CN107994014A - 影像感测器 - Google Patents
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Abstract
一种影像感测器，包含可见光接收部与红外光接收部。可见光接收部用以接收可见光，红外光接收部用以接收红外光。红外光接收部包含：红外光发光二极管、至少一白色滤光层以及至少一红外光穿透滤光层。至少一白色滤光层与至少一红外光穿透滤光层皆设置于红外光发光二极管上。红外光穿过至少一白色滤光层以及至少一红外光穿透滤光层而被红外光发光二极管所接收。
Description
技术领域
本发明涉及一种影像感测器，且特别涉及一种具有红外光感测功能的影像感测器。
背景技术
随着出入管制***与保安***的发展，使用人体特征来确认个人身份的生物辨识(biometric)技术逐渐盛行。具有高可靠度的虹膜辨识技术便是其中一种普及的生物辨识技术。当虹膜辨识技术应用于电子装置，如智能手机，智能手机需要能够分别接收可见光与红外光的影像感测器来实现虹膜辨识功能。传统的影像感测器具有两个不同的部分来分别接收可见光与红外光。
发明内容
本发明提出一种影像感测器，包含可见光接收部与红外光接收部。可见光接收部用以接收可见光，红外光接收部用以接收红外光。红外光接收部包含：红外光发光二极管、至少一白色滤光层以及至少一红外光穿透滤光层。至少一白色滤光层与至少一红外光穿透滤光层皆设置于红外光发光二极管上。其中红外光穿过至少一白色滤光层以及至少一红外光穿透滤光层而被红外光发光二极管所接收。
附图说明
从以下结合附图所做的详细描述，可对本公开的态样有更佳的了解。需注意的是，根据业界的标准实务，各特征并未依比例绘示。事实上，为了使讨论更为清楚，各特征的尺寸都可任意地增加或减少。
图1是绘示根据本发明的第一实施例的影像感测器的剖面图。
图2是绘示根据本发明的第二实施例的影像感测器的剖面图。
图3是绘示根据本发明的第三实施例的影像感测器的剖面图。
图4是绘示根据本发明的第四实施例的影像感测器的剖面图。
图5是绘示根据本发明的第五实施例的影像感测器的剖面图。
图6是绘示根据本发明的第六实施例的影像感测器的剖面图。
图7是绘示根据本发明的第七实施例的影像感测器的剖面图。
图8是绘示根据本发明的第八实施例的影像感测器的剖面图。
附图标记说明：
100、200、300、400、500、600、700、800：影像感测器
110、210、510、610：可见光接收部
112：可见光感测层
114、514：彩色滤光层
114a：红色滤光单元
114b：蓝色滤光单元
114c：绿色滤光单元
116、516：红外光截止滤光层
120、220、320、420、520、620、720、820：红外光接收部
122：红外光感测层
124、324、325、424、524、624、724、725、825：白色滤光层
126、226、326、327、526、726、727：红外光穿透滤光层
ML：微透镜层
PL1、PL2、PL3、PL4：平坦层
SP：间隔层
WA：晶圆层
具体实施方式
本公开提供了许多不同的实施例或例子，用以实作此公开的不同特征。为了简化本公开，一些元件与布局的具体例子会在以下说明。当然，这些仅仅是例子而不是用以限制本公开。例如，若在后续说明中提到了第一特征形成在第二特征上面，这可包括第一特征与第二特征是直接接触的实施例；这也可以包括第一特征与第二特征之间还形成其他特征的实施例，这使得第一特征与第二特征没有直接接触。此外，本公开可能会在各种例子中重复图示符号及/或文字。此重复是为了简明与清晰的目的，但本身并不决定所讨论的各种实施例及/或设置之间的关系。
再者，在空间上相对的用语，例如底下、下面、较低、上面、较高等，是用来容易地解释在图示中一个元件或特征与另一个元件或特征之间的关系。这些空间上相对的用语除了涵盖在图示中所绘的方向，也涵盖了装置在使用或操作上不同的方向。这些装置也可被旋转(例如旋转90度或旋转至其他方向)，而在此所使用的空间上相对的描述同样也可以有相对应的解释。
图1是绘示根据本发明的第一实施例的影像感测器100的剖面图。如图1所示，影像感测器100包含可见光接收部110与红外光接收部120。可见光接收部110用以接收可见光，红外光接收部120用以接收红外光。
如图1所示，可见光接收部110包含可见光感测层112、彩色滤光层114以及红外光截止滤光层116。彩色滤光层114与红外光截止(IR Cut)滤光层116皆设置于可见光感测层112上以提供彩色光给可见光感测层112。可见光感测层112用以接收可见光来相应地产生主影像信号。在本实施例中，可见光感测层112包含至少一发光二极管以感测彩色光。发光二极管可为互补式金氧半导体(complementary metal oxide semiconductor，CMOS)二极管。然而，本发明的实施例不限于此。
彩色滤光层114用以提供彩色光。在本实施例中，彩色滤光层114包含红色滤光单元114a、蓝色滤光单元114b以及绿色滤光单元114c，但本发明的实施例不限于此。红外光截止滤光层116用以截断红外光。换句话说，当彩色光穿过红外光截止滤光层116时，红外光截止滤光层116可阻断红外光的传输。在本实施例中，红外光截止滤光层116阻断波长大于850纳米的光，但本发明的实施例不限于此。再者，在本实施例中，红外光截止层116设置于彩色滤光层114与可见光感测层112之间，但本发明的实施例不限于此。
如图1所示，红外光接收部120包含红外光感测层122、白色滤光层124以及红外光穿透(IR Pass)滤光层126。白色滤光层124与红外光穿透滤光层126设置于红外光感测层122上以提供红外光给红外光感测层122。红外光感测层122用以接收红外光来相应地产生辅助影像信号。在本实施例中，红外光感测层122包含至少一发光二极管以感测红外光。发光二极管可为互补式金氧半导体二极管。然而，本发明的实施例不限于此。
红外光穿透滤光层126用以截断可见光。换句话说，当光穿过红外光穿透滤光层126时，红外光穿透滤光层126可阻断可见光的传输。在本实施例中，红外光穿透滤光层126阻断波长小于850纳米的光，但本发明的实施例不限于此。白色滤光层124用以使红外光穿过。在本实施例中，白色滤光层124为白色光阻，但本发明的实施例不限于此。再者，在本实施例中，白色滤光层124设置于红外光穿透滤光层126与红外光感测层122之间，但本发明的实施例不限于此。
如图1所示，可见光接收部110与红外光接收部120还包含晶圆层WA、平坦层PL1、间隔层SP以及微透镜层ML。晶圆层WA用以提供基板以使红外光截止滤光层116与白色滤光层124形成于其上。在本实施例中，晶圆层WA为玻璃晶圆，但本发明的实施例不限于此。
平坦层PL1形成于红外光截止滤光层116与白色滤光层124上以提供平坦表面使彩色滤光层114与红外光穿透滤光层126设置于其上。平坦层PL1亦提供良好界面以协助彩色滤光层114与红外光穿透滤光层126贴附于平坦层PL1上。应注意的是，在本实施例中，红外光截止滤光层116的厚度与白色滤光层124的厚度实质上相等。
间隔层SP位于彩色滤光层114与红外光穿透滤光层126上以提供平坦表面使微透镜层ML设置于其上。应注意的是，在本实施例中，彩色滤光层114的厚度与红外光穿透滤光层126的厚度实质上相等。微透镜层ML用以聚集红外光与可见光。具体而言，当影像感测器100用以感测物体(如虹膜)时，通过微透镜层ML来聚焦物体。再者，可通过改变微透镜层ML的厚度来调整影像感测器100的聚焦。
应注意的是，微透镜层ML的材料可为环氧树脂、光学胶、亚克力材料(polymethylmethacrylates，PMMAs)、聚氨酯塑胶材料(polyurethanes，PUs)、硅胶材料(polydimethylsiloxane，PDMS)或其他热硬化或光硬化的透光材料，但本发明的实施例不限于此。
相较于传统的影像感测器，影像感测器100因为白色滤光层124设置于红外光接收部120内，使红外光穿透滤光层126的整体厚度减少，故影像感测器100接收到的红外光具有较小的光强度损失。所以影像感测器100所接收到的红外光具有较佳的光强度以符合使用者的需求。
应注意的是，红外光穿透滤光层126与白色滤光层124的配置并不受限于第一实施例。在本发明的一些实施例中，红外光穿透滤光层126与白色滤光层124的设置位置互换。
图2是绘示根据本发明的第二实施例的影像感测器200的剖面图。如图2所示，影像感测器200包含可见光接收部210与红外光接收部220，其中可见光接收部210包含平坦层PL2，且红外光接收部220包含红外光穿透滤光层226。应注意的是，平坦层PL2类似于平坦层PL1，且红外光穿透滤光层226类似于红外光穿透滤光层126。影像感测器200的结构类似于影像感测器100的结构，不同之处在于平坦层PL2仅位于可见光接收部210内。应注意的是，在本实施例中，彩色滤光层114的厚度与平坦层PL2的厚度的总和实质上相等于红外光穿透滤光层226的厚度。类似于影像感测器100，影像感测器200所接收到的红外光具有较佳的光强度以符合使用者的需求。
应注意的是，红外光穿透滤光层226与白色滤光层124的配置并不受限于第二实施例。在本发明的一些实施例中，红外光穿透滤光层226与白色滤光层124的设置位置互换。
图3是绘示根据本发明的第三实施例的影像感测器300的剖面图。如图3所示，影像感测器300包含可见光接收部110与红外光接收部320，其中红外光接收部220包含彼此交替地堆迭的红外光穿透滤光层326、327与白色滤光层324、325。应注意的是，红外光穿透滤光层326、327类似于红外光穿透滤光层126，且白色滤光层324、325类似于白色滤光层124。影像感测器300的结构类似于影像感测器100的结构，不同之处在于红外光穿透滤光层126被红外光穿透滤光层326与白色滤光层324所取代，且白色滤光层124被红外光穿透滤光层327与白色滤光层325所取代。应注意的是，在本实施例中，彩色滤光层114的厚度实质上相等于红外光穿透滤光层326的厚度与白色滤光层324的厚度的总和，且在本实施例中，红外光截止滤光层116的厚度实质上相等于红外光穿透滤光层327的厚度与白色滤光层325的厚度的总和。类似于影像感测器100，影像感测器300所接收到的红外光具有较佳的光强度以符合使用者的需求。
应注意的是，红外光穿透滤光层326、327与白色滤光层324、325的配置并不受限于第三实施例。在本发明的一些实施例中，红外光穿透滤光层326与白色滤光层324的设置位置互换。在本发明的一些其他实施例中，红外光穿透滤光层327与白色滤光层325的设置位置互换。
图4是绘示根据本发明的第四实施例的影像感测器400的剖面图。如图4所示，影像感测器400包含可见光接收部210与红外光接收部420，其中红外光接收部420包含白色滤光层424。应注意的是，白色滤光层424类似于白色滤光层124。影像感测器400的结构类似于影像感测器300的结构，不同之处在于平坦层PL2仅位于可见光接收部210内。应注意的是，在本实施例中，彩色滤光层114的厚度与平坦层PL2的厚度的总和实质上相等于红外光穿透滤光层326的厚度与白色滤光层424的厚度的总和。类似于影像感测器300，影像感测器400所接收到的红外光具有较佳的光强度以符合使用者的需求。
应注意的是，红外光穿透滤光层326、327与白色滤光层424、325的配置并不受限于第四实施例。在本发明的一些实施例中，红外光穿透滤光层326与白色滤光层424的设置位置互换。在本发明的一些其他实施例中，红外光穿透滤光层327与白色滤光层325的设置位置互换。
图5是绘示根据本发明的第五实施例的影像感测器500的剖面图。如图5所示，影像感测器500包含可见光接收部510与红外光接收部520，其中可见光接收部510包含平坦层PL3、彩色滤光层514以及红外光截止滤光层516，且红外光接收部520包含平坦层PL3、白色滤光层524以及红外光穿透滤光层526。应注意的是，平坦层PL3类似于平坦层PL1，彩色滤光层514类似于彩色滤光层114，红外光截止滤光层516类似于红外光截止滤光层116，白色滤光层524类似于白色滤光层124，且红外光穿透滤光层526类似于红外光穿透滤光层126。影像感测器500的结构类似于影像感测器100的结构，不同之处在于彩色滤光层514位于红外光截止滤光层516与平坦层PL3之间。应注意的是，在本实施例中，彩色滤光层514的厚度与白色滤光层524的厚度实质上相等，且红外光截止滤光层516的厚度与红外光穿透滤光层526的厚度实质上相等。类似于影像感测器100，影像感测器500所接收到的红外光具有较佳的光强度以符合使用者的需求。
应注意的是，红外光穿透滤光层526与白色滤光层524的配置并不受限于第五实施例。在本发明的一些实施例中，红外光穿透滤光层526与白色滤光层524的设置位置互换。
图6是绘示根据本发明的第六实施例的影像感测器600的剖面图。如图6所示，影像感测器600包含可见光接收部610与红外光接收部620，其中可见光接收部610包含平坦层PL4，且红外光接收部620包含白色滤光层624。应注意的是，平坦层PL4类似于平坦层PL1，白色滤光层624类似于白色滤光层124。影像感测器600的结构类似于影像感测器500的结构，不同之处在于平坦层PL4仅位于可见光接收部610内。应注意的是，在本实施例中，彩色滤光层514的厚度与平坦层PL4的厚度的总和实质上相等于白色滤光层624的厚度。类似于影像感测器500，影像感测器600所接收到的红外光具有较佳的光强度以符合使用者的需求。
应注意的是，红外光穿透滤光层526与白色滤光层624的配置并不受限于第六实施例。在本发明的一些实施例中，红外光穿透滤光层526与白色滤光层624的设置位置互换。
图7是绘示根据本发明的第七实施例的影像感测器700的剖面图。如图7所示，影像感测器700包含可见光接收部510与红外光接收部720，其中红外光接收部720包含彼此交替地堆迭的红外光穿透滤光层726、727与白色滤光层724、725。应注意的是，红外光穿透滤光层726、727类似于红外光穿透滤光层126，且白色滤光层724、725类似于白色滤光层124。影像感测器700的结构类似于影像感测器500的结构，不同之处在于红外光穿透滤光层526被红外光穿透滤光层726与白色滤光层724所取代，且白色滤光层524被红外光穿透滤光层727与白色滤光层725所取代。应注意的是，在本实施例中，彩色滤光层514的厚度实质上相等于红外光穿透滤光层727的厚度与白色滤光层725的厚度的总和，且红外光截止滤光层516的厚度实质上相等于红外光穿透滤光层726的厚度与白色滤光层724的厚度的总和。类似于影像感测器500，影像感测器700所接收到的红外光具有较佳的光强度以符合使用者的需求。
应注意的是，红外光穿透滤光层726、727与白色滤光层724、725的配置并不受限于第三实施例。在本发明的一些实施例中，红外光穿透滤光层726与白色滤光层724的设置位置互换。在本发明的一些其他实施例中，红外光穿透滤光层727与白色滤光层725的设置位置互换。
图8是绘示根据本发明的第八实施例的影像感测器800的剖面图。如图8所示，影像感测器800包含可见光接收部610与红外光接收部820，其中红外光接收部820包含白色滤光层825。应注意的是，白色滤光层825类似于白色滤光层124。影像感测器800的结构类似于影像感测器700的结构，不同之处在于平坦层PL4仅位于可见光接收部610内。应注意的是，在本实施例中，彩色滤光层514的厚度与平坦层PL4的厚度的总和实质上相等于红外光穿透滤光层727的厚度与白色滤光层825的厚度的总和。类似于影像感测器700，影像感测器800所接收到的红外光具有较佳的光强度以符合使用者的需求。
应注意的是，红外光穿透滤光层726、727与白色滤光层724、825的配置并不受限于第八实施例。在本发明的一些实施例中，红外光穿透滤光层726与白色滤光层724的设置位置互换。在本发明的一些其他实施例中，红外光穿透滤光层727与白色滤光层825的设置位置互换。
在本发明的一些实施例中，白色滤光层的数量与红外光穿透滤光层的数量皆大于1，且白色滤光层与红外光穿透滤光层彼此交替地堆迭于红外光感测层上，但本发明的实施例不限于此。
由上述可知，本发明的影像感测器的结构可有效地提高影像感测器所接收到的红外光的光强度以符合使用者的需求，藉此降低后续在其他仪器上分析光学信号(如影像信号)时的困难度。
以上概述了数个实施例的特征，因此本领域技术人员可以更了解本公开的态样。本领域技术人员应了解到，其可轻易地把本公开当作基础来设计或修改其他的制程与结构，藉此实现和在此所介绍的这些实施例相同的目标及/或达到相同的优点。本领域技术人员也应可明白，这些等效的建构并未脱离本公开的精神与范围，并且他们可以在不脱离本公开精神与范围的前提下做各种的改变、替换与变动。
Claims (17)
1.一种影像感测器，包含：
一可见光接收部，用以接收一可见光；以及
一红外光接收部，用以接收一红外光，其中该红外光接收部包含：
一红外光发光二极管；
至少一白色滤光层，设置于该红外光发光二极管上；以及
至少一红外光穿透滤光层，设置于该红外光发光二极管上；
其中该红外光穿过该至少一白色滤光层与该至少一红外光穿透滤光层而被该红外光发光二极管所接收。
2.如权利要求1所述的影像感测器，其中该可见光接收部包含：
一可见光发光二极管；
一彩色滤光层，设置于该可见光发光二极管上；以及
一红外光截止滤光层，设置于该可见光发光二极管上；
其中该可见光穿过该彩色滤光层以及该红外光截止滤光层而被该可见光发光二极管所接收。
3.如权利要求2所述的影像感测器，还包含一晶圆层，位于该红外光发光二极管与该可见光发光二极管上，其中该晶圆层的一第一部分位于该可见光接收部内，且该晶圆层的一第二部分位于该红外光接收部内。
4.如权利要求3所述的影像感测器，其中该红外光截止滤光层位于该彩色滤光层与该可见光发光二极管之间，且该晶圆层的该第一部分位于该红外光截止滤光层与该可见光发光二极管之间。
5.如权利要求3所述的影像感测器，其中该彩色滤光层位于该红外光截止滤光层与该可见光发光二极管之间，且该晶圆层的该第一部分位于该彩色滤光层与该可见光发光二极管之间。
6.如权利要求3所述的影像感测器，其中该至少一白色滤光层位于该至少一红外光穿透滤光层与该红外光发光二极管之间，且该晶圆层的该第二部分位于该至少一白色滤光层与该红外光发光二极管之间。
7.如权利要求3所述的影像感测器，其中该至少一红外光穿透滤光层位于该至少一白色滤光层与该红外光发光二极管之间，且该晶圆层的该第二部分位于该至少一红外光穿透滤光层与该红外光发光二极管之间。
8.如权利要求2所述的影像感测器，其中该彩色滤光层包含一红色滤光单元、一绿色滤光单元以及一蓝色滤光单元。
9.如权利要求2所述的影像感测器，还包含一平坦层，用以提供一平坦表面，其中该彩色滤光层设置于该平坦表面上。
10.如权利要求9所述的影像感测器，其中该平坦层位于该可见光接收部与该红外光接收部内。
11.如权利要求9所述的影像感测器，其中该平坦层位于该可见光接收部内。
12.如权利要求1所述的影像感测器，还包含一微透镜层，用以聚集该可见光与该红外光。
13.如权利要求12所述的影像感测器，其中该微透镜层位于该影像感测器的最上层。
14.如权利要求12所述的影像感测器，其中该微透镜层位于该可见光接收部与该红外光接收部内。
15.如权利要求12所述的影像感测器，还包含一间隔层，用以提供一平坦表面，其中该微透镜层设置于该平坦表面上。
16.如权利要求15所述的影像感测器，其中该间隔层位于该可见光接收部与该红外光接收部内。
17.如权利要求1所述的影像感测器，其中该至少一白色滤光层的数量大于1，且该至少一红外光穿透滤光层的数量大于1，且该些白色滤光层与该些红外光穿透滤光层交替地堆迭于该红外光发光二极管上。
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