具有改良光吸收效率的前感光式半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，尤其地，涉及一種具有改良光吸收效率的前感光式半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]公知技術(shù)中，前感光式半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在吸收光線時(shí)，對(duì)于沒(méi)有進(jìn)入光感測(cè)組件的光線，以及第一次進(jìn)入光感測(cè)組件但沒(méi)有被完全吸收的部分光線，并無(wú)法有效再次利用，因此光吸收效率(light absorpt1n efficiency)并不好。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明提供一種前感光式半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制作方法，其對(duì)該前感光式半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的基底層底面進(jìn)行處理，并在處理過(guò)后的基底層底面上形成光反射層。通過(guò)該光反射層將第一次沒(méi)有被光感測(cè)組件所吸收的光線，反射回光感測(cè)組件，以增加光吸收效率。
[0004]本發(fā)明提供一種前感光式半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包含透光層、芯片結(jié)構(gòu)以及反射層。所述透光層具有上表面與下表面，其中所述上表面用于接收入射光線，且該入射光線經(jīng)過(guò)所述透光層后穿出所述下表面而形成出射光線。所述芯片結(jié)構(gòu)包含光感測(cè)區(qū)以及基底層，其中一部分出射光線依次穿過(guò)所述光感測(cè)區(qū)及所述基底層。所述反射層形成在所述基底層的底面，用于將所述部分出射光線反射回所述光感測(cè)區(qū)而再次被所述光感測(cè)區(qū)吸收。
[0005]本發(fā)明還提供一種前感光式半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包含基底層、至少一金屬線路層以及反射層。所述基底層具有底面及頂面，并包含多個(gè)光電二極管。所述至少一金屬線路層形成于所述基底層的該頂面上方。所述反射層形成于所述基底層的所述底面，用于反射依次穿過(guò)所述至少一金屬線路層及所述基底層的光線至所述光電二極管。
[0006]本發(fā)明還提供一種前感光式半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制作方法，包含下列步驟:提供影像感測(cè)芯片，其中該影像感測(cè)芯片包含基底層及多個(gè)金屬線路層，所述基底層包含光感測(cè)區(qū)并具有頂面及底面，且所述多個(gè)金屬線路層位于所述頂面上方；研磨所述影像感測(cè)芯片的所述底面至所述基底層介于2微米至30微米間；以及在研磨后的所述底面鍍上反射層。
[0007]本發(fā)明實(shí)施例的前感光式半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，所述反射層例如可在封裝過(guò)程中利用磨光(grinding)處理所述基底層的底面后鍍上反射層而制作，或在半導(dǎo)體工藝中利用化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)處理所述基底層的底面后鍍上反射層而制作。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的前感光式半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0009]圖2為圖1的前感光式半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的部分放大圖。
[0010]圖3為本發(fā)明一實(shí)施例的前感光式半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制作方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]以下說(shuō)明內(nèi)容包含本發(fā)明的實(shí)施方式，以便理解本發(fā)明如何應(yīng)用于實(shí)際狀況。須注意的是，在以下圖式中，與本發(fā)明技術(shù)無(wú)關(guān)的部份已被省略，同時(shí)為彰顯組件之間的關(guān)系，附圖里各組件之間的比例與真實(shí)的組件之間的比例并不一定相同。
[0012]圖1示出了本發(fā)明的一實(shí)施例。前感光式半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)10具有透光層101、芯片結(jié)構(gòu)12、光感測(cè)區(qū)102、至少一電路部分103、基底層104以及反射層105 ;其中，該基底層104具有頂面401及底面402。
[0013]所述芯片結(jié)構(gòu)12包含所述光感測(cè)區(qū)102、所述至少一電路部分103以及所述基底層104。所述光感測(cè)區(qū)102包含多個(gè)光電組件(optoelectronic device)用于感測(cè)光能量并產(chǎn)生電信號(hào)，例如包含呈陣列式排列的多個(gè)光電二極管1021(如圖2所示)，并形成在所述基底層104中靠近所述頂面401的一側(cè)，用于感測(cè)來(lái)自所述基底層104的頂面401方向的光線。在基底層形成多個(gè)光電組件的方式已為公知，因此這里不再贅述。
[0014]所述至少一電路部分103為形成在所述基底層104中的控制電路，用于控制該光感測(cè)區(qū)102的電荷獲取(charge acquisit1n)、重置(reset)及電荷轉(zhuǎn)移(chargetransferring)，更具體而言，所述至少一電路部分103可包含多個(gè)晶體管(transistor)用于控制光電二極管1021的電荷獲取、重置及電荷轉(zhuǎn)移。某些實(shí)施例中，所述電路部分103還可直接進(jìn)行影像信號(hào)后處理，可視不同應(yīng)用而定。
[0015]以下概述各結(jié)構(gòu)之間的相對(duì)位置關(guān)系，結(jié)合附圖，以便了解本發(fā)明的作用。
[0016]所述透光層101具有上表面301及下表面302，其中所述上表面302用于接收入射光線，該入射光線經(jīng)過(guò)所述透光層101之后，穿出所述下表面302而形成出射光線抵達(dá)所述芯片結(jié)構(gòu)12。本發(fā)明中，所述芯片結(jié)構(gòu)12所包含的光感測(cè)組件1021被設(shè)計(jì)為有效吸收光線的唯一組件。一般而言，穿過(guò)所述透光層101的光線(即出射光線)中，直接射到所述光感測(cè)組件1021的部分，例如圖中的光線202，會(huì)直接被所述光感測(cè)組件1021吸收。但實(shí)際上，仍有些出射光線會(huì)被浪費(fèi)掉，例如光線204，其代表抵達(dá)所述光感測(cè)組件1021的出射光線無(wú)法完全被吸收，而有一部分穿過(guò)了所述光感測(cè)區(qū)102及所述基底層104 ;又例如光線206，其并未抵達(dá)所述光感測(cè)組件1021，因而無(wú)法被所述光感測(cè)組件1021吸收。
[0017]本發(fā)明中，該基底層104具有經(jīng)過(guò)表面處理的底面402，經(jīng)過(guò)表面處理之后，可以在該底面402上形成反射層105。由此，當(dāng)未被初次吸收的部分出射光線抵達(dá)該所述反射層105后，可以經(jīng)由該反射層105的反射，再次將該部分出射光線反射回所述光感測(cè)區(qū)102，使該光感測(cè)區(qū)102能再次吸收反射的出射光線。例如圖1中的光線204，便可穿過(guò)所述反射層105而再次被所述光感測(cè)區(qū)102吸收，以增加光吸收效率。
[0018]須注意，上述光線202、204用以說(shuō)明本發(fā)明的作用，在真實(shí)實(shí)施例中，光線可能具有多種行進(jìn)方向，但仍可經(jīng)由本發(fā)明的反射層105結(jié)構(gòu)，使光感測(cè)區(qū)102能夠更有效率地吸收穿過(guò)所述透光層101的光線。
[0019]上述基底層104的表面處理可經(jīng)由將該基底層104的底面402進(jìn)行研磨來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如半導(dǎo)體工藝中的化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)，或者晶圓級(jí)封裝(CSP)中的磨光(grinding)等，但并不以此為限。研磨的目的，是將所述基底層104的底面402形成平滑表面，以便后續(xù)形成所述反射層105時(shí)，能夠較好地將光線反射回去；其中，所述反射層105的材質(zhì)并無(wú)特定限制，只要能反射相對(duì)所述光感測(cè)區(qū)102的吸收頻譜(absorpt1n spectrum)的光即可。當(dāng)使用研磨來(lái)處理所述基底層104的表面時(shí)，可以將該基底層104的厚度保持在數(shù)個(gè)到數(shù)十個(gè)微米(micrometer)的范圍；優(yōu)選地，所述基底層104的厚度可介于2微米至30微米間。
[0020]為了將沒(méi)有被初次吸收的光線反射回所述光感測(cè)區(qū)102，所述反射層105可設(shè)置于所述光感測(cè)區(qū)102下方，并至少與所述光感測(cè)區(qū)102占有相同尺寸的面積?？紤]到光線可能以多個(gè)方向行進(jìn)，優(yōu)選地，所述反射層105所占有的面積可大于并涵蓋所述光感測(cè)區(qū)102 (或光電二極管1021)所占有的面積。
[0021]其它實(shí)施例中，若所述光感測(cè)區(qū)102的光吸收率良好，所述反射層105可僅相對(duì)于所述光感測(cè)區(qū)102的外緣而設(shè)置且向外延伸。在一實(shí)施例中，所述反射層105例如形成環(huán)狀，而使得所述光感測(cè)區(qū)102(或光電二極管1021)的中間部分不相對(duì)于該反射層105，因此僅有經(jīng)過(guò)所述光感測(cè)區(qū)102周?chē)粗苯咏?jīng)過(guò)所述光感測(cè)區(qū)102的光線被所述環(huán)狀光感測(cè)區(qū)102所反射。
[0022]上述透光層101的材質(zhì)的選擇以能夠讓目標(biāo)顏色的光線穿過(guò)為基準(zhǔn)，例如對(duì)于設(shè)計(jì)用來(lái)吸收可見(jiàn)光的產(chǎn)品，則需要選用透明的材質(zhì)，使光線能夠穿透，例如玻璃；對(duì)于設(shè)計(jì)用來(lái)吸收不可見(jiàn)光(例如，紅外光)的產(chǎn)品，則可以選用不透明但允許紅外光穿透的材質(zhì)。所述透光層101也可再與濾光層結(jié)合，但非本發(fā)明的重點(diǎn)，熟知此項(xiàng)技術(shù)的人，可以在理解本發(fā)明之后加以應(yīng)用，而不脫離本發(fā)明的范圍。
[0023]上前透光層101也可與透鏡結(jié)合，或者形成具有透鏡功能的上表面和/或下表面，以使