CN112018138A - 一种光学传感器 - Google Patents

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Abstract

本揭示内容提出一种光学传感器。所述光学传感器包括基材、晶体管、第一电极、光电二极管、第二电极及抗反射层。晶体管设在基材上。第一电极设在基材上并与所述晶体管电性连接。第二电极设在第一电极上，且光电二极管设在第一电极与第二电极间。抗反射层设在第二电极上，且具有第一凹形部衬接第二电极。

Description

一种光学传感器
技术领域
本揭示内容是关于半导体结构，且特别是关于光学传感器结构。
背景技术
触控屏幕是一种输入与输出装置，其通常层叠在一电子视觉显示器上。使用者可通过用一或多只手指、触控笔或特殊笔触碰来取代或代替鼠标或远程控制装置，以便输入信息或控制信息处理系统。触控屏幕使得使用者能够直接和所显示的画面互动，而非使用鼠标、键盘或其他此类装置(触控笔除外，触控笔是大多数现代触控屏幕的选配装置)。由于其具备可携带、容易使用与控制等易于营销的特征，此类特征对于高龄或使用者与儿童特别重要，触控屏幕提供了高度便利性，且已成为消费性显示器市场的主流产品。
揭示内容
针对现有技术中存在的技术问题，本揭示提出了一种光学传感器。所述光学传感器包括基材、晶体管、第一电极、光电二极管、第二电极及抗反射层。所述晶体管设在基材上。第一电极设在基材上且与所述晶体管电性连接。第二电极设在第一电极上，且光电二极管设在第一电极与第二电极间。抗反射层设在第二电极上，且具有第一凹形部衬接第二电极。
在本揭示内容一实施方式中，所述抗反射层的第一凹形部与第二电极的第二凹形部共形。
在本揭示内容一实施方式中，所述光电二极管包括第三凹形部，其设在第二电极的第二凹形部与第一电极的第四凹形部间。
在本揭示内容一实施方式中，所述抗反射层还包括平面部，其沿着基材的延伸方向延伸；以及凸部，其连接平面部与第一凹形部，其中凸部的厚度大于平面部的厚度。
在本揭示内容一实施方式中，由上方观察，所述凸部呈环形。
在本揭示内容一实施方式中，所述凸部的外直径大于3微米。
在本揭示内容一实施方式中，所述凸部的内直径大于1微米并小于3微米。
在本揭示内容一实施方式中，所述凸部的厚度介于250至450纳米间。
在本揭示内容一实施方式中，所述平面部的厚度介于200至350纳米间。
在本揭示内容一实施方式中，所述凸部的厚度介于300至350纳米间，及第二电极的厚度介于20至80纳米间。
在本揭示内容一实施方式中，所述抗反射层还包括：一第二凸部，设在第一凹形部的底部，并远离光电二极管而突起。
在本揭示内容一实施方式中，所述光学传感器还包括一介电层，设在晶体管及第一电极间，且包括一贯穿通孔。
在本揭示内容一实施方式中，所述第一电极衬接贯穿通孔，因而穿透介电层而电性连接至晶体管。
在本揭示内容一实施方式中，所述光学传感器还包括一反射层，设在介电层及第一电极间，并衬接贯穿通孔。
在本揭示内容一实施方式中，所述反射层的厚度介于130至180纳米间，且第一电极的厚度介于10至50纳米间。
在本揭示内容一实施方式中，所述光学传感器还包括一连接线，设在晶体管及第一电极间，其中第一电极的凹形部的底部设在连接线的上表面中。
在本揭示内容一实施方式中，所述光学传感器还包括一电容器，设在所述基材上且与所述晶体管电性连接。
在本揭示内容一实施方式中，所述电容器、光电二极管及晶体管透过连接线而电性连接。
附图说明
在阅读了下文实施方式以及附随图式时，能够最佳地理解本揭露的多种态样。应注意到，根据本领域的标准作业习惯，图中的各种特征并未依比例绘制。事实上，为了能够清楚地进行描述，可能会刻意地放大或缩小某些特征的尺寸。
图1为根据本揭示内容某些实施方式的光学传感器的剖面图。
图2为根据本揭示内容某些实施方式的光学传感器的俯视图。
图3为剖面图，绘示入射光束进入根据某些实施方式的光学传感器的光学路径。
图4为流程图，绘示形成根据本揭示内容某些实施方式的光学传感器的方法不同步骤。
图5至10的概要图式绘示根据本揭示内容某些实施方式的方法处于不同制造阶段的光学传感器。
图11为根据本揭示内容某些实施方式的光学传感器的剖面图。
图12为根据本揭示内容某些实施方式的光学传感器的俯视图。
图13为根据本揭示内容某些实施方式的光学传感器的剖面图。
图14为根据本揭示内容某些实施方式的光学传感器的俯视图。
【符号说明】
10、11、12、13、20：光学传感器
110：基材
120：介电层
210：晶体管
212：源极/漏极区域
213：通道区域
214：栅极电极
215：栅极绝缘体
220：电容器
221：下电极
222：上电极
223：绝缘层
230：层间介电结构
240：连接结构
241、242、243：连接通路
244、245：连接线
310：介电层
320：平面层
330：反射层
410：第一电极
411：凹形部
420：光电二极管
421：N型掺杂层
422：本质层
423：P型掺杂层
424：凹形部
430：第二电极
431：凹形部
450：像素定义层
510：抗反射层
511：凹形部
512：凸部
513：平面部
610：微透镜层
612、612'、613：突起部分
5111：凸部
D330、D410、D430、D512、D513、D610：厚度
D612、D612'：直径
E431：上缘
G510：沟槽
G510'：间隙
H10、H420、H431：开口
LB1、LB2：入射光
M10：方法
O11、O12、O13、O14、O15：步骤
R612：凹陷部分
W10：直径
W512a：内直径
W512b：外直径
θ1、θ1'、θ2、θ2'：角度
具体实施方式
以下揭示内容提供了多种实施方式或例示，其能用以实现本揭示内容的不同特征。下文所述的元件与配置的具体例子是用以简化本揭示内容。当可想见，这些叙述仅为例示，其本意并非用于限制本揭示内容。举例来说，在以下详述中，第一特征形成在第二特征上方或第二特征上可包含第一及第二特征形成为直接接触的实施例，且亦可包含第一特征与第二特征之间可形成额外特征使得第一及第二特征并未直接接触的实施例。另外，本揭示内容可能会在多个实施例中重复使用元件符号和/或标号。此种重复使用乃是基于简洁与清楚的目的，且其本身不代表所讨论的不同实施例和/或组态之间的关系。
此外，在本文中使用空间相对术语，例如「在…下面(beneath)」、「在…下方(below)」、「较低(lower)」、「在…上面(above)」、「上方(upper)」、「上(on)」及与其相似者，以利于描述图中绘示的一元件或特征与另一或多个元件或特征的相对关系。这些空间相对术语旨在涵盖除图中所描绘的方位以外，该装置在使用中或操作中的其他方位。可将该设备上置于其他方位(旋转90度或其他方位)，并可相对应地解释此处所用的空间相对描述。
在本说明书中，虽然使用诸如「第一」、「第二」及「第三」等词汇来描述各种元件、构件、区域、层和/或区块，这些元件、构件、区域、层和/或区块不应受到此等词汇的限制。上述词汇可能仅用以区隔某一和另一元件、构件、区域、层和/或区块。在此处使用诸如「第一」、「第二」及「第三」等词汇时，并未暗示一序列或顺序，除非上下文另有清楚的说明。
在本说明书中，「大约(approximately)」、「实质上(substantially)」、「实质(substantial)」及「约(about)」等词是用于描述与交代小量的变异。当用于描述一事件或情状时，这些词汇是指这些事件或情状完全相同的情形，以及这些事件或情状非常相近的情形。举例来说，当用于修饰一数值时，这些词汇是指变异介于小于或等于该数值±10％的范围内，譬如小于或等于±5％、小于或等于±4％、小于或等于±3％、小于或等于±2％、小于或等于±1％、小于或等于±0.5％、小于或等于±0.1％、或小于或等于±0.05％。举例来说，若两个数值间的差异小于或等于这些数值平均的±10％，则可认为两个数值「实质上」相同或相等，譬如小于或等于±5％、小于或等于±4％、小于或等于±3％、小于或等于±2％、小于或等于±1％、小于或等于±0.5％、小于或等于±0.1％、或小于或等于±0.05％。举例来说，「实质上」平行可以指相对于0°的角度变异的范围小于或等于±10°，譬如小于或等于±5°、小于或等于±4°、小于或等于±3°、小于或等于±2°、小于或等于±1°、小于或等于±0.5°、小于或等于±0.1°、或小于或等于±0.05°。举例来说，「实质上」平行是指相对于90°的角度变异的范围小于或等于±10°，譬如小于或等于±5°、小于或等于±4°、小于或等于±3°、小于或等于±2°、小于或等于±1°、小于或等于±0.5°、小于或等于±0.1°、或小于或等于±0.05°。
图1为根据本揭示内容某些实施方式的光学传感器10的剖面图。基材110提供于光学传感器10中。基材110为透明基材，或基材110的至少一部分是透明的。在某些实施方式中，基材110为非可挠式基材，且基材110的材料可包括玻璃、石英或其他适当材料。在某些实施方式中，基材110为可挠式基材，且基材110的材料可包括透明环氧树脂、聚酰亚胺、聚氯乙烯、甲基丙烯酸甲酯或其他适当材料。介电层120可视需要而设在如图1所示的基材上110。在某些实施方式中，介电层120可包括氧化硅、硅氮化物、硅氧氮化物或其他适当材料。
一或多个电路设在所述基材上110。所述电路可包含数个晶体管210及邻近晶体管的数个电容器220，其中晶体管210及电容器220形成在介电层120上。在某些实施方式中，晶体管为薄膜晶体管(thin-film transistor，TFT)。每一晶体管210包括源极/漏极区域212(包含至少一源极区域及一漏极区域)、介于源极/漏极区域212间的通道区域213、设在通道区域213上方的栅极电极214以及介于通道区域213及栅极电极214间的栅极绝缘体215。栅极电极214可由导电性材料制成，譬如金属、硅化物或金属合金。在某些实施方式中，栅极电极214可为复合结构，其包含数个不同层，且这些不同层可透过施加蚀刻剂并显微镜下观察时而彼此区分。在某些实施方式中，栅极电极214和层间介电结构230的第一金属层同时形成。层间介电结构230设在电路或晶体管210上。层间介电结构230可包括数层的金属导线及介电材料，以供电性连接与绝缘。晶体管210的通道区域213可由半导体材料制成，譬如硅或另一选自第IV、III及V族的元素。
在某些实施方式中，栅极绝缘体215覆盖晶体管210的通道区域213及源极/漏极区域212，且栅极绝缘体215设在相邻的电容器220及介电层120间。在某些实施方式中，在于介电层120上形成源极/漏极区域212及通道区域213之后，形成栅极绝缘体215。源极/漏极区域212设在通道区域213的相对侧上以提供载流子。在某些实施方式中，电容器220设在晶体管210间。每一电容器220包括下电极221、上电极222及位于上电极222与下电极221间的绝缘层223。在某些实施方式中，下电极221和介电层120上的层间介电结构230的第一金属层同时形成。在某些实施方式中，在形成第一金属层后才在晶体管210上形成绝缘层223。在某些实施方式中，绝缘层223设在下电极221上并与其共形，且绝缘层223设在晶体管210上并与其共形。上电极222设在层间介电结构230中的绝缘层223上。上电极222可包括钛、铝、铜、氮化钛、上述的组合，或其他适当材料。在某些实施方式中，上电极222和层间介电结构230的第二金属层同时形成。在某些实施方式中，在形成绝缘层223后，形成上电极222及第二金属层。
形成连接结构240，以将晶体管210电性连接至电容器220。连接结构240包括复数个连接通路及复数个连接线。连接通路可将晶体管210的源极/漏极区域212、晶体管210的栅极电极214、和/或电容器220的下电极和/或上电极221及222连接至连接线。连接结构240可包括连接通路241，其一端连接至晶体管210的漏极区域212。连接结构240可包括连接通路242，其一端连接至晶体管210的源极区域212。连接结构240可包括连接通路243，其一端连接至电容器220的下电极221。连接结构240可包括连接线244，其一端连接至连接通路241。连接结构240可包括连接线，其一端仅连接至连接通路242(图中未绘示)。连接结构240还可包括连接线245，其一端连接至连接通路242以及连接通路243。在某些实施方式中，在形成层间介电结构230的金属层(如，第三金属层)的同时形成上述连接线。
资料线(图中未绘示)设在连接结构240的连接线上方，以电性连接至源极/漏极区域212。介电层310设在资料线、层间介电结构230及连接结构240上方。在某些实施方式中，利用共形沉积(conformal deposition)形成介电层310。介电层310可和下方结构的外型共形。一平面层320设在介电层310上方。在某些实施方式中，平面层320包括介电或绝缘材料。在某些实施方式中，利用披覆沉积(blanket deposition)形成平面层320，其中一平面层320的下表面和下方结构的外型共形，且平面层320的上表面实质上为平面的。在某些实施方式中，平面层320及介电层310包括位于连接线245上方的贯穿通孔(或开口)，其中连接线245藉由上述贯穿通孔而由介电层310及平面层320露出。
在光学传感器10中、一第一电极410设在基材110上方的平面层320的上方，其中第一电极410的一部分有与平面层320对应的平面表面，且第一电极410的一部分穿透平面层320及介电层310并电性连接至晶体管210。第一电极410包括凹形部411，由剖面观察，其设在贯穿通孔中，且第一电极410的凹形部411被平面层320及介电层310围绕。在某些实施方式中，凹形部411衬接贯穿通孔，因而穿透介电层310及平面层320并电性连接至晶体管210。第一电极410透过凹形部411及连接结构240(包含连接通路242、243及连接线245)而电性连接至晶体管210和/或电容器220。在某些实施方式中，连接线245设在晶体管210及第一电极410间。在某些实施方式中，第一电极410的凹形部411透过导电性材料或电子元件而电性连接至晶体管210。在某些实施方式中，第一电极410的凹形部411的底部与连接线245物理接触。在某些实施方式中，第一电极410的凹形部411的底部和连接线245完全重叠。在某些实施方式中，第一电极410的凹形部411的底部设在连接线245的上表面中。在某些实施方式中，凹形部411可例如是U形部或V形部。
在某些实施方式中，光学传感器10还包括反射层330设在平面层320及第一电极410间，并设在连接线245及第一电极410间。反射层330衬接贯穿通孔且与贯穿通孔及平面层320共形。反射层330包括一凹形部，其与第一电极410的凹形部411共形。反射层330可由一或更多金属材料制成。在某些实施方式中，反射层330包括铝。在某些实施方式中，反射层330与连接线245物理接触，且第一电极410透过反射层330电性连接至晶体管210和/或电容器220。
在光学传感器10中，光电二极管420设在第一电极410上方并与其共形，其中光电二极管420的平面部设在平面层320上，且因而具有朝向平面层320的一平坦表面。此外，由剖面观察，光电二极管420的凹形部424亦为与第一电极410的凹形部411共形的凹型结构。在某些实施方式中，凹形部424可例如是U形部或V形部。在某些实施方式中，光电二极管420的凹形部424和光电二极管420的平面部实体连接。光电二极管420可以是PIN光传感器，其包括依序堆叠于第一电极410上的N型掺杂层421、本质层(intrinsic layer)422及P型掺杂层423。在某些实施方式中，N型掺杂层421、本质层422及P型掺杂层423为α-硅层。在某些实施方式中，光电二极管420的凹形部424位于平面层320内(或为其所环绕)。在某些实施方式中，光电二极管420的凹形部424穿通平面层320。在某些实施方式中，光电二极管420的底部被介电层310环绕。在某些实施方式中，N型掺杂层421、本质层422及P型掺杂层423各自包括凹形部，其与第一电极410的凹形部411共形。在某些实施方式中，N型掺杂层421、本质层422及P型掺杂层423各自的凹形部共同界定出光电二极管420的凹形部424。
在光学传感器10中、第二电极430设在光电二极管420上。光电二极管420设在第一电极410及第二电极430间。第二电极430的平面部设在光电二极管420的平面部上，且因而具有与平面层320对应的平坦表面。再者，第二电极430包括凹形部431，其衬接光电二极管420的凹形部424。在某些实施方式中，凹形部431可例如是U形部或V形部。在某些实施方式中，第二电极430的凹形部431和光电二极管420的凹形部424共形。在某些实施方式中，第二电极430的凹形部431亦和第一电极410的凹形部411共形。在某些实施方式中，光电二极管420的凹形部424设在第一电极410的凹形部411及第二电极430的凹形部431之间。
一像素定义层(pixel-defining layer，简称PDL)450设在与光电二极管420相同高度处并与光电二极管420的凹形部424分离。在某些实施方式中，像素定义层450邻接第二电极430的平面部。在某些实施方式中，像素定义层450用以区隔光学传感器10的不同像素单元的发光区域。在某些实施方式中，由上方观察，像素定义层450环绕光电二极管420的凹形部424、晶体管210及电容器220(图中未绘示；图1的剖面图仅绘示像素定义层450的一部分)。在某些实施方式中，像素定义层450被第二电极430覆盖。
抗反射层510设在第二电极430上并与其共形。在某些实施方式中，抗反射层510衬接第二电极430。抗反射层510包括凹形部511、凸部512及平面部513。在某些实施方式中，凹形部511可例如是U形部或V形部。抗反射层510的凹形部511与贯穿通孔中的第二电极430的凹形部431共形。在某些实施方式中，抗反射层510的凹形部511包括凸部5111，位于凹形部511的内底部，其中凸部5111远离第二电极430及光电二极管420而突起。抗反射层510的平面部513设在第二电极430的平面部上，形成与平面层320相应的平面表面。在某些实施方式中，平面部513沿着基材110的延伸方向而言身。抗反射层510的凸部512连接凹形部511与平面部513。凸部512所在的位置对应于第二电极430在平面部及第二电极430的凹形部431间的一角落。本揭示内容的抗反射层510是由透明材料所制成。在某些实施方式中，抗反射层510包括硅氧氮化物。在某些实施方式中，凸部512的厚度D512大于平面部513的厚度D513。在某些实施方式中，微透镜层之一层可任选地形成于抗反射层510上。
图2为光学传感器10的俯视图。在某些实施方式中，抗反射层510的凸部512由上方观察呈环形配置。在某些实施方式中，凸部512的内直径W512a大于1微米。在某些实施方式中，凸部512的外直径W512b大于3微米，且内直径W512a小于外直径W512b。在某些实施方式中，凸部512的内直径W512a大于1微米并小于3微米。
光电二极管420的凹型配置可增加光吸收面积，并因而能够提升光学传感器10的信号侦测。特别是在低亮度环境下，如当利用手指或触控笔来控制触控面板时，能够侦测到信号。入射光可由抗反射层510外进入光学传感器10。抗反射层510的凸部512可作为一微透镜以接收来自不同方向的入射光，如图3所示。凸部512可增加光吸收，特别是相对于抗反射层510的平面部513的平面表面有较小角度的入射光。举例来说，入射角为θ1的入射光LB1可入射至抗反射层510的平面部513上。在某些实施方式中，由于角度θ1较大，可完全反射入射光LB1。在某些实施方式中，仍能够反射一部分的入射光LB1，如图3所示，部分入射光LB1被反射，反射角为θ1'，且角度θ1'实质上与角度θ1相等。实际操作上，很难完全防止入射光LB1在抗反射层510上的反射。但当与入射光LB1具有相同方向的入射光LB2入射于抗反射层510的凸部512上时，归功于凸部512的配置，入射光LB2的入射角θ2小于入射光LB1的入射角θ1，因此所述凸部512能够接收入射光LB2而不会完全反射。即使有部分的入射光LB2被反射(如图3所示，反射光具有反射角为θ2')，由于凸部512的配置，入射光LB2被反射的部分会被反射到抗反射层510的凹形部511并被由凹形部511及抗反射层510的凸部512所界定的沟槽G510中所捕捉。在某些实施方式中，凹形部511为锥形结构，其具有较窄的底部与较宽的顶部，以便能够更好地捕捉入射光LB2。凸部512及抗反射层510的凹形部511可改善来自不同方向入射光的吸收。此外，可将抗反射层510的形成整合在习知制程中在光电二极管及晶体管间形成电性连接的步骤。因此，光学传感器10的形成可高度地和习知光学传感器的制程整合。
为了进一步说明本揭示内容，图4为根据某些实施方式形成光学传感器的方法M10的流程图。形成光学传感器如光学传感器10或20的方法M10包括以下步骤：(O11)接收半导体基板，其具有透过一开口而露出的一连接结构；(O12)形成第一电极在半导体基板上，其中第一电极的至少一部分衬接上述开口；(O13)形成光电二极管在第一电极上；(O14)形成第二电极在光电二极管上；以及(O15)形成抗反射层在第二电极上，其中抗反射层的凹形部设在开口中。应注意到，图4所示的流程图仅为说明的目的，其本意并非将所述步骤限定于特定顺序。根据不同实施方式，可安排步骤(O11)至(O15)的不同顺序。
参照根据步骤(O11)的图5至图6，接收半导体基板。半导体基板包括基材110、介电层120、数个晶体管210、数个电容器220、层间介电结构230、数个连接结构240、介电层310及平面层320，上述元件类似上文参照光学传感器10所述，故此处不再赘述。移除直接设在连接结构240的接线245上方的介电层310的一部分及平面层320的一部分，以形成开口H10而使连接线245露出。在某些实施方式中，开口H10的直径W10(由位于连接线245上的开口H10底部测量)介于1.8至2.2微米。在某些实施方式中，开口H10呈锥形，具有较窄的底部与较宽的顶部。
参照图7，根据步骤(O12)，第一电极410形成在半导体基板上并与开口H10共形。第一电极410的凹形部411衬接开口H10。在某些实施方式中，在形成第一电极410前形成反射层330。反射层330的至少一部分衬接开口H10。在某些实施方式中，利用共形沉积形成反射层330及第一电极410。在某些实施方式中，反射层330的厚度D330介于30至200纳米间。在某些实施方式中，第一电极410包括铟锡氧化物(indium tin oxide，ITO)。在某些实施方式中，第一电极410的厚度D410介于10至100纳米。在某些实施方式中，反射层330的厚度D330大于第一电极410的厚度D410。在某些实施方式中，反射层330的反射率大于第一电极410的反射率，且因此通过第一电极410的入射光可向后反射至形成在第一电极410上的光电二极管420。因此，可以提升光电二极管420的光吸收。
反射层330的不同厚度D330与反射层330对应相应光波长的不同反射率相关，且第一电极410的不同厚度D410对应于第一电极410于对应光波长的不同光吸收度。在某些实施方式中，设计反射层330的厚度D330及第一电极410的厚度D410，以期最大化在预定光波长范围内的光吸收度。在某些实施方式中，为了使发出绿光的波长能够有较高的吸收度，光学传感器11的第一电极410的厚度D410接于10至50纳米。在某些实施方式中，为了使发出绿光的波长能够有较理想的吸收度与高反射率，光学传感器11的反射层330的厚度D330介于100至300纳米。
参照图8，根据步骤(O13)，光电二极管420包括依序堆叠在第一电极410上并与其共形的N型掺杂层421、本质层422及P型掺杂层423。光电二极管420的凹形部424在第一电极410的凹形部411上衬接开口H10，因而形成由光电二极管420的凹形部424界定的开口H420。光电二极管420的凹形部424对应在第一电极410的凹形部411。在某些实施方式中，N型掺杂层421的厚度介于10至100纳米。在某些实施方式中，本质层422的厚度介于250至600纳米。在某些实施方式中，P型掺杂层423的厚度介于5至80纳米。在某些实施方式中，N型掺杂层421的厚度大于P型掺杂层423的厚度。根据不同实施方式，可调整光电二极管420中不同层的厚度以便接收不同波长范围的光线。
参照图9，根据步骤(O14)，第二电极430形成在光电二极管420上。在某些实施方式中，进行共形沉积以形成第二电极430。第二电极430包括凹形部431，其衬接光电二极管420，且设在光电二极管420的开口H420中。第二电极430的凹形部431界定开口H431与开口H10相搭配。第二电极430亦包括一平面部，其具有与平面层320对应的平面表面。在某些实施方式中，第二电极430的厚度D430介于5至180纳米。
类似上文参照图7所述的配置，第二电极430的厚度D430可影响光学传感器11的光吸收度。在某些实施方式中，为了实现对于产生红光的波长的较佳吸收度，光学传感器11的第二电极430的厚度D430介于120至180纳米。在某些实施方式中，为了对于产生绿光的波长有较佳的吸收度，第二电极430的厚度D430介于20至80纳米。在某些实施方式中，为了对于产生蓝光的波长有较佳的吸收度，光学传感器11的第二电极430的厚度D430介于5至50纳米。
在某些实施方式中，在形成第二电极430前先形成一像素定义层450。在某些实施方式中，在形成光电二极管420的过程中形成像素定义层450。
参照图10，根据步骤(O15)，抗反射层510形成在第二电极430上，且沟槽G510形成在开口H431中。在某些实施方式中，进行共形沉积以形成反射层510。在某些实施方式中，反射层510包括凹形部511、凸部512及平面部513。在某些实施方式中，沟槽G510是由凹形部511及抗反射层510的凸部512所界定出来。在某些实施方式中，凹形部511包括凸部5111，其位于凹形部511的内底部，并朝向远离第二电极430及光电二极管420的方向突起。在某些实施方式中，凸部5111会形成于开口H431底部的原因是因为开口H431底部可供沉积的空间有限，且亦因为沉积技术的限制使得沉积在开口H431底部的抗反射层510的材料比起其他位置来得多。形成在对应在开口H431的上缘E431的凸部512是因为沉积技术的性质所致。在某些实施方式中，上缘E431为凹形部431与第二电极430的平面部的角落或过渡部分。在某些实施方式中，凸部512的厚度D512介于250至500纳米。在某些实施方式中，平面部513的厚度D513介于150至400纳米。在某些实施方式中，高度H510介于2至5纳米。在某些实施方式中，沟槽G510的宽高比(aspect ratio，即，内直径W512a与高度H510的比值)介于0.1至2。在某些实施方式中，沟槽G510的宽高比介于0.1至1.3，以利更佳地侦测入射光，进而降低在沟槽G510中每次反射的光信号损失。光学传感器11的形成如图10所示。
凸部512及抗反射层510的平面部513经设计可以使其在不同波长范围中具备良好的光吸收度。在某些实施方式中，凸部512的厚度D512介于300至380纳米，以对产生绿光的波长有较好的吸收度，而平面部513的厚度D513介于250至300纳米，以对产生红光的波长有较好的吸收度。
在某些实施方式中，方法M10还包括在抗反射层上形成微透镜层的步骤。图11与图12分别为根据本揭示内容不同实施方式的光学传感器12及13的剖面图。
参照图11，光学传感器12包括一微透镜层610，其形成在抗反射层510上。在某些实施方式中，微透镜层610形成在类似图10所示的中间结构上，此处省略重复的说明。在某些实施方式中，利用旋转涂布制程形成微透镜层610。在某些实施方式中，在由于抗反射层510的凸部512的存在，在形成微透镜层610时，可以选择性省略回流步骤。在某些实施方式中，微透镜层610对光是透明的。在某些实施方式中，微透镜层包括丙烯酸树脂(如聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸羟乙酯和聚甲基丙烯酸环己酯)、丙烯酸树脂(如聚二乙二醇二芳基碳酸酯和聚碳酸酯)、甲基丙烯酸酯树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、聚氯乙烯树脂、聚乙酸乙烯酯树脂、纤维素树脂，聚酰胺树脂、氟树脂、聚丙烯树脂、聚苯乙烯树脂、其它适当的的热塑性或热固性树脂、及上述的组合。在某些实施方式中，微透镜层610的厚度D610介于5至100微米。
在某些实施方式中，如图11所示，微透镜层610包括突起部分612，其位于对应于抗反射层510的凸部512处，以及凹陷部分R612，其位于对应于沟槽G510处。在某些实施方式中，突起部分612为环状，且光学传感器12的俯视图如图12所示。突起部分612的直径D612是根据厚度D610及凸部512的的外直径W512b。在某些实施方式中，直径D612介于3500纳米至6000纳米。在某些实施方式中，微透镜层610部分位于侧沟槽G510中。在某些实施方式中，微透镜层610包括突起部分613，其介于凸部512间并位于沟槽G510内，因而能够界定间隙G510'。在某些实施方式中，突起部分613朝向远离突起部分612并面向间隙G510'。在某些实施方式中，圆形或环形的突起部分612可用以接受来自不同方向的入射光，其功用类似分别如图3或图10所示的光学传感器10或11的凸部512。在某些实施方式中，间隙G510'的反射系数小于微透镜层610及抗反射层510的反射系数。在某些实施方式中，间隙G510'的存在可用以集中通过间隙G510'的入射光。
参照根据不同实施方式的图13，光学传感器13包括形成于抗反射层510上的微透镜层610，其中微透镜层610有不具有凹陷部分的突起部分612'。在某些实施方式中，微透镜层610的形成与材料和光学传感器12的微透镜层610类似，故此处省略重复的说明。在某些实施方式中，由于沟槽G510的内直径W512b较小且微透镜层610的涂布速率较高，故形成不具有凹陷部分的突起部分612'。在某些实施方式中，突起部分612覆盖至凸部512及沟槽G510。在某些实施方式中，突起部分612为圆形，且及光学传感器13的俯视图如图14所示。与光学传感器12类似，突起部分612'的直径D612'是根据厚度D610及凸部512的外直径W512b。在某些实施方式中，直径D612'介于3500至6000纳米。在某些实施方式中，微透镜层610部分位于沟槽G510中，与光学传感器12的微透镜层610类似。在某些实施方式中，间隙G510'是由微透镜层610的突起部分613及抗反射层510的凹形部511所界定。在具有与直径D612相同的直径D612'的一些实施例中，由图11所示的剖面图观察，光学传感器12的突出部分612'有多个突起，而不像图14的剖面图中的突起部分612仅有单个突起，因而使得光学传感器12可接收到更高的入射光强度。在某些实施方式中，相较于光学传感器13，光学传感器12能够接收更多来自不同方向的入射光。
因此，本揭示内容的一态样提供了一种光学传感器。所述光学传感器包括基材、晶体管、第一电极、光电二极管、第二电极及抗反射层。晶体管设在所述基材上。第一电极设在所述基材上且与所述晶体管电性连接。第二电极设在第一电极上，且光电二极管设在第一电极与第二电极间。抗反射层设在第二电极上，且具有第一凹形部衬接第二电极。
根据本揭示内容的另一方面，提出一种用以形成一光学传感器的方法。所述方法包括以下步骤：(O11)接收半导体基板，其有透过一开口而露出的连接结构；(O12)形成第一电极在该半导体基板上，其中第一电极的至少一部分衬接所述开口；(O13)形成光电二极管在该第一电极上；(O14)形成第二电极在该光电二极管上；以及(O15)形成抗反射层在开第二电极上，其中抗反射层的凹形部设在该开口中。
上文的叙述简要地提出了本揭示某些实施例的特征，而使得本揭示所属技术领域具有通常知识者能够更全面地理解本揭示内容的多种态样。本揭示所属技术领域具有通常知识者当可明了，其可轻易地利用揭示内容作为基础，来设计或更动其他制程与结构，以实现与此处所述的实施方式相同的目的和/或达到相同的优点。本揭示所属技术领域具有通常知识者应当明白，这些均等的实施方式仍属于揭示内容的精神与范围，且其可进行各种变更、替代与更动，而不会悖离揭示内容的精神与范围。
上述实施例仅供说明本揭示之用，而并非是对本揭示的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本揭示范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此，所有等同的技术方案也应属于本揭示公开的范畴。

Claims (18)

1.一种光学传感器，包括：
一基材；
一晶体管，设在该基材上；
一第一电极，设在该基材上并与该晶体管电性连接；
一第二电极，设在该第一电极上；
一光电二极管，设在该第一电极与第二电极间；以及
一抗反射层，设在该第二电极上，且包括一第一凹形部衬接该第二电极。
2.如权利要求1所述的光学传感器，其中该抗反射层的该第一凹形部与该第二电极的一第二凹形部共形。
3.如权利要求2所述的光学传感器，其中该光电二极管包括一第三凹形部，设在该第二电极的该第二凹形部及该第一电极的一第四凹形部间。
4.如权利要求1所述的光学传感器，其中该抗反射层还包括：
一平面部，沿着该基材的一延伸方向延伸；以及
一凸部，连接该平面部及该第一凹形部，其中该凸部的一厚度大于该平面部的一厚度。
5.如权利要求4所述的光学传感器，其中由上方观察，该凸部呈环形。
6.如权利要求5所述的光学传感器，其中该凸部的一外直径大于3微米。
7.如权利要求5所述的光学传感器，其中该凸部的一内直径大于1微米且小于3微米。
8.如权利要求4所述的光学传感器，其中该凸部的该厚度介于250至450纳米间。
9.如权利要求4所述的光学传感器，其中该平面部的该厚度介于200至350纳米间。
10.如权利要求4所述的光学传感器，其中该凸部的该厚度介于300至350纳米间，且该第二电极的一厚度介于20至80纳米间。
11.如权利要求1所述的光学传感器，其中该抗反射层还包括：
一第二凸部，设在该第一凹形部的一底部，并远离该光电二极管而突起。
12.如权利要求1所述的光学传感器，还包括：
一介电层，设在该晶体管及该第一电极间，且包括一贯穿通孔。
13.如权利要求12所述的光学传感器，其中该第一电极衬接该贯穿通孔，因而穿透该介电层而电性连接至该晶体管。
14.如权利要求12所述的光学传感器，还包括：
一反射层，设在该介电层及该第一电极间，并衬接该贯穿通孔。
15.如权利要求14所述的光学传感器，其中该反射层的一厚度介于130至180纳米间，且该第一电极的一厚度介于10至50纳米间。
16.如权利要求1所述的光学传感器，还包括：
一连接线，设在该晶体管及该第一电极间，其中该第一电极之一凹形部的一底部设在该连接线的一上表面中。
17.如权利要求1所述的光学传感器，还包括：
一电容器，设在该基材上，并与该晶体管电性连接。
18.如权利要求17所述的光学传感器，其中该电容器、该光电二极管及该晶体管透过一连接线而电性连接。
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