專利名稱：具有集成于芯片上的紅外截止干涉濾光片與色彩濾光片的光傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
具有集成于芯片上的紅外截止干涉濾光片與色彩濾光片的光傳感器。
背景技術(shù)：
例如智能電話、平板計(jì)算機(jī)、數(shù)字媒體播放器等等電子裝置越來越多地采用光傳感器來控制由所述裝置提供的多種功能的操縱。舉例來說，光傳感器可由電子裝置用以檢測周圍照明條件以便控制所述裝置的顯示屏幕的亮度。典型的光傳感器采用例如光電二極管、光電晶體管等光電檢測器，其將所接收的光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)(例如，電流或電壓)。然而，此些光電檢測器的響應(yīng)可受紅外(IR)光(例如，可由光電檢測器檢測到的具有大于約700納米(nm)的波長的電磁輻射)的存在的影響。舉例來說，電子裝置的光傳感器可指示周圍環(huán)境比其實(shí)際情況“更亮”，因?yàn)橹車?jīng)照明環(huán)境含有比正常大的比例的紅外光(例如，在通過人工照明供應(yīng)周圍經(jīng)照明環(huán)境等等的情況下)。

發(fā)明內(nèi)容
描述一種光傳感器,其包含集成于芯片上(例如，集成于所述光傳感器的裸片上)的IR截止干涉濾光片及至少一個(gè)色通濾光片。在一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施方案中，所述光傳感器包括包含襯底的半導(dǎo)體裝置(例如，裸片)。在所述襯底中接近于所述襯底的表面形成光電檢測器(例如，光電二極管、光電晶體管等)。在所述光電檢測器上方安置IR截止干涉濾光片。所述IR截止干涉濾光片經(jīng)配置以對(duì)來自由所述光傳感器接收的光的紅外光進(jìn)行過濾以至少大致阻擋紅外光到達(dá)所述光電檢測器。將例如通常使紅外光以及可見光的一頻帶通過的吸收濾光片的至少一個(gè)色通濾光片放置于所述IR截止干涉濾光片上面或下面。所述色通濾光片經(jīng)配置以對(duì)由所述光傳感器接收的可見光進(jìn)行過濾以使有限波長光譜中的光(例如，具有介于第一波長與第二波長之間的波長的光)通過而到達(dá)所述光電檢測器中的至少一者。所述光電檢測器還可包括一個(gè)或一個(gè)以上透明光電檢測器，所述一個(gè)或一個(gè)以上透明光電檢測器經(jīng)配置以接收未由色通濾光片過濾的光，借此允許所述透明光電檢測器檢測周圍光環(huán)境。在IR截止干涉濾光片或色通濾光片(例如，吸收濾光片)的表面上方形成緩沖層以分別促進(jìn)形成所述色通濾光片或IR截止干涉濾光片。本文提供此發(fā)明摘要以按簡化形式引入下文在具體實(shí)施方式
中進(jìn)一步描述的概念選擇。此發(fā)明摘要并不打算識(shí)別所主張標(biāo)的物的關(guān)鍵特征或重要特征，也不打算用于輔助確定所主張標(biāo)的物的范圍。


參考附圖來描述具體實(shí)施方式
。在描述及各圖中的不同實(shí)例中使用相同參考編號(hào)可指示類似或等同物項(xiàng)。圖IA是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例性實(shí)施方案的具有IR截止干涉濾光片、多個(gè)色通濾光片及緩沖層的光傳感器的示意性部分橫截面?zhèn)纫晥D。圖IB是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例性實(shí)施方案的具有IR截止干涉濾光片、多個(gè)色通濾光片及緩沖層的光傳感器的示意性部分橫截面?zhèn)纫晥D，其中所述光傳感器進(jìn)一步包含圍繞所述IR截止干涉濾光片及緩沖層的外圍形成以阻擋紅外及可見光進(jìn)入的暗鏡邊緣。圖2A是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例性實(shí)施方案的具有IR截止干涉濾光片、多個(gè)色通濾光片及緩沖層的光傳感器的示意性部分橫截面?zhèn)纫晥D，其中所述緩沖層的一部分被移除且所述多個(gè)色通濾光片形成于其中移除了所述緩沖層的區(qū)域中。圖2B是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例性實(shí)施方案的具有IR截止干涉濾光片、多個(gè)色通濾光片及緩沖層的光傳感器的示意性部分橫截面?zhèn)纫晥D，其中所述緩沖層的一部分被移除且所述多個(gè)色通濾光片形成于其中移除了所述緩沖層的區(qū)域中，且其中所述光傳感器 進(jìn)一步包含圍繞所述IR截止干涉濾光片的外圍形成以阻擋紅外及可見光進(jìn)入的暗鏡邊緣。圖3A是圖解說明圖IA及2A的光傳感器的示意性俯視平面圖。圖3B是圖解說明圖IB及2B的光傳感器的示意性俯視平面圖。圖4是以實(shí)例性實(shí)施方案圖解說明根據(jù)本發(fā)明的用于制作具有IR截止干涉濾光片、多個(gè)色通濾光片及緩沖層的光傳感器的實(shí)例性工藝的流程圖。圖5是以實(shí)例性實(shí)施方案圖解說明根據(jù)本發(fā)明的用于制作具有IR截止干涉濾光片、多個(gè)色通濾光片及緩沖層的光傳感器的另一實(shí)例性工藝的流程圖。
具體實(shí)施例方式MM為了對(duì)紅外光進(jìn)行過濾，光傳感器可采用紅外阻擋濾光片以減少紅外光的透射，同時(shí)使可見光通過而到達(dá)所述光傳感器的光電檢測器陣列。此些IR阻擋濾光片由IR截止材料構(gòu)成，所述IR截止材料在制作光傳感器封裝之后在外部施加到所述封裝。此配置不僅有效地阻擋紅外光到達(dá)光電二極管，而且大致減小到達(dá)所述光傳感器的紅外光電檢測器的紅外光的量。因此，所得光傳感器對(duì)紅外光的敏感性減小。另外，可見光傳感器可采用減法技術(shù)(例如，減法電路)來以晶片級(jí)移除紅外光。然而，隨著檢測有限波長光譜中的光(例如，“藍(lán)色”光、“綠色”光、“紅色”光等)需要更多的光電檢測器，間隔約束限制了繼續(xù)在相同的芯片上利用可用于色通濾光片、光電檢測器及減法電路的裸片面積。因此，描述一種光傳感器，其包含集成于芯片上(例如，集成于所述光傳感器的裸片上)的IR截止干涉濾光片及至少一個(gè)色通濾光片。以此方式，所述IR截止干涉濾光片可經(jīng)圖案化以使得其不阻擋紅外光到達(dá)所述光傳感器的紅外光電檢測器。在一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施方案中，將所述光傳感器制作為包括具有襯底的裸片的半導(dǎo)體裝置。在所述襯底中接近于所述襯底的表面形成例如光電二極管、光電晶體管等光電檢測器。接近于所述襯底的表面在所述光電檢測器上方安置所述IR截止干涉濾光片。所述IR截止干涉濾光片經(jīng)配置以對(duì)來自由所述光傳感器接收的光的紅外光進(jìn)行過濾以至少大致阻擋紅外光到達(dá)所述光電檢測器。然而，通過在所述襯底上形成所述IR截止干涉濾光片，所述IR截止干涉濾光片可經(jīng)圖案化使得其不阻擋紅外光到達(dá)所述光傳感器的紅外光電檢測器。將一個(gè)或一個(gè)以上色通濾光片放置于所述IR截止干涉濾光片上面或下面。舉例來說，可在IR截止干涉濾光片上或在所述襯底的表面上所述IR截止干涉濾光片下方形成色通濾光片(例如，紅色、綠色、藍(lán)色濾光片)。所述色通濾光片經(jīng)配置以對(duì)由所述光傳感器接收的可見光進(jìn)行過濾以使有限波長光譜中的光(例如，具有介于第一波長與第二波長之間的波長的光)通過而到達(dá)所述光電檢測器中的至少一者。所述光電檢測器還可包括一個(gè)或一個(gè)以上透明光電檢測器，所述一個(gè)或一個(gè)以上透明光電檢測器經(jīng)配置以接收未由色通濾光片過濾的光，借此允許所述透明光電檢測器檢測周圍光環(huán)境。以晶片級(jí)在襯底的表面上方形成緩沖層以促進(jìn)在光傳感器的制作期間形成所述IR截止干涉濾光片及色通濾光片。在一個(gè)實(shí)施方案中，在所述襯底的表面上形成所述色通濾光片。接著在色通濾光片上方將所述 緩沖層施加到所述襯底的表面。所述緩沖層大致包封所述色通濾光片以在進(jìn)一步處理步驟期間保護(hù)所述濾光片且對(duì)晶片進(jìn)行平面化。在所述緩沖層上方形成IR截止干涉濾光片并對(duì)其進(jìn)行圖案化。在另一實(shí)施方案中，首先在所述襯底的表面上形成所述IR截止干涉濾光片。接著在所述IR截止干涉濾光片上方將所述緩沖層施加到所述襯底的表面且在所述緩沖層上方形成色通濾光片。可在形成所述色通濾光片之后移除所述緩沖層的至少一部分。所述緩沖層因此充當(dāng)對(duì)晶片進(jìn)行平面化以形成所述色通濾光片的犧牲層。還可圍繞IR截止干涉濾光片的外圍形成暗鏡邊緣。所述暗鏡邊緣經(jīng)配置以至少大致消除未穿過IR截止干涉濾光片的光到所述光電檢測器上的撞擊。在以下論述中，首先描述包含集成于芯片上的IR截止干涉濾光片及至少一個(gè)色通濾光片的光傳感器的實(shí)例性實(shí)施方案。接著論述可用以制作實(shí)例性光傳感器的實(shí)例性程序。實(shí)例件實(shí)施方案圖IA到3B圖解說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例性實(shí)施方案的光傳感器100。如所展示，光傳感器100包括包含具有襯底102的裸片的半導(dǎo)體裝置。襯底102供應(yīng)用以經(jīng)由例如光亥IJ、離子植入、沉積、蝕刻等等各種制作技術(shù)形成一個(gè)或一個(gè)以上電子裝置的基底材料。襯底102可包括η型硅(例如，用V族元素(例如，磷、砷、銻等)摻雜硅以給所述硅供應(yīng)η型電荷載流子元素)或P型硅(例如，用IIIA族元素(例如，硼等)摻雜硅以給所述硅供應(yīng)P型電荷載流子元素)。襯底102可進(jìn)一步由一個(gè)或一個(gè)以上絕緣層104構(gòu)成且可包含二氧化硅層104Α及氮化硅層104Β。將襯底102圖解說明為具有表面106。在襯底102中接近于表面106形成有光電檢測器(展示光電檢測器108、118、120)陣列。所述陣列內(nèi)的光電檢測器108、118、120可以多種方式配置。舉例來說，光電檢測器108、118、120可由光電傳感器二極管、光電晶體管等構(gòu)成。在一實(shí)施方案中，光電檢測器108、118、120能夠檢測光并響應(yīng)于所述光而提供信號(hào)。光電檢測器108、118、120可基于所檢測光的強(qiáng)度通過將光轉(zhuǎn)換成電流或電壓而提供信號(hào)。因此，一旦光電檢測器108、118、120暴露于光,就可產(chǎn)生多個(gè)自由電子以形成電流。光電檢測器108、118、120經(jīng)配置以檢測可見光光譜及紅外光光譜兩者中的光。如本文中所使用，本發(fā)明預(yù)期術(shù)語“光”囊括在可見光光譜及紅外光光譜中發(fā)生的電磁輻射?？梢姽夤庾V(可見光)包含在從約三百九十(390)納米到約七百五十(750)納米的波長范圍中發(fā)生的電磁輻射。類似地，紅外光光譜(紅外光)包含波長介于從約七百(700)納米到約三十萬(300, 000)納米的范圍中的電磁輻射。在若干實(shí)施方案中，可利用互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)制作技術(shù)來形成光電檢測器108、118、120。將色通濾光片110圖解說明為接近于表面106。色通濾光片110經(jīng)配置以對(duì)由光傳感器100接收的可見光進(jìn)行過濾以使有限波長光譜中的光(例如，具有介于第一波長與第二波長之間的波長的光)通過而到達(dá)光電檢測器108中的至少一者。在一實(shí)施方案中，色通濾光片110可包 括吸收濾光片，其允許有限波長光譜中的可見光穿過所述濾光片，同時(shí)阻擋(例如，吸收或反射)第二波長光譜內(nèi)的可見光。因此，色通濾光片110可對(duì)于第一波長光譜內(nèi)的可見光為大致透明的且在第二波長光譜內(nèi)為大致不透明的?？商峁┒鄠€(gè)經(jīng)圖案化色通濾光片110。舉例來說，光傳感器100可包括經(jīng)配置以對(duì)可見光進(jìn)行過濾且使具有第一有限波長(例如，介于第一波長與第二波長之間的波長)光譜的光通過的第一色通濾光片110A、經(jīng)配置以對(duì)可見光進(jìn)行過濾且使具有第二有限波長(例如，介于第三波長與第四波長之間的波長)光譜的光通過的第二色通濾光片110B，以及經(jīng)配置以對(duì)可見光進(jìn)行過濾且使具有第三波長(例如，介于第五波長與第六波長之間的波長)光譜的光通過的第三色通濾光片110C，等等。在所圖解說明的實(shí)例中，光傳感器100由以下三種不同色通濾光片110的陣列構(gòu)成 第一(藍(lán)色)色通濾光片110A，其經(jīng)配置以透射“藍(lán)色”可見光(例如，具有介于約四百五十(450)納米與約四百七十五(475)納米之間的波長的可見光)；第二(綠色)色通濾光片110B，其經(jīng)配置以透射“綠色”可見光(例如，具有介于約四百九十五(495)納米與約五百七十(570)納米之間的波長的可見光)；及第三(紅色)色通濾光片110C，其經(jīng)配置以透射“紅色”可見光(例如，具有介于約六百二十(620)納米與約七百五十(750)納米之間的波長的可見光)。本發(fā)明預(yù)期可采用其它可見光色通濾光片110。色通濾光片110也可使紅外光通過。舉例來說，可提供經(jīng)配置以透射具有通常與青色、品紅色、黃色等等的色彩相關(guān)聯(lián)的有限波長光譜的可見光的色通濾光片HO。色通濾光片110選擇性地排列于光電檢測器108上方以允許所要有限波長光譜中的可見光穿過色通濾光片110而到達(dá)光電檢測器108。舉例來說，如圖IA到2B中所示，第一色通濾光片IIOA定位于第一光電檢測器108A上方,第二色通濾光片IlOB定位于第二光電檢測器108B上方，且第三濾光片IlOC定位于第三光電檢測器108C上方。在圖IA到2B中所圖解說明的實(shí)施方案中，使用例如旋涂及光圖案化的適合沉積技術(shù)在表面106上方形成色通濾光片110。在實(shí)例性實(shí)施方案中,色通濾光片110具有約一
(I)微米的厚度。然而，本發(fā)明預(yù)期具有更小或更大厚度的色通濾光片110也為可能的?？稍谡掣綄?12上形成色通濾光片110以在完成沉積技術(shù)之后即刻將色通濾光片110保持于適當(dāng)位置中。色通濾光片110與IR截止干涉濾光片116組合，因?yàn)樯V光片110也可能使紅外光通過。在圖2A及2B中，將IR截止干涉濾光片116圖解說明為形成于襯底102的表面106上光電檢測器108的上方。IR截止干涉濾光片116經(jīng)配置以對(duì)來自由光傳感器接收的光的紅外光進(jìn)行過濾以至少大致阻擋紅外光到達(dá)光電檢測器。舉例來說，在實(shí)例性實(shí)施方案中，可提供能夠阻擋入射于光電檢測器108上的紅外光(例如，紅外光譜中的光)的約百分之五十(50)到一百(100)同時(shí)至少大致使可見光(例如，可見光譜中的光)通過(例如，使大于約百分之五十(50)通過)而到達(dá)光電檢測器108的IR截止干涉濾光片116。然而，前述值(例如，表示由IR截止干涉濾光片116阻擋及/或通過的紅外光的比例的百分比值)可取決于光傳感器100的特定應(yīng)用要求。因此，本發(fā)明預(yù)期能夠阻擋更高或更低比例的紅外光及/或透射更高或更低比例的可見光的IR截止干涉濾光片116。IR截止干涉濾光片116可以多種方式配置。在一實(shí)施方案中，IR截止干涉濾光片116可包括包含不同折射率的至少兩種不同材料的多層結(jié)構(gòu)。IR截止干涉濾光片116可為約五(5)到十五(15)微米厚及/或約七十(70)到一百二十(120)個(gè)層厚。在特定實(shí)施方案中，IR截止干涉濾光片116可為約十(10)微米厚及/或約九十(90)到一百(100)個(gè)層厚。然而，本發(fā)明預(yù)期IR截止干涉濾光片116可具有其它構(gòu)造(例如，層的數(shù)目)及/或厚度。在一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施方案中，光傳感器100可經(jīng)配置以包含一個(gè)或一個(gè)以上紅外光電檢測器118(例如，形成于光傳感器100裸片的襯底102中的光電檢測器108，其經(jīng)配置以檢測紅外光譜中的光)。這些光電檢測器118作為實(shí)施于電子裝置中的接近傳感器的一部分檢測可(舉例來說)由紅外發(fā)射器(例如，紅外發(fā)光二極管(LED))發(fā)射的紅外光(例如，紅外光譜中的光)。因此，IR截止干涉濾光片116可經(jīng)圖案化使得其不阻擋在紅外光電檢測器118上對(duì)紅外光(例如，紅外光譜中的光)的接收，借此增加光傳感器對(duì)紅外光的敏感性且改進(jìn)采用光傳感器100(例如，電子裝置中的接近傳感器)的裝置的性能。在襯底102的表面106上方形成緩沖層114以促進(jìn)在光傳感器100的制作期間對(duì)IR截止干涉濾光片116及/或色通濾光片110的集成。在圖IA及IB中所示的實(shí)施方案中，在襯底102的表面106上形成色通濾光片110。舉例來說，在形成于表面106上的粘附層112上形成色通濾光片110。接著在色通濾光片110上方將緩沖層114施加到襯底102的表面106。在此實(shí)施方案中，緩沖層114大致包封色通濾光片110以在進(jìn)一步處理步驟期間保護(hù)所述濾光片且對(duì)晶片進(jìn)行平面化以形成IR截止干涉濾光片116，IR截止干涉濾光片116形成且圖案化于緩沖層114上方。在圖2A及2B中所示的實(shí)施方案中，首先在襯底102的表面106上形成IR截止干涉濾光片116。接著在IR截止干涉濾光片116上方將緩沖層114施加到襯底102的表面106。緩沖層114充當(dāng)對(duì)晶片進(jìn)行平面化以形成形成于緩沖層114上方的色通濾光片110的準(zhǔn)犧牲層。在此實(shí)施方案中，在IR截止干涉濾光片116上方形成粘附層112?？山又谡掣綄?12上形成色通濾光片110。在形成色通濾光片110之前經(jīng)由光刻圖案化技術(shù)或蝕刻技術(shù)對(duì)緩沖層114的至少一部分進(jìn)行圖案化。可在形成色通濾光片110之后移除緩沖層114的剩余部分。緩沖層114透射可見及紅外光。在一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施方案中，緩沖層114可由聚合物層(例如苯并環(huán)丁烯(BCB)聚合物)構(gòu)成。然而，本發(fā)明預(yù)期可使用其它囊封緩沖材料。光電檢測器108的陣列可進(jìn)一步包含經(jīng)配置以接收未由色通濾光片110過濾的光的一個(gè)或一個(gè)以上透明光電檢測器120。如所圖解說明，透明光電檢測器120可定位于襯底102中使得其定位于IR截止干涉濾光片110下方但不位于色通濾光片110下面。因此，透明光電檢測器120檢測對(duì)應(yīng)于數(shù)種可見色彩的波長的光譜內(nèi)的光(例如，來自可見光譜的光)。以此方式，可使用透明光電檢測器120在不存在紅外干涉的情況下檢測可見周圍照明條件。透明光電檢測器120可以多種方式配置。舉例來說，如同陣列內(nèi)的其它光電檢測器108,透明光電檢測器120可包括能夠通過將光轉(zhuǎn)換成電流或電壓來檢測光的光電二極管、光電晶體管等。在一實(shí)施方案中，由透明光電檢測器120產(chǎn)生的信號(hào)(例如，電流或電壓)是基于所接收的可見光的所檢測強(qiáng)度(例如，與其成比例)。因此，可使用透明光電檢測器120來檢測其中集成有光傳感器100的便攜式電子裝置(未展示)外部的周圍光級(jí)的強(qiáng)度。周圍光強(qiáng)度的所得度量可由在所述便攜式電子裝置中運(yùn)行的各種應(yīng)用程序利用。舉例來說，所述便攜式電子裝置的應(yīng)用程序可基于周圍光強(qiáng)度而控制顯示屏幕的亮度。
在圖1B、2B及3B中，所圖解說明的光傳感器100進(jìn)一步包含經(jīng)配置以至少大致消除未穿過IR截止干涉濾光片116的光在光電檢測器108上的撞擊的暗鏡邊緣122。暗鏡邊緣122由不透射光(可見光及紅外光)的不透明材料形成。在圖IB中，將暗鏡邊緣122展示為形成于IR截止干涉濾光片116及緩沖層114上方，使得其覆蓋IR截止干涉濾光片116及緩沖層114的邊緣。在圖2B中，將暗鏡邊緣122展示為形成于IR截止干涉濾光片116上方但在緩沖層114下方。如圖3B中所示，暗鏡邊緣122可圍繞IR截止干涉濾光片116的周圍定位。暗鏡邊緣122還可覆蓋緩沖層114的邊緣以大致阻擋光穿過緩沖層114的邊緣(參見圖1B)。然而，本發(fā)明預(yù)期暗鏡邊緣122可取決于應(yīng)用要求而具有多種圖案?？稍谝r底102的表面106上方施加絕緣材料124以提供對(duì)傳感器100的各種結(jié)構(gòu)(例如，光電檢測器108、色通濾光片110、緩沖層114、干涉濾光片116等等)的絕緣及保護(hù)。在一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施方案中，絕緣材料124為環(huán)氧樹脂材料。然而，可使用且本發(fā)明預(yù)期其它絕緣材料。如上文所論述，透明光電檢測器120可與接收穿過色通濾光片110 (例如，吸收濾光片)的光的光電檢測器108排列在一起。在圖3A及3B中所圖解說明的實(shí)施方案中，展示透明光電檢測器120定位于與含有接收穿過色通濾光片110的光的光電檢測器108的單元(色彩傳感器單元304)排列在一起的一個(gè)或一個(gè)以上單元(透明傳感器單元302)中。因此，在所圖解說明的實(shí)施方案中，光傳感器100可包含單元302、304的陣列306，其具有不包含色通濾光片110的一個(gè)或一個(gè)以上透明傳感器單元302、包括第一色通濾光片IlOA(例如，藍(lán)色色通濾光片)的一個(gè)或一個(gè)以上第一色彩傳感器單元304A、包括第二色通濾光片IIOB (例如，綠色色通濾光片)的一個(gè)或一個(gè)以上第二色彩傳感器單元304B、包括第三色通濾光片IlOC(例如，紅色色通濾光片)的一個(gè)或一個(gè)以上第三單元304C，等等。如上文所提及，本發(fā)明預(yù)期光傳感器100可采用各種各樣的可見光色通濾光片110。因此，色彩傳感器單元304可包括經(jīng)配置以透射具有青色、品紅色、黃色等等色彩的光的色通濾光片110。在各種實(shí)施方案中，本文中所描述的光傳感器100可經(jīng)配置以檢測周圍光環(huán)境及/或提供紅外光檢測(例如，以供用作接近傳感器)。色通濾光片110經(jīng)配置以對(duì)可見光進(jìn)行過濾且使有限波長光譜中的光通過而到達(dá)相應(yīng)光電檢測器108。光電檢測器108基于光的強(qiáng)度而產(chǎn)生信號(hào)(例如，電流值)。IR截止干涉濾光片116經(jīng)配置以對(duì)紅外光進(jìn)行過濾以大致阻擋紅外光到達(dá)光電檢測器108。透明光電檢測器120在不存在色彩過濾的情況下檢測周圍照明條件并基于所檢測的可見光的強(qiáng)度而產(chǎn)生信號(hào)(例如，電流值)。由光電檢測器108及透明光電檢測器120產(chǎn)生的信號(hào)可由其它電路裝置及/或應(yīng)用程序用以控制便攜式電子裝置的各種方面(例如，控制裝置的顯示屏幕的亮度以關(guān)斷背光從而節(jié)約電池壽命等等)。紅外光電檢測器118可檢測紅外光(例如，紅外光譜中的光)并基于所檢測的紅外光的強(qiáng)度而產(chǎn)生信號(hào)(例如，電流值)。由紅外光電檢測器118產(chǎn)生的信號(hào)可由其它電路裝置及/或應(yīng)用程序用以控制便攜式電子裝置的各種方面。舉例來說，紅外光可由紅外發(fā)射器(例如，紅外發(fā)光二極管(LED))發(fā)射并由作為實(shí)施于電子裝置中的紅外圖像傳感器或接近傳感器的一部分的光傳感器100的紅外光電檢測器118檢測。IR截止干涉濾光片116可經(jīng)圖案化使得其不阻擋由紅外光電檢測器118對(duì)紅外光的接收，借此增加光傳感器對(duì)紅外光的敏感性且改進(jìn)采用光傳感器100的裝置的性能。
實(shí)例性制作工藝以下論述描述用于制作光傳感器的實(shí)例性技術(shù)，所述光傳感器包含集成于芯片上(例如，集成于所述光傳感器的裸片上)的IR截止干涉濾光片及至少一個(gè)色通濾光片。在下文所描述的實(shí)施方案中，利用后端互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)處理技術(shù)來制作所述光傳感器。然而，本發(fā)明預(yù)期可使用其它半導(dǎo)體芯片制作/封裝技術(shù)(例如晶片級(jí)封裝(WLP)等等)來制作根據(jù)本發(fā)明的光傳感器。圖4以實(shí)例性實(shí)施方案描繪用于制作光傳感器(例如圖1A、1B、3A&3B中所圖解說明且上文所描述的實(shí)例性光傳感器100)的工藝400。在所圖解說明的工藝400中，在晶片的襯底中形成一個(gè)或一個(gè)以上光電檢測器(框402)。如在圖IA及IB的論述中所提及，所述襯底可包括η型硅(例如，用V族元素(例如，磷、砷、銻等)摻雜硅以給所述硅供應(yīng)η型電荷載流子元素)或P型硅(例如，用IIIA族元素(例如，硼等)摻雜硅以給所述硅供應(yīng)P型電荷載流子元素)。因此，所述襯底供應(yīng)用以形成所述光傳感器的光電檢測器以及其它電子裝置的基底材料。所述光電檢測器可包括使用適合制作技術(shù)(例如光刻、離子植入、沉積、蝕刻等等)形成于晶片的襯底中的光電二極管、光電晶體管等。在一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施方案中，多個(gè)光電檢測器中的至少一個(gè)光電檢測器可包括經(jīng)配置以檢測紅外光(紅外光譜中的光)的紅外光電檢測器。在襯底的表面上方形成一個(gè)或一個(gè)以上色通濾光片(框404)。舉例來說，在各種實(shí)施方案中，可在粘附層上方形成所述色通濾光片，所述粘附層經(jīng)配置以將所述色通濾光片粘附到所述色通濾光片形成于其上的表面(框406)。如圖IA及IB中所示，可使所述色通濾光片與相應(yīng)光電檢測器對(duì)準(zhǔn)以對(duì)由所述光電檢測器接收的光進(jìn)行過濾。在形成時(shí)，所述色通濾光片可具有約一(I)微米的厚度。然而，本發(fā)明預(yù)期具有更小或更大厚度的色通濾光片也為可能的。在所圖解說明的工藝400中，在所述色通濾光片上方形成緩沖層及IR截止干涉濾光片(框408)。在緩沖層上方形成IR截止干涉濾光片(框410)。接著在襯底的表面上方形成緩沖層，使得所述緩沖層大致包封或囊封所述色通濾光片(框412)。如在圖IA及IB的論述中所提及，所述緩沖層可由聚合物(例如基于BCB的聚合物)構(gòu)成且可使用適合沉積技術(shù)形成。所述IR截止干涉濾光片可進(jìn)一步經(jīng)圖案化使得其不阻擋由形成于襯底中的紅外光電檢測器對(duì)紅外光(例如，紅外光譜中的光)的接收，如在框402的論述中所描述。舉例來說，在實(shí)例性實(shí)施方案中，所述IR截止干涉濾光片可包括包含各自具有不同折射率以形成干涉效應(yīng)而阻擋紅外光的兩種不同材料的多層結(jié)構(gòu)。在此些實(shí)施方案中，可使用濺鍍沉積技術(shù)在晶片上形成IR截止干涉濾光片的各個(gè)層并使用抗蝕劑剝離技術(shù)對(duì)所述各個(gè)層進(jìn)行圖案化。然而，本發(fā)明預(yù)期可采用其它技術(shù)，包含但不限于化學(xué)氣相沉積(CVD)、電化學(xué)沉積(ECD)、分子束外延(MBE)及原子層沉積(ALD)。在形成時(shí)，所述IR截止干涉濾光片可為約五(5)到約十五(15)微米厚及/或約七十(70)到一百二十(120)個(gè)層厚。然而，本發(fā)明預(yù)期所述IR截止干涉濾光片可具有其它構(gòu)造及/或厚度。利用緩沖層來促進(jìn)IR截止干涉濾光片及/或色通濾光片的形成。在一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施方案中，可圍繞IR截止干涉濾光片的外圍及/或緩沖層的邊緣提供暗鏡邊緣(框414)以大致消除未穿過IR截止干涉濾光片的光在光電檢測器上的撞擊。所述暗鏡邊緣由不透射光(可見光及紅外光)的不透明材料(例如，金屬/氧化物多層等)形成?？墒褂枚喾N技術(shù)(例如經(jīng)由 沉積/圖案化技術(shù)等等)來形成所述暗鏡邊緣。舉例來說，可利用濺鍍及光致抗蝕劑剝離技術(shù)來形成所述暗鏡邊緣。圖5以實(shí)例性實(shí)施方案描繪用于制作光傳感器(例如圖2A、2B、3A及3B中所圖解說明的實(shí)例性光傳感器100)的工藝500。在所圖解說明的工藝500中，再次在晶片的襯底中形成一個(gè)或一個(gè)以上光電檢測器(框502)。如在圖4的論述中所描述，所述襯底供應(yīng)用以形成光傳感器的光電檢測器以及其它電子裝置的基底材料。在所述襯底的表面上方形成IR截止干涉濾光片(框504)。在所圖解說明的工藝500中，直接在襯底的表面上形成所述IR截止干涉濾光片。在一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施方案中，可再次圍繞IR截止干涉濾光片的外圍提供暗鏡邊緣(框506)以大致消除未穿過所述IR截止干涉濾光片的光在光電檢測器上的撞擊。形成至少部分地環(huán)繞IR截止干涉濾光片且至少部分地與所述IR截止干涉濾光片重疊的緩沖層(框508)。如在以上圖2A及2B的論述中所描述，所述緩沖層充當(dāng)用以允許對(duì)IR截止干涉濾光片進(jìn)行平面化以促進(jìn)色通濾光片的形成的準(zhǔn)犧牲緩沖層。接著在IR截止干涉濾光片及/或緩沖層上方形成粘附層(框510)。接著在IR截止干涉濾光片上方形成一個(gè)或一個(gè)以上色通濾光片(框512)。如在圖4的框404及框406的論述中所描述，可使所述色通濾光片與相應(yīng)光電檢測器對(duì)準(zhǔn)以對(duì)由所述光電檢測器接收的光進(jìn)行過濾(如圖2A及2B中所示)?？稍谡掣綄由戏叫纬梢粋€(gè)或一個(gè)以上色通濾光片(框514)，所述粘附層經(jīng)配置以將色通濾光片粘附到所述色通濾光片形成于其上的表面。如所提及，可利用后端互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)處理技術(shù)來制作所述光傳感器。因此，可以晶片級(jí)來形成光電檢測器、色通濾光片、緩沖層及IR截止干涉濾光片。此后將所述晶片切割成一個(gè)或一個(gè)以上裸片且個(gè)別地封裝每一裸片以形成光傳感器。還可在形成所述光電檢測器、色通濾光片、緩沖層及IR截止干涉濾光片之后使用晶片級(jí)封裝(WLP)技術(shù)進(jìn)一步處理晶片并切割所述晶片以形成一個(gè)或一個(gè)以上光傳感器。雖然已以專用于結(jié)構(gòu)特征及/或工藝操作的語言描述了標(biāo)的物，但應(yīng)理解，在所附權(quán)利要求書中界定的標(biāo)的物未必限制于上文所描述的特定特征或動(dòng)作。而是，上文所描述的特定特征及動(dòng)作被揭示為實(shí)施所述權(quán)利要求書的實(shí)例性形式。
權(quán)利要求
1.一種光傳感器，其包括 襯底，其具有一表面； 一個(gè)或一個(gè)以上光電檢測器，其形成于所述襯底中且經(jīng)配置以檢測光并響應(yīng)于所述光而提供信號(hào)； 一個(gè)或一個(gè)以上色通濾光片，其安置于所述表面上方且經(jīng)配置以對(duì)可見光進(jìn)行過濾以使有限波長光譜中的光通過而到達(dá)所述一個(gè)或一個(gè)以上光電檢測器； 緩沖層，其安置于所述表面上方使得所述緩沖層至少大致包封所述一個(gè)或一個(gè)以上色通濾光片；及 IR截止干涉濾光片，其安置于所述緩沖層上方且經(jīng)配置以對(duì)紅外光進(jìn)行過濾以至少大致阻擋紅外光到達(dá)多個(gè)光電檢測器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光傳感器，其中所述緩沖層包括聚合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光傳感器，其中所述一個(gè)或一個(gè)以上光電檢測器中的至少一者包括透明光電檢測器，所述透明光電檢測器經(jīng)配置以接收未由所述一個(gè)或一個(gè)以上色通濾光片過濾的光以檢測周圍光環(huán)境。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光傳感器，其中所述IR截止干涉濾光片為可圖案化IR截止干涉濾光片。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光傳感器，其進(jìn)一步包括安置于所述表面與所述一個(gè)或一個(gè)以上色通濾光片之間的粘附層。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光傳感器，其進(jìn)一步包括 絕緣層，其安置于所述表面上方使得所述絕緣層大致包封所述一個(gè)或一個(gè)以上色通濾光片、所述緩沖層及所述IR截止干涉濾光片。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光傳感器，其進(jìn)一步包括圍繞所述IR截止干涉濾光片的外圍及所述緩沖層的邊緣形成的暗鏡邊緣，所述暗鏡邊緣經(jīng)配置以至少大致消除未穿過所述IR截止干涉濾光片的光的撞擊且至少大致阻擋光穿過所述緩沖層的所述邊緣。
8.一種光傳感器，其包括 襯底，其具有一表面； 一個(gè)或一個(gè)以上光電檢測器，其形成于所述襯底中，所述一個(gè)或一個(gè)以上光電檢測器經(jīng)配置以檢測光并響應(yīng)于所述光而提供信號(hào)； IR截止干涉濾光片，其形成于所述表面上方且經(jīng)配置以對(duì)紅外光進(jìn)行過濾以至少大致阻擋紅外光到達(dá)所述一個(gè)或一個(gè)以上光電檢測器； 一個(gè)或一個(gè)以上色通濾光片，其接近于所述IR截止干涉濾光片而形成且經(jīng)配置以對(duì)可見光進(jìn)行過濾以使有限波長光譜中的光通過而到達(dá)所述一個(gè)或一個(gè)以上光電檢測器；及 緩沖層，其形成于所述襯底的所述表面上方以促進(jìn)所述IR截止干涉濾光片或所述色通濾光片中的至少一者的形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光傳感器，其進(jìn)一步包括圍繞所述IR截止干涉濾光片的外圍及所述緩沖層的邊緣形成的暗鏡邊緣，所述暗鏡邊緣經(jīng)配置以至少大致消除未穿過所述IR截止干涉濾光片的光的撞擊且至少大致阻擋光穿過所述緩沖層的所述邊緣。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光傳感器，其進(jìn)一步包括形成于所述表面上方以用于將所述一個(gè)或一個(gè)以上色通濾光片保持于適當(dāng)位置中的粘附層。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光傳感器，其中所述一個(gè)或一個(gè)以上色通濾光片形成于所述粘附層上，所述緩沖層形成于所述表面上方使得所述緩沖層大致包封所述一個(gè)或一個(gè)以上色通濾光片，且所述IR截止干涉濾光片至少部分地形成于所述緩沖層上方。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光傳感器，其中所述一個(gè)或一個(gè)以上光電檢測器包括透明光電檢測器，所述透明光電檢測器經(jīng)配置以接收未由色通濾光片過濾的光以檢測周圍光環(huán)境。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光傳感器，其中所述一個(gè)或一個(gè)以上光電檢測器包括光電二極管或光電晶體管中的至少一者。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光傳感器，其中所述IR截止干涉濾光片為可圖案化IR截止干涉濾光片。
15.—種方法,其包括 在襯底中形成一個(gè)或一個(gè)以上光電檢測器，所述一個(gè)或一個(gè)以上光電檢測器經(jīng)配置以檢測光并響應(yīng)于所述光而提供信號(hào)； 在襯底的表面上方形成一個(gè)或一個(gè)以上色通濾光片，所述一個(gè)或一個(gè)以上色通濾光片經(jīng)配置以對(duì)可見光進(jìn)行過濾以使有限波長光譜中的光通過而到達(dá)所述一個(gè)或一個(gè)以上光電檢測器； 接近于所述表面形成緩沖層；及 在所述表面上方形成IR截止干涉濾光片，所述IR截止干涉濾光片經(jīng)配置以至少大致阻擋紅外光到達(dá)所述表面。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中形成所述一個(gè)或一個(gè)以上色通濾光片進(jìn)一步包括 在所述表面上方形成粘附層，所述粘附層經(jīng)配置以將所述一個(gè)或一個(gè)以上色通濾光片保持于適當(dāng)位置中；及 在所述粘附層上形成所述一個(gè)或一個(gè)以上色通濾光片。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其進(jìn)一步包括 在所述襯底的所述表面上方形成所述粘附層； 在所述粘附層上形成所述一個(gè)或一個(gè)以上色通濾光片； 在所述襯底的所述表面上方形成所述緩沖層，使得所述緩沖層大致包封所述一個(gè)或一個(gè)以上色通濾光片以保護(hù)所述一個(gè)或一個(gè)以上色通濾光片并使其絕緣；及在所述緩沖層的表面上方形成所述IR截止干涉濾光片， 其中所述IR截止干涉濾光片至少大致與所述一個(gè)或一個(gè)以上色通濾光片共延伸。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其進(jìn)一步包括 在所述襯底的所述表面上方形成所述IR截止干涉濾光片； 在所述IR截止干涉濾光片上方形成所述緩沖層； 對(duì)所述緩沖層的至少一部分進(jìn)行平面化； 在所述IR截止干涉濾光片的表面上形成所述粘附層 '及 在所述粘附層上形成所述一個(gè)或一個(gè)以上色通濾光片。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述緩沖層包括苯并環(huán)丁烯BCB聚合物。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其進(jìn)一步包括圍繞所述IR截止干涉濾光片及所述緩沖層形成暗鏡邊緣，所述暗鏡邊緣經(jīng)配置以至少大致消除未穿過所述IR截止干涉濾光片的光到所述一個(gè)或一個(gè)以上光電檢測器上的撞擊。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中以晶片級(jí)形成所述一個(gè)或一個(gè)以上光電檢測器、所述一個(gè)或一個(gè)以上色通濾光片、所述緩沖層及所述IR截止干涉濾光片，且其中此后將所述晶片切割成一個(gè)或一個(gè)以上裸片，個(gè)別地封裝所述裸片中的至少一者以形成光傳感器。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中以晶片級(jí)形成所述一個(gè)或一個(gè)以上光電檢測器、所述一個(gè)或一個(gè)以上色通濾光片、所述緩沖層及所述IR截止干涉濾光片，且其中使用晶片級(jí)封裝WLP進(jìn)一步處理所述晶片并切割所述晶片以形成一個(gè)或一個(gè)以上光傳感器。
全文摘要
本申請案涉及具有集成于芯片上的IR截止干涉濾光片與色彩濾光片的光傳感器。本發(fā)明描述用以供應(yīng)光傳感器的技術(shù)，所述光傳感器包含與經(jīng)圖案化色通濾光片集成在一起的經(jīng)圖案化IR截止干涉濾光片。在一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施方案中，所述光傳感器包含具有一表面的襯底。在所述襯底的所述表面上方形成經(jīng)配置以阻擋紅外光的IR截止干涉濾光片。所述光傳感器還包含放置于所述IR截止干涉濾光片上面或下面的一個(gè)或一個(gè)以上色通濾光片。所述色通濾光片經(jīng)配置以對(duì)可見光進(jìn)行過濾以使有限波長光譜中的光通過而到達(dá)所述一個(gè)或一個(gè)以上光電檢測器。在一實(shí)施方案中，在所述表面上方形成緩沖層且所述緩沖層經(jīng)配置以囊封多個(gè)色通濾光片以促進(jìn)所述IR截止干涉濾光片的形成。
文檔編號(hào)H01L27/146GK102620826SQ201210022790
公開日2012年8月1日 申請日期2012年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月26日
發(fā)明者尼科爾·多勒內(nèi)·謝內(nèi)斯, 斯坦利·巴尼特, 王至海 申請人:美士美積體產(chǎn)品公司