-3E，根据本发明的一实施例，提供一种光学组件10的制造方法。图3A-3E为光学组件10制造方法的剖面示意图。

如图3A所示，提供如图2E所示的光学结构34。

之后，形成一透光层(未图标)于光学结构34上。接着，形成一图案化光阻层(未图示)于上述透光层上。之后，以上述图案化光阻层为一罩幕，实施一微影工艺，以形成图案化透光层160。

值得注意的是，图案化透光层160对应图案化透光层16以及像素单元20。

在部分实施例中，图案化透光层160可包括透光度90％以上的有机材料，例如透光度90％以上的环氧树脂或类光阻材料。

在部分实施例中，图案化透光层160可对波长大于550奈米的光线透光，例如对绿光或其他可见光或非可见光透光。

在部分实施例中，图案化透光层160的厚度T与宽度W的比例大约介于5：1至15：1。

在部分实施例中，图案化透光层160的厚度T与宽度W的比例大约为10：1。

在部分实施例中，图案化透光层160的宽度W与像素单元20的宽度P的比例大约介于0.5：1至0.75：1。

在部分实施例中，图案化透光层160的宽度W与像素单元20的宽度P的比例大约为0.5：1。

之后，如图3B所示，藉由适当的沉积法坦覆性地形成一阻障层250于图案化透光层160上以及图案化透光层160间的连续遮光层18上。

在部分实施例中，阻障层250可为氧化层，其厚度大约介于800至1,000埃。

之后，如图3C所示，藉由例如化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)或溅镀法坦覆性地形成一遮光材料层260于阻障层250上。

在部分实施例中，遮光材料层260可包括氮化钛、钛钨合金、钨金属、或其他遮旋光性佳的金属材料。

在部分实施例中，遮光材料层260的厚度t大约介于300至1,500埃。

之后，藉由例如高密度电浆(HDP)或旋涂玻璃(SOG)工艺，形成一氧化层240于遮光材料层260上，并填入图案化透光层160间的区域300，如图3D所示。

之后，如图3E所示，藉由例如回蚀刻或化学机械研磨(CMP)工艺，进行平坦化步骤320，以于图案化透光层160的两侧，形成连续遮光层180，至此，即完成光学结构340的制作。

在部分实施例中，连续遮光层180可为纵向连续。此处的纵向是指垂直基板12的方向220，即连续遮光层180沿方向220延伸形成连续态样。

在部分实施例中，更包括设置一触控玻璃(未图标)于图案化透光层160与连续遮光层180上。

本发明可藉由重复实施上述工艺步骤来调整光学组件的厚度，即透光层(准直器)的厚度。

在本发明中，设置于透光层(准直器)两侧的遮光层为纵向连续式的遮光层，即遮光层沿垂直基板的方向延伸形成连续态样，在遮光层中并未存在任何使光线穿透的间隙，因此，当光线进入透光层时，此入射光线并不会从透光层两侧的遮光层泄漏至邻近的像素单元，如此，使得各种角度的入射光线均能更加集中地进入下方所对应的像素单元，有效改善相邻像素间彼此有可能产生的串音(cross-talk)现象。此外，本发明所定义的透光层的厚度与宽度的比例(例如介于5：1至15：1)以及透光层的宽度与像素单元的宽度的比例(例如介于0.5：1至0.75：1)均为特定适当的比例范围，此结构间的特定尺寸比例关系不但能维持光准直效果，又能使到达透光层底部(连接像素单元)的光线讯号维持在一定的适当强度，实有助于维持像素单元的收光效果。再者，本发明采用分段式的工艺步骤逐步垫高透光层的厚度，此方式可避免一次性工艺所制作厚度过高的透光层在后续工艺(例如各种沉积法及化学机械研磨(CMP))中可能造成结构倾倒的现象。

虽然本发明已以数个较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作任意的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (16)

1.一种光学组件，其特征在于，包括：

一基板，包括多个像素单元；

一介电层，设置于所述基板上；

多个第一图案化透光层，设置于所述介电层上，并对应所述像素单元；

多个第一连续遮光层，设置于所述介电层上，并位于所述多个第一图案化透光层间的区域，所述多个第一连续遮光层包括一第一U型阻障层、一第一U型遮光材料层、及一第一氧化层，该第一U型遮光材料层包围该第一氧化层，该第一U型阻障层包围该第一U型遮光材料层；

多个第二图案化透光层，直接设置于所述多个第一图案化透光层上，且直接接触于所述多个第一图案化透光层，并对应所述多个像素单元；以及

多个第二连续遮光层，直接设置于所述多个第一连续遮光层上，且直接接触于所述多个第一连续遮光层，并位于所述多个第二图案化透光层间的区域，所述多个第二连续遮光层包括一第二U型阻障层、一第二U型遮光材料层及一第二氧化层，该第二U型遮光材料层包围该第二氧化层，该第二U型阻障层包围该第二U型遮光材料层。

2.如权利要求1所述的光学组件，其特征在于，所述多个第一图案化透光层及所述多个第二图案化透光层包括透光度90％以上的有机材料。

3.如权利要求1所述的光学组件，其特征在于，所述多个第一图案化透光层及所述多个第二图案化透光层对波长大于550奈米的光线透光。

4.如权利要求1所述的光学组件，其特征在于，所述多个第一图案化透光层及所述多个第二图案化透光层各自的厚度与宽度的比例介于5：1至15：1。

5.如权利要求1所述的光学组件，其特征在于，所述多个第一连续遮光层及所述多个第二连续遮光层为纵向连续。

6.如权利要求1所述的光学组件，其特征在于，该第一U型遮光材料层及该第二U型遮光材料层包括氮化钛、钛钨合金或钨金属。

7.如权利要求1所述的光学组件，其特征在于，该第一U型遮光材料层及该第二U型遮光材料层各自的厚度介于300至1,500埃。

8.如权利要求1所述的光学组件，其特征在于，更包括一触控玻璃，设置于所述多个第二图案化透光层与所述多个第二连续遮光层上。

9.一种光学组件的制造方法，其特征在于，包括：

提供一基板，包括多个像素单元；

形成一介电层于所述基板上；

形成多个第一图案化透光层于所述介电层上，并对应所述像素单元；

坦覆性地形成一第一U型阻障层于所述多个第一图案化透光层间的区域，再坦覆性地形成一第一U型遮光材料层于该第一U型阻障层上；

形成一第一氧化层于所述第一U型遮光材料层上，以于所述多个第一图案化透光层间的区域，形成多个第一连续遮光层；

形成多个第二图案化透光层于所述多个第一图案化透光层上并与其直接接触；

坦覆性地形成一第二U型阻障层于所述多个第二图案化透光层间的区域，再坦覆性地形成一第二U型遮光材料层于该第二U型阻障层上；以及

形成一第二氧化层于该第二U型遮光材料层上，以于所述多个第二图案化透光层间的区域，形成多个第二连续遮光层。

10.如权利要求9所述的光学组件的制造方法，其特征在于，所述多个第一图案化透光层及所述多个第二图案化透光层包括透光度90％以上的有机材料，其对波长大于550奈米的光线透光。

11.如权利要求9所述的光学组件的制造方法，其特征在于，所述多个第一图案化透光层及所述多个第二图案化透光层各自的厚度与宽度的比例介于5：1至15：1。

12.如权利要求9所述的光学组件的制造方法，其特征在于，藉由化学气相沉积CVD、物理气相沉积PVD或溅镀法形成所述第一U型遮光材料层于该第一U型阻障层上，形成该第二U型遮光材料层于该第二U型阻障层上。

13.如权利要求9所述的光学组件的制造方法，其特征在于，该第一U型遮光材料层及该第二U型遮光材料层包括氮化钛、钛钨合金或钨金属。

14.如权利要求9所述的光学组件的制造方法，其特征在于，该第一U型遮光材料层及该第二U型遮光材料层各自的厚度介于300至1,500埃。

15.如权利要求9所述的光学组件的制造方法，其特征在于，于形成所述第一氧化层之后，更包括实施一回蚀刻或一化学机械研磨工艺，以于所述多个第一图案化透光层间的区域，形成所述多个第一连续遮光层；且于形成该第二氧化层之后，实施该回蚀刻或该化学机械研磨制程，以于所述多个第二图案化透光层间的区域，形成所述多个第二连续遮光层。

16.如权利要求9所述的光学组件的制造方法，其特征在于，所述多个第一连续遮光层及所述多个第二连续遮光层为纵向连续。

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