本发明是有关于一种集成光学传感器及其制造方法，且特别是有关于一种能以半导体工艺整合制造出的集成光学传感器及其制造方法，其中滤光结构层是由相容于互补金属氧化物半导体(complementarymetal-oxidesemiconductor，cmos)工艺的材料所构成，使得滤光结构层能被整合于cmos工艺中。
背景技术：
现今的移动电子装置(例如手机、平板电脑、笔记本电脑等)通常配备有使用者生物识别系统，包括了例如指纹、脸型、虹膜等等不同技术，用以保护个人数据安全，其中例如应用于手机或智能手表等携带型装置，也兼具有移动支付的功能，对于使用者生物识别更是变成一种标准的功能，而手机等携带型装置的发展更是朝向全屏幕(或超窄边框)的趋势，使得传统电容式指纹按键(例如iphone5到iphone8的按键)无法再被继续使用，进而演进出新的微小化光学成像装置(非常类似传统的相机模组，具有互补金属氧化物半导体(complementarymetal-oxidesemiconductor(cmos)imagesensor(简称cis))感测元件及光学镜头模组)。将微小化光学成像装置设置于屏幕下方(可称为屏下)，透过屏幕部分透光(特别是有机发光二极管(organiclightemittingdiode，oled)屏幕)，可以撷取按压于屏幕上方的物体的图像，特别是指纹图像，可以称为屏下指纹技术(fingerprintondisplay，fod)。
已知的光学传感器利用封装工艺来形成光学传感器的滤光层及透镜，无法与包含有感测像素的感测芯片整合于半导体工艺而以一种集成的方式制造出光学传感器。因此，整个光学传感器的制造过程复杂，精确度不高、且成本高昂。
技术实现要素：
因此，本发明的一个目的是提供一种集成光学传感器及其制造方法，利用半导体工艺的介电层及金属层作为准直器，来提供所需的微透镜的焦距、遮光孔径(aperture)、微透镜及滤光结构层，无须后段加工常用的高分子材料来制作透明层及阻光层。
为达上述目的，本发明提供一种集成光学传感器，至少包含一基板、一光模组层及多个微透镜。基板具有多个感测像素。光模组层位于基板上。所述多个微透镜位于光模组层上。光模组层的厚度定义出所述多个微透镜的焦距，所述多个微透镜将来自一目标物的目标光线，通过光模组层作光学处理后聚焦于所述多个感测像素中。光模组层至少包含一滤光结构层，来对目标光线作滤光处理。光模组层是由相容于互补金属氧化物半导体工艺的材料所构成，使得滤光结构层能被整合于该cmos工艺中。
本发明亦提供一种集成光学传感器的制造方法，至少包含以下步骤：利用半导体工艺的一工艺，于一基板上形成多个感测像素；于工艺中，于基板及所述多个感测像素上形成一光模组层；以及于工艺中，于光模组层上形成多个微透镜。
本发明亦提供一种集成光学传感器，至少包含：一基板，具有多个感测像素；一光模组层，位于基板上；以及多个微透镜，位于光模组层上，其中光模组层的厚度定义出此等微透镜的焦距，此等微透镜将来自一目标物的目标光线，通过光模组层作光学处理后聚焦于此等感测像素中，光模组层至少包含一第一金属阻光层以及位于第一金属阻光层上方的一第一金属层间介电层，目标光线通过第一金属阻光层的多个第一光孔而进入此等感测像素。
本发明还提供一种集成光学传感器的制造方法，至少包含以下步骤：利用半导体工艺，于一基板上形成多个感测像素；于半导体工艺中，于基板及此等感测像素上形成一光模组层；以及于半导体工艺中，于光模组层上形成多个微透镜，其中光模组层的厚度定义出此等微透镜的焦距，此等微透镜将来自一目标物的目标光线，通过光模组层作光学处理后聚焦于此等感测像素中，光模组层至少包含一第一金属阻光层以及位于第一金属阻光层上方的一第一金属层间介电层，目标光线通过第一金属阻光层的多个第一光孔而进入此等感测像素。
利用上述的集成光学传感器，可以在半导体工艺中形成主动或被动元件的同时，形成感测像素、光模组层及微透镜，亦可同时形成焊盘及达成互连线的电连接结构，利用光模组层来精准控制微透镜的成像焦距，达成提高工艺精确度及降低制造成本的效果。此外，上述光学传感器除了适用于半导体传感器以外，亦适用于tft传感器。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
图1a至图1c显示依据本发明较佳实施例的集成光学传感器的数个例子的局部剖面示意图。
图2至图6显示图1c的数个变化例的示意图。
图7至图11显示图1c的数个变化例的示意图。
图12显示指纹图像的撷取及处理的示意图。
图13显示图11的斜向光的倾斜方向的配置的示意图。
图14显示图12的集成光学传感器所撷取的指纹图像的面积的比较图。
图15显示图11的斜向光的倾斜方向的另一种配置的示意图。
图16显示图15的集成光学传感器所撷取的指纹图像的面积的比较图。
图17至图21显示图1c的数个变化例的示意图。
图22至图26显示图18的数个变化例的示意图。
附图标记：
a1：面积
a2：分布面积
ar1：干扰区域
d1、d2、d3、d4：倾斜方向
f：目标物
im1至im5：图像
oa1、oa2：中心光轴
tl：目标光线
tl1：正向光
tl2：斜向光
tl3：斜向光
10：基板
11：感测像素
15：tft传感器
20：光模组层
21：下介电模组层
22：第一金属阻光层
22a：第一光孔
23：第一金属层间介电层
23'：支撑基板
24：滤光结构层
24a：区域
25：第二金属层间介电层
25'：间隔层
26：第二金属阻光层
26a：第二光孔
27：上介电模组层
31：抗反射层
40：微透镜
50：连线层组
52：第一金属层
53：下介电层
54：第二金属层
56：第三金属层
58：下互连线
60：收光模组
78：焊盘
100：光学传感器
具体实施方式
图1a至图1c显示依据本发明较佳实施例的集成光学传感器100的局部剖面示意图。如图1a所示，集成光学传感器100至少包含一基板10(于本例子中为半导体基板，譬如硅基板)、一光模组层20以及多个微透镜40。基板10具有多个感测像素11。光模组层20位于基板10上。所述多个微透镜40位于光模组层20上。光模组层20的厚度定义出所述多个微透镜40的焦距。所述多个微透镜40将来自一目标物f的目标光线tl，通过光模组层20作光学处理(包含譬如准直化处理)后聚焦于所述多个感测像素11中。光模组层20至少包含一滤光结构层24(可以利用cmos工艺中至少一金属层或额外增加的至少一金属层或非金属层)，来对目标光线tl作滤光处理，其中光模组层20是由相容于互补金属氧化物半导体(complementarymetal-oxidesemiconductor，cmos)工艺的材料所构成，使得滤光结构层24能被整合于cmos工艺(譬如是前段工艺)中。以上特征即可达成本发明的有益效果，也就是在cmos工艺中可以完成集成光学传感器。此外，光模组层20可以还包含一第一金属阻光层22(可以是cmos工艺中标准的金属层，或者是额外增加的金属层或非金属层)以及位于第一金属阻光层22上方以及滤光结构层24下方的一第一金属层间介电层23。目标光线tl依序通过滤光结构层24及第一金属阻光层22的多个第一光孔22a而进入所述多个感测像素11。值得注意的是，滤光结构滤光结构第一金属层间介电层23位于第一金属阻光层22与滤光结构层24之间，且目标光线tl通过滤光结构层24及所述多个第一光孔22a而进入所述多个感测像素11。于本实施例中，基板10、等微透镜40及光模组层20是由相容于cmos工艺的材料所构成。
如图1b所示，本例子类似于图1a，差异点在于光模组层20没有第一金属阻光层22，但是还包含一第二金属阻光层26(可以是cmos工艺中标准的金属层，或者是额外增加的金属层或非金属层)，以及位于第二金属阻光层26下方以及滤光结构层24上方的一第二金属层间介电层25，且目标光线tl依序通过第二金属阻光层26的多个第二光孔26a及滤光结构层24而进入所述多个感测像素11。于一例子中，滤光结构层24的滤光结构为滤光光栅。基于目标光线tl的光路，可以仅于滤光结构层24的区域24a中配置有滤光结构，区域24a大致对应于第二光孔26a，而其他区域仍配置有阻光结构。
如图1c所示，本例子类似于图1a与图1b，差异点在于整合有第一金属阻光层22与第二金属阻光层26，而达成多角度阻挡杂散光的效果。
半导体的集成电路制造工程大致可分为「前段工艺」与「后段工艺」。有关前段工艺，是在硅晶圆上做出电阻、电容、二极管、晶体管等元件，以及将这些元件互相连接的内部布线。后段工艺包括：封装工艺及测试工艺。半导体的前段工艺包括：形成绝缘层、导体层、半导体层的“成膜”；以及在薄膜表面涂布光阻感光性树脂，并利用光刻工艺长出图案的“光刻胶膜”；并且以形成的光阻图案做为掩膜，选择性地去除底层材料膜，以便达成造型加工的“刻蚀”等。
以上的集成光学传感器的制造方法，至少包含以下步骤。首先，利用半导体工艺(譬如前段工艺)，于一基板10上形成多个感测像素11。然后，于半导体工艺中，于基板10及所述多个感测像素11上形成一光模组层20。接着，于半导体工艺中，于光模组层20上形成多个微透镜40。所述多个微透镜40利用二氧化硅材料或高分子材料，配合灰阶掩膜及刻蚀来形成。
借由上述的结构及制造方法，即可达成集成光学传感器100的图像感测功能(可以感测包含指纹图像、血管图像、血氧浓度图像等生物特征)，达成提高工艺精确度及降低制造成本的效果。
于上述的集成光学传感器100中，第二金属阻光层26位于滤光结构层24的上方，并具有多个第二光孔26a让目标光线tl通过。第二金属层间介电层25位于滤光结构层24与第二金属阻光层26之间。值得注意的是，第一金属阻光层22、滤光结构层24及/或第二金属阻光层26的材料可以是金属层、非金属层或包含金属与非金属的复合层。
光模组层20可以还包含一下介电层模组21(可以包含例如cmos工艺(特别是前段工艺)中的部分或全部的层间介电层(inter-layerdielectric，ild)、金属层间介电层(inter-metaldielectric，imd)及金属层(metallayer))、一第二金属阻光层26、一第二金属层间介电层25以及一上介电模组层27。下介电模组层21位于所述多个感测像素11上。第一金属阻光层22位于下介电模组层21上，而滤光结构层24位于第一金属阻光层22上方。第二金属阻光层26位于滤光结构层24的上方，并具有多个第二光孔26a让目标光线tl通过。第二金属层间介电层25位于滤光结构层24与第二金属阻光层26之间。所述多个微透镜40位于上介电模组层27上，而上介电模组层27位于第二金属阻光层26上。
于一例子中，上介电模组层27为一透光层，用于保护第二金属阻光层26。于另一例子中，上介电模组层27为一高折射材料滤光层，具有高折射率，材料的折射率越高，使入射光发生折射的能力越强，有效让目标光线tl进入到感测像素11中。介电模组层本身可以为单一材料或多层材料的结合，例如包含了cmos工艺上方的平坦化介电层(例如氧化硅或氮化硅或两者结合)及制作微透镜的缓冲层。
因为是使用半导体的工艺来完成光模组层20，所以第一金属阻光层22、滤光结构层24与第一金属层间介电层23是由半导体工艺相容的材料所构成。此外，由于金属层可以作为电连接的媒介，故可以利用某一金属层形成一个或多个焊盘78，使得第一金属阻光层22与滤光结构层24电连接至所述多个感测像素11及集成光学传感器100的一个或多个焊盘78。
因此，本发明的主要精神是利用半导体工艺的介电层及金属层作为准直器，来提供所需的微透镜的焦距、遮光孔径(aperture)、微透镜及滤光结构层，无须后段加工常用的高分子材料来制作透明层及阻光层，故可以达到感测芯片与准直器集成的工艺。
利用半导体工艺的第一层金属层(亦可为第二金属层或其他金属层)来形成遮光孔径(aperture)，利用层间介电层(inter-layerdielectric，ild)或金属层间介电层(inter-metaldielectric，imd)来形成微透镜的焦距，再利用金属层(可为任一金属层)形成光栅设计或高折射系数材料层设计，或利用介电材料(例如衍射光学元件(diffractionopticalelement，doe)或其他光学设计来形成ir滤光结构层。至于微透镜方面，可利用二氧化硅(sio2)或高分子材料加上灰阶掩膜设计及刻蚀，或利用其他半导体相容材料来形成。
此外，在图1c的集成光学传感器100中，所述多个第一光孔22a与所述多个微透镜40的中心光轴oa1、oa2分别呈对准状态，而第一光孔22a、所述多个微透镜40与所述多个感测像素11之间具有一对一的对应关系，使得所述多个微透镜40将目标光线tl的正向光tl1分别透过所述多个第一光孔22a聚焦于所述多个感测像素11。正向光tl1为大致垂直于中心光轴oa1、oa2的光线，正向光tl1与中心光轴oa1、oa2的角度介于正负45度与0度之间，较佳是介于正负30度与0度之间，介于正负15度与0度之间、介于正负10度与0度之间或介于正负5度与0度之间。
图2至图6显示图1c的数个变化例的示意图。如图2所示，本例子类似于图1c，差异在于图2的第一金属阻光层22与滤光结构层24的位置互换，亦即，第一金属阻光层22位于滤光结构层24上方。因此，在光模组层20中，下介电模组层21位于所述多个感测像素11上。滤光结构层24位于下介电模组层21上，而第一金属阻光层22位于滤光结构层24上方；第二金属阻光层26位于滤光结构层24的上方，并具有多个第二光孔26a让目标光线tl通过；第二金属层间介电层25位于第一金属阻光层22与第二金属阻光层26之间。上介电模组层27位于第二金属阻光层26上。
如图3至图4所示，为防止光线在金属层之间反射的杂散光所造成的噪声，可在金属层之间增加可降低金属反射的材料(如碳膜层、氮化钛(tin)层或其他半导体相容材料)来吸收反射的杂散光，此抗反射层可为一层或多层的设计。因此光模组层20可以还包含一抗反射层31，设置于滤光结构层24及第一金属阻光层22的一者或两者上，用于吸收反射的杂散光。
如图5所示，本发明的实施例提供一种背照式(backsideillumination，bsi)工艺，也可增加前述半导体工艺而完成一集成的准直器结构。于此情况下，光学传感器100还包含一连线层组50，基板10设置于连线层组50上。连线层组50电连接至感测像素11。详细而言，连线层组50至少包含一第三金属层56、一第二金属层54、一第一金属层52、一下介电层53及多条下互连线58。第二金属层54位于第三金属层56上方。第一金属层52位于第二金属层54上方。下介电层53及下互连线58位于第一金属层52、第二金属层54、第三金属层56与基板10之间。所述多个下互连线58电连接至第一金属层52、第二金属层54与第三金属层56。所述多个下互连线58也可以电连接至所述多个感测像素11。实际制造时，下介电模组层21、基板10及连线层组50先制作于一晶圆上，而光模组层20(不含下介电模组层21)及微透镜40先制作于另一晶圆上，再通过两晶圆的接合而形成图5的结构。
如图6所示，本发明的实施例提供一种前照式(frontsideillumination，fsi)工艺，也可再增加前述半导体工艺完成一集成的准直器结构。于此情况下，光模组层20还包含一连线层组50，其中连线层组50设置于基板10上。连线层组50可以称为是透明介质层，也可以电连接至感测像素11。连线层组50至少包含一第三金属层56、一第二金属层54、一第一金属层52、一下介电层53及多条下互连线58。第三金属层56设置于基板10上。第二金属层54位于第三金属层56上方。第一金属层52位于第二金属层54上方，第一金属阻光层22位于第一金属层52上方。下介电层53及下互连线58位于第一金属层52、第二金属层54、第三金属层56与基板10之间。所述多个下互连线58电连接至第一金属层52、第二金属层54与第三金属层56。所述多个下互连线58可以电连接至所述多个感测像素11，其中第一金属阻光层22隔着下介电模组层21位于第一金属层52上方。实际制造时，下介电模组层21、连线层组50及基板10先制作于一晶圆上，而光模组层20(不含下介电模组层21)及微透镜40先制作于另一晶圆上，再通过两晶圆的接合而形成图6的结构。
图7至图11显示图1c的数个变化例的示意图。如图7所示，为一种光轴不对准的状态。亦即，所述多个第一光孔22a与所述多个微透镜40的中心光轴oa1与oa2分别呈一对一的不对准状态，而第一光孔22a、所述多个微透镜40与所述多个感测像素11之间具有一对一的对应关系，使得所述多个微透镜40将目标光线tl的斜向光tl2分别透过所述多个第一光孔22a聚焦于所述多个感测像素11。
如图8所示，部分产品应用可能需要控制大角度的光，则微透镜需要作较大偏移，使得相邻感测像素11之间的电路会造成光线干扰，譬如在干扰区域ar1中，可能对斜向光tl2造成干扰。
为解决上述问题，图9与图10提供另一种感测结构，采多对一的设计在各方向的微透镜的偏移可以避免各像素间的电路会造成光线干扰，其中感测像素11以一对多的方式对应至微透镜40。亦即，所述多个感测像素11的其中一个感测像素11对应到所述多个微透镜40的其中多个微透镜40，而接收到对应的所述多个微透镜40所聚焦的光线(于此是以斜向光tl2做为例子，但也可以用于图1c的正向光tl1)。所述多个微透镜40以一对一的方式对应到所述多个第一光孔22a，且所述多个第一光孔22a与所述多个微透镜40的中心光轴oa1与oa2分别呈不对准状态。
图12显示指纹图像的撷取及处理的示意图。图13显示图11的斜向光的倾斜方向的配置的示意图。图14显示图12的集成光学传感器所撷取的指纹图像的面积的比较图。如图11至图14所示，提供一种扇出(fan-out)式准直器结构，利用斜向光准直器的设计，使得奇数行或列的感测像素和偶数行或列的感测像素11所收的斜向光方向相反，可增加指纹感测面积，亦即，相邻感测像素11的光轴偏移方向相反。于此情况下，集成光学传感器100具有多个收光模组60。各收光模组60是由所述多个感测像素11的其中一个，以及与感测像素11相对应的所述多个微透镜40及所述多个第一光孔22a所组成。相邻的所述多个收光模组60接收的斜向光tl2与斜向光tl3相对于所述多个微透镜40的中心光轴oa2具有不同的倾斜方向d1与d2。另一方面，所述多个收光模组60感测目标物f所获得的图像的面积a1大于所述多个感测像素11的分布面积a2。此外，同一列的所述多个收光模组60接收的斜向光tl2相对于所述多个微透镜40的中心光轴oa2具有相同的倾斜方向d1/d2，而不同列的所述多个收光模组60接收的斜向光tl2与斜向光tl3相对于所述多个微透镜40的中心光轴oa2具有不同的倾斜方向d1与d2。上述架构为单轴式扇出架构。值得注意的是，图11与图13的倾斜方向d1与d2的配置仅做为举例说明的目的。同一个光学传感器100中，可以同时设置有正向光与斜向光的收光模组60，譬如，中间的收光模组60接收正向光，而周边或两侧的收光模组60接收不同方向的斜向光。
于图12中，使用扇出式光学传感器感测到图像im1，经过图像扇出的图像信号处理方法后，产生图像im2，在经过内插式图像信号处理方法，获得图像im3。而使用非扇出式光学传感器感测到图像im4，经过图像信号处理后得到图像im5。比对图像im3与im5可以发现，增加了大约30％的感测面积。
图15显示图11的斜向光的倾斜方向的另一种配置的示意图。图16显示图15的集成光学传感器所撷取的指纹图像的面积的比较图。如图11、图15与图16所示，提供一种双轴式扇出架构，所述多个收光模组60的相邻四个分别接收偏右、偏前、偏左及偏后的斜向光tl2，使得所述多个收光模组60感测目标物f所获得的图像为十字形。亦即，相邻四个收光模组60接收的斜向光tl2与斜向光tl3相对于所述多个微透镜40的中心光轴oa2具有不同的倾斜方向d1、d2、d3与d4。
图17至图21显示图1c的数个变化例的示意图。如图17所示，集成光学传感器100还包含一杂散光吸收层32，位于光模组层20上以及所述多个微透镜40之间，并吸收于光模组层20中反射的杂散光，以免造成噪声。杂散光吸收层32譬如是碳膜层。如图18所示，各微透镜40为等离子体或电浆子(plasmonic)聚焦透镜，譬如，利用具有两个次波长狭缝的凹槽和特殊结构的设计，形成如传统透镜的聚光结构。在纳米光学中，等离子体透镜通常是指用于表面等离子体极化子(surfaceplasmonpolaritons,spp)的透镜，即使spp重定向以向单个焦点会聚的设备。因为spp可以具有非常小的波长，所以它们可以会聚成非常小的和非常强烈的光点，远小于自由空间波长和衍射极限。值得注意的是，第二金属阻光层26可以用来阻挡斜向光。如图19所示，滤光结构层24为等离子体滤波层，其中等离子体滤波层结构可以是至少一金属层或至少一金属层搭配至少一介电层的复合结构，利用等离子体滤光结构可以过滤红外光或可见光，且位于第二金属阻光层26的上方与微透镜40的下方(位于微透镜40与第一金属阻光层22(第二金属阻光层26)之间，用来对目标光线作滤光处理)。如图20所示，整合了等离子体聚焦透镜与等离子体滤波层，达成滤光与聚光的效果。如图21所示，基板10为玻璃基板，使得上述的设计概念可以应用于薄膜晶体管(thin-filmtransistor,tft)工艺的光学图像传感器。于制造时，可以先于玻璃基板(或支撑基板23')上形成等离子体滤波层24与等离子体聚焦微透镜40(位于间隔层25'上)，再利用组装的方式黏贴于tft传感器15(包含基板10及感测像素11)，并与感测像素11对齐，以提供聚光、准直及滤光的效果，当然也可以利用tft工艺而将等离子体聚焦微透镜40与等离子体滤波层24整合于tft传感器上，亦可达成本发明的效果。因此，本例的光学传感器包含tft传感器15、支撑基板23'/介电层23、等离子体滤波层24、间隔层25'/介电层25以及等离子体聚焦微透镜40。支撑基板23'/介电层23可以直接或间接(透过黏胶)位于tft传感器15上，等离子体滤波层24位于支撑基板23'/介电层23上，间隔层25'/介电层25位于等离子体滤波层24上，而等离子体聚焦微透镜40位于间隔层25'/介电层25上。目标光线可以通过等离子体聚焦微透镜40、间隔层25'/介电层25、等离子体滤波层24及支撑基板23'/介电层23而进入tft传感器15的基板10(玻璃基板)的感测像素11中。
如图22所示，本例类似于图8，差异点在于微透镜40的结构为图17的结构。于图22中，更进一步绘制出光路以作更进一步的说明，集成光学传感器100至少包含基板10、光模组层20以及此等微透镜40。基板10为半导体基板，并具有多个感测像素11。光模组层20位于基板10上。此等微透镜40位于光模组层20上。光模组层20的厚度定义出此等微透镜40的焦距。此等微透镜40将目标光线tl通过光模组层20作光学处理后聚焦于此等感测像素11中。光模组层20至少包含第一金属阻光层22以及位于第一金属阻光层22上方的第一金属层间介电层23，目标光线tl通过第一金属阻光层22的多个第一光孔22a而进入此等感测像素11。如此亦可以达成利用半导体工艺的金属层来达成遮光的效果。
此外，光模组层20可以还包含一第二金属阻光层26以及第二金属层间介电层25。此等微透镜40位于第二金属层间介电层25上。目标光线tl的正向光tl1通过第二金属阻光层26的多个第二光孔26a及此等第一光孔22a而进入此等感测像素11，目标光线tl的斜向光tl2(又称相邻透镜斜向光，通过相邻的微透镜)被第二金属阻光层26而无法进入第一金属层间介电层23及此等感测像素11。
图23类似于图22，差异点在于其中光模组层20至少还包含一第三金属阻光层28，位于第二金属阻光层26上方以及相邻的此等微透镜40之间，第三金属阻光层28阻挡目标光线tl的透镜间隙斜向光tl3(进入相邻微透镜之间的间隙)进入第二金属层间介电层25中以减少噪声。
图24类似于图22，差异点在于光模组层20至少还包含一抗反射层31，设置于第二金属阻光层26及第一金属阻光层22的一者或两者上，用于吸收反射的杂散光sl(在第一金属层间介电层23/第二金属层间介电层25间行进)以减少噪声。
图25类似于图22，差异点在于光模组层20至少还包含一杂散光吸收层32，位于第二金属阻光层26上方以及相邻的此等微透镜40之间，并吸收于第二金属层间介电层25中行进的杂散光sl。
图26类似于图22，差异点在于基板10为玻璃基板，上面形成有感测像素11。值得注意的是，上述所有实施例皆可同步应用于tft工艺的图像传感器。
利用上述的集成光学传感器，可以在半导体工艺中形成主动或被动元件的同时，形成感测像素、光模组层及微透镜，亦可同时形成焊盘及达成互连线的电连接结构，利用光模组层来精准控制微透镜的成像焦距，达成提高工艺精确度及降低制造成本的效果。此外，上述光学传感器除了适用于半导体传感器以外，亦适用于tft传感器。
在较佳实施例的详细说明中所提出的具体实施例仅用以方便说明本发明的技术内容，而非将本发明狭义地限制于上述实施例，在不超出本发明的精神及申请专利范围的情况下，所做的种种变化实施，皆属于本发明的范围。
1.一种集成光学传感器，其特征在于，至少包含：
一基板，具有多个感测像素；
一光模组层，位于该基板上；以及
多个微透镜，位于该光模组层上，其中该光模组层的厚度定义出所述多个微透镜的焦距，所述多个微透镜将来自一目标物的目标光线，通过该光模组层作光学处理后聚焦于所述多个感测像素中，该光模组层至少包含一滤光结构层，来对该目标光线作滤光处理，其中该光模组层是由相容于互补金属氧化物半导体cmos工艺的材料所构成，使得该滤光结构层能被整合于该cmos工艺中。
2.如权利要求1所述的集成光学传感器，其特征在于，该光模组层还包含一第二金属阻光层，以及位于该第二金属阻光层下方以及该滤光结构层上方的一第二金属层间介电层，且该目标光线依序通过该第二金属阻光层的多个第二光孔及该滤光结构层而进入所述多个感测像素，其中该基板、所述多个微透镜及该光模组层是由相容于该cmos工艺的材料所构成。
3.如权利要求1所述的集成光学传感器，其特征在于，该光模组层还包含一第一金属阻光层以及位于该第一金属阻光层上方以及该滤光结构层下方的一第一金属层间介电层，且该目标光线依序通过该滤光结构层及该第一金属阻光层的多个第一光孔而进入所述多个感测像素，其中该基板、所述多个微透镜及该光模组层是由相容于该cmos工艺的材料所构成。
4.如权利要求3所述的集成光学传感器，其特征在于，该光模组层还包含：
一第二金属阻光层，位于该滤光结构层的上方，并具有多个第二光孔让该目标光线通过；以及
一第二金属层间介电层，位于该滤光结构层与该第二金属阻光层之间。
5.如权利要求3所述的集成光学传感器，其特征在于，该光模组层还包含：
一下介电模组层，位于所述多个感测像素上，其中该第一金属阻光层位于该下介电模组层上，该滤光结构层位于该第一金属阻光层上方；
一第二金属阻光层，位于该滤光结构层的上方，并具有多个第二光孔让该目标光线通过；
一第二金属层间介电层，位于该滤光结构层与该第二金属阻光层之间；以及
一上介电模组层，位于该第二金属阻光层上，其中所述多个微透镜位于该上介电模组层上。
6.如权利要求5所述的集成光学传感器，其特征在于，该上介电模组层为一高折射材料滤光层。
7.如权利要求5所述的集成光学传感器，其特征在于，该上介电模组层与该下介电模组层的每一个包含该cmos工艺中的层间介电层、金属层间介电层及金属层的一部分或全部。
8.如权利要求3所述的集成光学传感器，其特征在于，该光模组层还包含：
一下介电模组层，位于所述多个感测像素上，其中该滤光结构层位于该下介电模组层上，该第一金属阻光层位于该滤光结构层上方；
一第二金属阻光层，位于该滤光结构层的上方，并具有多个第二光孔让该目标光线通过；
一第二金属层间介电层，位于该第一金属阻光层与该第二金属阻光层之间；以及
一上介电模组层，位于该第二金属阻光层上，其中所述多个微透镜位于该上介电模组层上。
9.如权利要求8所述的集成光学传感器，其特征在于，该上介电模组层为一高折射材料滤光层。
10.如权利要求8所述的集成光学传感器，其特征在于，该上介电模组层与该下介电模组层的每一个包含该cmos工艺中的层间介电层、金属层间介电层及金属层的一部分或全部。
11.如权利要求3所述的集成光学传感器，其特征在于，该光模组层还包含一抗反射层，设置于该滤光结构层及该第一金属阻光层的一者或两者上，用于吸收反射的杂散光。
12.如权利要求1所述的集成光学传感器，其特征在于，还包含一连线层组，其中该基板设置于该连线层组上。
13.如权利要求12所述的集成光学传感器，其特征在于，该连线层组至少包含：
一第三金属层；
一第二金属层，位于该第三金属层上方；
一第一金属层，位于该第二金属层上方；以及
一下介电层及多条下互连线，位于该第一金属层、该第二金属层、该第三金属层与该基板之间，所述多个下互连线电连接至该第一金属层、该第二金属层与第三金属层。
14.如权利要求3所述的集成光学传感器，其特征在于，该光模组层还包含一连线层组，其中该连线层组设置于该基板上。
15.如权利要求14所述的集成光学传感器，其特征在于，该连线层组至少包含：
一第三金属层，设置于该基板上；
一第二金属层，位于该第三金属层上方；
一第一金属层，位于该第二金属层上方，其中该第一金属阻光层位于该第一金属层上方；以及
一下介电层及多条下互连线，位于该第一金属层、该第二金属层、该第三金属层与该基板之间，所述多个下互连线电连接至该第一金属层、该第二金属层与第三金属层。
16.如权利要求3所述的集成光学传感器，其特征在于，所述多个第一光孔与所述多个微透镜的中心光轴分别呈对准状态，而该第一光孔、所述多个微透镜与所述多个感测像素之间具有一对一的对应关系，使得所述多个微透镜将该目标光线的正向光分别透过所述多个第一光孔聚焦于所述多个感测像素。
17.如权利要求3所述的集成光学传感器，其特征在于，所述多个第一光孔与所述多个微透镜的中心光轴分别呈一对一的不对准状态，而该第一光孔、所述多个微透镜与所述多个感测像素之间具有一对一的对应关系，使得所述多个微透镜将该目标光线的斜向光分别透过所述多个第一光孔聚焦于所述多个感测像素。
18.如权利要求3所述的集成光学传感器，其特征在于，所述多个感测像素的其中一个感测像素对应到所述多个微透镜的其中多个微透镜，而接收到对应的所述多个微透镜所聚焦的光线。
19.如权利要求18所述的集成光学传感器，其特征在于，所述多个微透镜以一对一的方式对应到所述多个第一光孔。
20.如权利要求19所述的集成光学传感器，其特征在于，所述多个第一光孔与所述多个微透镜的中心光轴分别呈不对准状态。
21.如权利要求19所述的集成光学传感器，其特征在于，具有多个收光模组，其中每个该收光模组是由所述多个感测像素的其中一个，以及与该感测像素相对应的所述多个微透镜及所述多个第一光孔所组成，其中相邻的所述多个收光模组接收的斜向光与斜向光相对于所述多个微透镜的中心光轴具有不同的倾斜方向。
22.如权利要求19所述的集成光学传感器，其特征在于，具有多个收光模组，排列成多行与多列，每个该收光模组是由所述多个感测像素的其中一个，以及与该感测像素相对应的所述多个微透镜及所述多个第一光孔所组成，其中所述多个收光模组感测该目标物所获得的图像的面积大于所述多个感测像素的分布面积。
23.如权利要求22所述的集成光学传感器，其特征在于，同一列的所述多个收光模组接收的斜向光相对于所述多个微透镜的中心光轴具有相同的倾斜方向，不同列的所述多个收光模组接收的斜向光与斜向光相对于所述多个微透镜的中心光轴具有不同的倾斜方向。
24.如权利要求22所述的集成光学传感器，其特征在于，所述多个收光模组感测该目标物所获得的图像为十字形。
25.如权利要求22所述的集成光学传感器，其特征在于，所述多个收光模组的相邻四个分别接收偏右、偏前、偏左及偏后的斜向光。
26.如权利要求1所述的集成光学传感器，其特征在于，还包含一杂散光吸收层，位于该光模组层上以及所述多个微透镜之间，并吸收于该光模组层中反射的杂散光。
27.如权利要求1所述的集成光学传感器，其特征在于，每个该微透镜为等离子体聚焦透镜。
28.如权利要求1所述的集成光学传感器，其特征在于，该滤光结构层为等离子体滤波层。
29.如权利要求28所述的集成光学传感器，其特征在于，每个该微透镜为等离子体聚焦透镜。
30.如权利要求1所述的集成光学传感器，其特征在于，该基板为半导体基板。
31.如权利要求1所述的集成光学传感器，其特征在于，该基板为玻璃基板。
32.一种集成光学传感器的制造方法，其特征在于，至少包含以下步骤：
利用半导体工艺，于一基板上形成多个感测像素；
于该半导体工艺中，于该基板及所述多个感测像素上形成一光模组层；以及
于该半导体工艺中，于该光模组层上形成多个微透镜。
33.如权利要求32所述的制造方法，其特征在于，所述多个微透镜利用二氧化硅材料或高分子材料，配合灰阶掩膜及刻蚀来形成。
34.如权利要求32所述的制造方法，其特征在于，该光模组层的厚度定义出所述多个微透镜的焦距，所述多个微透镜将来自一目标物的目标光线，通过该光模组层作光学处理后聚焦于所述多个感测像素中，该光模组层至少包含一滤光结构层，来对该目标光线作滤光处理。
35.如权利要求34所述的制造方法，其特征在于，该光模组层还包含一第一金属阻光层以及位于该第一金属阻光层上方以及该滤光结构层下方的一第一金属层间介电层，且该目标光线依序通过该滤光结构层及该第一金属阻光层的多个第一光孔而进入所述多个感测像素。
36.如权利要求35所述的制造方法，其特征在于，该第一金属阻光层与该滤光结构层电连接至所述多个感测像素及该集成光学传感器的至少一焊盘。
技术总结