CN112614858A - 感测器装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种感测器装置及其制造方法。感测器装置包括至少一感测器单元。感测器单元包括至少一感测器元件、中间层、钝化层、微透镜结构、开口与第一反射层。中间层设置于感测器元件上。钝化层设置于中间层上。微透镜结构设置于钝化层上。开口设置于微透镜结构中。第一反射层设置于微透镜结构上。此外，第一反射层从开口延伸至钝化层。

Description

感测器装置及其制造方法
技术领域
本发明实施例涉及一种感测器装置及其制造方法，特别涉及可改善生物感测的集光效率的一种光学感测器装置。
背景技术
互补式金属氧化物半导体(CMOS)影像感测器广泛用于电子装置中，包括数码相机、医学成像设备、分光计(spectrometer)或雷达装置等。互补式金属氧化物半导体影像感测器通常包括集成电路与光电二极管(photodiode)，因此可捕获光线并将其转换成电信号。
近来，互补式金属氧化物半导体影像感测器也用于生物或化学分析。在这些分析中，生物或生化样品可置于光电二极管上，并利用光学结构引导生物或生化样品所散发的光线收集至光电二极管中。利用光电二极管检测样品的荧光(fluorescence)或化学冷光(chemiluminescence)，而判断荧光与化学冷光的光谱分布与强度。光谱与强度可用以识别生物或生化样品的交互作用或特性。
虽然现有的互补式金属氧化物半导体影像感测器普遍符合它们的需求，但并不是在所有方面皆令人满意。例如，光电二极管对生物反应的散发光的集光效率较低(例如，低于50％)，因为往光电二极管反方向散发的光线可能不会被检测到。因此，互补式金属氧化物半导体影像感测器有一些问题仍需被解决。
发明内容
根据本发明的一些实施例，提供一种感测器装置。感测器装置包括至少一感测器单元。感测器单元包括：至少一感测器元件、中间层、钝化层、微透镜结构、开口以及第一反射层。中间层设置于至少一感测器元件上。钝化层设置于中间层上。微透镜结构设置钝化层上。开口设置于微透镜结构中。第一反射层设置于微透镜结构上。此外，第一反射层从开口延伸至钝化层。
根据本发明的一些实施例，提供一种感测器装置的制造方法。感测器装置的制造方法包括以下步骤：提供基板，其包括至少一感测器元件；于至少一感测器元件上形成中间层；于中间层上形成钝化层；于钝化层上形成微透镜结构；于微透镜结构上顺应地形成第一反射层；以及移除第一反射层的一部分与微透镜结构的一部分，并于微透镜结构中形成开口。此外，第一反射层从开口延伸至钝化层。
以下实施例中参照说明书附图提供详细叙述。
附图说明
搭配说明书附图阅读后续的详细叙述与范例将能更全面地理解本发明实施例，其中：
图1是根据本发明的一些实施例所示出的感测器装置的剖面图；
图2是根据本发明的一些实施例所示出的感测器装置的剖面图；
图3A至图3C是根据本发明的一些实施例所示出的感测器装置的上视图；
图4是根据本发明的一些实施例所示出的感测器装置的剖面图；
图5是根据本发明的一些实施例所示出的感测器装置的剖面图；
图6A至图6B是根据本发明的一些实施例所示出的感测器单元的剖面图；
图7是根据本发明的一些实施例所示出的感测器装置的剖面图；
图8A至图8C是根据本发明的一些实施例所示出的感测器单元的剖面图；
图9是根据本发明的一些实施例所示出的感测器装置的剖面图；
图10是根据本发明的一些实施例所示出的感测器装置的剖面图；
图11是根据本发明的一些实施例所示出的感测器装置的剖面图；
图12A至图12J是根据本发明的一些实施例所示出的感测器单元的上视图；
图13A至图13H是根据本发明的一些实施例所示出的感测器装置在制造过程中各个阶段的剖面图；
图14A至图14H是根据本发明的一些实施例所示出的感测器装置在制造过程中各个阶段的剖面图；
图15A至图15H是根据本发明的一些实施例所示出的感测器装置在制造过程中各个阶段的剖面图；以及
图16A至图16H是根据本发明的一些实施例所示出的感测器装置在制造过程中各个阶段的剖面图。
附图标记说明：
10A,10B,10C,10D,10E,10F,10G,10H：感测器装置
100U：感测器单元
101：基板
102：感测器元件
104：中间层
104A：第一层
104B：第二层
106：钝化层
104t,106t,108t,112t：顶表面
108：微透镜结构
108b：底部部分
108bs：底表面
108p：开口
108s：侧壁
110：第一反射层
112：平坦化层
114：表面改质层
116：金属层
210：第二反射层
210p：孔洞
310：波导结构
A-A’：线段
D1：距离
EL,EL’,EL”,EL”’：激发光
L：光线
PR：光刻胶
RL：反射光
RR：反应区
SA：样品
T：厚度
W1,W2,W3,W4：宽度
具体实施方式
以下详述本发明实施例的感测器装置及其制造方法。为了说明的目的，以下详细叙述中阐述许多特定细节与实施例以完整理解本发明实施例。以下详细叙述中所述的特定元件与配置是用以清楚描述本发明实施例。然而，此述的实施例显然仅是作为范例，本发明实施例的概念并非以此为限。
此外，为了清楚描述本发明实施例，不同实施例的附图可使用类似及/或相对应的数字，以表示类似及/或相对应的元件。然而，并不表示不同的实施例之间有任何关连。应能理解的是，此例示性实施例的叙述可配合附图一并理解，本发明实施例的附图亦被视为本发明实施例说明的一部分。附图并未以实际装置及元件的比例示出。此外，结构及装置是以示意的方式示出以简化附图。
此外，当述及第一材料层位于第二材料层上或之上以及第一材料层设置于第二材料层上或之上时，包括第一材料层与第二材料层直接接触的情形。或者，亦可能间隔有一或更多其它材料层的情形，在此情形中，第一材料层与第二材料层之间可能不直接接触。
此外，此说明书中使用了相对性的用语。例如，“较低”、“底部”、“较高”或“顶部”，以描述一个元件对于另一元件的相对位置。应能理解的是，如果将装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“较低”侧的元件将会成为在“较高”侧的元件。
应能理解的是，虽然在此可使用用语“第一”、“第二”、“第三”等来叙述各种元件、组件、区域、层、及/或部分，这些元件、组件、区域、层、及/或部分不应被这些用语限定。这些用语仅是用来区别不同的元件、组件、区域、层、及/或部分。因此，以下讨论的第一元件、组件、区域、层、及/或部分可在不偏离本发明实施例的教示下被称为第二元件、组件、区域、层、及/或部分。
“约”与“大抵”的用语通常表示在一给定值或范围的10％之内，优选是5％之内，或3％之内，或2％之内，或1％之内，且优选是0.5％之内。在此给定的数量为大约的数量，亦即在没有特定说明“约”或“大抵”的情况下，仍可隐含“约”或“大抵”的含义。
除非另外定义，在此使用的全部用语(包括技术及科学用语)具有与本发明所属技术领域中技术人员所通常理解的相同涵义。应能理解的是，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。
根据本发明的一些实施例，感测器装置可包括反射层，其设置于微透镜(micro-lens)结构上方。反射层可反射往光电二极管反方向散发的光线，因此，可增加光电二极管对散发光的集光效率。以上所提及往光电二极管反方向的散发光也可包括多重反射光，例如，散发光先被第二反射层反射，接着再被第一反射层反射，最终朝向光电二极管。因此，可改善感测器装置的灵敏度与性能。
图1是根据本发明的一些实施例所示出的感测器装置10A的剖面图。应能理解的是，为了清楚的目的，图1中可省略感测器装置10A的一些组件，例如电路层。此外，应能理解的是，根据本发明的一些实施例，可增加额外的部件至感测器装置10A。
根据本发明的一些实施例，感测器装置10A可不限于特定用途。根据一些实施例，感测器装置10A可用于生物或生化分析。例如，感测器装置10A可用以测量或分析样品SA散发的荧光或化学冷光。在一些实施例中，样品SA可包括生物分子、化学分子或前述的组合，但并非以此为限。在一些实施例中，生物分子可包括去氧核醣核酸(deoxyribonucleicacid,DNA)、核醣核酸(ribonucleic acid,RNA)、蛋白质或前述的组合。根据一些实施例，可分析样品SA以判断基因序列、DNA-DNA杂交(hybridization)、单核苷酸多型性(singlenucleotide polymorphism,SNP)、蛋白质的交互作用、胜肽(peptide)的交互作用、抗原-抗体的交互作用、监测葡萄糖及监测胆固醇等。
参照图1，感测器装置10A可包括至少一感测器单元100U。在一些实施例中，感测器装置10A可包括多个感测器单元100U，且可配置感测器单元100U使其彼此相邻。在一些实施例中，可配置感测器单元100U以形成感测器阵列。
根据一些实施例，感测器单元100U可包括至少一感测器元件102。在一些实施例中，感测器单元100U可包括多个感测器元件102。在一些实施例中，可将感测器元件102配置成长方形阵列或六角形阵列，但并非以此为限。在一些实施例中，感测器元件102可为光电二极管，或可将测量的光线转换成电流的其他合适的光感测组件。具体而言，根据一些实施例，感测器元件102可包括金属氧化物半导体晶体管(未示出)的源极与漏极，可将电流转移至另一组件，例如另一金属氧化物半导体晶体管。另一组件可包括重置晶体管(resettransistor)、电流源极随耦器(current source follower)或列选择器(row selector)，以将电流转变为数字信号，但并非以此为限。
此外，根据一些实施例，可于基板(未示出)中配置感测器元件102。在一些实施例中，基板还可包括电路层(未示出)设置于其中。在一些实施例中，感测器元件102(例如，光电二极管)可电性连接至电路层，以将数字信号转移至外部连接。例如，电路层可电性连接至外部信号处理器。在一些实施例中，基板的材料可包括硅、硅上覆III-V族半导体(III-Vgroup on silicon)、硅上覆石墨烯(graphene-on-silicon)、绝缘体上覆硅(silicon-on-insulator)或前述的组合，但并非以此为限。此外，电路层可由任何合适的导电材料所形成。
根据一些实施例，感测器元件102可包括前照式(front side illumination,FSI)互补金属氧化物半导体、背照式(back side illumination,BSI)互补金属氧化物半导体或前述的组合。具体而言，在感测器元件102为前照式互补金属氧化物半导体的实施例中，电路层可设置于感测器元件102之上。在感测器元件102为背照式互补金属氧化物半导体的实施例中，电路层可设置于感测器元件102之下。
根据一些实施例，感测器元件102的尺寸可介于约0.1μm至约100μm间，或约0.5μm至约20μm间。更具体而言，在一些实施例中，感测器元件102于剖面的宽度W1可介于约0.1μm至约100μm间，或约0.5μm至约20μm间。
参照图1，根据一些实施例，感测器单元100U可包括中间层104，其设置于感测器元件102上。在一些实施例中，中间层104可包括滤层(filter)、钝化(passivation)材料或前述的组合。具体而言，根据一些实施例，中间层104可包括一或多个单一(uniform，连续)滤层、像素化(pixelated)滤层、拒斥(rejection)滤层或前述的组合。像素化滤层可指的是对应不同感测器元件102设置的分离的彩色滤层。在一些实施例中，每个感测器元件102可指的是一个像素，但并非以此为限。在一些实施例中，一或多个像素可对应至一个感测器元件102。
在一些实施例中，单一(连续)滤层、像素化滤层或拒斥滤层可为单层滤层或多层滤层。在一些实施例中，滤层还可包括吸收滤层、干涉(interference)滤层、等离子体子超表面(plasmonic metasurface)结构、介电(dielectric)超表面结构或前述的组合。例如，在一些实施例中，像素化滤层可包括吸收滤层/吸收滤层、干涉滤层/干涉滤层、干涉滤层/吸收滤层、等离子体子超表面结构/介电超表面结构的组合或任何其他合适的组合。在一些实施中，可一同使用像素化滤层与拒斥滤层。拒斥薄膜可排除特定波长范围的光线而使其无法通过。
此外，单一滤层或像素化滤层可使特定波长范围的光线通过。在一些实施例中，上述滤层的材料可包括色素基(pigment-based)聚合物、色素基染剂、染剂基(dye-based)聚合物、树酯或其他有机材料，或是前述的组合，但并非以此为限。在一些实施例中，滤层可根据需求，由红色滤层、绿色滤层、蓝色滤层、青色(cyan)滤层、洋红色(magenta)滤层、黄色滤层或红外线(infrared,IR)通过式滤层所形成，但本发明并非以此为限。在一些实施例中，对应至不同感测器元件102的像素化滤层可为单一颜色或不同颜色的滤层。
如以上所述，根据一些实施例，中间层104可包括钝化材料。在一些实施例中，钝化材料可包括金属氧化物、金属氮化物、氧化硅、氮化硅或前述的组合，但并非以此为限。在一些实施例中，金属氧化物、金属氮化物、氧化硅或氮化硅可包括氧化硅(例如，SiO2)、氧化钛(例如，TiO2)、氧化钽(例如，Ta-2O5)、氧化铝(例如，Al-2O3)、氧化铌(例如，Nb2O5)、氮化硅(例如，Si3N4)、氮化钛、氮化钽或前述的组合，但并非以此为限。根据一些实施例，钝化材料可为透明的或半透明的。
如图1中所示，感测器单元100U可包括钝化层106，其设置于中间层104上。中间层104可设置于感测器元件102与钝化层106之间。钝化层106可保护中间层104与感测器元件102不脱落(delamination)、不受侵蚀(corrosion)或不受损伤。具体而言，钝化层106可防止样品SA的溶液接触中间层104或感测器元件102。此外，可使用自组装单层膜(self-assembly monolayer,SAM)、功能性(functional)聚合物或水凝胶(hydrogel)涂布或处理钝化层106，以固定样品SA。
在一些实施例中，钝化层106的材料可包括金属氧化物、金属氮化物、氧化硅、氮化硅或前述的组合，但并非以此为限。在一些实施例中，金属氧化物、金属氮化物、氧化硅或氮化硅可包括氧化硅(例如，SiO2)、氧化钛(例如，TiO2)、氧化钽(例如，Ta-2O5)、氧化铝(例如，Al-2O3)、氧化铌(例如，Nb2O5)、氮化硅(例如，Si3N4)、氮化钛、氮化钽或前述的组合，但并非以此为限。根据一些实施例，钝化层106可为透明的或半透明的。
此外，如图1中所示，感测器单元100U可包括微透镜结构108，其设置于钝化层106上。根据一些实施例，微透镜结构108可接触钝化层106。具体而言，微透镜结构108的底表面108bs可接触钝化层106。微透镜结构108可设置于感测器元件102之上，以引导光线至感测器元件102。此外，在一些实施例中，微透镜结构108接触钝化层106的底表面108bs可具有圆形、椭圆形、三角形、长方形、六角形或前述的组合的形状(忽略开口108p)。
根据一些实施例，微透镜结构108于剖面图中可具有半圆形、半椭圆形、三角形、长方形的形状或可反射光线至感测器元件102的其他形状(忽略开口108p)。在一些实施例中，微透镜结构108可产生平行光线或具有对应至一个感测器元件102的单一焦点(如图1中所示)、对应至两个感测器元件102的两个焦点(如图2中所示)或对应至三或四个感测器元件102的多个焦点。
在一些实施例中，微透镜结构108的材料可包括氧化硅(例如，SiO2)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate,PMMA)、环状烯烃聚合物(cycloolefin polymer,COP)、聚碳酸酯(polycarbonate,PC)、其他合适的材料或前述的组合，但并非以此为限。在一些实施例中，微透镜结构108材料的折射率可为1.33或接近1.33(n值＝1.33)，因为大多数的样品SA是在液态溶液中反应，而水的折射率为1.33。根据一些实施例，微透镜结构108可为透明的或半透明的。在一些实施例中，微透镜结构108的材料可包括光刻胶，其可作为功能表面涂层(例如，自组装单层膜)的牺牲层(sacrificial layer)，且功能表面涂层可仅位于开口108p的底部。在此配置中，于功能表面涂布之后以及生物检测步骤之前，还可移除牺牲层。因此，可维持光线L与反射光RL的路径且反应空间可较大。此外，第一反射层110之中的材料可为均质的(homogeneous，例如，皆为液态溶液或空气)。
再者，如图1中所示，感测器单元100U可包括开口108p，其设置于微透镜结构108中。在一些实施例中，开口108p可从微透镜结构108的顶部部分108t延伸至微透镜结构108的底部部分108b，并露出钝化层106的一部分。
在一些实施例中，每个感测器单元100U中的开口108p可具有一致的尺寸，且可被配置成具有规则性的阵列。阵列的开口108p可组织成直线(rectilinear)图案，通常成行与成列，但根据一些实施例，也可使用其他具有规则性的图案。此外，根据一些实施例，开口108p于上视视角中可具有圆形的、椭圆形的、长方形的、六角形的或其他合适的任何形状。
在一些实施例中，开口108p可包括反应区RR，而反应区RR可位于开口108p的底部。在一些实施例中，反应区RR可对应至至少一感测器元件102。例如，根据一些实施例，反应区RR可对应至一个、两个、三个或四个感测器元件102。如图1中所示，每个反应区RR可对应至一个感测器元件102。此外，可将样品SA置于反应区RR中。开口108p的反应区RR可容纳样品SA。
如以上所述，根据一些实施例，样品SA可包括生物分子。在一些实施例中，生物分子可结合荧光染剂、化学冷光染剂或生物冷光染剂。可使用从激发光源(未示出)产生的激发光照射荧光染剂。激发光可相当于任何合适形态或强度的光线。例如，激发光可包括可见光、红外线或紫外线，但并非以此为限。
当以特定波长的激发光照射荧光染剂时，生物分子可吸收光线并接着散发不同波长的光线。例如，根据一些实施例，生物分子可吸收具有第一波长的激发光，但散发具有第二波长的光线，且第一波长小于第二波长。在中间层104包括如干涉滤层的滤层的实施例中，可过滤掉具有第一波长的激发光且具有第二波长的散发光可通过滤层，以改善感测器元件102的测量准确度。
另一方面，在使用生物冷光或化学冷光的实施例中，感测器元件102不需要激发光源来检测散发光。取而代之的是，生物分子可散发光线，因为生物分子与生物冷光或化学冷光染剂之间可发生化学或酵素反应，通过打断或形成化学键而散发光线。
再者，参照图1，感测器单元100U可包括第一反射层110，其设置于微透镜结构108上。第一反射层110可从开口108p延伸至钝化层106。在一些实施例中，第一反射层110可从微透镜结构108的顶部部分108t延伸至微透镜结构108的底部部分108b。具体而言，根据一些实施例，第一反射层110可从开口108p的侧壁108s延伸至钝化层106的顶表面106t。此外，在一些实施例中，第一反射层110可顺应地形成于微透镜结构108上，因此，可具有弯曲的形状或其他合适的形状。微透镜结构108的形状与轮廓将于下文详细描述。
在一些实施例中，第一反射层110的材料对于激发光波长可具有高穿透(transmission)的光谱选择特性，而对于散发光波长可具有高反射的光谱选择特性，或对于激发光与散发光波长皆具有高反射特性。具体而言，在一些实施例中，第一反射层110的材料可包括银(Ag)、铝(Al)、金(Au)、铜(Cu)、铌(Nb)、镍(Ni)、钛(Ti)、钨(W)、银合金、铝合金、金合金、铜合金、铌合金、镍合金、钛合金、钨合金或前述的组合，但并非以此为限。
详细而论，第一反射层110可将往感测器元件102反方向散发的光线L(例如，如图1中所示于Z方向散发的光线)反射回感测器元件102。具体而言，被第一反射层110反射的反射光RL可被引导至感测器元件102，因而可增加感测器元件102的散发光集光效率。因此，可改善感测器装置10A的灵敏度与性能。
此外，如图1中所示，根据一些实施例，感测器单元100U还可包括平坦化层112，其设置于第一反射层110上。在一些实施例中，平坦化层112可覆盖第一反射层110的顶表面，并于微透镜结构108之上提供平坦的顶表面112t，且平坦化层112并未设置于开口108p中。
在一些实施例中，平坦化层112的材料可包括氧化硅(SiO2)、非晶硅(amorphoussilicon,a-Si)、聚合物或前述的组合，但并非以此为限。例如，聚合物可包括苯并环丁烯(benzocyclobutene,BCB)、聚酰亚胺(polyimide,PI)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、环状烯烃聚合物(COP)、聚碳酸酯(PC)、其他合适的材料或前述的组合，但并非以此为限。根据一些实施例，平坦化层112可为透明的或半透明的。
此外，根据一些实施例，感测器装置10A可耦接至流通槽(flow cell，未示出)。流通槽可将样品SA提供至感测器单元100U的反应区RR。在一些实施例中，流通槽可包括一或多个流道，流道与开口108p的反应区RR间有流体流通。
根据一些实施例，感测器装置10A还可耦接至生物检验(bioassay)系统。生物检验系统可根据预设程序将试剂传送至感测器单元100U的反应区RR，并进行成像。在一些实施例中，生物检验系统可引导溶液使其沿着反应区RR流动。具体而言，根据一些实施例，溶液可包括具有相同或不同荧光标记的四种形态的核苷酸。生物检验系统可利用具有预设波长范围的激发光源照射反应区RR。激发的荧光标记可提供散发信号，而散发信号可被感测器元件102所检测。
接着，参照图2，图2是根据本发明的一些其他的实施例所示出的感测器装置10B的剖面图。应能理解的是，以上与以下提供的叙述的内文中相同或相似的组件或元件可利用相同或相似的元件符号表示。这些组件或元件的材料、制造方法与功能与上述的相同或相似，因而于此将不再重复。
图2中所示的实施例中的感测器装置10B与图1中所示的实施例的感测器装置10A相似。他们之间的差异在于感测器装置10B的感测器单元100U对应至两个或四个感测器元件102。此外，在此实施例中，反应区RR可对应至两个或四个感测器元件102。在此实施例中，开口108p可设置于两个或四个感测器元件102的界面正上方。换言之，反应区RR可与两个或四个感测器元件102重叠。在此实施例中，微透镜结构108于剖面图中可具有半圆、半椭圆或可反射光线至感测器元件102的其他形状(忽略开口108p)。
如以上所述，在一些实施例中，中间层104可包括像素化滤层，且对应至不同感测器元件102的像素化滤层可为单一颜色或不同颜色的滤层。在此实施例中，一个感测器单元100U可包括多个像素化滤层，例如两个或四个滤层。在一些实施例中，相邻的感测器元件102可对应至不同颜色的像素化滤层，且滤层透射光谱可为短通(shortpass)、带通(bandpass)、长通(longpass)或多带通。
例如，在一个感测器单元100U包括两个像素化滤层的实施例中，其中一个像素化滤层为红色滤层，而另一个像素化滤层为蓝色滤层，但本发明并非以此为限。在这样的实施例中，反应区RR可与红色滤层及蓝色滤层两者重叠，使得从样品SA散发的光线可进入红色滤层与蓝色滤层两者，且使得通过不同颜色滤层(具有不同波长范围)的散发光可被检测到。
例如，在一个感测器单元100U包括四个像素化滤层的其他实施例中，其中一个像素化滤层为红色滤层、其中一个像素化滤层为蓝色滤层、其中一个像素化滤层为绿色滤层，且另一个像素化滤层为黄色滤层，但本发明并非以此为限。在这样的实施例中，反应区RR可与红色滤层、绿色滤层、蓝色滤层及黄色滤层重叠，使得从样品SA散发的光线可进入红色滤层、绿色滤层、蓝色滤层与黄色滤层，且使得通过不同颜色滤层(具有不同波长范围)的散发光可被检测到。
如以上所述，根据一些实施例，样品SA可包括四种形态的核苷酸，其具有对应至不同波长的不同标记。例如，在感测器装置用于DNA定序的实施例中，可判断DNA股(strand)的核苷酸碱基(base)的特定序列。在这样的实施例中，可利用不同荧光、化学冷光或生物冷光标记(例如，以四种不同颜色标记)来标记不同的核苷酸碱基(例如，腺嘌呤(adenine,A)、鸟嘌呤(guanine,G)、胞嘧啶(cytosine,C)或胸腺嘧啶(thymine,T))。此外，在这样的实施例中，可使用包括四种像素化滤层的感测器单元100U，其具有四种不同颜色的滤层(可对应至四种核苷酸碱基)。
接着，参照图3A，图3A是根据本发明的一些实施例所示出的感测器装置10A的上视图。图3A中所示的线段A-A’可对应至如图1中所示的剖面图。应能理解的是，为了清楚的目的，可省略一些组件(例如，平坦化层112)。
如图3A中所示，根据一些实施例，开口108p可位于微透镜结构108与第一反射层110之中。反应区RR可由开口108p所定义。在一些实施例中，第一反射层110可为连续的结构。在一些实施例中，第一反射层110于上视图中可实质上具有圆形的形状。此外，如图3A中所示，根据一些实施例，一个反应区RR可对应至一个感测器元件102(也可称为一个像素)。
参照图3B，图3B是根据本发明的一些实施例所示出的感测器装置10B的上视图。图3B中所示的线段A-A’可对应至如图2中所示的剖面图。应能理解的是，为了清楚的目的，可省略一些组件(例如，平坦化层112)。
如图3B中所示，根据一些实施例，开口108p可位于微透镜结构108与第一反射层110之中。反应区RR可由开口108p所定义。在一些实施例中，第一反射层110可为连续的结构。在一些实施例中，第一反射层110于上视图中可实质上具有椭圆形的形状。此外，如图3B中所示，根据一些实施例，一个反应区RR可对应至两个感测器元件102(也可称为两个像素)。换言之，开口108p可与两个感测器元件102重叠。
接着，参照图3C，图3C是根据本发明的一些其他的实施例所示出的感测器装置10B的上视图。图3C中所示的线段A-A’可对应至如图2中所示的剖面图。应能理解的是，为了清楚的目的，可省略一些组件(例如，平坦化层112)。
如图3C中所示，根据一些实施例，开口108p可位于微透镜结构108与第一反射层110之中。反应区RR可由开口108p所定义。在一些实施例中，第一反射层110可为连续的结构。在一些实施例中，第一反射层110于上视图中可实质上具有圆形的形状。此外，如图3C中所示，根据一些实施例，一个反应区RR可对应至四个感测器元件102(也可称为四个像素)。换言之，开口108p可与四个感测器元件102重叠。
此外，在一些实施例中，开口108p可位于第一反射层110的中心。在一些其他的实施例中，为了对应感测器元件102的位置安排或结构中光径的设计，开口108p可不位于第一反射层110的中心。
接着，参照图4，图4是根据本发明的一些其他的实施例所示出的感测器装置10C的剖面图。图4中所示的实施例中的感测器装置10C与图1中所示的实施例中的感测器装置10A相似。根据一些实施例，他们之间的差异在于感测器装置10C还可包括表面改质(surfacemodification)层114，其设置于平坦化层112上。此外，如图4中所示，根据一些实施例，中间层104可为多层结构。
具体而言，在一些实施例中，表面改质层114可设置于平坦化层112的顶表面112t上。在一些实施例中，表面改质层114可包括硅烷(silane)涂层、硫醇(thiol)涂层或前述的组合，但并非以此为限。在一些实施例中，硅烷涂层的材料可包括金属氧化物、氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)或前述的组合，但并非以此为限。在一些实施例中，硫醇涂层的材料可包括金，但并非以此为限。在一些其他的实施例中，可利用任何合适的改质工艺处理表面改质层114，使其拥有所欲的表面特性。
在一些实施例中，表面改质层114也可设置于开口108p中。在一些实施例中，可改质钝化层106使其能够捕集生物样品SA(例如，以氨基硅烷(amino-silane)改质)，以及可改质表面改质层114使其无法捕集生物样品SA(例如，以羟基硫醇(OH-thiol)改质)。换言之，钝化层106与表面改质层114可具有不同的改质特征。然而，在表面改质层114设置于开口108p中(或钝化层106与表面改质层114具有相同或相似的改质特征)的实施例中，生物样品SA可依其重量、尺寸或电荷等特性来固定于反应区RR中。此外，表面改质层114可具有厚度T。在一些实施例中，表面改质层114的厚度T可介于约1nm至约500nm之间，或约5nm至约100nm之间。
如图4中所示，在一些实施例中，中间层104可包括第一层104A与设置于第一层104A上的第二层104B。在一些实施例中，第一层104A可包括像素化滤层，且第二层104B可包括拒斥滤层或干涉滤层。在一些实施例中，拒斥滤层可包括激光拒斥滤层。
接着，参照图5，图5是根据本发明的一些其他的实施例所示出的感测器装置10D的剖面图。图5中所示的实施例中的感测器装置10D与图4中所示的实施例的感测器装置10C相似。他们之间的差异在于感测器装置10D中的中间层104还可包括金属层116。
根据一些实施例，金属层116可包括金属线、金属屏蔽或前述的组合。在一些实施例中，金属层116可设置于中间层104中。更具体而言，金属层116可接触中间层104中的滤层或钝化材料。在一些实施例中，金属层116可位于邻近的感测器元件102间的界面。在一些实施例中，于中间层104中，金属层116可围绕滤层以减少邻近的感测器元件102的串扰(crosstalk)。
在一些实施例中，金属层116的材料可包括银(Ag)、铝(Al)、金(Au)、铜(Cu)、铌(Nb)、镍(Ni)、钛(Ti)、钨(W)、银合金、铝合金、金合金、铜合金、铌合金、镍合金、钛合金、钨合金或前述的组合，但并非以此为限。
接着，参照图6A与图6B，图6A与图6B是根据本发明的一些实施例所示出的感测器单元100U的剖面图。如图6A中所示，根据一些实施例，微透镜结构108于剖面图中可具有三角形的形状(忽略开口108p)。在一些实施例中，第一反射层110可顺应地形成于微透镜结构108上，因而于剖面图中可具有直线形状。具有如此配置的第一反射层110可反射光线至感测器元件102。
同样地，在此些实施例中，第一反射层110可从开口108p延伸至钝化层106。第一反射层110可从微透镜结构108的顶部部分108t延伸至微透镜结构108的底部部分108b。具体而言，根据一些实施例，第一反射层110可从开口108p的侧壁108s延伸至钝化层106的顶表面106t。
参照图6B，根据一些实施例，微透镜结构108于剖面图中可具有长方形的形状(忽略开口108p)。在一些实施例中，第一反射层110可顺应地形成于微透镜结构108上，因而于剖面图中可具有弯曲形状。具有如此配置的第一反射层110可反射光线至感测器元件102。
接着，参照图7，图7是根据本发明的一些其他的实施例所示出的感测器装置10E的剖面图。图7中所示的实施例中的感测器装置10E与图1中所示的实施例的感测器装置10A相似。他们之间的差异在于感测器装置10E中感测器单元100U还可包括第二反射层210。
如图7中所示，根据一些实施例，第二反射层210可设置于中间层104与微透镜结构108之间。在一些实施例中，如图7中所示，第二反射层210可设置于中间层104的顶表面104t上。在一些其他的实施例中，第二反射层210可设置于钝化层106的顶表面106t与中间层104的顶表面104t间的任何位置。
在一些实施例中，开口108p可与第二反射层210重叠。第二反射层210可具有宽度W2且开口108p可具有宽度W3。在一些实施例中，第二反射层210的宽度W2大于或等于开口108p的宽度W3。
在一些实施例中，第二反射层210的材料对于激发光波长可具有高反射的光谱选择特性，对于散发光波长可具有高穿透的光谱选择特性，或对于激发光与散发光波长皆具有高反射特性。具体而言，在一些实施例中，第二反射层210的材料可包括银(Ag)、铝(Al)、金(Au)、铜(Cu)、铌(Nb)、镍(Ni)、钛(Ti)、钨(W)、银合金、铝合金、金合金、铜合金、铌合金、镍合金、钛合金、钨合金或前述的组合，但并非以此为限。
根据一些实施例，第二反射层210可减少激发光EL对感测器元件102的干涉。具体而言，第二反射层210可通过反射激发光EL为第二激发光EL’，而阻挡一部分的激发光EL进入第二反射层210，其中第二激发光EL’穿过第一反射层110的开口区域。在此实施例中，与第二反射层210撞击的激发光EL可产生具有随机方向(相对感测器元件102的法线方向由小至大的入射角度)的散射光EL”，其波长与激发光EL相同。在一些实施例中，第二反射层210搭配第一反射层110装置，可将激发光的散射光EL”重新导向为相对感测器元件102的法线方向(例如，图7中所示的Z方向)具有小角度的激发光EL”’，再次反射至感测器元件102。此外，在中间层104包括干涉滤层的实施例中，相对于感测器元件102的法线方向具有小角度的激发光EL可被有效地过滤掉。
再者，根据一些实施例，具有第二反射层210的配置，由于激发光过滤效率高，位于中间层104中，所需的滤层厚度可较薄(亦即，可减少反应区RR与感测器元件102间的距离)，使感测器装置10E整体的厚度可得以减少。
接着，参照图8A至图8C，图8A至图8C是根据本发明的一些实施例所示出的感测器单元100U的剖面图。如图8A至图8C中所示，根据一些实施例，第二反射层210可具有弯曲的形状。更具体而言，第二反射层210弯曲的形状可包括凹口(recess)，且凹口的开口可面向开口108p。
如图8A中所示，在一些实施例中，第二反射层210于剖面图中可具有“凹口”或“包括两个底角的凹口”的轮廓。如图8B中所示，在一些实施例中，第二反射层210于剖面图中可具有V型形状。如图8C中所示，在一些实施例中，第二反射层210于剖面图中可具有U型形状。
根据一些实施例，第二反射层210的弯曲形状可增加激发光EL’的反射而远离感测器元件102。此外，反射的激发光EL’可穿过第一反射层110所定义的开口108p。
接着，参照图9，图9是根据本发明的一些其他的实施例所示出的感测器装置10F的剖面图。图9中所示的实施例中的感测器装置10F与图7中所示的实施例的感测器装置10E相似。他们之间的差异在于感测器装置10F还可包括波导(waveguide)结构310，其设置于第二反射层210之上。
根据一些实施例，波导结构310可增加反应区RR中激发光EL的强度且可定位激发光EL于反应区RR中，因此，可减少所使用的激发光源的能量，且可减少激发光EL”’至感测器元件102的强度。此外，根据一些实施例，波导结构310可改善感测器元件102接收到的信号品质。
如图9中所示，根据一些实施例，波导结构310可设置邻近于钝化层106的顶表面106t。在一些实施例中，开口108p可与波导结构310重叠。此外，根据一些实施例，波导结构310可位于开口108p之下并接触开口108p。在一些其他的实施例中，波导结构310可位于钝化层106中且不接触开口108p。
更具体而言，在一些实施例中，波导结构310与第二反射层210相距距离D1。在一些实施例中，距离D1可介于约0.1μm至约5μm间，或约0.1μm至约1μm间，或约0.2μm至约0.4μm间。应能理解的是，若距离D1过大，可能无法减少钝化层106的厚度。另一方面，若距离D1过小，波导结构310可能会太接近第二反射层210，而可能会减少波导结构310的导光效果(light-guiding effect)。
在一些实施例中，波导结构310可具有宽度W4。在一些实施例中，波导结构310的宽度W4可大于或等于开口108p的宽度W3。在一些实施例中，波导结构310的宽度W4可小于或等于第二反射层210的宽度W2。
在一些实施例中，波导结构310的材料可包括在波长范围介于400nm至750nm间具有大于1.5的折射率(n值)的材料。换言之，根据一些实施例，波导结构310可由在可见光范围内具有高折射率的材料所形成。具体而言，在一些实施例中，波导结构310的材料可包括氧化铌(Nb2O5)、氧化钽(Ta-2O5)、氧化钛(TiO2)、氮化硅(Si3N4)、氧化铝(Al-2O3)、高折射率聚合物或前述的组合，但并非以此为限。
接着，参照图10，图10是根据本发明的一些其他的实施例所示出的感测器装置10G的剖面图。图10中所示的实施例中的感测器装置10G与图9中所示的实施例的感测器装置10F相似。他们之间的差异在于感测器装置10G中第二反射层210被图案化并包括孔洞(aperture)210p。
如图10中所示，根据一些实施例，可图案化第二反射层210且孔洞210p可设置于第二反射层210之中。此外，在一些实施例中，孔洞210p可与微透镜结构108与第一反射层110重叠。在一些实施例中，反射光RL可通过孔洞210p进入感测器元件102。
根据一些实施例，位于第二反射层210之中的孔洞210p可减少进入邻近的感测器元件102的反射光RL量，因而可减少串扰的问题。
接着，参照图11，图11是根据本发明的一些其他的实施例所示出的感测器装置10H的剖面图。图11中所示的实施例中的感测器装置10H与图10中所示的实施例的感测器装置10G相似。他们之间的差异在于感测器装置10H中的感测器单元100U可包括多于一个感测器元件102，例如两个或四个感测器元件102。
如图11中所示，根据一些实施例，在一个感测器单元100U中，第二反射层210可在多于一个感测器元件102之上延伸，且孔洞210p可位于多于一个感测器元件102之上。
参照图12A至图12J，图12A至图12J是根据本发明的一些实施例所示出的感测器单元100U的上视图。应能理解的是，附图中仅示出感测器元件102、第二反射层210与孔洞210p以清楚地说明此些组件的配置。
图12A至图12J是根据本发明的一些实施例所示出的第二反射层210的各种实施方式，但本发明并非以此为限。如图12A与图12B中所示，在一些实施例中，第二反射层210可经图案化以包括位于其中的孔洞210p。根据一些实施例，孔洞210p可围绕图案化的第二反射层210的一部分。在一些实施例中，孔洞210p可具有圆环的、长方形环的形状或任何其他合适的形状，但并非以此为限。在一个感测器单元100U包括一个感测器元件102的实施例中，孔洞210p可对应至一个感测器元件102。
如图12C至图12F中所示，在一些实施例中，第二反射层210可经图案化以包括位于其中的孔洞210p。根据一些实施例，孔洞210p可围绕图案化的第二反射层210的一部分。在一些实施例中，孔洞210p可具有圆形的、长方形的、圆环的、长方形环的形状或任何其他合适的形状，但并非以此为限。在一个感测器单元100U包括两个感测器元件102的实施例中，孔洞210p可对应至一或两个感测器元件102。
如图12C与图12D中所示，根据一些实施例，孔洞210p可个别设置于两个感测器元件102之上。如图12E与图12F中所示，根据一些实施例，孔洞210p可为位于两个感测器元件102之上的连续结构。
如图12G至图12J所示，在一些实施例中，第二反射层102可经图案化以包括位于其中的孔洞210p。根据一些实施例，孔洞210p可围绕图案化的第二反射层210的一部分。在一些实施例中，孔洞210p可具有圆形的、长方形的、圆环的、长方形环的形状或任何其他合适的形状，但并非以此为限。在一个感测器单元100U包括四个感测器元件102的实施例中，孔洞210p可对应至一、二、三或四个感测器元件102。
如图12G与图12H所示，根据一些实施例，孔洞210p可个别设置于四个感测器元件102之上。如图12I与图12J所示，根据一些实施例，孔洞210p可为位于四个感测器元件102之上的连续结构。
接着，参照图13A至图13H，图13A至图13H是根据本发明的一些实施例所示出的制造感测器装置10A的过程中各个阶段的剖面图。应能理解的是，可在制造感测器装置的步骤之前、期间以及/或之后提供额外的操作步骤。根据一些实施例，可取代或删除下述的一些操作步骤。
首先，参照图13A，提供基板101。基板101可包括至少一感测器元件102设置于其中。换言之，根据一些实施例，可于基板101中配置感测器元件102。在一些实施例中，基板101可为半导体材料所形成的晶圆。在一些实施例中，基板101的材料可包括硅、硅上覆III-V族半导体、硅上覆石墨烯、绝缘体上覆硅或前述的组合，但并非以此为限。
接着，参照图13B，根据一些实施例，中间层104可形成于基板101与感测器元件102上。之后，根据一些实施例，钝化层106可形成于中间层104上。
在一些实施例中，可利用化学气相沉积(chemical vapor deposition,CVD)工艺、物理气相沉积(physical vapor deposition,PVD)工艺、旋转涂布(spin coating)工艺、印刷(printing)工艺、任何其他合适的方法或前述的组合形成中间层104与钝化层106。例如，化学气相沉积工艺可包括低压化学气相沉积(low-pressure CVD,LPCVD)工艺、低温化学气相沉积(low-temperature CVD,LTCVD)工艺、快速热化学气相沉积(rapid thermal CVD,RTCVD)工艺、等离子体增强化学气相沉积(plasma enhanced CVD,PECVD)工艺或原子层沉积(atomic layer deposition,ALD)工艺，但并非以此为限。例如，物理气相沉积工艺可包括溅射(sputtering)工艺、蒸镀(evaporation)工艺、或脉冲激光沉积(pulsed laserdeposition,PLD)工艺，但并非以此为限。
此外，根据一些实施例，钝化层106形成于中间层104上之后，微透镜结构108可形成于钝化层106上。具体而言，根据一些实施例，形成微透镜结构108的材料层可形成于钝化层106上，且可利用一或多个光微影工艺与蚀刻工艺图案化材料层(例如，如图13C与图13D中所示)。
参照图13C，根据一些实施例，可于形成微透镜结构108的材料层上形成光刻胶PR。在一些实施例中，可图案化光刻胶PR以定义稍后形成的微透镜结构108的轮廓。
在一些实施例中，可利用旋转涂布工艺、印刷工艺、任何其他适当的方法或前述的组合形成光刻胶PR。此外，可使用一或多个光微影工艺与蚀刻工艺图案化光刻胶PR。在一些实施例中，光微影工艺可包括软烘烤(soft baking)、硬烘烤(hard baking)、遮罩对准(mask aligning)、曝光(exposure)、曝光后烘烤、显影(developing)光刻胶、润洗(rinsing)、干燥(drying)或其他合适的工艺。在一些实施例中，蚀刻工艺可包括干式蚀刻工艺、湿式蚀刻工艺或前述的组合。例如，干式蚀刻工艺可包括反应离子蚀刻(reactiveion etch,RIE)工艺或等离子体蚀刻工艺等。
在一些实施例中，可利用回流(reflow)工艺直接形成微透镜结构108。在一些实施例中，微透镜结构108的材料可包括光刻胶，其可作为功能表面涂层(例如，自组装单层膜)的牺牲层，且功能表面涂层可仅位于开口108p的底部。在此配置中，第一反射层110之中的材料可为均质的。
接着，参照图13D，根据一些实施例，可对光刻胶PR进行回流工艺以定义微透镜结构108的轮廓。在一些实施例中，可于反应腔(reaction chamber)或具有合适温度的加热板(hotplate)中进行回流工艺。在一些实施例中，进行回流工艺之后，可回蚀刻形成微透镜结构108的材料层以将光刻胶PR的轮廓转移至材料层，而可形成具有所欲轮廓的微透镜结构108。
接着，参照图13E，根据一些实施例，第一反射层110可顺应地形成于微透镜结构108上。在一些实施例中，第一反射层110可部分地或完全地覆盖微透镜结构108。
在一些实施例中，可利用化学气相沉积工艺、物理气相沉积工艺、旋转涂布工艺、印刷工艺、任何其他适当的方法或前述的组合形成第一反射层110。
接着，参照图13F，根据一些实施例，形成第一反射层110之后，平坦化层112可形成于第一反射层110上。平坦化层112可于第一反射层110与微透镜结构108之上提供平坦的顶表面112t。
更具体而言，在一些实施例中，平坦化层112的材料可顺应地形成于第一反射层110上，且可对材料进行平坦化工艺以形成具有平坦的顶表面112t的平坦化层112。
在一些实施例中，可利用化学气相沉积工艺、物理气相沉积工艺、旋转涂布工艺、印刷工艺、任何其他适当的方法或前述的组合形成平坦化层112。在一些实施例中，平坦化工艺可包括化学机械研磨(chemical mechanic polishing,CMP)工艺、机械研磨工艺、磨削(grinding)工艺、蚀刻工艺或前述的组合。
此外，根据一些实施例，于第一反射层110上形成平坦化层112之后，表面改质层114(未示出)可形成于平坦化层112上。
接着，参照图13G，根据一些实施例，光刻胶PR可形成于平坦化层112上。具体而言，可图案化光刻胶PR以定义稍后形成的开口108p的位置。
在一些实施例中，可利用化学气相沉积工艺、旋转涂布工艺、印刷工艺、任何其他适当的方法或前述的组合形成光刻胶PR。此外，可使用一或多个光微影工艺与蚀刻工艺图案化光刻胶PR。
接着，参照图13H，根据一些实施例，移除第一反射层110的一部分以及微透镜结构108的一部分，以于微透镜结构108中形成开口108p。开口108p可露出钝化层106的顶表面106t的一部分。如图13H中所示，在一些实施例中，第一反射层110可从开口108p延伸至钝化层106。
在一些实施例中，可使用一或多个光微影工艺与蚀刻工艺，以部分地移除第一反射层110与微透镜结构108。在一些实施例中，光微影工艺可包括光刻胶涂布(例如，旋转涂布)、软烘烤、硬烘烤、遮罩对准、曝光、曝光后烘烤、显影光刻胶、润洗、干燥或其他合适的工艺。在一些实施例中，蚀刻工艺可包括干式蚀刻工艺、湿式蚀刻工艺或前述的组合。
接着，参照图14A至图14H，图14A至图14H是根据本发明的一些实施例所示出的制造感测器装置10E的过程中各个阶段的剖面图。图14A至图14H中所示的实施例中的工艺与图13A至图13H中所示的实施例的工艺相似。他们之间的差异在于图14A至图14H中所示的感测器装置10E的形成方法还包括在形成钝化层106之前，于中间层104上形成第二反射层210。
具体而言，根据一些实施例，感测器装置10E的形成方法可包括以下步骤。参照图14A，提供基板101，且基板101可包括至少一感测器元件102设置于其中。参照图14B，中间层104形成于基板101与感测器元件102上。此外，第二反射层210形成于中间层104上。具体而言，在一些实施例中，第二反射层210可形成于中间层104的顶表面104t上。然而，在一些其他的实施例中，第二反射层210可形成于钝化层106的顶表面106t与中间层104的顶表面104t间的任何位置。
在一些实施例中，可利用化学气相沉积工艺、物理气相沉积工艺、旋转涂布工艺、印刷工艺、任何其他适当的方法或前述的组合形成第二反射层210。在一些实施例中，可利用一或多个光微影工艺与蚀刻工艺图案化第二反射层210。
此外，参照图14C，于中间层104上形成第二反射层210之后，形成微透镜结构108的材料层形成于钝化层106上。接着，参照图14D，于形成微透镜结构108的材料层上形成图案化的光刻胶PR。参照图14E，对光刻胶PR进行回流工艺以定义微透镜结构108的轮廓。参照图14F，第一反射层110顺应地形成于微透镜结构108上。参照图14G，形成第一反射层110之后，平坦化层112形成于第一反射层110上，且图案化的光刻胶形成于平坦化层112上。接着，参照图14H，移除第一反射层110的一部分与微透镜结构108的一部分，以于微透镜结构108中形成开口108p。
接着，参照图15A至图15H，图15A至图15H是根据本发明的一些实施例所示出的制造感测器装置10F的过程中各个阶段的剖面图。图15A至图15H中所示的实施例中的工艺与图14A至图14H中所示的实施例的工艺相似。他们之间的差异在于图15A至图15H中所示的感测器装置10F的形成方法还包括形成微透镜结构108之前，于钝化层106上形成波导结构310或于钝化层106中埋置波导结构310。
具体而言，根据一些实施例，感测器装置10F的形成方法可包括以下步骤。参照图15A，提供基板101，且基板101可包括至少一感测器元件102设置于其中。参照图15B，中间层104形成于基板101与感测器元件102上。此外，第二反射层210形成于中间层104上，且钝化层106形成于第二反射层210上。
钝化层106形成于第二反射层210上之后，波导结构310可形成于钝化层106上。在一些实施例中，可利用化学气相沉积工艺、物理气相沉积工艺、旋转涂布工艺、印刷工艺、任何其他适当的方法或前述的组合形成波导结构310。
参照图15C，根据一些实施例，形成波导结构310之后，可视需要地形成钝化层106以覆盖波导结构310，且接着可移除钝化层106的一部分以露出波导结构310的顶表面，且接着形成微透镜结构108的材料层形成于波导结构310与钝化层106上。在一些其他的实施例中，形成波导结构310之后，形成微透镜结构108的材料层可直接形成于波导结构310与钝化层106上。
接着，参照图15D，于形成微透镜结构108的材料层上形成图案化的光刻胶PR。参照图15E，对光刻胶PR进行回流工艺以定义微透镜结构108的轮廓。参照图15F，第一反射层110顺应地形成于微透镜结构108上。参照图15G，形成第一反射层110之后，平坦化层112形成于第一反射层110上，且图案化的光刻胶PR形成于平坦化层112上。接着，参照图15H，移除第一反射层110的一部分与微透镜结构108的一部分，以于微透镜结构108中形成开口108p。此外，根据一些实施例，开口108p可露出波导结构310。
接着，参照图16A至图16H，图16A至图16H是根据本发明的一些实施例所示出的制造感测器装置10G的过程中各个阶段的剖面图。图16A至图16H中所示的实施例中的工艺与图15A至图15H中所示的实施例的工艺相似。他们之间的差异在于图16A至图16H中所示的感测器装置10G的形成方法还包括图案化第二反射层210，以于第二反射层210中形成孔洞210p。
具体而言，根据一些实施例，感测器装置10G的形成方法可包括以下步骤。参照图16A，提供基板101，且基板101可包括至少一感测器元件102设置于其中。参照图16B，中间层104形成于基板101与感测器元件102上。此外，第二反射层210形成于中间层104上，且钝化层106形成于第二反射层210上。
具体而言，形成钝化层106之前，可图案化第二反射层210以于第二反射层210之中形成孔洞210p。在一些实施例中，可利用一或多个光微影工艺与蚀刻工艺图案化第二反射层210。
此外，钝化层106形成于第二反射层210上之后，波导结构310可形成于钝化层106上。接着，参照图16C，形成微透镜结构108的材料层可形成于波导结构310与钝化层106上。
接着，参照图16D，于形成微透镜结构108的材料层上形成图案化的光刻胶PR。参照图16E，对光刻胶PR进行回流工艺以定义微透镜结构108的轮廓。参照图16F，第一反射层110顺应地形成于微透镜结构108上。参照图16G，形成第一反射层110之后，平坦化层112形成于第一反射层110上，且图案化的光刻胶PR形成于平坦化层112上。接着，参照图16H，移除第一反射层110的一部分与微透镜结构108的一部分，以于微透镜结构108中形成开口108p。
总结以上，根据本发明的一些实施例，感测器装置可包括反射层，其设置于微透镜结构上方。反射层可反射往光电二极管反方向散发的光线，因此可增加光电二极管的散发光集光效率。因此，可改善感测器装置的灵敏度与性能。
虽然已详述本发明的一些实施例及其优点，应能理解的是，在不背离如本发明的保护范围所定义的发明的构思与范围下，可作各种变动、取代与润饰。例如，本发明所属技术领域中技术人员应能轻易理解在不背离本发明的范围内可改变此述的许多部件、功能、工艺与材料。再者，本申请的范围并不局限于说明书中所述的工艺、机器、制造、物质组成、方法与步骤的特定实施例。本发明所属技术领域中技术人员可从本发明轻易理解，现行或未来所发展出的工艺、机器、制造、物质组成、方法或步骤，只要可以与此述的对应实施例实现大抵相同功能或实现大抵相同结果者皆可根据本发明实施例使用。因此，本发明的保护范围包括上述工艺、机器、制造、物质组成、方法或步骤。

Claims (13)

1.一种感测器装置，包括：
至少一感测器单元，其包括：
至少一感测器元件；
一中间层，设置于该至少一感测器元件上；
一钝化层，设置于该中间层上；
一微透镜结构，设置于该钝化层上；
一开口，设置于该微透镜结构中；以及
一第一反射层，设置于该微透镜结构上，其中该第一反射层从该开口延伸至该钝化层。
2.如权利要求1所述的感测器装置，其中该第一反射层从该开口的一侧壁延伸至该钝化层的一顶表面，且该第一反射层的材料对散发光具有高反射的特性。
3.如权利要求1所述的感测器装置，其中该微透镜结构于剖面中具有一半圆、半椭圆、三角形、长方形或使该微透镜结构反射光线朝向该至少一感测器元件的其他形状。
4.如权利要求1所述的感测器装置，其中该微透镜结构产生一平行光线或具有对应至一个感测器元件的一单一焦点、对应至两个感测器元件的两个焦点，或对应至三或四个感测器元件的多个焦点。
5.如权利要求1所述的感测器装置，其中该至少一感测器单元还包括一第二反射层，其设置于该中间层与该微透镜结构之间，其中该开口与该第二反射层重叠，且其中该第二反射层的材料对激发光具有高反射的特性。
6.如权利要求5所述的感测器装置，其中该至少一感测器单元还包括一波导结构，其设置于该第二反射层之上，且其中该开口与该波导结构重叠。
7.如权利要求1所述的感测器装置，其中该中间层包括一滤层、一钝化材料、一金属层或前述的组合。
8.如权利要求7所述的感测器装置，其中该滤层被该金属层所环绕，且其中该滤层包括一单一滤层、一像素化滤层、一斥拒滤层或前述的组合。
9.如权利要求1所述的感测器装置，其中该开口包括一反应区，且该反应区对应至该至少一感测器元件，且其中该反应区对应至一、二、三或四个感测器元件。
10.一种感测器装置的制造方法，包括：
提供一基板，其包括至少一感测器元件；
于该至少一感测器元件上形成一中间层；
于该中间层上形成一钝化层；
于该钝化层上形成一微透镜结构；
于该微透镜结构上顺应地形成一第一反射层；以及
移除该第一反射层的一部分与该微透镜结构的一部分，并于该微透镜结构中形成一开口，其中该第一反射层从该开口延伸至该钝化层。
11.如权利要求10所述的感测器装置的制造方法，还包括在形成该钝化层的步骤前，于该中间层上形成一第二反射层，以及于该第一反射层上形成一平坦化层。
12.如权利要求11所述的感测器装置的制造方法，还包括在形成该微透镜结构的步骤前，于该钝化层上形成一波导结构。
13.如权利要求12所述的感测器装置的工艺方法，还包括图案化该第二反射层以形成一孔洞。
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