CN113255410A - 光学感测装置及其形成方法 - Google Patents

Abstract

本案提供一种光学感测装置及其形成方法，包含：形成可固化透明材料于基板上，其中基板具有多个光感测单元于其中；提供透明模板，其中透明模板具有多个凹口；以透明模板压印可固化透明材料，以形成多个凸出部对应于凹口；以及固化可固化透明材料，以形成具有微透镜阵列的透明层，其中固化可固化透明材料的步骤包含将透明模板贴合至可固化透明材料上，以作为光学感测装置的盖板，能够增进准直效能。

Description

光学感测装置及其形成方法

技术领域

本发明实施例有关于一种光学感测装置，且有关于一种包括微透镜(microlens)的 光学感测装置及其形成方法。

背景技术

光学感测装置可被使用于各种应用中。举例而言，光学感测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(collimator)、分束器、聚焦镜以及线性 感测器等。

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， 在制作光准直器过程中，光准直器的内部结构，例如微透镜等等，影响了光准直器的 内部元件的界面数目及厚度，因此不仅影响其准直效果，并进一步影响光学指纹感应 器的良率。

虽然现有的光学感测装置大致符合需求，但并非各方面皆令人满意，特别是光学感测装置中的界面数目及厚度仍需进一步改善。

发明内容

本发明的一些实施例提供一种光学感测装置，包含：基板、光准直结构以及透明盖板。基板具有光感测单元于其中。光准直结构于基板上，其中光准直结构包含透明 层以及多个遮光层。透明层具有排列成阵列的多个微透镜。多个遮光层于透明层上且 于微透镜之间。透明盖板于光准直结构上，其中透明盖板由单一透明材料形成且与微 透镜直接接触。

本发明的一些实施例另提供一种光学感测装置的形成方法，包含：形成可固化透明材料于基板上；提供透明模板，其中透明模板具有多个凹口；以透明模板压印可固 化透明材料，以形成多个凸口对应于该些凹口；以及固化可固化透明材料，以形成具 有微透镜阵列的透明层，其中固化可固化透明材料的步骤包括将透明模板贴合至可固 化透明材料上，以作为光学感测装置的盖板。基板具有多个光感测单元于其中。

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，各种特征部件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1绘示出本发明一些实施例的光学感测装置的剖面图。

图2至图5绘示出本发明一些实施例的部分光学感测装置的形成方法的剖面图。

图6至图8绘示出本发明一些实施例的部分光学感测装置的形成方法的剖面图。

图9至图13绘示出本发明另一些实施例的光学感测装置的剖面图。

附图标号：

10,20,30,40,50,60:光学感测装置

100:基板

102:金属层

110:保护层

120:滤光层

130:光准直结构

132:遮光层

133:可固化透明材料

134:透明层

134a:微透镜

150:框胶

160:光准直结构

162:透明层

164:遮光层

170:光准直结构

172:透明柱

174:遮光层

200A:透明材料

200:透明模板/透明盖板

201:凹口

210:遮光层

A:下半部

B:上半部

P:光感测单元

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部件形成于一第二特征部 件之上或上方，即表示其可能包含上述第一特征部件与上述第二特征部件是直接接触 的实施例，亦可能包含了有附加特征部件形成于上述第一特征部件与上述第二特征部 件之间，而使上述第一特征部件与第二特征部件可能未直接接触的实施例。

应理解的是，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。

此外，其中可能用到与空间相对用词，例如「在…下方」、「下方」、「较低的」、 「上方」、「较高的」及类似的用词，这些空间相对用词是为了便于描述图示中一个(些) 元件或特征部件与另一个(些)元件或特征部件之间的关系，这些空间相对用词包括使 用中或操作中的装置的不同方位，以及图式中所描述的方位。当装置被转向不同方位 时(旋转90度或其他方位)，则其中所使用的空间相对形容词也将依转向后的方位来解 释。

除非另外定义，在此使用的全部用语(包括技术及科学用语)具有与本领域技术人员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。

以下所揭露的不同实施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。

本发明实施例的光学感测装置的透明盖板直接与光学微透镜接触。由于透明盖板与光学微透镜之间不需使用光学胶(optical cement)作为粘着层，使光准直的路径至少减少了两个界面，进而增进准直效能。此外，由于不具有以往包含光学胶的粘着层， 减少了光学感测装置整体的厚度，并减少了工艺成本。

图1绘示出本发明一些实施例的光学感测装置的剖面图。首先，根据一些实施例，如图1所示，光学感测装置10包含基板100、光准直结构130、透明盖板200。

在一些实施例中，基板100可为半导体基板，例如：硅基板。此外，在一些实施 例中，半导体基板亦可为元素半导体(elemental semiconductor)，包含：锗(germanium)； 化合物半导体(compound semiconductor)，包含：氮化镓(gallium nitride，GaN)、碳化 硅(silicon carbide)、砷化镓(gallium arsenide)、磷化镓(gallium phosphide)、磷化铟(indium phosphide)、砷化铟(indium arsenide)及/或锑化铟(indium antimonide)；合金半导体(alloy semiconductor)，包含：硅锗合金(SiGe)、磷砷镓合金(GaAsP)、砷铝铟合金(AlInAs)、 砷铝镓合金(AlGaAs)、砷铟镓合金(GaInAs)、磷铟镓合金(GaInP)、及/或磷砷铟镓合 金(GaInAsP)、或上述材料的组合。

在其他实施例中，基板100也可以是绝缘层上覆半导体(semiconductor oninsulator) 基板。绝缘层覆半导体基板可包含底板、设置于底板上的埋藏氧化层、及设置于埋藏 氧化层上的半导体层。此外，基板100可为N型或P型导电类型。

在一些实施例中，基板100可包含各种隔离部件(未绘示)，用以定义主动区，并 电性隔离基板100之中/之上的主动区元件。在一些实施例中，隔离部件包含浅沟槽隔 离(shallow trench isolation，STI)部件、局部硅氧化(local oxidation of silicon，LOCOS) 部件、其他合适的隔离部件、或上述的组合。在一些实施例中，形成隔离部件可例如包含形成绝缘层于基板100之上，选择性刻蚀绝缘层及基板100以于基板100中形成沟 槽，于沟槽中成长富含氮(例如氮氧化硅)的衬层，以沉积工艺于沟槽中填入绝缘材料 (例如二氧化硅、氮化硅、或氮氧化硅)，对沟槽中绝缘材料进行退火工艺，并对基板 100进行平坦化工艺，以去除多余的绝缘材料，使沟槽中的绝缘材料与基板100的顶表 面等高。

在一些实施例中，基板100可包含各种以如离子注入及/或扩散工艺所形成的P型掺杂区及/或N型掺杂区(未绘示)。在一些实施例中，掺杂区可形成晶体管、光电二极 管(photodiode)等元件，并可包含各种导电部件(例如：导线或导孔)(未绘示)。举例来 说，上述导电部件可由铝(Aluminum)、铜(Copper)、钨(Tungsten)、其他适当的导电材 料、上述的合金、或上述的组合所形成。然而，上述的元件仅为范例，本发明并不以 此为限。

在一些实施例中，如图1所示，基板100可包含多个光感测单元P于其中。在一些 实施例中，光感测单元P包含像素，其可与信号处理电路(signal processing circuitry)(未绘示)连接。在一些实施例中，光感测单元P的数量取决于光学感测区域的面积大小。 每个感测单元P可包含一或多个光检测器(photodector)。在一些实施例中，光检测器可 包含光电二极管，其中光电二极管可包含P型半导体层、本质层(intrinsic layer)、以及 N型半导体层的三层结构的光电材料(photoelectric material)，本质层吸收光以产生出 激子(exciton)，并且激子会在P型半导体层及N型半导体层的接面分成电子与电洞，进 而产生电流信号。在其他实施例中，光检测器可也包含电荷耦合元件(charged coupling device，CCD)感测器、互补式金属氧化物半导体(complimentary metal-oxide-semiconductor，CMOS)图像感测器、主动感测器、被动感测器、其他适 合的感测器、或上述的组合。在一些实施例中，光感测单元P可通过光检测器将接收 到的光信号转换成电子信号，并透过信号处理电路处理上述电子信号。

应注意的是，在图1所绘示的光感测单元P的数量与排列方式仅为例示性的，本发明实施例并不以此为限。亦即，光感测单元P可为任意行列数目的阵列或其他的排列 方式。

接着，根据一些实施例，如图1所示，光准直结构130于基板100上，且包含透明 层134以及在透明层134上的多个遮光层210。

在一些实施例中，透明层134于基板100上。在一些实施例中，透明层134包含可 固化透明材料(亦称为软质透明材料(soft transparent material))。可固化透明材料包含光 固化材料(UV-curable material)、热固化材料(thermosetting material)、或上述的组合， 例如聚甲基丙烯酸甲酯(poly(methyl methacrylate，PMMA)、聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate，PEN) 聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、全氟环丁基(perfluorocyclobutyl，PFCB)聚合物、聚亚 酰胺(Polyimide，PI)、压克力树酯、环氧树脂(Epoxy resins)、聚丙烯(Polypropylene，PP)、聚乙烯(polyethylene，PE)、聚苯乙烯(Polystyrene，PS)、聚氯乙烯(Polyvinylchloride，PVC)、透明光阻等材料或其组合。在一些实施例中，透明层134的材料在200-1100纳米(nm)波长下的光穿透率大于70％，较佳大于90％，从而允许入射光线穿 过透明层134而抵达光感测单元P。

在一些实施例中，透明层134具有排列成阵列的多个微透镜134a。在一些实施例中，微透镜134a可为半凸透镜或凸透镜。在一些实施例中，微透镜134a具有弯曲的顶 表面。在此些实施例中，微透镜具有汇聚入射光的功能，使更多的光聚焦在更小的感 测单元上。

在一些实施例中，遮光层210于透明层134上且于微透镜134a之间。在一些实施例中，遮光层210包含遮光材料。

在一些实施例中，遮光材料包含光固化材料、热固化材料或上述的组合，例如树脂。在一些实施例中，遮光材料包含非透明的碳黑、油墨、模制化合物(molding compound)、其他适当的材料、或上述的组合。在其他实施例中，遮光材料包含非透 明的光阻(photoresist)材料。在一些实施例中，遮光材料在200-1200纳米(nm)波长下的 光穿透率小于1％。或者，遮光材料在200-1200纳米(nm)波长下的光吸收率大于99％

在一些实施例中，遮光层210可阻挡或吸收不想要的入射光，而可防止光感测单元P因接收到不想要的入射光而造成图像模糊的问题。

接着，根据一些实施例，如图1所示，透明盖板200于光准直结构上。具体而言， 透明盖板200于遮光层210上且由单一透明材料形成且与微透镜134a直接接触。

在一些实施例中，透明盖板200包含软质透明材料，其类似于透明层134，在此不再赘述。在此实施例中，透明盖板200可作为中间粘着层，进一步于其上设置光源(例 如:发光二极管)、阻挡层、其他适当的光学元件或上述的组合，并于此些光学元件上 设置另一盖板(例如:玻璃盖板)，以形成如指纹辨识装置的光学感测装置。

在其他实施例中，透明盖板200包含硬质透明材料(hard transparentmaterial)，例 如：玻璃(例如:铝硅酸盐玻璃(calcium aluminosilicate glass)、钠钙玻璃(soda lime glass))、石英(quartz)、蓝宝石(sapphire)、透明聚合物、或其他适合的材料。在此实施 例中，透明盖板200于光学感测装置10中最外侧，且直接与外界接触。也就是说，在 此实施例中，没有比透明盖板200更外侧的元件。在此情况下，透明盖板200能够直接对其下的光准直结构130或基板100等等的元件物理保护以避免摩擦、刮伤，并减少水 气渗透对元件的损害。

于一对照实施例中，使用包含光学胶的粘着层粘着透明盖板与光准直结构(或微透镜)。相较之下，本发明实施例直接将光准直结构与透明盖板粘合，使光学感测装 置整体的厚度减少约5-20微米(μm)。此外，相较于以往没有微透镜的光学感测装置， 其厚度大约60-300μm，本发明实施例通过微透镜134a，可使光学感测装置整体的厚度 减少约至50μm以下。

换句话说，本发明实施例中的光学感测装置的厚度为约20至50μm，或者，透明 盖板的厚度占光学感测装置的厚度的比例为20％至40％。因此，通过本发明实施例， 可大幅缩小光学感测装置的厚度，并减少光入射的界面数目，而确保光感测单元能有 效感测到入射光并增进准直效能。

在一些实施例中，透明盖板200的材料不同于透明层134的材料，得以于两者的交界处形成微透镜，其可折射入射光，以提升准直效能。在一些实施例中，透明层134 的材料的折射率大于透明盖板200的材料的折射率。举例来说，透明层134的材料的折 射率可为约1.2至1.8而透明盖板200的材料的折射率为约1.0至1.5。在此实施例中，由 于透明层134的材料的折射率较大，使得入射光到透明层134中的入射角度变小，可增 加入射光入射到光感测单元P中。

此外，根据一些实施例，如图1所示，基板100更包含保护层110于光感测单元P 上。在一些实施例中，保护层110包含氮化硅(silicon nitride)。在一些实施例中，保护 层110可保护光感测单元P于后续形成其他光学元件时免于受到工艺影响。

此外，根据一些实施例，如图1所示，光准直结构更包含滤光层120于基板100上。在一些实施例中，滤光层120的材料可为光阻材料，并且可通过各种不同的光阻材料， 进而阻挡各种不同波段的光线射入。在此实施例中，滤光层120可过滤光源，使得仅 有特定波长的光可通过，进而防止在感测图像时来自其他波长光线的干扰，使得所得 的图像更加清晰。举例来说，若入射光为可见光，则滤光层120可为半透明层以允许 足够的光通过滤光层120并到达像素上。在一些实施例中，滤光层包含红外滤光片 (Infrared cut，IR cut)，其可以防止红外线入射到光感测单元P上，以减少红外线的干 扰。

此外，根据一些实施例，如图1所示，光准直结构130更包含遮光层132于光感测 单元P之间，遮光层132与光感测单元P交错排列，且设置于透明层134下方，遮光层132 对应于遮光层210且于一垂直投影于基板100方向上至少部分重叠。遮光层132包含遮 光材料，其类似于遮光层210所包含的遮光材料，在此不再赘述。在一些实施例中， 遮光层132可进一步避免光感测单元P接受到不需要的光线，并可防止入射光学感测装 置10的光线产生串音(crosstalk)，进而提升光学感测装置的效能。

接下来，通过图2至图5与图6至图8描述上述光学感测装置10的形成方法。图2至图5图绘示出本发明一些实施例的光学感测装置10的下半部A的形成方法的剖面图。 图6至图8绘示出本发明一些实施例的光学感测装置10的上半部B的形成方法的剖面 图。

首先，根据一些实施例，如图2所示，在光学感测装置10的下半部A中，提供基 板100。具体而言，基板100具有多个光感测单元P于其中。保护层110可形成于基板上。 保护层110的形成可包含沉积工艺，其包含例如旋转涂布工艺、化学气相沉积(CVD)、 物理气相沉积(PVD)、原子层沉积(ALD)、其他合适的方法或前述的组合。

接着，根据一些实施例，如图3所示，在光学感测装置10的下半部A中，形成滤 光层120于保护层110上。滤光层的形成可包含沉积工艺，其类似于保护层110的形成， 在此不再赘述。在一些实施例中，滤光层的形成也可包含印刷(printing)，例如喷墨印 刷(inkjetprinting)。

接着，根据一些实施例，如图4所示，在光学感测装置10的下半部A中，形成遮 光层132于光感测单元P之间的基板100上。

在遮光层132为非透明的光阻材料的实施例中，遮光层132的形成包含图案化工艺。在此实施例中，图案化工艺包含光刻工艺，其包含光阻涂布(例如旋转涂布)、软 烤、曝光图案、曝光后烘烤、光阻显影、清洗及干燥(例如硬烤)、其他适当的工艺、 或上述的组合等等，直接形成在光感测单元P之外而不需要额外的刻蚀工艺。

在其他实施例中，遮光层132的形成包含沉积工艺与图案化工艺。沉积工艺类似于先前所述，在此不再赘述。图案化工艺包含光刻工艺与刻蚀工艺。光刻工艺包含光 阻涂布(例如旋转涂布)、软烤、曝光图案、曝光后烘烤、光阻显影、清洗及干燥(例如 硬烤)、其他适当的工艺、或上述的组合等等，而刻蚀工艺包含湿式刻蚀工艺、干式 刻蚀工艺(例如反应离子刻蚀(RIE)、电浆刻蚀、离子研磨)、其他适合的工艺、或上述 的组合等等。此外，图案化工艺更包含去除工艺，其包含剥离(strip)工艺、灰化(ash) 工艺、上述的组合等等以去除光阻。也就是说，可先通过沉积工艺沉积遮光材料于基 板100上，再通过图案化工艺图案化遮光材料，以形成遮光层132。

接着，根据一些实施例，如图5所示，在光学感测装置10的下半部A中，形成可 固化透明材料(软质透明材料)133于基板100上。可固化透明材料133的形成可包含沉 积工艺，其类似于保护层110的形成，在此不再赘述。

另一方面，根据一些实施例，如图6所示，在光学感测装置10的上半部B中，提 供作为透明模板的透明材料200A。透明材料200A包含软质透明材料或硬质透明材料， 其细节如前所述，在此不再赘述。

接着，根据一些实施例，如图7所示，在光学感测装置10的上半部B中，图案化 透明材料200A，以形成具有多个凹口(concaves)201的透明模板200。

在透明材料200A为硬质透明材料的情况下，图案化透明材料200A的步骤包含图案化工艺，其包含光刻与刻蚀工艺，类似于先前所述，在此不再赘述。在一些实施例 中，光刻工艺包含使用灰阶掩膜(gray-scale mask)，其随着任一方向具有不同透光率， 可使欲图案化的材料随着任一方向具有不同的深度。举例来说，灰阶掩膜的中间可具 有较两侧高的透光率，进而使得曝光后的材料具有凹口。相较于传统的步进掩膜(step mask)，本发明实施例中所使用的灰阶掩膜可通过控制欲图案化的材料的曝光程度， 而产生深度不一致的图案，例如凹口201，以于后续压印出微透镜。

在透明材料200A为软质透明材料的情况下，图案化透明材料200A的步骤包含图案化工艺，类似于先前所述，在此不再赘述。在此情况下，图案化透明材料200A的 步骤也可使用其他模板对透明材料200A进行压印。具体而言，可使用具有多个凸出 部(convexes)的其他硬质模板，使透明材料200A形成多个凹口201，再固化透明材料 200A，以形成透明模板200。

接着，根据一些实施例，如图8所示，光学感测装置10的上半部B中，形成多个 遮光层210于凹口201之间的透明模板200上。遮光层210的形成类似于遮光层132的形 成，在此不再赘述。

接着，根据一些实施例，将如图8所示含有遮光层210的透明模板200倒置，使凹 口201朝向可固化透明材料133并对组(assembly)至如图5所示的结构上，以形成如图1 所示的光学感测装置10。具体而言，以透明模板200压印可固化透明材料133，以形成 多个凸出部对应多个凹口，如图1所示。

接着，根据一些实施例，固化可固化透明材料133，以形成具有微透镜阵列的透 明层134。具体而言，固化可固化透明材料的步骤包含将透明模板200贴合至可固化透 明材料133上，以作为光学感测装置10的盖板。

在一些实施例中，固化工艺包含光固化工艺、热固化至工艺或上述的组合。可根据可固化透明材料的特性，选择适当的固化条件使之固化。

于一对照实施例中，微透镜是用粘着方式形成于透明层上，为了防止微透镜在粘着时对不准(misalign)的情形，遮光层会水平延伸至微透镜之下。相较之下，本发明实 施例通过含有遮光层210的透明模板200形成具有微透镜134a的透明层134(也就是说， 不需额外粘合微透镜于透明层上)，可使得遮光层210的两侧能够大致上与微透镜134a 齐平，以减少遮光层210吸收或阻挡有效的入射光。

在本发明实施例中，由于具有微透镜的透明层直接由可固化透明材料形成，因此透明层与微透镜之间不需要额外的粘着层，进而可使光准直的路径减少至少两个界面 并减少光学感测装置整体的厚度，并增加准直效能。

图9绘示出本发明另一些实施例的光学感测装置20的剖面图。光学感测装置20与光学感测装置10的差异在于在形成可固化透明材料于基板100上的步骤之前更包括形 成框胶(dam)于基板100的两侧上。在一实施例中，光准直结构130包含位于透明层134 的两侧的框胶150。在一实施例中，框胶的材料可包含光固化材料、热固化材料、或 上述的组合，例如甲基丙烯酸树脂、不饱和聚酯或环氧树脂等等。在一实施例中，可 先形成框胶材料，并依据其材料性质进行固化工艺后，再形成可固化透明材料。在此 实施例中，先形成的框胶150可进一步控制后续形成的透明层134于每个位置上的高度 都相同，以防止光学感测装置歪斜。

图10绘示出本发明另一些实施例的光学感测装置30的剖面图。光学感测装置30与光学感测装置10的差异在于基板100更包括多个金属层102于光感测单元P之间，以 取代于光感测单元P之间的基板100上的遮光层132。金属层102与光感测单元P交错排 列，且设置于透明层134下方，金属层102对应于遮光层210且于一垂直投影于基板100 方向上至少部分重叠。在一实施例中，光准直结构130不包含遮光层132。金属层102 的材料可包含Cu、W、Ag、Ag、Sn、Ni、Co、Cr、Ti、Pb、Au、Bi、Sb、Zn、Zr、 Mg、In、Te、Ga、其他适合的金属材料、上述的合金、或上述的组合。金属层的形 成可包含沉积与图案化工艺，类似于先前所述。金属层的形成也可包含镶嵌工艺 (damascene process)。在此实施例中，由于将金属层形成于基板中，可再减少光入射 所经过遮光层132的两个界面，而增加准直效能。

图11绘示出本发明另一些实施例的光学感测装置40的剖面图。光学感测装置40与光学感测装置10的差异在于先形成遮光层132再形成滤光层120于遮光层132上。在 此实施例中，后形成的滤光层120可进一步保护遮光层132免于受后续工艺的影响。

图12绘示出本发明另一些实施例的光学感测装置50的剖面图。光学感测装置50与光学感测装置10的差异在于在形成可固化透明材料于基板100上的步骤之前，更包 括形成另一光准直结构160于基板100上。具体而言，另一光准直结构160包含多个遮 光层162与透明层164。

在一实施例中，透明层164于基板100上。透明层164的材料可包含软质或硬质透明材料且透明层164的形成类似于先前所述，在此不再赘述。

在一实施例中，多个遮光层162于透明层164上且对应于遮光层210。在一些实施例中，遮光层162也可以对应于遮光层132。遮光层162的材料与形成类似于遮光层210， 在此不再赘述。在此实施例中，对应于遮光层210的遮光层162可在不阻挡光学感测单 元P感测入射光的情况下，进一步吸收或阻挡不想要的入射光。

在此实施例中，虽然只绘示一层遮光层162以及一层透明层164，然可依据实际需求任意变更。由于在此实施例中具有额外的遮光层162，可进一步防止感测图像时失 真的问题并防止入射的光线产生串音(crosstalk)的问题，而提升准直效能。

图13绘示出本发明另一些实施例的光学感测装置60的剖面图。光学感测装置60与光学感测装置10的差异在于在形成可固化透明材料于基板100上的步骤之前，更包 括形成另一光准直结构170于基板100上。具体而言，另一光准直结构170包含透明柱 (pillar)172与遮光层174。

在一实施例中，透明柱172于基板100中的光感测单元P上。透明柱172的材料可类似于透明层164，在此不再赘述。透明柱172的形成包含沉积工艺与图案化工艺，其类 似于先前所述，因此在此不再赘述。

在一实施例中，遮光层174围绕透明柱172。遮光层162的材料可包含遮光材料， 其类似于遮光层210，在此不再赘述。遮光层162的形成可包含固化工艺或沉积工艺， 其类似于先前所述，在此不再赘述。遮光层162的形成更可包含平坦化工艺，使得遮 光层162的顶部与透光柱164的顶部共平面，以利于后续遮光层132以及透明层134的工 艺。平坦化工艺包含化学机械研磨(Chemical mechanical polishing，CMP)工艺、回刻 蚀工艺、其他适当的工艺或上述的组合。

在此实施例中，先形成透明柱172于光感测单元P上，再形成遮光层174于透光柱172之间，可有效避免光感测单元P被工艺中的碎屑或污染物遮蔽，而大幅提升工艺的 良率。

本发明实施例通过直接由可固化透明材料形成具有微透镜的透明层，使得透明盖板与微透镜之间与微透镜与透明层之间皆不具有粘着层，因此减少了粘着层的厚度及 界面，增加了光学感测装置的准直效能。再者，微透镜可确保光感测单元能有效感测 到入射光，亦增加了准直效能。也就是说，本发明实施例所提供的光学感测装置及其 形成方法，不仅能够提升光学感测装置的准直效能，亦可大幅提升工艺良率以及降低 工艺成本。

以上概述数个实施例，以便在本领域技术人员可以更理解本发明实施例的观点。本领域技术人员应该理解，他们能以本发明实施例为基础，设计或修改其他工艺和结 构，以达到与在此介绍的实施例相同的目的及/或优势。本领域技术人员也应该理解 到，此类等效的工艺和结构并无悖离本发明的精神与范围，且他们能在不违背本发明 的精神和范围之下，做各式各样的改变、取代和替换。

Claims (22)

1.一种光学感测装置，其特征在于，包括：

一基板，具有多个光感测单元于其中；

一第一光准直结构，于该基板上，包括：

一第一透明层，具有排列成阵列的多个微透镜；以及

多个第一遮光层，于该透明层上且于该些微透镜之间；以及

一透明盖板，于该第一光准直结构上，其中该透明盖板由一单一透明材料形成且与该些微透镜直接接触。

2.根据权利要求1所述的光学感测装置，其特征在于，该第一光准直结构更包括多个第二遮光层于该些光感测单元之间的该基板上，且该些第一遮光层分别对应于该些第二遮光层且于一垂直投影方向上至少部分重叠。

3.根据权利要求1所述的光学感测装置，其特征在于，该基板更包括多个金属层于该些光感测单元之间，且该些金属层分别对应于该些第一遮光层且于一垂直投影方向上至少部分重叠。

4.根据权利要求1所述的光学感测装置，其特征在于，该第一透明层的材料为可固化透明材料。

5.根据权利要求1所述的光学感测装置，其特征在于，该第一透明层的材料不同于该透明盖板的材料。

6.根据权利要求1所述的光学感测装置，其特征在于，该第一透明层的折射率大于该透明盖板的折射率。

7.根据权利要求1所述的光学感测装置，其特征在于，该第一光准直结构更包括一框胶位于该透明层的两侧。

8.根据权利要求2所述的光学感测装置，其特征在于，更包括一第二光准直结构于该基板上。

9.根据权利要求8所述的光学感测装置，其特征在于，该第二光准直结构包括：

一第二透明层，于该基板上；以及

多个第三遮光层，于该第二透明层上且对应于该些第一遮光层。

10.根据权利要求8所述的光学感测装置，其特征在于，该第二光准直结构包括：

多个透明柱，于该基板中的该些光感测单元上；以及

一第四遮光层，围绕该些透明柱。

11.根据权利要求1所述的光学感测装置，其特征在于，该基板更包括一保护层于该些光感测单元上。

12.根据权利要求1所述的光学感测装置，其特征在于，该透明盖板的厚度占该光学感测装置的厚度的比例为20％至40％。

13.一种光学感测装置的形成方法，其特征在于，包括：

形成一可固化透明材料于一基板上，其中该基板具有多个光感测单元于其中；

提供一透明模板，其中该透明模板具有多个凹口；

以该透明模板压印该可固化透明材料，以形成多个凸出部对应于该些凹口；以及

固化该可固化透明材料，以形成具有一微透镜阵列的一透明层，其中固化该可固化透明材料的步骤包括将该透明模板贴合至该可固化透明材料上，以作为该光学感测装置的盖板。

14.根据权利要求13所述的光学感测装置的形成方法，其特征在于，提供该透明模板的步骤包括：

提供一透明材料；

图案化该透明材料，以形成具有多个凹口的该透明模板。

15.根据权利要求14所述的光学感测装置的形成方法，其特征在于，图案化该透明材料的步骤包括使用其他模板对该透明材料进行压印。

16.根据权利要求14所述的光学感测装置的形成方法，其特征在于，图案化该透明材料的步骤包括对该透明材料进行一光刻与一刻蚀工艺。

17.根据权利要求16所述的光学感测装置的形成方法，其特征在于，该光刻工艺包括使用一灰阶掩膜。

18.根据权利要求13所述的光学感测装置的形成方法，其特征在于，在以该透明模板压印该可固化透明材料的步骤之前，更包括形成多个第一遮光层于该些凹口之间的该透明模板上。

19.根据权利要求13所述的光学感测装置的形成方法，其特征在于，在形成该可固化透明材料于该基板上的步骤之前，更包括形成多个第二遮光层于该些光感测单元之间的该基板上。

20.根据权利要求13所述的光学感测装置的形成方法，其特征在于，该基板更包括多个金属层于该些光感测单元之间。

21.根据权利要求13所述的光学感测装置的形成方法，其特征在于，在形成该可固化透明材料于该基板上的步骤之前，更包括形成一框胶于该基板的两侧上。

22.根据权利要求13所述的光学感测装置的形成方法，其特征在于，在形成该可固化透明材料于该基板上的步骤之前，更包括形成一第二光准直结构于该基板上。

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