具有改良光吸收效率的前感光式半導體結構及其制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導體結構，尤其地，涉及一種具有改良光吸收效率的前感光式半導體結構及其制作方法。
【背景技術】
[0002]公知技術中，前感光式半導體結構在吸收光線時，對于沒有進入光感測組件的光線，以及第一次進入光感測組件但沒有被完全吸收的部分光線，并無法有效再次利用，因此光吸收效率(light absorpt1n efficiency)并不好。

【發(fā)明內容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明提供一種前感光式半導體結構及其制作方法，其對該前感光式半導體結構的基底層底面進行處理，并在處理過后的基底層底面上形成光反射層。通過該光反射層將第一次沒有被光感測組件所吸收的光線，反射回光感測組件，以增加光吸收效率。
[0004]本發(fā)明提供一種前感光式半導體結構，包含透光層、芯片結構以及反射層。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，且該入射光線經過所述透光層后穿出所述下表面而形成出射光線。所述芯片結構包含光感測區(qū)以及基底層，其中一部分出射光線依次穿過所述光感測區(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區(qū)而再次被所述光感測區(qū)吸收。
[0005]本發(fā)明還提供一種前感光式半導體結構，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體結構的制作方法，包含下列步驟:提供影像感測芯片，其中該影像感測芯片包含基底層及多個金屬線路層，所述基底層包含光感測區(qū)并具有頂面及底面，且所述多個金屬線路層位于所述頂面上方；研磨所述影像感測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)明實施例的前感光式半導體結構中，所述反射層例如可在封裝過程中利用磨光(grinding)處理所述基底層的底面后鍍上反射層而制作，或在半導體工藝中利用化學機械研磨(CMP)處理所述基底層的底面后鍍上反射層而制作。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明一實施例的前感光式半導體結構的剖視圖。
[0009]圖2為圖1的前感光式半導體結構的部分放大圖。
[0010]圖3為本發(fā)明一實施例的前感光式半導體結構的制作方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0011]以下說明內容包含本發(fā)明的實施方式，以便理解本發(fā)明如何應用于實際狀況。須注意的是，在以下圖式中，與本發(fā)明技術無關的部份已被省略，同時為彰顯組件之間的關系，附圖里各組件之間的比例與真實的組件之間的比例并不一定相同。
[0012]圖1示出了本發(fā)明的一實施例。前感光式半導體結構10具有透光層101、芯片結構12、光感測區(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]所述芯片結構12包含所述光感測區(qū)102、所述至少一電路部分103以及所述基底層104。所述光感測區(qū)102包含多個光電組件(optoelectronic device)用于感測光能量并產生電信號，例如包含呈陣列式排列的多個光電二極管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，用于感測來自所述基底層104的頂面401方向的光線。在基底層形成多個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，用于控制該光感測區(qū)102的電荷獲取(charge acquisit1n)、重置(reset)及電荷轉移(chargetransferring)，更具體而言，所述至少一電路部分103可包含多個晶體管(transistor)用于控制光電二極管1021的電荷獲取、重置及電荷轉移。某些實施例中，所述電路部分103還可直接進行影像信號后處理，可視不同應用而定。
[0015]以下概述各結構之間的相對位置關系，結合附圖，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，該入射光線經過所述透光層101之后，穿出所述下表面302而形成出射光線抵達所述芯片結構12。本發(fā)明中，所述芯片結構12所包含的光感測組件1021被設計為有效吸收光線的唯一組件。一般而言，穿過所述透光層101的光線(即出射光線)中，直接射到所述光感測組件1021的部分，例如圖中的光線202，會直接被所述光感測組件1021吸收。但實際上，仍有些出射光線會被浪費掉，例如光線204，其代表抵達所述光感測組件1021的出射光線無法完全被吸收，而有一部分穿過了所述光感測區(qū)102及所述基底層104 ;又例如光線206，其并未抵達所述光感測組件1021，因而無法被所述光感測組件1021吸收。
[0017]本發(fā)明中，該基底層104具有經過表面處理的底面402，經過表面處理之后，可以在該底面402上形成反射層105。由此，當未被初次吸收的部分出射光線抵達該所述反射層105后，可以經由該反射層105的反射，再次將該部分出射光線反射回所述光感測區(qū)102，使該光感測區(qū)102能再次吸收反射的出射光線。例如圖1中的光線204，便可穿過所述反射層105而再次被所述光感測區(qū)102吸收，以增加光吸收效率。
[0018]須注意，上述光線202、204用以說明本發(fā)明的作用，在真實實施例中，光線可能具有多種行進方向，但仍可經由本發(fā)明的反射層105結構，使光感測區(qū)102能夠更有效率地吸收穿過所述透光層101的光線。
[0019]上述基底層104的表面處理可經由將該基底層104的底面402進行研磨來實現，例如半導體工藝中的化學機械研磨(CMP)，或者晶圓級封裝(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，能夠較好地將光線反射回去；其中，所述反射層105的材質并無特定限制，只要能反射相對所述光感測區(qū)102的吸收頻譜(absorpt1n spectrum)的光即可。當使用研磨來處理所述基底層104的表面時，可以將該基底層104的厚度保持在數個到數十個微米(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]為了將沒有被初次吸收的光線反射回所述光感測區(qū)102，所述反射層105可設置于所述光感測區(qū)102下方，并至少與所述光感測區(qū)102占有相同尺寸的面積。考慮到光線可能以多個方向行進，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區(qū)102 (或光電二極管1021)所占有的面積。
[0021]其它實施例中，若所述光感測區(qū)102的光吸收率良好，所述反射層105可僅相對于所述光感測區(qū)102的外緣而設置且向外延伸。在一實施例中，所述反射層105例如形成環(huán)狀，而使得所述光感測區(qū)102(或光電二極管1021)的中間部分不相對于該反射層105，因此僅有經過所述光感測區(qū)102周圍而未直接經過所述光感測區(qū)102的光線被所述環(huán)狀光感測區(qū)102所反射。
[0022]上述透光層101的材質的選擇以能夠讓目標顏色的光線穿過為基準，例如對于設計用來吸收可見光的產品，則需要選用透明的材質，使光線能夠穿透，例如玻璃；對于設計用來吸收不可見光(例如，紅外光)的產品，則可以選用不透明但允許紅外光穿透的材質。所述透光層101也可再與濾光層結合，但非本發(fā)明的重點，熟知此項技術的人，可以在理解本發(fā)明之后加以應用，而不脫離本發(fā)明的范圍。
[0023]上前透光層101也可與透鏡結合，或者形成具有透鏡功能的上表面和/或下表面，以使