TWI748226B - 光學感測濾光器及其形成方法 - Google Patents
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Abstract
本發明實施例提供一種光學感測濾光器。此光學感測濾光器包括具有主動區以及感測區的基板、設置在基板的感測區中的光電二極體、以及設置在光電二極體之上的濾光片結構。此濾光片結構包括設置在光電二極體之上的第一濾光片堆疊以及設置在第一濾光片堆疊之上的第二濾光片堆疊。第一濾光片堆疊包括設置在光電二極體之上的第一黏著層、設置在第一黏著層之上的第一金屬層、以及設置在第一金屬層之上的第一絕緣層。第二濾光片堆疊包括設置在第一絕緣層之上的第二黏著層、設置在第二黏著層之上的第二金屬層、以及設置在第二金屬層之上的第二絕緣層。
Description
本發明實施例是關於光學感測濾光器，且特別是有關於一種具有共振結構的光學感測濾光器。
隨著數位科技的發展，光學感測濾光器變得更廣泛地被運用於社會。在移動裝置(例如，汽車)中，為了提高安全性，常會搭載光學感測濾光器。舉例來說，可以搭載環境光感測器來偵測環境中可見光的亮度，以感測環境變化及交通號誌燈，並提醒使用者或使汽車做出相應反應。亦可搭載近接感測器來偵測物體靠近程度，當行人或其他車輛太過靠近使用者時，可以發出警示音來提醒消費者。或者，當前方車輛緊急停止時，可令汽車即時做出反應，避免使用者發生車禍，增進行車安全。
然而，雖然現有光學感測濾光器大致上合乎其預期目的，但並非在所有方面都完全令人滿意，仍需進一步改良，以提升產品的良率及可靠度。
本發明實施例提供一種光學感測濾光器。此光學感測濾光器包括具有主動區以及感測區的基板、設置在基板的感測區中的光電二極體、以及設置在光電二極體之上的濾光片結構。此濾光片結構包括設置在該光電二極體之上的第一濾光片堆疊以及設置在第一濾光片堆疊之上的第二濾光片堆疊。第一濾光片堆疊包括設置在光電二極體之上的第一黏著層、設置在第一黏著層之上的第一金屬層、以及設置在第一金屬層之上的第一絕緣層。第二濾光片堆疊包括設置在該第一絕緣層之上的第二黏著層、設置在第二黏著層之上的第二金屬層、以及設置在第二金屬層之上的第二絕緣層。
本發明實施例亦提供一種光學感測濾光器的形成方法。此方法包括提供具有主動區及感測區的基板、在基板的感測區中形成光電二極體、以及在光電二極體之上形成濾光片結構。形成濾光片結構的步驟包括在光電二極體之上形成第一濾光片堆疊以及在第一濾光片堆疊之上形成第二濾光片堆疊。形成該第一濾光片堆疊的步驟包括在光電二極體之上形成第一黏著層、在第一黏著層之上形成第一金屬層、以及在第一金屬層之上形成第一絕緣層。形成第二濾光片堆疊的步驟包括在第一絕緣層之上形成第二黏著層、在第二黏著層之上形成第二金屬層、以及在第二金屬層之上形成第二絕緣層。
以下的實施例與所附的參考圖式將提供詳細的描述。
以下的揭示內容提供許多不同的實施例或範例，以展示本發明實施例的不同部件。以下將揭示本說明書各部件及其排列方式之特定範例，用以簡化本揭露敘述。當然，這些特定範例並非用於限定本揭露。例如，若是本說明書以下的發明內容敘述了將形成第一部件於第二部件之上或上方，即表示其包括了所形成之第一及第二部件是直接接觸的實施例，亦包括了尚可將附加的部件形成於上述第一及第二部件之間，則第一及第二部件為未直接接觸的實施例。此外，本揭露說明中的各式範例可能使用重複的參照符號及/或用字。這些重複符號或用字的目的在於簡化與清晰，並非用以限定各式實施例及/或所述配置之間的關係。
再者，為了方便描述圖式中一元件或部件與另一(些)元件或部件的關係，可使用空間相對用語，例如「在…之下」、「下方」、「下部」、「上方」、「上部」及諸如此類用語。除了圖式所繪示之方位外，空間相對用語亦涵蓋使用或操作中之裝置的不同方位。當裝置被轉向不同方位時(例如，旋轉90度或者其他方位)，則其中所使用的空間相對形容詞亦將依轉向後的方位來解釋。應可理解的是，於本發明實施例所述的方法之前、之中、及/或之後可提供額外的操作，且在方法的其他實施例中，可替換或省略一些所述的操作。
在此，「約」、「大約」、「大抵」之用語通常表示在一給定值或範圍的20%之內，較佳是10%之內，且更佳是5%之內，或3%之內，或2%之內，或1%之內，或0.5%之內。應注意的是，說明書中所提供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。
此處描述示例方法及結構的一些變化。本領域具有通常知識者將可容易理解在其他實施例的範圍內可做其他的修改。雖然討論的一些方法實施例以特定順序進行，各式其他方法實施例可以另一合乎邏輯的順序進行，且可包括少於或多於此處討論的步驟。在一些圖示中，其中所示的一些組件或部件的元件符號可被省略，以避免與其他組件或部件混淆；此係為了便於描繪此些圖示。
本發明實施例提供一種光學感測濾光器及其形成方法，特別適用於包括共振結構(resonator structure)的光學感測濾光器。在車用光學感測濾光器中，為了提高使用上的安全性，需通過較高溫度且長時間(例如，270℃、12小時)的可靠度測試。然而，由於共振結構中的絕緣材料及導電材料之間的熱膨脹係數差異較大，在熱製程或可靠度測試期間，容易於接面處發生爆米花(popping)效應或材料層剝離(peeling)導致元件不良或失效。在本發明一些實施例中，藉由形成重複的多個濾光片堆疊來形成包括共振結構的濾光片結構，可以避免因材料層間熱膨脹係數差異太大而導致的缺陷，進而提升光學感測濾光器的可靠度以及製程良率。
第1A-1F圖係根據一些實施例，繪示出用於形成第1F圖之光學感測濾光器10之示例方法的各個中間階段的剖面示意圖。
第1A圖根據本發明實施例繪示出形成半導體裝置10之方法的起始步驟。如第1A圖所示，提供基板100。在一實施例中，上述基板100可為矽基板、矽鍺(silicon germanium, SiGe)基板、化合物半導體(compound semiconductor)基板、塊狀半導體(bulk semiconductor)基板、絕緣體上覆半導體(semiconductor-on-insulator, SOI)基板或類似基板，其可為摻雜(例如，使用p-型或n-型摻質)或未摻雜。
在一些實施例中，基板100可包含各種隔離部件(未繪示)，用以定義主動區及感測區，並電性隔離基板100之中/之上的主動區元件及感測區元件。在一些實施例中，隔離部件包含淺溝槽隔離(shallow trench isolation，STI)部件、局部矽氧化(local oxidation of silicon，LOCOS)部件、其他合適的隔離部件、或上述之組合。
接著，如第1A圖所示，在一些實施例中，在基板100中形成光電二極體(photodiode)200。光電二極體200可與訊號處理電路(signal process circuitry)(未繪示)連接。在一些實施例中，光電二極體200可包含P型半導體層、本質層(intrinsic layer)、以及N型半導體層之三層結構的光電材料(photoelectric material)，本質層吸收光以產生出激子(exciton)，並且激子會在P型半導體層及N型半導體層的接面分成電子與電洞，進而產生電流訊號。接著，透過訊號處理電路處理上述電流訊號。
第1B圖繪示出保護層202的形成，保護層202對應於光電二極體200。保護層108可以用來保護接下來形成的共振結構(resonator structure)(將詳述於後)。在一些實施例中，保護層202可以為或包括介電材料或絕緣材料，例如氧化物、氮化物、其他適合的高介電常數(high-k)介電材料、或上述組合。舉例來說，保護層202可以為或包括二氧化矽、氧化鉿、氧化鋯、氧化鋁、氮氧化矽、二氧化鉿-氧化鋁合金(hafnium dioxide-alumina alloy)、氧化鉿矽(hafnium silicon oxide)、氧氮化鉿矽(hafnium silicon oxynitride)、氧化鉭鉿(hafnium tantalum oxide)、氧化鉿鈦(hafnium titanium oxide)、氧化鉿鋯(hafnium zirconium oxide)、其他合適的材料、或上述組合。在一些實施例中，保護層202的厚度在約20奈米至約1000奈米的範圍，舉例來說，約600奈米。在一特定實施例中，保護層202包括厚度在約40奈米至約300奈米的氮化矽(SiN)。
在一些實施例中，可以藉由沉積製程以及圖案化製程來形成保護層202。舉例來說，可以藉由沉積製程在基板100及發光二極體200上形成沉積的材料層。在一些實施例中，圖案化製程包括在沉積的材料層上形成圖案化遮罩層(未繪示)，然後蝕刻沉積的材料層未被圖案化遮罩層覆蓋的部分，並且形成保護層202。
接著，如第1C圖所示，在保護層202之上形成黏著層304A。黏著層304A的形成係用以穩定地接合後續形成的金屬層306A(沒有繪示於第1C圖中，但可參照下述關於第1D圖的說明)，以及在後續形成絕緣層308A的製程期間，用於穩定金屬層306A以避免產生缺陷(請參照下述關於第1E圖的說明)。
黏著層304A之材料的選擇可以取決於其底層(例如，保護層202)以及之後形成的膜層(例如，金屬層304A)之間的熱膨脹係數差異。在一些實施例中，黏著層304A的熱膨脹係數介於上下膜層(例如，保護層202及金屬層304A)的熱膨脹係數之間，以在熱製程及/或可靠度測試期間緩和之後形成的膜層(例如，金屬層304A)，以避免產生缺陷(將詳述於後)。舉例來說，黏著層304A的熱膨脹係數可以在約10.1ⅹ10-6
/℃至約13.1ⅹ10-6
/℃的範圍，舉例來說，約10.8ⅹ10-6
/℃。在一些實施例中，黏著層304A的厚度在約0.01奈米至約20奈米的範圍，舉例來說，約1奈米。
在一些實施例中，上述黏著層304A之材料可為或包括鈦(titanium, Ti)、鉻(chromium, Cr)、氮化鈦(titanium nitride)、其他適當的材料、或上述之組合。在一特定實施例中，黏著層304A為厚度在約0.01奈米至約1奈米的鈦(Ti)。
在一些實施例中，可以藉由沉積製程以及圖案化製程來形成黏著層304A。舉例來說，上述沉積製程可以包括化學氣相沉積(chemical vapor deposition，CVD)製程、流動式化學氣相沉積(flowable chemical vapor deposition，FCVD)製程、原子層沉積(atomic layer deposition，ALD)製程、低壓化學氣相沉積(low-pressure chemical vapor deposition，LPCVD)製程、電漿增強化學氣相沉積(plasma enhanced chemical vapor deposition，PECVD)製程、其他合適的製程、或前述之組合。用於形成黏著層304A的圖案化製程可以類似於前述提及的圖案化製程，因此於此不再贅述。
如第1D圖所示，在黏著層304A之上形成金屬層306A。金屬層306A可作為之後形成的共振結構(將於後詳述)的底部金屬層。金屬層306A之材料的選擇可取決於之後形成的共振結構可以通過的光的波長。在一些實施例中，金屬層306A可以為或包括鋯(zirconium, Zr)、鈮(niobium, Nb)、鉬(molybdenum, Mo)、鎘(cadmium, Cd)、釕(ruthenium, Ru)、鈦(Ti)、鋁(aluminum, Al)、鎂(magnesium, Mg)、釩(vanadium, V)、鉿(hafnium, Hf)、鍺(germanium, Ge)、錳(manganese, Mn)、鉻(Cr)、鎢(tungsten, W)、鉭(tantalum, Ta)、銥(iridium, Ir)、鋅(zinc, Zn)、銅(copper, Cu)、鐵(iron, Fe)、鈷(cobalt, Co)、金(gold, Au)、鉑(platinum, Pt)、錫(tin, Sn)、鎳(nickel, Ni)、碲(tellurium, Te)、銀(silver, Ag)、其他適當的材料、上述之合金、或上述之組合。在一些實施例中，金屬層306A的厚度在約20奈米至約100奈米的範圍，舉例來說，約40奈米。在一特定實施例中，金屬層306A為厚度在約1奈米至約100奈米的銀。
在一些實施例中，可以藉由沉積製程以及圖案化製程來形成金屬層306A。舉例來說，上述沉積製程可以包括物理氣相沉積(PVD)(例如，電子束蒸鍍(electron beam evaporation))、化學氣相沉積(例如，有機金屬化學氣相沉積(metal organic CVD, MOCVD))、原子層沉積(ALD)、其他合適的製程、或前述之組合。用於形成金屬層306A的圖案化製程可以類似於前述提及的圖案化製程，因此於此不再贅述。雖然在此描述在不同的步驟中形成黏著層304A及金屬層306A，但本發明不限於此。舉例來說，用於黏著層304A及金屬層306A的材料層可以在同一沉積腔體中沉積，接著對上述材料層進行圖案化製程，以同時形成黏著層304A以及金屬層306A。
第1E圖繪示出絕緣層308A的形成，其中黏著層304A、金屬層306A、以及絕緣層308A之組合共同構成濾光片堆疊302A。絕緣層308A用來作為之後形成的共振結構的共振腔體。可以藉由調整絕緣層308A的厚度以允許不同波長的光通過絕緣層308A。在一些實施例中，絕緣層308A的折射率(refractive index)在約1.5至約2.5的範圍，舉例來說，約2。此處所指之折射率為介質在夫朗和斐譜線d(氦黃線587.56奈米)的折射率(nd
)。
用於形成絕緣層308A的製程及材料可以擇自於前述提及之用於形成保護層202的製程及材料，但保護層202與絕緣層308A的形成可以獨立地包含相同或不同的製程和材料。在一些實施例中，絕緣層308A可以為或包括介電材料或絕緣材料，例如氧化物、氮化物、其他適合的高介電常數材料、或上述組合。舉例來說，絕緣層308A可以為或包括二氧化矽、氧化鉿、氧化鋯、氧化鋁、氮氧化矽、二氧化鉿-氧化鋁合金(hafnium dioxide-alumina alloy)、氧化鉿矽(hafnium silicon oxide)、氧氮化鉿矽(hafnium silicon oxynitride)、氧化鉭鉿(hafnium tantalum oxide)、氧化鉿鈦(hafnium titanium oxide)、氧化鉿鋯(hafnium zirconium oxide)、其他合適的材料、或上述組合。在一些實施例中，絕緣層308A的厚度在約1奈米至約1000奈米的範圍，舉例來說，約5奈米。在一特定實施例中，絕緣層308A為厚度在約10奈米至約40奈米的氮化矽(SiN)。
可以藉由沉積製程以及圖案化製程來形成絕緣層308A。在一些實施例中，上述沉積製程可以為或包括化學氣相沉積(chemical vapor deposition)(例如，電漿化學氣相沉積(plasma enhanced CVD, PECVD))、物理氣相沉積(physical vapor deposition, PVD)(例如，濺鍍(sputtering))、其他適當的製程、或上述之組合。用於形成絕緣層308A的圖案化製程可以類似於前述提及的圖案化製程，因此於此不再贅述。
一般而言，在金屬層306A之上沉積絕緣層308A的沉積製程期間，由於上述沉積製程具有較高的製程溫度(例如，在約270℃至約300℃)，金屬層306A容易因為與位於其下的保護層202的熱膨脹係數差異過大，而發生爆米花效應或材料層剝離，進而影響光學感測濾光器的可靠度。本發明實施例藉由在保護層202之上形成金屬層306A之前，先形成熱膨脹係數介於保護層202及金屬層306A之間的黏著層304A，以緩和保護層202及金屬層306A之間的熱膨脹係數差異，避免在高溫製程或可靠度測試期間所造成的缺陷，進而提升光學感測濾光器10的可靠度。
接著，如第1F圖所示，在濾光片堆疊302A之上形成濾光片堆疊302B，且濾光片堆疊302A及濾光片堆疊302B之組合共同構成濾光片結構300。在一些實施例中，濾光片堆疊302B包括形成在絕緣層308A之上的黏著層304B、形成在黏著層304B之上的金屬層306B、以及形成在金屬層306B之上的絕緣層308B，其中金屬層306B可作為共振結構(於後詳述)的頂部金屬層。金屬層306B之材料的選擇與SiN的厚度可取決於之後形成的共振結構可以通過的光的波長。如前述所提及的，黏著層304B的熱膨脹係數可以介於上下膜層(例如，金屬層306B與絕緣層308A)的熱膨脹係數之間，以緩和金屬層306B與絕緣層308A之間的熱膨脹係數差異，進而避免在高溫製程期間所造成的缺陷。
在此實施例中，濾光片結構300中的金屬層306A、絕緣層308A、黏著層304B、以及金屬層306B之組合共同構成一共振結構。共振結構亦可以稱為波導(waveguide)，其包括作為MIM(metal-insulator-metal)結構的底部金屬層(例如，金屬層306A)、絕緣層(例如，絕緣層308A)，以及頂部金屬層(例如，金屬層306B)。相較於不與共振結構共振的光的波長，與共振結構共振的光的波長具有較大的穿透率。亦即，共振結構可以允許特定的光的波長通過。
用於形成黏著層304B、金屬層306B、以及絕緣層308B的製程及材料可以擇自於前述提及之用於形成黏著層304A、金屬層306A、以及絕緣層308A的製程及材料，因此於此不再贅述。濾光片堆疊302B的形成可以獨立地與濾光片堆疊302A包含相同或不同的製程、材料、及/或厚度，舉例來說，金屬層306B可以具有較金屬層306A大的厚度。
雖然在第1F圖繪示的實施例中，光學感測濾光器10的濾光片結構300僅具有兩個濾光片堆疊(即，濾光片堆疊302A及濾光片堆疊302B)，但本發明不限於此，可以依據實際產品所需的特性調整濾光片結構300所包括的濾光片堆疊數目。藉由調整濾光片堆疊的數量來調整共振結構的數目，能選擇具有更窄波段波長的光穿過濾光片結構。
雖然在此描述在不同的步驟中形成用於濾光片結構300的黏著層304A、金屬層306A、絕緣層308A、黏著層304B、金屬層306B、以及絕緣層308B，但本發明不限於此。舉例來說，可以先個別沉積用於黏著層304A、金屬層306A、絕緣層308A、黏著層304B、金屬層306B、以及絕緣層308B的材料層，接著對上述材料層進行圖案化製程，以同時形成濾光片堆疊302A以及濾光片堆疊302B。
在上述的實施例中，藉由在保護層或絕緣層之上形成金屬層之前，先形成熱膨脹係數介於保護層或絕緣層與金屬層之間的黏著層，以緩和金屬層與其下膜層之間的熱膨脹係數差異，可以避免在高溫製程及可靠度測試期間所造成的缺陷，進而提升光學感測濾光器的可靠度以及製程良率。
前述濾光片結構300可以應用於各種結構及應用，但本發明不限於此。第2A-2C圖為在一些實施例中形成包含濾光片結構300的光學感測濾光器20之示例方法的各個中間階段的剖面示意圖。為了清楚起見，相似或相同的元件及製程將使用相同的參照符號。為了簡明之目的，此處不再重複對這些製程及裝置的描述。
請參照第2A圖，首先提供具有主動區100A及感測區100B的基板100。如第2A圖所示，在基板100的主動區100A中形成各種主動元件，例如電晶體400，並在基板100的感測區100B中形成光電二極體200。上述電晶體400包括閘極結構404以及位於閘極結構404兩側的源極/汲極區406。在此實施例中，由於感測元件(例如，光電二極體200以及濾光片結構300)並未直接形成在主動元件(例如，電晶體400)之上，而是分別形成在基板100的主動區100A以及感測區100B中，可以避免光學感測濾光器20的膜層數量太多而導致的崩塌問題。此外，如先前所提及的，可以藉由在基板100中形成各種隔離部件(未繪示)，用以定義主動區100A及感測區100B。
繼續參照第2A圖，在基板100之上形成金屬間介電(inter-metal dielectric, IMD)層，並在主動區100A中的金屬間介電層102中形成內連線結構，其例如可包括第一導電層504A、第二導電層504B、以及第三導電層504C，其中第一導電層504A、第二導電層504B、以及第三導電層504C個別藉由第一導孔502A、第二導孔502B、以及第三導孔503C與電晶體400的源極/汲極區406電性連接。上述內連線結構用以將電晶體400與其他元件及/或裝置電性連接。
在一些實施例中，金屬間介電層102可以包括或為氧化物(例如氧化矽、二氧化矽(silicon dioxide))、氮化物(nitride)、低介電常數(low-k)介電材料(例如，介電常數低於二氧化矽的材料)、氮氧化矽、磷矽酸鹽玻璃(phosphosilicate glass, PSG)、硼矽酸鹽玻璃(borosilicate glass, BSG)、硼磷矽酸鹽玻璃(borophosphosilicate glass, BPSG)、未摻雜的矽酸鹽玻璃(undoped silicate glass, USG)、摻雜氟的矽酸鹽玻璃(fluorinated silicate glass, FSG)、有機矽酸鹽玻璃(organosilicate glasses, OSG)、摻雜碳的氧化矽(carbon doped silicon oxide)、碳矽材料、上述之複合物(composite)、相似材料、或上述之組合。在一些實施例中，可以使用任何合適的沉積製程來形成金屬間介電層102，例如高密度電漿化學氣相沉積(high density plasma CVD, HDP-CVD)、流動式化學氣相沉積(flowable CVD, FCVD)、其他適當的沉積製程、或上述之組合。
在一些實施例中，可以使用包括使用例如鑲嵌(damascene)製程、雙鑲嵌(dual damascene)製程、上述之組合、或類似製程來形成上述內連線結構，且用於內連線結構的導電材料可以是銅、銅合金、銀、金、鎢、鈷、鋁、鎳、或相似材料。
如第2B圖所示，蝕刻金屬間介電層102，以形成對應於光電二極體200的凹口104，其中凹口104露出光電二極體200的頂表面。由於凹口104貫穿金屬間介電層102至露出光電二極體200的頂表面，因此可以降低金屬間介電層102中的材料對光子吸收的干擾。在一些實施例中，如第2B圖所示，凹口104之側壁可以與凹口104之底表面夾一角度θ，上述角度θ可以在約88度至92度的範圍。舉例來說，上述角度θ可以為90度(即，凹口104具有垂直的側壁)、或可以為88度(即，凹口104具有傾斜的側壁)。由於凹口104具有接近垂直的側壁，因此可以具有準直效果，進而提高光學感測濾光器20的靈敏度。在一些實施例中，用於形成凹口104的蝕刻製程可以包括乾式蝕刻製程、濕式蝕刻製程、或前述之組合。
接下來，對基板100的感測區100B進行相似於第1B至1F圖所述之製程的一系列製程，沿著感測區100B中的金屬間介電層102及凹口104順應性地形成濾光片結構300，以完成如第2C圖中所示的光學感測濾光器20。
在上述實施例中，可以藉由將主動元件以及感測元件分別形成在基板的主動區及感測區中，以防止光學感測濾光器因膜層數量太多而導致的崩塌問題。
如第2C圖所示，光學感測濾光器20包括具有主動區100A以及感測區100B的基板100、設置在基板100的感測區100B中的光電二極體200、以及設置在光電二極體200之上的濾光片結構300。藉由將主動元件以及感測元件分別形成在基板100的主動區100A及感測區100B中，可以防止光學感測濾光器因膜層數量太多而導致的崩塌問題。
上述濾光片結構300包括設置在光電二極體200之上的第一濾光片堆疊302A以及設置在第一濾光片堆疊302A之上的第二濾光片堆疊302B。第一濾光片堆疊302A包括設置在光電二極體200之上的第一黏著層304A、設置在第一黏著層304A之上的第一金屬層306A、以及設置在第一金屬層306A之上的第一絕緣層308A。第二濾光片堆疊302B包括設置在第一絕緣層308A之上的第二黏著層304B、設置在第二黏著層304B之上的第二金屬層306B、以及設置在第二金屬層306B之上的第二絕緣層308B。藉由在保護層或絕緣層(例如，保護層202或第一絕緣層308A)之上形成金屬層(例如，第一金屬層306A或第二金屬層306B)之前，先形成熱膨脹係數介於保護層或絕緣層與金屬層之間的黏著層(例如，第一黏著層304A或第二黏著層304B)，以緩和金屬層與其下膜層之間的熱膨脹係數差異，可以避免在高溫製程及可靠度測試期間所造成的爆米花效應及材料層剝離，進而提升光學感測濾光器的可靠度以及製程良率。
綜上所述，本發明實施例藉由在保護層或絕緣層之上形成金屬層之前，先形成熱膨脹係數介於保護層或絕緣層與金屬層之間的黏著層，以緩和金屬層與其下膜層之間的熱膨脹係數差異，以避免在高溫製程及可靠度測試期間所造成的缺陷，進而提升光學感測濾光器的可靠度以及製程良率。
以上概略說明了本發明數個實施例的特徵，使所屬技術領域內具有通常知識者對於本揭露可更為容易理解。任何所屬技術領域內具有通常知識者應瞭解到本說明書可輕易作為其他結構或製程的變更或設計基礎，以進行相同於本揭露實施例的目的及/或獲得相同的優點。任何所屬技術領域內具有通常知識者亦可理解與上述等同的結構或製程並未脫離本揭露之精神及保護範圍內，且可在不脫離本揭露之精神及範圍內，當可作更動、替代與潤飾。
10、20:光學感測濾光器
100:基板
100A:主動區
100B:感測區
102:金屬間介電層
200:光電二極體
202:保護層
300:濾光片結構
302A、302B:濾光片堆疊
304A、304B:黏著層
306A、306B:金屬層
308A、308B:絕緣層
400:電晶體
404:閘極結構
406:源極/汲極區
500:介電層
502A、502B、502C:導孔
504A、504B、504C:導電層
以下將配合所附圖式詳述本發明的一些實施例。應注意的是，依據在業界的標準做法，各種部件並未按照比例繪製且僅用以說明例示。事實上，可能任意地放大或縮小元件的尺寸，以清楚地表現出本發明實施例的部件。
第1A-1F圖係根據一些實施例，繪示出用於形成第1F圖之光學感測濾光器之示例方法的各個中間階段的剖面示意圖。
第2A-2C圖係根據一些實施例，繪示出用於形成第2C圖之光學感測濾光器之示例方法的各個中間階段的剖面示意圖。
20:光學感測濾光器
100:基板
100A:主動區
100B:感測區
102:金屬間介電層
200:光電二極體
202:保護層
300:濾光片結構
302A、302B:濾光片堆疊
304A、304B:黏著層
306A、306B:金屬層
308A、308B:絕緣層
400:電晶體
404:閘極結構
406:源極/汲極區
500:介電層
502A、502B、502C:導孔
504A、504B、504C:導電層
Claims (9)
- 一種光學感測濾光器，包括：一基板，包括一主動區以及一感測區；一光電二極體，設置在該基板的該感測區中；以及一濾光片結構，設置在該光電二極體之上，其中該濾光片結構包括：一第一濾光片堆疊，設置在該光電二極體之上，其中該第一濾光片堆疊包括：一第一黏著層，設置在該光電二極體之上；一第一金屬層，設置在該第一黏著層之上；以及一第一絕緣層，設置在該第一金屬層之上；以及一第二濾光片堆疊，設置在該第一濾光片堆疊之上，其中該第二濾光片堆疊包括：一第二黏著層，設置在該第一絕緣層之上；一第二金屬層，設置在該第二黏著層之上；以及一第二絕緣層，設置在該第二金屬層之上；以及一保護層，位於該光電二極體及該第一黏著層之間，其中該第一黏著層的熱膨脹係數介於該保護層及該第一金屬層的熱膨脹係數之間，且該第二黏著層的熱膨脹係數介於該第一絕緣層及該第二金屬層的熱膨脹係數之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學感測濾光器，其中該第一黏著層及/或該第二黏著層的厚度在約0.01奈米至約1奈米的範圍。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學感測濾光器，其中該保護層與該第一絕緣層及/或該第二絕緣層包括相同的材料。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學感測濾光器，更包括：一電晶體，位於該基板的該主動區中；一金屬間介電層，位於該基板之上，其中該金屬間介電層覆蓋該電晶體；以及一凹口，穿過該金屬間介電層且露出該光電二極體的頂表面，其中該濾光片結構順應性地沿著該感測區中的該金屬間介電層及該凹口設置。
- 如申請專利範圍第4項所述之光學感測濾光器，其中該凹口的底表面與該凹口的側壁夾一角度，且其中該角度在約88度至約92度的範圍。
- 一種光學感測濾光器的形成方法，包括：提供一基板，該基板包括一主動區以及一感測區；在該基板的該感測區中形成一光電二極體；以及在該光電二極體之上形成一濾光片結構，其中形成該濾光片結構的步驟包括：在該光電二極體之上形成一第一濾光片堆疊，其中形成該第一濾光片堆疊的步驟包括：在該光電二極體之上形成一第一黏著層；在該第一黏著層之上形成一第一金屬層；以及在該第一金屬層之上形成一第一絕緣層；以及在該第一濾光片堆疊之上形成一第二濾光片堆疊，其中形 成該第二濾光片堆疊的步驟包括：在該第一絕緣層之上形成一第二黏著層；在該第二黏著層之上形成一第二金屬層；以及在該第二金屬層之上形成一第二絕緣層；以及在該光電二極體及該第一黏著層之間形成一保護層，其中該第一黏著層的熱膨脹係數介於該保護層及該第一金屬層的熱膨脹係數之間，且該第二黏著層的熱膨脹係數介於該第一絕緣層及該第二金屬層的熱膨脹係數之間。
- 如申請專利範圍第6項所述之光學感測濾光器的形成方法，其中以相同的材料形成該保護層與該第一絕緣層及/或該第二絕緣層。
- 如申請專利範圍第6項所述之光學感測濾光器的形成方法，在形成該濾光片結構之前更包括：在該基板的該主動區中形成一電晶體；在該基板上形成一金屬間介電層，其中該金屬間介電層覆蓋該電晶體及該光電二極體；以及蝕刻該金屬間介電層，以形成露出該光電二極體的頂表面的一凹口，其中形成該濾光片結構的步驟更包括沿著該感測區中的該金屬間介電層及該凹口順應性地形成該濾光片結構。
- 如申請專利範圍第8項所述之光學感測濾光器的形成方法，其中該凹口的底表面與該凹口的側壁夾一角度，且其中該角度在約88度至約92度的範圍。
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