TW202236654A - 半導體裝置 - Google Patents

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Abstract

提供一種半導體裝置。半導體裝置包含基板，基板具有多個光電轉換元件。半導體裝置也包含第一遮光層，第一遮光層設置於基板之上並具有多個第一孔洞。半導體裝置更包含光調整結構，光調整結構設置於第一遮光層之上。此外，半導體裝置包含第二遮光層，第二遮光層設置於光調整結構之上並具有多個第二孔洞。半導體裝置也包含多個第一聚光結構，第一聚光結構設置於第二遮光層之上並覆蓋第二孔洞。半導體裝置更包含第三遮光層，第三遮光層設置於第一聚光結構之上並具有多個第三孔洞。再者，半導體裝置包含多個第二聚光結構，第二聚光結構覆蓋第三孔洞。半導體裝置也包含第一透光層，第一透光層設置於第二遮光層與第三遮光層之間。每個第一聚光結構的折射率與第一透光層的折射率不同。

Description

半導體裝置
本揭露實施例是有關於一種半導體裝置，且特別是有關於一種用於接收和收集傾斜光的半導體裝置。
半導體裝置可被用於各種應用中。舉例來說，近年來，具有光電轉換元件的半導體裝置常被用來作為生物辨識裝置(biometric device)，例如：指紋辨識裝置、臉部辨識裝置、虹膜辨識裝置等。生物辨識裝置可使用人們的固有的物理特徵(例如，指紋、面相、虹膜等)來驗證其身份，且生物辨識裝置常用於可攜式裝置(例如，手機、平板電腦、筆記型電腦等)。生物辨識裝置的這類應用為使用者帶來安全與便捷的使用者體驗。
然而，現有的生物辨識裝置並非在各方面皆令人滿意。舉例來說，用於手機或平板的螢幕下指紋辨識的生物辨識裝置必須感測並收集傾斜的入射光，但具有較大的入射角(例如，大於50度)的傾斜的入射光可能引起(慧形(comatic))像差(aberration)，從而導致來自生物辨識裝置的光電轉換元件的影像訊號品質降低。
在本揭露的一些實施例中，半導體裝置包含至少兩個聚光結構及設置於兩個聚光結構之間的一透光層，且較低的聚光結構的折射率與透光層的折射率不同，因此可有效減少(慧形)像差，從而改善來自半導體裝置的光電轉換元件的影像訊號的品質。
根據本揭露的一些實施例，提供一種半導體裝置。半導體裝置包含基板，基板具有多個光電轉換元件。半導體裝置也包含第一遮光層，第一遮光層設置於基板之上並具有對應於光電轉換元件的多個第一孔洞。半導體裝置更包含光調整結構，光調整結構設置於第一遮光層之上。此外，半導體裝置包含第二遮光層，第二遮光層設置於光調整結構之上並具有對應於第一孔洞的多個第二孔洞。半導體裝置也包含多個第一聚光結構，第一聚光結構設置於第二遮光層之上並覆蓋第二孔洞。半導體裝置更包含第三遮光層，第三遮光層設置於第一聚光結構之上並具有對應於第二孔洞的多個第三孔洞。再者，半導體裝置包含多個第二聚光結構，第二聚光結構設置於第三遮光層之上並覆蓋第三孔洞。半導體裝置也包含第一透光層，第一透光層設置於第二遮光層與第三遮光層之間。每個第一聚光結構的折射率與第一透光層的折射率不同。
在一些實施例中，每個第一聚光結構的折射率高於第一透光層的折射率。
在一些實施例中，第一聚光結構為凸微透鏡。
在一些實施例中，每個第一聚光結構的折射率介於1.5至2.5。
在一些實施例中，每個第一聚光結構的折射率低於第一透光層的折射率。
在一些實施例中，第一聚光結構為凹微透鏡。
在一些實施例中，每個第一聚光結構的折射率介於1.0至1.5。
在一些實施例中，每個第一聚光結構的中心軸與每個第二聚光結構的中心軸分開。
在一些實施例中，每個光電轉換元件對應於一個第一聚光結構及一個第二聚光結構。
在一些實施例中，每個第一聚光結構覆蓋一個第二孔洞。
在一些實施例中，每個第一聚光結構的中心軸與對應的第二聚光結構的中心軸重疊。
在一些實施例中，每個第一聚光結構覆蓋至少兩個第二孔洞。
在一些實施例中，每個第一聚光結構對應於一個第三孔洞。
在一些實施例中，每個第一聚光結構的直徑大於每個第二聚光結構的直徑。
在一些實施例中，半導體裝置更包含第二透光層，第二透光層設置於光調整結構與第二遮光層之間。
在一些實施例中，每個第一聚光結構的折射率與每個第二聚光結構的折射率不同。
在一些實施例中，第一透光層與第二遮光層、第一聚光結構、第三遮光層及第二聚光結構直接接觸。
在一些實施例中，光調整結構為紅外光截止濾光片。
在一些實施例中，每個第一聚光結構及每個第二聚光結構具有球形表面、非球形表面或自由形式表面。
在一些實施例中，光電轉換元件用於感測多數入射光，且每道入射光具有在1度至80度的範圍內的入射角。
以下的揭露內容提供許多不同的實施例或範例以實施本案的不同特徵。以下的揭露內容敘述各個構件及其排列方式的特定範例，以簡化說明。當然，這些特定的範例並非用以限定。例如，若是本揭露實施例敘述了一第一特徵部件形成於一第二特徵部件之上或上方，即表示其可能包含上述第一特徵部件與上述第二特徵部件是直接接觸的實施例，亦可能包含了有附加特徵部件形成於上述第一特徵部件與上述第二特徵部件之間，而使上述第一特徵部件與第二特徵部件可能未直接接觸的實施例。
應理解的是，額外的操作步驟可實施於所述方法之前、之間或之後，且在所述方法的其他實施例中，部分的操作步驟可被取代或省略。
此外，其中可能用到與空間相關用詞，例如「在… 之下」、「下方」、「下」、「在… 之上」、「上方」、「上」及類似的用詞，這些空間相關用詞係為了便於描述圖示中一個(些)元件或特徵部件與另一個(些)元件或特徵部件之間的關係，這些空間相關用詞包括使用中或操作中的裝置之不同方位，以及圖式中所描述的方位。當裝置被轉向不同方位時(旋轉90度或其他方位)，則其中所使用的空間相關形容詞也將依轉向後的方位來解釋。
除非另外定義，在此使用的全部用語(包括技術及科學用語)具有與此篇揭露所屬之一般技藝者所通常理解的相同涵義。應理解的是，這些用語，例如在通常使用的字典中定義的用語，應被解讀成具有與相關技術及本揭露的背景或上下文一致的意思，而不應以一理想化或過度正式的方式解讀，除非在本揭露實施例有特別定義。
以下所揭露之不同實施例可能重複使用相同的參考符號及/或標記。這些重複係為了簡化與清晰的目的，並非用以限定所討論的不同實施例及/或結構之間有特定的關係。
在本揭露實施例中的半導體裝置可用作生物辨識裝置，例如：指紋辨識裝置，但本揭露實施例並非以此為限。本揭露實施例中所示的半導體裝置也可依據需求應用於其他用於感測和收集傾斜的入射光的合適的裝置。
第1圖繪示根據本揭露一實施例的半導體裝置100的部分剖面圖。應注意的是，為了簡便起見，第1圖中可能省略半導體裝置100的一些部件。
參照第1圖，在一些實施例中，半導體裝置100包含基板10。舉例來說，基板10的材料可包含元素半導體(例如，矽或鍺)、化合物半導體(例如，碳化鉭(TaC)、砷化鎵(GaAs)、砷化銦(InAs)或磷化銦(InP))、合金半導體(例如，矽鍺(SiGe)、碳化矽鍺(SiGeC)、磷化砷鎵(GaAsP)或磷化銦鎵(GaInP))、其他合適的半導體或前述之組合，但本揭露實施例並非以此為限。
在一些實施例中，基板10為絕緣層上半導體基板(semiconductor-on-insulator (SOI) substrate)。舉例來說，基板10可為絕緣層上矽基板或絕緣層上鍺基板，但本揭露實施例並非以此為限。在一些實施例中，基板10可為半導體晶圓(例如，矽晶圓或其他合適的半導體晶圓)。在一些實施例中，基板10包含各種導電特徵(例如，導線(conductive line)或導孔(via))。舉例來說，前述導電特徵可由鋁(Al)、銅(Cu)、鎢(W)、其各自之合金、其他合適的導電材料或前述之組合所形成，但本揭露實施例並非以此為限。
如第1圖所示，在一些實施例中，基板10具有多個光電轉換元件11。舉例來說，光電轉換元件11可透過例如離子植入(ion implantation)製程及/或擴散製程的製程所形成。此外，光電轉換元件11可被配置為形成電晶體、光電二極體、PIN二極體及/或發光二極體，但本揭露實施例並非以此為限。在一些實施例中，光電轉換元件11形成陣列結構。
參照第1圖，在一些實施例中，半導體裝置100包含第一遮光層21，第一遮光層21設置於基板10之上。如第1圖所示，第一遮光層21可堆疊於基板10之上並與基板10直接接觸，但本揭露實施例並非以此為限。在一些實施例中，第一遮光層21具有對應於光電轉換元件11的多個第一孔洞21H。舉例來說，第一遮光層21可包含為金屬，例如：鎢(W)、銅(Cu)、銀(Ag)等，但本揭露實施例並非以此為限。此外，第一遮光層21可包含光阻(例如，黑色光阻或其他合適的非透明的光阻)、油墨(例如，黑色油墨或其他合適的非透明的油墨)、模制化合物(molding compound)(例如，黑色模制化合物或其他合適的非透明的模制化合物)、防焊材料(solder mask)(例如，黑色防焊材料或其他合適的非透明的防焊材料)、(黑色)環氧樹脂聚合物、其他合適的材料或前述材料之組合。在一些實施例中，第一遮光層21包含光固化材料、熱固化材料或前述材料之組合。
前述材料可透過沉積製程形成於基板10之上，例如：物理氣相沉積(physical vapor deposition, PVD)、化學氣相沉積(chemical vapor deposition, CVD)、原子層沉積(atomic layer deposition, ALD)、分子束磊晶(molecular beam epitaxy, MBE)、液相磊晶(liquid phase epitaxy, LPE)、其他類似的技術或前述之組合。接著，可執行圖案化製程以將材料圖案化，並形成如第1圖所示(具有第一孔洞21H)的第一遮光層21。更詳細而言，在圖案化製程中移除材料的一些部分，以形成第一孔洞21H。圖案化製程可包含軟烘烤(soft baking)、光罩對準(mask aligning)、曝光(exposure)、曝光後烘烤(post-exposure baking)、顯影(developing)、潤洗(rinsing)、乾燥、其他合適的製程或前述之組合，但本揭露實施例並非以此為限。
參照第1圖，在一些實施例中，半導體裝置100包含光調整結構30，光調整結構30設置於第一遮光層21之上。在一些實施例中，光調整結構30為一紅外光(infrared, IR)截止(cut-off)濾光片，其具有多層膜結構。舉例來說，光調整結構30可截斷具有特定波長(例如，約700 nm至約1100 nm)的紅外光，並允許具有特定波長(例如，約400 nm至約700 nm)的可見光通過，但本揭露實施例並非以此為限。光調整結構30可透過沉積製程所形成。沉積製程的範例如前所述，在此將不再重複，但本揭露實施例並非以此為限。
參照第1圖，在一些實施例中，半導體裝置100包含第二遮光層23，第二遮光層23設置於光調整結構30之上。類似地，在一些實施例中，第二遮光層23具有對應於第一孔洞21H的多個第二孔洞23H。舉例來說，第二遮光層23與第一遮光層21可包含類似或相同的材料，但本揭露實施例並非以此為限。此外，可透過沉積製程將前述材料沉積於光調整結構30之上，接著，可執行圖案化製程以將材料圖案化，並形成如第1圖所示(具有第二孔洞23H)的第二遮光層23，但本揭露實施例並非以此為限。
參照第1圖，在一些實施例中，半導體裝置100包含多個第一聚光結構41，第一聚光結構41設置於第二遮光層23之上。舉例來說，第一聚光結構41可包含透明材料，例如：玻璃、環氧樹脂、矽氧樹脂、聚氨酯、其他適當之材料或其組合，但本揭露實施例並非以此為限。第一聚光結構41可透過光阻熱回流法(photoresist reflow method)、熱壓成型法(hot embossing method)、其他合適的方法或其組合所形成。此外，形成第一聚光結構41的步驟可包含旋轉塗佈製程、微影製程、蝕刻製程、其他合適的製程或其組合，但本揭露實施例並非以此為限。
在一些實施例中，第一聚光結構41為對應於第二孔洞23H的凸微透鏡(convex micro-lens)。如第1圖所示，在一些實施例中，第一聚光結構41覆蓋第二孔洞23H。應注意的是，每個第一聚光結構41的中心軸C1可如第1圖所示與對應的第二孔洞23H的中心分開，但本揭露實施例並非以此為限。
參照第1圖，在一些實施例中，半導體裝置100包含第一透光層51，第一透光層51設置於第二遮光層23之上。具體而言，第一透光層51可堆疊於第二遮光層23和第一聚光結構41之上並與第二遮光層23和第一聚光結構41直接接觸。在一些實施例中，每個第一聚光結構41的折射率高於第一透光層51的折射率。在一些實施例中，每個第一聚光結構41的折射率介於約1.5至約2.5(例如，1.7)，而第一透光層51的折射率介於約1.4至約1.6(例如，1.5)。
第一透光層51的材料可包含透明光阻、聚醯亞胺、環氧樹脂、其他合適的材料或前述之組合，但本揭露實施例並非以此為限。舉例來說，可執行旋轉塗佈製程(spin-on coating process)將前述材料塗佈於第二遮光層23和第一聚光結構41之上，以形成第一透光層51，但本揭露實施例並非以此為限。
參照第1圖，在一些實施例中，半導體裝置100包含第三遮光層25，第三遮光層25設置於第一透光層51與第一聚光結構41之上。亦即，第一透光層51設置於第二遮光層23與第三遮光層25之間。
類似地，在一些實施例中，第三遮光層25具有對應於第二孔洞23H的多個第三孔洞25H。舉例來說，第三遮光層25與第一遮光層21和第二遮光層23可包含類似或相同的材料，但本揭露實施例並非以此為限。此外，可透過沉積製程將前述材料沉積於第一透光層51之上，接著，可執行圖案化製程以將材料圖案化，並形成如第1圖所示(具有第三孔洞25H)的第二遮光層25，但本揭露實施例並非以此為限。
參照第1圖，在一些實施例中，半導體裝置100包含多個第二聚光結構43，第二聚光結構43設置於第三遮光層25之上。在一些實施例中，第二聚光結構43包含透明材料，但與第一聚光結構41不同。亦即，每個第一聚光結構41的折射率與每個第二聚光結構43的折射率不同。舉例來說，每個第二聚光結構43的折射率可介於約1.2至約1.5(例如，1.4)，但本揭露實施例並非以此為限。可透過與形成第一聚光結構41類似的方法或製程來形成第二聚光結構43，但本揭露實施例並非以此為限。
在一些實施例中，第二聚光結構43為對應於第三孔洞25H的凸微透鏡。如第1圖所示，在一些實施例中，第二聚光結構43覆蓋第三孔洞25H。此外，第二聚光結構43可填滿第三孔洞25H。應注意的是，每個第二聚光結構43的中心軸C3可如第1圖所示與對應的第三孔洞25H的中心重疊，但本揭露實施例並非以此為限。
如第1圖所示，在一些實施例中，第一透光層51與第二遮光層23、第一聚光結構41、第三遮光層25及第二聚光結構43直接接觸。亦即，第二遮光層23、第一聚光結構41、第一透光層51、第三遮光層25及第二聚光結構43可彼此堆疊。
如第1圖所示，在一些實施例中，每個第一聚光結構41的中心軸C1與每個第二聚光結構43(或對應的第二聚光結構43)的中心軸C3分開。在一些實施例中，每個光電轉換元件11對應於一個第一聚光結構41及一個第二聚光結構43。應注意的是，光電轉換元件11a可能對應於第1圖的剖面圖中未繪示的一個第一聚光結構41及一個第二聚光結構43。
如第1圖所示，在一些實施例中，每個第一聚光結構41及每個第二聚光結構43具有(半)球形表面。在一些其他的實施例中，每個第一聚光結構41及每個第二聚光結構43具有非球形表面或自由形式(freeform)表面。
如第1圖所示，在一些實施例中，半導體裝置100進一步包含第二透光層53，第二透光層53設置於光調整結構30與第二遮光層23之間。具體而言，第二透光層53可堆疊於光調整結構30之上並與光調整結構30直接接觸，但本揭露實施例並非以此為限。第二透光層53的材料與形成方法可與第一透光層51相同或類似，但本揭露實施例並非以此為限。
如第1圖所示，在一些實施例中，光電轉換元件11用於感測多數入射光L，且每道入射光L具有在約1度至約80度的範圍內的入射角θ。在一些實施例中，每道入射光L通過至少兩個聚光結構(例如，一個第一聚光結構41和一個第二聚光結構43)及介於兩個聚光結構之間的透光層(例如，第一透光層51)，且較低的聚光結構的折射率與透光層的折射率不同。即便當傾斜的入射光具有較大的入射角(例如，大於50度)，也可有效減少(慧形)像差，達到來自半導體裝置100的光電轉換元件11的影像訊號的較高的品質。
第2圖繪示根據本揭露另一實施例的半導體裝置102的部分剖面圖。應注意的是，為了簡便起見，第2圖中可能省略半導體裝置102的一些部件。
參照第2圖，半導體裝置102包含基板10，基板10具有多個光電轉換元件11。半導體裝置102也包含第一遮光層21，第一遮光層21設置於基板10之上並具有對應於光電轉換元件11的多個第一孔洞21H。半導體裝置102更包含光調整結構30，光調整結構30設置於第一遮光層21之上。此外，半導體裝置102包含第二遮光層23，第二遮光層23設置於光調整結構30之上並具有對應於第一孔洞21H的多個第二孔洞23H。半導體裝置102也包含多個第一聚光結構41’，第一聚光結構41’設置於第二遮光層23之上並覆蓋第二孔洞23H。半導體裝置102更包含第三遮光層25，第三遮光層25設置於第一聚光結構41’之上並具有對應於第二孔洞23H的多個第三孔洞25H。再者，半導體裝置102包含多個第二聚光結構43，第二聚光結構43設置於第三遮光層25之上並覆蓋第三孔洞25H。半導體裝置102也包含第一透光層51，第一透光層51設置於第二遮光層23與第三遮光層25之間。
在本實施例中，每個第一聚光結構41’的折射率高於第一透光層51的折射率，第一聚光結構41’為對應於第二孔洞23H的凸微透鏡，且第二聚光結構43為對應於第三孔洞25H的凸微透鏡。
如第2圖所示，在一些實施例中，每個第一聚光結構41’覆蓋至少兩個第二孔洞23H，而每個第二聚光結構43覆蓋一個第三孔洞25H。此外，如第2圖所示，在一些實施例中，每個第一聚光結構41’的中心軸C1’與對應的第二聚光結構43的中心軸C3重疊。
如第2圖所示，在一些實施例中，每個第一聚光結構41’對應於一個第三孔洞25H。在一些實施例中，每個第一聚光結構41’的直徑D41大於每個第二聚光結構43(或對應的第二聚光結構43)的直徑D43。亦即，在一些實施例中，兩個或更多個光電轉換元件11共享相同的第一聚光結構41’及第二聚光結構43。
第3圖繪示根據本揭露一實施例的半導體裝置104的部分剖面圖。應注意的是，為了簡便起見，第3圖中可能省略半導體裝置104的一些部件。
在一些實施例中，每個第一聚光結構42的折射率低於第一透光層51的折射率。在本實施例中，每個第一聚光結構42的折射率介於約1.0至約1.5(例如，1.3)，而第一透光層51的折射率介於約1.4至約1.6(例如，1.5)。
如第3圖所示，在一些實施例中，第一聚光結構42為對應於第二孔洞23H的凹微透鏡(concave micro-lens)，而第二聚光結構43為對應於第三孔洞25H的凸微透鏡。
類似地，如第3圖所示，在一些實施例中，每個第一聚光結構42的中心軸C2與每個第二聚光結構43(或對應的第二聚光結構43)的中心軸C3分開。在一些實施例中，每個光電轉換元件11對應於一個第一聚光結構42及一個第二聚光結構43。應注意的是，光電轉換元件11a可能對應於第3圖的剖面圖中未繪示的一個第一聚光結構42及一個第二聚光結構43。
第4圖繪示根據本揭露另一實施例的半導體裝置106的部分剖面圖。應注意的是，為了簡便起見，第4圖中可能省略半導體裝置106的一些部件。
在本實施例中，每個第一聚光結構42’的折射率低於第一透光層51的折射率，第一聚光結構42’為對應於第二孔洞23H的凹微透鏡，而第二聚光結構43為對應於第三孔洞25H的凸微透鏡。
如第4圖所示，在一些實施例中，每個第一聚光結構42’覆蓋至少兩個第二孔洞23H，而每個第二聚光結構43覆蓋一個第三孔洞25H。此外，如第4圖所示，在一些實施例中，每個第一聚光結構42’的中心軸C2’與對應的第二聚光結構43的中心軸C3重疊。
如第4圖所示，在一些實施例中，每個第一聚光結構42’對應於一個第三孔洞25H。在一些實施例中，每個第一聚光結構42’的直徑D42大於每個第二聚光結構43(或對應的第二聚光結構43)的直徑D43。亦即，在一些實施例中，兩個或更多個光電轉換元件11共享相同的第一聚光結構42’及第二聚光結構43。
綜上所述，根據本揭露一些實施例的半導體裝置包含至少兩個聚光結構及設置於兩個聚光結構之間的一透光層，且較低的聚光結構的折射率與透光層的折射率不同，因此可有效減少(慧形)像差，從而改善來自半導體裝置的光電轉換元件的影像訊號的品質。
以上概述數個實施例的部件，以便在本揭露所屬技術領域中具有通常知識者可以更理解本揭露實施例的觀點。在本揭露所屬技術領域中具有通常知識者應該理解，他們能以本揭露實施例為基礎，設計或修改其他製程和結構以達到與在此介紹的實施例相同之目的及/或優勢。在本揭露所屬技術領域中具有通常知識者也應該理解到，此類等效的結構並無悖離本揭露的精神與範圍，且他們能在不違背本揭露之精神和範圍之下，做各式各樣的改變、取代和替換。因此，本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。另外，雖然本揭露已以數個較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露。
整份說明書對特徵、優點或類似語言的引用，並非意味可以利用本揭露實現的所有特徵和優點應該或者可以在本揭露的任何單個實施例中實現。相對地，涉及特徵和優點的語言被理解為其意味著結合實施例描述的特定特徵、優點或特性包括在本揭露的至少一個實施例中。因而，在整份說明書中對特徵和優點以及類似語言的討論可以但不一定代表相同的實施例。
再者，在一個或多個實施例中，可以任何合適的方式組合本揭露的所描述的特徵、優點和特性。根據本文的描述，相關領域的技術人員將意識到，可在沒有特定實施例的一個或多個特定特徵或優點的情況下實現本揭露。在其他情況下，在某些實施例中可辨識附加的特徵和優點，這些特徵和優點可能不存在於本揭露的所有實施例中。
100,102,104,106:半導體裝置 10:基板 11,11a:光電轉換元件 21:第一遮光層 21H:第一孔洞 23:第二遮光層 23H:第二孔洞 25:第三遮光層 25H:第三孔洞 30:光調整結構 41,41’42,42’:第一聚光結構 43:第二聚光結構 51:第一透光層 53:第二透光層 C1,C1’,C2,C2’:第一聚光結構的中心軸 C3:第二聚光結構的中心軸 D41:第一聚光結構的直徑 D43:第二聚光結構的直徑 L:入射光 θ:入射角
以下將配合所附圖式詳述本揭露實施例。應注意的是，各種特徵部件並未按照比例繪製且僅用以說明例示。事實上，元件的尺寸可能經放大或縮小，以清楚地表現出本揭露實施例的技術特徵。 第1圖繪示根據本揭露一實施例的半導體裝置的部分剖面圖。 第2圖繪示根據本揭露另一實施例的半導體裝置的部分剖面圖。 第3圖繪示根據本揭露一實施例的半導體裝置的部分剖面圖。 第4圖繪示根據本揭露另一實施例的半導體裝置的部分剖面圖。
100:半導體裝置
10:基板
11,11a:光電轉換元件
21:第一遮光層
21H:第一孔洞
23:第二遮光層
23H:第二孔洞
25:第三遮光層
25H:第三孔洞
30:光調整結構
41:第一聚光結構
43:第二聚光結構
51:第一透光層
53:第二透光層
C1:第一聚光結構的中心軸
C3:第二聚光結構的中心軸
L:入射光
θ:入射角

Claims (10)

  1. 一種半導體裝置，包括： 一基板，具有複數個光電轉換元件； 一第一遮光層，設置於該基板之上並具有對應於該些光電轉換元件的複數個第一孔洞； 一光調整結構，設置於該第一遮光層之上； 一第二遮光層，設置於該光調整結構之上並具有對應於該些第一孔洞的複數個第二孔洞； 複數個第一聚光結構，設置於該第二遮光層之上並覆蓋該些第二孔洞； 一第三遮光層，設置於該些第一聚光結構之上並具有對應於該些第二孔洞的複數個第三孔洞； 複數個第二聚光結構，設置於該第三遮光層之上並覆蓋該些第三孔洞；以及 一第一透光層，設置於該第二遮光層與該第三遮光層之間； 其中每該第一聚光結構的折射率與該第一透光層的折射率不同。
  2. 如請求項1之半導體裝置，其中每該第一聚光結構的折射率高於該第一透光層的折射率，該些第一聚光結構為凸微透鏡，且每該第一聚光結構的折射率介於1.5至2.5。
  3. 如請求項1之半導體裝置，其中每該第一聚光結構的折射率低於該第一透光層的折射率，該些第一聚光結構為凹微透鏡，且每該第一聚光結構的折射率介於1.0至1.5。
  4. 如請求項1之半導體裝置，其中每該第一聚光結構的中心軸與每該第二聚光結構的中心軸分開，且每該第一聚光結構及每該第二聚光結構具有球形表面、非球形表面或自由形式表面。
  5. 如請求項1之半導體裝置，其中每該光電轉換元件對應於該些第一聚光結構的一個及該些第二聚光結構的一個，該些光電轉換元件用於感測複數入射光，且每該入射光具有在1度至80度的範圍內的入射角。
  6. 如請求項5之半導體裝置，其中每該第一聚光結構覆蓋該些第二孔洞的至少一個。
  7. 如請求項1之半導體裝置，每該第一聚光結構的中心軸與該些第二聚光結構中對應的一個的中心軸重疊，且每該第一聚光結構及每該第二聚光結構具有球形表面、非球形表面或自由形式表面。
  8. 如請求項1之半導體裝置，其中每該第一聚光結構對應於該些第三孔洞的一個。
  9. 如請求項1之半導體裝置，其中每該第一聚光結構的直徑大於每該第二聚光結構的直徑。
  10. 如請求項1之半導體裝置，更包括： 一第二透光層，設置於該光調整結構與該第二遮光層之間； 其中該第一透光層與該第二遮光層、該些第一聚光結構、該第三遮光層及該些第二聚光結構直接接觸，且該光調整結構為一紅外光截止濾光片。
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