CN117814752A - 光学感测模块 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种光学感测模块，包含承载体、光发射元件、光接收元件。光发射元件位于该承载体上。光接收元件位于该承载体上且包含III‑V族半导体材料。光接收元件具有吸光面以及最大量子效率的接收波长。光接收元件的最大量子效率与吸光面的面积比值≥13(％/mm2)。

Description

光学感测模块
本申请是中国发明专利申请(申请号：201911183728.1，申请日：2019年11月27日，发明名称：光学感测模块)的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种光学感测模块的结构设计，尤其是涉及一种应用于测量血液中生理信号的非侵入式光学感测模块。
背景技术
随着现代快节奏的生活，人们对于随时监测各项代表身体健康的各项指数的需求日趋渴望。一方面可以用于疾病的及早发现及早治疗，另一方面也可用于运动时身体状况的监测。
多种生理信号，例如：心律、血氧、血糖、血压…等，可以通过非侵入式反射式的光学感测模块靠近皮肤表面，使特定波长的测量光照射皮肤，测量光穿透皮肤至体内的细胞以及血管，经过部分吸收、部分散射、与反射，光学感测模块即可接收到返回的测量光，通过测量与分析此返回的光信号强度，可以获得具有健康意义的生理指数。然而当人体在活动或是运动时，光光学感测模块与皮肤的相对位置或是距离都会不停的改变，此会造成信号的不稳定而产生不准确的结果。因此，若光学感测模块内的光接收元件具有高检测极限、以及高信噪比的特性即可以加强光学感测模块获得生理信号的准确度以及稳定性。
本发明公开了提供一种具有高信噪比以及高检测极限的光学感测模块。
发明内容
本发明的一实施例揭露一种光学感测模块，包含承载体、光发射元件、光接收元件。光发射元件位于该承载体上。光接收元件位于该承载体上且包含III-V族半导体材料。光接收元件具有吸光面、接收波段以及波长大于接收波段的非接收波段。光接收元件在接收波段中的最大量子效率与吸光面的面积比值≥13(％/mm2)。
附图说明
图1A为本发明一实施例的光学感测模块的上视图；
图1B为本发明另一实施例的光学感测模块的上视图；
图1C为本发明另一实施例的光学感测模块的上视图；
图2A为本发明一实施例的光学感测模块置于手表内的示意图；
图2B为本发明另一实施例的光学感测模块置于手表内的示意图；
图3A为本发明一实施例的光学感测模块的部分剖视图；
图3B为本发明另一实施例的光学感测模块的部分剖视图；
图3C为本发明另一实施例的光学感测模块的部分剖视图；
图3D为本发明另一实施例的光学感测模块的部分剖视图；
图3E为本发明另一实施例的光学感测模块的部分剖视图；
图3F为本发明另一实施例的光学感测模块的部分剖视图；
图3G为本发明另一实施例的光学感测模块的部分剖视图；
图3H为本发明另一实施例的光学感测模块的上视图；
图3I为本发明另一实施例的光学感测模块的上视图；
图3J为本发明另一实施例的光学感测模块的部分剖视图；
图3K为本发明另一实施例的光学感测模块的上视图；
图3L为本发明另一实施例的光学感测模块的部分剖视图；
图3M为本发明另一实施例的光学感测模块的部分剖视图；
图4A为利用本发明一实施例的光学感测模块置于手腕上测量的示意图；
图4B为本发明一实施例的光学感测系统电路模块示意图；
图5A为一光体积变化描记图(Photoplethysmography；PPG)；
图5B为本发明实施例的光接收元件与对照组的光接收元件于光学感测系统中的比较表图；
图6A为本发明另一实施例的光学感测模块的部分剖视图；
图6B为本发明另一实施例的光学感测模块的部分剖视图；
图6C为本发明另一实施例的光学感测模块的部分剖视图；
图6D为本发明另一实施例的光学感测模块的部分剖视图；
图6E为本发明另一实施例的光学感测模块的部分剖视图；
图7A为本发明另一实施例的光学感测模块的上视图；
图7B为本发明另一实施例的光学感测模块的上视图；
图8为本发明一实施例的光接收元件的剖视图；
图9为本发明一实施例的光接收元件的上视图；
图10为本发明一实施例的光接收元件的简易立体示意图；
图11为实施例与比较例的光接收元件的波长与反射率的关系图；
图12A为第一比较例的光接收元件的剖视图；
图12B为第二比较例的光接收元件的剖视图；
图13为实施例与比较例的光接收元件的波长与外部量子效率的关系图；
图14A为本发明一实施例的光接收元件的简易立体示意图；
图14B为本发明另一实施例的光接收元件的上视图；
图14C为本发明另一实施例的光接收元件的简易立体示意图；
图14D为本发明另一实施例的光接收元件的上视图；
图14E为本发明另一实施例的光接收元件的简易立体示意图；
图14F为本发明另一实施例的光接收元件的上视图；
图15A为本发明另一实施例的光接收元件的简易立体示意图；
图15B为本发明另一实施例的光接收元件的上视图；
图15C为本发明另一实施例的光接收元件的简易立体示意图；
图15D为本发明另一实施例的光接收元件的上视图；
图16为本发明一实施例的半导体元件的剖面示意图。
符号说明
1 穿戴装置
100、101、102、103、200、201、202、203、204 光学感测模块
205、206A、206B、207A、207B、208A、208B 光学感测模块
401、400、601、602、603、604、605、701、702 光学感测模块
111、711 第一光发射元件
112、712 第二光发射元件
113、114、115、116、211、214、411、412、611 光发射元件
131、231、431、631 光接收元件
120、220、420、620、720 承载体
121、721外壳 122、123、722挡墙
124、724第一空间 125、725第二空间
126第三空间 G间隔
224载板 221、621第一挡墙
222、622第二挡墙 223、623第三挡墙
225、226、227’、625、626 空间
212、232第一侧面 213、233第二侧面
241、242吸光层 243、244反射层
227、228、229、230、627、628、629、630 内表面
θ1第一倾斜角 θ2第二倾斜角
2211、2232 第一外侧表面
2212、2221、2222、2231 内表面
2223、2233第一部分 2224、2234 第二部分
251第一最外挡墙 252第二最外挡墙
253第三最外挡墙 254第四最外挡墙
2511、2512、2552、2553 左端部分
2521、2522、2572、2573 右端部分
2531、2541、2524、2514、2563、2564 中间部分
2513、2554 最左外表面
2523、2574 最右外表面
2532、2533上端 2534最上外表面
2542、2543下端 2544最下外表面
255 第一挡墙结构
256 第二挡墙结构
257 第三挡墙结构
2551、2561、2562、2571 一侧
2081、624 最下表面
2111、2311、6111、6311 第一电极
2112、2312、6112、6312 第二电极
402动脉 441放大器
442滤波器 443ADC电路
450信号处理模块 451存储装置
452处理器 460电流控制电路
501第一波峰 502第一波谷
503第二波峰 504第二波谷
612发光表面 613支撑结构
632接收表面 641第一承载面
642第二承载面 644连接器件
H1、H2距离 T 高度
6441、6442导电通孔
713第三光发射元件 731第一光接收元件
732第二光接收元件 733第三光接收元件
8、8a、8b、8c、8d、8e 光接收元件
81第一半导体叠层 81a第二半导体叠层
81b第三半导体叠层 811第一型半导体结构
812第二型半导体结构 813活性区
814缓冲层 815第一阻障层
816第二阻障层 82基板
83、83a、83b 第一电极垫
84、84a、84b 第二电极垫
85接触层 86保护层
9半导体元件 91第一半导体叠层
911第一型半导体结构 912活性区
913第二型半导体结构 914第一电极
915第二电极 92第二半导体叠层
921第一型半导体结构 922活性区
923第二型半导体结构 924第一电极
925第二电极 93中间结构
931高传导层 932第一屏蔽层
933第二屏蔽层 S主要吸光面
S1第一表面 S2第二表面
S3侧表面 S31、S32、S33侧壁
T1几何中心 T2边缘
P1、P2凸出部 C1、C2、C3凹陷部
L1硅半导体层 L2第一电极垫
L3第二电极垫 L4布拉格反射层
B、B1、B2本体
具体实施方式
以下实施例将伴随着附图说明本发明的概念，在附图或说明中，相似或相同的部分是使用相同的标号，并且在附图中，元件的形状、厚度或高度在合理范围内可扩大或缩小。本发明所列举的各实施例仅用以说明本发明，并非用以限制本发明的范围。对本发明所作的任何显而易知的修饰或变更都不脱离本发明的精神与范围。
图1A显示本发明一实施例中一光学感测模块100的上视图。光学感测模块100包含承载体120、光接收元件131、第一光发射元件111、以及第二光发射元件112。承载体120包含外壳121、挡墙122、123用以区隔出第一空间124、第二空间125、以及第三空间126。第一空间124被外壳121与挡墙122围绕；第三空间126被外壳121与挡墙123围绕；第二空间125位于第一空间124与第三空间126之间，并且被挡墙122、123以及外壳121围绕。光接收元件131位于第二空间125中，第一光发射元件111位于第一空间124中，第二光发射元件112位于第三空间126中。第一光发射元件111与第二光发射元件112设置于光接收元件131对称的左右两侧。光接收元件131与第一光发射元件111或/与第二光发射元件112之间的距离要尽量靠近，当光学感测模块为了测量生理信号，靠近皮肤照射时，光接收元件131较容易仅收到由第一光发射元件111与第二光发射元件112照射皮肤并反射回来的信号。光接收元件131与第一光发射元件111或第二光发射元件112之间的间隔G小于或等于1mm。光接收元件131的面积较光发射元件111、112大。图1A显示，光接收元件131、第一光发射元件111、以及第二光发射元件112都为正方形的外型。光接收元件的尺寸≤100mil×100mil，例如100mil×100mil、80mil×80mil、61mil×105mil、61mil×81mil、47mil×105mil、60mil×60mil、50mil×50mil、45mil×45mil、40mil×40mil。在另一个实施例中，光接收元件的尺寸≤80mil×80mil。光发射元件的尺寸＜25mil×25mil，例如20mil×20mil、18mil×18mil、16mil×16mil、14mil×11mil、8mil×8mil。
光接收元件131、光发射元件111、112各自位于分离、隔绝的空间中，因此，可以避免光发射元件111、112发出的光线直接被光接收元件131吸收到，而产生光发射元件111、112与光接收元件131之间的直接干扰(crosstalk)，进而影响测量的准确度。
图1B显示本发明另一实施例中一光学感测模块101的上视图。如同光学感测模块100，光学感测模块101包含承载体120、光接收元件131、第一光发射元件111、以及第二光发射元件112。承载体120包含外壳121、挡墙122、123用以区隔出第一空间124、第二空间125、以及第三空间126。光接收元件131位于第二空间125中，第一光发射元件111位于第一空间124中，第二光发射元件112位于第三空间126中。光接收元件131为长方形的外型，第一光发射元件111、以及第二光发射元件112为正方形的外型。第一光发射元件111与第二光发射元件112设置于光接收元件131的长边方向对称的左右两侧。
图1C显示本发明另一实施例中一光学感测模块102的上视图。如同光学感测模块100，光学感测模块102包含承载体120、光接收元件131、第一光发射元件111、以及第二光发射元件112。承载体120包含外壳121、挡墙122、123用以区隔出第一空间124、第二空间125、以及第三空间126。光接收元件131位于第二空间125中，第一光发射元件111位于第一空间124中，第二光发射元件112位于第三空间126中。光接收元件131为长方形的外型，第一光发射元件111、以及第二光发射元件112为正方形的外型。第一光发射元件111与第二光发射元件112设置于光接收元件131的短边方向的左右两侧，并且可以相对于光接收元件131呈现镜面对称。
承载体120的外壳121以及挡墙122、123可以包含聚合物(polymer)或是树脂(resin)，例如：热塑型(thermoplastic)塑料或是热固型(thermosetting)塑料。热塑型(thermoplastic)塑料包含PPA(polyphthalamide)、PCT(polycyclohexylenedimethyleneterephthalate)、ABS(acrylonitrile butadiene styrene)、聚醚醚酮(polyetheretherketone；PEEK)、或其他适合的材料。热固型(thermosetting)塑料包含EMC(epoxy molding compound)、SMC(silicone molding compound)、或其他适合的材料。选择性地，外壳与挡墙的材料也可以包含用于挡光的不透光材料进一步降低光发射元件以及光接收元件的干扰。不透光(opaque)材料可以包含吸光材料或是反射材料。
吸光材料的颜色以不易反射光线的深色尤佳，例如黑色、咖啡色、灰色，或其他深色的颜色。吸光的材料可以为双马来酰亚胺三氮杂苯树脂(Bismaleimide TriazineResin；BT)，表面形成可遮蔽可见光的材料，例如：黑色油墨(BT为淡黄色)、金属、树脂、或是石墨。金属的材料可以为铬、镍。树脂可以为Polyimide(PI)或是压克力(Acrylate)为主体，再将光吸收材料，例如：碳(carbon)、氧化钛等，或是深色颜料散布于树脂中。吸光的材料也可以包含一基质及光吸收物质的混和物。基质可为硅胶基质(silicone-based)或环氧基质(epoxy-based)。光吸收物质可包含碳(carbon)、氧化钛等，或是深色颜料。
反射材料包含一基质及高反射率物质的混和物。基质可为硅胶基质(silicone-based)或环氧基质(epoxy-based)。高反射率物质可包含二氧化钛、二氧化硅、氧化铝、K2TiO3、ZrO2、ZnS、ZnO、或MgO。
图2A显示，一光学感测模块103置于一穿戴装置1，例如手表，内的示意图。光学感测模块103设置于穿戴装置1的中心，光学感测模块类似于前述光学感测模块100、101、102，承载体120包含第一空间124、第二空间125、以及第三空间126。第二空间125位于第一空间124与第三空间126之间。第一空间124中包含有三个光发射元件111、112、113排列成一直线。第三空间126中包含有三个光发射元件114、115、116排列成一直线。第二空间125包含一个光接收元件131。第一空间124、第二空间125、以及第三空间126沿着的第一方向(上下方向)直线排列。第一空间124中的光发射元件111、112、113沿着的第二方向(左右方向)直线排列。第三空间126中的光发射元件114、115、116沿着的第二方向(左右方向)直线排列。第一方向与第二方向不相同，且互相垂直。
图2B显示，一光学感测模块104置于一穿戴装置1，例如手表，内的示意图。光学感测模块104设置于穿戴装置1的中心或靠近中心的位置，光学感测模块104类似于光学感测模块103，承载体120包含第一空间124、第二空间125、第三空间126、以及第四空间127。第二空间125位于第一空间124与第三空间126之间。第一空间124中包含有三个光发射元件111、112、113排列成一直线。第三空间126中包含有三个光发射元件114、115、116排列成一直线。第二空间125包含一个光接收元件131。第一空间124、第二空间125、以及第三空间126沿着的第一方向(上下方向)直线排列。第一空间124中的光发射元件111、112、113沿着的第二方向(左右方向)直线排列。第三空间126中的光发射元件114、115、116沿着的第二方向(左右方向)直线排列。第一方向与第二方向不相同，例如，第一方向与第二方向互相垂直或不彼此平行。第四空间127位于第一空间124、第二空间125、第三空间126的相同侧，且与第二空间125沿着第二方向(左右方向)排列。第四空间127包含一个光发射元件117，发射的波长大于光发射元件111～116。例如，光发射元件111～116发出绿光的波段，光发射元件117发出红光或红外光的波段。光发射元件117具有一正方形或长方形的外观，面积大于光发射元件111～116。
本发明所述的光接收元件可以为光电二极管(photodiode)，具有一大于或等于预设值的光电转换效率，用以将接收的光能转换为电能或光电流，其组成物质包含半导体材料，尤其是III-V族的半导体材料，例如：可用于接收350～700nm波段的InGaP、可用于接收350～870nm波段的GaAs、可用于接收大于870nm波段的InGaAs。例如，光接收元件131的可接收波段是500～580nm的绿光波段。
本发明所述的光发射元件可以为发光二极管(Light-Emitting Diode；LED)、激光二极管(Laser Diode；LD)。其中，发光二极管可以为具有单一二极管的芯片，或是具有阵列二极管的芯片(可操作于高压的发光二极管)。例如，光发射元件111～116为可用于发出波长介于480～600nm的发光二极管。
本发明所述的接收波段是指光学感测模块中光发射元件发出光线的波段，例如：波长介于500nm～580nm的绿光波段、波长介于610nm～700nm的红光波段、以及/或是波长介于700nm～1700nm的红外光波段。光发射元件的发光波段是根据待测的生理信号来选定，例如：绿光波段可用于检测心率及血压、红光波段可用于检测血氧、红外光波段可用于检测血氧、血糖、血脂。光接收元件于接收波段中，具有一大于或等于预设值的光电转换效率，足以吸收相对应的光发射元件入射至待测物再反射回来的光信号。非接收波段为接收波段以外的波段，可包含大于接收波段的波段、及/或小于接收波段的波段。在一实施例中，接收波段为绿光波段，例如：波长介于500nm～580nm，非接收波段为绿光以外的波段，例如：小于500nm及/或大于580nm。在另一实施例中，接收波段为红光波段，例如：610nm～700nm，非接收波段为红光以外的波段，例如：小于610nm及/或大于700nm。在另一实施例中，接收波段为红外光波段，例如：700nm～1700nm，非接收波段为红外光波段以外，例如：小于700nm及/或大于1700nm。在另一实施例中，接收波段包含至少两种色光的波段可用于测量多种生理信号，例如：接收波段包含绿光以及红光、或是接收波段包含红光以及红外光、或是接收波段包含绿光、红光、以及红外光。
图3A～图3M显示本发明一实施例中一光学感测模块的部分示意图。图3A为光学感测模块200的部分剖视图，包含承载体220、光发射元件211、光接收元件231。光学感测模块200可以是前述光学感测模块100、101、102的一部分。承载体220包含第一挡墙221、第二挡墙222、第三挡墙223、以及载板224。光发射元件211与光接收元件231可以为倒装芯片、正装水平式的芯片、或是正装垂直式的芯片，且位于载板224上，并与载板224上的电路连接结构(图未示)形成电连接。光发射元件211位于第一挡墙221与第二挡墙222之间的空间225中，光接收元件231位于第二挡墙222与第三挡墙223之间的空间226中。光发射元件211与第一挡墙221、第二挡墙222之间都具有一个大于0的距离，光接收元件231与第二挡墙222、第三挡墙223之间都具有一个大于0的距离。详言之，光发射元件211具有第一侧面212与第一挡墙221之间具有一大于0的距离，第二侧面213与第二挡墙222之间具有一大于0的距离；光接收元件231具有第一侧面232与第二挡墙222之间具有一大于0的距离，第二侧面233与第三挡墙223之间具有一大于0的距离。挡墙221、222、223与载板224大体上互相垂直。
挡墙221、222、223包含可以用于挡光的不透光材料，不透光材料可以包含不易反射光线的吸光材料或是反射材料。材料的详细说明可以参考前述相关段落的说明。载板224可以为印刷电路板、有机材质、无机材质、或是具有可挠或弯曲的材质。有机材质可以包含酚醛树酯、玻璃纤维、环氧树脂、聚酰亚胺或双马来酰亚胺-三氮杂苯树脂(BT)。无机材质可以包含铝或者陶瓷材料。可挠或弯曲的材质可以包含PET、PI(聚酰亚胺)、HPVDF(聚偏二氟乙烯)、或ETFE(乙烯-四氟乙烯)。
光学感测模块中的挡墙于面向光接收元件231的侧壁，也可以包含吸光材料。是以，可以降低背景噪声光入射到挡墙222、223产生反射与散射，进入到光接收元件231。如图3B显示光学感测模块201的部分剖视图，如同于光学感测模块200，包含承载体220、光发射元件211、光接收元件231。承载体220包含第一挡墙221、第二挡墙222、第三挡墙223、以及载板224。光发射元件211以及光接收元件231位于载板224上。光发射元件211位于第一挡墙221与第二挡墙222之间的空间225中，光接收元件231位于第二挡墙222与第三挡墙223之间的空间226中。第二挡墙222面对光接收元件231的内表面包含一吸光层241，第三挡墙223面对光接收元件231的内表面包含有一吸光层242。因此，光接收元件231设置于承载体220的空间226中且被吸光层241、242围绕。在另一实施例中，位于空间226的载板224上，未被光接收元件231覆盖的表面也包含有吸光层，可以降低背景噪声光经过载板224反射及/或散射进入到光接收元件231。在另一实施例中，挡墙221、222、223的每一个表面都包含有吸光层。值得注意的是，在此说明仅光学感测模块201的部分剖视图的详细说明，在立体结构中，面对光接收元件231未示出的挡墙，与第二挡墙222以及第三挡墙223一样，内表面包含有吸光层。因此，在立体结构中，围绕光接收元件231的挡墙内表面都包含有吸光层。
光学感测模块中的挡墙于面向光发射元件211的空间225中，也可以包含光反射材料，用以增加发光强度。如图3C显示光学感测模块202的部分剖视图，如同于光学感测模块200，包含承载体220、光发射元件211、光接收元件231。承载体220包含第一挡墙221、第二挡墙222、第三挡墙223、以及载板224。光发射元件211以及光接收元件231位于载板224上。光发射元件211位于第一挡墙221与第二挡墙222之间的空间225中，光接收元件231位于第二挡墙222与第三挡墙223之间的空间226中。第一挡墙221面对光发射元件211的内表面包含有一反射层243，第二挡墙222面对光发射元件211的内表面包含有一反射层244。因此，光发射元件211设置于承载体220的空间225中且被反射层243、244围绕。在另一实施例中，位于空间225的载板224上，未被光发射元件211覆盖的表面也包含有反射层，可以将入射到载板224上的光反射或散射，使其离开空间225朝上射出。在另一实施例中，围绕光发射元件211的挡墙仅有部分具有反射层，使得由光发射元件211射出的光线从空间225离开时的光为一个非对称的光型。例如仅有第一挡墙221的内表面包含有一反射层243，第二挡墙222面对光发射元件211的内表面不包含反射层。因此由光发射元件211射出的光线从空间225离开时，光的路径会较偏向光接收元件231的方向。在另一实施例中，挡墙221、222、223的每一个表面都包含有反射层。值得注意的是，在此说明仅光学感测模块202的部分剖视图的详细说明，于立体结构中，面对光发射元件211未示出的挡墙，与第一挡墙221以及第二挡墙222一样，内表面包含有反射层。因此，在立体结构中，围绕光发射元件211的挡墙内表面都包含有反射层。
光学感测模块的挡墙于面向光发射元件211的侧壁可以是一斜面，用以增加光线的摘出。光学感测模块的挡墙于面向光接收元件231的侧壁也可以是一斜面，用以增加收光面积与收光量。如图3D显示光学感测模块203的部分剖视图，如同于光学感测模块200，包含承载体220、光发射元件211、光接收元件231。承载体220包含第一挡墙221、第二挡墙222、第三挡墙223、以及载板224。光发射元件211以及光接收元件231位于载板224上。光发射元件211位于第一挡墙221与第二挡墙222之间的空间225中，光接收元件231位于第二挡墙222与第三挡墙223之间的空间226中。第一挡墙221面对光发射元件211的内表面227不与载板224垂直，且相对于载板224具有一小于90度的第一倾斜角θ1。第二挡墙222面对光发射元件211的内表面228不与载板224垂直，且相对于载板224具有一小于90度的第二倾斜角θ2。因此容置光发射元件211的空间225，在一剖视图中，具有一个上宽下窄的形状。详言之，空间225的宽度随着远离载板224的方向渐渐变宽。在本实施例中，第一倾斜角θ1大体上与第二倾斜角θ2相等。在另一个实施例中，第一倾斜角不与第二倾斜角θ2相等，例如第一倾斜角θ1大于第二倾斜角θ2(光发射元件211上方的光型中心较可能偏向第一挡墙221)，或者，第一倾斜角θ1小于第二倾斜角θ2(光发射元件211上方的光型中心较可能偏向右侧)。第二挡墙222面对光接收元件231的内表面229不与载板224垂直，且相对于载板224具有一小于90度的倾斜角。第三挡墙223面对光接收元件231的内表面230不与载板224垂直，且相对于载板224具有一小于90度的倾斜角。因此容置光接收元件231的空间226，在一剖视图中，具有一个上宽下窄的形状。详言之，空间226的宽度随着远离载板224的方向渐渐变宽。挡墙221、222、223包含不透光材料，不透光材料可以包含吸光材料或是反射材料。材料的详细说明可以参考前述相关段落的说明。值得注意的是，在此说明仅光学感测模块203的部分剖视图的详细说明，在立体结构中，面对光发射元件211未示出的挡墙，与第一挡墙221以及第二挡墙222一样，内表面相对于载板224具有一倾斜角。面对光接收元件231未示出的挡墙，与第二挡墙222以及第三挡墙223一样，内表面相对于载板224具有一倾斜角。
上述实施例根据光传感器使用的环境，搭配光发射元件211以及光接收元件231的光电特性做适当的弹性组合，挡墙具有倾斜表面外，也可以形成反射层与吸光层于挡墙的倾斜表面。如图3E显示光学感测模块204的部分剖视图，如同于光学感测模块203，包含承载体220、光发射元件211、光接收元件231。承载体220包含第一挡墙221、第二挡墙222、第三挡墙223、以及载板224。光发射元件211以及光接收元件231位于载板224上。光发射元件211位于第一挡墙221与第二挡墙222之间的空间225中，光接收元件231位于第二挡墙222与第三挡墙223之间的空间226中。第一挡墙221面对光发射元件211的内表面227相对于载板224具有一倾斜角，且具有一反射层243。第二挡墙222面对光发射元件211的内表面228相对于载板224具有一倾斜角，且具有一反射层244。因此容置光发射元件211的空间225，在一剖视图中，具有一个上宽下窄的形状。第二挡墙222面对光接收元件231的内表面229相对于载板224具有一倾斜角，且包含有一吸光层241。第三挡墙223面对光接收元件231的内表面230相对于载板224具有一倾斜角，且包含有一吸光层242。因此容置光接收元件231的空间226，在一剖视图中，具有一个上宽下窄的形状。在另一实施例中，位于空间226的载板224上，未被光接收元件231覆盖的表面也包含有吸光层，可以降低背景噪声光入射到载板224上，经过载板224反射与散射进入到光接收元件231。位于空间225的载板224上，未被光发射元件211覆盖的表面也包含有反射层，可以将入射到载板224上的光反射或散射，使其离开空间225朝上射出。
上述实施例中，由于制作工序的不同，挡墙与反射层可以为一体成形的材料，挡墙与吸光层可以为一体成形的材料。如图3F显示光学感测模块205的部分剖视图，如同光学感测模块200，包含承载体220、光发射元件211、光接收元件231。承载体220包含第一挡墙221、第二挡墙222、第三挡墙223、以及载板224。光发射元件211以及光接收元件231位于载板224上。光发射元件211位于第一挡墙221与第二挡墙222之间的空间225中，光接收元件231位于第二挡墙222与第三挡墙223之间的空间226中。第一挡墙221的第一外侧表面2211为光学感测模块205的最外表面，内表面2212面对光发射元件211。第一挡墙221为反射材料，包含一基质及高反射率物质的混和物。基质可为硅胶基质(silicone-based)或环氧基质(epoxy-based)。高反射率物质可包含二氧化钛、二氧化硅、氧化铝、K2TiO3、ZrO2、ZnS、ZnO、或MgO。因此，第一挡墙221的内外表面的反射系数都相等。第二挡墙222的第一内表面2221与第三挡墙223的内表面2231都面向光接收元件231。第二挡墙222的第二内表面2222面向光发射元件211，第三挡墙223的第二外侧表面2232可以面向光学感测模块中另外的光接收元件或是光发射元件(图未示)。第二挡墙222与第三挡墙223为不易反射光线的吸光材料。吸光材料的颜色以不易反射光线的深色尤佳，例如黑色、咖啡色、灰色，或其他深色的颜色。吸光的材料可以包含有双马来酰亚胺三氮杂苯树脂(Bismaleimide Triazine Resin，BT)，表面形成可遮蔽可见光的材料，例如：黑色油墨(BT为淡黄色)、金属、树脂或是石墨。金属的材料可以为铬、镍。树脂可以为Polyimide(PI)或是压克力(Acrylate)为主体，再将光吸收材料，例如：碳(carbon)、氧化钛等，或是深色颜料散布于树脂中。吸光的材料也可以包含一基质及光吸收物质的混和物。基质可为硅胶基质(silicone-based)或环氧基质(epoxy-based)。光吸收物质可包含碳(carbon)、氧化钛等，或是深色颜料。详言之，在光学感测模块205中，光发射元件211的第一侧面212面对具有反射材料的第一挡墙221，光发射元件211的第二侧面213面对具有不易反射光线的吸光材料的第二挡墙222。光接收元件231的第一侧面232面对具有不易反射光线的吸光材料的第二挡墙222，光接收元件231的第二侧面233面对具有不易反射光线的吸光材料的第三挡墙223。
光学感测模块205中的挡墙面对光发射元件以及光接收元件的外侧表面可以为斜面。如图3G显示光学感测模块206的部分剖视图，第一挡墙221的第一外侧表面2211为光学感测模块206的最外表面，内表面2212面对光发射元件211且相对于载板224具有不等于90度的倾斜角。第一外侧表面2211大体上垂直于载板224，换句话说，第一外侧表面2211相对于载板224的夹角与内表面2212相对于载板224的夹角不同。第一挡墙221包含反射材料，材料可参考前述相关段落。第二挡墙222的第一内表面2221与第三挡墙223的内表面2231都面向光接收元件231。第二挡墙222的第二内表面2222面向光发射元件211，第三挡墙223的第二外侧表面2232可以面向光学感测模块中另外的光接收元件或是光发射元件(图未示)。第二挡墙222与第三挡墙223为较不易反射光线的吸光材料，材料可参考前述相关段落。第二挡墙222的第一内表面2221以及内表面2212相对于载板224都具有不等于90度的倾斜角。因此，在一剖视图中，第二挡墙222具有一个上窄下宽的形状(梯形)，且空间225呈现一上宽下窄的形状(倒梯形)，空间226也呈现一上宽下窄的形状。第三挡墙223的内表面2231相对于载板224具有不等于90度的倾斜角，第三挡墙223的第二外侧表面2232大体上垂直于载板224。于另一个实施例，第三挡墙223的第二外侧表面2232相对于载板224具有不等于90度的倾斜角。
图3H～图3I显示当第一挡墙221包含反射材料的光学感测模块的上视图。如图3H所示，光学感测模块206A包含有第一最外挡墙251、第二挡墙222、第三挡墙223、第二最外挡墙252、第三最外挡墙253、以及第四最外挡墙254。第一最外挡墙251、第二挡墙222、第三挡墙223、第二最外挡墙252以平行的方式于横向方向形成阵列排列。第三最外挡墙253与第四最外挡墙254以平行的方式于直向方向形成阵列排列。第三最外挡墙253与第一最外挡墙251、第二挡墙222、第三挡墙223、以及第二最外挡墙252垂直，并与第一最外挡墙251、第二挡墙222、第三挡墙223、以及第二最外挡墙252连接。第四最外挡墙254与第一最外挡墙251、第二挡墙222、第三挡墙223、以及第二最外挡墙252垂直，并与第一最外挡墙251、第二挡墙222、第三挡墙223、以及第二最外挡墙252连接。其中，第一最外挡墙251、第二挡墙222、第三最外挡墙253、以及第四最外挡墙254共同形成空间225供光发射元件211容置。第二挡墙222、第三挡墙223、第三最外挡墙253、以及第四最外挡墙254共同形成空间226供光接收元件231容置。第三挡墙223、第二最外挡墙252、第三最外挡墙253、以及第四最外挡墙254共同形成空间227’供光发射元件214容置。第一最外挡墙251与第二最外挡墙252反射材料。第二挡墙222、第三挡墙223、第三最外挡墙253、以及第四最外挡墙254为较不反射光线的吸光材料。反射材料与吸光材料可参考前述段落的描述。
在上视图观之，光学感测模块206A的最上外表面具有中间部分2531、左端部分2511、以及右端部分2521，中间部分2531位于左端部分2511以及右端部分2521之间。左端部分2511为第一最外挡墙251的最上表面，右端部分2521为第二最外挡墙252的最上表面。最上外表面的中间部分2531包含不反射光线的吸光材料，左右两端部分2511、2521则包含反射材料。光学感测模块206A的最下外表面具有中间部分2541、左端部分2512、以及右端部分2522，中间部分2541位于左端部分2512以及右端部分2522之间。左端部分2512为第一最外挡墙251的最下表面，右端部分2522为第二最外挡墙252的最下表面。最下外表面的中间部分2541包含不反射光线的吸光材料，左右两端部分2512、2522则包含反射材料。光学感测模块206A的最右外表面2523为第二最外挡墙252的外表面，因此，最右外表面2523仅包含反射材料。光学感测模块206A的最左外表面2513为第一最外挡墙251的外表面，因此，最左外表面2513仅包含反射材料。
图3I为本发明另一实施例中一光学感测模块当第一挡墙221包含反射材料的光学感测模块的上视图。类似于光学感测模块206A，光学感测模块206B包含有第一最外挡墙251、第二挡墙222、第三挡墙223、第二最外挡墙252、第三最外挡墙253、以及第四最外挡墙254。第一最外挡墙251、第二挡墙222、第三挡墙223、第二最外挡墙252以平行的方式于横向方向形成阵列排列。第三最外挡墙253与第四最外挡墙254以平行的方式于直向方向形成阵列排列。第三最外挡墙253与第一最外挡墙251、第二挡墙222、第三挡墙223、以及第二最外挡墙252垂直，并与第一最外挡墙251、第二挡墙222、第三挡墙223、以及第二最外挡墙252连接。第四最外挡墙254与第一最外挡墙251、第二挡墙222、第三挡墙223、以及第二最外挡墙252垂直，并与第一最外挡墙251、第二挡墙222、第三挡墙223、以及第二最外挡墙252连接。其中，第一最外挡墙251、第二挡墙252、第三最外挡墙253、以及第四最外挡墙254共同形成空间225供光发射元件211容置。第二挡墙222、第三挡墙223、第三最外挡墙253、以及第四最外挡墙254共同形成空间226供光接收元件231容置。第三挡墙223、第二最外挡墙252、第三最外挡墙253、以及第四最外挡墙254共同形成空间227’供光发射元件214容置。第一最外挡墙251与第二最外挡墙252反射材料。第二挡墙222、第三挡墙223、第三最外挡墙253、以及第四最外挡墙254为不易反射光线的吸光材料。反射材料与不易反射光线的吸光材料可参考前述段落的描述。
在上视图观之，光学感测模块206B的最上外表面2534为第三最外挡墙253的最上表面2534，因此，最上外表面2534仅包含不易反射光线的吸光材料。最下外表面2544为第四最外挡墙254的最下表面2544，因此，最下外表面2544仅包含不易反射光线的吸光材料。光学感测模块206B的最右外表面具有中间部分2524、上端部分2532、以及下端部分2542，中间部分2524位于上端部分2532以及下端部分2542之间。上端部分2532为第三最外挡墙253的最右表面，下端部分2542为第四最外挡墙254的最右表面。最右外表面的中间部分2524包含反射材料，上下两端部分2532、2542则包含不易反射光线的吸光材料。光学感测模块206B的最左外表面具有中间部分2514、上端部分2533、以及下端部分2543，中间部分2514位于上端部分2533以及下端部分2543之间。上端部分2533为第三最外挡墙253的最左表面，下端部分2543为第四最外挡墙254的最左表面。最左外表面的中间部分2514包含反射材料，上下两端部分2533、2543则包含不易反射光线的吸光材料。
图3H～图3I的光学感测模块，因为仅有两面最外挡墙其他挡墙的材料不同，因此于制作流程上，可以先使用不易反射光线的吸光材料形成所有的挡墙，之后再利用刀具切割整面移除面对光发射元件的挡墙位置，之后再填入反射材料。如此工序简易，易于制作。
图3J为本发明另一实施例中一光学感测模块的部分剖面示意图。光学感测模块207A类似于光学感测模块205，挡墙与反射层为一体成形的材料，或/与挡墙与不易反射光线的吸光层为一体成形的材料。光学感测模块207A包含承载体220、光发射元件211、光接收元件231。承载体220包含第一挡墙221、第二挡墙222、第三挡墙223、以及载板224。光发射元件211以及光接收元件231位于载板224上。光发射元件211位于第一挡墙221与第二挡墙222之间的空间225中，光接收元件231位于第二挡墙222与第三挡墙223之间的空间226中。第一挡墙221的第一外侧表面2211为光学感测模块207A的最外表面，内表面2212面对光发射元件211。第一挡墙221为反射材料，因此，第一挡墙221的内外表面的反射系数都相等。第二挡墙222包含彼此紧邻的第一部分2223以及第二部分2224。第一部分2223的外表面即是第二挡墙的第二内表面2222，面对光发射元件211。第二部分的外表面即是第二挡墙的第一内表面2221，面对光接收元件231。第一部分2223为反射材料，第二部分2224为不易反射光线的吸光材料。因此，第二挡墙222相对的两个外侧表面的反射系数不同。第三挡墙223的第二外侧表面2232可以面向光学感测模块中另外的光接收元件或是光发射元件(图未示)。第二外侧表面2232如果是面向另外的光接收元件，第三挡墙223为不易反射光线的吸光材料。第二外侧表面2232如果是面向另外的光发射元件，则如图3F所示，第三挡墙223如第二挡墙222一样，包含彼此紧邻的第一部分2233以及第二部分2234。第一部分2233的外表面即是第三挡墙223的内表面2231，面对光接收元件231。第二部分2234的外表面即是第三挡墙223的第二外侧表面2232，面对光学感测模块中另外的光发射元件(图未示)。第一部分2233为不易反射光线的吸光材料，第二部分2234为反射材料。因此，第三挡墙223相对的两个外侧表面的反射系数不同。
图3K为本发明一实施例中一光学感测模块的上视图，类似于图3J的感测模块207A。如图3K所示，光学感测模块207B包含第一挡墙结构255形成空间225供光发射元件211容置、第二挡墙结构256形成空间226供光接收元件231容置、以及第三挡墙结构257形成空间227’供光发射元件214容置。第一挡墙结构255包含反射材料且围绕光发射元件211四周。第二挡墙结构256包含不易反射光线的吸光材料且围绕光接收元件231四周。第三挡墙结构257包含反射材料且围绕光发射元件214四周。第一挡墙结构255靠近第二挡墙结构256的一侧2551紧邻第二挡墙结构256靠近第一挡墙结构255的一侧2561。第二挡墙结构256靠近第三挡墙结构257的一侧2562紧邻第三挡墙结构257靠近第二挡墙结构256的一侧2571。
在上视图观之，光学感测模块207B的最上外表面具有中间部分2563、左端部分2552、以及右端部分2572，中间部分2563位于左端部分2552以及右端部分2572之间。左端部分2552为第一挡墙结构255的上表面，右端部分2572为第三挡墙结构257的上表面。最上外表面的中间部分2563包含不易反射光线的吸光材料，左右两端部分2552、2572则包含反射材料。光学感测模块207B的最下外表面具有中间部分2564、左端部分2553、以及右端部分2573，中间部分2564位于左端部分2553以及右端部分2573之间。左端部分2553为第一挡墙结构255的下表面，右端部分2573为第三挡墙结构257的下表面。最下外表面的中间部分2564包含不易反射光线的吸光材料，左右两端部分2553、2573则包含反射材料。光学感测模块207B的最右外表面2574为第三挡墙结构257的外表面，因此，最右外表面2574仅包含反射材料。光学感测模块207B的最左外表面2554为第一挡墙结构255的外表面，因此，最左外表面2554仅包含反射材料。
图3L显示本发明一实施例中一光学感测模块的部分剖视图。类似于图3J中的光学感测模块207A。如图3L所示，光学感测模块208A至少包含一倒装形式的光发射元件211以及至少一倒装形式的光接收元件231。光发射元件211包含第一电极2111以及第二电极2112位于光发射元件211的下部。光接收元件231包含第一电极2311以及第二电极2312位于光接收元件231的下部。光发射元件211与光接收元件231被第二挡墙222隔开。光发射元件211位于第一挡墙221与第二挡墙222之间的空间225中，光接收元件231位于第二挡墙222与第三挡墙223之间的空间226中。第一挡墙221为反射材料。第二挡墙222包含彼此紧邻的第一部分2223以及第二部分2224。第一部分2223的外表面即是第二挡墙222的第二内表面2222，面对光发射元件211。第二部分2224的外表面即是第二挡墙222的第一内表面2221，面对光接收元件231。第一部分2223为反射材料，第二部分2224为不易反射光线的吸光材料。因此，第二挡墙222相对的两个外侧表面的反射系数不同。第三挡墙223的第二外侧表面2232可以面向光学感测模块中另外的光接收元件或是光发射元件(图未示)。第二外侧表面2232如果是面向另外的光接收元件，则如图3L所示，第三挡墙223为不易反射光线的吸光材料。第二外侧表面2232如果是面向另外的光发射元件，则第二外侧表面2232可以选择性地紧邻另一包含反射材料的挡墙(图未示)。第一挡墙221、第二挡墙222、以及第三挡墙223的表面2211、2212、2222、2221、2231、2232彼此沿上下方向互相平行并排列成一直线。
空间225以及空间226可以填入透明封装材料用以保护以及固定光发射元件211以及光接收元件231。光发射元件211的第一电极2111以及第二电极2112、以及光接收元件231的第一电极2311以及第二电极2312的下表面暴露于光学感测模块208A的下表面。透明封装材料包含硅胶(Silicone)、环氧树脂(Epoxy)、聚亚酰胺(PI)、苯并环丁烯(BCB)、过氟环丁烷(PFCB)、SU8、丙烯酸树脂(Acrylic Resin)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚醚酰亚胺(Polyetherimide)、氟碳聚合物(FluorocarbonPolymer)、氧化铝(Al2O3)、SINR、旋涂玻璃(SOG)。
图3M显示本发明一实施例中一光学感测模块的部分剖视图。类似于图3L中的光学感测模块208A。如图3M所示，光学感测模块208B至少包含一倒装形式的光发射元件211以及至少一倒装形式的光接收元件231。光发射元件211包含第一电极2111以及第二电极2112，例如：正负极，位于光发射元件211的下部。光接收元件231包含第一电极2311以及第二电极2312，例如：正负极，位于光接收元件231的下部。光发射元件211与光接收元件231被第二挡墙222隔开。光发射元件211位于第一挡墙221与第二挡墙222之间的空间255中，光接收元件231位于第二挡墙222与第三挡墙223之间的空间226中。第一挡墙221可反射来自光发射元件211的光线，为反射材料/结构。第二挡墙222包含彼此紧邻的第一部分2223以及第二部分2224。第一部分2223的外表面即是第二挡墙222的第二内表面2222，面对光发射元件211。第二部分2224的外表面即是第二挡墙222的第一内表面2221，面对光接收元件231。第一部分2223为反射材料，第二部分2224为不易反射光线的吸光材料。因此，第二挡墙222相对的两个外侧表面的反射系数不同。第三挡墙223的第二外侧表面2232可以面向光学感测模块中另外的光接收元件或是光发射元件(图未示)。第二外侧表面2232如果是面向另外的光接收元件，则如图3L所示，第三挡墙223为不易反射光线的吸光材料。第二外侧表面2232如果是面向另外的光发射元件，则第二外侧表面2232可以选择性地紧邻另一包含反射材料的挡墙(图未示)。第一挡墙221面向光发射元件211的内表面2212与相对于光学感测模块208B的最下表面2081具有一不等于90度的倾斜角。第二挡墙222面向光发射元件211的第二内表面2222与相对于光学感测模块208B的最下表面2081具有一不等于90度的倾斜角。第二挡墙222面向光接收元件231的第一内表面2221与相对于光学感测模块208B的最下表面2081具有一不等于90度的倾斜角。第三挡墙223面向光接收元件231的内表面2231与相对于光学感测模块208B的最下表面2081具有一不等于90度的倾斜角。因此，在一剖视图中，第二挡墙222具有一个上窄下宽的形状，且空间225呈现一上宽下窄的形状，空间226也呈现一上宽下窄的形状。
空间225以及空间226可以填入透明封装材料用以保护以及固定光发射元件211以及光接收元件231。光发射元件211的第一电极2111以及第二电极2112、以及光接收元件231的第一电极2311以及第二电极2312的下表面暴露于光学感测模块208B的下表面。
图4A为非侵入式的反射式光学感测模块置于人体上，例如：手腕，的示意图。光学感测模块401包括至少一光发射元件411以及至少一个光接收元件431置于承载体420内。光发射元件411朝向皮肤射出光线，光线会穿过皮下组织、肌肉、身体细胞、动脉402、静脉…等。当光线穿过皮肤并照射身体细胞以及血液，会发生吸收、穿透、散射、以及反射。再通过光接收元件吸收从身体细胞以及血液散射/反射回来的光，根据此反射、散射光的变化，可以获得一些生理信号的信息，例如：心率、血糖、血压、血氧浓度…等。以心率为例，动脉402中的血流量随着心脏的跳动产生收缩与舒张，而有规律的变化。因此，光在动脉402中因为血液容积变化产生的散射与反射的光学性质与其他身体细胞产生的光学性质会有所不同。换句话说，在心脏跳动期间，从光接收元件431接收到从皮肤返回的光被动脉402血液的容积变化所调变，此信号为光体积变化描记图(photoplethysmogram；PPG)，由此获得心率的生理信息。此图示仅以手腕作为例示。本发明的光学感测模块也可应用于人体其他的皮肤表面监测生理信号，例如手指、耳垂、胸口、额头。
图4B显示依据本发明一实施例的光学感测系统电路模块示意图。光学感测系统包含具有多个光发射元件411、412、以及光接收元件431的光学感测模块400。电流控制电路460耦接于光发射元件411、412用以驱动光发射元件411、412。放大器441耦接于光接收元件431用于接收并放大光接收元件431接收光后产生的电信号。滤波器442耦接于放大器441的输出端，用以消除噪声。ADC电路443耦接于滤波器442的输出端，用以将类比的电信号转换为数字的电信号，此数字的电信号数值代表着光强度的大小。信号处理模块450耦接于电流控制电路460以及ADC电路443。信号处理模块450包含处理器452以及存储装置451。信号处理模块450接收来自ADC电路443的电信号，处理器452对此电信号作存储、运算、以及分析。处理器452也会输出信号给电流控制电路460用以适当的调控光发射元件411、412的发光强度。光学感测系统可以通过无线传输，例如：NFC、WiFi、Bluetooth、或是其他适当的通讯协定，的方式将感测结果传至远端的显示装置，例如腕表、手机。
图5A是光体积变化描记图(photoplethysmogram；PPG)的示意图。PPG信号与血管中血容量的变化有关。当心脏收缩与舒张时，血液流经动脉的血容量不同，使得穿透皮肤的光入射到血管后产生的反射/散射光强度会有所不同，因此光接收元件感测到的光强度会随心脏收缩与舒张而产生对应的波形。当心脏跳动产生周期性的收缩与舒张时，可由此光体积变化描记图获得心脏或与血管有关的生理信息，例如：心律。参考图5A，纵轴是代表光接收元件感测到经过归一化(normalize)后的光强度大小。PPG信号一个周期内具有第一波峰501代表心脏完全舒张的时间、第一波谷502代表心脏收缩与舒张的时间分界点、第二波峰503代表心脏从舒张改变为收缩时产生的血液回流现象、第二波谷504代表心脏完全收缩的时间。第一波峰501、第一波谷502、第二波峰503、以及第二波谷504之间的斜率变化、时间延迟距离都可反应出心脏与血管相关的生理现象，例如：血氧浓度(SpO2)、脉搏率(Pulserate)、呼吸率(respiratory rate)、血管硬化指标(stiffness index)、血管反射指标(reflection index)、脉波传递时间(pulse transit time；PTT)、及脉波速率(pulse wavevelocity；PWV)…等等。通过不同且相邻周期中的第一波峰501时间差统计，可以获得心脏跳动的周期进而获得心率的信息。PPG信号的量值是一不易随时间变化的DC值与一随时间变化的AC值的总和。AC值是会随心脏收缩舒张，动脉中血液容量的变化导致光强度变化量。DC值是因为皮肤颜色、皮下组织、细胞、静脉、骨胳、肌肉…等不随心脏收缩舒张变化而影响的散射/反射光强度。
图5A中的PPG信号，根据DC与AC的值可以得到灌注指数(perfusion index，PI)，PI值定义为AC/DC＝PI(％)。当光接收元件的光电转换效率越高，PI值就会越大，则第一波峰501、第一波谷502、第二波峰503、以及第二波谷504较容易测量得出来，因此越容易获得较多的生理信号。若PI值不够大，则PPG信号可能只能解析到信号最强的第一波峰501，则能判别的生理信号较少，例如：只能判别心率。
图5B显示两个对照组(对照组1与对照组2)的光接收元件以及两个依据本发明实施例(实施例1与实施例2)的光接收元件使用在同一个光学感测系统测得的PI值。对照组1与对照组2的材料都是包含IV族的半导体材料，例如：Silicon base的材料。对照组1的尺寸为110mil×110mil，光接受面积为7.56mm2，PI＝0.86％。对照组2的尺寸为80mil×80mil，光接受面积为4mm2，PI＝0.64％。实施例1与实施例2的材料都是包含III-V族的半导体材料，例如：InGaP、InGaAs。实施例1的尺寸为80mil×80mil，光接受面积为4mm2，PI＝0.86％。实施例2的尺寸为100mil×100mil，光接受面积为6.25mm2，PI＝1.56％。由于实施例1与实施例2为II-I-V族的半导体材料，光电转换效率(外部量子效率)较对照组1与对照组2还要高，因此在相近尺寸下，实施例1与实施例2的PI值会较对照组1对照组2还要高。在此光接收元件可定义一比值N＝PI(％)/光接收面积(mm2)。对照组1的N＝0.11，对照组2的N＝0.16，实施例1的N＝0.21，实施例2的N＝0.24。因此可以得知，使用本发明实施例的光学感测系统可以获得N大于0.2。
灌注指数会与测量的人种、以及测量的部位有关，上述所测量的灌注指数是指光学感测模块发射波段以及接收波段为绿光，例如：波长介于500～580nm的绿光，且置于黄种人的手腕上所量得的信号。其中，光学感测模块中，光接收元件的接收表面到手腕皮肤的距离大致为1～2mm。
图6A为本发明一实施例中一光学感测模块的部分剖面示意图。光学感测模块601类似图3D的光学感测模块203，包含承载体620、光发射元件611、光接收元件631。承载体620包含第一挡墙621、第二挡墙622、第三挡墙623。光发射元件611位于第一挡墙621与第二挡墙622之间的空间625中，光接收元件631位于第二挡墙622与第三挡墙623之间的空间626中。承载体620包含第一承载面641用以承载光发射元件611，第二承载面642用以承载光接收元件631。第一挡墙621面对光发射元件611的内表面627不与第一承载面641垂直，且相对于第一承载面641具有一钝角的倾斜角。第二挡墙622面对光发射元件611的内表面628不与第一承载面641垂直，且相对于第一承载面641具有一钝角的倾斜角。因此容置光发射元件611的空间625，在一剖视图中，具有一个上宽下窄的形状。详言之，空间625的宽度随着远离第一承载面641的方向渐渐变宽。第二挡墙622面对光接收元件631的内表面629不与第二承载面642垂直，且相对于第二承载面642具有一倾斜角。第三挡墙623面对光接收元件631的内表面630不与第二承载面642垂直，且相对于第二承载面642具有一倾斜角。因此容置光接收元件631的空间226，在一剖视图中，具有一个上宽下窄的形状。详言之，空间626的宽度随着远离第二承载面642的方向渐渐变宽。光发射元件611的发光表面612与承载体620的最上表面之间具有一个距离H1，光接收元件631的接收表面632与承载体620的最上表面之间具有一个距离H2，H1＜H2。因此，相较于光接收元件631，光发射元件611可以较靠近待测皮肤的表面，进而增加入射进皮肤的光强度。第一承载面641与承载体620的最下表面之间的距离大于第二承载面642与承载体620的最下表面之间的距离。在一实施例中，光发射元件611具有一个高度T，H2＞H1+T。在另一个实施例中，挡墙621、622、623也可以跟第一承载面641或第二承载面642互相垂直。在另一实施例中，内表面627、628、629、630上如图3B～图3D一样，形成反射层或是吸光层。在另一实施例中，挡墙621、622、623可以如图3F～图3M一样，挡墙的材料可以包含反射材料或是光不易反射的吸光材料。
由于光发射元件的发光角度小于150度，例如：发光二极管一般的发光角度为120度，当光发射元件的发光表面高于光接收元件的接收表面，则光发射元件发出的光线干扰光接收元件的强度会很小、甚至趋近于零。因此，光学感测模块中，用于隔离光发射元件与光接收元件之间可以不需要挡墙，如图6B所示。图6B为本发明一实施例中一光学感测模块的部分剖面示意图。光学感测模块602包含承载体620、光发射元件611、光接收元件631。承载体602包含第一挡墙621、第三挡墙623、以及第一承载面641。第一承载面641用于承载光发射元件611以及光接收元件631。光发射元件611以及光接收元件631位于第一挡墙621与第三挡墙622之间的空间625中。第一挡墙621面对光发射元件611/光接收元件631的内表面627不与第一承载面641垂直，且相对于第一承载面641具有一倾斜角。第三挡墙623面对光发射元件611/光接收元件631的内表面630不与第一承载面641垂直，且相对于第一承载面641具有一倾斜角。因此容置光发射元件611/光接收元件631的空间625，在一剖视图中，具有一个上宽下窄的形状。详言之，空间625的宽度随着远离第一承载面641的方向渐渐变宽。光发射元件611的发光表面612与承载体620的最上表面之间具有一个距离H1，光接收元件631的接收表面632与承载体620的最上表面之间具有一个距离H2，H1＜H2。光发射元件611与乘载体620的第一承载面641之间具有一个调整发光表面高度的连接器件644，连接器件644具有一个宽度较光发射元件611大。在一实施例中，光发射元件611具有一个高度T，H2＞H1+T。在另一个实施例中，挡墙621、623也可以跟第一承载面641互相垂直。或是在内表面627、630上如第3B～3D图一样，形成反射层或是吸光层。连接器件644可为电绝缘材料，其包含塑胶，例如：聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚体(ABS)、ABS和PC的混和物、或陶瓷材料，例如：氧化铝(Al2O3)。陶瓷材料可由厚膜制作工艺(thick film)、低温共烧制作工艺(LTCC)与薄膜制作工艺等方式制作而成。连接器件644可帮助由光发射元件611产生的热通过传导的方式离开。
图6C为本发明另一实施例中一光学感测模块的部分剖面示意图。光学感测模块603类似图6A的光学感测模块601，包含承载体620、光发射元件611、光接收元件631。光发射元件611的发光表面612与承载体620的最上表面之间具有一个距离H1，光接收元件631的接收表面632与承载体620的最上表面之间具有一个距离H2，H1＞H2。因此，相较于光发射元件611，光接收元件631可以较靠近待测皮肤的表面，进而增加接收的光强度，也可以减少外界环境光的干扰。
图6D为本发明另一实施例中一光学感测模块的部分剖面示意图。如图6D所示，光学感测模块604至少包含一倒装形式的光发射元件611以及至少一倒装形式的光接收元件631。光发射元件611包含第一电极及第二电极(图未示)位于光发射元件611的下部。光接收元件631包含第一电极6311以及第二电极6312位于光接收元件231的下部。光发射元件611下方有一连接器件644，连接器件644具有一个宽度较光发射元件611大。连接器件644有两个导电通孔6441、6442与光发射元件611的第一电极以及第二电极形成电连接。光发射元件611的发光表面612与承载体620的最上表面之间具有一个距离H1，光接收元件631的接收表面632与承载体620的最上表面之间具有一个距离H2，H1＜H2。在一实施例中，光发射元件611具有一个高度T，H2＞H1+T。光发射元件611、连接器件644、以及光接收元件631位于第一挡墙621以及第三挡墙623之间的空间625之中。空间625可以填入透明封装材料用以保护以及固定光发射元件611、光接收元件631、连接器件644。第一挡墙621面对光发射元件611/光接收元件631的内表面627不与光学感测模块604的最下表面624垂直，第三挡墙623面对光发射元件611/光接收元件631的内表面630不与光学感测模块604的最下表面624垂直。因此，容置光发射元件611/光接收元件631的空间625，于一剖视图中，具有一个上宽下窄的形状。详言之，空间625的宽度随着远离光学感测模块604的最下表面624的方向渐渐变宽。导电通孔6441、6442、以及光接收元件631的第一电极6311以及第二电极6312的下表面暴露于光学感测模块604的最下表面624。挡墙的材料可以包含反射材料或是光不易反射的吸光材料。连接器件644以及透明封装材料的材料可以参考前述段落的说明。
图6E为本发明另一实施例中一光学感测模块的部分剖面示意图。光学感测模块605至少包含一倒装形式的光发射元件611以及至少一倒装形式的光接收元件631。光发射元件611包含第一电极6111及第二电极6112位于光接收元件611的下部。第一电极6111以及第二电极6112周围被一支撑结构613围绕，支撑结构613不仅围绕第一电极6111以及第二电极6112，也覆盖光发射元件611的下表面。支撑结构613的外侧表面与光发射元件611的外侧表面齐平。支撑结构613的最下表面与第一电极6111与第二电极6112的最下表面齐平。支撑结构613可以为反射材料、不易反射光线的吸光材料，或是透明封装材料。光接收元件631包含第一电极6311以及第二电极6312位于光接收元件231的下部。光发射元件611的发光表面612与承载体620的最上表面之间具有一个距离H1，光接收元件631的接收表面632与承载体620的最上表面之间具有一个距离H2，H1＜H2。在一实施例中，光发射元件611具有一个高度T，H2＞H1+T。光发射元件611以及光接收元件631位于第一挡墙621以及第三挡墙623之间的空间625之中。空间625可以填入透明封装材料用以保护以及固定光发射元件611以及光接收元件631。第一挡墙621面对光发射元件611/光接收元件631的内表面627不与光学感测模块605的最下表面624垂直，第三挡墙623面对光发射元件611/光接收元件631的内表面630不与光学感测模块605的最下表面624垂直。因此，容置光发射元件611/光接收元件631的空间625，在一剖视图中，具有一个上宽下窄的形状。详言之，空间625的宽度随着远离光学感测模块605的最下表面624的方向渐渐变宽。光发射元件611的第一电极6111以及第二电极6112、以及光接收元件631的第一电极6311以及第二电极6312的下表面暴露于光学感测模块605的最下表面624。挡墙的材料可以包含反射材料或是光不易反射的吸光材料。透明封装材料的材料可以参考前述段落的说明。
在另一实施例中，光学感测模块具有多个不同波段的光发射元件以及多个相对应不同接收波段的光接收元件，通过发射不同波段的光至待测生物，例如人类的皮肤，并通过检测反射回来不同波段的光，可获得多种不同的生理信号，例如血氧、血压、心律、血糖…等。图7A为依据本发明另一实施例的光学感测模块的上视图。光学感测模块701包含承载体720、第一光接收元件731、第二光接收元件732、第三光接收元件733、第一光发射元件711、第二光发射元件712、以及第三光发射元件713。承载体720包含外壳721以及挡墙722，用以区隔出第一空间724以及第二空间725，其中第二空间725较第一空间724大。第一空间724具有多个不同波段的光发射元件，第二空间725具有多个不同波段的光接收元件。第一光发射元件711、第二光发射元件712、以及第三光发射元件713位于第一空间724中。第一光接收元件731、第二光接收元件732、以及第三光接收元件733位于第二空间725中。其中，第一光发射元件711、第二光发射元件712、以及第三光发射元件713的主波长(dominantwavelength)/波峰值(peak wavelength)不同，例如：介于500～580nm之间的绿光、介于610～700nm之间的红光、或是大于700nm的红外光。第一光接收元件731、第二光接收元件732、以及第三光接收元件733位于第二空间725中，且接收波段分别对应于第一光发射元件711、第二光发射元件712、以及第三光发射元件713的主波长(dominant wavelength)/波峰值(peak wavelength)的范围。光接收元件731、732、733的面积较光发射元件711、712、713大。
在另一个实施例中，具有多波段的光发射元件以及光接收元件的光学感测模块中，光接收元件的个数小于光发射元件。详言之，一个光接收元件可以接收来自不同发射波段的光发射元件的光。如图7B所示，光学感测模块702包含承载体720、第一光发射元件711、第二光发射元件712、第三光发射元件713、以及第一光接收元件731。承载体720包含外壳721以及挡墙722，用以区隔出第一空间724以及第二空间725，其中第二空间725较第一空间724大。第一空间724具有多个不同波段的光发射元件，第二空间725具有数量小于第一空间724中的光发射元件数量的一个第一光接收元件731。第一光发射元件711、第二光发射元件712、以及第三光发射元件713的主波长(dominant wavelength)/波峰值(peakwavelength)不同，例如：介于500～580nm之间的绿光、介于610～700nm之间的红光、或是大于700nm的红外光。第一光接收元件731的接收波段涵盖第一光发射元件711、第二光发射元件712、以及第三光发射元件713的主波长(dominant wavelength)/波峰值(peakwavelength)。第一光接收元件731的面积较光发射元件711、712、713大。
请参照图8所示，此为本揭露内容一实施例的光接收元件8(例如：光电二极管(photodiode)的剖视图。图9为图8的上视图且未绘出保护层86。图10为图8的简易立体示意图。光接收元件8包含Ⅲ-Ⅴ族半导体化合物，且包含一活性区(或空乏区；depletionregion)，由此将光能转换为电能或光电流。详言之，本实施例的光接受元件8包含一第一半导体叠层81及一基板82。基板82可用以支持位于其上的第一半导体叠层81与其它层或结构。第一半导体叠层81位于基板82上，且包含第一型半导体结构811、第二型半导体结构812及一活性区813位于第一型半导体结构811及第二型半导体结构812之间。本文以第一型及第二型分别指称不同导电型态，若空穴为多数载流子即称为p型，若电子为多数载流子即为称n型，举例而言，第一型半导体结构811的导电型态为p型，且第二型半导体结构812的导电型态为n型，反之亦可。
活性区813为光接收元件8用以吸收光的区域，且依据活性区813的材料(或能隙(band gap)来决定欲被吸收的光线的波长范围，换言之，活性区813可吸收能量大于其能隙的光。活性区813的能隙可设计介于0.72ev与1.77ev(其相对应波长为介于700nm及1700nm的红外光)、介于1.77ev与2.03ev(其相对应波长为介于610nm及700nm之间的红光)、介于2.1ev与2.175ev(其相对应波长为介于570nm及590nm之间的黄光)、介于2.137ev与2.48ev(其相对应波长为介于500nm及580nm之间的绿光)、介于2.53ev与3.1ev(其相对应波长为介于400nm及490nm之间的蓝光或深蓝光)、或是介于3.1ev与4.96ev(其相对应波长为介于250nm及400nm之间的紫外光)。本实施例的活性区813为包含掺杂物的半导体层且掺杂浓度小于第一型半导体结构811或/及第二型半导体结构812，详言之，活性区813的掺杂物掺杂浓度低于5×1016cm-3，例如掺杂浓度可以为1×1015cm-3～5×1016cm-3。本实施例的活性区813的掺杂物与第一型半导体结构811的掺杂物，使活性区813及第一型半导体结构811具有相同的导电型态，或者活性区813的掺杂物与第一型半导体结构811的掺杂物的材料相同。在另一实施例中，活性区813为未故意掺杂一掺杂物的半导体层。本实施例的光接收元件8的活性区813可以用以吸收波长介于500nm及580nm之间的绿光。在本实施例中，活性区813为位于第一型半导体结构811及第二型半导体结构812之间的单层结构，在另一实施例中，第一型半导体结构811及第二型半导体结构812直接接触，且活性区813为第一型半导体结构811及第二型半导体结构812之间的界面。
本实施例的光接收元件8另包含一第一电极垫83及一第二电极垫84电连接于第一半导体叠层81，用以传导第一半导体叠层81吸收光产生的光电流。第一电极垫83与第二电极垫84分别位于第一半导体叠层81的相对两侧上，使光接收元件8形成一垂直式型态。详言之，第一半导体叠层81具有一第一表面S1连接于基板82、一第二表面S2相对于第一表面S1且远离基板82、以及一侧表面S3连接第一表面S1及第二表面S2，且第一电极垫83位于基板82上，第二电极垫84位于第二表面S2上。
在本实施例中，光接收元件8为一垂直式型态，因此，基板82为一可导电材料，且包含金属材料、半导体材料或透明导电材料。金属材料可以为但不限于铜(Cu)、铝(Al)、铬(Cr)、锡(Sn)、金(Au)、镍(Ni)、钛(Ti)、铂(Pt)、铅(Pb)、锌(Zn)、镉(Cd)、锑(Sb)、钴(Co)或上述材料的合金；半导体材料可以为但不限于Ⅳ族半导体或Ⅲ-Ⅴ族半导体，例如：硅(Si)、锗(Ge)、碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、磷化镓(GaP)、砷化镓(GaAs)、磷砷化镓(AsGaP)或磷化铟(InP)等；透明导电材料可以为但不限于氧化物、类钻碳薄膜(DLC)或石墨烯，氧化物例如为氧化铟锡(ITO)、氧化铟(InO)、氧化锡(SnO)、氧化镉锡(CTO)、氧化锑锡(ATO)、氧化铝锌(AZO)、氧化锌锡(ZTO)、氧化镓锌(GZO)、氧化铟钨(IWO)、氧化锌(ZnO)或氧化铟锌(IZO)。在另一实施例中，当光接收元件8为非垂直式型态时，基板8更可包含绝缘材料，例如蓝宝石(sapphire)、玻璃(glass)、氮化物或氧化物(例如氧化铝(Al2O3)或氮化铝(AlN)等。此外，基板82可为透明或不透明。第一半导体叠层81可以通过有机金属化学气相沉积法(MOCVD)、分子束外延法(MBE)或氢化物气相外延法(HVPE)等外延方法成长于基板82或另一成长基板上。若是在成长基板上生成的第一半导体叠层81则可通过基板转移技术，将第一半导体叠层81通过粘结层(图未示)接合至基板82，并可选择性地移除成长基板。基板82可以选择掺杂或不掺杂一掺杂物。基板82的导电型态可为n型或p型。在本实施例中，基板82的材料为p型砷化镓。
请参照图9、图10所示，第二表面S2为光接收元件8的主要吸光面，为避免第二电极垫84遮蔽过多的第二表面S2，使吸光面积减少而导致光电转换效率降低，因此由光接收元件8的上视图观之，第二电极垫84的面积不大于第二表面S2的15％，较佳不大于第二表面S2的10％，更佳不大于第二表面S2的5％。此外，第二电极垫84的面积较佳大于第二表面的0.08％，以利后需打线接合。详言之，在一实施例中，第二电极垫84的面积为第二表面S2的0.08％～5％，在本实施例中，第二电极垫84的面积为第二表面S2的面积的0.3％～0.5％，在一实施例中，第二电极垫84的直径或最长边不小于30μm。此外，本实施例中的第二电极垫84远离第二表面S2的几何中心T1，且邻近第一半导体叠层81的边缘T2。本实施例的第二表面S2上仅具有第二电极垫84，并未有其他的导电材料(如延伸电极)形成于第二表面S2上。在其他实施例中，第二表面S2上除了第二电极垫84外，另设有延伸电极连接第二电极垫84，且由上视观之，延伸电极与第二电极垫84的面积总和不大于第二表面S2面积的15％且大于第二面S2面积的0.08％。
如图8所示，在本实施例中，光接收元件8另包含一保护层86包覆第一半导体叠层81。详言之，保护层86覆盖于第二表面S2及侧表面S3，以完整包覆第一半导体叠层81，避免外界的湿气或侵蚀性物质进入第一半导体叠层81，对第一半导体叠层81的电性或稳定性产生不良影响。本实施例的保护层86直接接触第一半导体叠层81的第二表面S2及侧表面S3，详言之，保护层86直接接触第一型半导体结构811的一侧壁S31、活性层813的一侧壁S32及第二型半导体结构812的一侧壁S33，以增加对第一半导体叠层81的保护效果。保护层86由一单层结构所组成，且对于波长范围在400nm至1000nm的区间具有小于20％的反射率，保护层86也可用以降低入射光在第一半导体叠层81时的反射效应，以作为一抗反射层。举例来说，保护层86的材料可以为氧化物或氮化物，例如：氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)或氮化硅(SiN)。保护层86的折射率小于第一半导体叠层81的折射率以减少光在第二表面S2及侧表面S3的反射机率。举例而言，保护层86的折射率约为1.4至2.1之间。本实施例的保护层86为的氮化硅。在一实施例中，为了达到更佳的抗反射效果，保护层86的厚度为四分之一波长的整数倍，上述波长为活性区813具有最高外部量子效率的波长。在其他实施例中，光接收元件8也可以选择省略上述保护层86，而通过覆盖于光接收元件8的封装结构(图未示)，减少湿气或侵蚀性物质进入第一半导体叠层81。在一实施例中，保护层86为多层结构，且相邻的两层的折射率差异小于0.7，例如保护层86包含一第一层为二氧化硅及一第二层为氮化硅相邻于第一层。
本实施例的光接收元件8的第一半导体叠层81另包含一缓冲层814及一第一阻障层815设于第一型半导体结构811及基板82之间。缓冲层814用以增加第一型半导体结构811及其上各层的外延品质；第一阻障层815的能隙大于第一型半导体结构811，用以防止载流子在第一型半导体结构811及第一阻障层815的界面复合，由此能增加光接收元件8的光电流。缓冲层814及第一阻障层815各具有一掺杂物，使其与第一型半导体结构812具有相同的导电型态，且缓冲层814及第一阻障层815的掺杂物的掺杂浓度均大于第一型半导体结构811的掺杂物的掺杂浓度，例如大于1×1017cm-3。此外，本实施例之光接收元件8的第一半导体叠层81另包含一第二阻障层816设于第二型半导体结构812上，第二阻障层816的能隙大于第二型半导体结构812，用以防止载流子在第二阻障层816与第二型半导体结构812的界面复合，由此能增加光接收元件8的光电流。本实施例的第二阻障层816具有一掺杂物，使其与第二型半导体结构812具有相同的导电型态。本实施例的缓冲层814材料为InGaP，第一阻障层815的材料为AlGaInP，第二阻障层816的材料为AlInP。
光接收元件8另包含一接触层85位于第一半导体叠层81与第二电极垫84之间。接触层85为导电材料，且可以依据第一半导体叠层81的材料进行选择，使接触层85与第二型半导体结构812形成良好的电性接触及较低的接触电阻，例如形成欧姆接触。举例来说，接触层85的材料可选择为Ⅲ-Ⅴ族半导体，例如：砷化镓(GaAs)或磷化镓(GaP)等。在本实施例中，接触层85的掺杂物掺杂浓度大于第二型半导体结构812的掺杂物掺杂浓度。接触层85大致与第二电极垫84具有相同的位置分布，由此避免接触层85遮蔽第二表面S2(即主要吸光面)，由此增加光接收元件8的光电转换效率。
在本实施例中，第一型半导体结构811、第二型半导体结构812及活性区813的材料包含Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体，例如可以为AlGaInAs系列、AlGaInP系列、AlInGaN系列、AlAsSb系列、InGaAsP系列、InGaAsN系列、AlGaAsP系列等，例如：AlGaInP、GaAs、InGaAs、AlGaAs、GaAsP、GaP、InGaP、AlInP、GaN、InGaN、AlGaN等化合物。在本揭露内容的实施例中，若无特别说明，上述化学表示式包含「符合化学剂量的化合物」及「非符合化学剂量的化合物」，其中，「符合化学剂量的化合物」例如为三族元素的总元素剂量与五族元素的总元素剂量相同，反之，「非符合化学剂量的化合物」例如为三族元素的总元素剂量与五族元素的总元素剂量不同。举例而言，化学表示式为AlGaInAs系列即代表包含三族元素铝(Al)及/或镓(Ga)及/或铟(In)，以及包含五族元素砷(As)，其中三族元素(铝及/或镓及/或铟)的总元素剂量可以与五族元素(砷)的总元素剂量相同或相异。另外，若上述由化学表示式表示的各化合物为符合化学剂量的化合物时，AlGaInAs系列即代表(Aly1Ga(1-y1))1-x1Inx1As其中，0≤x1≤1，0≤y1≤1；AlGaInP系列即代表(Aly2Ga(1-y2))1-x2Inx2P，其中，0≤x2≤1，0≤y2≤1；AlInGaN系列即代表(Aly3Ga(1-y3))1-x3Inx3N，其中，0≤x3≤1，0≤y3≤1；AlAsSb系列即代表AlAsx4Sb(1-x4)，其中，0≤x4≤1；InGaAsP系列即代表Inx5Ga1-x5As1-y4Py4，其中，0≤x5≤1，0≤y4≤1；InGaAsN系列即代表Inx6Ga1-x6As1-y5Ny5，其中，0≤x6≤1，0≤y5≤1；AlGaAsP系列即代表Alx7Ga1-x7As1-y6Py6，其中，0≤x7≤1，0≤y6≤1；InGaPSb系列即代表Inx8Ga1-x8Py7Sb1-y7，其中，0≤x8≤1，0≤y7≤1。在本实施例中，第一型半导体结构811、第二型半导体结构812及活性区813的材料包含磷化铟镓(InzGa(1-z)P)，其中，0＜z＜1。在其他实施例中，第一型半导体结构811的材料可以为AlGaInAs：Zn系列、AlGaInP：Zn系列或InGaPSb：Zn系列，第二型半导体结构812的材料可以为AlGaInAs：Si系列、AlGaInP：Si系列或InGaPSb：Si系列，活性区813的材料可以为i-AlGaInAs系列、i-AlGaInP系列或i-InGaPSb系列。
第一电极垫83的材料可以与第二电极垫84的材料相同或不同，在一实施例中，第一电极垫83与第二电极垫84的材料包含金属材料或透明导电材料。金属材料可以包含但不限于如铝(Al)、铬(Cr)、铜(Cu)、锡(Sn)、金(Au)、镍(Ni)、钛(Ti)、铂(Pt)、铅(Pb)、锌(Zn)、镉(Cd)、锑(Sb)、钴(Co)或上述材料的合金等；透明导电材料可以包含但不限于如氧化铟锡(ITO)、氧化铟(InO)、氧化锡(SnO)、氧化镉锡(CTO)、氧化锑锡(ATO)、氧化铝锌(AZO)、氧化锌锡(ZTO)、氧化镓锌(GZO)、氧化铟钨(IWO)、氧化锌(ZnO)、氧化铟锌(IZO)、砷化铝镓(AlGaAs)、氮化镓(GaN)、磷化镓(GaP)、砷化镓(GaAs)、磷砷化镓(GaAsP)、类钻碳薄膜(DLC)、或石墨烯。
图11为实施例与比较例的光接收元件的波长与反射率的关系图。第A、B组的线条分别表示本揭露内容第一、二实施例的光接收元件的波长与反射率关系，第一、二实施例的光接收元件的结构大致相同(如图8所示)，且均以Ⅲ-Ⅴ族半导体作为第一半导体叠层81的材料，差异在于第一实施例的光接收元件的第一半导体叠层81的活性区813的材料为In0.51Ga0.49P，第二实施例的光接收元件的第一半导体叠层81的材料为(Al0.1Ga0.9)0.5In0.5P。第C、D组的线条分别代表第一、二比较例的光接收元件的波长与反射率关系，比较例的光接收元件都为以Ⅳ族半导体叠层作为半导体叠层的材料，例如：硅(Si)。
请参照图12A、图12B所示，分别为第一、二比较例的光接收元件的剖面示意图，图12A、图12B仅为示意，第一、二比较例的光接收元件可能包含其他构件。第一比较例的光接收元件包含一硅半导体层L1、一第一电极垫L2及一第二电极垫L3分别位于硅半导体层L1的相对两侧，第二比较例的光接收元件的结构与第一比较例的光接收元件相似，差异在于第二比较例的光接收元件另包含一布拉格反射层L4于光接收元件的主要吸光面S上。布拉格反射层L4包含多个第一层及多个第二层互相交叠，第一层的材料的折射率不同于第二层材料的折射率，且两者之间的折射率超过0.8以达到较佳的滤波效果，例如第一层及第二层的材料分别为二氧化硅(SiO2)与二氧化钛(TiO2)。图11的光接收元件的波长与反射率的图谱是使用HITACHI品牌的U-4100仪器测量而得。
参考图11中第A、B组线条，在第一、二实施例中，光接收元件对于400nm～800nm区间的光具有小于20％的反射率。参考图11中第C、D组线条，第一、二比较例的光接收元件对于400nm～800nm区间的光具有明显较大的反射率，例如：第C组线条具有两个波峰分别为反射率为44％的450nm及反射率为37％的680nm，第D组线条在650nm～1000nm区间的光具有高于80％的反射率。此外，第一、二实施例的光接收元件在接收波段为绿光波段(500nm～580nm的波长区间)的反射率几乎没有震荡的情况出现，而第二比较例(第D组线条)的光接收元件则在上述接收波段的震荡波长约为15～20nm，此震荡差异为第二比较例的光接收元件具有布拉格反射层的缘故。上述震荡波长为在该波长区间的范围内，两邻近波峰之间的波长差异，或两波谷之间的波长差异。
图13为第一、二实施例(第A、B组线条)与第一、二比较例(第C、D组线条)的光接收元件的波长与外部量子效率(EQE)的关系图。参考第A组线条，第一实施例的光接收元件具有最大外部量子效率的波长为475nm，外部量子效率约为92％。参考第B组线条，第二实施例的光接收元件具有最大外部量子效率的波长为477nm，外部量子效率约为85％。参考第C组线条，第一比较例的光接收元件具有最大外部量子效率的波长为840nm，外部量子效率约为74％。参考第D组线条，第二比较例的光接收元件具有最大外部量子效率的波长为620nm，外部量子效率约为75％。
参考第C组线条，第一比较例的光接收元件包含Ⅳ族半导体叠层，且未具有布拉格反射层(参考图12A结构)，在500nm～700nm波长的外部量子效率为53％～70％，且700nm至1000nm之间波长的外部量子效率大于60％，为70％～74％。参考第D组线条，第二比较例的光接收元件包含Ⅳ族半导体叠层，且具有布拉格反射层L4位于主要吸光面S上，且布拉格反射层L4是设计用以反射波长介于700nm至1000nm的光，亦即布拉格反射层L4用于滤除非接收波段的光(非接收波段的相关描述请参考后续段落)，因此上述范围的入射光大部分可被阻挡进入第二比较例的光接收元件中进而产生电信号。因此，第二比较例的光接收元件在500nm至680nm之间波长的外部量子效率为52％～75％，在700nm至1000nm之间波长的外部量子效率则小于40％。然而，在第一、二实施例中，光接收元件对于在500nm～580nm的光具有大于70％、较佳大于78％、更佳大于83％的外部量子效率，第一实施例的光接收元件在上述波长范围(500nm～580nm)中，更高达大于90％的外部量子效率。在不具有布拉格反射层的情况下，第一、二实施例的光接收元件对于介于700nm～1000nm的光即具有小于10％、较佳小于3％的外部量子效率。第一、二实施例与第一、二比较例的光接收元件在接收波段为绿光波段(500nm～580nm的区间)虽都具有大于40％的外部量子效率，然而，当检测环境中具有波长为700nm～800nm的红外光时，第一、二实施例、以及第二比较例的光接收元件较不易受到影响，且提升感测结果的精准度。第一、二实施例且较第一、二比较例的光接收元件具有高的一信号比，信号比的定义容后作说明。此外，第一、二实施例相较于第二比较例，第一、二实施例的光接收元件可以省略制备布拉格反射层的繁复工艺，以简化光接收元件的制作工艺及降低成本。换言之，第一、二实施例相较于第一、二比较例的光接收元件在接收波段中的转换效率较高，当待感测信号在接收波段且较微弱时，第一、二实施例的光接收元件的仍会产生相对应的光电流。此外，因为非接收波段的外部量子效率很低，所以光接收元件不被大于700nm波段的红光、红外光…等环境光干扰，因此第一、二实施例光接收元件输出电流信号会有极佳的信噪比，进而使感测结果精准度较高。图13的波长与外部量子效率的图谱是使用OPTOSOLAR品牌的SR300仪器测量而得。
光接收元件的信号比可由一接收波段中选定一波长范围的外部量子效率的积分面积除以非接收波段中选定一波长范围的外部量子效率的积分面积而得。举例而言，接收波段选定的波长范围为绿光波段中的500nm～550nm，且非接收波段选定的波长范围为大于接收波段的波长600nm～700nm，即以下列公式一计算而得，其中，λ为波长(nm)，EQE为外部量子效率(％)。
公式一：
参考图13，接收波段为绿光波段时，第一、二实施例、以及第二比较例(第A、B、D组线条)，在非接收波段同样具有较低的外部量子效率。根据上述信号比的定义，第一、二实施例的信号比大于第二比较例的信号比，且第一、二实施例的信号比大于1.4，较佳大于1.6，而第二比较例的光接收元件的信号比则不超过1.2。详言之，第一实施例的信号比为1.63、第二实施例的信号比为4.8、且第二比较例的信号比为1.15。
参考图13，接收波段为绿光波段时，上表面未具有布拉格反射层的第一比较例的光接收元件(第C组线条)，其接收波段的外部量子效率小于非接收波段的外部量子效率。第二组比较例的光接收元件(第D组线条)，因上表面具有布拉格反射层，因此非接收波段的光线仅少量的进入光接收元件吸收转换为电信号，使得接收波段的外部量子效率也远大于非接收波段的外部量子效率，其差距≥40％且≤75％。相对地，本发明实施例的光接收元件不具有布拉格反射层且其于非接收波段的外部量子效率相对低，因此当接收波段及非接收波段的光线都进入光接收元件时，接收波段的外部量子效率与非接收波段的外部量子效率的差距可≥75％，较佳为≥80％，更佳为≥85％。
参考图13的第A组线条，第一实施例的光接收元件具有在接收波段(例如：500～580nm的绿光)中最大外部量子效率的波长(WA0)以及大于接收波段的非接收波段中外部量子效率降至2％的波长(WA1)，WA0与WA1相隔WA；WA1≥WA0；0nm＜WA(＝WA1-WA0)≤250nm，较佳为0nm＜WA≤220nm。例如：WA0约为500nm，WA1约为680nm，WA约为180nm。参考第B组线条，第二实施例的光接收元件在接收波段(例如：500～580nm的绿光)中最大外部量子效率的波长(WB0)与非接收波段中外部量子效率降至为2％的波长(WB1)相隔WB；WB1≥WB0；0nm＜WB(＝WB1–WB0)≤200nm，较佳为0nm＜WB≤180nm。例如：WB0约为500nm，WB1约为630nm，WB约为130nm。
第一实施例及第二实施例的光接收元件的主要吸光面具有一面积MA(mm2)≤6.5，较佳MA(mm2)≤5，更佳MA(mm2)≤4，例如：3mm2、2.25mm2、1mm2。在图13所示的光谱范围内，第一实施例及第二实施例的光接收元件的最大外部量子效率分别为EQEA(％)及EQEB(％)。EQEA(％)或EQEB(％)/MA(mm2)≥13，较佳为EQEA(％)或EQEB(％)/MA(mm2)≥18，更佳为EQEA(％)或EQEB(％)/MA(mm2)≥20，且EQEA(％)或EQEB(％)/MA(mm2)≤95。例如：EQEA(％)或EQEB(％)＝92与MA(mm2)＝6.25、EQEA(％)或EQEB(％)＝92与MA(mm2)＝4、EQEA(％)或EQEB(％)＝92与MA(mm2)＝3、EQEA(％)或EQEB(％)＝85与MA(mm2)＝6.25、EQEA(％)或EQEB(％)＝85与MA(mm2)＝4、EQEA(％)或EQEB(％)＝85与MA(mm2)＝3。
图13中在接收波段为绿光波段(即：500nm～580nm)的范围中，第一实施例及第二实施例的光接收元件的最大外部量子效率分别为EQEC(％)及EQED(％)。EQEC(％)或EQED(％)/MA(mm2)≥13，较佳为EQEC或EQED(％)/MA(mm2)≥18，更佳为EQEC(％)或EQED(％)/MA(mm2)≥20，且EQEC(％)或EQED(％)/MA(mm2)≤95，例如：EQEC(％)或EQED(％)＝90与MA(mm2)＝6.25、EQEC(％)或EQED(％)＝90与MA(mm2)＝4、EQEC(％)或EQED(％)＝90与MA(mm2)＝3、EQEC(％)或EQED(％)＝84与MA(mm2)＝6.25、EQEC(％)或EQED(％)＝84与MA(mm2)＝4、或EQEC(％)或EQED(％)＝84与MA(mm2)＝3。
第一比较例的光接收元件的主要吸光面具有一面积MB(mm2)大约为5以及最大外部量子效率EQEE，第二比较例的光接收元件的主要吸光面具有一面积MC(mm2)大约为9以及最大外部量子效率EQEF。在图13所示的光谱范围内，第一比较例的光接收元件的最大外部量子效率EQEE(％)与面积MB具有一个比例，EQEE(％)/MB(mm2)大约为14，第二比较例的光接收元件的最大外部量子效率EQEF(％)与面积MC具有一个比例，EQEF(％)/MB(mm2)大约为8，都小于第一、第二实施例的比值。在接收波段为绿光波段(即：500nm～580nm)的范围中，第一比较例及第二比较例的光接收元件的最大外部量子效率分别为EQEG(％)及EQEH(％)。第一比较例的光接收元件的最大外部量子效率EQEG(％)与面积MB具有一个比例，EQEH(％)/MB(mm2)大约为11，第二比较例的光接收元件的最大外部量子效率EQEG(％)与面积MC具有一个比例，EQEH(％)/MB(mm2)大约为7，都小于第一、第二实施例的比值。
参照图11、图13所示，参考第A、B组线条，第一、二实施例的光接收元件对于波长为530nm的光的反射率小于5％，例如分别为2.47％及2.36％，第一、二比较例的光接收元件对于波长为530nm的光的反射率大于9％，例如分别为14.13％及9.75％。此外，第一、二实施例的光接收元件对于波长为530nm的光的外部量子效率大于80％，例如分别为89.88％及81.42％。第C、D组线条，第一、二比较例的光接收元件对于波长为530nm的光的外部量子效率小于65％，例如分别为55.81％及59.98％。
图14A、图14B为本揭露内容的光接收元件的另一实施例的简易立体示意图及上视图。与上述实施例的光接收元件8相似，本实施例的光接收元件8a包含基板82及位于其上的第一半导体叠层81，差异在于本实施例的光接收元件8a另包含第二半导体叠层81a位于第一半导体叠层81及基板82之间。本实施例的第二半导体叠层81a与第一半导体叠层81包含以Ⅲ-Ⅴ族半导体化合物作为吸收光的活性区，第二半导体叠层81a的结构可以与第一半导体叠层81相同，例如包含第一型半导体结构、活性区及第二型半导体结构(图未示)，其结构也可以与第一半导体叠层81的结构不同，在此并不设限。
再者，光接收元件8a包含第一电极垫83、83a及第二电极垫84、84a，第一电极垫83及第二电极垫84位于第一半导体叠层81远离基板82的一侧上，以电连接于第一半导体叠层81，由此传导第一半导体叠层81吸收第一波长的光而产生的第一光电流。第一电极垫83a及第二电极垫84a位于第二半导体叠层81a远离基板82的一侧上，且电连接于第二半导体叠层81a，由此传导第二半导体叠层81a吸收第二波长的光后产生的第二光电流。第一半导体叠层81包含一凹陷区C1以暴露出第一型半导体结构811，第一电极垫83及第二电极垫84分别位于第二型半导体结构812及凹陷区C1上。类似地，第二半导体叠层81a包含一凹陷区C2以暴露出第一型半导体结构，第一电极垫83a及第二电极垫84a分别位于第二型半导体结构及凹陷区C2上。
如上所述，第一波长可等于、小于或大于第二波长。换言之，第二半导体叠层81a的活性区的能隙不同或相同于第一半导体叠层81的活性区813的能隙，较佳地，第一半导体叠层81的活性区813的能隙大于第二半导体叠层81a的活性区813的能隙。本实施例的第一半导体叠层81的活性区813的能隙为2.138eV～2.58eV，以吸收波长范围在480nm～580nm的光，第二半导体叠层81a的活性区813的能隙为1.77eV～2.138eV，以吸收波长范围在580nm～700nm的光，例如：第一半导体叠层81的活性区813的材料为能隙为2.25eV的InGaP，能够吸收550nm的绿光，第二半导体叠层81a的活性区的材料为能隙为1.88eV的InGaAs，能够吸收660nm的红光。
在另一实施例中，第一半导体叠层81的能隙为1.65eV～4.13eV，以吸收波长范围在300nm～750nm的光，第二半导体叠层81a的能隙为1.21eV～1.65eV，以吸收波长范围在750nm～1025nm的光。第一半导体叠层81的活性区813可为AlGaInP系列的材料，例如：InGaP，第二半导体叠层81a的活性区可以为AlGaAs系列或InGaAsP系列的材料，例如：InGaAs。
第一比较例为以硅作为半导体叠层的光接收元件，且硅对500nm～1000nm的入射光都具有高于40％的外部量子效率。虽然第一比较例的光接收元件能够如本实施例的光接收元件8a一般，同时吸收550nm及660nm的光并转换为电信号，其所产生的电流信号却无法因吸收的波长不同而分别出来，亦即虽然上述两个波长的光均可被第一比较例的光接收元件吸收进而产生光电流，却无法通过第一比较例的光接收元件得知检测环境中确切的光波长为何，以及两种波长在检测环境中的强度比值等更进一步的讯息。与第一比较例相比，本实施例的光接收元件8a能够同时得到来自不同波长入射光的光电流且分辨出其所吸收的波长，由此增加对检测环境光源的鉴别率，应用于生医感测上有其优势。
图14C、图14D分别为另一实施例的光接收元件8b的立体示意图及上视图。此实施例的光接收元件8b大致与光接收元件8a相同，差异在于第一电极垫83、83a和第二电极垫84、84a、84b的排列方式及第一半导体叠层81的形状不同。详言之，本实施例的第一半导体叠层81具有一侧壁W1与第二半导体叠层81a的侧壁W2共平面，由此，由上视图观之，第一电极垫83、83a及第二电极垫84、84a可排列成一直线。因此，本实施例的光接收元件8b的第一半导体叠层81较图14A、图14B的光接收元件8a具有较大的吸光面以增加光电转换效率。
图14E、图14F分别为另一实施例的光接收元件8c的立体示意图及上视图。此实施例的光接收元件8c大致与光接收元件8b相同，差异在于本实施例的第一电极垫83及第二电极垫84设于第一电极垫83a及第二电极垫84a之间。如同图14C、图14D的光接收元件8b，光接收元件8c的第一半导体叠层81较图14B的光接收元件8a具有较大的吸光面，由此增加光电转换效率。
图15A、图15B为本揭露内容的光接收元件8d的另一实施例的立体示意图及上视图。与上述实施例的光接收元件8a相似，本实施例的光接收元件8d包含基板82及依序位于其上的第二半导体叠层81a、第一半导体叠层81，差异在于本实施例的光接收元件8d另包含第三半导体叠层81b位于第二半导体叠层81a及基板82之间。本实施例的第三半导体叠层81b、第二半导体叠层81a、第一半导体叠层81包含Ⅲ-Ⅴ族半导体化合物作为吸收光的活性区，第三半导体叠层81b的结构可以与第一半导体叠层81相同，例如包含第一型半导体结构、活性区及第二型半导体结构(图未示)，在此并不设限。
光接收元件8d另包含第一电极垫83b及第二电极垫84b位于第三半导体叠层81b远离基板82的一侧上，以电连接于第三半导体叠层81b，由此传导第三半导体叠层81b吸收第三波长的光而产生的第三光电流。第三半导体叠层81b包含一凹陷区C3以暴露出第二型半导体结构，第一电极垫83b及第二电极垫84b分别位于第一型半导体结构及凹陷区C3上。
如上所述，第三波长等于、大于或小于的第二波长及第一波长。换言之，第三半导体叠层81b的能隙相同或不同于第一半导体叠层81及第二半导体叠层81a的能隙。较佳地，第三半导体叠层81b的能隙小于第二半导体叠层81a，且第二半导体叠层81a的能隙小于第一半导体叠层81。本实施例的第一半导体叠层81的能隙为2.138eV～2.58eV，以吸收波长范围在480nm～580nm的光，第二半导体叠层81a的能隙为1.77eV～2.138eV，以吸收波长范围在580nm～700nm的光，第三半导体叠层81b的能隙为0.73eV～1.55eV，以吸收波长范围在800nm～1696nm的光，例如：第一半导体叠层81的活性区813的材料为能隙为2.25eV的InGaP，能够吸收550nm的绿光，第二半导体叠层81a的活性区的材料为能隙为1.88eV的InGaAs，能够吸收660nm的红光，第三半导体叠层81b的活性区的材料为能隙为0.95eV的InGaAs，能够吸收1300nm的红外光。
由于本实施例中的光接收元件8b具有不同能隙的第一半导体叠层81、第二半导体叠层81a及第三半导体叠层81b，得以吸收不同波长的入射光，由此可以同时检测环境中多个波长的光。
图15C、图15D分别为光接收元件8e的另一实施例的简易立体图及上视图。本实施例的光接收元件8e大致与图15A、图15B相同，差异在于第一电极垫83、83a、83b、第二电极垫84、84a、84b的排列方式及第一半导体叠层81、第二半导体叠层81a的形状不同。详言之，第一半导体叠层81具有一侧壁W1与第二半导体叠层81a的侧壁W2共平面，且。第二半导体叠层81a具有一侧壁W2与第三半导体叠层81b的侧壁W3共平面，由此，由上视图观之，第一电极垫83、83a、83b及第二电极垫84、84a、84b可排列成一直线。因此，本实施例的光接收元件8e相较于图15A、图15B的光接收元件8d具有更大的第一半导体叠层81及第二半导体叠层81a，由此增加光电转换效率。
图16为本揭露内容一实施例的半导体元件9的剖视图。半导体元件9可以为光接收元件。半导体元件9包含一第一半导体叠层91及一第二半导体叠层92位于第一半导体叠层91上，一中间结构93位于第一半导体叠层91及第二半导体层92之间。本实施例中的半导体元件9另包含一基板94，第一半导体叠层91、中间结构93及第二半导体叠层92依序位于基板94上。第一半导体叠层91及第二半导体层92的结构可以与上述实施例中的第一半导体叠层81相同或相异。详言之，第一半导体叠层91包含一第一型半导体结构911、一活性区912及一第二型半导体结构913依序位于基板94上；第二半导体层92包含一第一型半导体结构921远离第一半导体层91、一活性区922及一第二型半导体结构923邻近第一半导体叠层91的第二型半导体结构913。第一半导体叠层91的活性区912的吸收能隙可以选择与第二半导体叠层92的活性区922的吸收能隙相同或相异。在本实施例中，第一半导体叠层91的活性区912的吸收能隙小于第二半导体叠层92的活性区922的吸收能隙，由此对不同波段的光产生不同的电流信号。第一半导体叠层91产生的光电流由一第一电极垫914及一第二电极垫915传导，第二半导体叠层92产生的光电流由一第一电极垫924及一第二电极垫925传导。此外，第一型半导体结构911、921具有相同的导电型态，例如：都为N型，且第二型半导体结构913、923具有相同的导电型态，例如：都为P型。
中间结构93包含一高传导层931、一第一屏蔽层932及一第二屏蔽层933。第一屏蔽层932位于高传导层931与第一半导体叠层91的第二型半导体结构913之间，且第二屏蔽层933位于高传导层931与第二半导体叠层92的第二型半导体结构923之间。高传导层931的材料可以为金属、合金或具高掺杂的半导体层，当高传导层931的材料为具高掺杂的半导体层时，掺杂于高传导层931的掺杂物可以使高掺杂层931具有与第一型半导体结构相同或相异的导电型态。
当其中一个半导体叠层吸收一光时，会于其内产生电子空穴对，且电子空穴会相对应地于中间结构93产生感应电荷，若感应电荷累积于中间结构93，对于半导体元件9会有不利的影响。中间结构93的高传导层931的设置可避免感应电荷累积于中间结构93。特别是，当以不同频率的脉冲光使第一半导体叠层91及第二半导体叠层92产生光电流时，为了避免两个光电流产生电流串扰，高传导层931的设计显得重要。举例而言，若无设置高传导层931，第一半导体叠层91照射一第一频率的光时，将使第二半导体叠层92产生感应电荷，造成第二半导体叠层92的输出电信号产生噪声。简言之，如未设置高掺杂层931，第一半导体叠层91及第二半导体叠层92均会因彼此的作动受到干扰，产生电信号的频率、振幅、波形等的变化。此外，第一屏蔽层932及第二屏蔽层933用以将第一半导体叠层91及第二半导体叠层92电性隔绝，以达到独立控制第一半导体叠层91及第二半导体叠层92的功效。在本实施例中，高传导层931的掺杂物浓度大于第一型半导体结构913、923，高掺杂层931的掺杂物浓度大于1×1017/cm3。在本实施例中，第一屏蔽层932及第二屏蔽层933的电阻值都大于1×106欧姆。此外，为了使光可以照射到第一半导体叠层91，中间结构93较佳对于第一半导体叠层91的接收波段具有高穿透率，例如穿透率大于85％。
本实施例的第一半导体叠层91、中间结构93及第二半导体叠层92较佳可以通过外延连续性生长获得，可省略接合第一半导体叠层91及第二半导体叠层92的制作工艺工序，以达到节省制作工艺成本的功效。然而，在其他实施例中，第一半导体叠层91、中间结构93及第二半导体叠层92也可以通过转移及接合制作工艺互相结合在一起。在另一实施例中，中间结构93可以选择包含一第一第一型半导体层、一第二型半导体层及一第二第一型半导体层依序堆叠于第一半导体叠层91的第二型半导体结构913上，以形成一NPN结构或一PNP结构，也可达到上述防止第一半导体叠层91及第二半导体叠层92之间产生电流串扰的目的。本实施例所述的中间结构93也可应用于光接收元件8a～8e的第一半导体叠层81和第二半导体叠层81a之间，及/或光接收元件8d～8e的第二半导体叠层81a及第三半导体叠层81b之间。
需了解的是，本发明中上述的诸多实施例在适当的情况下，是可以彼此互相组合或替换，而非仅限于所描述的特定实施例。本发明所列举的各实施例仅用以说明本发明，并非用以限制本发明的范围。任何人对本发明所作的任何显而易见的修饰或变更接不脱离本发明的精神与范围。

Claims (10)

1.一种光学感测模块，其特征在于，包含：
承载体，具有最上表面与最下表面；
光发射元件，位于该承载体上，具有发光表面；以及
光接收元件，包含III-V族半导体材料且位于该承载体上，具有吸光表面；
其中，该光发射元件与该光接收元件位于该最上表面与该最下表面之间，该发光表面与该最上表面之间具有距离H1，该吸光表面与该最上表面之间具有距离H2，且H1不同于H2。
2.如权利要求1所述的光学感测模块，其中，H1＞H2。
3.如权利要求1所述的光学感测模块，其中，H1＜H2，且该光发射元件的最下表面与该光接收元件的最下表面不在同一水平高度。
4.如权利要求1所述的光学感测模块，其中，该承载体包含第一挡墙、第二挡墙、第三挡墙，该光发射元件位于该第一挡墙与该第二挡墙之间，该光接收元件位于该第二挡墙与该第三挡墙之间。
5.如权利要求4所述的光学感测模块，其中，该第一挡墙与该第二挡墙面对该光发射元件的内表面包含有反射层。
6.如权利要求4所述的光学感测模块，其中，该第二挡墙与该第三挡墙面对该光接收元件的内表面包含有吸光层。
7.如权利要求4所述的光学感测模块，其中，该承载体包含载板，该光发射元件与该光接收元件位于该载板上，该第一挡墙相对于该载板具有第一倾斜角，该第二挡墙相对于该载板具有第二倾斜角，该第一倾斜角大体上与该第二倾斜角相等。
8.如权利要求1所述的光学感测模块，其中，该承载体包含载板、第一挡墙、第二挡墙，该光发射元件与该光接收元件位于该载板上，该第一挡墙相对于该载板具有第一倾斜角，该第二挡墙相对于该载板具有第二倾斜角，且该第一倾斜角与该第二倾斜角均小于90度。
9.如权利要求1所述的光学感测模块，还包含连接器件，位于该承载体与该光发射元件之间。
10.如权利要求1所述的光学感测模块，其中，该光接收元件包含基板、第一半导体叠层、及第二半导体叠层位于该第一半导体叠层及该基板之间。
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