TWI840960B - 電子裝置以及製造電子裝置的方法 - Google Patents
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Abstract
提供一種電子裝置以及製造電子裝置的方法。電子裝置包括半導體基板以及發光模組。半導體基板包括多個電晶體以及多個光電二極體。發光模組設置在半導體基板上且包括多個發光元件。多個發光元件分別與多個電晶體電性連接，且多個發光元件不與多個光電二極體重疊。
Description
本發明是有關於一種電子裝置以及製造電子裝置的方法。
現有的電子裝置將感測模組整合於其中，以提供身分識別（如指紋感測）功能。然而，目前的做法需要額外製作對應於感測模組的光學結構，造成製造工序的增加。
本發明提供一種電子裝置，具有相對簡化的製造工序。
在本發明的一實施例中，電子裝置包括半導體基板以及發光模組。半導體基板包括多個電晶體以及多個光電二極體。發光模組設置在半導體基板上且包括多個發光元件。多個發光元件分別與多個電晶體電性連接，且多個發光元件不與多個光電二極體重疊。
在本發明的另一實施例中，電子裝置包括半導體基板以及發光模組。半導體基板包括多個第一電晶體。發光模組設置在半導體基板上且包括多個發光元件以及多個光電二極體。多個發光元件分別與多個第一電晶體電性連接，且多個光電二極體不與多個發光元件重疊。
在本發明的再一實施例中，製造電子裝置的方法包括以下步驟：提供半導體基板，半導體基板包括多個電晶體以及多個光電二極體；提供發光模組，發光模組包括多個發光元件；以及將發光模組設置在半導體基板上，使得多個發光元件分別與多個電晶體電性連接，且多個發光元件不與多個光電二極體重疊。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
現將詳細地參考本揭露的示範性實施例，示範性實施例的實例說明於附圖中。只要有可能，相同元件符號在圖式和描述中用來表示相同或相似部分。
本揭露通篇說明書與所附的申請專利範圍中會使用某些詞彙來指稱特定元件。所屬技術領域中具有通常知識者應理解，電子裝置製造商可能會以不同的名稱來指稱相同的元件。本文並不意在區分那些功能相同但名稱不同的元件。在下文說明書與申請專利範圍中，“含有”與“包含”等詞為開放式詞語，因此其應被解釋為“含有但不限定為…”之意。
本文中所提到的方向用語，例如：“上”、“下”、“前”、“後”、“左”、“右”等，僅是參考附圖的方向。因此，使用的方向用語是用來說明，而並非用來限制本揭露。在附圖中，各圖式繪示的是特定實施例中所使用的方法、結構及/或材料的通常性特徵。然而，這些圖式不應被解釋為界定或限制由這些實施例所涵蓋的範圍或性質。舉例來說，為了清楚起見，各膜層、區域及/或結構的相對尺寸、厚度及位置可能縮小或放大。
本揭露中所敘述之一結構（或層別、元件、基材）位於另一結構（或層別、元件、基材）之上/上方，可以指二結構相鄰且直接連接，或是可以指二結構相鄰而非直接連接。非直接連接是指二結構之間具有至少一中介結構（或中介層別、中介元件、中介基材、中介間隔），一結構的下側表面相鄰或直接連接於中介結構的上側表面，另一結構的上側表面相鄰或直接連接於中介結構的下側表面。而中介結構可以是單層或多層的實體結構或非實體結構所組成，並無限制。在本揭露中，當某結構設置在其它結構“上”時，有可能是指某結構“直接”在其它結構上，或指某結構“間接”在其它結構上，即某結構和其它結構間還夾設有至少一結構。
術語“大約”、“等於”、“相等”或“相同”、“實質上”或“大致上”一般解釋為在所給定的值或範圍的20%以內，或解釋為在所給定的值或範圍的10%、5%、3%、2%、1%或0.5%以內。
說明書與申請專利範圍中所使用的序數例如“第一”、“第二”等之用詞用以修飾元件，其本身並不意含及代表該（或該些）元件有任何之前的序數，也不代表某一元件與另一元件的順序、或是製造方法上的順序，該些序數的使用僅用來使具有某命名的元件得以和另一具有相同命名的元件能作出清楚區分。申請專利範圍與說明書中可不使用相同用詞，據此，說明書中的第一構件在申請專利範圍中可能為第二構件。
本揭露中所敘述之電性連接或耦接，皆可以指直接連接或間接連接，於直接連接的情況下，兩電路上元件的端點直接連接或以一導體線段互相連接，而於間接連接的情況下，兩電路上元件的端點之間具有開關、二極體、電容、電感、電阻、其他適合的元件、或上述元件的組合，但不限於此。
在本揭露中，厚度、長度與寬度的量測方式可以是採用光學顯微鏡量測而得，厚度或寬度則可以由電子顯微鏡中的剖面影像量測而得，但不以此為限。另外，任兩個用來比較的數值或方向，可存在著一定的誤差。另外，本揭露中所提到的術語“等於”、“相等”、“相同”、“實質上”或“大致上”通常代表落在給定數值或範圍的10%範圍內。此外，用語“給定範圍為第一數值至第二數值”、“給定範圍落在第一數值至第二數值的範圍內”表示所述給定範圍包括第一數值、第二數值以及它們之間的其它數值。若第一方向垂直於第二方向，則第一方向與第二方向之間的角度可介於80度至100度之間；若第一方向平行於第二方向，則第一方向與第二方向之間的角度可介於0度至10度之間。
須知悉的是，以下所舉實施例可以在不脫離本揭露的精神下，可將數個不同實施例中的特徵進行替換、重組、混合以完成其他實施例。各實施例間特徵只要不違背發明精神或相衝突，均可任意混合搭配使用。
除非另外定義，在此使用的全部用語(包含技術及科學用語)具有與所屬技術領域中具有通常知識者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。
在本揭露中，電子裝置可包括顯示裝置、背光裝置、天線裝置、感測裝置或拼接裝置，但不以此為限。電子裝置可為可彎折或可撓式電子裝置。顯示裝置可為非自發光型顯示裝置或自發光型顯示裝置。天線裝置可為液晶型態的天線裝置或非液晶型態的天線裝置，感測裝置可為感測電容、光線、熱能或超聲波的感測裝置，但不以此為限。在本揭露中，電子元件可包括被動元件與主動元件，例如電容、電阻、電感、二極體、電晶體等。二極體可包括發光二極體或光電二極體。發光二極體可例如包括有機發光二極體(organic light emitting diode，OLED)、次毫米發光二極體(mini LED)、微發光二極體(micro LED)或量子點發光二極體(quantum dot LED)，但不以此為限。拼接裝置可例如是顯示器拼接裝置或天線拼接裝置，但不以此為限。需注意的是，電子裝置可為前述之任意排列組合，但不以此為限。下文將以顯示裝置做為電子裝置或拼接裝置以說明本揭露內容，但本揭露不以此為限。
須說明的是，下文中不同實施例所提供的技術方案可相互替換、組合或混合使用，以在未違反本揭露精神的情況下構成另一實施例。
圖1A、圖2、圖3、圖4A、圖5至圖9、圖12B、圖13B分別是根據本揭露的多個實施例的電子裝置的局部剖面示意圖。圖1B是圖1A中第一型半導體層的局部俯視示意圖。圖4B是圖4A的電子裝置的局部俯視示意圖。圖10A以及圖10B是本揭露的第一實施例的電子裝置的製造流程的局部剖面示意圖。圖11A以及圖11B是本揭露的第十實施例的電子裝置的製造流程的局部剖面示意圖。圖12A是圖12B的電子裝置的俯視示意圖。圖13A是圖13B的電子裝置的俯視示意圖。
請參照圖1A，電子裝置1可包括半導體基板10以及發光模組12。半導體基板10包括多個電晶體T以及多個光電二極體P。發光模組12設置在半導體基板10上且包括多個發光元件E。多個發光元件E分別與多個電晶體T電性連接，且多個發光元件E不與多個光電二極體P重疊。在本文中，兩元件重疊/不重疊指兩元件在半導體基板10的表面的法線方向或電子裝置1的俯視方向(如方向Z)上重疊/不重疊。
在一些實施例中，半導體基板10還包括基底B。基底B的材料可包括單晶矽、多晶矽、碳化矽(SiC)、矽(Si)、鍺(Ge)、砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)或氮化鎵(GaN)等半導體材料，但不以此為限。
光電二極體P例如是透過離子植入製程形成在基底B內的可感測光束的感光半導體元件。在一些實施例中，基底B可為N型矽基底，基底B中可透過離子植入製程而形成P型摻雜區PR，且光電二極體P可包括由P型摻雜區PR以及局部的N型矽基底組成的光電二極體，但不以此為限。光電二極體P於曝光階段透過P型電極PE與N型電極NE給予訊號而使其處於一逆向偏壓，當接收到待測物反射回來的光會產生光電流，外部電路藉由光電流的讀取而達到感測功能。
除了P型摻雜區PR之外，基底B中還可透過離子植入製程而形成源極區SR以及汲極區DR。圖1A示意性繪示出兩個P型摻雜區PR、三個源極區SR以及三個汲極區DR，但應理解，基底B中的P型摻雜區PR、源極區SR以及汲極區DR各自的數量或是上述元件的相對設置關係可依需求改變，而不以圖1A所顯示的為限。
依據不同的需求，半導體基板10還可包括其他膜層。舉例來說，半導體基板10還可包括介電層DL1、導電層CL1、介電層DL2、導電層CL2、介電層DL3、導電層CL3以及導電層CL4，但不以此為限。
介電層DL1設置在基底B上且覆蓋P型摻雜區PR、源極區SR以及汲極區DR。介電層DL1的材料可包括無機材料，如氧化矽(SiOx)或氮化矽(SiNx)，但不以此為限。
導電層CL1設置在介電層DL1上。導電層CL1的材料可包括金屬或金屬疊層，如鋁、銅、鉬、鈦或其組合，但不以此為限。導電層CL1可為圖案化導電層，且導電層CL1可包括閘極GE以及其他線路(如線路CK1)，但不以此為限。
介電層DL2設置在介電層DL1上且覆蓋導電層CL1。介電層DL2的材料可包括無機材料，如氧化矽或氮化矽，但不以此為限。
導電層CL2設置在介電層DL2上。導電層CL2的材料可包括金屬或金屬疊層，如鋁、銅、鉬、鈦或其組合，但不以此為限。導電層CL2可為圖案化導電層，且導電層CL2可包括源極SE、汲極DE、P型電極PE以及其他線路(如線路CK2)，但不以此為限。源極SE可透過貫穿介電層DL1以及介電層DL2的貫孔TH1而與對應的源極區SR電性連接。汲極DE可透過對應的貫孔TH1而與對應的汲極區DR電性連接。P型電極PE可透過對應的貫孔TH1而與對應的P型摻雜區PR電性連接。線路CK2可透過貫穿介電層DL2的貫孔TH2而與線路CK1電性連接。電晶體T例如可由一個源極區SR、一個汲極區DR、一個閘極GE、一個源極SE以及一個汲極DE所組成，但不以此為限。
介電層DL3設置在介電層DL2上且覆蓋導電層CL2。介電層DL3的材料可包括無機材料，如氧化矽或氮化矽，但不以此為限。
導電層CL3設置在介電層DL3上。導電層CL3的材料可包括金屬或金屬疊層，如鋁、銅、鉬、鈦或其組合，但不以此為限。導電層CL3可為圖案化導電層，且導電層CL3可包括接墊P1以及其他線路(如線路CK3)，但不以此為限。接墊P1可透過貫穿介電層DL3的貫孔TH3而與對應的汲極DE電性連接。線路CK3可透過對應的貫孔TH3而與線路CK2電性連接。
導電層CL4設置在基底B之遠離P型摻雜區PR的表面上。導電層CL4的材料可包括金屬或金屬疊層，如鋁、銅、鉬、鈦或其組合，但不以此為限。導電層CL4可為圖案化導電層，且導電層CL4可包括N型電極NE。N型電極NE例如位於P型摻雜區PR的下方。
在一些實施例中，如圖1A以及圖1B所示，多個發光元件E包括多個第一型半導體S1。多個第一型半導體S1集成為第一型半導體層S1L，且第一型半導體層S1L包括多個第一開口A1。多個第一開口A1分別與多個光電二極體P重疊。儘管圖1B繪示出第一開口A1的俯視形狀為圓形，但應理解，第一開口A1的俯視形狀可依需求而改變為四邊形或其他多邊形。
透過在第一型半導體層S1L中形成與多個光電二極體P重疊的多個第一開口A1，可減少因折射率高低差造成的介面反射/折射，進而有助於提高光電二極體P的收光量，而提升訊號判讀準確性。
在一些實施例中，各第一開口A1的面積或截面寬度W1(如第一開口A1的底部寬度/最小寬度)可設計成小於所重疊的光電二極體P的面積或截面寬度W2(如光電二極體P的頂面寬度/最大寬度)，以減少雜訊。
依據不同的需求，多個發光元件E還可包括多個發光層EL以及多個第二型半導體S2，但不以此為限。
多個發光層EL設置在第一型半導體層S1L之面向半導體基板10的表面上，且各發光層EL可包括多重量子井層，但不以此為限。發光元件E的範圍或面積可由發光層EL的俯視範圍或俯視面積(頂面積)來界定。類似地，光電二極體P的範圍或面積可由P型摻雜區PR的俯視範圍或俯視面積(頂面積)來界定。本文中所述的“多個發光元件E不與多個光電二極體P重疊”指發光層EL的頂面積與P型摻雜區PR的頂面積在半導體基板10的表面的法線方向或電子裝置1的俯視方向(如方向Z)上不重疊。
多個第二型半導體S2分別設置在多個發光層EL上，且多個發光層EL設置在多個第一型半導體S1與多個第二型半導體S2之間。舉例來說，第一型半導體S1以及第二型半導體S2的材料分別為N型氮化鎵以及P型氮化鎵，但不以此為限。
依據不同的需求，發光模組12還可包括其他膜層。舉例來說，發光模組12還可包括一個或多個第一型電極E1(圖1A示意性繪示出一個)、多個第二型電極E2以及介電層DL4，但不以此為限。
第一型電極E1設置在第一型半導體層S1L之面向半導體基板10的表面上且與第一型半導體層S1L電性連接。第一型電極E1的材料可包括金屬或金屬疊層，但不以此為限。在一些實施例中，第一型電極E1可透過導電件(未繪示)接合在線路CK3上。導電件可包括焊錫、異方性導電膜(Anisotropic Conductive Film，ACF)、異方性導電膠(Anisotropic Conductive Paste，ACP)或其他可導電的接合件。第一型半導體層S1L可透過第一型電極E1、線路CK3、線路CK2以及線路CK1電性連接至一共用(com)訊號源，但不以此為限。在其他實施例中，可省略線路CK1以及貫孔TH2，且第一型半導體層S1L可透過第一型電極E1、線路CK3以及線路CK2電性連接至共用訊號源。
多個第二型電極E2分別設置在多個第二型半導體S2上且分別與多個第二型半導體S2電性連接。第二型電極E2的材料可包括金屬或金屬疊層，但不以此為限。在一些實施例中，多個第二型電極E2可透過多個導電件(未繪示)分別接合在多個接墊P1上。導電件可包括焊錫、異方性導電膜、異方性導電膠或其他可導電的接合件。各發光元件E的第二型半導體S2可透過對應的第二型電極E2以及接墊P1電性連接至對應的電晶體T。
介電層DL4設置在第一型半導體層S1L之遠離多個發光層EL的表面上且填入多個第一開口A1中。介電層DL4可用以保護多個發光元件E。在一些實施例中，介電層DL4還可作為光學匹配層，例如介電層DL4的折射率可設計成大於空氣的折射率且小於第一型半導體層S1L的折射率，以降低介面反射/折射，進而有助於提高光電二極體P的收光量。介電層DL4的材料可包括無機材料，如氧化矽或氮化矽，但不以此為限。
在一些實施例中，電子裝置1還可包括黏著層14，且半導體基板10以及發光模組12可透過黏著層14而固定在一起。黏著層14的材料可包括光學透明膠(Optical Clear Adhesive，OCA)或光學透明樹脂(Optical Clear Resin，OCR)，但不以此為限。黏著層14的折射率與介電層DL3的折射率的差值或是黏著層14的折射率與介電層DL4的折射率之間的差值，若設計小於0.5，可減少光線在兩個介面之間的反射，提升光線進入到光電二極體P的收光量。
透過將多個光電二極體P整合在半導體基板10中，且在發光模組12中形成讓光通過的第一開口A1，可以不用額外在發光模組12上方設置對應於多個光電二極體P的光學結構(如遮光結構或光準直結構)，進而可具有相對簡化的製造工序。此外，透過多個發光元件E不與多個光電二極體P重疊的設計，可降低多個發光元件E遮蔽住從待測物反射回多個光電二極體P的光的機率。
在一些實施例中，電子裝置1可提供身分識別功能，如指紋感測功能，即多個光電二極體P可用以感測指紋，但不以此為限。在其他實施例中，多個光電二極體P可用以感測掌紋或其他生物特徵。
在一些實施例中，儘管未繪示，發光模組可置換成其他電子模組，如感測模組或天線模組等，但不以此為限。電子模組可包括多個電子元件或多個半導體元件，且所述多個電子元件或多個半導體元件例如分別電性連接於多個電晶體T。
請參照圖2以及圖3，電子裝置1A/電子裝置1B與圖1A的電子裝置1的主要差異在於：電子裝置1A以及電子裝置1B的發光模組12A還包括遮光層BL。遮光層BL環繞多個發光元件E中的每一個，例如遮光層BL至少環繞各發光元件E的發光層EL。遮光層BL包括多個第二開口A2。多個第二開口A2分別與多個光電二極體P重疊。
詳細來說，遮光層BL可用以吸收雜散光或過濾雜訊。遮光層BL的材料可包括任何阻擋光的材料，如吸光材料或反光材料。吸光材料可包括黑色樹脂、黑色油墨或黑色光阻，但不以此為限。反光材料可包括金屬、白色樹脂、白色油墨或白色光阻，但不以此為限。依據不同的製作方式，第二開口A2可為上窄下寬的貫孔(如圖2所示)或上寬下窄的貫孔(如圖3所示)，但不以此為限。
透過第二開口A2上窄下寬的設計，如圖2所示，第一開口A1的最窄處以及第二開口A2的最窄處形成在第一開口A1與第二開口A2的交界，而有助於提高光電二極體P的收光量。另一方面，透過第二開口A2上寬下窄的設計，如圖3所示，第一開口A1以及第二開口A2在朝光電二極體P靠近的方向(如方向Z)上漸縮，而有助於過濾大角度雜散光。
本揭露的任一實施例皆可形成如圖2或圖3所示的遮光層BL，於下便不再重述。
請參照圖4A以及圖4B，電子裝置1C與圖1A的電子裝置1的主要差異在於：電子裝置1C的發光模組12C還包括導體層ML，用以感測觸控事件。導體層ML的材料可包括奈米銀、奈米金、奈米銅或其他導體材料。此外，導體層ML可形成為網格狀，以提高透光率。舉例來說，導體層ML可包括多個第三開口A3。多個第三開口A3分別與多個光電二極體P重疊，以降低導體層ML遮蔽住從待測物反射回多個光電二極體P的光的機率。類似地，導體層ML還可包括多個第三開口A3’。多個第三開口A3’分別與多個發光元件E(發光層EL)重疊，以讓發光元件E發出的光能夠傳遞至待測物(如使用者的手指)。在其他實施例中，第三開口A3的尺寸大於第三開口A3’的尺寸，可使光電二極體P收到更多從待測物反射回光電二極體P的光。
在其他實施例中，儘管未繪示，第三開口可與一個光電二極體P以及一個發光元件E重疊。如此，可省略多個第三開口A3’。
本揭露的任一實施例皆可同上述改變(設置用以感測觸控事件的金屬層)，於下便不再重述。
請參照圖5，電子裝置1D與圖3的電子裝置1B的主要差異在於：電子裝置1D的發光模組12D還包括多個透鏡LN。在本文中，透鏡指可改變光束行進方向的光學元件，例如凸透鏡或凹透鏡等。
多個透鏡LN分別與多個光電二極體P至少部分重疊，以將從待測物反射回來的光匯聚至光電二極體P。如此，可提升收光效果，使入射至光電二極體P的光的光強度提升。重疊的態樣可為部分重疊或完全重疊。在其他實施例中，透鏡LN設置於從待測物反射回光電二極體P的光行進路徑上。在其他實施例中，透鏡LN至少部分重疊第一開口A1的底部或頂部。在其他實施例中，透鏡LN與第一開口的幾何中心重疊。舉例來說，透鏡LN可以是聚焦透鏡，如平凸透鏡，但不以此為限。透鏡LN的材料可為有機材料或無機材料，且透鏡LN的折射率可介於1至3之間，但不以此為限。此外，當電子裝置1D可因應多種的感測需求，例如指紋辨識與活體辨識，而包含兩種不同型態的光電二極體P時，對應不同型態的光電二極體P的透鏡LN的折射率與曲率半徑可相對應調整成適合的規格，使得電子裝置1D可包含兩種不同的透鏡LN，其具有不同的折射率或曲率半徑。
在其他實施例中，儘管未繪示，第一開口A1以及第二開口A2可改成在朝光電二極體P靠近的方向(如方向Z)上漸增(即上窄下寬)；或者，電子裝置1D的發光模組12D可不包括遮光層BL；或者，可將圖5的遮光層BL置換成圖2的遮光層BL。
本揭露的任一實施例皆可同上述改變(設置多個透鏡LN)，於下便不再重述。
請參照圖6，電子裝置1E包括半導體基板10E以及發光模組12E。半導體基板10E包括多個第一電晶體T1。發光模組12E設置在半導體基板10E上且包括多個發光元件E以及多個光電二極體P’。多個發光元件E分別與多個第一電晶體T1電性連接，且多個光電二極體P’不與多個發光元件E重疊。
在一些實施例中，半導體基板10E還包括基底B’。基底B’的材料可包括單晶矽、多晶矽、碳化矽、矽、鍺、砷化鎵、磷化銦或氮化鎵等半導體材料，但不以此為限。
基底B’中可透過離子植入製程而形成源極區SR以及汲極區DR。圖6示意性繪示出三個源極區SR以及三個汲極區DR，但應理解，基底B’中的源極區SR以及汲極區DR各自的數量或是上述元件的相對設置關係可依需求改變，而不以圖6所顯示的為限。
依據不同的需求，半導體基板10E還可包括其他膜層。舉例來說，半導體基板10E還可包括介電層DL1、導電層CL1’、介電層DL2、導電層CL2’、介電層DL3以及導電層CL3’，但不以此為限。
介電層DL1設置在基底B’上且覆蓋源極區SR以及汲極區DR。介電層DL1的材料可包括無機材料，如氧化矽或氮化矽，但不以此為限。
導電層CL1’設置在介電層DL1上。導電層CL1’的材料可包括金屬或金屬疊層，如鋁、銅、鉬、鈦或其組合，但不以此為限。導電層CL1’可為圖案化導電層，且導電層CL1可包括閘極GE以及其他線路(如線路CK1以及線路CK4)，但不以此為限。
介電層DL2設置在介電層DL1上且覆蓋導電層CL1’。介電層DL2的材料可包括無機材料，如氧化矽或氮化矽，但不以此為限。
導電層CL2’設置在介電層DL2上。導電層CL2’的材料可包括金屬或金屬疊層，如鋁、銅、鉬、鈦或其組合，但不以此為限。導電層CL2’可為圖案化導電層，且導電層CL2’可包括源極SE、汲極DE以及其他線路(如線路CK2以及線路CK5)，但不以此為限。源極SE可透過貫穿介電層DL1以及介電層DL2的貫孔TH1而與對應的源極區SR電性連接。汲極DE可透過對應的貫孔TH1而與對應的汲極區DR電性連接。線路CK2可透過貫穿介電層DL2的貫孔TH2而與線路CK1電性連接。線路CK5可透過對應的貫孔TH2而與線路CK4電性連接。第一電晶體T1例如可由一個源極區SR、一個汲極區DR、一個閘極GE、一個源極SE以及一個汲極DE所組成，但不以此為限。
介電層DL3設置在介電層DL2上且覆蓋導電層CL2’。介電層DL3的材料可包括無機材料，如氧化矽或氮化矽，但不以此為限。
導電層CL3’設置在介電層DL3上。導電層CL3’的材料可包括金屬或金屬疊層，如鋁、銅、鉬、鈦或其組合，但不以此為限。導電層CL3’可為圖案化導電層，且導電層CL3’可包括接墊P1、接墊P2以及其他線路(如線路CK3)，但不以此為限。接墊P1可透過貫穿介電層DL3的貫孔TH3而與對應的汲極DE電性連接。接墊P2可透過對應的貫孔TH3而與對應的線路CK5電性連接。線路CK3可透過對應的貫孔TH3而與線路CK2電性連接。
在一些實施例中，如圖6所示，第一型半導體層S1L’的材料可包括N型半導體材料，且光電二極體P’可由P型半導體層PL、本徵半導體層IL以及一部分的第一型半導體層S1L’所組成，但不以此為限。本徵半導體層IL設置在第一型半導體層S1L’之面向半導體基板10E的表面上。P型半導體層PL設置在本徵半導體層IL上，且本徵半導體層IL位於第一型半導體層S1L’以及P型半導體層PL之間。在其他實施例中，本徵半導體層IL於俯視方向(平行於方向Z)上的面積不同於發光層EL於俯視方向上的面積。在其他實施例中，本徵半導體層IL於俯視方向(平行於方向Z)上的面積大於發光層EL於俯視方向上的面積。
多個第二型電極E2分別設置在多個P型半導體層PL以及多個第二型半導體S2上，且各第二型電極E2與一個P型半導體層PL或一個第二型半導體S2電性連接。在一些實施例中，多個第二型電極E2可透過多個導電件(未繪示)分別接合在多個接墊P1上。導電件可包括焊錫、異方性導電膜、異方性導電膠或其他可導電的接合件。各發光元件E的第二型半導體S2可透過對應的第二型電極E2以及接墊P1電性連接至對應的第一電晶體T1。各光電二極體P’的P型半導體層PL可透過對應的第二型電極E2、接墊P2、線路CK5以及線路CK4電性連接至一訊號源，但不以此為限。在其他實施例中，可省略線路CK4以及對應的貫孔TH2，且P型半導體層PL可透過對應的第二型電極E2、接墊P2以及線路CK5電性連接至訊號源。
在一些實施例中，除了多個發光元件E以及多個光電二極體P’之外，發光模組12E還可包括輔助電極AE。輔助電極AE的材料可包括透明導電材料、金屬或合金，但不以此為限。
透過將輔助電極AE設置在第一型半導體層S1L’之遠離發光層EL的表面上，且輔助電極AE與第一型半導體層S1L’直接接觸，使得輔助電極AE與多個發光元件E電性連接，可降低阻抗。輔助電極AE可包括多個第四開口A4。多個第四開口A4分別與多個光電二極體P’重疊，以降低輔助電極AE遮蔽住從待測物反射回多個光電二極體P的光的機率。
本揭露的任一實施例皆可同上述改變(設置輔助電極AE及/或光電二極體P’形成在發光模組中)，於下便不再重述。
請參照圖7，電子裝置1F與圖6的電子裝置1E的主要差異在於：電子裝置1F的半導體基板10F還包括多個第二電晶體T2，且第二電晶體T2分別與多個光電二極體P’電性連接。第二電晶體T2可作為開關，以控制光電二極體P’。第二電晶體T2的組成可參照第一電晶體T1的相關描述，與此不再重述。
透過第二電晶體T2取代圖6的線路CK4以及線路CK5，導電層CL1可不包括線路CK4，且導電層CL2’’可不包括線路CK5。
請參照圖8，電子裝置1G與圖6的電子裝置1E的主要差異在於：電子裝置1G的發光模組12G不包括圖6的輔助電極AE，且發光模組12G還包括多個光轉換圖案(如光轉換圖案C1、光轉換圖案C2以及光轉換圖案C3)、多個濾光圖案F以及黑矩陣BM。黑矩陣BM環繞多個光轉換圖案中的每一個以及多個濾光圖案F中的每一個，其中多個光轉換圖案分別與多個發光元件E重疊，且多個濾光圖案F分別與多個光電二極體P’重疊。
在一些實施例中，多個發光元件E可為多個藍光發光二極體，且光轉換圖案C1、光轉換圖案C2以及光轉換圖案C3可分別為紅色光轉換圖案、綠色光轉換圖案以及藍色光轉換圖案，但不以此為限。光轉換圖案的材料可包括螢光、磷光或量子點，但不以此為限。濾光圖案F例如是讓綠光通過且將其餘顏色光過濾的綠色濾光圖案，但不以此為限。可依據光電二極體P’的光敏波段選擇濾光圖案F的顏色種類。在一些實施例中，光電二極體P’與發光元件E的位置偏離於各自所對應的濾光圖案F、光轉換圖案C1、光轉換圖案C2以及光轉換圖案C3的幾何中心。透過此種方式設置，可調整發光元件E的出射光的方向，使待測物受到斜向的出射光的照射，有助於提高感測的精確度。
在其他未設置光轉換圖案的實施例中，多個發光元件E可包括多種不同顏色的發光二極體，以實現全彩顯示，但不以此為限。
請參照圖9，電子裝置1H與圖6的電子裝置1E的主要差異在於：多個光電二極體P’’先轉移至多個接墊P2上，才透過黏著層14將半導體基板10H以及發光模組12H固定在一起。舉例來說，光電二極體P’’例如可由P型半導體層PL以及N型半導體層NL所組成，且P型半導體層PL可透過電極E3與對應的接墊P2電性連接，而N型半導體層NL可透過電極E4與第一型半導體層S1L’電性連接。在一些實施例中，電極E3可透過導電件(未繪示)接合在對應的接墊P2上，且電極E4可透過導電件(未繪示)接合在第一型半導體層S1L’面向半導體基板10H的表面上。導電件可包括焊錫、異方性導電膜、異方性導電膠或其他可導電的接合件。
請參照圖10A以及圖10B，製造如圖1A所示的電子裝置1的方法可包括提供半導體基板10，半導體基板10包括多個電晶體T以及多個光電二極體P。此外，製造如圖1A所示的電子裝置1的方法還可包括提供發光模組12，發光模組12包括多個發光元件E。另外，製造如圖1A所示的電子裝置1的方法還可包括將發光模組12設置在半導體基板10上，使得多個發光元件E分別與多個電晶體T電性連接，且多個發光元件E不與多個光電二極體P重疊。
如圖10A所示，可先將發光層EL、第二型半導體S2、第二型電極E2以及第一型電極E1設置在第一型半導體層S1L’上，然後再將第一型半導體層S1L’倒置在半導體基板10上並透過黏著層14將第一型半導體層S1L’固定在半導體基板10上。接著，可透過鑽孔製程在第一型半導體層S1L’中形成第一開口A1，以形成如圖10B所示的第一型半導體層S1L。然後，在第一型半導體層S1L上以及第一開口A1中形成介電層DL4，以完成電子裝置1的製作。
在一些實施例中，如圖11A所示，提供發光模組12I的方法可包括在載板CR上依序形成介電層DL4’、第一型半導體層S1L、發光層EL、第二型半導體S2、第二型電極E2以及第一型電極E1。
接著，如圖11B所示，製造的電子裝置1I的方法可包括移除載板CR，並將第一型半導體層S1L倒置在半導體基板10上並透過黏著層14將第一型半導體層S1L’固定在半導體基板10上。
請參照圖12A以及圖12B，在電子裝置1J中，半導體基板10J的俯視形狀例如為圓形，而發光模組12J的俯視形狀例如為四邊形，然而，半導體基板10J及/或發光模組12J的俯視形狀可根據需求改變，而不以此為限。
發光模組12J的面積小於半導體基板10J的面積，且多個發光模組12J拼接在半導體基板10J上，其中多個光電二極體P例如對應多個發光模組12J之間的拼接縫G設置。如此，可以不用額外在第一型半導體層S1L’中形成開口，進而有助於降低因在第一型半導體層S1L’中形成開口而對發光元件E造成傷害的機率。在其他實施例中，儘管未繪示，多個光電二極體P可更緊密或更鬆散地排列。
請參照圖13A以及圖13B，電子裝置1K例如為穿戴裝置，如手錶，但不以此為限。電子裝置1K可包括第一區R1、第二區R2以及第三區R3。第一區R1例如為前述開口(如第一、第二、第三或第四開口)、多個電晶體、多個光電二極體以及多個發光元件的設置區域。第二區R2環繞第一區R1且例如為感測器驅動電路(未繪示，與多個光電二極體電性連接)的設置區域。第三區R3環繞第二區R2且例如為顯示驅動電路(未繪示，與多個發光元件電性連接)的設置區域。發光模組12K的面積可小於半導體基板10K的面積，且發光模組12K可透過多個導電件CT接合在半導體基板10K上。導電件CT可包括焊錫、異方性導電膜、異方性導電膠或其他可導電的接合件。
在其他實施例中，儘管未繪示，感測器驅動電路可設置在一載板(未繪示)上，且顯示驅動電路可設置在另一載板(未繪示)上，兩載板可堆疊設置在半導體基板10K下方，以縮減電子裝置的邊框寬度。另外，當電子裝置包括多個發光模組時，多個發光模組可交錯排列在半導體基板10K上，以提高基板利用率。
在本揭露的實施例中，透過將多個光電二極體整合在半導體基板中，且在發光模組中形成讓光通過的開口，可以不用額外在發光模組上方設置對應於多個光電二極體的光學結構(如遮光結構或光準直結構)，進而可具有相對簡化的製造工序。此外，透過多個發光元件不與多個光電二極體重疊的設計，可降低多個發光元件遮蔽住從待測物反射回多個光電二極體的光的機率。
以上各實施例僅用以說明本揭露的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述各實施例對本揭露進行了詳細的說明，所屬技術領域中具有通常知識者應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本揭露各實施例技術方案的範圍。
雖然本揭露的實施例及其優點已揭露如上，但應該瞭解的是，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作更動、替代與潤飾，且各實施例間的特徵可任意互相混合替換而成其他新實施例。此外，本揭露之保護範圍並未局限於說明書內所述特定實施例中的製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟，任何所屬技術領域中具有通常知識者可從本揭露揭示內容中理解現行或未來所發展出的製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟，只要可以在此處所述實施例中實施大抵相同功能或獲得大抵相同結果皆可根據本揭露使用。因此，本揭露的保護範圍包括上述製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟。另外，每一請求項構成個別的實施例，且本揭露之保護範圍也包括各個請求項及實施例的組合。本揭露之保護範圍當視隨附之申請專利範圍所界定者為准。
1、1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G、1H、1I、1J、1K:電子裝置
10、10E、10F、10H、10J、10K:半導體基板
12、12A、12C、12D、12E、12G、12H、12I、12J、12K:發光模組
14:黏著層
A1:第一開口
A2:第二開口
A3、A3’:第三開口
A4:第四開口
AE:輔助電極
B、B’:基底
BL:遮光層
BM:黑矩陣
C1、C2、C3:光轉換圖案
CK1、CK2、CK3、CK4、CK5:線路
CL1、CL1’、CL2、CL2’、CL2’’、CL3、CL3’、CL4:導電層
CR:載板
CT:導電件
DE:汲極
DL1、DL2、DL3、DL4、DL4’:介電層
DR:汲極區
E:發光元件
E1:第一型電極
E2:第二型電極
EL:發光層
F:濾光圖案
G:拼接縫
GE:閘極
IL:本徵半導體層
LN:透鏡
ML:導體層
NE:N型電極
NL:N型半導體層
P、P’、P’’:光電二極體
P1、P2:接墊
PE:P型電極
PL:P型半導體層
PR:P型摻雜區
R1:第一區
R2:第二區
R3:第三區
S1:第一型半導體
S1L、S1L’:第一型半導體層
S2:第二型半導體
SE:源極
SR:源極區
T:電晶體
T1:第一電晶體
T2:第二電晶體
TH1、TH2、TH3:貫孔
W1、W2:截面寬度
Z:方向
圖1A、圖2、圖3、圖4A、圖5至圖9、圖12B、圖13B分別是根據本揭露的多個實施例的電子裝置的局部剖面示意圖。
圖1B是圖1A中第一型半導體層的局部俯視示意圖。
圖4B是圖4A的電子裝置的局部俯視示意圖。
圖10A以及圖10B是本揭露的第一實施例的電子裝置的製造流程的局部剖面示意圖。
圖11A以及圖11B是本揭露的第十實施例的電子裝置的製造流程的局部剖面示意圖。
圖12A是圖12B的電子裝置的俯視示意圖。
圖13A是圖13B的電子裝置的俯視示意圖。
1:電子裝置
10:半導體基板
12:發光模組
14:黏著層
A1:第一開口
B:基底
CK1、CK2、CK3:線路
CL1、CL2、CL3、CL4:導電層
DE:汲極
DL1、DL2、DL3、DL4:介電層
DR:汲極區
E:發光元件
E1:第一型電極
E2:第二型電極
EL:發光層
GE:閘極
NE:N型電極
P:光電二極體
P1:接墊
PE:P型電極
PR:P型摻雜區
S1:第一型半導體
S1L:第一型半導體層
S2:第二型半導體
SE:源極
SR:源極區
T:電晶體
TH1、TH2、TH3:貫孔
W1、W2:截面寬度
Z:方向
Claims (9)
- 一種電子裝置，包括：半導體基板，包括多個電晶體以及多個光電二極體；以及發光模組，設置在所述半導體基板上且包括多個發光元件，其中所述多個發光元件分別與所述多個電晶體電性連接，且所述多個發光元件不與所述多個光電二極體重疊，其中所述多個發光元件包括多個第一型半導體，所述多個第一型半導體集成為第一型半導體層，且所述第一型半導體層包括多個第一開口，所述多個第一開口分別與所述多個光電二極體重疊。
- 如請求項1所述的電子裝置，其中所述發光模組還包括遮光層，所述遮光層環繞所述多個發光元件中的每一個，且所述遮光層包括多個第二開口，所述多個第二開口分別與所述多個光電二極體重疊。
- 如請求項1所述的電子裝置，其中所述發光模組還包括金屬層，所述金屬層用以感測觸控事件，且所述金屬層包括多個第三開口，所述多個第三開口分別與所述多個光電二極體重疊。
- 如請求項1所述的電子裝置，其中所述發光模組還包括多個透鏡，所述多個透鏡分別與所述多個光電二極體重疊。
- 一種電子裝置，包括：半導體基板，包括多個第一電晶體；以及發光模組，設置在所述半導體基板上且包括多個發光元件以 及多個光電二極體，其中所述多個發光元件分別與所述多個第一電晶體電性連接，且所述多個光電二極體不與所述多個發光元件重疊，其中所述多個發光元件包括多個第一型半導體，所述多個第一型半導體集成為第一型半導體層，且所述多個光電二極體直接接觸所述第一型半導體層。
- 如請求項5所述的電子裝置，其中所述半導體基板還包括多個第二電晶體，且所述第二電晶體分別與所述多個光電二極體電性連接。
- 如請求項5所述的電子裝置，其中所述發光模組還包括輔助電極，所述輔助電極與所述多個發光元件電性連接，且所述輔助電極包括多個第四開口，所述多個第四開口分別與所述多個光電二極體重疊。
- 如請求項5所述的電子裝置，其中所述發光模組還包括多個濾光圖案以及黑矩陣，所述黑矩陣環繞所述多個濾光圖案中的每一個，且所述多個濾光圖案分別與所述多個光電二極體重疊。
- 一種製造電子裝置的方法，包括：提供半導體基板，所述半導體基板包括多個電晶體以及多個光電二極體；提供發光模組，所述發光模組包括多個發光元件；以及將所述發光模組設置在所述半導體基板上，使得所述多個發 光元件分別與所述多個電晶體電性連接，且所述多個發光元件不與所述多個光電二極體重疊，其中所述多個發光元件包括多個第一型半導體，所述多個第一型半導體集成為第一型半導體層，且所述第一型半導體層包括多個第一開口，所述多個第一開口分別與所述多個光電二極體重疊。
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