TWI684028B - 半導體裝置及其形成方法 - Google Patents

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Abstract

本發明實施例關於一種半導體裝置之形成方法。上述方法包括提供基板、將第一模板放置於上述基板之上。上述第一模板具有第一鏤空圖案。上述方法亦包括經由上述第一模板將第一材料塗佈於上述基板上。上述第一材料包括透明材料。上述方法亦包括將上述第一模板自上述基板移開、將第二模板放置於上述基板之上。上述第二模板具有第二鏤空圖案，且上述第一鏤空圖案不同於上述第二鏤空圖案。上述方法亦包括經由上述第二模板將第二材料塗佈於上述基板上。上述第二材料包括遮光材料。上述方法亦包括將上述第二模板自上述基板移開。

Description

半導體裝置及其形成方法
本發明實施例係有關於半導體裝置之形成方法，且特別有關於包括透明材料及遮光材料之半導體裝置之形成方法。
半導體裝置可被使用於各種應用中。舉例而言，半導體裝置可被用來作為指紋辨識裝置(或指紋辨識裝置之至少一部份)。指紋辨識裝置可由大量的光學元件組成。舉例而言，上述光學元件可包括光準直器(light collimator)、分束器、聚焦鏡以及線性感測器。
光準直器的功能在於準直(collimate)光線，以減少因光發散所導致之能量損失。舉例而言，光準直器可被應用於指紋辨識裝置中，以增加指紋辨識裝置的效能。
然而，現有之光準直器及其形成方法並非在各方面皆令人滿意。
根據本發明一些實施例，提供一種半導體裝置之形成方法。上述方法包括提供基板、將第一模板放置於上述基板之上。上述第一模板具有第一鏤空圖案。上述方法亦包括經 由上述第一模板將第一材料塗佈於上述基板上。上述第一材料包括透明材料。上述方法亦包括將上述第一模板自上述基板移開、將第二模板放置於上述基板之上。上述第二模板具有第二鏤空圖案，且上述第一鏤空圖案不同於上述第二鏤空圖案。上述方法亦包括經由上述第二模板將第二材料塗佈於上述基板上。上述第二材料包括遮光材料。上述方法亦包括將上述第二模板自上述基板移開。
根據本發明一些實施例，提供一種半導體裝置之形成方法。上述方法包括提供基板、將第一模板放置於上述基板之上。上述第一模板具有第一鏤空圖案。上述方法亦包括經由上述第一模板將第一材料塗佈於上述基板上。上述第一材料包括透明光阻。上述方法亦包括將上述第一模板自上述基板移開、進行光微影製程圖案化上述第一材料以於上述第一材料中形成複數個開口以及以第二材料填充此些開口。第二材料包括遮光材料。
根據本發明一些實施例，提供一種半導體裝置。上述半導體裝置包括基板以及設置於上述基板上之光準直層(light collimator layer)。上述光準直層包括透明材料與遮光材料。上述光準直層亦包括設置於上述透明材料中之複數個濾光粒子(或顆粒)。此些濾光粒子由濾光材料所形成。
10、10’、20、30‧‧‧半導體裝置
100‧‧‧基板
100T‧‧‧基板之頂表面
100B‧‧‧基板之底表面
100E‧‧‧基板之側邊
102、106、202、204、302‧‧‧模板
102a、102b、104a、106a、108a、202a、204a、302a、304‧‧‧開口
104‧‧‧第一材料
104’‧‧‧透明材料
104”‧‧‧濾光粒子
108‧‧‧第二材料
110‧‧‧光準直層
112‧‧‧蓋板
T1、T2、T3、T4、T5‧‧‧厚度
W1、W2、W3、W4、W5、W6、W7‧‧‧寬度
H1、H2‧‧‧高度
P‧‧‧畫素
以下將配合所附圖式詳述本發明實施例。應注意的是，各種特徵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，以清楚地表現出本發明實施例 的技術特徵。
第1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G以及1H圖為一系列的剖面圖，其根據本發明一些實施例繪示出半導體裝置之形成方法。
第1B’圖根據本發明一些實施例繪示出模板102的上視圖。
第1E’圖根據本發明一些實施例繪示出模板106的上視圖。
第1H’圖根據本發明一些實施例繪示出半導體裝置10的剖面圖。
第1H”圖根據本發明一些實施例繪示出半導體裝置10’的剖面圖。
第2A、2B、2C、2D、2E、2F、2G以及2H圖為一系列的剖面圖，其根據本發明一些實施例繪示出半導體裝置之形成方法。
第2H’圖根據本發明一些實施例繪示出半導體裝置20的剖面圖。
第3A、3B、3C、3D、3E、3F以及3G圖為一系列的剖面圖，其根據本發明一些實施例繪示出半導體裝置之形成方法。
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，若是本發明實施例敘述了一第一特徵形成於一第二特徵之上或上方，即表示其可能包含上述第一特徵與上述第二特徵是直接接觸的實施例，亦可能包含了有附加特徵形成於上述第一特徵與上述第二特徵之間，而使上述第一特徵與第二特徵可能未直接接觸的實施例。另外，以下所揭露之不同範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。
後文將說明本發明之各種實施例。類似的標號可被用來表示類似的元件。應可理解的是，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。
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。能理解的是，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發明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，除非在本發明實施例有特別定義。
[第一實施例]
本實施例之半導體裝置之形成方法係使用模板印刷製程(stencil printing process)將透明材料以及遮光材料設置於基板上。上述透明材料以及遮光材料可作為半導體裝置(例如：指紋辨識裝置)的光準直層。由於上述模板印刷製程之成本較低，因此可降低光準直層及包括上述光準直層之半導體裝置 的生產成本。
第1A圖繪示出本實施例之半導體裝置之形成方法的起始步驟。如第1A圖所示，提供基板100。基板100可具有頂表面100T以及相對於頂表面100T的底表面100B，且基板100之側邊100E可位於頂表面100T以及底表面100B之間。
在一些實施例中，基板100可由元素半導體(例如：矽或鍺)、化合物半導體(例如：碳化矽(SiC)、砷化鎵(GaAs)、砷化銦(InAs)或磷化銦(InP))、合金半導體(例如：SiGe、SiGeC、GaAsP或GaInP)、其他適當之半導體或上述之組合所形成。在一些實施例中，基板100可為絕緣層上半導體基板(semiconductor-on-insulator(SOI)substrate)。上述絕緣層上半導體基板可包括底板、設置於上述底板上的埋藏氧化層以及設置於上述埋藏氧化層上的半導體層。在一些實施例中，基板100可為一半導體晶圓(例如：矽晶圓或其他適當之半導體晶圓)。
在一些實施例中，基板100可包括各種以如離子佈植及/或擴散製程所形成之p型摻雜區及/或n型摻雜區。舉例而言，上述摻雜區可被配置來形成電晶體、光電二極體及/或發光二極體，但本發明實施例並非以此為限。
在一些實施例中，基板100可包括各種隔離特徵，以分隔基板100中不同之裝置區域。舉例而言，隔離特徵可包括淺溝槽隔離(shallow trench isolation，簡稱STI)特徵，但本發明實施例並非以此為限。在一些實施例中，形成淺溝槽隔離之步驟可包括於基板100中蝕刻出一溝槽，並於上述溝槽中填入絕緣材料(例如：氧化矽、氮化矽、或氮氧化矽)。所填充的溝 槽可具有多層結構(例如：一熱氧化襯層以及填充於溝槽之氮化矽)。可進行化學機械研磨(Chemical mechanical polishing，簡稱CMP)製程以研磨掉多餘的絕緣材料並平坦化隔離特徵之上表面。
在一些實施例中，基板100可包括各種導電特徵(例如：導線(line)或導孔(via))。舉例而言，上述導電特徵可由鋁(Al)、銅(Cu)、鎢(W)、其各自之合金、其他適當之導電材料或上述之組合所形成。
請繼續參照第1A圖，在一些實施例中，基板100可包括複數個畫素P。在一些實施例中，畫素P可將所接收到的光訊號轉換成電流訊號。在一些實施例中，基板100之複數個畫素P可排列成一陣列，但本發明實施例並非以此為限。舉例而言，在一些實施例中，基板100之一個畫素P可包括或對應至少一光電二極體及/或其他適當之元件，但本發明實施例並非以此為限。
接著，如第1B圖所示，將模板102放置於基板100之頂表面100T之上。在一些實施例中，模板102可具有複數個對應於基板100之畫素P的開口102a。換句話說，在此些實施例中，在將模板102放置於基板100之頂表面100T之上的步驟之後，開口102a可暴露出所對應之畫素P之至少一部分。在一些實施例中，模板102亦可具有對應於基板100之邊緣的開口102b。換句話說，在此些實施例中，在將模板102放置於基板100之頂表面100T之上的步驟之後，開口102b可暴露出基板100之頂表面100T的邊緣。在一些實施例中，開口102b可圍繞開口102a。
應理解的是，雖然於第1B圖所繪示的實施例中模板102同時具有對應於基板100之畫素P的複數個開口102a以及對應於基板100之邊緣的開口102b，但本發明實施例並非以此為限。在一些實施例中，模板102亦可僅具有對應於基板100之畫素P的複數個開口102a而不具有對應於基板100之邊緣的開口102b。
如第1B圖所示，模板102可具有厚度T1，開口102a可具有寬度W1。舉例而言，厚度T1可為5至500μm，但本發明實施例並非以此為限。舉例而言，寬度W1可為5至100μm，但本發明實施例並非以此為限。
接著，請參照第1B’圖，其繪示出模板102之上視圖。在一些實施例中，如第1B’圖所示，模板102之開口102a及/或開口102b於模板102中形成了鏤空圖案。於後續的步驟中，可經由模板102之鏤空圖案將一材料(例如：透明材料)設置於基板100之頂表面100T之上，使得基板100之頂表面100T上之上述材料具有對應於模板102之鏤空圖案的圖案，於後文將對此詳細說明。
在一些實施例中，厚度T1與寬度W1的比值(亦即，T1/W1)大於20，使得上述經由模板102之鏤空圖案設置於基板100之頂表面100T上之材料較容易倒塌。因此，在一些其他的實施例中，厚度T1與寬度W1的比值小於或等於20(例如：厚度T1與寬度W1的比值為2至20)，而可減少或避免上述經由模板102之鏤空圖案設置於基板100之頂表面100T上之材料發生倒塌之情況。
在一些實施例中，由於基板100之複數個畫素P係排列成一陣列，因此對應於畫素P之複數個開口102a亦排列成陣列。應理解的是，雖然於第1B’圖所繪示的實施例中開口102a係排列成3x3的陣列，但本發明實施例並非以此為限。在一些其他的實施例中，可視設計需求使開口102a所排列成之陣列具有其他適當數量之欄與列。
在一些實施例中，如第1B’圖所示，開口102a可大抵上為矩形，但本發明實施例並非以此為限。在一些其他的實施例中，亦可視設計需求使開口102a為圓形、橢圓形、長圓形、六角形、不規則形、其他適當之形狀或上述之組合。
舉例而言，模板102可由鋼鐵所形成，但本發明實施例並非以此為限。舉例而言，可使用如機械鑽孔之方式於模板102中形成開口102a及/或開口102b，但本發明實施例並非以此為限。
接著，如第1C圖所示，在一些實施例中，經由模板102將第一材料104設置於基板100之頂表面100T之上。如第1C圖所示，第一材料104可填充開口102a及/或開口102b。在一些實施例中，開口102a中之第一材料104可覆蓋基板100之畫素P，而開口102b中之第一材料104可覆蓋基板100之邊緣。承前述，由於第一材料104係經由模板102之鏤空圖案設置於基板100之頂表面100T之上，因此其可具有對應於模板102之鏤空圖案的圖案。在一些實施例中，設置於基板100之頂表面100T之上之第一材料104的圖案大抵上相同於模板102之鏤空圖案。
在一些實施例中，第一材料104可包括透明材料(例 如：透明光阻、聚亞醯胺、環氧樹脂、其他適當之材料或上述之組合)。在一些實施例中，第一材料104可包括光固化材料、熱固化材料或上述之組合。在一些實施例中，第一材料104可具有如膠體之流動性。
在一些實施例中，可使用模板102進行模板印刷製程將第一材料104塗佈(或印刷)於基板100之頂表面100T之上。在一些實施例中，於上述模板印刷製程中，先將第一材料104設置於模板102之上，然後於模板102之頂表面之上沿著平行於基板100之頂表面100T之方向移動一刮刀或滾輪(未繪示於圖中)，並以上述刮刀或滾輪對第一材料104施加適當之壓力，使得第一材料104從模板102之頂表面被擠壓進入開口102a及/或開口102b。
接著，如第1D圖所示，將模板102自基板100之頂表面100T移開。在一些實施例中，如第1D圖所示，在將模板102自基板100之頂表面100T移開的步驟之後，於第一材料104中形成了複數個開口104a。在一些實施例中，開口104a暴露出基板100之上表面100T。在一些實施例中，可在將模板102自基板100之頂表面100T移開的步驟之後進行固化製程以固化第一材料104。舉例而言，上述固化製程可為光固化製程、熱固化製程或上述組合。
接著，如第1E圖所示，將模板106放置於基板100之頂表面100T以及第一材料104之上。在一些實施例中，模板106可具有至少一開口(例如：開口106a)。在一些實施例中，如第1E圖所示，模板106之開口106a暴露出未被第一材料104覆蓋 之頂表面100T。
在一些實施例中，如第1E圖所示，模板106之開口106a暴露出第一材料104中之開口104a。換句話說，在此些實施例中，開口106a與開口104a連通。
如第1E圖所示，模板106可具有厚度T2，開口106a可具有寬度W2。舉例而言，厚度T2可為10至100μm，但本發明實施例並非以此為限。舉例而言，寬度W2可為196至300μm，但本發明實施例並非以此為限。在一些實施例中，模板102之厚度T1與模板106之厚度T2的比值可為10至1。
接著，請參照第1E’圖，其繪示出模板106之上視圖。在一些實施例中，如第1E’所示，模板106之開口106a於模板102中形成了鏤空圖案。在一些實施例中，模板102之鏤空圖案不同於模板106之鏤空圖案。
於後續的步驟中，可經由模板106之鏤空圖案將一材料(例如：遮光材料)設置於基板100之頂表面100T以及第一材料104之上，使得基板100之頂表面100T與第一材料104上之上述材料具有對應於模板106之鏤空圖案的圖案，於後文將對此詳細說明。
在一些實施例中，開口106a的形狀可大抵上相同於基板100之形狀。舉例而言，在一些實施例中，基板100於上視圖中為圓形，因此開口106a亦為圓形(如第1E’圖所示)，但本發明實施例並非以此為限。在一些其他的實施例中，亦可視設計需求(例如：所使用之基板100的形狀)使開口106a為圓形、橢圓形、長圓形、六角形、不規則形、其他適當之形狀或上述之 組合。
舉例而言，模板106之材料以及開口106a之形成方法可相同或類似於前述之模板102以及開口102a，於此將不再贅述。
接著，如第1F圖所示，在一些實施例中，經由模板106將第二材料108設置於基板100之頂表面100T以及第一材料104之上。如第1F圖所示，第二材料108可填充開口106a以及開口104a。在一些實施例中，開口104a中之第二材料108可不覆蓋基板100之畫素P。承前述，由於第二材料108係經由模板106之鏤空圖案設置於基板100之頂表面100T以及第一材料104之上，因此其可具有對應於模板106之鏤空圖案的圖案。在一些實施例中，設置於基板100之頂表面100T以及第一材料104之上之第二材料108的圖案大抵上相同於模板106之鏤空圖案。
在一些實施例中，設置於基板100之頂表面100T之邊緣上的第一材料104可具有類似擋牆之功能，而可減少或避免第二材料108從基板100之邊緣流出的情形。
在一些實施例中，第二材料108可包括遮光材料。舉例而言，遮光材料可包括光阻(例如：黑光阻或其他適當之非透明的光阻)、油墨(例如：黑色油墨或其他適當之非透明的油墨)、模制化合物(molding compound，例如：黑色模制化合物或其他適當之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適當之非透明的防焊材料)、其他適當之材料或上述之組合。在一些實施例中，第二材料108可包括 光固化材料、熱固化材料或上述之組合。在一些實施例中，第二材料108可具有如膠體之流動性。
在一些實施例中，可使用模板106進行模板印刷製程將第二材料108塗佈(或印刷)於基板100之頂表面100T之上。在一些實施例中，於上述模板印刷製程中，先將第二材料108設置於模板106之上，然後於模板106之頂表面之上沿著平行於基板100之頂表面100T之方向移動一刮刀或滾輪(未繪示於圖中)，並以上述刮刀或滾輪對第二材料108施加適當之壓力，使得第二材料108從模板106之頂表面被擠壓進入開口106a及開口104a。
接著，如第1G圖所示，將模板106自基板100之頂表面100T移開。在一些實施例中，可在將模板106自基板100之頂表面100T移開的步驟之後進行固化製程以固化第二材料108。舉例而言，上述固化製程可為光固化製程、熱固化製程或上述組合。在一些實施例中，可進行一平坦化製程平坦化第二材料108，使得第二材料108之頂表面與第一材料104之頂表面具有大抵上相同之水平。換句話說，在此些實施例中，第二材料108之頂表面與第一材料104之頂表面可共平面。舉例而言，上述平坦化製程可包括研磨製程、化學機械研磨製程、回蝕刻製程、其他適當之製程或上述之組合。
在一些實施例中，如第1G圖所示，第一材料104以及第二材料108可共同充當半導體裝置之光準直層110。在一些實施例中，光準直層110之第一材料104以及第二材料108可交錯設置。
在一些實施例中，光準直層110之第二材料108為黑色(例如：黑光阻、黑色油墨、黑色模制化合物或黑色防焊材料)，因此可提高光準直層110之準直功能。
舉例而言，在一些實施例中，可在光準直層110上設置如發光二極體之光源(未繪示於圖中)、阻擋層(未繪示於圖中)、其他適當之元件或上述之組合，並於此些光學元件上設置蓋板112(例如：玻璃蓋板)以形成如指紋辨識裝置之半導體裝置10(如第1H圖所示)。
在一些實施例中，可重複第1B至1G圖所述之步驟(例如：重複兩次、三次、或其他任何適當之次數)，使得基板100之畫素P上之第一材料104具有較大之高寬比(aspect ratio)，以提高光準直層110之準直功能。舉例而言，如第1H’圖所示，在一些實施例中，基板100之畫素P上之第一材料104(亦可稱為透明柱體)之高寬比(亦即，H1/W3)可為2至30(例如：10至20)。
綜合上述，本實施例之半導體裝置之形成方法係使用模板印刷製程形成半導體裝置之光準直層，因此可降低半導體裝置之生產成本。此外，由於上述模板印刷製程的成本較低，因此在不大量增加成本的前提下，可重複進行此模板印刷製程以增加光準直層之透明材料的高寬比而增進光準直層之效能。
第1H”圖係繪示出本實施例之半導體裝置10的一些變化例。應注意的是，除非特別說明，此些變化例與前述實施例之相同或類似之元件將以相同的元件符號表示，且其形成方法亦可相同或類似於前述實施例之形成方法。
如第1H”圖所示，半導體裝置10’與半導體裝置10的其中一個差異在於半導體裝置10’之光準直層110之第一材料104包括透明材料104’以及設置於透明材料104’中之複數個濾光粒子104”。在一些實施例中，由於濾光粒子104”具有濾光功能，因此於基板100與光準直層110之間可不設置額外之濾光層而有利於半導體裝置10’之微型化。在一些實施例中，光準直層110直接接觸基板100之頂表面100T。
舉例而言，透明材料104’可為透明光阻、聚亞醯胺、環氧樹脂、其他適當之材料或上述之組合)。舉例而言，濾光粒子104”可由TiO2、HfO2、NbTiO5、SiO2、其他適合的材料或上述組合所形成。在一些實施例中，濾光粒子104”可大抵上為圓形，且其直徑可為0.01至10μm，但本發明實施例並非以此為限。
在一些實施例中，濾光粒子104”可大抵上均勻地分布於透明材料104’中。
[第二實施例]
第二實施例與第一實施例其中一個差異在於第二實施例之方法之將第二材料108設置於基板100上的步驟係在將第一材料104設置於基板100上的步驟之前進行，以下將對此詳細說明。
應注意的是，除非特別說明，本實施例與前述實施例之相同或類似之元件將以相同的元件符號表示，且其形成方法亦可相同或類似於前述實施例之形成方法。
首先，如第2A圖所示，提供基板100。接著，如第 2B圖所示，將模板202放置於基板100之頂表面100T之上。在一些實施例中，模板202可具有複數個開口202a以暴露出基板100之頂表面100T。換句話說，在此些實施例中，在將模板202放置於基板100之頂表面100T之上的步驟之後，模板202之開口202a可暴露出基板100之頂表面100T。在一些實施例中，如第2B圖所示，模板202之開口202a不暴露出基板100之畫素P。在一些其他實施例中，模板202之開口202a可部分地暴露出基板100之畫素P。
如第2B圖所示，模板202可具有厚度T3，開口202a可具有寬度W4。舉例而言，厚度T3可為2至300μm，但本發明實施例並非以此為限。舉例而言，寬度W4可為2至200μm，但本發明實施例並非以此為限。
類似於前述之實施例，本實施例之模板202之開口202a於模板202中亦形成了鏤空圖案。於後續的步驟中，可經由模板202之鏤空圖案將一材料(例如：遮光材料)設置於基板100之頂表面100T之上，使得基板100之頂表面100T上之上述材料具有對應於模板202之鏤空圖案的圖案，於後文將對此詳細說明。
在一些實施例中，於一上視圖中，開口202a可大抵上為矩形，但本發明實施例並非以此為限。在一些其他的實施例中，亦可視設計需求使開口202a為圓形、橢圓形、長圓形、六角形、不規則形、其他適當之形狀或上述之組合。
舉例而言，模板202之材料以及開口202a之形成方法可相同或類似於前述之模板102以及開口102a，於此將不再 贅述。
接著，如第2C圖所示，在一些實施例中，經由模板202將第二材料108設置於基板100之頂表面100T之上。如第2C圖所示，第二材料108可填充開口202a。承前述，由於第二材料108係經由模板202之鏤空圖案設置於基板100之頂表面100T之上，因此其可具有對應於模板202之鏤空圖案的圖案。在一些實施例中，設置於基板100之頂表面100T之上之第二材料108的圖案大抵上相同於模板202之鏤空圖案。
在一些實施例中，可使用模板202進行模板印刷製程將第二材料108塗佈(或印刷)於基板100之頂表面100T之上。在一些實施例中，於上述模板印刷製程中，先將第二材料108設置於模板202之上，然後於模板202之頂表面之上沿著平行於基板100之頂表面100T之方向移動一刮刀或滾輪(未繪示於圖中)，並以上述刮刀或滾輪對第二材料108施加適當之壓力，使得第二材料108從模板202之頂表面被擠壓進入開口202a。
接著，如第2D圖所示，將模板202自基板100之頂表面100T移開。在一些實施例中，如第2D圖所示，在將模板202自基板100之頂表面100T移開的步驟之後，於第二材料108中形成了複數個開口108a。在一些實施例中，開口108a係暴露出基板100之畫素P。在一些實施例中，第二材料108未覆蓋基板100之頂表面100T之邊緣。在一些實施例中，可在將模板202自基板100之頂表面100T移開的步驟之後進行固化製程以固化第二材料108。舉例而言，上述固化製程可為光固化製程、熱固化製程或上述組合。
接著，如第2E圖所示，將模板204放置於基板100之頂表面100T之上。在一些實施例中，模板204可具有至少一開口(例如：開口204a)。在一些實施例中，如第2E圖所示，模板204之開口204a暴露出基板100之畫素P以及基板100之頂表面100T的邊緣。
在一些實施例中，如第2E圖所示，模板204之開口204a暴露出第二材料108中之開口108a。換句話說，在此些實施例中，開口204a與開口108a連通。
如第2E圖所示，模板204可具有厚度T4，開口204a可具有寬度W5。舉例而言，厚度T4可為5至500μm，但本發明實施例並非以此為限。舉例而言，寬度W5可為5至100μm，但本發明實施例並非以此為限。
在一些實施例中，模板204之厚度T4與模板202之厚度T3的比值可為5至500。
類似於前述之實施例，本實施例之模板204之開口204a於模板204中亦形成了鏤空圖案。在一些實施例中，模板204之鏤空圖案不同於模板202之鏤空圖案。
於後續的步驟中，可經由模板204之鏤空圖案將一材料(例如：透明材料)設置於基板100之頂表面100T以及第二材料108之上，使得基板100之頂表面100T與第二材料108上之上述材料具有對應於模板204之鏤空圖案的圖案，於後文將對此詳細說明。
在一些實施例中，開口204a的形狀可大抵上相同於基板100之形狀。舉例而言，在一些實施例中，基板100於上 視圖中為圓形，因此開口204a亦為圓形，但本發明實施例並非以此為限。在一些其他的實施例中，亦可視設計需求(例如：所使用之基板100的形狀)使開口204a為圓形、橢圓形、長圓形、六角形、不規則形、其他適當之形狀或上述之組合。
舉例而言，模板204之材料以及開口204a之形成方法可相同或類似於前述之模板102以及開口102a，於此將不再贅述。
在一些實施例中，如第2E圖所示，模板204之頂表面可高於第二材料108之頂表面，但本發明實施例並非以此為限。在一些其他的實施例中，模板204之頂表面亦可大抵上與第二材料108之頂表面齊平。
接著，如第2F圖所示，在一些實施例中，經由模板204將第一材料104設置於基板100之頂表面100T以及第二材料108之上。如第2F圖所示，第一材料104可填充開口204a以及開口108a。在一些實施例中，開口108a中之第一材料104可覆蓋基板100之畫素P。在一些實施例中，基板100之頂表面100T之邊緣可被第一材料104覆蓋。承前述，由於第一材料104係經由模板204之鏤空圖案設置於基板100之頂表面100T以及第二材料108之上，因此其可具有對應於模板204之鏤空圖案的圖案。在一些實施例中，設置於基板100之頂表面100T以及第二材料108之上之第一材料104的圖案大抵上相同於模板204之鏤空圖案。
在一些實施例中，可使用模板204進行模板印刷製程將第一材料104塗佈(或印刷)於基板100之頂表面100T之上。 在一些實施例中，於上述模板印刷製程中，先將第一材料104設置於模板204之上，然後於模板204之頂表面之上沿著平行於基板100之頂表面100T之方向移動一刮刀或滾輪(未繪示於圖中)，並以上述刮刀或滾輪對第一材料104施加適當之壓力，使得第一材料104從模板204之頂表面被擠壓進入開口204a及開口108a。
接著，如第2G圖所示，將模板204自基板100之頂表面100T移開。在一些實施例中，可在將模板204自基板100之頂表面100T移開的步驟之後進行固化製程以固化第一材料104。舉例而言，上述固化製程可為光固化製程、熱固化製程或上述組合。在一些實施例中，可進行一平坦化製程平坦化第一材料104，使得第一材料104之頂表面與第二材料108之頂表面具有大抵上相同之水平，但本發明實施例並非以此為限。
在一些實施例中，如第2G圖所示，第一材料104以及第二材料108可共同充當半導體裝置之光準直層110。在一些實施例中，光準直層110之第一材料104以及第二材料108可交錯設置。
在一些實施例中，可在光準直層110上設置如發光二極體之光源(未繪示於圖中)、阻擋層(未繪示於圖中)、其他適當之元件或上述之組合，並於此些光學元件上設置蓋板112(例如：玻璃蓋板)以形成如指紋辨識裝置之半導體裝置20(如第2H圖所示)。
在一些實施例中，可重複第2B至2G圖所述之步驟(例如：重複兩次、三次、或其他任何適當之次數)，使得基板100 之畫素P上之第一材料104(亦可稱為透明柱體)具有較大之高寬比，以提高光準直層110之準直功能。舉例而言，在一些實施例中，可進行兩次第2B至2G圖所述之步驟而得到第2H’圖所示之光準直層110。在一些實施例中，基板100之畫素P上之第一材料104之高寬比(亦即，H2/W6)可為2至30(例如：10至20)。
應理解的是，本實施例之第一材料104亦可包括前述之透明材料104’以及設置於透明材料104’中之複數個濾光粒子104”，而可具有相同或類似之優點。
綜合上述，本實施例之半導體裝置之形成方法係使用模板印刷製程形成半導體裝置之光準直層，因此可降低半導體裝置之生產成本。此外，由於上述模板印刷製程的成本較低，因此在不大量增加成本的前提下，可重複進行此模板印刷製程以增加光準直層之透明材料的高寬比而增進光準直層之效能。
[第三實施例]
第三實施例與第一實施例其中一個差異在於第三實施例係以光微影製程圖案化經由模板印刷製程設置於基板100上之第一材料104，以下將對此詳細說明。
應注意的是，除非特別說明，本實施例與前述實施例之相同或類似之元件將以相同的元件符號表示，且其形成方法亦可相同或類似於前述實施例之形成方法。
首先，如第3A圖所示，提供基板100。接著，如第3B圖所示，將模板302放置於基板100之頂表面100T之上。在一些實施例中，模板302可具有至少一開口(例如：開口302a)。在 一些實施例中，如第3B圖所示，模板302之開口302a暴露出基板100之頂表面100T。
如第3B圖所示，模板302可具有厚度T5，開口302a可具有寬度W7。舉例而言，厚度T5可為5至500μm，但本發明實施例並非以此為限。舉例而言，寬度W7可為5至200μm，但本發明實施例並非以此為限。
類似於前述之實施例，本實施例之模板302之開口302a於模板302中亦形成了鏤空圖案。於後續的步驟中，可經由模板302之鏤空圖案將一材料(例如：透明光阻)設置於基板100之頂表面100T之上，使得基板100之頂表面100T上之上述材料具有對應於模板302之鏤空圖案的圖案，於後文將對此詳細說明。
在一些實施例中，開口302a的形狀可大抵上相同於基板100之形狀。舉例而言，在一些實施例中，基板100於上視圖中為圓形，因此開口302a亦為圓形，但本發明實施例並非以此為限。在一些其他的實施例中，亦可視設計需求(例如：所使用之基板100的形狀)使開口302a為圓形、橢圓形、長圓形、六角形、不規則形、其他適當之形狀或上述之組合。
舉例而言，模板302之材料以及開口302a之形成方法可相同或類似於前述之模板102以及開口102a，於此將不再贅述。
接著，如第3C圖所示，在一些實施例中，經由模板302將第一材料104設置於基板100之頂表面100T之上。在一些實施例中，可使用模板302進行模板印刷製程將第一材料104 塗佈(或印刷)於基板100之頂表面100T之上。如第3C圖所示，第一材料104可填充開口302a並覆蓋基板100之畫素P。承前述，由於第一材料104係經由模板302之鏤空圖案設置於基板100之頂表面100T之上，因此其可具有對應於模板302之鏤空圖案的圖案。在一些實施例中，設置於基板100之頂表面100T之上之第一材料104的圖案大抵上相同於模板302之鏤空圖案。
接著，如第3D圖所示，將模板302自基板100之頂表面100T移開。在一些實施例中，可在將模板302自基板100之頂表面100T移開的步驟之後進行固化製程以固化第一材料104。舉例而言，上述固化製程可為光固化製程、熱固化製程或上述組合。
接著，如第3E圖所示，進行圖案化製程圖案化第一材料104，以於第一材料104中形成複數個開口304。在一些實施例中，上述圖案化製程可包括微影製程(例如：光罩對準(mask aligning)、曝光(exposure)、曝光後烘烤(post-exposure baking)、顯影(developing photoresist)、其他適當的製程或上述之組合)。在一些實施例中，如第3E圖所示，在上述圖案化製程之後，第一材料104仍覆蓋基板100之畫素P。在一些實施例中，在上述圖案化製程之後，基板100之頂表面100T之邊緣上仍設置有第一材料104。
接著，如第3F圖所示，以第二材料108填充開口304。舉例而言，可使用模板印刷製程、旋轉塗佈製程、其他適當之製程或上述之組合將第二材料108設置於開口304中。在一些實施例中，由於基板100之頂表面100T之邊緣上設置有第一材料 104，因此可減少或避免第二材料108從基板100之邊緣流出之情形。
在一些實施例中，如第3F圖所示，第一材料104以及第二材料108可共同充當半導體裝置之光準直層110。在一些實施例中，光準直層110之第一材料104以及第二材料108可交錯設置。
在一些實施例中，可在光準直層110上設置如發光二極體之光源(未繪示於圖中)、阻擋層(未繪示於圖中)、其他適當之元件或上述之組合，並於此些光學元件上設置蓋板112(例如：玻璃蓋板)以形成如指紋辨識裝置之半導體裝置30(如第3G圖所示)。
在一些實施例中，可重複第3B至3F圖所述之步驟(例如：重複兩次、三次、或其他任何適當之次數)，使得基板100之畫素P上之第一材料104(亦可稱為透明柱體)具有較大之高寬比，以提高光準直層110之準直功能。在一些實施例中，基板100之畫素P上之第一材料104(亦可稱為透明柱體)之高寬比可為2至30(例如：10至20)。
應理解的是，本實施例之第一材料104亦可包括前述之透明材料104’以及設置於透明材料104’中之複數個濾光粒子104”，而可具有相同或類似之優點。
綜合上述，本實施例之半導體裝置之形成方法係使用模板印刷製程搭配光微影製程形成半導體裝置之光準直層，因此可降低半導體裝置之生產成本。
前述內文概述了許多實施例的特徵，使本技術領 域中具有通常知識者可以從各個方面更佳地了解本發明實施例。本技術領域中具有通常知識者應可理解，且可輕易地以本發明實施例為基礎來設計或修飾其他製程及結構，並以此達到相同的目的及/或達到與在此介紹的實施例等相同之優點。本技術領域中具有通常知識者也應了解這些相等的結構並未背離本發明實施例的發明精神與範圍。在不背離本發明實施例的發明精神與範圍之前提下，可對本發明實施例進行各種改變、置換或修改。
此外，本揭露之每一請求項可為個別的實施例，且本揭露之範圍包括本揭露之每一請求項及每一實施例彼此之結合。
100‧‧‧基板
100T‧‧‧基板之頂表面
100B‧‧‧基板之底表面
100E‧‧‧基板之側邊
102‧‧‧模板
102a、102b‧‧‧開口
104‧‧‧第一材料
T1‧‧‧厚度
P‧‧‧畫素

Claims (19)

  1. 一種半導體裝置之形成方法，包括：提供一基板；將一第一模板(stencil)放置於該基板之上，其中該第一模板具有一第一鏤空圖案(openwork pattern)；經由該第一模板將一第一材料塗佈於該基板上，其中該第一材料包括一透明材料；將該第一模板自該基板移開；將一第二模板放置於該基板之上，其中該第二模板具有一第二鏤空圖案，且該第一鏤空圖案不同於該第二鏤空圖案；經由該第二模板將一第二材料塗佈於該基板上，其中該第二材料包括一遮光材料；以及將該第二模板自該基板移開；其中該第一材料覆蓋該基板之邊緣。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之半導體裝置之形成方法，其中該基板包括複數個畫素，且該第一材料覆蓋該些畫素。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之半導體裝置之形成方法，其中該第二材料不覆蓋該些畫素。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之半導體裝置之形成方法，其中該第一材料及該第二材料共同形成一光準直層(light collimator layer)。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之半導體裝置之形成方法，其中經由該第一模板將該第一材料塗佈於該基板上的步驟係在經由該第二模板將該第二材料塗佈於該基板上的步驟之前 進行。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之半導體裝置之形成方法，其中經由該第一模板將該第一材料塗佈於該基板上的步驟係在經由該第二模板將該第二材料塗佈於該基板上的步驟之後進行。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之半導體裝置之形成方法，其中該透明材料包括光固化材料、熱固化材料或上述之組合。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之半導體裝置之形成方法，其中該基板為一半導體晶圓。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之半導體裝置之形成方法，其中該第一材料更包括：一濾光材料，設置於該透明材料中。
  10. 一種半導體裝置之形成方法，包括：提供一基板；將一第一模板放置於該基板之上，其中該第一模板具有一第一鏤空圖案；經由該第一模板將一第一材料塗佈於該基板上，其中該第一材料包括一透明光阻；將該第一模板自該基板移開；進行一光微影製程圖案化該第一材料以形成複數個開口於該第一材料中；以及以一第二材料填充該些開口，其中該第二材料包括一遮光材料。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之半導體裝置之形成方法，其中該基板包括複數個畫素，且該第一材料覆蓋該些畫素。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之半導體裝置之形成方法，其中該第二材料不覆蓋該些畫素。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之半導體裝置之形成方法，其中該第一材料及該第二材料共同形成一光準直層。
  14. 如申請專利範圍第10項所述之半導體裝置之形成方法，其中該第一材料覆蓋該基板之邊緣。
  15. 如申請專利範圍第10項所述之半導體裝置之形成方法，其中該基板為一半導體晶圓。
  16. 如申請專利範圍第10項所述之半導體裝置之形成方法，其中該第一材料更包括：一濾光材料，設置於該透明光阻中。
  17. 一種半導體裝置，包括：基板；以及一光準直層，設置於該基板上；其中該光準直層包括：一透明材料與一遮光材料；以及複數個濾光粒子，設置於該透明材料中，其中該些濾光粒子由一濾光材料所形成；其中該透明材料覆蓋該基板之邊緣。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之半導體裝置，其中該透明材料直接接觸該基板。
  19. 如申請專利範圍第17項所述之半導體裝置，其中該透明材 料包括光固化材料、熱固化材料或上述之組合。
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