TWI591324B - 具有導光特徵之光學感測器及其製備方法 - Google Patents

具有導光特徵之光學感測器及其製備方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI591324B
TWI591324B TW105101180A TW105101180A TWI591324B TW I591324 B TWI591324 B TW I591324B TW 105101180 A TW105101180 A TW 105101180A TW 105101180 A TW105101180 A TW 105101180A TW I591324 B TWI591324 B TW I591324B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
light guiding
optical sensor
light
semiconductor layer
region
Prior art date
Application number
TW105101180A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201627651A (zh
Inventor
陳進來
游騰健
李淵哲
Original Assignee
Pgi股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pgi股份有限公司 filed Critical Pgi股份有限公司
Publication of TW201627651A publication Critical patent/TW201627651A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI591324B publication Critical patent/TWI591324B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0232—Optical elements or arrangements associated with the device
    • H01L31/02327—Optical elements or arrangements associated with the device the optical elements being integrated or being directly associated to the device, e.g. back reflectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/09—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
    • G01N21/648—Specially adapted constructive features of fluorimeters using evanescent coupling or surface plasmon coupling for the excitation of fluorescence
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details
    • G01J1/04—Optical or mechanical part supplementary adjustable parts
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/03—Cuvette constructions
    • G01N21/0303—Optical path conditioning in cuvettes, e.g. windows; adapted optical elements or systems; path modifying or adjustment
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
    • G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
    • G01N21/7703—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator using reagent-clad optical fibres or optical waveguides
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14636—Interconnect structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/02002—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations
    • H01L31/02005—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
    • G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
    • G01N2021/7753—Reagent layer on photoelectrical transducer
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
    • G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
    • G01N2021/7769—Measurement method of reaction-produced change in sensor
    • G01N2021/7786—Fluorescence
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
    • G01N21/6452—Individual samples arranged in a regular 2D-array, e.g. multiwell plates
    • G01N21/6454—Individual samples arranged in a regular 2D-array, e.g. multiwell plates using an integrated detector array
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/06—Illumination; Optics
    • G01N2201/064—Stray light conditioning
    • G01N2201/0642—Light traps; baffles
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4214—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms the intermediate optical element having redirecting reflective means, e.g. mirrors, prisms for deflecting the radiation from horizontal to down- or upward direction toward a device
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Description

具有導光特徵之光學感測器及其製備方法
本揭露係關於具有導光特徵之光學感測器及其製備方法。
光學感測器廣泛用於各種影像應用與產品，例如相機、掃描器、複印機、以及類似物。用於不同技術領域中的光學感測器係設計為不同目的。
為了增進光學感測器的效能且縮小尺寸，使用不同設計的光學感測器。評估效能的方法之一係量測光學感測器的量子效率。量子效率係撞擊光學感測器產生電荷載體的光子百分比。這是量測光學感測器對於光的電敏感性。
上文之「先前技術」說明僅係提供背景技術，並未承認上文之「先前技術」說明揭示本揭露之標的，不構成本揭露之先前技術，且上文之「先前技術」之任何說明均不應作為本案之任一部分。
本揭露之一方面係提供具有導光特徵的光學感測器及 其製備方法。
根據本揭露的此方面，光學感測器包括半導體層，其包括電路區與光學感測區、在光學感測區上方的樣品置放部、在樣品置放部與光學感測區之間的導光結構、以及在電路區上方的電互連結構，其中電互連結構與導光結構係以整合方式形成，以及導光結構係將來自樣品置放部的發射光導引至光學感測區。
在一些實施例中，電互連結構包括至少一電接點於該電路區上方，以及該導光結構包括至少一第一導光部於該光學感測區上方。
在一些實施例中，半導體層具有水平上表面，並且至少一電接點與至少一第一導光部實質延伸於相同的水平平面，其係平行於水平上表面並且位於水平上表面上方。
在一些實施例中，導光結構包括複數個呈環形配置的第一導光部。
在一些實施例中，至少一第一導光部係環形導光部。
在一些實施例中，電互連結構包括於至少一電接點上方的至少一電通道，以及導光結構包括於至少一第一導光部上方的至少一第二導光部。
在一些實施例中，半導體層具有水平上表面，並且至少一電通道與至少一第二導光部係實質延伸於相同的水平平面，其係平行於水平上表面並且位於水平上表面上方。
在一些實施例中，導光結構包括複數個呈環形配置的 第二導光部。
在一些實施例中，至少一第二導光部係環形通道。
在一些實施例中，導光結構係自半導體層的水平上表面延伸。
在一些實施例中，導光結構包括位於半導體層上方之第一層中的內導光條，以及位於半導體層上方之第二層中的外導光條。
在一些實施例中，該導光結構接近該樣品置放部的上方區的寬度係大於接近該感光區的底部區的寬度。
在一些實施例中，該導光結構接近該感光區的底部區的寬度係大於接近該樣品置放部的該上方區的寬度。
根據本揭露的另一方面，光學感測器包括半導體層，其包括電路區與光學感測區、在光學感測區上方的樣品置放部、在電路區上方的至少一電接點、以及至少一第一導光部，其係將來自樣品置放部的發射光導引至光學感測區，其中半導體層具有水平上表面，第一導光部係在樣品置放部與光學感測區之間，以及該至少一電接點與至少一第一導光部係實質延伸於相同的水平面，其係平行於該水平上表面並且係在該水平上表面上方。
在一些實施例中，該至少一電接點與該至少一第一導光部係以整合方式形成。
根據本揭露的另一方面，光感測器包括具有光學感測區的半導體層、位於光學感測區上方的樣引握持部、以及導光結構， 其係將來自樣品置放部的發射光導引至光學感測區，其中導光結構包括從半導體層之水平上表面延伸的至少一導光間隙壁，以及導光結構於接近樣品置放部具有逐漸變細的頂端。
在一些實施例中，導光結構包括複數個呈環形配置的導光間隙壁。
在一些實施例中，導光結構包括環形的導光間隙壁。
在一些實施例中，光學感測器包括位於光學感測區上方的複數個介電層，其中至少一導光間隙壁係延伸穿過複數個介電層。
在一些實施例中，導光結構具有相對於半導體層而傾斜的側壁，並且半導體層的水平上表面與該側壁之間的夾角係約60度至89.5度。
將導光結構設計為防止光散射。由於導光結構的設計，可將來自樣品置放部的發射光更有效率地導引至光學感測區中的感光區。再者，導光結構的製造符合後段製程(back-end-of-line，BEOL)金屬化技術，並且於與電互連結構與感光區之多接合光二極體相同的晶粒中以相同的製程所製造而得。此外，藉由相同的製程，在相同的晶粒中，而非在兩個分隔的裝置中，整合電互連結構與感光區的多接合光二極體。因此，可大幅縮小光學感測器的尺寸。
前述內容已相當廣泛地概述本揭露的特徵與技術優點，因而可更理解以下本揭露之詳細說明。以下敘述本揭露的其他特徵與優點，其係形成本揭露之申請專利範圍的標的。該技藝之技術人 士應理解所揭露的概念與特定實施例可作為基礎而修飾或設計其他結構或製程以完成本揭露之相同目的。該技藝之技術人士亦應理解此君等建構並不脫離申請專利範圍所主張之本揭露的精神與範圍。
100‧‧‧光學感測器
101‧‧‧介電層
102‧‧‧介電層
103‧‧‧介電層
104‧‧‧介電層
105‧‧‧介電層
106‧‧‧介電層
111‧‧‧半導體層
111A‧‧‧電路區
111B‧‧‧光學感測區
23‧‧‧樣品置放部
130‧‧‧導光結構
8‧‧‧光
55‧‧‧感光區
231‧‧‧樣品
140‧‧‧電互連結構
141‧‧‧電接點
112‧‧‧水平上表面
131‧‧‧第一導光部
101‧‧‧介電層
142‧‧‧電通道
143‧‧‧電金屬層
132‧‧‧第二導光部
133‧‧‧第三導光部
100’‧‧‧光學感測器
130’‧‧‧導光結構
100”‧‧‧光學感測器
130”‧‧‧導光結構
130A‧‧‧導光結構
131A‧‧‧第一導光部
132A‧‧‧環形第二導光部
130B‧‧‧導光結構
131B‧‧‧第一導光部
132B‧‧‧第二導光部
130C‧‧‧導光結構
131C‧‧‧內導光條
132C‧‧‧外導光條
81‧‧‧光
149‧‧‧電子裝置
200‧‧‧光學感測器
230‧‧‧導光結構
201‧‧‧介電層
202‧‧‧介電層
203‧‧‧介電層
204‧‧‧介電層
205‧‧‧介電層
242‧‧‧電通道
243‧‧‧電金屬層
232‧‧‧第二導光部
233‧‧‧第三導光部
240‧‧‧電互連結構
200’‧‧‧光學感測器
230’‧‧‧導光結構
200”‧‧‧光學感測器
230”‧‧‧導光結構
2021A‧‧‧孔
2021B‧‧‧孔
123‧‧‧導光層
300‧‧‧光學感測器
330‧‧‧導光結構
332‧‧‧頂端
331‧‧‧導光間隙壁
300’‧‧‧光學感測器
331‧‧‧側壁
301‧‧‧孔
302‧‧‧金屬層
105‧‧‧介電層
147‧‧‧金屬層
147A‧‧‧開口
303‧‧‧介電層
304‧‧‧介電層
由以下詳細說明與附隨圖式得以最佳了解本申請案揭示內容之各方面。注意，根據產業之標準實施方式，各種特徵並非依比例繪示。實際上，為了清楚討論，可任意增大或縮小各種特徵的尺寸。
第1A圖係根據本揭露的一些實施例說明光學感測器的剖面圖。
第1B圖係根據本揭露的一些實施例說明光學感測器的剖面圖。
第1C圖係根據本揭露的一些實施例說明光學感測器的剖面圖。
第2圖係根據本揭露的一些實施例說明導光結構的俯視圖。
第3圖係根據本揭露的一些實施例說明導光結構的俯視圖。
第4圖係根據本揭露的一些實施例說明導光結構的俯視圖。
第5圖至第10圖係根據本揭露的一些實施例說明製備光學感測器的剖面圖。
第11A圖係根據本揭露的一些實施例說明光學感測器的剖面圖。
第11B圖係根據本揭露的一些實施例說明光學感測器的剖面圖。
第11C圖係根據本揭露的一些實施例說明光學感測器的剖面圖。
第12圖至第17圖係根據本揭露的一些實施例說明製備光學感測器的剖面圖。
第18A圖係根據本揭露的一些實施例說明光學感測器的剖面圖。
第18B圖係根據本揭露的一些實施例說明光學感測器的剖面圖。
第19圖至第23圖係根據本揭露的一些實施例說明製備光學感測器的剖面圖。
本揭露之以下說明與附隨圖式併入且構成本案說明書之一部分，說明本揭露的實施例，然而，本揭露並不以實施例為限。此外，可適當整合以下實施例用於完成另一實施例。
「一實施例」、「實施例」、「例示實施例」、「其他實施例」、「另一實施例」等係指所述之本揭露的實施例可包含特定特徵、結構、或特性，但並非每一實施例必須包含該特徵、結構、或特性。再者，重複使用「在實施例中」一詞並非必須指相同的實施例，當然亦可為相同的實施例。
本揭露係關於具有導光特徵的光學感測器。為了使本揭露可被完全理解，以下說明內容提供詳細的步驟與結構。顯然，本揭露的實施並不限制該技藝之技術人士已知的特定細節。此外，已知的結構與步驟不再詳述，因而不會非必要地限制本揭露。本揭露的較佳實施例詳述如下。然而，除了詳細說明之外，本揭露亦可廣泛實施於其他實施例中。本揭露的範圍不受限於詳細說明，而是由申請專利範圍定義。
第1A圖係根據本揭露的一些實施例說明光學感測器100的剖面圖。在一些實施例中，光學感測器100包括半導體層111，其具有電路區111A與光學感測區111B、在光學感測區111B上方的樣品置 放部、在樣品置放部23與光學感測區111B之間的導光結構130、以及在電路區111A上方的電互連結構140。在一些實施例中，導光結構130係將來自樣品置放部23的發射光導引至光學感測區111B。
在一些實施例中，半導體層111係矽基板，其包含在光學感測區111B中的感光區55，用於偵測不同波長的光，以及樣品置放部23係用於握持分析的樣品231。在一些實施例中，樣品置放部23係位於導光結構130上方的導波結構120中，以及感光區55係多接合光二極體，其係位於導光結構130下方的磊晶區中。在一些實施例中，半導體層111中的感光區55以及導波結構120中的樣品置放部23係揭露於美國專利申請案第14/695,675中，其全部內容係併入本文中作為參考。
當具有約450奈米至約500奈米之波長的光8照射在樣品置放部23中的樣品231上時，樣品231發出光81，例如螢光，以及導光結構130係將發出的光81導引至感光區55。例如，發出的螢光之波長可為樣品231的材料特性。例如，在一些實施例中，樣品231發出具有不同波長的螢光。在一些實施例中，感光區55係經由導體而電連接至電互連結構140，因而將感光區55中產生的電荷載體轉移至電互連結構140中的電路，用於進一步信號處理與/或輸出至信號處理電子器件，例如DSP或微處理器。
在一些實施例中，電互連結構140與導光結構130係以整合方式形成。在一些實施例中，藉由實質相同的製程形成電互連結構140與導光結構130的對應元件，其具有實質相同的物理與化學性 質。
在一些實施例中，電互連結構140包括位於電路區111A上方的至少一電接點141，以及導光結構130包括位於光學感測區111B上方的至少一第一導光部131。在一些實施例中，藉由相同製程與相同材料，同時實質形成第一導光部131與電接點141，以及第一導光部131與電互連接點141具有實質相同的物理與化學性質。
在一些實施例中，半導體層111具有水平上表面112，以及電接點141與第一導光部131實質延伸於相同的水平平面中，其係與水平上表面112平行並且位於水平上表面112上方。在一些實施例中，光學感測器100具有位於水平上表面112上方的介電層101，以及電接點141與第一導光部131係位於介電層101中。在一些實施例中，電接點141與第一導光部131的底端係實質齊平，電接點141與第一導光部131的上端係實質齊平；因此，可經由相同的製程，形成電接點141與第一導光部131。
在一些實施例中，電互連結構140包括位於電接點141上方的至少一電通道142，以及導光結構130包括位於第一導光部131上方的至少一第二導光部132。在一些實施例中，藉由實質相同的製程與相同的材料，同時形成第二導光部132與電通道142，並且第二導光部132與電通道142具有實質相同的物理與化學性質。
在一些實施例中，電互連結構140具有位於電通道142與電接點141之間的電金屬層143；同樣地，導光結構130具有位於第二導光部132與第一導光部131之間的第三導光部133。在一些實施例 中，藉由實質相同的製程與相同的材料，可同時形成第三導光部133與電金屬層143，並且第三導光部133與電金屬層143具有實質相同的物理與化學性質。
在一些實施例中，電通道142與第二導光部132實質延伸於相同的水平平面中，其係平行於水平上表面112並且於水平上表面112上方。在一些實施例中，光學感測器100具有位於水平上表面112上方的介電層102，以及電通道142與第二導光部132係位於介電層102中。在一些實施例中，電金屬層143與第三導光部133的底端係實質齊平，電通道142與第二導光部132的上端係實質齊平；因此，可經由相同的製程形成電接點141與第一導光部131。
在一些實施例中，光學感測器100具有於介電層101上方的複數個介電層102-104，各介電層具有至少一電通道142與至少一第二導光部132實質延伸於相同的水平平面。在一些實施例中，可任選在一些介電層中實施第二導光部132，而非在所有介電層中實施。在一些實施例中，導光結構130垂直延伸，或是相對於半導體層111的水平上表面112傾斜的方式延伸。在一些實施例中，上介電層104中的第二導光部132之間的水平距離係大於下介電層102中的第二導光部之間的水平距離；換言之，沿著自樣品置放部23至感光區55的光前進方向，水平距離縮小。
第1B圖係根據一些實施例說明光學感測器100’的剖面圖。第1B圖所示之光學感測器100’係與第1A圖所示的光學感測器100實質相同，差別在於導光結構的設計。在第1A圖中，上方區(接近樣 品置放部23)的導光結構130之寬度係大於底部區(接近感光區55)的導光結構130之寬度；相對地，在第1B圖中，底部區(接近感光區55)的導光結構130’之寬度係大於上方區(接近樣品置放部23)的導光結構130’之寬度。
第1C圖係根據本揭露的一些實施例說明光學感測器100”的剖面圖。第1C圖所示的光學感測器100”係與第1A圖所示的光學感測器100實質相同，差別在於導光結構的設計。在第1A圖中，上方區(接近樣品置放部23)的導光結構130之寬度係大於底部區(接近感光區55)的導光結構之寬度；相對地，在第1C圖中，底部區(接近感光區55)的導光結構130”之寬度係與上方區(接近樣品置放部23)的導光結構之寬度實質相同。換言之，導光結構130”的內部側壁係實質垂直於水平上表面112。
第2圖係根據本揭露的一些實施例說明導光結構130A的俯視圖。在一些實施例中，導光結構130A包括環形第一導光部131A與環形第二導光部132A。在一些實施例中，環形第一導光部131A可任選位於環形第二導光部132A的內部或外部，以及可在導光結構130A中任意配置更多的第二導光部。在一些實施例中，環形第一導光部131A的外圓周可任選地重疊環形第二導光部132A的內圓周，其中環形第一導光部131A係位於環形第二導光部132A的內部，或反之亦然。
第3圖係根據本揭露的一些實施例說明導光結構130B的俯視圖。在一些實施例中，導光結構130B包括複數個呈環形配置的 第一導光部131B，以及複數個呈環形配置的第二導光部132B。在一些實施例中，複數個第一導光部131B可任選地位於複數個第二導光部132B的內部或外部，並且可在導光結構130B中任選地配置更多第二導光部。在一些實施例中，第一導光部131B的外圓周可任選地重疊第二導光部132B的內圓周，其中第一導光部131B係位於第二導光部132B的內部，或反之亦然。
第4圖係根據本揭露的一些實施例說明導光結構130C的俯視圖。在一些實施例中，導光結構130C包括內導光條131C作為半導體層111上方之介電層101中的第一導光部，以及外導光條132C作為半導體層111上方之介電層102中的第二導光部。在一些實施例中，導光條131C可任選地位於導光條132C的內部或外部，並且可在導光結構130C中任選配置更多導光條。在一些實施例中，內導光條的外周界可任選地重疊外導光條的內周界。在一些實施例中，各導光條131C可進一步側向分割為幾塊；同樣地，各導光條132C可進一步側向分割為幾塊。在一些實施例中，導光條131C可任選地連接以形成整合的矩形導光環，以及導光條132C可任選地連接以形成整合的矩形導光環。
由於導光結構130防止光散射的設計目的，來自樣品置放部23發射的光81可被更有效率地導引至光學感測區111B中的感光區55。再者，導光結構130、電互連結構140以及感光區55之多接合二極體的製造係依照後段製程(BEOL)金屬化技術，並且可在相同晶粒中藉由相同的製程製造而得。此外，藉由同一製程，在相同晶粒中整合 導光結構130、電互連結構140與感光區的多接合光二極體，而非在兩個分隔的裝置中。因此，可大幅縮小光學感測器100的尺寸。
第5圖至第10圖係根據本揭露的一些實施例說明製備光學感測器的剖面圖。在一些實施例中，第5圖至第10圖所揭露的製程係依照鋁後段製程(BEOL)金屬化技術。
參閱第5圖，在一些實施例中，在半導體層111中形成感光區55，在電路區111A上方形成電子裝置149，例如電晶體，而後在半導體層111上藉由沉積與平坦化製程形成層間介電層101。接著，進行微影、蝕刻、沉積、以及平坦化製程，在電路區111A上方形成電接點141以及在光學感測區111B上方形成第一導光部131。在一些實施例中，電接點141與第一導光部131包含鎢(W)。
參閱第6圖，進行微影與蝕刻製程，在電接點141上方形成電金屬層143以及在第一導光部131上方形成第三導光部133。在一些實施例中，電金屬層143與第三導光部133包含鋁(Al)。
參閱第7圖，藉由沉積與平坦化製程，在層間介電層101上形成金屬間介電層102。在一些實施例中，金屬間介電層102包含HDP沉積製程形成的下部102A以及PECVD製程形成的上層102B。
參閱第8圖，進行微影、蝕刻、沉積與平坦化製程，在電接點141上方形成在電通道142以及在第一導光部131上方形成第二導光部132。在一些實施例中，電通道142與第二導光部132包含鎢(W)。
參閱第9圖，重複第6圖、第7圖與第8圖所揭露的製 程，形成複數個金屬間介電層103、104、105，其具有第二導光部132、電通道142、第三導光部133以及電金屬層143。接著，藉由包含沉積、微影與蝕刻製程的製程，形成具有開口147A的金屬層147，其中開口147A可為矩形開口。金屬層147係作為光遮蔽層，其中開口147A暴露感光區55用於接收來自樣品置放部23的光，同時金屬層147覆蓋其他區域。此外，金屬層147可作為接點墊，用於藉由打線接合而形成電連接至外部的印刷電路板(PCB)。在一些實施例中，金屬層147的厚度係大於下方金屬層的厚度，以及金屬層147的厚度較佳係大於4,000埃。
而後，進行介電沉積與平坦化製程，以形成介電層106於金屬層147上，並且填充開口147A。在一些實施例中，介電沉積係PECVD製程，以及平坦化係氧化物CMP製程。在一些實施例中，介電沉積包含旋塗玻璃(SOG)、SOG硬化、SOG回蝕、以及PECVD製程。在一些實施例中，介電層106包含氧化矽或氮化矽，氮化矽較佳係用於吸收波長為488奈米的背景光。
參閱第10圖，進行沉積製程，在金屬間介電層105上方形成濾波層119。而後，進行沉積製程，以於濾波層119上方形成下包覆層121與核心層123；接著，對於感光區55上方之具有樣品置放部23的上包覆層125進行沉積、微影以及蝕刻製程。在一些實施例中，核心層123的折射率大於包覆層121與125的折射率。
在一些實施例中，樣品231所發出的波長可穿透濾波層119，來自樣品置放部23發出的光81係穿過濾波層119朝向感光區55移 動。下包覆層121、核心層123以及上包覆層125形成導波結構120。在一些實施例中，下包覆層121與上包覆層125包含氧化物，例如SiO2。在一些實施例中，核心層123包含介電質，例如Ta2O5或是SiON。
總而言之，第5圖至第10圖所示之實施例的特徵在於以整合方式形成導光結構(第一導光部、第二導光部、第三導光部)與電互連結構(電接點、電通道、電金屬層)，亦即實質藉由相同的製程與相同的材料，同時形成導光結構與電互連結構，導光結構與電互連結構的對應元件具有實質相同的物理與化學性質。此外，整合方式形成導光結構與電互連結構不僅降低製造成本，亦簡化製程。
第11A圖係根據本揭露的一些實施例說明光學感測器200的剖面圖。在一些實施例中，光學感測器200包括具有電路區111A與光學感測區111B的半導體層111、在光學感測區111B上方的樣品置放部23、在電路區111A上方包含至少一電接點141的電互連結構240、以及在樣品置放部23與光學感測區111A之間包含至少一第一導光部131的導光結構230。
在一些實施例中，電互連結構240與導光結構230係以整合方式形成。在一些實施例中，藉由實質相同製程形成電互連結構240的元件與導光結構230的元件，其具有實質相同的物理與化學性質。
在一些實施例中，藉由實質相同製程與相同材料，同時形成第一導光部131與電接點141，並且第一導光部131與電互連接點141具有實質相同的物理與化學性質。在一些實施例中，半導體層 111具有水平上表面112，至少一電接點141與至少一第一導光部131實質延伸於相同水平平面，其係平行於水平上表面112並且於水平上表面112上方，以及導光結構230係將從樣品置放部23發射的光81導引至光學感測區111A。
在一些實施例中，光學感測器200包括層間介電層101與複數個金屬間介電層202、203、204、205，其中層間介電層101具有電接點141與第一導光部131，而金屬間介電層202-205具有於電路區111A上方的至少一電通道242與至少一電金屬層243，以及於光學感測區111B上方的至少一第二導光部232與至少一第三導光部233。在一些實施例中，導光結構230可使用第2圖所示之環形佈局、第3圖所示之塊狀佈局、或是第4圖所示之條狀佈局。
在一些實施例中，藉由相同製程與相同材料，實質同時形成第三導光部233與電金屬層243，並且第三導光部233與電金屬層243具有實質相同的物理與化學性質。在一些實施例中，電金屬層243與第三導光部233實質延伸於相同水平平面，其係與水平上表面112平行並且於水平上表面112上方。電金屬層243與第三導光部233的上端係實質齊平，電金屬層243與第三導光部233的底端係實質齊平，其可經由相同的製程形成。
在一些實施例中，藉由實質相同的製程與相同的材料，同時形成第二導光部232與電通道242，並且第二導光部232與電通道242具有實質相同的物理與化學性質。在一些實施例中，電通道242與第二導光部232實質延伸於相同水平平面，其係平行於水平上表 面112並且於水平上表面112上方。電通道242與第二導光部232的上端係實質齊平，電通道242與第二導光部232的底端係實質齊平，其可經由相同的製程形成。
在一些實施例中，可在一些介電層中，而非在全部的介電層中，任選實施第二導光部232。在一些實施例中，上介電層205中的第二導光部232之間的水平距離係大於下介電層203中的第二導光部之間的水平距離；換言之，沿著自樣品置放部23至光學感測區111B中的感光區55之光前進方向，水平距離縮小。在一些實施例中，導光結構230垂直延伸，或是自半導體層111的水平上表面112傾斜的方式延伸。
在一些實施例中，感光區55係經由導體而電連接至電互連結構240，因而將感光區55中所產生的電荷載體轉移至電互連結構240中的電路，用於進一步信號處理與/或輸出至信好處理電子器件，例如DSP或微處理器。
第11B圖係根據本揭露的一些實施例說明光學感測器200’的剖面圖。第11B圖所示的光學感測器200’係與第11A圖所示的光學感測器200實質相同，差別在於導光結構的設計。在第11A圖中，上方區(接近樣品置放部23)的導光結構230之寬度係大於底部區(接近感光區55)的導光結構之寬度；相對地，在第11B圖中，底部區(接近感光區55)的導光結構230’之寬度係大於上方區(接近樣品置放部23)的導光結構之寬度。
第11C圖係根據本揭露的一些實施例說明光學感測器 200”的剖面圖。第11C圖所示之光學感測器係與第11A圖所示之光學感測器200實質相同，差別在於導光結構的設計。在第11A圖中，上方區(接近樣品置放部23)的導光結構230之寬度係大於底部區(接近感光區55)的導光結構之寬度；相對地，在第11C圖中，底部區(接近感光區55)的導光結構230”之寬度係與上方區(接近樣品置放部23)的導光結構之寬度實質相同。換言之，導光結構230”的內部側壁係實質垂直於水平上表面112。
由於導光結構230防止光散射的設計目的，來自樣品置放部23發射的光81可被更有效率地導引至光學感測區111B中的感光區55。再者，導光結構230、電互連結構240以及感光區55之多接合二極體的製造係依照後段製程(BEOL)金屬化技術，並且可在相同晶粒中藉由相同的製程製造而得。此外，藉由同一製程，在相同晶粒中整合導光結構230、電互連結構240與感光區的多接合光二極體，而非在兩個分隔的裝置中。因此，可大幅縮小光學感測器200的尺寸。
第12圖至第17圖係根據本揭露的一些實施例說明製備光學感測器的剖面圖。在一些實施例中，第12圖至第17圖所揭露的製程係依照銅後段製程(BEOL)金屬化技術。
參閱第12圖，在一些實施例中，在半導體層111中形成感光區55，在電路區111A上方形成電子裝置149，例如電晶體，而後在半導體層111上藉由沉積與平坦化製程形成層間介電層101。接著，進行微影、蝕刻、沉積、以及平坦化製程，在電路區111A上方形成電接點141以及在光學感測區111B上方形成第一導光部131。
參閱第13圖，進行微影與蝕刻製程，形成金屬間介電層202，其具有孔2021A與孔2021B，其暴露電路區111A上方的第一導光部131與光學感測區111B上方的電接點141。
參閱第14圖，進行沉積與平坦化製程，以於電接點141上方的孔2021A中形成至少一電金屬層243，以及於第一導光部131上方的孔2021B中形成至少一第三導光部233。在一些實施例中，電金屬層243與第三導光部233包含銅(Cu)。
參閱第15圖，進行沉積、微影與蝕刻製程，以於金屬間介電層202上方形成金屬間介電層203。接著，進行沉積與平坦化製程，以於電接點141上方形成電通道242，並且於第一導光部131上方形成第二導光部232。在一些實施例中，電金屬層243與第三導光部233係包含銅(Cu)。
參閱第16圖，重複第15圖所揭露的製程，以形成複數個金屬間介電層204-205、複數個第二導光部232於光學感測區111B上方、以及複數個電通道242於電路區111A上方。接著，藉由包含沉積、微影與蝕刻的製程，形成具有開口147A的金屬層147，其中開口147A可為矩形開口。金屬層147作為光遮蔽層，其中開口147A係暴露感光區55，用於接收來自樣品置放部23的光，同時，金屬層147覆蓋其他區。此外，金屬層147可作為接點墊，用於藉由打線接合而形成電連接至外部的印刷電路板(PCB)。在一些實施例中，金屬層147的厚度係大於下方金屬層的厚度，以及金屬層147的厚度較佳係大於4,000埃。
而後，進行介電沉積與平坦化製程，以形成介電層106於金屬層147上，並且填充開口147A。在一些實施例中，介電沉積係PECVD製程，平坦化係氧化物CMO製程。在一些實施例中，介電沉積包含旋塗玻璃(SOG)、SOG硬化、SOG回蝕、以及PECVD製程。在一些實施例中，介電層106包含氧化矽或是氮化係，氮化矽較佳係用於吸收波長為488奈米的背景光。
參閱第17圖，進行沉積製程以於金屬間介電層205上方形成濾波層229。接著，進行沉積製程，以於濾波層119上方形成下包覆層121與核心層123；接著，進行沉積、微影與蝕刻製程，以於感光區55上方形成具有樣品置放部23的上包覆層125。
在一些實施例中，樣品231發出的波長係穿透濾波層119，以及樣品置放部23發出的光穿過濾波層119而朝向感光區55移動。下包覆層121、核心層123以及上包覆層125形成導波結構120。在一些實施例中，下包覆層121與上包覆層125包含氧化物，例如SiO2。在一些實施例中，核心層123包含介電質，例如Ta2O5或是SiON。
總而言之，第12圖至第17圖所示之實施例之特徵在於採用整合方式形成導光結構(第一導光部、第二導光部、第三導光部)與電互連結構(電接點、電通道、電金屬層)，亦即藉由實質相同製程與相同材料，同時形成導光結構與電互連結構，導光結構與電互連結構的對應元件具有實質相同的物理與化學性質。此外，採用整合方式形成導光結構與電互連結構不僅降低製造成本，亦簡化製程。
第18A圖係根據本揭露的一些實施例說明光學感測器 300的剖面圖。在一些實施例中，光學感測器300包括具有光學感測區111B的半導體層111、於光學感測區111B上方的樣品置放部23、以及導光結構330用於將自樣品置放部23發出的光81導引至光學感測區111B。導光結構330包括至少一導光間隙壁331，並且自半導體層111的水平上表面112延伸，以及導光結構330於接近樣品置放部23具有逐漸變細的(tapering)頂端332。
在一些實施例中，光學感測器100具有複數個介電層101-105於光學感測區111B上方，導光間隙壁331係自半導體層111的水平上表面112穿過複數個介電層101-105的壁。在一些實施例中，導光間隙壁331可任選地垂直延伸或是從水平上表面112經過複數個介電層101-105傾斜的方式延伸。在一些實施例中，導光結構330可使用第2圖所示的環形佈局、第3圖所示的塊狀佈局、或是第4圖所示的條狀佈局。
第18B圖係根據本揭露的一些實施例說明光學感測器300’的剖面圖。第18B圖所示的光學感測器300’係與第18A圖所示的光學感測器300實質相同，差別在於導光結構的設計。在第18B圖中，導光結構330’的側壁331係相對於半導體層111而傾斜，其中半導體層111與導光結構330’之側壁331的夾角(θ)係約60度至約89.5度。
由於導光結構330具有平滑內部側壁以防止光散射之設計目的，可更有效地將自樣品置放部23的發射光81導引至光學感測區111B中的感光區55。再者，導光結構330的製造係依照後段製程(BEOL)金屬化技術，並且可在與電互連結構140與感光區55之多接合 光二極體相同的晶粒中，以相同的製程製造而得。此外，藉由相同的製程，在相同晶粒中，整合導光結構130、電互連結構140以及感光區55的多接合光二極體，而非在兩個分隔的裝置中。因此，可大幅縮小光學感測器300的尺寸。
第19圖至第23圖係根據本揭露的一些實施例說明製備光學感測器的剖面圖。在一些實施例中，第19圖至第23圖所揭露的製程係依照鋁後段製程(BEOL)金屬化技術與銅後段製程(BEOL)金屬化技術。
參閱第19圖，在一些實施例中，在半導體層111中形成感光區55，以及在電路區111A上方形成電子裝置149，例如電晶體。接著，進行微影、蝕刻、沉積與平坦化製程，以於半導體層111的電路區111A上方形成具有電接點141、電金屬層143與電通道142的電互連結構140。
參閱第20圖，進行微影與蝕刻製程，以於光學感測區111B中的感光區55上方形成孔301。接著，進行金屬沉積製程，以形成金屬層302於孔301的側壁與介電層105的上表面上。
參閱第21圖，進行金屬回蝕製程，以移除部分的金屬層302，形成金屬間隔物於孔301的側壁上。接著，進行介電沉積與平坦化製程，以形成填充孔301之介電層303。在一些實施例中，介電層303包含介電質，例如氧化矽或氮化矽，較佳係氮化矽，用於吸收波長為488奈米的背景光。而後，藉由包含沉積、微影與蝕刻製程的製程，形成具有開口147A的金屬層147，其中開口147A可為矩形開口。 金屬層147作為光遮蔽層，其中開口147暴露感光區55用於接收來自樣品置放部23的光，同時金屬層147覆蓋其他區域。此外，金屬層147可作為接點墊，用於藉由打線接合而形成電連接至外部的印刷電路板(PCB)。在一些實施例中，金屬層147的厚度係大於下方金屬層的厚度，金屬層147的厚度較佳係大於4,000埃。
參閱第22圖，進行介電沉積與平坦化製程，以於金屬層147上形成介電層304，並且開口147A。在一些實施例中，介電沉積係PECVD製程，以及平坦化係氧化物CMP製程。在一些實施例中，介電沉積包含旋塗玻璃(SOG)、SOG硬化、SOG回蝕、以及PECVD製程。在一些實施例中，介電層304包含介電質，例如氧化矽或氮化矽，氧化矽較佳係用於吸收波長為488奈米的背景光。
參閱第23圖，進行沉積製程，以於金屬間介電層105上方形成濾波層119。接著，進行沉積製程，以於濾波層119上方形成下包覆層121與核心層123；接著，進行沉積、微影與蝕刻製程，以於感光區55上方形成具有樣品置放部23的上包覆層125。
在一些實施例中，樣品231發出的波長可穿透濾波層119，以及自樣品置放部23發出的光81穿過濾波層119朝向感光區55移動。下包覆層121、核心層123以及上包覆層125形成導波結構120。在一些實施例中，下包覆層121與上包覆層125包含氧化物，例如SiO2。在一些實施例中，核心層123包含介電質，例如Ta2O5或是SiON。
本揭露的一些實施例係提供光學感測器。光學感測器包含一半導體層，其包括一電路區與一光學感測區；一樣品置放部， 其係位於該光學感測區上方；一導光結構，其係位於該樣品置放部與該光學感測區之間；以及一電互連結構，其係位於該電路區上方；其中該電互連結構係與該導光結構係以整合方式形成，以及該導光結構係將自該樣品置放部發出的光導引至該光學感測區。
本揭露的一些實施例係提供光學感測器。光學感測器包含一半導體層，其包括一電路區與一光學感測區；一樣品置放部，其係位於該光學感測區上方；至少一電接點，其係位於該電路區上方；以及至少一第一導光部，其係將自該樣品置放部發出的光導引至該光學感測區；其中該半導體層具有一水平上表面，該至少一第一導光部係位於該樣品置放部與該光學感測區之間，以及該至少一電接點與該至少一第一導光部係實質延伸於相同的一水平平面，其係與該水平上表面平行並且位於該水平上表面上方。
本揭露的一些實施例係提供光學感測器。光學感測器包含一半導體層，其包括一光學感測區；一樣品置放部，其係位於該光學感測區上方；以及一導光結構，其係將自該樣品置放部發出的光導引至該光學感測區；其中該導光結構包括至少一導光間隙壁，其係自該半導體層的一水平上表面延伸，以及該導光結構接近該樣品置放部具有逐漸變細的一頂端。
導光結構係設計用於防止光散射。由於導光結構的設計，可更有效率地將來自樣品置放部發出的光導引至光學感測區中的感光區。再者，導光結構的製造係依照後段製程(BEOL)金屬化技術，並且可在與電互連結構及感光區之多接合光二極體相同的晶粒 中，以相同製程製造而得。此外，藉由相同的製程，在相同晶粒中，整合導光結構、電互連結構以及感光區的多接合光二極體，而非在兩個分隔的裝置中。因此，可大幅縮小光學感測器的尺寸。
雖然已詳述本揭露及其優點，然而應理解可進行各種變化、取代與替代而不脫離申請專利範圍所定義之本揭露的精神與範圍。例如，可用不同的方法實施上述的許多製程，並且以其他製程或其組合替代上述的許多製程。
再者，本申請案的範圍並不受限於說明書中所述之製程、機械、製造、物質組成物、手段、方法與步驟之特定實施例。該技藝之技術人士可自本揭露的揭示內容理解可根據本揭露而使用與本文所述之對應實施例具有相同功能或是達到實質相同結果之現存或是未來發展之製程、機械、製造、物質組成物、手段、方法、或步驟。據此，此等製程、機械、製造、物質組成物、手段、方法、或步驟係包含於本申請案之申請專利範圍內。
100‧‧‧光學感測器
111‧‧‧半導體層
111A‧‧‧電路區
111B‧‧‧光學感測區
23‧‧‧樣品置放部
130‧‧‧導光結構
8‧‧‧光
55‧‧‧感光區
231‧‧‧樣品
140‧‧‧電互連結構
141‧‧‧電接點
112‧‧‧水平上表面
131‧‧‧第一導光部
142‧‧‧電通道
143‧‧‧電金屬層
132‧‧‧第二導光部
133‧‧‧第三導光部
101‧‧‧介電層
102‧‧‧介電層
103‧‧‧介電層
104‧‧‧介電層
105‧‧‧介電層
106‧‧‧介電層
81‧‧‧光
149‧‧‧電子裝置
147‧‧‧金屬層
147A‧‧‧開口

Claims (20)

  1. 一種光學感測器，其包括：一半導體層，其包括一電路區與一光學感測區；一樣品置放部，其係位於該光學感測區上方；一導光結構，其係位於該樣品置放部與該光學感測區之間；以及一電互連結構，其係位於該電路區上方；其中該電互連結構係與該導光結構係以整合方式形成，以及該導光結構係將自該樣品置放部發出的光導引至該光學感測區。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光學感測器，其中該電互連結構包括至少一電接點於該電路區上方，以及該導光結構包括至少一第一導光部於該光學感測區上方。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之光學感測器，其中該半導體層具有一水平上表面，以及該至少一電接點與該至少一第一導光部係實質延伸於相同的一水平平面，其係與該水平上表面平行並且位於該水平上表面上方。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之光學感測器，其中該導光結構包括複數個呈環形配置的第一導光部。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之光學感測器，其中該至少一第一導光部係一環形導光部。
  6. 如申請專利範圍第2項所述之光學感測器，其中該電互連結構包括至少一電通道於該至少一電接點上方，以及該導光結構包括至少一第二導光部於該至少一第一導光部上方。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之光學感測器，其中該半導體層具有一水平上表面，以及該至少一電通道與該至少一第二導光部係實 質延伸於相同的一水平平面，其係與該水平上表面平行並且於該水平上表面上方。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之光學感測器，其中該導光結構包括複數個呈環形配置的第二導光部。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之光學感測器，其中該至少一第二導光部係一環形通道。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之光學感測器，其中該導光結構係自該半導體層的一水平上表面延伸。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之光學感測器，其中該導光結構包括該半導體層上方的一第一層中的一內導光條，以及該半導體層上方的一第二層中的一外導光條。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之光學感測器，其中該導光結構接近該樣品置放部的一上方區的寬度係大於接近該感光區的一底部區的寬度。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之光學感測器，其中該導光結構接近該感光區的一底部區的寬度係大於接近該樣品置放部的一上方區中的寬度。
  14. 一種光學感測器，其包括：一半導體層，其包括一電路區與一光學感測區；一樣品置放部，其係位於該光學感測區上方；至少一電接點，其係位於該電路區上方；以及至少一第一導光部，其係將自該樣品置放部發出的光導引至該光學感測區；其中該半導體層具有一水平上表面，該至少一第一導光部係位於該樣品置放部與該光學感測區之間，以及該至少一電接點與該至少一第一導光部係實質延伸於相同的一水平平面，其係與該水 平上表面平行並且位於該水平上表面上方。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之光學感測器，其中該至少一電接點係與該至少一第一導光部係以整合方式形成。
  16. 一種光學感測器，其包括：一半導體層，其包括一光學感測區；一樣品置放部，其係位於該光學感測區上方；以及一導光結構，其係將自該樣品置放部發出的光導引至該光學感測區；其中該導光結構包括至少一導光間隙壁，其係自該半導體層的一水平上表面延伸，以及該導光結構接近該樣品置放部具有逐漸變細的一頂端。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之光學感測器，其中該導光結構包括複數個呈環形配置的導光間隙壁。
  18. 如申請專利範圍第16項所述之光學感測器，其中該導光結構包括一環形導光間隙壁。
  19. 如申請專利範圍第16項所述之光學感測器，包括複數個介電層於該光學感測區上方，其中該至少一導光間隙壁延伸穿過該複數個介電層。
  20. 如申請專利範圍第16項所述之光學感測器，其中該導光結構具有相對於該半導體層傾斜的側壁，並且該半導體層的該水平上表面與該側壁之間的夾角係約60度至約89.5度。
TW105101180A 2015-01-16 2016-01-15 具有導光特徵之光學感測器及其製備方法 TWI591324B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562104340P 2015-01-16 2015-01-16

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201627651A TW201627651A (zh) 2016-08-01
TWI591324B true TWI591324B (zh) 2017-07-11

Family

ID=55177751

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW105101180A TWI591324B (zh) 2015-01-16 2016-01-15 具有導光特徵之光學感測器及其製備方法

Country Status (7)

Country Link
US (2) US20160211390A1 (zh)
EP (1) EP3045896B1 (zh)
JP (2) JP2016133510A (zh)
KR (2) KR20160088821A (zh)
CN (1) CN105810701B (zh)
AU (1) AU2016200223B2 (zh)
TW (1) TWI591324B (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11226290B2 (en) 2016-06-01 2022-01-18 Quantum-Si Incorporated Photonic structures and integrated device for detecting and analyzing molecules
TWI669811B (zh) * 2018-02-01 2019-08-21 Powerchip Semiconductor Manufacturing Corporation 具有類光導管結構之影像感測器
TWI739119B (zh) * 2018-06-21 2021-09-11 昇佳電子股份有限公司 光學感測模組
EP3644365A1 (en) * 2018-10-25 2020-04-29 ams International AG Optical sensor device and method for manufacturing an optical sensor device
AU2020326781A1 (en) 2019-08-08 2022-03-17 Quantum-Si Incorporated Increased emission collection efficiency in integrated optical devices
WO2021067500A1 (en) * 2019-09-30 2021-04-08 California Institute Of Technology Integrated electronic-photonic devices, systems and methods of making thereof
KR102228480B1 (ko) 2020-05-14 2021-03-16 주식회사 케이티 서비스 북부 안전사다리
GB2595671B (en) * 2020-06-02 2022-10-19 X Fab Global Services Gmbh Optical sensor comprising a photodiode array
KR20220013738A (ko) 2020-07-27 2022-02-04 삼성전자주식회사 이미지 센서

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6197503B1 (en) * 1997-11-26 2001-03-06 Ut-Battelle, Llc Integrated circuit biochip microsystem containing lens
TW494574B (en) 1999-12-01 2002-07-11 Innotech Corp Solid state imaging device, method of manufacturing the same, and solid state imaging system
JP3827909B2 (ja) * 2000-03-21 2006-09-27 シャープ株式会社 固体撮像装置およびその製造方法
DE10145701A1 (de) * 2001-09-17 2003-04-10 Infineon Technologies Ag Fluoreszenz-Biosensorchip und Fluoreszenz-Biosensorchip-Anordnung
US7140058B2 (en) * 2002-09-27 2006-11-28 Colgate-Palmolive Company Toothbrush with kinetic plate
KR20050085579A (ko) * 2002-12-13 2005-08-29 소니 가부시끼 가이샤 고체 촬상 소자 및 그 제조방법
US6861686B2 (en) * 2003-01-16 2005-03-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Structure of a CMOS image sensor and method for fabricating the same
KR100745985B1 (ko) * 2004-06-28 2007-08-06 삼성전자주식회사 이미지 센서
EP1622200A1 (en) * 2004-07-26 2006-02-01 CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA Solid-state photodetector pixel and photodetecting method
US7193289B2 (en) * 2004-11-30 2007-03-20 International Business Machines Corporation Damascene copper wiring image sensor
JP5005179B2 (ja) * 2005-03-23 2012-08-22 ソニー株式会社 固体撮像装置
US7683407B2 (en) * 2005-08-01 2010-03-23 Aptina Imaging Corporation Structure and method for building a light tunnel for use with imaging devices
EP2012114B1 (en) * 2006-04-26 2014-05-07 National University Corporation Nara Institute of Science and Technology Optical and electrical image sensor for biomedical measurements
US8637436B2 (en) * 2006-08-24 2014-01-28 California Institute Of Technology Integrated semiconductor bioarray
KR100781545B1 (ko) * 2006-08-11 2007-12-03 삼성전자주식회사 감도가 향상된 이미지 센서 및 그의 제조방법
US7537951B2 (en) * 2006-11-15 2009-05-26 International Business Machines Corporation Image sensor including spatially different active and dark pixel interconnect patterns
JP2008235689A (ja) * 2007-03-22 2008-10-02 Sharp Corp 固体撮像素子およびその製造方法、電子情報機器
EP2218113B1 (en) * 2007-11-01 2016-04-27 Insiava (Pty) Limited Optoelectronic device with light directing arrangement and method of forming the arrangement
JP5357441B2 (ja) 2008-04-04 2013-12-04 キヤノン株式会社 固体撮像装置の製造方法
US8921280B2 (en) * 2009-02-11 2014-12-30 Samsung Electronics Co., Ltd. Integrated bio-chip and method of fabricating the integrated bio-chip
JP5050063B2 (ja) * 2010-01-20 2012-10-17 株式会社東芝 固体撮像装置
AU2011217862B9 (en) * 2010-02-19 2014-07-10 Pacific Biosciences Of California, Inc. Integrated analytical system and method
US9482615B2 (en) * 2010-03-15 2016-11-01 Industrial Technology Research Institute Single-molecule detection system and methods
US20120156100A1 (en) * 2010-12-20 2012-06-21 Industrial Technology Research Institute Apparatus for single molecule detection and method thereof
JP5274678B2 (ja) * 2011-02-09 2013-08-28 キヤノン株式会社 光電変換素子、およびこれを用いた光電変換装置、撮像システム
JP5810565B2 (ja) * 2011-03-16 2015-11-11 セイコーエプソン株式会社 光学センサー及び電子機器
US8969781B2 (en) * 2012-06-28 2015-03-03 Board Of Regents, The University Of Texas System Integrated optical biosensor array including charge injection circuit and quantizer circuit
CA3178340A1 (en) * 2012-08-20 2014-02-27 Illumina, Inc. Method and system for fluorescence lifetime based sequencing
EP2959283B1 (en) * 2013-02-22 2022-08-17 Pacific Biosciences of California, Inc. Integrated illumination of optical analytical devices

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018054623A (ja) 2018-04-05
KR101994331B1 (ko) 2019-09-30
AU2016200223B2 (en) 2017-02-09
EP3045896A1 (en) 2016-07-20
US20200066926A1 (en) 2020-02-27
CN105810701A (zh) 2016-07-27
EP3045896C0 (en) 2023-06-07
KR20180075454A (ko) 2018-07-04
AU2016200223A1 (en) 2016-08-04
KR20160088821A (ko) 2016-07-26
TW201627651A (zh) 2016-08-01
CN105810701B (zh) 2019-10-18
EP3045896B1 (en) 2023-06-07
JP6546639B2 (ja) 2019-07-17
JP2016133510A (ja) 2016-07-25
US11362223B2 (en) 2022-06-14
US20160211390A1 (en) 2016-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI591324B (zh) 具有導光特徵之光學感測器及其製備方法
CN109427832B (zh) 影像感应器集成芯片
US8736006B1 (en) Backside structure for a BSI image sensor device
KR102278324B1 (ko) 반도체 이미지 센서
US10510797B2 (en) Semiconductor image sensor
JP6815448B2 (ja) 固体撮像装置
US10326030B2 (en) Optical sensor and manufacturing method thereof
US20190067356A1 (en) Image sensor device
US10043841B1 (en) Image sensor device and method for forming the same
US20100244287A1 (en) Method of measurement in semiconductor fabrication
JP6308727B2 (ja) 電子デバイスの製造方法
US20200035733A1 (en) Narrow band filter with high transmission
US20220367549A1 (en) Image sensor device
US10283541B2 (en) Semiconductor device comprising an aperture array and method of producing such a semiconductor device
CN109560093B (zh) 半导体图像传感器
US11222917B2 (en) Backside illuminated image sensor and method of manufacturing same
WO2013035258A1 (ja) 固体撮像装置、及びその製造方法
US20130069189A1 (en) Bonding pad structure and fabricating method thereof