具有高纵横比金属孔径结构的光学指纹传感器的制作方法

具有高纵横比金属孔径结构的光学指纹传感器


背景技术：

1.基于准直器的传统显示器下光学指纹传感器需要由透明层隔开的多个开孔不透明层，以限制数值孔径并控制相邻感测像素之间的串扰。多孔和隔离层的制造使用相对昂贵的光刻工艺，因此不总是有利于成本、尺寸和其他因素的。
2.与光学指纹传感器一起使用的另一种方法是使用针孔作为光导管，将信号向下引导至传感元件或光电二极管。创建光导管的制造工艺包括钻孔/蚀刻和材料填充，这些工艺既复杂又不经济。
3.在典型的正面照明(fsi)图像传感器中，为了不阻挡入射光，光学传感区域上方的金属线或像素相对稀少，其可以通过被称为1p3m(1聚/3金属层)或1p4m(1聚/4金属层)结构的技术来实现。对于传统的准直器型光学指纹传感器，只利用顶层金属层(m3或m4)作为孔径层进行成像。


技术实现要素：

4.在第一方面，采用微透镜阵列(mla)和包括一个或多个不透明孔径挡板层的不透明孔径层的显示器下光学指纹传感器还可以包括用于有效角信号过滤和杂散光控制的高纵横比金属孔径结构。不同于完全依赖于不透明材料和孔，本文所公开的实施例利用用于过滤源自不希望的角度范围的信号并阻挡不期望的杂散光的图像传感器的固有金属层，可以以简化的工艺流程和较低的成本实现类似或更好的性能。来自传感器的固有金属层的层被有意地被引入感测区域，以形成高纵横比的金属孔径结构。感测区域中的金属层可以包括与不透明层中的孔对准的孔，并且还可以接地。
5.在另一方面，金属孔径结构具有h/d≥1的纵横比，其中h是在图像传感器的表面和离图像传感器最远的最上面的接地金属孔径层的顶表面之间的金属孔径结构的高度，d是最上面的接地金属孔径层中的孔径光阑的直径。金属孔径结构包括两至四个接地金属孔径层，并且还可以包括沉积在接地金属孔径层之上和之下的一个或多个抗反射层。
6.在另一方面，接地金属孔径层具有tm的厚度，介质层具有td的厚度，并且tm/td≤1。
7.此外，本文中公开的光学指纹传感器可以包括红外截止滤光器(ircf)层。
附图说明
8.图1图示了根据实施例的由安装在移动设备的屏幕下方的光学指纹传感器扫描的手指。
9.图2图示了实施例中具有高纵横比金属孔径结构的光学指纹传感器的截面侧视图。
10.图3图示了光在图2的光学指纹传感器内的代表性透射。
11.图4a为实施例中的单孔光学指纹传感器和射线束的一部分的示意性截面视图。
12.图4b为图4a的一部分的展开图。
13.图4c为图4b的一部分的展开图。
14.图5a和5b为实施例中的图示了图4c的单孔光学指纹传感器和光束的俯视图的波束轨迹图。
15.图6a和图6b为实施例中具有接地金属孔径层的像素的简化俯视布局图。
16.图7为实施例中包括抗反射层的图2的光学指纹传感器的一部分。
17.图8a
–
8b为实施例中具有不透明孔径层的光学指纹传感器的示意性截面视图，该不透明孔径层具有单个挡板层。
18.图9a
–
9b为实施例中具有不透明孔径层的光学指纹传感器的示意性截面视图，该不透明孔径层具有两个挡板层。
19.图10a
–
10b为实施例中具有不透明孔径层的光学指纹传感器的示意性截面视图，该不透明孔径层具有三个挡板层和红外截止滤光器(ircf)层。
具体实施方式
20.在整个说明书中对“一个示例”或“一个实施例”的提及是指结合该示例描述的特定特征、结构或特点包括在本发明的至少一个示例中。因此，在整个说明书中各处出现的短语“在一个示例中”或“在一个实施例中”不一定都是指代同一个示例。此外，在一个或多个示例中，可以以任何合适的方式组合特定的特征、结构或特点。
21.为了便于描述，在本文中可以使用空间相对术语，诸如“在
……
下方”、“在
……
之下”、“下”、“在
……
下面”、“在
……
上方”、“上”等，以描述一个元件或特征与其他一个或多个元件或特征的关系，如图所示。将理解的是，除了附图中描绘的定向之外，空间相对术语还意图涵盖设备在使用或操作中的不同定向。例如，如果附图中的设备被翻转，那么被描述为在其他元件或特征“之下”或“下方”或“下面”的元件将被定向为在其他元件或特征“上方”。因此，术语“在...之下”和“在...下面”可以涵盖上方和下方两个定向。可以将设备以其他方式将设备定向(旋转90度或以其他方向)，并相应地解释本文中使用的空间相对描述语。此外，还将理解的是，当一个层被称为在两个层“之间”时，它可以是两个层之间的唯一层，或者也可以存在一个或多个中间层。
22.术语半导体基板可以是指使用半导体(诸如硅、硅-锗、锗、砷化镓及其组合)形成的基板。术语半导体基板也可以指由一种或多种半导体形成的基板，该基板经历了在基板中形成区域和/或结的先前工艺步骤。半导体基板还可以包括各种特征，诸如掺杂和未掺杂的半导体、硅的外延层以及在基板上形成的其他半导体结构。
23.在整个说明书中，使用了几个技术术语。这些术语应具有其所属领域中的普通含义，除非在本文中专门限定或者它们的使用上下文明确地暗示为其他。应当注意的是，在本文件中，元素名称和符号可以互换使用(例如，si与硅)；但是，两者具有完全相同的含义。
24.图1图示了具有安装在显示器105下方的光学指纹传感器102的电子设备100，显示器105包括盖玻璃104和发光层106。光学指纹传感器102正在扫描指纹样本108。在实施例中，电子设备100可以是移动电话、平板电脑或具有显示器的其他电子设备。在实施例中，发光层106用不均匀照明图案照亮指纹样本108，该不均匀照明图案包括以下中的一种或多种：(i)交替的亮线和暗线，(ii)照明点，以及(iii)仅照亮指纹样本的部分，例如仅照亮指纹样本的一个边缘。照明的不均匀图案有助于确定由指纹样本108发射的角分布。
25.电子设备100包括通信地耦接至发光层106、光学指纹传感器102和存储器112的处
理器110。存储器112存储包括机器可读指令的应用程序114(例如，软件/固件)，当由处理器110执行时，机器可读指令使得发光层106和光学指纹传感器102捕获指纹样本108的图像。
26.图2图示了具有高纵横比金属孔径结构的光学指纹传感器200的截面侧视图。图2中图示的截面平行于由正交轴198x和198z形成的平面(在下文中称为x-z平面)，轴198x和198z均与轴198y正交。由正交轴198x和198y形成的平面(在下文中称为x-y平面)，以及平行于x-y平面的平面被称为水平平面。除非另有规定，本文中物体的高度是指物体沿轴198z的范围。在本文中，对轴x、y或z的提及分别是指轴198x、198y和198z。另外，在本文中，宽度是指物体沿x轴的范围，深度是指物体沿y轴的范围，厚度(或薄度)是指物体沿z轴的范围，并且竖直是指沿z轴的方向。另外，在本文中，上方是指沿轴198z在正方向上有一定距离的相对位置，而下方是指沿轴198z在负方向上有一定距离的相对位置。
27.光学指纹传感器200包括不透明孔径层204、金属孔径结构206和图像传感器208。在实施例中，光学指纹传感器200还包括微透镜阵列(mla)202。图像传感器208包括j个光电二极管210(0)、210(1)、210(2)
…
210(j-1)的像素阵列。mla202包括多个k个微透镜，212(0)、212(1)、212(2)
…
212(k-1)。每个微透镜212具有平行于轴198z的轴214(0)、214(1)、214(2)
…
214(k-1)。微透镜212位于图像传感器208的光敏表面216上方，以将光聚焦在图像传感器208上。在实施例中，一个微透镜212及其下方的对应孔可以覆盖图像传感器208的一个光电二极管210(j＝k)，或多于一个光电二极管(210)(j》k)。多个光电二极管210检测从指纹样本反射的光；然后，使用该检测到的光来生成指纹图像。
28.如图2所示，不透明孔径层204包括具有多个孔径光阑224的挡板层218。透明层220在挡板层218和mla212之间。透明层222在不透明挡板层218和金属孔径结构206之间。挡板层218位于光敏表面216上方的相应高度处，并且平行于光敏表面216。在实施例中，不透明孔径层204可以包括具有对应透明层的多个挡板层218，这将在下面进一步讨论。每个孔径光阑224与各自的光轴214中心对准。
29.在实施例中，由用于逻辑布线的金属层和从光学传感器读取像素数据时使用的电路形成高纵横比金属孔径结构。图像传感器208可以包括四个金属层，被称为m1、m2、m3和m4。通常，图像传感器208的m2/m3/m4金属线仅用于传感器的逻辑电路，但通常不存在于像素(感测)区域中。如本文中所公开的，为了形成所提出的高纵横比金属孔径结构206，增加了由固有的m2、m3、m4接地金属孔径层226b、226c和226d形成的精心设计的孔结构。增加的m2/m3/m4金属结构仅起光学孔的作用，但不具有任何逻辑功能。为了防止附加的金属结构干扰传感器的现有信号或引入任何寄生效应(导电或电阻)，它们都要接地。
30.金属孔径结构206包括至少两个接地金属孔径层226。在图2的实施例中，金属孔径结构206包括四个接地金属孔径层226a、226b、226c和226d。在实施例中，金属孔径结构206可以包括更多或更少的接地金属孔径层。在实施例中，接地金属孔径层226a可以对应于图像传感器208的m1层，接地金属孔径层226b可以对应于m2层，层226c可以对应于m3层，层226d可以对应于m4层。每个接地金属孔径层226a、226b、226c和226d包括与各自的轴214中心对准的对应的孔228a、228b、228c和228d。为了清楚地说明，在图2中仅指示了一个孔228d，但是每个接地金属孔径层226包括以各自的轴214为中心的等效孔。
31.如本文中所讨论的，mla212被认为在光学指纹传感器200的顶部处，而图像传感器208被认为在光学指纹传感器200的底部处。因此，任何层的顶表面是更接近mla212的表面，
如挡板层218在230处所示。
32.在实施例中，金属孔径结构206包括m≥2的多个接地金属孔径层，其中m是用于角过滤和阻挡杂散光的具有孔的金属层的数量。此外，金属孔径层206具有h/d≥1的纵横比，其中h是金属结构的高度(最上面的金属的顶表面和光电二极管的表面之间的距离)，d是最上面的金属孔的直径。此外，接地金属孔径层206具有tm/td≤1的厚度比，其中tm是金属层的厚度，td是下面的介质层的厚度(上、下金属层之间的距离)。厚度比越小，杂散光击中结构206的金属孔的侧壁的可能性越小。在结合图7讨论的实施例中，金属孔径结构206可以具有r≤5％的反射率，其中r是具有抗反射层的接地金属孔径层的反射率。金属的典型反射率为至少30％，可能高达90％，这可能导致多次反射。对于将在下文更详细讨论的低反射金属层，多次反射的影响变得可以忽略不计。
33.图3图示了光在光学指纹传感器300内的代表性透射。光学指纹传感器300是图2的光学指纹传感器200的示例，其具有两个挡板层308、310而不是一个挡板层218。图3除了mla202、不透明孔径层204、金属孔径结构206和图像传感器208之外，还包括显示器玻璃302，该显示器玻璃302是图1的盖玻璃104的示例。显示器玻璃302具有顶表面304，该顶表面是用于捕获用户指纹的物体平面。如图3所示的不透明孔径层204包括两个挡板层308和310，尽管可以使用任何数量的挡板层。杂散光306的示例被示出通过显示器玻璃302进入光学指纹传感器300。如图所示，不透明孔径层204中的一个或多个挡板层与金属孔径结构206一起提供有效的角信号过滤和杂散光控制。不同于完全依赖于多种不透明材料和孔的是，利用用于过滤源自不希望的角度范围的信号并阻挡不期望的杂散光的金属孔径结构206中的图像传感器的固有金属层m1、m2、m3和/或m4提供了与不透明孔径层204中的大量挡板层类似或更好的性能，从而简化了工艺流程并降低了成本。
34.图4a为光学指纹传感器300的一部分的示意性截面视图，图示了微透镜212和光电二极管210之间的两个不透明挡板层308和310的单个孔。图4b是图4a的一部分的展开图。
35.图4c是图4b的一部分的展开图。在以下讨论中最好一起查看图4a
–
4c。本文中讨论了光学指纹传感器中的各个层，但是附图中所示的具体实施例仅用于说明的目的。在所公开的任何实施例中可以使用任何数量的层。
36.图4a
–
4c示意性地图示了作为块的一系列孔，形成光束406、408和410的电磁能量的射线穿过这些孔。如上所描述的，孔与微透镜212的光轴中心对准。在图4a
–
4c的实施例中，不透明孔径层204包括两个挡板层308和310，以及两个透明层402a和402b。金属孔径结构206包括四个金属层，通常由介质层隔开，如在下文中将更详细地讨论的。不透明孔径层204或金属孔径结构206中可以包括更多或更少的层。
37.通过微透镜212的光束406、408和410产生的斑点大小约在顶部金属层226d(还被称为m4层)处达到最小值，然后逐渐增大。斑点大小由从顶部金属孔正上方的微透镜212(即，与同一光轴214对准的微透镜)进入的光束406的主射线和边缘射线所确定。金属层226c和/或226b(还被称为m3层和/或m2层)中的附加孔通常与顶部金属层226d的孔尺寸相同或更大。因此，金属孔径层226c和226b中的孔不会显著改变准直器的光收集能力，但会通过抑制穿过微透镜212进入的杂散光来提高其性能。
38.当下面的金属层226c和226b中的额外孔的大小被适当地设计时，除了减轻从准直器视场(fov)外的角度到达的杂散光外，它们还可以充当晕影畸变光线的挡板，从而在不会
显著影响信号强度的情况下增强图像质量和/或调制传递函数(mtf)。
39.图5a和5b为示出了实施例中图4a
–
4c的单孔光学指纹传感器200和光束406、408和410的俯视图的波束轨迹图。当下面的金属层中的额外孔的尺寸被适当地设计时，除了减轻从准直器视场(fov)外的角度到达的杂散光之外，它们还可充当晕影畸变光线的挡板，以在不会显著影响信号强度的情况下增强图像质量或mtf。图5a是光束406、408和410在孔径层226c(还被称为m3层)处的波束轨迹图。图5b是光束406、408和410在接地金属孔径层226b(还被称为m2层)处的波束轨迹图。如图所示，来自较大入射角(fov的外部场)的部分光线被孔径层226c和226b阻挡。
40.图6a和图6b为具有接地金属孔径层的像素的简化俯视布局图。图6a示出了具有在金属层m2中形成的孔的像素，图6b图示了具有在金属层m2和m3二者中形成的孔的像素。
41.图6a示出了两个像素的俯视布局图。m2金属层602表示从像素读取和控制像素的逻辑布线和电路。此外，在m2层中形成接地金属孔径层226b。对应于每个像素的孔228b形成在接地金属孔径层226b中。在图6a中，为了清楚起见，省略了层m3和m4。
42.图6b示出了如图6a的层m1和m2，并且还包括形成在m3层中的接地金属孔径层226c。对应于每个像素的孔228c形成在接地金属孔径层226c中。在图6b中，为了清楚起见，省略了层m4。
43.图7为图2的光学指纹传感器的区域的更详细的视图，示出了抗反射层702。半导体芯片中使用的典型金属材料，诸如铝或钨，表现出相对较高的反射率，这可能会由于金属层的顶表面或底表面的多次反射而引起附加的杂散光路径。为了进一步抑制来自接地金属孔径层226a、226b、226c和226d的杂散光和串扰，可以在金属层的顶部和下方上沉积有效的抗反射层702。在实施例中，接地金属孔径层226a、226b、226c和226d中的一个或全部可以包括抗反射层702，并且任何层可以在一侧或两侧包括抗反射层702。
44.图8a
–
8b、9a
–
9b和10a
–
10b是图示了本文中公开的变型和原理的光学指纹传感器的示意性截面视图。这些图的光学指纹传感器是图2的光学指纹传感器200的示例。参考图8a，光学指纹传感器800包括微透镜阵列(mla)802、不透明孔径层804、金属孔径结构806和图像传感器808。在图8a的实施例中，不透明孔径层804包括一个挡板层810和两个透明层812和814。金属孔径结构806包括具有不同孔尺寸的四个接地金属孔径层。在图8b中，光学指纹传感器816包括微透镜阵列(mla)802、不透明孔径层804和图像传感器808。金属孔径结构807包括孔尺寸相同的四个接地金属孔径层。光学指纹传感器800或816可以包括少于四个接地金属孔径层。
45.图9a
–
9b为实施例中具有不透明孔径层的光学指纹传感器的示意性截面视图，该不透明孔径层具有两个挡板层。光学指纹传感器900和920包括微透镜阵列(mla)902和图像传感器908。在图9a中，不透明孔径层904包括两个挡板层910和912以及三个透明层914、916和918。挡板层910中的孔尺寸不同于挡板层912中的孔尺寸。金属孔径结构906包括具有不同孔尺寸的四个接地金属孔径层。在图9b中，不透明孔径层905包括两个挡板层910和912以及两个透明层916和918。金属孔径结构907包括孔尺寸相同的四个接地金属孔径层。光学指纹传感器900或920可以包括少于四个接地金属孔径层。
46.图10a
–
10b为具有不透明孔径层的光学指纹传感器1000、1026的示意性截面视图，该不透明孔径层具有三个挡板层和红外截止滤光器(ircf)层。光学指纹传感器1000和1026
包括微透镜阵列(mla)1002、不透明孔径层1004、金属孔径结构1006和包括光电二极管阵列的图像传感器1008。不透明孔径层1004包括三个挡板层1010、1010和1014以及三个透明层1020、1022和1024。挡板层1010、1012和1014中的孔尺寸是不同的。金属孔径结构1006是本文中讨论的任何金属孔径结构的示例。在图10a中，icrf层1016嵌入在不透明孔径层204和金属孔径结构206之间。在图10b中，icrf层1016位于盖玻璃1018的正下方。
47.尽管公开了孔的具体层和类型，但是图8a
–
8b、9a
–
9b和10a
–
10b的任何光学指纹传感器可以包括2至4个接地金属孔径层，这些接地金属孔径层可以具有相同或不同的孔尺寸。
48.在不脱离本发明的范围的情况下，可以对以上方法和系统进行改变。因此应注意，在以上说明书中包含的内容或者附图中示出的内容应理解为说明性的而非限制性的。以下权利要求旨在覆盖本文描述的所有通用和特定特征，以及就语言而言可以说是介于两者之间的本发明方法和系统范围的所有陈述。
49.特征组合
50.上文描述的特征以及以下权利要求中的特征可以在不脱离本发明的范围的情况下以各种方式组合。以下列举的示例说明了一些可能的、非限制性的组合：
51.(a1)一种光学指纹传感器包括图像传感器，该图像传感器包括光电二极管阵列；不透明孔径层，该不透明孔径层位于图像传感器上方；和金属孔径结构，金属孔径结构位于不透明孔径层和光电二极管像素阵列之间，包括两个接地金属孔径层。
52.(a2)在传感器(a1)中，还包括用于通过不透明孔径层和金属孔径结构将来自物体平面的光聚焦到图像传感器上的微透镜阵列(mla)。
53.(a3)在传感器(a1)或(a2)中，每个接地金属孔径层对应于图像传感器的金属孔径层，并且还包括与mla的相应微透镜对准的孔径光阑阵列。
54.(a4)在传感器(a3)中，金属孔径结构具有h/d≥1的纵横比，其中h是在图像传感器的表面和离图像传感器最远的最上面的接地金属孔径层的顶表面之间的金属孔径结构的高度，d是最上面的接地金属孔径层中的孔径光阑的直径。
55.(a5)在传感器(a4)中，最上面的接地金属孔径层的孔径光阑的直径小于下面的接地金属孔径层的孔径光阑的直径。
56.(a6)在传感器(a5)中，每个接地金属孔径层的孔径光阑的直径小于下一个下面的接地金属孔径层的孔径光阑的直径。
57.(a7)在传感器(a1)
–
(a6)中任一种中，金属孔径结构包括两至四个接地金属孔径层。
58.(a8)在传感器(a1)
–
(a7)中任一种中，接地金属孔径层包括沉积在接地金属孔径层之上和之下的抗反射层。
59.(a9)在传感器(a8)中，具有防反射层的接地金属孔径层的反射率小于5％。
60.(a10)在传感器(a1)
–
(a9)中任一种中，金属孔径结构还包括在接地金属孔径层之间的介质层。
61.(a11)在传感器(a10)中，接地金属孔径层具有tm的厚度，介质层具有td的厚度，并且tm/td≤1。
62.(a12)在传感器(a1)
–
(a11)中任一种中，不透明孔径层还包括一个具有孔径光阑
阵列的不透明挡板层和两个透明层，并且金属孔径结构还包括四个接地金属孔径层，每个接地金属孔径层具有对应于不透明孔径层中的孔径光阑阵列的孔径光阑阵列。
63.(a13)在传感器(a1)
–
(a12)中任一种中，不透明孔径层还包括两个具有孔径光阑阵列的不透明挡板层和两个透明层，并且金属孔径结构还包括四个接地金属孔径层，每个接地金属孔径层具有对应于不透明孔径层中的孔径光阑阵列的孔径光阑阵列。
64.(a14)在传感器(a13)中，图像传感器上方的三个接地金属孔径层中的每个接地金属孔径层的孔径光阑具有相同的直径。
65.(a15)在传感器(a1)
–
(a14)中任一种中，不透明孔径层还包括两个具有孔径光阑阵列的不透明挡板层和三个透明层，并且金属孔径结构还包括四个接地金属孔径层，每个接地金属孔径层具有对应于不透明孔径层中的孔径光阑阵列的孔径光阑阵列。
66.(a16)在传感器(a15)中，图像传感器上方的三个接地金属孔径层中的每个接地金属孔径层的孔径光阑具有相同的直径。
67.(a17)在传感器(a1)
–
(a16)中任一种中，不透明孔径层还包括三个不透明挡板层，每个不透明挡板层具有孔径光阑阵列，并且在上面的不透明挡板层中的孔径光阑的直径比下面的不透明挡板层中的孔径光阑的直径宽。
68.(a18)在传感器(a1)
–
(a17)中任一种中，红外截止滤光器(ircf)层。
69.(a19)在传感器(a18)中，在不透明孔径层和金属孔径结构之间嵌入该ircf层。
70.(a20)在传感器(a18)中，不透明孔径层上方的微透镜阵列(mla)和该mla上方的盖玻璃层，该ircf层涂覆在与mla相邻的盖玻璃层的表面上，该盖玻璃层的上表面形成物体平面。

技术特征：
1.一种光学指纹传感器，包括：图像传感器，所述图像传感器包括光电二极管阵列；不透明孔径层，所述不透明孔径层位于所述图像传感器上方；和金属孔径结构，所述金属孔径结构位于所述不透明孔径层和光电二极管像素阵列之间，包括两个接地金属孔径层。2.根据权利要求1所述的光学指纹传感器，还包括用于使来自物体平面的光通过所述不透明孔径层和所述金属孔径结构聚焦到所述图像传感器上的微透镜阵列(mla)。3.根据权利要求2所述的光学指纹传感器，其中每个所述接地金属孔径层对应于所述图像传感器的所述金属孔径层，并且还包括与所述mla的相应微透镜对准的孔径光阑阵列。4.根据权利要求3所述的光学指纹传感器，其中所述金属孔径结构具有h/d≥1的纵横比，其中h是在所述图像传感器的表面和离所述图像传感器最远的最上面的接地金属孔径层的顶表面之间的所述金属孔径结构的高度，d是所述最上面的接地金属孔径层中的所述孔径光阑的直径。5.根据权利要求4所述的光学指纹传感器，其中所述最上面的接地金属孔径层的所述孔径光阑的所述直径小于下面的接地金属孔径层的孔径光阑的直径。6.根据权利要求5所述的光学指纹传感器，其中每个接地金属孔径层的孔径光阑的直径小于下一个下面的接地金属孔径层的孔径光阑的直径。7.根据权利要求1所述的光学指纹传感器，其中所述金属孔径结构包括两至四个接地金属孔径层。8.根据权利要求1所述的光学指纹传感器，其中所述接地金属孔径层包括沉积在所述接地金属孔径层之上和之下的抗反射层。9.根据权利要求8所述的光学指纹传感器，其中具有抗反射层的所述接地金属孔径层的反射率小于5％。10.根据权利要求1所述的光学指纹传感器，其中所述金属孔径结构还包括在所述接地金属孔径层之间的介质层。11.根据权利要求10所述的光学指纹传感器，其中所述接地金属孔径层具有t
m
的厚度，所述介质层具有t
d
的厚度，并且t
m
/t
d
≤1。12.根据权利要求1所述的光学指纹传感器，其中所述不透明孔径层还包括一个具有孔径光阑阵列的不透明挡板层和两个透明层，并且所述金属孔径结构还包括四个接地金属孔径层，每个所述接地金属孔径层具有对应于所述不透明孔径层中的所述孔径光阑阵列的孔径光阑阵列。13.根据权利要求1所述的光学指纹传感器，其中所述不透明孔径层还包括两个不透明挡板层和两个透明层，每个所述不透明挡板层具有孔径光阑阵列，并且所述金属孔径结构还包括四个接地金属孔径层，每个所述接地金属孔径层具有对应于所述不透明孔径层中的所述孔径光阑阵列的孔径光阑阵列。14.根据权利要求13所述的光学指纹传感器，其中在所述图像传感器上方的三个接地金属孔径层中的每个接地金属孔径层的所述孔径光阑具有相同的直径。15.根据权利要求1所述的光学指纹传感器，其中所述不透明孔径层还包括两个不透明挡板层和三个透明层，每个所述不透明挡板层具有孔径光阑阵列，并且所述金属孔径结构
还包括四个接地金属孔径层，每个所述接地金属孔径层具有对应于所述不透明孔径层中的所述孔径光阑阵列的孔径光阑阵列。16.根据权利要求15所述的光学指纹传感器，其中在所述图像传感器上方的三个接地金属孔径层中的每个接地金属孔径层中的孔径光阑具有相同的直径。17.根据权利要求1所述的光学指纹传感器，其中所述不透明孔径层还包括三个不透明挡板层，每个所述不透明挡板层具有孔径光阑阵列，并且在上面的不透明挡板层中的孔径光阑的直径比下面的不透明挡板层中的孔径光阑的直径宽。18.根据权利要求1所述的光学指纹传感器，还包括红外截止滤光器(ircf)层。19.根据权利要求18所述的光学指纹传感器，其中在所述不透明孔径层和所述金属孔径结构之间嵌入所述ircf层。20.根据权利要求18所述的光学指纹传感器，还包括在所述不透明孔径层上方的微透镜阵列(mla)和所述mla上方的盖玻璃层，所述ircf层涂覆在与所述mla相邻的所述盖玻璃层的表面上，所述盖玻璃层的上表面形成物体平面。

技术总结
一种采用微透镜阵列(MLA)和不透明孔径层的显示器下光学指纹传感器包括用于有效的角信号过滤和杂散光控制的高纵横比金属孔径结构。本文中公开的实施例不依赖于一个或多个不透明的孔径挡板层，而是利用用于过滤源自不希望的角度范围的信号并阻挡不期望的杂散光的图像传感器的固有金属层，可以以简化的工艺流程和较低的成本实现类似或更好的性能。来自传感器的固有金属层的层被有意带入感测区域，以形成高纵横比的金属孔径结构。感测区域中的金属层可以包括与不透明层中的孔对准的孔，并且也可以接地。也可以接地。也可以接地。


技术研发人员：许世欣 邓兆展
受保护的技术使用者：豪威科技股份有限公司
技术研发日：2023.03.21
技术公布日：2023/9/26