TWI646676B - 影像感測器 - Google Patents

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Abstract

一種影像感測器，包含可見光接收部與紅外光接收部。可見光接收部用以接收可見光，且包含第一白色濾光層。紅外光接收部用以接收紅外光，且包含紅外光光二極體、第二白色濾光層以及紅外光穿透濾光層。第二白色濾光層與紅外光穿透濾光層皆設置於紅外光光二極體上。紅外光穿過第二白色濾光層以及紅外光穿透濾光層而被紅外光光二極體所接收。

Description

影像感測器
本發明是有關於一種影像感測器，且特別是有關於一種具有紅外光感測功能的影像感測器。
隨著出入管制系統與保安系統的發展，使用人體特徵來確認個人身份的生物辨識(biometric)技術逐漸盛行。具有高可靠度的虹膜辨識技術便是其中一種普及的生物辨識技術。當虹膜辨識技術應用於電子裝置，如智慧型手機，智慧型手機需要能夠分別接收可見光與紅外光的影像感測器來實現虹膜辨識功能。傳統的影像感測器具有兩個不同的部份來分別接收可見光與紅外光。
本發明提出一種影像感測器，包含可見光接收部與紅外光接收部。可見光接收部用以接收可見光，且包含第一白色濾光層。紅外光接收部用以接收紅外光，且包含紅外光光二極體、第二白色濾光層以及紅外光穿透濾光層。第二白色濾光層與紅外光穿透濾光層皆設置於紅外光光二極體上。紅外光穿過第二白色濾光層以及紅外光穿透濾光層而 被紅外光光二極體所接收。
100、200、300、400‧‧‧影像感測器
110、210、310、410‧‧‧可見光接收部
112‧‧‧可見光感測層
114、314‧‧‧彩色濾光層
114a‧‧‧紅色濾光單元
114b‧‧‧藍色濾光單元
114c‧‧‧綠色濾光單元
116、316‧‧‧紅外光截止濾光層
118‧‧‧第一白色濾光層
120、220、320、420‧‧‧紅外光接收部
122‧‧‧紅外光感測層
124、324、424‧‧‧紅外光穿透濾光層
126、226、326‧‧‧第二白色濾光層
ML‧‧‧微透鏡層
PL1、PL2、PL3、PL4‧‧‧平坦層
WA‧‧‧晶圓層
從以下結合所附圖式所做的詳細描述，可對本揭露之態樣有更佳的了解。需注意的是，根據業界的標準實務，各特徵並未依比例繪示。事實上，為了使討論更為清楚，各特徵的尺寸都可任意地增加或減少。
[圖1]係繪示根據本發明的第一實施例之影像感測器的剖面圖。
[圖2]係繪示根據本發明的第二實施例之影像感測器的剖面圖。
[圖3]係繪示根據本發明的第三實施例之影像感測器的剖面圖。
[圖4]係繪示根據本發明的第四實施例之影像感測器的剖面圖。
本揭露提供了許多不同的實施例或例子，用以實作此揭露的不同特徵。為了簡化本揭露，一些元件與佈局的具體例子會在以下說明。當然，這些僅僅是例子而不是用以限制本揭露。例如，若在後續說明中提到了第一特徵形成在第二特徵上面，這可包括第一特徵與第二特徵是直接接觸的實施例；這也可以包括第一特徵與第二特徵之間還形成其他特徵的實施例，這使得第一特徵與第二特徵沒有直接接 觸。此外，本揭露可能會在各種例子中重複圖示符號及/或文字。此重複是為了簡明與清晰的目的，但本身並不決定所討論的各種實施例及/或設置之間的關係。
再者，在空間上相對的用語，例如底下、下面、較低、上面、較高等，是用來容易地解釋在圖示中一個元件或特徵與另一個元件或特徵之間的關係。這些空間上相對的用語除了涵蓋在圖示中所繪的方向，也涵蓋了裝置在使用或操作上不同的方向。這些裝置也可被旋轉(例如旋轉90度或旋轉至其他方向)，而在此所使用的空間上相對的描述同樣也可以有相對應的解釋。
圖1係繪示根據本發明的第一實施例之影像感測器100的剖面圖。如圖1所示，影像感測器100包含可見光接收部110與紅外光接收部120。可見光接收部110用以接收可見光，紅外光接收部120用以接收紅外光。
如圖1所示，可見光接收部110包含可見光感測層112、彩色濾光層114、紅外光截止(IR Cut)濾光層116以及第一白色濾光層118。彩色濾光層114、紅外光截止濾光層116與第一白色濾光層118皆設置於可見光感測層112上以提供彩色光給可見光感測層112。可見光感測層112用以接收可見光來相應地產生主影像訊號。在本實施例中，可見光感測層112包含至少一光二極體以感測彩色光。光二極體可為互補式金氧半導體(complementary metal oxide semiconductor，CMOS)二極體。然而，本發明的實施例不限於此。
彩色濾光層114用以提供彩色光。在本實施例中，彩色濾光層114包含紅色濾光單元114a、藍色濾光單元114b以及綠色濾光單元114c，但本發明的實施例不限於此。紅外光截止濾光層116用以截斷紅外光。換句話說，當彩色光穿過紅外光截止濾光層116時，紅外光截止濾光層116可阻斷紅外光的傳輸。在本實施例中，紅外光截止濾光層116阻斷波長大於850奈米的光，但本發明的實施例不限於此。再者，在本實施例中，紅外光截止濾光層116設置於彩色濾光層114與可見光感測層112之間，但本發明的實施例不限於此。
第一白色濾光層118用以使彩色光穿過。在本實施例中，第一白色濾光層118為白色光阻，但本發明的實施例不限於此。再者，在本實施例中，彩色濾光層114設置於第一白色濾光層118與紅外光截止濾光層116之間，但本發明的實施例不限於此。
如圖1所示，紅外光接收部120包含紅外光光感測層122、第二白色濾光層126以及紅外光穿透(IR Pass)濾光層124。第二白色濾光層126與紅外光穿透濾光層124設置於紅外光光感測層122上以提供紅外光給紅外光光感測層122。紅外光光感測層122用以接收紅外光來相應地產生輔助影像訊號。在本實施例中，紅外光感測層122包含至少一光二極體以感測紅外光。光二極體可為互補式金氧半導體二極體。然而，本發明的實施例不限於此。
紅外光穿透濾光層124用以截斷可見光。換句 話說，當光穿過紅外光穿透濾光層124時，紅外光穿透濾光層124可阻斷可見光的傳輸。在本實施例中，紅外光穿透濾光層124阻斷波長小於850奈米的光，但本發明的實施例不限於此。第二白色濾光層126用以使紅外光穿過。在本實施例中，第二白色濾光層126為白色光阻，但本發明的實施例不限於此。再者，在本實施例中，紅外光穿透濾光層124設置於第二白色濾光層126與紅外光感測層122之間，但本發明的實施例不限於此。
如圖1所示，可見光接收部110與紅外光接收部120更包含晶圓層WA、平坦層PL1以及微透鏡層ML。晶圓層WA形成於可見光感測層112與紅外光感測層122上，以提供基板使紅外光截止濾光層116與紅外光穿透濾光層124設置於其上。在本實施例中，晶圓層WA為玻璃晶圓，但本發明的實施例不限於此。
平坦層PL1形成於紅外光截止濾光層116與紅外光穿透濾光層124上，以提供平坦表面使彩色濾光層114與第二白色濾光層126設置於其上。平坦層PL1亦提供良好界面，以協助彩色濾光層114與第二白色濾光層126貼附於平坦層PL1上。應注意的是，在本實施例中，紅外光截止濾光層116的厚度與紅外光穿透濾光層124的厚度實質上相等。
微透鏡層ML形成於第一白色濾光層118與第二白色濾光層126上以聚集紅外光與可見光。應注意的是，在本實施例中，彩色濾光層114的厚度與第一白色濾光層 118的厚度的總和實質上相等於第二白色濾光層126的厚度。具體而言，當影像感測器100用以感測物體(如虹膜)時，透過微透鏡層ML來聚焦物體。再者，可透過改變微透鏡層ML的厚度來調整影像感測器100的聚焦。
應注意的是，微透鏡層ML的材料可為環氧樹脂、光學膠、壓克力材料(polymethylmethacrylates，PMMAs)、聚氨酯塑膠材料(polyurethanes，PUs)、矽膠材料(polydimethylsiloxane，PDMS)或其他熱硬化或光硬化之透光材料，但本發明的實施例不限於此。
紅外光感測層122所接收到的紅外光的光路徑是從微透鏡層ML開始延伸貫穿第二白色濾光層126、平坦層PL1以及紅外光穿透濾光層124。相較於傳統的影像感測器，影像感測器100因為第二白色濾光層126設置於紅外光接收部120內，使紅外光的光路徑減少，故影像感測器100接收到的紅外光具有較小的光強度損失。所以影像感測器100所接收到的紅外光具有較佳的光強度以符合使用者的需求。
應注意的是，第一白色濾光層118與第二白色濾光層126實質上係透過一塗佈製程步驟而形成。舉例來說，第一白色濾光層118與第二白色濾光層126係透過塗佈白色光阻的材料而形成於平坦層PL1與彩色濾光層114上，故第一白色濾光層118與第二白色濾光層126係一體地形成於平坦層PL1與彩色濾光層114上。所以熟習此項技藝者將理解影像感測器100相較於傳統的影像感測器具有較 低的製造成本。
圖2係繪示根據本發明的第二實施例之影像感測器200的剖面圖。如圖2所示，影像感測器200包含可見光接收部210與紅外光接收部220，其中可見光接收部210包含平坦層PL2，且紅外光接收部220包含第二白色濾光層226。應注意的是，平坦層PL2類似於平坦層PL1，且第二白色濾光層226類似於第二白色濾光層126。影像感測器200的結構類似於影像感測器100的結構，不同之處在於平坦層PL2僅位於可見光接收部210內。
應注意的是，在本實施例中，第一白色濾光層118的厚度、彩色濾光層114的厚度與平坦層PL2的厚度的總和實質上相等於第二白色濾光層226的厚度。類似於影像感測器100，影像感測器200所接收到的紅外光具有較佳的光強度以符合使用者的需求，且影像感測器200具有較低的製造成本。
圖3係繪示根據本發明的第三實施例之影像感測器300的剖面圖。如圖3所示，影像感測器300包含可見光接收部310與紅外光接收部320，其中可見光接收部310包含平坦層PL3、彩色濾光層314以及紅外光截止濾光層316，且紅外光接收部320包含平坦層PL3、紅外光穿透濾光層324以及第二白色濾光層326。應注意的是，平坦層PL3類似於平坦層PL1，彩色濾光層314類似於彩色濾光層114，紅外光截止濾光層316類似於紅外光截止濾光層116，紅外光穿透濾光層324類似於紅外光穿透濾光層 124，且第二白色濾光層326類似於第二白色濾光層126。影像感測器300的結構類似於影像感測器100的結構，不同之處在於彩色濾光層314位於紅外光截止濾光層316與平坦層PL3之間。
應注意的是，在本實施例中，彩色濾光層314的厚度與紅外光穿透濾光層324的厚度實質上相等，且紅外光截止濾光層316的厚度與第一白色濾光層118的厚度的總和實質上相等於第二白色濾光層326的厚度。類似於影像感測器100，影像感測器300所接收到的紅外光具有較佳的光強度以符合使用者的需求，且影像感測器300具有較低的製造成本。
圖4係繪示根據本發明的第四實施例之影像感測器400的剖面圖。如圖4所示，影像感測器400包含可見光接收部410與紅外光接收部420，其中可見光接收部410包含平坦層PL4，且紅外光接收部420包含紅外光穿透濾光層424。應注意的是，平坦層PL4類似於平坦層PL1，紅外光穿透濾光層424類似於紅外光穿透濾光層124。影像感測器400的結構類似於影像感測器300的結構，不同之處在於平坦層PL4僅位於可見光接收部410內。
應注意的是，在本實施例中，彩色濾光層314的厚度與平坦層PL4的厚度的總和實質上相等於紅外光穿透濾光層424的厚度。類似於影像感測器300，影像感測器400所接收到的紅外光具有較佳的光強度以符合使用者的需求，且影像感測器400具有較低的製造成本。
由上述可知，本發明的影像感測器的結構可有效地提高影像感測器所接收到的紅外光的光強度以符合使用者的需求，藉此降低後續在其他儀器上分析光學訊號(如影像訊號)時的困難度。除此之外，本發明的影像感測器的結構可降低製造成本。
以上概述了數個實施例的特徵，因此熟習此技藝者可以更了解本揭露的態樣。熟習此技藝者應了解到，其可輕易地把本揭露當作基礎來設計或修改其他的製程與結構，藉此實現和在此所介紹的這些實施例相同的目標及/或達到相同的優點。熟習此技藝者也應可明白，這些等效的建構並未脫離本揭露的精神與範圍，並且他們可以在不脫離本揭露精神與範圍的前提下做各種的改變、替換與變動。

Claims (14)

  1. 一種影像感測器，包含：一可見光接收部，用以接收一可見光，其中該可見光接收部包含：一可見光光二極體；一彩色濾光層，設置於該可見光光二極體上；一紅外光截止濾光層，設置於該可見光光二極體上；以及一第一白色濾光層，設置於該彩色濾光層與該紅外光截止濾光層上；其中該可見光穿過該第一白色濾光層、該彩色濾光層以及該紅外光截止濾光層而被該可見光光二極體接收；以及一紅外光接收部，用以接收一紅外光，其中該紅外光接收部包含：一紅外光光二極體；一第二白色濾光層，設置於該紅外光光二極體上；以及一紅外光穿透濾光層，設置於該紅外光光二極體上；其中該紅外光穿過該第二白色濾光層以及該紅外光穿透濾光層而被該紅外光光二極體接收。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之影像感測器，更包含一晶圓層，位於該可見光光二極體與該紅外光光二極體上，其中該晶圓層的一第一部份位於該可見光接收部內，且該晶圓層的一第二部份位於該紅外光接收部內。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之影像感測器，其中該紅外光截止濾光層位於該彩色濾光層與該可見光光二極體之間，且該晶圓層的該第一部份位於該紅外光截止濾光層與該可見光光二極體之間。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之影像感測器，其中該彩色濾光層位於該紅外光截止濾光層與該可見光光二極體之間，且該晶圓層的該第一部份位於該彩色濾光層與該可見光光二極體之間。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之影像感測器，其中該紅外光穿透濾光層位於該第二白色濾光層與該紅外光光二極體之間，且該晶圓層的該第二部份位於該紅外光穿透濾光層與該紅外光光二極體之間。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之影像感測器，其中該彩色濾光層包含一紅色濾光單元、一綠色濾光單元以及一藍色濾光單元。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之影像感測器，更包含一平坦層，用以提供一平坦表面，其中該彩色濾光層設置於該平坦表面上。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之影像感測器，其中該平坦層位於該可見光接收部與該紅外光接收部內。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之影像感測器，其中該平坦層位於該可見光接收部內。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之影像感測器，更包含一微透鏡層，用以聚集該可見光與該紅外光。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之影像感測器，其中該微透鏡層位於該影像感測器的最上層。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之影像感測器，其中該微透鏡層位於該可見光接收部與該紅外光接收部內。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之影像感測器，其中該第一白色濾光層與該第二白色濾光層係一體地形成。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之影像感測器，其中該第一白色濾光層與該第二白色濾光層係透過一塗佈製程步驟而形成
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