專利名稱：具有集成于芯片上的紅外截止與色通干涉濾光片的光傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請案涉及一種光傳感器，且更特定來說涉及一種具有集成于芯片上的紅外截止與色通干涉濾光片的光傳感器。
背景技術(shù)：
例如智能電話、平板計算機、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(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(即，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)境比其實際情況“更亮”，因為周圍經(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(即，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色彩干涉濾光片。在一個或一個以上實施方案中，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)配置以對來自由所述光傳感器接收的光的紅外光進行過濾以至少大致阻擋紅外光到達所述光電檢測器。將至少一個色彩干涉濾光片放置于所述IR截止干涉濾光片上面或下面。所述色彩干涉濾光片經(jīng)配置以對由所述光傳感器接收的可見光進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或一個以上透明光電檢測器，所述一個或一個以上透明光電檢測器經(jīng)配置以接收未由色彩干涉濾光片過濾的光，借此允許所述透明光電檢測器檢測周圍光環(huán)境。本文提供此發(fā)明摘要以按簡化形式引入下文在具體實施方式
中進一步描述的概念選擇。此發(fā)明摘要并不打算識別所主張標的物的關(guān)鍵特征或重要特征，也不打算用于輔助確定所主張標的物的范圍。


參考附圖來描述具體實施方式
。在描述及各圖中的不同實例中使用相同參考編號可指示類似或等同物項。圖IA是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的實例性實施方案的由具有多個光電檢測器、IR截止干涉濾光片、多個色彩干涉濾光片及透明光電檢測器的半導(dǎo)體裝置構(gòu)成的光傳感器的示意性部分橫截面?zhèn)纫晥D。圖IB是圖解說明由具有多個光電檢測器、IR截止干涉濾光片及多個色彩干涉濾光片的半導(dǎo)體裝置構(gòu)成的光傳感器的示意性部分橫截面?zhèn)纫晥D，其中透明光電檢測器定位于所述色彩干涉濾光片之間以形成透明傳感器。圖IC是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的實例性實施方案的由具有多個光電檢測器、IR截 止干涉濾光片、多個色彩干涉濾光片及覆蓋所述IR截止干涉濾光片的外圍及/或其它光透射邊緣的暗鏡的半導(dǎo)體裝置構(gòu)成的光傳感器的示意性部分橫截面?zhèn)纫晥D。圖ID是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的實例性實施方案的由具有多個光電檢測器、IR截止干涉濾光片、多個色彩干涉濾光片及暗鏡的半導(dǎo)體裝置構(gòu)成的光傳感器的示意性部分橫截面?zhèn)纫晥D。圖IE是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的實例性實施方案的由具有多個光電檢測器、IR截止干涉濾光片、多個色彩干涉濾光片及覆蓋所述IR截止干涉濾光片的外圍及/或其它光透射邊緣的暗鏡(例如，色彩干涉濾光片)的半導(dǎo)體裝置構(gòu)成的光傳感器的示意性部分橫截面?zhèn)纫晥D。圖IF是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的實例性實施方案的由具有多個光電檢測器、IR截止干涉濾光片、多個色彩干涉濾光片及暗鏡(例如，色彩干涉濾光片)的半導(dǎo)體裝置構(gòu)成的光傳感器的示意性部分橫截面?zhèn)纫晥D。圖2A是圖解說明圖IA中所描繪的光傳感器的實施方案的示意性俯視平面圖。圖2B是圖解說明圖IB中所描繪的光傳感器的第二實施方案的示意性俯視平面圖，其圖解說明透明光電檢測器在襯底的位于色彩干涉濾光片之間的區(qū)域中的放置。圖2C是圖解說明暗鏡到圖2A中所示的光傳感器的施加的示意性平面圖。圖2D是圖解說明暗鏡到圖2B中所示的光傳感器的施加的示意性平面圖。圖3是以實例性實施方案圖解說明根據(jù)本發(fā)明的用于制作光傳感器的工藝的流程圖。
具體實施例方式MM為了對紅外光進行過濾，光傳感器可采用紅外阻擋濾光片以減少紅外光的透射，同時使可見光通過而到達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光電二極管，而且大致減小到達所述光傳感器的紅外光電檢測器的紅外光的量。因此，所得光傳感器對紅外光的敏感性減小。因此，描述一種光傳感器，其包含集成于芯片上(即，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色彩干涉濾光片。以此方式，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所述光傳感器的紅外光電檢測器。在一個或一個以上實施方案中，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。在所述襯底的表面上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)配置以對來自由所述光傳感器接收的光的紅外光進行過濾以至少大致阻擋紅外光到達所述光電檢測器。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所述光傳感器的紅外光電檢測器。接近于所述IR截止干涉濾光片安置一個或一個以上色彩干涉濾光片。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彩干涉濾光片(例如，紅色、綠色、藍色濾光片)。所述色彩干涉濾光片經(jīng)配置以對由所述光傳感器接收的可見光進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或一個以上透明光電檢測器，所述一個或一個以上透明光電檢測器經(jīng)配置以接收未由色彩干涉濾光片過濾的光，借此允許所述透明光電檢測器檢測周圍光環(huán)境。在若干實施方案中，所述透明光電檢測器可定位于色彩干涉濾光片之間以減小光傳感器的娃實施方案面積。在至少一個實施方案中，可圍繞IR截止干涉濾光片的外圍形成暗鏡。所述暗鏡經(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色彩干涉濾光片的光傳感器的實例性實施方案。接著論述可用以制作實例性光傳感器的實例性程序。
實例性實施方案圖IA到IF圖解說明根據(jù)本發(fā)明的實例性實施方案的光傳感器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)形成一個或一個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)。將每一光傳感器100的襯底102圖解說明為具有頂表面104及底表面106。在襯底102中接近于頂表面104形成有光電檢測器(展示光電檢測器108、112)陣列。所述陣列內(nèi)的光電檢測器108、112可以多種方式配置。舉例來說，光電檢測器108、112可由光電傳感器二極管、光電晶體管等構(gòu)成。在一實施方案中，光電檢測器108、112能夠檢測光并響應(yīng)于所述光而提供信號。光電檢測器108、112可基于所檢測光的強度通過將光轉(zhuǎn)換成電流或電壓而提供信號。因此，一旦光電檢測器暴露于光，就可產(chǎn)生多個自由電子以形成電流。光電檢測器108、112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。可見光光譜(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。在若干實施方案中，可利用互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)制作技術(shù)來形成光電檢測器108、112。
將IR截止干涉濾光片110圖解說明為形成于襯底102的頂表面104上光電檢測器108上方。IR截止干涉濾光片110經(jīng)配置以對來自由光傳感器100接收的光的紅外光進行過濾以至少大致阻擋紅外光到達光電檢測器108。IR截止干涉濾光片110可進一步經(jīng)配置以至少大致使由光傳感器100接收的可見光(即，可見光譜中的光)通過而到達光電檢測器108。舉例來說，在實例性實施方案中，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)而到達光電檢測器108的IR截止干涉濾光片110。然而，前述值(例如，表示由IR截止干涉濾光片110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。此夕卜，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110。
IR截止干涉濾光片110可以多種方式配置。在一實施方案中，IR截止干涉濾光片110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110可為約五(5)到十五(15)微米厚及/或約七十(70)到一百二十(120)個層厚。在特定實施方案中，IR截止干涉濾光片110可為約十(10)微米厚及/或約九十(90)到一百(100)個層厚。然而，本發(fā)明預(yù)期IR截止干涉濾光片110可具有其它構(gòu)造(例如，層的數(shù)目)及/或厚度。此外，雖然圖解說明單個IR截止干涉濾光片110，但本發(fā)明預(yù)期可給光傳感器100提供多個IR截止干涉濾光片110。在至少一些實施方案中，光傳感器100可經(jīng)配置以包含一個或一個以上紅外光電檢測器112 ( S卩，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112作為實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(即，紅外光譜中的光)。因此，IR截止干涉濾光片110可經(jīng)圖案化使得其不阻擋由紅外光電檢測器112對紅外光(即，紅外光譜中的光)的接收，借此增加光傳感器對紅外光的敏感性且改進采用光傳感器100 (例如，電子裝置中的接近傳感器)的裝置的性能。將色彩干涉濾光片114圖解說明為接近于IR截止干涉濾光片110。色彩干涉濾光片114經(jīng)配置以對由光傳感器100接收的可見光進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)通過而到達光電檢測器108中的至少一者。在一個實施方案中，色彩干涉濾光片114允許有限波長光譜中的可見光穿過所述濾光片，同時阻擋(例如，反射)第二波長光譜內(nèi)的可見光。因此，色彩干涉濾光片114可對于第一波長光譜內(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。在若干實施方案中，色彩干涉濾光片114可包括具有變化的厚度及/或變化的數(shù)目個層(其可具有不同的厚度及/或折射率)的多層結(jié)構(gòu)?？刹捎枚鄠€色彩干涉濾光片114。舉例來說，光傳感器100可包括經(jīng)配置以對可見光進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彩干涉濾光片114a、經(jīng)配置以對可見光進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彩干涉濾光片114b，以及經(jīng)配置以對可見光進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彩干涉濾光片114c，等等。在所圖解說明的實例中，光傳感器100由以下三種不同色彩干涉濾光片114的陣列構(gòu)成第一(藍色)色彩干涉濾光片114a，其經(jīng)配置以透射“藍色”可見光(B卩，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)色彩干涉濾光片114b，其經(jīng)配置以透射“綠色”可見光(即，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)色彩干涉濾光片114c，其經(jīng)配置以透射“紅色”可見光(即，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彩干涉濾光片114。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彩干涉濾光片114。色彩干涉濾光片114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通過而到達光電檢測器108。舉例來說，如圖IA及IB中所示，第一色彩干涉濾光片114a定位于第一光電檢測器108a上方,第二色彩干涉濾光片114b定位于第二光電檢測器108b上方，且第三濾光片114c定位于第三光電檢測器108c上方。在圖IA及IB中所圖解說明的實施方案中，色彩干涉濾光片114形成于IR截止干涉濾光片110的外表面上。然而，本發(fā)明預(yù)期，在其它實施方案中，色彩干涉濾光片114可形成于襯底102的表面104上一個或一個以上對應(yīng)光電檢測器108正上方。IR截止干涉濾光片110因此形成于襯底102的表面104上色彩干涉濾光片108上方，且在完成制作工藝之后將即刻至少大致覆蓋色彩干涉濾光片114。在實例性實施方案中，色彩干涉濾光片114具有約五(5)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彩干涉濾光片114也是可能的。光電檢測器108的陣列可進一步包含經(jīng)配置以接收未由色彩干涉濾光片114過濾的光的一個或一個以上透明光電檢測器116。如所圖解說明，透明光電檢測器116可定位于襯底102中使得其定位于IR截止干涉濾光片110下方但不位于色彩干涉濾光片114下面。因此，透明光電檢測器116檢測對應(yīng)于數(shù)種可見色彩的波長的光譜內(nèi)的光(即，來自可見光譜的光)。以此方式，可使用透明光電檢測器116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116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112，透明光電檢測器114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。在一實施方案中，由透明光電檢測器116產(chǎn)生的信號(例如，電流或電壓)是基于所接收的可見光的所檢測強度(例如，與其成比例)。因此，可使用透明光電檢測器116來檢測其中集成有光傳感器100的便攜式電子裝置(未展示)外部的周圍光級的強度。周圍光強度的所得度量可由在所述便攜式電子裝置中運行的各種應(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度而控制顯示屏幕的亮度。如上文所論述，透明光電檢測器116可與接收穿過色彩干涉濾光片114的光的光電檢測器108排列在一起。在圖2A及2C中所圖解說明的實施方案中，展示透明光電檢測器116定位于與含有接收穿過色彩干涉濾光片114的光的光電檢測器108的單元(色彩傳感器單元204)排列在一起的一個或一個以上單元(透明傳感器單元202)中。因此，在所圖解說明的實施方案中，光傳感器100可包含單元202、204的陣列206，其具有不包含色彩干涉濾光片114的一個或一個以上透明傳感器單元202、包括第一色彩干涉濾光片114a (例如，藍色色彩干涉濾光片)的一個或一個以上第一色彩傳感器單元204a、包括第二色彩干涉濾光片114b (例如，綠色色彩干涉濾光片)的一個或一個以上第二色彩傳感器單元204b、包括第三色彩干涉濾光片114c(例如，紅色色彩干涉濾光片)的一個或一個以上第三單元，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彩干涉濾光片114。因此，色彩傳感器單元204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彩干涉濾光片114。由于在色彩干涉濾光片114的形成中所使用的制作工藝(例如，光刻)的要求而在色彩干涉濾光片114之間存在間隔。舉例來說，在實例性陣列206中，可在每一色彩干涉濾光片114(例如，每一色彩單元204)與其它色彩干涉濾光片114(例如，其它色彩單元204)或光傳感器100的其它電路元件之間留下介于約二十(20)到約四十(40)微米之間的“空的”空間(通道)。 在圖IB到1F、2B及2D中所示的實施方案中，定位透明光電檢測器114以利用此空的空間。舉例來說，在圖IB到IF中所示的實例性實施方案中，透明光電檢測器116可定位于第一光電檢測器108a與第二光電檢測器108b之間。類似地,第二透明光電檢測器116可定位于第二光電檢測器108b與第三光電檢測器108c之間。透明光電檢測器116由IR截止干涉濾光片110覆蓋。透明光電檢測器116可因此定位于色彩單元204(即，包括色彩干涉濾光片114的單元)之間的“空的”通道206中，如圖2B及2D中所示。透明光電檢測器116還可接近于陣列208的外部邊緣而定位。因此，形成其中透明傳感器單元202 (例如，透明光電檢測器116)在多個色彩傳感器單元204之間(即，在色彩干涉濾光片114之間)交錯的陣列208。此陣列208提供對襯底202的表面積的更大利用。舉例來說，在一個實例中，采用圖2B及2D中所示的陣列208的實施方案的面積利用比配置有圖2A及2C中所示的陣列206的實施方案的面積利用大百分之十(10% )。在圖IC到IF及圖2C到2D中，圖解說明進一步包含暗鏡118的光傳感器100，暗鏡118經(jīng)配置以大致消除未穿過IR截止干涉濾光片110的光在光電檢測器108上的撞擊。暗鏡118可以使得不透射光且反射光(可見光及紅外光)的方式由不透明電介質(zhì)材料構(gòu)造而成。如所展示，暗鏡118圍繞IR截止干涉濾光片110的外圍(例如，接近于陣列208的邊緣212、214、216、218)而定位。然而，在其它實施方案中，暗鏡118還可覆蓋色彩干涉濾光片114的邊緣。在各種實施方案中，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)。色彩干涉濾光片114經(jīng)配置以對可見光進行過濾且使有限波長光譜中的光通過而到達相應(yīng)光電檢測器108。光電檢測器108基于光的強度而產(chǎn)生信號(例如，電流值)。IR截止干涉濾光片110經(jīng)配置以對紅外光進行過濾以大致阻擋紅外光到達光電檢測器108。透明光電檢測器114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度而產(chǎn)生信號(例如，電流值)。由接收經(jīng)過濾光的光電檢測器108及透明光電檢測器114產(chǎn)生的信號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114可作為實施于電子裝置中的接近傳感器的一部分來檢測可(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(即，紅外光譜中的光)。IR截止干涉濾光片110可經(jīng)圖案化以使得其不阻擋由紅外光電檢測器114對紅外光的接收，借此增加光傳感器對紅外光的敏感性且改進采用光傳感器100的裝置的性能。實例性制作工藝以下論述描述用于制作光傳感器的實例性技術(shù)，所述光傳感器包含集成于芯片上(即，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色彩干涉濾光片。在下文所描述的實施方案中，利用后端互補金屬氧化物半導(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)(例如晶片級封裝(WLP)等等)來制作根據(jù)本發(fā)明的光傳感器。圖3以實例性實施方案描繪用于制作光傳感器(例如圖IA到2D中所圖解說明且上文所描述的實例性光傳感器100)的工藝300。在所圖解說明的工藝300中，在晶片的襯底中接近于所述襯底的表面形成多個光電檢測器(框302)。所述晶片的襯底可包括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。在一個或一個以上實施方案中，多個光電檢測器中的至少一個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。接下來在襯底102的表面上方形成IR截止干涉濾光片(框304)。在一個或一個以上實施方案中，可使用適合沉積技術(shù)在所述襯底的表面上所述光電檢測器上方沉積IR截止干涉濾光片(框306)。所述IR截止干涉濾光片可進一步經(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紅外光(即，紅外光譜中的光)的接收,如在框302的論述中所描述。舉例來說，在實例性實施方案中，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層并使用抗蝕劑剝離技術(shù)對所述各個層進行圖案化。然而，本發(fā)明預(yù)期還可采用其它技術(shù)。這些技術(shù)可包含但不限于磁子濺鍍、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，所述IR截止干涉濾光片可為約五(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。接近于所述IR截止干涉濾光片形成一個或一個以上色彩干涉濾光片112(框308)。在一實施方案中，使用適合沉積技術(shù)在IR截止干涉濾光片的外表面上沉積所述色彩干涉濾光片(框310)。然而，本發(fā)明預(yù)期，在其它實施方案中，可在形成IR截止干涉濾光片之前在所述襯底的表面上一個或一個以上對應(yīng)光電檢測器正上方形成色彩干涉濾光片?？山又谝r底的表面上所述色彩干涉濾光片上方形成IR截止干涉濾光片，使得所述IR截止干涉濾光片至少大致覆蓋所述色彩干涉濾光片?？墒顾錾矢缮鏋V光片與相應(yīng)光電檢測器對準以對由所述光電檢測器接收的光進行過濾。在形成時，所述色彩干涉濾光片可具有約五(5)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彩干涉濾光片也為可能的?？墒褂门c用以形成IR截止干涉濾光片的方法及/或技術(shù)相同或類似的方法及/或技術(shù)來制作色彩干涉濾光片。
在一個或一個以上實施方案中，可圍繞IR截止干涉濾光片的外圍及/或色彩干涉濾光片的外圍提供暗鏡(框118)以大致消除未穿過IR截止干涉濾光片(及/或色彩干涉濾光片)的光在光電檢測器上的撞擊。所述暗鏡由不透射光(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。可使用多種技術(shù)(例如經(jīng)由沉積/圖案化技術(shù)等等)來形成所述暗鏡。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。如所提及，可利用后端互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)處理技術(shù)來制作所述光傳感器。因此，可以晶片級來形成光電檢測器、色彩干涉濾光片及IR截止干涉濾光片。此后將所述晶片切割成一個或一個以上裸片且個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、色彩干涉濾光片及IR截止干涉濾光片之后使用晶片級封裝(WLP)技術(shù)進一步處理晶片并切割所述晶片以形成一個或一個以上光傳 感器。Mlt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的物，但應(yīng)理解，在所附權(quán)利要求書中界定的標的物未必限制于上文所描述的特定特征或動作。而是，上文所描述的特定特征及動作被揭示為實施所述權(quán)利要求書的實例性形式。
權(quán)利要求
1.一種光傳感器，其包括 襯底，其具有一表面； 多個光電檢測器，其形成于所述襯底中接近于所述表面，所述多個光電檢測器中的每一者經(jīng)配置以檢測光并響應(yīng)于所述光而提供信號； IR截止干涉濾光片，其安置于所述表面上方且經(jīng)配置以對紅外光進行過濾以至少大致阻擋紅外光到達所述多個光電檢測器；及 至少一個色彩干涉濾光片，其接近于所述IR截止干涉濾光片而安置，所述至少一個色彩干涉濾光片經(jīng)配置以對可見光進行過濾以使有限波長光譜中的光通過而到達所述多個光電檢測器中的至少一個光電檢測器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光傳感器，其中所述多個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)配置以接收未由色彩干涉濾光片過濾的光以檢測周圍光環(huán)境。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光傳感器，其中所述IR截止干涉濾光片沉積于所述襯底的所述表面上所述多個光電檢測器上方，且所述至少一個色彩干涉濾光片沉積于所述IR截止干涉濾光片上。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光傳感器，其中所述至少一個色彩干涉濾光片沉積于所述襯底的所述表面上，且所述IR截止干涉濾光片沉積于所述襯底的所述表面上所述光電檢測器及所述至少一個色彩干涉濾光片上方。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光傳感器，其中所述光電檢測器包括光電二極管或光電晶體管中的至少一者。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光傳感器，其進一步包括圍繞所述IR截止干涉濾光片的外圍形成的暗鏡，所述暗鏡經(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多個光電檢測器上的撞擊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光傳感器，其進一步包括圍繞所述至少一個色彩干涉濾光片的外圍形成的所述暗鏡，所述暗鏡經(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多個光電檢測器上的撞擊。
8.一種光傳感器，其包括 襯底，其具有一表面； 多個光電檢測器，其形成于所述襯底中接近于所述表面，所述多個光電檢測器經(jīng)配置以檢測光； IR截止干涉濾光片，其安置于頂表面上方且經(jīng)配置以至少大致阻擋紅外光到所述多個光電檢測器的透射； 第一色彩干涉濾光片，其接近于所述IR截止干涉濾光片而安置且經(jīng)配置以對可見光進行過濾以使第一有限波長光譜中的可見光通過而到達多個光電二極管中的至少第一光電二極管； 第二色彩干涉濾光片，其接近于所述IR截止干涉濾光片而安置且經(jīng)配置以對可見光進行過濾以使第二有限波長光譜中的可見光通過而到達所述多個光電二極管中的至少第二光電二極管 '及 第三色彩干涉濾光片，其接近于所述IR截止干涉濾光片而安置且經(jīng)配置以對可見光進行過濾以使第三有限波長光譜中的可見光通過而到達所述多個光電二極管中的至少第三光電二極管。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光傳感器，其中所述多個光電檢測器包括至少一個透明光電檢測器，所述透明光電檢測器經(jīng)配置以檢測未由所述第一色彩干涉濾光片、所述第二色彩干涉濾光片或所述第三色彩干涉濾光片過濾的可視光。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光傳感器，其中所述至少一個透明光電檢測器定位于所述第一色彩干涉濾光片與所述第二色彩干涉濾光片之間或所述第二色彩干涉濾光片與所述第三色彩干涉濾光片之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光傳感器，其中所述多個光電檢測器進一步包括經(jīng)配置以檢測紅外光的紅外光電檢測器。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光傳感器，其中所述IR截止干涉濾光片經(jīng)圖案化以使得所述IR截止干涉濾光片不對由所述紅外光電檢測器接收的光進行過濾。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光傳感器，其中所述第一有限波長光譜包括從約450nm到約475nm的波長，所述第二有限波長光譜包括從約495nm到約570nm的波長，且所述第三有限波長光譜包括從約620nm到約750nm的波長。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光傳感器，其進一步包括圍繞所述IR截止干涉濾光片的外圍形成的暗鏡，所述暗鏡經(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多個光電檢測器上的撞擊。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光傳感器，其進一步包括圍繞所述第一色彩干涉濾光片的外圍、所述第二色彩干涉濾光片的外圍及所述第三色彩干涉濾光片的外圍形成的所述暗鏡，所述暗鏡經(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多個光電檢測器上的撞擊。
16.—種光傳感器,其包括 襯底，其具有一表面； 多個光電檢測器，其形成于所述襯底中接近于所述表面，所述多個光電檢測器中的每一者經(jīng)配置以檢測光并響應(yīng)于所述光而提供信號； IR截止干涉濾光片，其安置于所述表面上方且經(jīng)配置以對紅外光進行過濾以至少大致阻擋紅外光到達所述多個光電檢測器；及 暗鏡，其圍繞所述IR截止干涉濾光片的外圍形成，所述暗鏡經(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多個光電檢測器上的撞擊。
17.—種方法,其包括 在晶片的襯底中接近于所述襯底的表面形成多個光電檢測器，所述多個光電檢測器中的每一者經(jīng)配置以檢測光并響應(yīng)于所述光而提供信號； 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)配置以對紅外光進行過濾以至少大致阻擋紅外光到達所述多個光電檢測器；及 接近于所述IR截止干涉濾光片形成至少一個色彩干涉濾光片，所述至少一個色彩干涉濾光片經(jīng)配置以對可見光進行過濾以使有限波長光譜中的光通過而到達所述多個光電檢測器中的至少一個光電檢測器。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中形成所述IR截止干涉濾光片包括在所述襯底的所述表面上所述光電檢測器上方沉積所述IR截止干涉濾光片；且其中接近于所述IR截止干涉濾光片形成所述至少一個色彩干涉濾光片包括在所述IR截止干涉濾光片上沉積所述至少一個色彩干涉濾光片。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中接近于所述IR截止干涉濾光片形成所述至少一個色彩干涉濾光片包括在所述襯底的所述表面上沉積所述至少一個色彩干涉濾光片，且其中形成所述IR截止干涉濾光片包括在所述襯底的所述表面上所述光電檢測器及所述至少一個色彩干涉濾光片上方沉積所述IR截止干涉濾光片。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中沉積所述IR截止干涉濾光片進一步包括對所述IR截止干涉濾光片進行圖案化。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述多個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)配置以檢測周圍光環(huán)境。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述光電檢測器包括光電二極管或光電晶體管中的至少一者。
23.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其進一步包括提供圍繞所述IR截止干涉濾光片的外圍延伸的暗鏡，所述暗鏡經(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多個光電檢測器上的撞擊。
24.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中以晶片級形成所述多個光電檢測器、所述至少一個色彩干涉濾光片及所述IR截止干涉濾光片，且其中此后將所述晶片切割成一個或一個以上裸片，個別地封裝所述裸片中的至少一者以形成光傳感器。
25.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中以晶片級形成所述多個光電檢測器、所述至少一個色彩干涉濾光片及所述IR截止干涉濾光片，且其中使用晶片級封裝WLP進一步處理所述晶片并切割所述晶片以形成一個或一個以上光傳感器。
全文摘要
本發(fā)明描述一種光傳感器，所述光傳感器包含集成于芯片上的IR截止干涉濾光片及至少一個色彩干涉濾光片。所述光傳感器包括包含襯底的半導(dǎo)體裝置(例如，裸片)。光電檢測器形成于所述襯底中接近于所述襯底的表面。IR截止干涉濾光片安置于所述光電檢測器上方。所述IR截止干涉濾光片經(jīng)配置以對來自由所述光傳感器接收的光的紅外光進行過濾以至少大致阻擋紅外光到達所述光電檢測器。至少一個色彩干涉濾光片接近于所述IR截止干涉濾光片而安置。所述色彩干涉濾光片經(jīng)配置以對由所述光傳感器接收的可見光進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)通過而到達所述光電檢測器中的至少一者。
文檔編號H01L27/146GK102623467SQ20121002280
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, 普拉尚什·赫倫納爾西普爾, 王至海 申請人:美士美積體產(chǎn)品公司