TWI790019B

TWI790019B - 生物特徵辨識裝置

Info

Publication number: TWI790019B
Application number: TW110144702A
Authority: TW
Inventors: 陳彥良; 童子謙; 黃美蓮
Original assignee: 友達光電股份有限公司
Priority date: 2021-07-23
Filing date: 2021-11-30
Publication date: 2023-01-11
Also published as: TWI792813B; TW202306137A; TW202306190A; TW202306138A; TW202305651A; TWI792729B; TW202335277A; TW202306136A; TWI781026B; TW202305658A; TWI799234B; TW202305572A; TWI796183B; TWI806280B; TWI811854B; TW202335280A; TWI823209B; TW202306189A; TW202306191A

Abstract

一種生物特徵辨識裝置，包含基板、多個感光元件、第一介電層、多個第一遮光部、第二介電層、以及第二遮光部。感光元件設置於基板上。第一介電層設置於感光元件上。第一遮光部設置於第一介電層上，其中各第一遮光部具有第一透光區及環繞第一透光區的第一遮光區，第一透光區與各感光元件對應且重疊，並且此些第一遮光部中的至少兩者經由間隔區分隔。第二介電層設置於第一遮光部上。第二遮光部設置於第二介電層上。至少部分的間隔區於基板的正投影範圍於第二遮光區於基板的正投影範圍內。

Description

生物特徵辨識裝置

本揭示內容是關於一種生物特徵辨識裝置。

隨著科技的發展，資訊安全成為消費者在使用電子裝置時的一大重要考量。因此，電子裝置目前多都配置身分認證的機制，其中利用生物特徵進行身分辨識的方式是近年來的趨勢。

然而，目前的生物特徵辨識裝置存在著因雜散電容過高，生物特徵訊號的響應不足，而造成的影像不佳的問題。

因此，如何提供一種降低雜散電容的生物特徵辨識裝置，是所欲解決的問題。

本揭示內容的一些實施方式提供一種生物特徵辨識裝置，包含基板、多個感光元件、第一介電層、多個第一遮光部、第二介電層、以及第二遮光部。感光元件設置於基板上。第一介電層設置於感光元件上。多個第一遮光部設置於第一介電層上，其中各第一遮光部具有第一透光區及環繞第一透光區的第一遮光區，第一透光區與各感光元件對應且重疊，並且此些第一遮光部中的至少兩者經由間隔區分隔。第二介電層設置於第一遮光部上。第二遮光部設置於第二介電層上，其中第二遮光部具有多個第二透光區與位於二相鄰的第二透光區之間的第二遮光區，各第二透光區與各第一透光區對應，且至少部分的間隔區於基板的正投影範圍於第二遮光區於基板的正投影範圍內。

在一些實施方式中，第一遮光部之間均以間隔區分隔。

在一些實施方式中，部分的第一遮光部經由第一遮光區相連接。

在一些實施方式中，第一遮光區的材質為金屬。

在一些實施方式中，第一透光區的長度範圍為2.5微米至5微米之間。

在一些實施方式中，第一遮光區在俯視下的輪廓形狀包含圓形、正方形、五邊形、六邊形、或八邊形。

在一些實施方式中，將相鄰的各第二透光區的中心點之間的距離定義為P，各第二透光區的長度為L2，間隔區的長度為S0，第一透光區的長度為L1，第一遮光區的輪廓邊緣至第一透光區的輪廓邊緣的垂直長度為L’，經各微透鏡投射於各感光元件之光線範圍的長度為L0，則P-L2>S0；P-L1-2L’=S0；以及L1+2L’>L0。在一些實施方式中，將相鄰的各第二透光區的中心點之間的距離定義為P，各第二透光區的長度為L2，間隔區的長度為S0，第一透光區的長度為L1，第一遮光區的輪廓邊緣至第一透光區的輪廓邊緣的垂直長度為L’，經各微透鏡投射於各感光元件之光線範圍的長度為L0，感光元件的上表面至第一介電層的上表面的距離為H0，第一介電層的上表面至第二介電層的上表面的距離為H1，則

在一些實施方式中，間隔區的長度S0的範圍為10微米

S

2.5；以及第一遮光區的輪廓邊緣至第一透光區的輪廓邊緣的垂直長度L’的範圍為10微米

L’

2.5微米。

在一些實施方式中，各第二透光區的長度L2的範圍為10微米

L2

2.5微米；第一透光區的長度L1的範圍為8微米

L1

2.5微米；光線範圍的長度L0的範圍為10微米

L0

2.5微米；感光元件的上表面至第一介電層的上表面的距離H0的範圍為6微米

H0

2微米；以及第一介電層的上表面至第二介電層的上表面的距離H1的範圍為30微米

H1

5微米。

在一些實施方式中，第一遮光區包含第一遮光金屬層以及第一金屬氧化層設置於第一遮光金屬層上。

在一些實施方式中，第二遮光區包含第二遮光金屬層以及第二金屬氧化層設置於第二遮光金屬層上。

在一些實施方式中，生物特徵辨識裝置更包括主動元件連接感光元件。

在一些實施方式中，生物特徵辨識裝置更包含微透鏡，設置於第二遮光部上，其中第二透光區於基板的正投影範圍位於微透鏡於基板的正投影範圍內。

在一些實施方式中，生物特徵辨識裝置更包含多個微透鏡，設置於第二遮光部上，其中各微透鏡與各第二透光區對應。

100、200、300:生物特徵辨識裝置

110、210、310:基板

120、220、320:緩衝層

130、132、134、136、230、232、234、236、330、332、334、336:絕緣層

136A:絕緣層部分

140、142、144、240、242、244、340、342、344:介電層

150、250、350:第一遮光部

160、260、360:第二遮光部

170、270、370:蓋板

280:黏著層

A:凹槽

T:主動元件

SC:半導體層

GE:閘極電極

S/D:源極/汲極區域

CA:通道區

GI:閘極介電層

ILD:層間介電層

SR:感光元件

E1:第一電極層

E2:第二電極層

LT1:第一透光區

BR1:第一遮光區

BM1:第一遮光金屬層

OX1:第一金屬氧化層

LT2:第二透光區

BR2:第二遮光區

BM2:第二遮光金屬層

OX2:第二金屬氧化層

SP:間隔區

RL:來自手指的反射光

SL:雜光

LN:微透鏡

LNa:凸部

B1:第一方框

B2:第二方框

B3、B4:三角框

L0、L1、L2:長度

L’:垂直長度

H0、H1、H2:距離

S0:長度

P:距離

A-A:線A-A

B-B:線B-B

C-C:線C-C

X:X軸

Y:Y軸

Z:Z軸

d:直徑

通過閱讀以下參考附圖對實施方式的詳細描述，可以更完整地理解本揭示內容。

第1圖繪示本揭示內容之一些實施方式的生物特徵辨識裝置之剖面示意圖。

第2A圖繪示本揭示內容之一些實施方式的生物特徵辨識裝置中第一方框之上視圖。

第2B圖繪示本揭示內容之一些實施方式的生物特徵辨識裝置中第二方框之上視圖。

第2C圖繪示本揭示內容之一些實施方式的生物特徵辨識裝置中第二方框之其他示例的上視圖。

第2D圖繪示本揭示內容之一些實施方式的生物特徵辨識裝置中第一遮光部在俯視下的輪廓形狀。

第3A圖繪示本揭示內容之一些實施方式的生物特徵辨識裝置之第一電極層、感光元件、以及填充第一透光區的絕緣層部分的上視圖。

第3B圖至第3E圖分別繪示本揭示內容之一些實施方式的生物特徵辨識裝置之第一電極層、感光元件、第二電極層以及填充第一透光區的絕緣層部分的分層上視圖。

第4A圖繪示本揭示內容之一些實施方式的生物特徵辨識裝置之第一電極層、感光元件、以及填充第一透光區的絕緣層部分之其他示例的上視圖。

第4B圖至第4E圖分別繪示本揭示內容之一些實施方式的生物特徵辨識裝置之第一電極層、感光元件、第二電極層以及填充第一透光區的絕緣層部分之其他示例的分層上視圖。

第5A圖繪示本揭示內容之一些實施方式中光線於生物特徵辨識裝置之行進情形的剖面示意圖。

第5B圖繪示第5A圖中部分的第一遮光部的上視圖。

第6A圖繪示本揭示內容之另一些實施方式中生物特徵辨識裝置的剖面示意圖。

第6B圖繪示本揭示內容之另一些實施方式中生物特徵辨識裝置的剖面示意圖。

以下將以圖式及詳細說明清楚說明本揭示內容之精神，任何所屬技術領域中具有通常知識者在瞭解本揭示內容之較佳實施方式和實施例後，當可由本揭示內容所教示之技術，加以改變及修飾，其並不脫離本揭示內容之精神與範圍。

這裡使用的術語僅僅是為了描述特定實施例的目的，而不是限制性的。如本文所使用的，除非內容清楚地指示，否則單數形式「一」、「一個」和「該」旨在包括複數形式，包括「至少一個」。「或」表示「及/或」。如本文所使用的，術語「及/或」包括一個或多個相關所列項目的任何和所有組合。還應當理解，當在本說明書中使用時，術語「包括」及/或「包括」指定所述特徵、區域、整體、步驟、操作、元件的存在及/或部件，但不排除一個或多個其它特徵、區域整體、步驟、操作、元件、部件及/或其組合的存在或添加。

本文參考作為理想化實施例的俯視示意圖來描述示例性實施例。因此，可以預期到作為例如製造技術及/或公差的結果的圖示的形狀變化。因此，本文所述的實施例不應被解釋為限於如本文所示的區域的特定形狀，而是包括例如由製造導致的形狀偏差。例如，示出或描述為平坦的區域通常可以具有粗糙及/或非線性特徵。此外，所示的銳角可以是圓的。因此，圖中所示的區域本質上是示意性的，並且它們的形狀不是旨在示出區域的精確形狀，並且不是旨在限制請求項的範圍。

以下列舉數個實施方式以更詳盡闡述本發明之觸碰裝置，然其僅為例示說明之用，並非用以限定本發明，本發明之保護範圍當以後附之申請專利範圍所界定者為準。

第1圖繪示本揭示內容之一些實施方式的生物特徵辨識裝置100之剖面示意圖。

生物特徵辨識裝置100包含基板110、緩衝層120、主動元件T、閘極介電層GI、層間介電層ILD、多個感光元件SR、第一電極層E1、第二電極層E2、絕緣層130、介電層140、多個第一遮光部150、第二遮光部160、微透鏡LN、以及蓋板170。

在一些實施方式中，生物特徵辨識裝置100可應用於指紋辨識，其所辨識的生物特徵，以指紋之脊谷紋中的特徵為例，但不限於此。於另一些實施方式中，生物特徵辨識裝置100亦可應用於掌紋辨識，其所辨識的生物特徵可以為辨識掌紋之脊谷紋中的特徵。為便於說明，下文以指紋辨識為例。

在一些實施方式中，基板110可以是透光材料，舉例而言，基板110可為玻璃基板、石英基板、藍寶石基板、有機聚合物基板或其他合適之硬質基板或可撓式基板(軟性基板)等。

緩衝層120設置於基板110上。主動元件T設置於緩衝層120上。層間介電層ILD設置於主動元件T上。感光元件SR設置於第一電極層E1上，因此，感光元件SR透過第一電極層E1電性連接主動元件T。在一些實施方式中，感光元件SR的材料為富矽氧化物(Silicon-rich oxide；SRO)或其他合適的材料。在一些實施方式中，第一電極層E1的材料為金屬材料，例如不透光的金屬材料。

主動元件T包含半導體層SC以及位於半導體層SC上的閘極電極GE。半導體層SC包含源極/汲極區域S/D以及通道區CA連接源極/汲極區域S/D。在一些實施方式中，通道區CA為多晶矽(Poly-Silicon)，源極/汲極區域S/D為經摻雜的多晶矽。在一些其他實施方式中，源極/汲極區域S/D可以為合金、金屬材料的氮化物、金屬材料的氧化物、金屬材料的氮氧化物、或其他合適的材料。

在一實施方式中，半導體層SC經圖案化形成在緩衝層120上，接著閘極介電層GI覆蓋半導體層SC。閘極電極GE經圖案化形成在閘極介電層GI上。半導體層SC經摻雜後形成源極/汲極區域S/D，半導體層SC中未摻雜的區域(位在閘極電極GE下方)則為通道區CA。層間介電層ILD形成在閘極介電層GI上並覆蓋閘極電極GE。接著於閘極介電層GI與層間介電層ILD形成開口(貫穿閘極介電層GI與層間介電層ILD)，並於開口中沉積金屬材料以及圖案化金屬材料，形成第一電極層E1於開口中以及層間介電層ILD上。接著，設置感光元件SR於第一電極層E1上，從而透過第一電極層E1電性連接源極/汲極區域S/D以及感光元件SR。

絕緣層132設置於第一電極層E1以及層間介電層ILD上。在一些實施方式中，絕緣層132部分覆蓋感光元件SR(例如覆蓋感光元件SR的外緣區域，如第1圖所示，即，絕緣層132於感光元件SR上形成凹槽A)。

在一些實施方式中，絕緣層132的材料可以為透明絕緣材料，例如有機矽橡膠、丙烯酸型樹脂、不飽和聚酯、聚氨酯、環氧樹脂、其它合適材質、前述之衍生物、或前述之組合。

第二電極層E2設置於絕緣層132以及感光元件SR上。在一些實施方式中，第二電極層E2延伸至凹槽A中，覆蓋感光元件SR的部分(例如覆蓋感光元件SR的中心區域)並與感光元件SR電性連接(例如請見第1圖)。

在一些實施方式中，第二電極層E2的材料包括透明導電材料，例如銦錫氧化物(Indium Tin Oxide；ITO)、銦鋅氧化物、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物、銦鎵鋅氧化物、其他合適的氧化物或者是上述至少二者之堆疊層。

絕緣層134設置於絕緣層132以及第二電極層E2上。絕緣層134的材料可以與絕緣層132相同或是相似，於此不另贅述。

介電層142設置於絕緣層134上。多個第一遮光部150設置於介電層142上，其中個別的第一遮光部150具有第一透光區LT1及環繞第一透光區LT1的第一遮光區BR1，個別的第一透光區LT1與個別的感光元件SR對應且重疊(例如個別第一透光區LT1的中心點與感光元件SR的中心點重疊)，並且第一遮光部150中的至少兩者經由間隔區SP分隔。

在一些實施方式中，介電層142的材料可以是有機材料、無機材料或其組合，包括，但不限於環氧樹脂、氧化矽(SiOx)、氮化矽(SiNx)、由氧化矽及氮化矽共同組成的複合層、或是其他合適的介電材料。在一些實施例中，介電層142為透明絕緣材料。

在一些實施方式中，第一遮光區BR1的材質可為無機材質、有機材質、金屬、其他適當材料或前述之組合。

值得強調的是，若以無機或是有機材質製備第一遮光區BR1，存在著第一透光區LT1的長度L1大於5微米的製程限制。然而，第一遮光區BR1的材料為金屬時，可以具有較好的製程精密度，例如可實現第一透光區LT1的長度L1範圍小於5微米(舉例而言2.5微米至5微米之間)。在一些實施方式中，第一遮光區BR1包含第一遮光金屬層BM1以及第一金屬氧化層OX1設置於第一遮光金屬層BM1上。

在一些實施方式中，第一遮光部150之間均以間隔區SP分隔。例如請參第1圖的第一方框B1以及第2A圖，第2A圖繪示本揭示內容之一些實施方式的生物特徵辨識裝置100中第一方框B1之上視圖，其中，沿第2A圖的線A-A所截切之剖面，即為第1圖的第一方框B1中的第一遮光部150以及間隔區SP。各個第一遮光部150之間均具有間隔區SP。

另外，值得強調的是，當第一遮光區BR1為金屬時，透過間隔區SP的設計，可以減少第一遮光區BR1(特別是第一遮光金屬層BM1)與介電層142的接觸區域，而減少第一遮光區BR1與介電層142之間的寄生電容，從而減少雜散電容的干擾，增加指紋訊號偵測的準確度。

在一些其他實施方式中，儘管一部份的第一遮光部150經由間隔區SP分隔，但另一部分的第一遮光部150經由第一遮光區BR1相連接。例如請參第1圖的第二方框B2以及第2B圖，第2B圖繪示本揭示內容之一些實施方式的生物特徵辨識裝置100中第二方框B2之上視圖，其中，沿第2B圖的線B-B所截切之剖面，即為第1圖的第二方框B2中的第一遮光部150。在第2B圖中，第一遮光部150分別與在X軸方向上相鄰的另一第一遮光部150以及在Y軸方向上相鄰的再一第一遮光部150連接。

同參第2B圖，在俯視下，連接第一遮光部150的第一遮光區BR1，沿X軸方向的直徑d小於第一遮光部150的長度(兩倍的第一遮光區BR1的輪廓邊緣至第一透光區LT1的輪廓邊緣的垂直長度L’(2L’)+第一透光區LT1的長度L1)，以降低第一遮光區BR1與介電層142的接觸區域，降低寄生電容，從而減少雜散電容的干擾，增加指紋訊號偵測的準確度。

可以了解的是，第一遮光部150之間可以採用任意方式彼此連接，於此不做限制。例如請參第1圖的第二方框B2以及第2C圖，第2C圖繪示本揭示內容之一些實施方式的生物特徵辨識裝置100中第二方框B2之其他示例的上視圖，其中，沿第2C圖的線C-C所截切之剖面，即為第1圖的第二方框B2中的第一遮光部150。在第2C圖中，第2C圖中左下方的第一遮光部150與在X軸方向上相鄰的另一第一遮光部150連接，而不與Y軸方向上相鄰的再一第一遮光部150相連接。然而，在第2C圖中上方的兩個第一遮光部150則不與任何相鄰的第一遮光部150相連接。

在一些實施方式中，例如請見第2D圖，第2D圖繪示本揭示內容之一些實施方式的生物特徵辨識裝置100中第一遮光部150在俯視下的輪廓形狀。第2D圖例示第一遮光部150在俯視下的輪廓形狀包含圓形、正方形、五邊形、六邊形、或八邊形。可以了解的是，當第一遮光區BR1(請參第1圖)為金屬時，第一遮光部150的輪廓形狀採用圓形，相較於其他形狀，可在兼顧遮光效果下，最小化第一遮光區BR1與介電層142的接觸區域，降低寄生電容，從而減少雜散電容的干擾，增加指紋訊號偵測的準確度。

請回到第1圖。絕緣層136設置於介電層142以及第一遮光金屬層BM1上，並填滿第一透光區LT1以及間隔區SP。絕緣層136的材料可以與絕緣層132相同或是相似，於此不另贅述。

接著，請見第3A圖至第3E圖。第3A圖繪示本揭示內容之一些實施方式的生物特徵辨識裝置100之第一電極層E1、感光元件SR、以及填充第一透光區LT1的絕緣層部分136A的上視圖。第3B圖至第3E圖分別繪示本揭示內容之一些實施方式的生物特徵辨識裝置100之第一電極層E1、感光元件SR、第二電極層E2以及填充第一透光區LT1的絕緣層部分136A的分層上視圖。第一電極層E1、感光元件SR、以及第二電極層E2在俯視下的輪廓形狀基本上為六邊形(例如正六邊形)，以及絕緣層部分136A在俯視下的輪廓形狀可以為圓形，各層元件可視線路的實際應用，調整線路的連接方式。

舉例而言，在第3B圖中，第一電極層E1以四個依陣列方式排列的六邊形為一組，四個六邊形的外圍輪廓延伸相連。在第3D圖中，第二電極層E2以四個依陣列方式排列的六邊形為一組，四個六邊形交叉相連。在第3C圖中，感光元件SR則為個別單獨的六邊形，並未彼此相連。

可以了解的是，第一電極層E1、感光元件SR、以及第二電極層E2在俯視下的輪廓形狀並不限於六邊形，例如請見第4A圖至第4E圖。第4A圖繪示本揭示內容之一些實施方式的生物特徵辨識裝置100之第一電極層E1、感光元件SR、以及填充第一透光區LT1的絕緣層部分136A之其他示例的上視圖。第4B圖至第4E圖分別繪示本揭示內容之一些實施方式的生物特徵辨識裝置100之第一電極層E1、感光元件SR、第二電極層E2以及填充第一透光區LT1的絕緣層部分136A之其他示例的分層上視圖。

第4A圖至第4E圖與第3A圖至第3E圖基本上相同，差異在於，第一電極層E1、感光元件SR、以及第二電極層E2在俯視下的輪廓形狀基本上為八邊形。

接著，請回到第1圖。介電層144設置於絕緣層136上。第二遮光部160設置於介電層144上，其中第二遮光部160具有多個第二透光區LT2與位於二相鄰的第二透光區LT2之間的第二遮光區BR2，個別第二透光區LT2與個別第一透光區LT1對應(例如個別第二透光區LT2的中心點與個別第一透光區LT1的中心點重疊)，且至少部分的間隔區SP於基板110的正投影範圍於第二遮光區BR2於基板110的正投影範圍內。在一些實施方式中，所有間隔區SP於基板110的正投影範圍落於第二遮光區BR2於基板110的正投影範圍之中，第二遮光區BR2遮擋所有的間隔區SP，避免暴露間隔區SP，而使雜光經由間隔區SP照到感光元件SR，干擾指紋訊號的偵測。

在一些實施方式中，介電層144的材料可以與介電層142相同或相似，於此不另贅述。

在一些實施方式中，第二遮光區BR2的材質可為無機材質、有機材質、金屬、其他適當材料或前述之組合。在一些實施方式中，第二遮光區BR2包含第二遮光金屬層BM2以及第二金屬氧化層OX2設置於第二遮光金屬層BM2上。在一些實施方式中，第二透光區LT2的長度L2大於或是等於第一透光區LT1的長度L1。

請見第1圖。多個微透鏡LN設置於第二遮光部160上，其中個別微透鏡LN與個別第二透光區LT2對應 (例如個別第二透光區LT2的中心點位於個別微透鏡LN的垂直平分線上)。

在一些實施方式中，可以通過調整微透鏡LN的曲率半徑以及微透鏡LN的凸部LNa位置，調整來自手指的反射光的成像(例如經由微透鏡LN將外界的光信號放大)，從而得到手指的指紋圖像。

蓋板170設置於微透鏡LN上，例如第1圖中，微透鏡LN直接連接於蓋板170上。

在一些實施方式中，蓋板170包括保護板、觸控面板及顯示面板中至少一者，以提供保護微透鏡LN的功能，或者是觸控的功能，甚至是顯示畫面的功能。

接著，請見第5A圖以及第5B圖。第5A圖繪示本揭示內容之一些實施方式中光線(例如來自手指的反射光RL以及雜光SL)於生物特徵辨識裝置100之行進情形的剖面示意圖。第5B圖繪示第5A圖中部分的第一遮光部150的上視圖。

在第5A圖中，將相鄰的個別第二透光區LT2的中心點之間的距離定義為距離P，個別第二透光區LT2的長度為長度L2，間隔區SP的長度為長度S0，第一透光區LT1的長度為長度L1，第一遮光區BR1的輪廓邊緣至第一透光區LT1的輪廓邊緣的垂直長度為垂直長度L’，經個別微透鏡LN投射於個別感光元件SR之光線範圍(或稱來自手指的反射光RL的光線範圍)的長度為長度L0，在關係式1：P-L2>S0(個別第二遮光區BR2的長度，大於間隔區SP的長度S0，其中長度S0的關係式2為P-L1-2L’=S0)，以及關係式3：L1+2L’>L0(個別第一遮光部150的長度，大於個別微透鏡LN投射於個別感光元件SR之光線範圍的長度L0)的前提下，可以避免雜光SL(例如入射角度大於來自手指的反射光RL的最大入射角度θ的光線)由間隔區SP入射到感光元件SR。也就是，設計符合關係式1至3的元件長度以及距離，可避免雜光SL由間隔區SP入射的干擾，提升指紋訊號偵測的準確度，同時保留間隔區SP，降低第一遮光區BR1與介電層142之間的寄生電容。

在一些實施方式中，間隔區SP的長度S0的範圍為10微米

S0

2.5微米。在一些實施方式中，第一遮光區BR1的輪廓邊緣至第一透光區LT1的輪廓邊緣的垂直長度L’的範圍為10微米

垂直長度L’

2.5微米。

在一些實施方式中，個別第二透光區LT2的長度L2的範圍為10微米

長度L2

2.5微米。在一些實施方式中，第一透光區LT1的長度L1的範圍為8微米

長度L1

2.5微米。在一些實施方式中，經個別微透鏡LN投射於個別感光元件SR之光線範圍的長度L0的範圍為10微米

長度L0

2.5微米。

第5A圖中，感光元件SR的上表面至介電層142(第5A圖中省略介電層142，介電層142可參第1圖)的上表面的距離為距離H0，介電層142的上表面至介電層144(第5A圖中省略介電層144，介電層144可參第1 圖)的上表面的距離為距離H1，以及介電層144的上表面至蓋板170的距離為距離H2，若根據三角形等角時，邊長呈等比例關係的原理(例如請參三角框B3以及三角框B4)，將距離H0以及距離H1與長度L’、長度S0、距離P、長度L1的關係(舉例而言

：

：(H0+H1)，其中第一遮光區BR1以及第二遮光區BR2的厚度極薄，於此忽略不計)帶入關係式1至3中(關係式1：L1+2L’>L0、關係式2：P-L1-2L’=S0以及關係式3：P-L2>S0)，經整理而得關係式4：

由於第一遮光區BR1直接設置於介電層142上，因此，在第5A圖中，介電層142的上表面亦可理解為第一遮光區BR1的下表面。此外，由於第二遮光區BR2直接設置於介電層144上，因此，在第5A圖中，介電層144的上表面亦可理解為第二遮光區BR2的下表面。

在一些實施方式中，感光元件SR的上表面至介電層142(第5A圖未示)的上表面的距離H0(或稱感光元件SR的上表面至第一遮光區BR1的下表面的距離)的範圍為6微米

距離H0

2微米。在一些實施方式中，介電層142(第5A圖未示)的上表面至介電層144(第5A圖未示)上表面的距離H1(或稱第一遮光區BR1的下表面至第二遮光區BR2的下表面的距離)的範圍為30微米

距離H1

5微米。

在一實施方式中，長度L1為4微米、長度L2為6.5微米、垂直長度L’為5微米、距離H0為5微米、距離H1為10微米時(並經關係式2推得長度S0為2.9微米)，可以符合關係式1至4，實現阻隔雜光SL入射至感光元件SR的技術效果。

在一些其他實施方式中，生物特徵辨識裝置100的微透鏡LN亦可具有不同的設置方式。

例如請見第6A圖，第6A圖繪示本揭示內容之另一些實施方式中生物特徵辨識裝置200的剖面示意圖，第6A圖與第1圖的元件配置基本上相近，差異在於，第6A圖的微透鏡LN經由黏著層280連接蓋板270。在一些實施方式中，黏著層280為透明光學膠。

在一些其他實施方式中，可以將微透鏡LN以凸部朝上的方式，設置於第二遮光部260上。在一些實施方式中，可選擇性添加絕緣層於微透鏡LN與第二遮光部260之間。

例如請見第6B圖，第6B圖繪示本揭示內容之另一些實施方式中生物特徵辨識裝置300的剖面示意圖，第6B圖與第1圖的元件配置基本上相近，差異在於，第6B圖為單個微透鏡LN設置於多個第二遮光部360上，其中第二透光區LT2於基板310的正投影範圍位於微透鏡LN於基板310的正投影範圍內，也就是，單個微透鏡LN對應多個第二透光區LT2。

本揭示內容的一些實施方式提供生物特徵辨識裝置，經由間隔區分隔至少一組相鄰的第一遮光部，避免第一遮光部延伸覆蓋整層介電層，減少第一遮光部中的第一遮光區與介電層接觸而產生的寄生電容，從而減少雜散電容的干擾，提升生物特徵訊號的響應，從而提升生物特徵的偵測準確度。

雖然本揭示內容已以多個實施方式和實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭示內容，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭示內容之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭示內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100:生物特徵辨識裝置

110:基板

120:緩衝層

130、132、134、136:絕緣層

136A:絕緣層部分

140、142、144:介電層

150:第一遮光部

160:第二遮光部

170:蓋板

A:凹槽

T:主動元件

SC:半導體層

GE:閘極電極

S/D:源極/汲極區域

CA:通道區

GI:閘極介電層

ILD:層間介電層

SR:感光元件

E1:第一電極層

E2:第二電極層

LT1:第一透光區

BR1:第一遮光區

BM1:第一遮光金屬層

OX1:第一金屬氧化層

LT2:第二透光區

BR2:第二遮光區

BM2:第二遮光金屬層

OX2:第二金屬氧化層

SP:間隔區

LN:微透鏡

LNa:凸部

B1:第一方框

B2:第二方框

L1、L2:長度

H0、H1、H2:距離

X:X軸

Z:Z軸

Claims

一種生物特徵辨識裝置，包含：一基板；多個感光元件，設置於該基板上；一第一介電層，設置於該些感光元件上；多個第一遮光部，設置於該第一介電層上，其中各該第一遮光部具有一第一透光區及環繞該第一透光區的一第一遮光區，該第一透光區與各該感光元件對應且重疊，並且該些第一遮光部中的至少兩者經由一間隔區分隔；一第二介電層，設置於該些第一遮光部上；以及一第二遮光部，設置於該第二介電層上，其中該第二遮光部具有多個第二透光區與位於二相鄰的該些第二透光區之間的一第二遮光區，各該第二透光區與各該第一透光區對應，且至少部分的該間隔區於該基板的正投影範圍於該第二遮光區於該基板的正投影範圍內。
如請求項1所述的生物特徵辨識裝置，其中該些第一遮光部之間均以該間隔區分隔。
如請求項1所述的生物特徵辨識裝置，其中部分的該些第一遮光部經由該第一遮光區相連接。
如請求項1所述的生物特徵辨識裝置，其中該第一遮光區的材質為金屬。
如請求項4所述的生物特徵辨識裝置，其中該第一透光區的長度範圍為2.5微米至5微米之間。
如請求項1所述的生物特徵辨識裝置，其中該第一遮光部在俯視下的輪廓形狀包含圓形、正方形、五邊形、六邊形、或八邊形。
如請求項1所述的生物特徵辨識裝置，還包含：至少一微透鏡，設置於該第二遮光部上方；其中，將相鄰的各該第二透光區的中心點之間的距離定義為P，各該第二透光區的長度為L2，該間隔區的長度為S0，該第一透光區的長度為L1，該第一遮光區的輪廓邊緣至該第一透光區的輪廓邊緣的垂直長度為L’，經所述至少一微透鏡投射於各該感光元件之一光線範圍的長度為L0，則P-L2>S0；P-L1-2L’=S0；以及L1+2L’>L0。
如請求項1所述的生物特徵辨識裝置，還包含：至少一微透鏡，設置於該第二遮光部上方；其中，將相鄰的各該第二透光區的中心點之間的距離定義為P，各該第二透光區的長度為L2，該間隔區的長度為S0，該第一透光區的長度為L1，該第一遮光區的輪廓邊緣至該第一透光區的輪廓邊緣的垂直長度為L’，經所述至少一微透鏡投射於各該感光元件之一光線範圍的長度為L0，各該感光元件的上表面至該第一介電層的上表面的距離為H0，該第一介電層的上表面至該第二介電層的上表面的距離為H1，則
如請求項7或8所述的生物特徵辨識裝置，其中，該間隔區的長度(S0)的範圍為10微米
S0
2.5；以及該第一遮光區的輪廓邊緣至該第一透光區的輪廓邊緣的垂直長度(L’)的範圍為10微米
L’
2.5微米。
如請求項7或8所述的生物特徵辨識裝置，其中，各該第二透光區的長度(L2)的範圍為10微米
L2
2.5微米；該第一透光區的長度(L1)的範圍為8微米
L1
2.5微米；該光線範圍的長度(L0)的範圍為10微米
L0
2.5微米；該感光元件的上表面至該第一介電層的上表面的距離(H0)的範圍為6微米
H0
2微米；以及該第一介電層的上表面至該第二介電層的上表面的距離(H1)的範圍為30微米
H1
5微米。
如請求項1所述的生物特徵辨識裝置，其中，該第一遮光區包含一第一遮光金屬層以及一第一金屬氧化層，該第一金屬氧化層設置於該第一遮光金屬層上。
如請求項1所述的生物特徵辨識裝置，其中，該第二遮光區包含一第二遮光金屬層以及一第二金屬氧化層，該第二金屬氧化層設置於該第二遮光金屬層上。
如請求項1所述的生物特徵辨識裝置，更包括一主動元件連接該些感光元件。
如請求項1所述的生物特徵辨識裝置，更包含一微透鏡，設置於該第二遮光部上，其中該些第二透光區於該基板的正投影範圍位於該微透鏡於該基板的正投影範圍內。
如請求項1所述的生物特徵辨識裝置，更包含多個微透鏡，設置於該第二遮光部上，其中各該微透鏡與各該第二透光區對應。