TWI802894B - 半導體裝置 - Google Patents
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Abstract
提供一種半導體裝置。半導體裝置包含一基板，基板具有複數個第一光電轉換元件與複數個第二光電轉換元件。半導體裝置也包含一光調整結構，光調整結構設置於基板之上。光調整結構包含一圖案化多層膜，圖案化多層膜具有對應於第一光電轉換元件的複數個溝槽。第一光電轉換元件用於感測近紅外光，且第二光電轉換元件用於感測可見光。
Description
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包含用於感測近紅外光的光電轉換元件的半導體裝置。
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，且這些生物識別裝置已經廣泛應用於各個領域。生物辨識裝置可使用人類固有的物理特徵(例如，指紋、面容、虹膜等)來驗證其身份。舉例來說，生物識別裝置可作為指紋辨識裝置、臉部辨識裝置、虹膜辨識裝置等，其可用於可攜式裝置(例如，手機、平板電腦、筆記型電腦等)中。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，隨著科學技術的進步，生物識別技術的安全性正逐漸受到挑戰。亦即，可由人造材料製成偽造的人類特徵。舉例來說，可透過3D列印來製造偽造的手指，使得現有的生物辨識裝置(例如，指紋辨識裝置)可能無法區分偽造的手指的指紋和真實的手指的指紋。
一般而言，生物辨識裝置僅在可見光下抓取人類特徵的影像。透過可見光很難區分影像是偽造的人類特徵還是真實的人類特徵。
根據本揭露實施例的半導體裝置包含一種用於感測近紅外光的光電轉換元件以及另一種用於感測可見光的光電轉換元件。亦即，根據本揭露實施例的半導體裝置可透過近紅外光與可見光抓取人類特徵的影像。因此，可以更容易地區分來自偽造的人類特徵的影像，從而有效地提高半導體裝置的安全性。
本揭露的一些實施例包含一種半導體裝置。半導體裝置包含一基板，基板具有複數個第一光電轉換元件與複數個第二光電轉換元件。半導體裝置也包含一光調整結構，光調整結構設置於基板之上。光調整結構包含一圖案化多層膜，圖案化多層膜具有對應於第一光電轉換元件的複數個溝槽。第一光電轉換元件用於感測近紅外光，且第二光電轉換元件用於感測可見光。
在一些實施例中，第一光電轉換元件在一預定時段的感測時間內短於第二光電轉換元件在此預定時段內的感測時間。
在一些實施例中，光調整結構更包含一光準直層，光準直層設置於圖案化多層膜之上。
在一些實施例中，光準直層包含一第一遮光層，第一遮光層具有對應於第一光電轉換元件的複數個第一孔洞及對應於第二光電轉換元件的複數個第二孔洞。
在一些實施例中，光調整結構更包含複數個濾光部，濾光部設置於溝槽中。
在一些實施例中，光準直層更包含複數個透光部，透光部設置於第一孔洞與第二孔洞中。
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在一些實施例中，半導體裝置更包含一聚光結構，聚光結構設置於光準直層之上。
在一些實施例中，聚光結構包含一第二遮光層，第二遮光層具有對應於第一光電轉換元件與第二光電轉換元件的複數個第三孔洞；聚光結構也包含複數個微透鏡，微透鏡設置於第三孔洞中；聚光結構更包含一透明層，透明層設置於光準直層與第二遮光層之間。
在一些實施例中，光調整結構更包含一光準直層，光準直層設置於基板與圖案化多層膜之間。
在一些實施例中，半導體裝置更包含一聚光結構，聚光結構設置於圖案化多層膜之上。
在一些實施例中，聚光結構包含一第二遮光層，第二遮光層具有對應於第一光電轉換元件與第二光電轉換元件的複數個第三孔洞；聚光結構也包含複數個微透鏡，微透鏡設置於第三孔洞中；聚光結構更包含一透明層，透明層設置於圖案化多層膜與第二遮光層之間。
在一些實施例中，第一光電轉換元件用於感測波長為700 nm至1100 nm的一電磁光譜帶。
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… 下方」、「下方」、「較低的」、「在… 上方」、「上方」、「較高的」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。
在說明書中，「約」、「大約」、「大抵」之用語通常表示在一給定值或範圍的20%之內，或10%之內，或5%之內，或3%之內，或2%之內，或1%之內，或0.5%之內。在此給定的數量為大約的數量，亦即在沒有特定說明「約」、「大約」、「大抵」的情況下，仍可隱含「約」、「大約」、「大抵」之含義。
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。
本揭露實施例中的半導體裝置可作為一生物辨識裝置，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合適的裝置。
第1圖顯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圖中可能省略一些部件。
參照第1圖，半導體裝置100包含一基板10。在一些實施例中，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(SiTa)、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可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，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可包含各種導電特徵(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製成，但本揭露實施例並非以此為限。
如第1圖所示，基板10可具有複數個第一光電轉換元件12(第1圖中僅示出一個第一光電轉換元件12)與複數個第二光電轉換元件14。在一些實施例中，第一光電轉換元件12與第二光電轉換元件14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。舉例來說，第一光電轉換元件12與第二光電轉換元件14可以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。
在本揭露的實施例中，第一光電轉換元件12與第二光電轉換元件14是不同的。更詳細而言，第一光電轉換元件12是用於感測近紅外光(例如，波長為700 nm至1100 nm的一電磁光譜帶)，而第二光電轉換元件14是用於感測可見光(例如，波長為400 nm至700 nm的一電磁光譜帶)，但本揭露實施例並非以此為限。
在一些實施例中，第一光電轉換元件12與第二光電轉換元件14可形成一陣列結構，且第一光電轉換元件12的數量與第二光電轉換元件14的數量可不相同。舉例來說，第一光電轉換元件12的數量與第二光電轉換元件14的數量的比例可為1/3至1/9999，但本揭露實施例並非以此為限。
參照第1圖，半導體裝置100包含一光調整結構20，光調整結構20設置於基板10之上。如第1圖所示，光調整結構20可包含一圖案化多層膜21及複數個濾光部23(第1圖中僅示出一個濾光部23)。具體而言，圖案化多層膜21可設置於基板10之上，而濾光部23可與第一光電轉換元件12對應設置。
在本揭露的實施例中，圖案化多層膜21與濾光部23是不同的濾光器。具體而言，圖案化多層膜21可為一混合濾光器，其可截斷(cutting)具有特定波長(例如，約700 nm至約1100 nm)的紅外(IR)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。相對地，濾光部23可截斷具有特定波長(例如，約400 nm至約700 nm)的可見光，並允許具有特定波長(例如，約700 nm至約1100 nm)的紅外(IR)光通過。
在一些實施例中，圖案化多層膜21可透過一沉積製程所形成，沉積製程例如是化學氣相沉積(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，但本揭露實施例並非以此為限。類似地，濾光部23也可透過一沉積製程所形成。
如第1圖所示，圖案化多層膜21具有複數個溝槽21T(第1圖中僅示出一個溝槽21T)，且濾光部23設置於溝槽21T中，但本揭露實施例並非以此為限。在一些實施例中，可在一多層膜上執行一圖案化製程，以形成圖案化多層膜21。舉例來說，可將一遮罩層(未繪示)設置於一多層膜之上，接著使用此遮罩層作為一蝕刻遮罩，執行一蝕刻製程以蝕刻此多層膜，以形成溝槽21T(並形成圖案化多層膜21)；接著，將濾光部23沉積於溝槽21T中，但本揭露實施例並非以此為限。
在一些實施例中，遮罩層可包含硬遮罩，且可包含氧化矽(SiO
2)、氮化矽(SiN)、氮氧化矽(SiON)、碳化矽(SiC)、氮碳化矽(SiCN)、類似的材料或前述之組合，但本揭露實施例並非以此為限。遮罩層可為一單層或一多層結構。遮罩層可透過沉積製程、光微影製程、其他適當之製程或前述之組合所形成，但本揭露實施例並非以此為限。舉例來說，光微影製程可包含光阻塗佈(例如旋轉塗佈)、軟烘烤(soft baking)、光罩對準(mask aligning)、曝光(exposure)、曝光後烘烤(post-exposure baking, PEB)、顯影(developing)、清洗(rinsing)、乾燥(例如硬烘烤)、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。
在一些實施例中，蝕刻製程可包含乾式蝕刻製程、濕式蝕刻製程或前述之組合。舉例來說，乾式蝕刻製程可包含反應性離子蝕刻(reactive ion etch, RIE)、感應耦合式電漿(inductively-coupled plasma, ICP)蝕刻、中子束蝕刻(neutral beam etch, NBE)、電子迴旋共振式(electron cyclotron resonance, ERC)蝕刻、類似的蝕刻製程或前述之組合，但本揭露實施例並非以此為限。舉例來說，濕式蝕刻製程可以使用例如氫氟酸(hydrofluoric acid, HF)、氫氧化銨(ammonium hydroxide, NH
4OH)或任何合適的蝕刻劑。
在一些實施例中，使用者的特徵(例如，指紋)可反射可見光和紅外(IR)光。接著，可透過第一光電轉換元件12感測反射的紅外光以產生紅外光影像，並可透過第二光電轉換元件14感測反射的可見光以產生可見光影像。在此，紅外光和可見光可來自應用半導體裝置100的設備或者來自外部(例如，環境光或太陽光)，但本揭露實施例並非以此為限。
第2A圖至第2C圖繪示曝光時間的不同狀態的範例。參照第2A圖，由於第二光電轉換元件14是用於感測可見光，其需要長曝光時間以得到高品質(即，良好訊號)的影像。然而，在一預定時段的感測時間內，若第一光電轉換元件12的感測時間與第二光電轉換元件14的感測時間相同(即，第一光電轉換元件12與第二光電轉換元件14都具有長曝光時間)，則第一光電轉換元件12將因為訊號飽和而得到低品質的影像。
此外，參照第2B圖，由於第一光電轉換元件12是用於感測近紅外光，其需要短曝光時間以得到高品質(即，良好訊號)的影像。然而，在一預定時段的感測時間內，若第二光電轉換元件14的感測時間與第一光電轉換元件12的感測時間相同(即，第一光電轉換元件12與第二光電轉換元件14都具有短曝光時間)，則第二光電轉換元件14將因為低感光訊號而得到低品質的影像。
因此，參照第2C圖，第一光電轉換元件12在一預定時段的感測時間內短於第二光電轉換元件14在此預定時段內的感測時間，使得第一光電轉換元件12與第二光電轉換元件14皆可得到高品質(即，良好訊號)的影像。
再者，即便可由人造材料製成偽造的人類特徵，透過近紅外光所得到偽造的人類特徵的影像可與透過近紅外光所得到真實的人類特徵的影像不同。因此，根據本揭露實施例的半導體裝置100可區別偽造的人類特徵與真實的人類特徵，可有效地提升根據本揭露實施例的半導體裝置100的安全性。
參照第1圖，光調整結構20也可包含一光準直層25，光準直層25設置於圖案化多層膜21(與濾光部23)之上。在一些實施例中，光準直層25可包含一第一遮光層27及複數個透光部29。如第1圖所示，第一遮光層27可具有對應於第一光電轉換元件12的複數個第一孔洞27C1(第1圖中僅示出一個第一孔洞27C1)及對應於第二光電轉換元件14的複數個第二孔洞27C2，而透光部29可設置於第一孔洞27C1與第二孔洞27C2中，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27的材料可包含光阻(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 (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(例如，黑色防焊材料或其他合適的非透明的防焊材料)、環氧樹脂聚合物、其他合適的材料或前述材料之組合，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27的材料可包含光固化材料、熱固化材料或前述材料之組合。
在一些實施例中，可對前述第一遮光層27的材料進行圖案化製程以形成如第1圖所示的第一孔洞27C1與第二孔洞27C2。舉例來說，可將一遮罩層(未繪示)設置於前述材料之上，接著使用此遮罩層作為一蝕刻遮罩，執行一蝕刻製程以形成第一孔洞27C1與第二孔洞27C2；接著，將透光部29沉積於第一孔洞27C1與第二孔洞27C2中，但本揭露實施例並非以此為限。
在一些實施例中，透光部29的材料可包含透明光阻、聚亞醯胺、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。在本揭露的實施例中，透光部29可與第一光電轉換元件12與第二光電轉換元件14對應設置。舉例來說，第一孔洞27C1及第二孔洞27C2可分別與第一光電轉換元件12及第二光電轉換元件14對齊。亦即，透光部29可與第一光電轉換元件12與第二光電轉換元件14對齊，但本揭露實施例並非以此為限。
在本揭露的實施例中，光準直層25可用於準直光以減少由於光發散而損失的能量。因此，可以在半導體裝置100(例如，生物辨識裝置)中應用光準直層25，以提高識別效率。
第3圖顯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3圖中可能省略一些部件。
參照第3圖，半導體裝置102具有與第1圖所示的半導體裝置100類似的結構。與第1圖所示的半導體裝置100的不同之處在於，第3圖所示的半導體裝置102可進一步包含一聚光結構(condensing structure)30，聚光結構30設置於光調整結構20之上。更詳細而言，聚光結構30設置於光準直層25之上，但本揭露實施例並非以此為限。
在一些實施例中，聚光結構30可包含一第二遮光層31、複數個微透鏡(micro-lens)33及一透明層35。如第3圖所示，第二遮光層31可具有對應於第一光電轉換元件12與第二光電轉換元件14的複數個第三孔洞31C，微透鏡33可設置於第三孔洞31C中，而透明層35可設置於光準直層25與第二遮光層31之間，但本揭露實施例並非以此為限。
在本實施例中，微透鏡33可與透光部29對應設置。舉例來說，微透鏡33(或第三孔洞31C)可與透光部29(或第一孔洞27C1及第二孔洞27C2)、第一光電轉換元件12及第二光電轉換元件14對齊，但本揭露實施例並非以此為限。
在一些實施例中，第二遮光層31的材料可與第一遮光層27的材料相同或類似。舉例來說，第二遮光層31的材料可包含光阻(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 (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(例如，黑色防焊材料或其他合適的非透明的防焊材料)、環氧樹脂聚合物、其他合適的材料或前述材料之組合，但本揭露實施例並非以此為限。在一些實施例中，第二遮光層31的材料可包含光固化材料、熱固化材料或前述材料之組合。
類似地，可對前述第二遮光層31的材料進行圖案化製程以形成如第3圖所示的第三孔洞31C。舉例來說，可將一遮罩層(未繪示)設置於前述材料之上，接著使用此遮罩層作為一蝕刻遮罩，執行一蝕刻製程以形成第三孔洞31C；接著，將微透鏡33沉積於第三孔洞31C中，但本揭露實施例並非以此為限。
在一些實施例中，微透鏡33的材料可為一透明材料。舉例來說，微透鏡33的材料可包含玻璃、環氧樹脂、矽氧樹脂(silicone resin)、聚氨酯(polyurethane)、其他合適的材料或其組合，但本揭露實施例並非以此為限。在一些實施例中，微透鏡33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。在一些實施例中，形成微透鏡33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。
在本實施例中，微透鏡33可為半凸透鏡或凸透鏡，但本揭露實施例並非以此為限。在一些實施例中，微透鏡33可例如形成微圓錐、四角錐、平頂圓錐等，但本揭露實施例並非以此為限。其他任何可聚焦光的結構可用於代替第3圖所示的微透鏡33。
此外，雖然第3圖繪示微透鏡33可設置於第三孔洞31C中，但本揭露實施例並非以此為限。在一些其他的實施例中，微透鏡33可設置於第三孔洞31C之上或第三孔洞31C的上方，且第三孔洞31C可被其他透明材料所填滿。
在一些實施例中，透明層35的材料可與透光部29的材料相同或類似。舉例來說，透明層35的材料可包含透明光阻、聚亞醯胺、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。
在一些實施例中，聚光結構30可進一步聚焦由使用者的特徵所反射的紅外光或可見光，使得第一光電轉換元件12與第二光電轉換元件14可抓取更佳的影像(即，可進一步提升半導體裝置102的感測能力)。
第4圖顯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4圖中可能省略一些部件。
參照第4圖，半導體裝置104具有與第1圖所示的半導體裝置100類似的結構。與第1圖所示的半導體裝置100的不同之處在於，第4圖所示的半導體裝置104的濾光部23可取代一些透光部29，並設置於對應的第一孔洞27C1中。亦即，濾光部23可設置於對應於第一光電轉換元件12的第一孔洞27C1中。
如第4圖所示，濾光部23可設置於圖案化多層膜21的溝槽21T(第4圖中僅示出一個濾光部23與一個溝槽21T)之上(位於圖案化多層膜21的溝槽21T的上方)。再者，如第4圖所示，一些透光部29設置於溝槽21T中。亦即，透光部29設置於溝槽21T與第二孔洞27C2中，但本揭露實施例並非以此為限。
第5圖顯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5圖中可能省略一些部件。
參照第5圖，半導體裝置106具有與第4圖所示的半導體裝置104類似的結構。與第4圖所示的半導體裝置104的不同之處在於，第5圖所示的半導體裝置106可進一步包含一聚光結構30，聚光結構30設置於光調整結構20之上。更詳細而言，聚光結構30設置於光準直層25之上，但本揭露實施例並非以此為限。
類似地，聚光結構30可包含一第二遮光層31、複數個微透鏡33及一透明層35。如第5圖所示，第二遮光層31可具有複數個第三孔洞31C，微透鏡33可設置於第三孔洞31C中，而透明層35可設置於光準直層25與第二遮光層31之間，但本揭露實施例並非以此為限。
第6圖顯示根據本揭露一實施例的半導體裝置108的部分剖面圖。應注意的是，為了簡便起見，第6圖中可能省略一些部件。
參照第6圖，半導體裝置108具有與第1圖所示的半導體裝置100類似的結構。與第1圖所示的半導體裝置100的不同之處在於，第6圖所示的半導體裝置108的光準直層25可設置於基板10與圖案化多層膜21之間。
類似地，光準直層25可包含一第一遮光層27及複數個透光部29。如第6圖所示，第一遮光層27可具有對應於第一光電轉換元件12的複數個第一孔洞27C1及對應於第二光電轉換元件14的複數個第二孔洞27C2，而透光部29可設置於第一孔洞27C1與第二孔洞27C2中，但本揭露實施例並非以此為限。在第6圖所示的實施例中，濾光部23可設置於圖案化多層膜21的溝槽21T(第6圖中僅示出一個濾光部23與一個溝槽21T)中，但本揭露實施例並非以此為限。
在本實施例中，一些透光部29可設置於第一光電轉換元件12與濾光部23之間，而其他透光部29可設置於第二光電轉換元件14與圖案化多層膜21之間，但本揭露實施例並非以此為限。
第7圖顯示根據本揭露另一實施例的半導體裝置110的部分剖面圖。應注意的是，為了簡便起見，第7圖中可能省略一些部件。
參照第7圖，半導體裝置110具有與第6圖所示的半導體裝置108類似的結構。與第6圖所示的半導體裝置108的不同之處在於，第7圖所示的半導體裝置110可進一步包含一聚光結構30，聚光結構30設置於光調整結構20之上。更詳細而言，聚光結構30設置於圖案化多層膜21之上，但本揭露實施例並非以此為限。
類似地，聚光結構30可包含一第二遮光層31、複數個微透鏡33及一透明層35。如第7圖所示，第二遮光層31可具有複數個第三孔洞31C，微透鏡33可設置於第三孔洞31C中，而透明層35可設置於圖案化多層膜21與第二遮光層31之間，但本揭露實施例並非以此為限。
第8圖顯示根據本揭露一實施例的半導體裝置112的部分剖面圖。應注意的是，為了簡便起見，第8圖中可能省略一些部件。
參照第8圖，半導體裝置112具有與第6圖所示的半導體裝置108類似的結構。與第6圖所示的半導體裝置108的不同之處在於，第8圖所示的半導體裝置112的濾光部23可取代一些透光部29，並設置於對應的第一孔洞27C1中。亦即，濾光部23可設置於對應於第一光電轉換元件12的第一孔洞27C1中。
如第8圖所示，濾光部23可設置於圖案化多層膜21的溝槽21T(第8圖中僅示出一個濾光部23與一個溝槽21T)之下。再者，如第8圖所示，一些透光部29設置於溝槽21T中。亦即，透光部29設置於溝槽21T與第二孔洞27C2中，但本揭露實施例並非以此為限。
第9圖顯示根據本揭露另一實施例的半導體裝置114的部分剖面圖。應注意的是，為了簡便起見，第9圖中可能省略一些部件。
參照第9圖，半導體裝置114具有與第8圖所示的半導體裝置112類似的結構。與第8圖所示的半導體裝置112的不同之處在於，第9圖所示的半導體裝置114可進一步包含一聚光結構30，聚光結構30設置於光調整結構20之上。更詳細而言，聚光結構30設置於圖案化多層膜21之上，但本揭露實施例並非以此為限。
類似地，聚光結構30可包含一第二遮光層31、複數個微透鏡33及一透明層35。如第9圖所示，第二遮光層31可具有複數個第三孔洞31C，微透鏡33可設置於第三孔洞31C中，而透明層35可設置於圖案化多層膜21與第二遮光層31之間，但本揭露實施例並非以此為限。
綜上所述，由於根據本揭露實施例的半導體裝置包含用於感測近紅外光的一光電轉換元件(例如，前述的第一光電轉換元件)及用於感測可見光的另一光電轉換元件(例如，前述的第二光電轉換元件)，即便可由人造材料製成偽造的人類特徵，透過近紅外光所得到偽造的人類特徵的影像可與透過近紅外光所得到真實的人類特徵的影像不同。
因此，根據本揭露實施例的半導體裝置可區別偽造的人類特徵與真實的人類特徵，可有效地提升根據本揭露實施例的半導體裝置的安全性。
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。
100,102,104,106,108,110,112,114:半導體裝置
10:基板
12:第一光電轉換元件
14:第二光電轉換元件
20:光調整結構
21:圖案化多層膜
21T:溝槽
23:濾光部
25:光準直層
27:第一遮光層
27C1:第一孔洞
27C2:第二孔洞
29:透光部
30:聚光結構
31:第二遮光層
31C:第三孔洞
33:微透鏡
35:透明層
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圖顯示根據本揭露一實施例的半導體裝置的部分剖面圖。
第2A圖至第2C圖繪示曝光時間的不同狀態的範例。
第3圖顯示根據本揭露另一實施例的半導體裝置的部分剖面圖。
第4圖顯示根據本揭露一實施例的半導體裝置的部分剖面圖。
第5圖顯示根據本揭露另一實施例的半導體裝置的部分剖面圖。
第6圖顯示根據本揭露一實施例的半導體裝置的部分剖面圖。
第7圖顯示根據本揭露另一實施例的半導體裝置的部分剖面圖。
第8圖顯示根據本揭露一實施例的半導體裝置的部分剖面圖。
第9圖顯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
12:第一光電轉換元件
14:第二光電轉換元件
20:光調整結構
21:圖案化多層膜
21T:溝槽
23:濾光部
25:光準直層
27:第一遮光層
27C1:第一孔洞
27C2:第二孔洞
29:透光部
Claims (10)
- 一種半導體裝置，包括：一基板，具有複數個第一光電轉換元件與複數個第二光電轉換元件；以及一光調整結構，設置於該基板之上，且包括：一圖案化多層膜，具有對應於該些第一光電轉換元件的複數個溝槽；其中該些第一光電轉換元件用於感測近紅外光，且該些第二光電轉換元件用於感測可見光，且該些第一光電轉換元件在一預定時段的感測時間內短於該些第二光電轉換元件在該預定時段內的感測時間。
- 如請求項1之半導體裝置，其中該些第一光電轉換元件用於感測波長為700nm至1100nm的一電磁光譜帶。
- 如請求項1之半導體裝置，其中該光調整結構更包括：一光準直層，設置於該圖案化多層膜之上。
- 如請求項3之半導體裝置，其中該光準直層包括：一第一遮光層，具有對應於該些第一光電轉換元件的複數個第一孔洞及對應於該些第二光電轉換元件的複數個第二孔洞；及複數個透光部，設置於該些第一孔洞與該些第二孔洞中；其中該光調整結構更包括：複數個濾光部，設置於該些溝槽中。
- 如請求項3之半導體裝置，其中該光準直層包括：一第一遮光層，具有對應於該些第一光電轉換元件的複數個第 一孔洞及對應於該些第二光電轉換元件的複數個第二孔洞；及複數個透光部，設置於該些溝槽與該些第二孔洞中；其中該光調整結構更包括：複數個濾光部，設置於該些第一孔洞中。
- 如請求項3之半導體裝置，更包括：一聚光結構，設置於該光準直層之上，其中該聚光結構包括：一第二遮光層，具有對應於該些第一光電轉換元件與該些第二光電轉換元件的複數個第三孔洞；複數個微透鏡，設置於該些第三孔洞中；及一透明層，設置於該光準直層與該第二遮光層之間。
- 如請求項1之半導體裝置，其中該光調整結構更包括：一光準直層，設置於該基板與該圖案化多層膜之間。
- 如請求項7之半導體裝置，其中該光準直層包括：一第一遮光層，具有對應於該些第一光電轉換元件的複數個第一孔洞及對應於該些第二光電轉換元件的複數個第二孔洞；及複數個透光部，設置於該些第一孔洞與該些第二孔洞中；其中該光調整結構更包括：複數個濾光部，設置於該些溝槽中。
- 如請求項7之半導體裝置，其中該光準直層包括：一第一遮光層，具有對應於該些第一光電轉換元件的複數個第一孔洞及對應於該些第二光電轉換元件的複數個第二孔洞；及複數個透光部，設置於該些溝槽與該些第二孔洞中；其中該光調整結構更包括： 複數個濾光部，設置於該些第一孔洞中。
- 如請求項7之半導體裝置，更包括：一聚光結構，設置於該圖案化多層膜之上，其中該聚光結構包括：一第二遮光層，具有對應於該些第一光電轉換元件與該些第二光電轉換元件的複數個第三孔洞；複數個微透鏡，設置於該些第三孔洞中；及一透明層，設置於該圖案化多層膜與該第二遮光層之間。
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