(57)【要約】  イメージセンサ構造とコリメータフィルタとを統合させるための方法及びシステムは、イメージセンサセミコンダクタウェハとの統合のためのウェハレベルでコリメータフィルタを形成するための製造方法及び関連する構造を備える。光学的バイオメトリックセンサの作製方法は、コリメータフィルタ層をイメージセンサウェハ上に形成し、コリメータフィルタ層内の複数の光コリメートアパーチャは、イメージセンサウェハ内の複数の光センシング素子と位置合わせされ、イメージセンサウェハ上に前記コリメータフィルタ層を形成した後、前記イメージセンサウェハを複数の個々の光学センサにシンギュレートすることを含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学的バイオメトリックセンサの作製方法であって、
コリメータフィルタ層をイメージセンサウェハ上に形成し、前記コリメータフィルタ層内の複数の光コリメートアパーチャは、前記イメージセンサウェハ内の複数の光センシング素子と位置合わせされ、
前記イメージセンサウェハ上に前記コリメータフィルタ層を形成した後、前記イメージセンサウェハを複数の個々の光学センサにシンギュレートする、
ことを含む方法。
【請求項２】
前記コリメータフィルタ層を形成することは、前記イメージセンサウェハの正面側に配置された１つ以上の再分配層に、前記複数の光コリメートアパーチャを形成し、前記イメージセンサウェハの光センシング素子のための電気回路を配線することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複数の光コリメートアパーチャを形成することは、前記１つ以上の再分配層内の前記光コリメートアパーチャの側壁上に光吸収材料をコーティングすることを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記複数の光コリメートアパーチャを形成することは、前記イメージセンサウェハの前記正面側の選択された部分をエッチングすることを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記コリメータフィルタ層を前記イメージセンサウェハ上に形成することは、
複数の光コリメートアパーチャを有するコリメータフィルタウェハを形成し、
前記コリメータフィルタウェハを前記イメージセンサウェハに取り付けることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記コリメータフィルタウェハを形成することは、
背面側と、前記背面側とは反対側の研磨された正面側と、を有するウェハ基板を配設し、前記ウェハ基板は初期厚さを有し、
前記研磨された正面側にパターニングされたマスク層を形成し、前記パターニングされたマスク層は、前記ウェハ基板の前記正面側を露出する複数の露出ホールを有し、
前記ウェハ基板を前記背面側から、前記初期厚さより薄い目標厚さに薄化し、
前記ウェハ基板の前記正面側をエッチングして、前記パターニングされたマスク層内の複数の露出ホールに対応する前記複数の光コリメートアパーチャを形成し、前記光コリメートアパーチャのそれぞれは前記ウェハ基板の前記目標厚さを完全に貫通して延出する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
さらに、ウェハの薄化の前に、前記研磨された正面側に第１の支持構造を取り付け、
ウェハの薄化の後で、前記正面側から前記第１の支持構造を取り外し、
前記正面側をエッチングする前に、前記背面側に第２の支持構造を取り付け、
前記正面側をエッチングした後で、前記背面側から前記第２の支持構造を取り外す、
ことを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の支持構造及び前記第２の支持構造はそれぞれＵＶテープを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記初期厚さは約５００μｍより大きく、前記目標厚さは約３０μｍから約３００μｍの間である、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
さらに、前記ウェハ基板の前記正面側のエッチング中又は前記パターニングされたマスク層の形成中に前記ウェハ基板の前記正面側に基準位置合わせ標を作製することを含む請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
前記コリメータフィルタウェハを前記イメージセンサウェハに取り付けることは、
前記ウェハ基板の前記正面側の基準位置合わせ標を前記イメージセンサウェハ上の基準標に位置合わせし、
前記コリメータフィルタウェハを前記イメージセンサウェハに接合することを含む、
請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記パターニングされたマスク層を形成することは、マスキング材料層を、研磨された正面側に形成し、マスキング材料層をパターニングして、複数の露出ホールを有する前記パターニングされたマスク層を形成することを含む、請求項に６に記載の方法。
【請求項１３】
前記マスキング材料層はフォトレジスト材料を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記コリメータフィルタウェハを形成することは、複数のスクライブラインペアを形成することを含み、各スクライブラインペアが前記コリメータフィルタウェハ内でペア間に除去領域を画定し、前記イメージセンサウェハは、前記コリメータフィルタウェハの前記除去領域の下にボンドパッドペアを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項１５】
前記イメージセンサウェハをシンギュレートすることはさらに、各スクライブラインペア間の前記コリメータフィルタウェハにおける各除去領域を、ハーフカットダイシングにより又はエッチングにより除去して、それにより、前記イメージセンサウェハ内の各ボンドパッドペアを露出することを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
シンギュレートすることはさらに、各ボンドパッドペアの各ボンドパッド間の前記イメージセンサウェハをダイシングすることを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記コリメータフィルタウェハを形成することがさらに、
ウェハ基板の背面側を支持構造に取り付け、前記ウェハ基板は、背面側及び前記背面側に対して反対側の正面側を有し、前記ウェハ基板は初期厚さを有し、
前記ウェハ基板を前記正面側から、前記初期厚さより薄い目標厚さに薄化し、
前記正面側にパターニングされたマスク層を形成し、前記マスク層は複数の露出ホールを有し、その露出ホールを介して前記正面側が露出され、
前記正面側をエッチングして、前記複数の露出ホールを通る前記複数の光コリメートアパーチャを形成し、前記光コリメートアパーチャのそれぞれは前記ウェハ基板の前記目標厚さを完全に貫通して延出することを含み、
コリメータフィルタウェハを前記イメージセンサウェハに取り付けることは、
前記エッチングされたウェハ基板の前記正面側を前記イメージセンサウェハに取り付け、
前記ウェハ基板から前記支持構造を除去することを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項１８】
前記支持構造はＵＶテープ又はキャリアウェハを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記支持構造の除去は、取り付けの後に行われる、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記初期厚さは約５００μｍより大きく、前記目標厚さは約３０μｍから約３００μｍの間である、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
前記エッチングされたウェハ基板の前記正面側を前記イメージセンサウェハに取り付ける前及び前記支持構造を除去する前に、エッチングされたウェハをダイシングすることをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
前記正面側のエッチング中に前記ウェハ基板をダイシングすることをさらに含む請求項１７に記載の方法。
【請求項２３】
前記光コリメートアパーチャのそれぞれの平均径に対する前記コリメータフィルタウェハの厚さのアスペクト比は、約３：１から３０：１の範囲である、請求項５に記載の方法。
【請求項２４】
前記コリメータフィルタ層を前記イメージセンサウェハ上に形成することは、
背面側と、前記背面側とは反対側の研磨された正面側と、を有するウェハ基板を配設し、前記ウェハ基板は初期厚さを有し、
前記研磨された正面側にパターニングされたマスク層を形成し、前記パターニングされたマスク層は複数の露出ホールを有し、その露出ホールを介して前記正面側が露出され、
前記正面側をエッチングして、前記露出ホールを貫通する複数のビアを形成し、複数のビアそれぞれは導電性材料がなく、前記ウェハ基板内に、前記初期厚さより少ない目標深さに部分的に延出し、
前記エッチングされたウェハ基板の前記正面側を、前記イメージセンサウェハに取り付け、
前記エッチングされたウェハ基板を前記背面側から、目標厚さに薄化して複数のビアを露出し、露出された複数のビアは複数の光コリメートアパーチャに対応する、請求項１に記載の方法。
【請求項２５】
さらに、エッチング前に、前記ウェハ基板の前記背面側に支持構造を取り付け、
薄化の前に前記背面側から前記支持構造を除去することを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記支持構造はＵＶテープを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記初期厚さは約５００μｍより大きく、前記目標厚さは約３０μｍから約３００μｍの間である、請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
前記光コリメートアパーチャのそれぞれの平均径に対する前記目標厚さのアスペクト比は、約３：１から３０：１の範囲である、請求項２４に記載の方法。
【請求項２９】
前記光コリメートアパーチャのそれぞれの径に対する各光コリメートアパーチャの深さのアスペクト比は、１２：１から３０：１の範囲にある、請求項１に記載の方法。
【請求項３０】
前記複数のコリメータフィルタ層を形成することは、前記光コリメートアパーチャをイメージセンサウェハの背面側に形成することを含み、前記イメージセンサウェハの正面側は１つ以上の再分配層を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３１】
さらに、第２の電気回路ウェハを前記イメージセンサウェハの前記正面側に、複数の貫通シリコンビア（ＴＳＶ）接続を用いて取り付けることを含む請求項２に記載の方法。
【請求項３２】
前記複数の光コリメートアパーチャを形成することは、前記イメージセンサウェハの前記背面側の選択された部分をエッチングすることを含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３３】
バイオメトリックセンシングのための複数の光学センサデバイスを有する光学センサウェハであって、
光センサデバイスのアレイを備えたイメージセンサウェハと、
前記イメージセンサウェハ上に配置されたコリメータフィルタ層を備え、前記コリメータフィルタ層は光コリメートフィルタ素子のアレイを備え、前記光コリメートアパーチャ素子のアレイは、光センシングデバイスのアレイに位置合わせされている、光学センサウェハ。
【請求項３４】
各光コリメートフィルタ素子は複数の光コリメートアパーチャを含み、各光センサデバイスは対応する複数の光センシング素子を含む、請求項３３に記載の光学センサウェハ。
【請求項３５】
各コリメートフィルタ素子は前記光コリメートアパーチャ間に配置された遮光部を含み、
各光センサデバイスは、対応する前記複数の光コリメートアパーチャの下に配置された複数の光センシング素子と、対応する遮光部の下に配置された非センシング電気回路を備える、請求項３４に記載の光学センサウェハ。
【請求項３６】
前記コリメータフィルタ層が複数のスクライブラインペアを備え、各スクライブラインペアが前記コリメータフィルタウェハ内でペア間に除去領域を画定し、前記イメージセンサウェハは、前記複数の光学センサそれぞれの前記コリメータフィルタウェハの前記除去領域の下にボンドパッドペアを含む、請求項３３に記載の光学センサウェハ。
【請求項３７】
前記イメージセンサウェハはその上に形成された複数の貫通シリコンビア（ＴＳＶ）を含む、請求項３３に記載の光学センサウェハ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１５年１０月７日に出願された「指紋感知用イメージセンサ構造」というタイトルの米国仮特許出願第６２／２３８，６０３号の利益を米国特許法第１１９条（ｅ）の下で主張し、同仮特許出願は参照により全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は一般に光学センサに関し、より詳細にはコリメータを用いた光学センサに関する。
【背景技術】
【０００３】
オブジェクトイメージングは種々の用途に役立つ。例として、生体認証システムは、認識システムを組み込んだデバイスのユーザを認証するおよび／または検証するために生体を撮像する。バイオメトリックイメージングは、認識目的のために、個々の識別を検証するための確実で非侵入型の方式を提供する。種々のタイプのセンサが、バイオメトリックイメージングに用いられてよい。
【０００４】
指紋は、種々の他のバイオメトリック特性と同様に、弁別的な個人的特性に基づいており、したがって、個人を認識するための確実な機構を提供する。したがって、指紋センサは多くの潜在的用途を有する。例えば、指紋センサは、セキュリティチェックポイント等の定置型用途におけるアクセス制御を提供するために用いられ得る。指紋センサは、セルフォン、ウェアラブルスマートデバイス（例えば、スマートウォッチおよびアクティビティトラッカー）、タブレットコンピュータ、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、ナビゲーションデバイスおよびポータブルゲームデバイス等のモバイルデバイスにアクセス制御を提供するためにも用いられ得る。したがって、いくつかの用途、特にモバイルデバイスに関連する用途は、サイズが小さく且つ信頼性が高い認識システムを要求する可能性がある。
【０００５】
ほとんどの市販の指紋センサは光学または容量式センシング技術に基づく。生憎、従来型光学的指紋センサはモバイルデバイスおよびその他の一般民生用電子デバイスに実装されるには大きすぎ、それらの使用を、センサのサイズが制約されないドアアクセス制御端末およびその他の用途に限定している。
【０００６】
その結果、ほとんどのモバイルデバイスにおける指紋センサは、指紋の稜線および谷線形状を感知するように構成されたセンシングアレイを有する容量式センサである。典型的に、これらの指紋センサは、絶対容量（「自己容量」として知られる場合もある）またはトランス容量（「相互容量」として知られる場合もある）のいずれかを検出する。いずれの場合にも、アレイ内の各センシング素子での容量は、稜線が存在するか谷線が存在するかによって変動し、これらの変動が電気的に検出されて指紋のイメージを形成する。
【発明の概要】
【０００７】
容量式指紋センサはある程度の利点を提供するが、ほとんどの市販の容量式指紋センサは、指紋が、センシングアレイに近い感知面に接触することを要求するため、大きな距離にわたり微細な稜線および谷線を感知することは難しい。容量式センサが、多くのスマートフォンやその他のモバイルデバイスのディスプレイを保護する厚いカバーガラス（本明細書では「カバーレンズ」と呼ばれることもある）等の厚い層を通して指紋を検出することは依然としてかなりの難題である。この問題に対処するために、ディスプレイの傍らの領域内においてカバーガラスに切り欠きが形成されることが多く、別個の容量式指紋センサ（機械式ボタンと一体化されていることが多い）が、切り欠き領域内に配置され、その結果、カバーガラスを介して感知する必要なく指紋を検出できる。切り欠きの必要が、デバイスの面上にフラッシュサーフェスを形成することを困難にしており、ユーザの経験を損ない、製造を複雑化している。機械式ボタンの存在はさらに、貴重なデバイスの所有面積を占有する。
【０００８】
本開示の実施形態は、イメージセンサ構造をコリメータフィルタと一体化するための方法およびシステムを提供し、コリメータフィルタを、イメージセンサ半導体ウェハと一体化するためにウェハレベルで形成するための製造方法および関連する構造を含む。
【０００９】
一実施形態により、光学的バイオメトリックセンサ（例えば、光学的指紋センサ）を製作する方法が提供される。方法は、典型的に、イメージセンサウェハ上にコリメータフィルタ層を形成することを含み、コリメータフィルタ層内の複数の光コリメートアパーチャはイメージセンサウェハ内の複数の光センシング素子と位置合わせされ、さらに、イメージセンサウェハ上にコリメータフィルタ層を形成した後で、イメージセンサウェハを複数の個々の光学サンサにシンギュレートすることを含む。特定の態様において、コリメータフィルタ層を形成することは、複数の光コリメートアパーチャを形成して、イメージセンサウェハの正面側に配置された１つ以上の再分配層内のイメージセンサウェハの光センシング素子のための電気回路を配線することを含む。特定の態様において、複数のコリメータフィルタ層を形成することは、イメージセンサウェハの背面側に光コリメートアパーチャを形成することを含み、イメージセンサウェハの正面側は１つ以上の再分配層を含む。特定の態様において、イメージセンサウェハ上にコリメータフィルタ層を形成することは、複数の光コリメートアパーチャを有するコリメータフィルタウェハを形成し、そのコリメータフィルタウェハをイメージセンサウェハに取り付けることを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
以下に、本発明を、例示的図面に基づいてさらに詳しく説明する。本発明は例示的実施形態に限定されない。本明細書で説明および／または図示された特徴は、本発明の実施形態において単独でまたは様々な組み合わせで組み合わせて用いられてよい。さらに、本発明の種々の特徴および利点は、以下の詳細な説明を、以下を示す添付図面を参照して読めば明らかとなろう。
【００１１】
【図１】本開示の一実施形態による光学センサおよび処理システムを含むシステムの一例のブロック図である。
【図２】本開示の一実施形態による光学センサを含むモバイルデバイスの一例を示す図である。
【図３】本開示の一実施形態による、コリメータフィルタ層を備えた光学センサの一例を示す図である。
【図４】本開示の一実施形態による、コリメータフィルタ層を有する光学センサと相互作用する光の一例を示す図である。
【図５】本開示の一実施形態による、コリメータフィルタ層の別の実施形態を示す図である。
【図６】本開示の一実施形態による、入力オブジェクトをイメージングする方法を示す図である。
【図７】本開示によるイメージセンサ構造を描写する図である。
【図８】本開示による別のイメージセンサ構造を描写する図である。より詳しくは、ＲＤＬ層にエッチングされたコリメータフィルタを備えた、正面側照明ＣＭＯＳ検出器を描写する図である。
【図９】本開示による別のイメージセンサ構造を描写する図である。より詳しくは、ＲＤＬ層にエッチングされたコリメータフィルタを備え、また、光の角度を弁別する光検出器を備えた、正面側照明ＣＭＯＳ検出器を描写する図である。
【図１０】本開示による別のイメージセンサ構造を描写する図である。より詳しくは、コリメータフィルタを備え、また、そこに取り付けられた第２のＡＳＩＣ（デジタルＡＳＩＣ）を備えたＣＭＯＳ検出器（センサＡＳＩＣ）を描写する図である。
【図１１】本開示による別のイメージセンサ構造を描写する図である。より詳しくは、ＴＳＶ基板マウントを備えた背面側照明イメージセンサを描写する図である。
【図１２】本開示による別のイメージセンサ構造を描写する図である。図１。イメージセンサにシリコンコリメータフィルタが接合されている。
【図１３】本発明の一実施形態による、コリメータフィルタを備えたイメージセンサ構造を形成するためのプロセスフローを描写する図である。
【図１４】左側は、ＵＶリリーステープに取り付けられたエッチマスクを描写する図であり、右側は、未完成のコリメータビアの断面図である。
【図１５】イメージセンサへのコリメータフィルタの位置合わせを描写する図である。
【図１６】ウェハ・ツー・ウェハボンディングおよびボンドパッドの最上部のＳｉの除去を描写する図である（破線はスクライブラインを示す）。
【図１７】本発明の一実施形態による、コリメータフィルタを備えたイメージセンサ構造を形成する代替的方式の別のプロセスフローを描写する図である。
【図１８】本発明の一実施形態による、コリメータフィルタを備えたイメージセンサ構造を形成する代替的方式の別のプロセスフローを描写する図である。
【図１９】本発明の一実施形態による、コリメータフィルタを備えたイメージセンサ構造を形成する代替的方式の別のプロセスフローを描写する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下の詳細な説明は本質的に例示的であり、本発明または本発明の適用または用途を限定する意図はない。さらに、前述の、技術分野、発明の背景、発明の概要、図面の簡単な説明、または以下の詳細な説明に提示される明示的または暗示的な理論によって制約される意図もない。
【００１３】
ここで図面を参照すると、また、本明細書で詳細に説明するように、本開示の実施形態は、指紋等の入力オブジェクトを光学的にイメージングするための方法およびシステムを提供する。特に、光学センサが、センシング領域とイメージセンサアレイの間に挿置された光調整層として動作するコリメータフィルタ層を含む、方法およびシステムが記載される。センシング領域からの光は、反射光ビームの一部のみがイメージセンサアレイ内の光センシング素子（「センシング画素」または「光センシング素子」とも呼ぶ）に届くようにコリメータフィルタ層によってフィルタリングされる。
【００１４】
本発明のコリメータフィルタ層を用いることは、純粋にレンズに基づく、またはピンホールカメラに基づくイメージングセンサで可能な場合よりも、指紋サンサ等の、より低プロファイルのイメージセンサを可能にしながら、ブラーリングを防止する。したがって、イメージセンサはセルフォン等のモバイルデバイスでの使用向けに薄くできる。個々のコリメータアパーチャを各光センシング素子または素子の群の上に配置することは、光センシング素子により多くの光を伝達することによって、純粋にピンホールに基づくイメージャよりも、より良い感度をもたらす。本発明は、カバー層の厚さの大きな範囲にわたる光センシングを可能にするコリメータフィルタ層の使用について説明する。
【００１５】
本開示の実施形態はイメージセンサ構造をコリメータフィルタと一体化する方法およびシステムも提供し、イメージセンサ半導体ウェハと一体化するために、ウェハレベルでコリメータフィルタを形成するための製造方法および関連する構造を含む。
【００１６】
図１は、本開示の一実施形態による、光学センサデバイス１０２と処理システム１０４を含む電子システム１００の一例のブロック図である。例として、キャプチャ、格納およびバイオメトリック一致の検証の試み中に用いられる電子デバイス１００の基本機能的構成要素が図示されている。処理システム１０４は、プロセッサ（複数可）１０６と、メモリ１０８と、テンプレート記憶装置１１０と、オペレーティングシステム（ＯＳ）１１２と、電源１１４を含む。プロセッサ（複数可）１０６と、メモリ１０８と、テンプレート記憶装置１１０と、オペレーティングシステム１１２はそれぞれ、構成要素間の連通のために、物理的に、連通して、および／または作動的に相互接続されている。電源１１４は、必要に応じて電力を提供するために種々のシステム構成要素に相互接続されている。
【００１７】
図示のように、プロセッサ（複数可）１０６は、電子デバイス１００および処理システム１０４内での実行のための機能を実装するおよび／または命令を処理するように構成される。例えば、プロセッサ（複数可）１０６は、バイオメトリックオブジェクトを識別するために、または、バイオメトリック認証の試みが上首尾であったか不首尾であったかを判断するために、メモリ１０８に記憶された命令またはテンプレート記憶装置１１０に記憶された命令を実行する。非一時的、コンピュータ可読記憶媒体であり得るメモリ１０８は、動作中に電子デバイス１００内に情報を記憶するように構成される。いくつかの実施形態において、メモリ１０８は一時的メモリ、電子デバイス１００がオフになったときは維持されない情報のための領域を含む。そのような一時的メモリの例は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）およびスタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）等の揮発性メモリを含む。メモリ１０８はさらに、プロセッサ（複数可）１０６が実行するプログラム命令を維持する。
【００１８】
テンプレート記憶装置１１０は１つ以上の非一時的コンピュータ可読記憶媒体を備える。指紋センサという観点から、テンプレート記憶装置１１０は一般に、ユーザの指紋の指紋イメージまたはその他の登録情報の登録ビューを記憶するように構成される。より広義には、テンプレート記憶装置１１０は、オブジェクトに関する情報を記憶するために用いられてよい。テンプレート記憶装置１１０はさらに、情報の長期の記憶向けに構成されてよい。いくつかの例では、テンプレート記憶装置１１０は、不揮発性記憶素子を含む。不揮発性記憶素子の非限定的な例はとりわけ、磁気ハードディスク、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）、光ディスク、フロッピーディスク、フラッシュメモリ、または電気的プログラマブルメモリ（ＥＰＲＯＭ）または電気的消去可能プログラマブルメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）の形態を含む。
【００１９】
処理システム１０４は、オペレーティングシステム（ＯＳ）１１２をホストする。オペレーティングシステム１１２は、処理システム１０４の構成要素の動作を制御する。例えば、オペレーティングシステム１１２は、プロセッサ（複数可）１０６、メモリ１０８およびテンプレート記憶装置１１０の相互作用を促進する。
【００２０】
種々の実施形態によれば、プロセッサ（複数可）１０６は、入力オブジェクトのイメージを記述するデータを取得するためにハードウェアおよび／またはソフトウェアを実装する。プロセッサ（複数可）１０６はさらに、２つのイメージを位置合わせし、位置合わせ後のイメージを互いに比較して一致があるかどうかを判断してもよい。プロセッサ（複数可）１０６は、検証または識別のための登録またはマッチングプロセス等のバイオメトリックプロセス中に複数の部分指紋イメージが収集された場合の指紋イメージ等の、一連のより小さい部分イメージまたはサブイメージから、より大きなイメージを再構築するように動作してもよい。
【００２１】
処理システム１０４は、電子デバイス１００に給電するための電源１１４（または１つ以上の電源）を含む。電源１１４の非限定的な例は、単回使用電源、再充電式電源、および／または、ニッケルカドミウム、リチウムイオンまたはその他の適切な材料から開発された電源ならびに電源に続いて接続される電源コードおよび／またはアダプタを含む。
【００２２】
光学センサ１０２は、電子システム１００の物理的部分として実装されても、または、電子システム１００から物理的に分離していてもよい。適宜、光学センサ１０２は、バス、ネットワークおよびその他の有線または無線相互接続のうち１つ以上を用いて電子システム１００の部分と通信してよい。いくつかの実施形態において、光学センサ１０２はユーザの指紋のイメージをキャプチャするための指紋センサとして実装される。本開示によれば、光学センサ１０２は指紋等のバイオメトリックをイメージングすることを含む、オブジェクトイメージングのために光センシングを用いる。光学センサ１０２は、例えばディスプレイの一部として組み込まれてもよいし、または、別個のセンサであってもよい。
【００２３】
電子システム１００のいくつかの非限定的な例は、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、ノートブックコンピュータ、タブレット、ウェブブラウザ、ｅブックリーダ、およびパーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）等の、あらゆるサイズおよび形状のパーソナルコンピュータを含む。付加的な例示的電子システム１００は、物理的キーボードおよび別個のジョイスティックまたはキースイッチ等の複合入力デバイスを含む。さらなる例示的電子システム１００は、データ入力デバイス（リモコンおよびマウスを含む）およびデータ出力デバイス（ディスプレイスクリーンおよびプリンタを含む）等の周辺機器を含む。他の例は、リモート端末、キオスク、ビデオゲーム機（例えば、ビデオゲームコンソール、ポータブルゲームデバイス等）、通信デバイス（スマートフォン等のセルラーフォン）、およびメディアデバイス（レコーダ、エディタ、およびテレビ、セットトップボックス、音楽プレーヤー等のプレーヤー、デジタルフォトフレームおよびデジタルカメラを含む）を含む。
【００２４】
光学センサ１０２はセンシング領域に照明を提供する。センシング領域からの、照明波長（複数可）での反射は検出されて、入力オブジェクトに対応する入力情報を決定する。
【００２５】
光学センサ１０２は、構成次第でセンシング領域の感知面に接触する場合と接触しない場合がある入力オブジェクトの、直接照明の原理を用いてよい。１つ以上の光源および／またはライトガイド構造が、センシング領域に光を向けるために用いられてよい。入力オブジェクトが存在する場合、この光は入力オブジェクトの表面から反射され、その反射は光センシング素子によって検出されて、入力オブジェクトに関する情報を判断するために用いられ得る。
【００２６】
光学センサ１０２はさらに、感知面と接触している入力オブジェクトを検出するために内部反射の原理を利用してもよい。１つ以上の光源は、感知面によって画定される境界の対向する側部での異なる屈折率により、センシング領域の感知面で内部反射する角度でライトガイド素子内の光を向けるために用いられ得る。入力オブジェクトによる感知面の接触は、この境界にわたる屈折率の変化を生じさせ、それが、感知面での内部反射を変え、入力オブジェクトから反射される光を、感知面と接触する部分において弱くする。多くの場合、より高いコントラスト信号は、入力オブジェクトを検出するために、漏れ全内部反射（ＦＴＩＲ）の原理が用いられた場合に達成され得る。そのような実施形態において、入力オブジェクトが感知面と接触していて、この界面にわたり光を部分的に透過させるところ以外は、光は、全内部反射する入射角で感知面に向けられてよい。この一例は、ガラスから空気への界面によって画定される入力面に導入される指である。空気と比べて高い、人間の肌の屈折率は、空気への界面の、他の場合ではガラスから空気への界面で全内部反射されることになる臨界角度での感知面での入射光を、指を通して部分的に透過させる。この光学的応答はシステムによって検出されて、空間情報を決定するために用いられ得る。いくつかの実施形態において、これは入射光の内部反射率が、感知面のその部分と稜線が接触しているのか谷線が接触しているかによって異なる、より小規模の指紋形状をイメージングするために用いられ得る。
【００２７】
図２は、ディスプレイ１２０の上にカバーガラス（またはカバーレンズ）１１８を含む、モバイルフォン等の電子デバイス１１６の一例を示す。開示される方法およびシステムは、入力オブジェクトをイメージングするための光学センサとしてディスプレイ１２０を用いて実装されてもよい。代替的に、別個の個別の構成要素１２２が光センシング機能を提供する。代替的に、または付加的に、光センシング機能を提供する別個の個別の構成要素１２２がディスプレイ１２０の下に配置されてもよい。
【００２８】
図３は、指紋等のオブジェクト２１６をイメージングするために用いられる光学イメージセンサデバイス２００のための積層の一例を示す。センサ２００は、イメージセンサアレイ２０２と、イメージセンサアレイ２０２の上方に配置された光コリメータフィルタ層または光調整層２０４と、コリメータフィルタ層２０４の上方に配置された照明層２０７と、光源２０８とカバー層２１０を含む。特定の実施形態では、遮光層２１４も配設されてもよい。
【００２９】
カバー層２１０はイメージセンサアレイ２０２等のセンサ２００の内部構成要素を保護する。カバー層２１０は、センサ２００に加えてディスプレイの内部構成要素を保護するカバーガラスまたはカバーレンズを含んでよい。入力オブジェクト用のセンシング領域は、カバー層２１０の上方に画定される。カバー層２１０の最上面２１８は、入力オブジェクト２１６（例えば、指紋）向けの接触領域を提供する感知面を提供してよい。カバー層２１０は、ガラス、透明ポリマー材料等の任意の材料から製造される。
【００３０】
説明のため一般的に指紋の観点から説明されているが、入力オブジェクト２１６は、任意のイメージングされるオブジェクトである。一般に、オブジェクト２１６は種々の形状を有する。例として、オブジェクト２１６は稜線と谷線を有する。稜線は、その突出する性質により、カバー２１０層の感知面２１８に接触する。対照的に、谷線は感知面２１８に接触せず、代わりに入力オブジェクト２１６と感知面２１８の間にエアギャップを形成する。オブジェクト２１６は、しみ、インク等のその他の形状を有する可能性があり、それらは入力オブジェクト２１６の部分に大きな構造的差異をもたらさないが、その光学的特性に影響する。本明細書で開示される方法およびシステムは、入力オブジェクト２１６の構造的および非構造的特徴のイメージングに適している。
【００３１】
照明層２０７は、入力オブジェクトをイメージングするために照明をセンシング領域に向ける光源２０８および／またはライトガイド素子２０６を含む。図３に示すように、光源２０８は、光のビームまたは光線２１２をライトガイド素子２０６に伝達し、伝達された光はライトガイド素子２０６を通って伝播する。ライトガイド素子は全内部反射を用いてもよく、または光をセンシング領域のほうまで抽出する反射面を含んでもよい。照明層内の光の一部は、入力オブジェクト２１６と接する領域内の感知面２１８に入射する可能性がある。次に入射光は、コリメータフィルタ層２０４のほうに反射して戻る。図示した例では、光源２０８はライトガイド素子２０６に隣接して配置されている。しかしながら、放射された光がライトガイド素子２０６に達する限り、光源２０８はセンサ２００内のどこに位置決めされてもよいことが理解されよう。例えば、光源２０８はイメージセンサアレイ２０２の下方に配置されてよい。さらに、別個のライトガイド素子２０６は必要ないことが理解されよう。例えば、光源２０８から伝達された光は、直接カバー層２１０に伝達されることができ、その場合カバー層２１０はライトガイド素子としても働く。別の例として、光源２０８から伝達された光は、直接センシング領域に伝達されることができ、その場合光源２０８自体が照明層として働く。
【００３２】
個別の光源も必要でない。例えば、方法およびシステムは、ディスプレイによって提供される光、またはＬＣＤからのバックライトを、適切な光源として用いることを想定している。オブジェクト２１６をイメージングするために照明層２０７によって提供される光は、近赤外（ＮＩＲ）または可視であり得る。光は狭帯域の波長、広帯域の波長を有してもよく、またはいくつかの帯域で作動してもよい。
【００３３】
イメージセンサアレイ２０２は、光コリメータフィルタ層２０４を通過する光を検出する。適切なセンサアレイの例は、相補的な金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）と、電荷結合素子（ＣＣＤ）センサアレイである。センサアレイ２０２は、入射光の強度を検出できる複数の個別の光センシング素子を含む。
【００３４】
より厚いカバー層２１０を介した指紋および指紋サイズの形状の光センシングを達成するために、指紋から反射された光は光コリメータフィルタ層２０４によって調整され、その結果、イメージセンサアレイ２０２内のセンシング素子に達する光は、センサ素子の直接上方の入力オブジェクト２１６上の小さなスポットからのみ来る。そのような調整がなければ、光センシング素子から遠いオブジェクトの領域からセンシング素子に到達する光はいずれも、イメージブラーリングに加担する。
【００３５】
本発明に従って光を調整するために、コリメータフィルタ層２０４にはアパーチャ（本明細書ではコリメータホール、またはコリメータフィルタホールまたはコリメータビア、または単にホールとも呼ばれる）２２０のアレイが配設され、各アパーチャはイメージセンサアレイ２０２上の１つ以上の光センシング素子の直接上方にある。アパーチャ２２０は、レーザードリリング、エッチング等の任意の適切な技法を用いて形成される。本発明のアパーチャ（コリメータホール、またはコリメータフィルタホールまたはコリメータビアまたはホール）は、導電性材料不使用であり得るウェハまたは基板内の領域またはホール構造を画定することを理解すべきである。ホールは、光学的に透明な材料から製造されてよく、または、材料がなくてもよい（例えば、ホールが形成される材料内の物理的空隙）。
【００３６】
コリメータフィルタ層２０４は、コリメータフィルタ層２０４に直角またはほぼ直角に入射する、入力オブジェクト２１６（例えば、指）からの反射光線のみが、イメージセンサアレイ２０４の光センシング素子を通過してそこに達することを許容する。一実施形態において、コリメータフィルタ層２０４は、ホール２２０のアレイを備えた半透明層である。コリメータフィルタ層２０４は、イメージセンサアレイ２０２の直接上方にラミネート、積層または構築される。例として、コリメータフィルタ層２０４は、ポリカーボネート、ＰＥＴまたはポリアミド等のプラスチック材料、カーボンブラック、無機絶縁または金属材料、シリコン、またはＳＵ−８から製造されてよい。特定の実施形態では、コリメータフィルタ層２０４はモノリシックである。
【００３７】
図３には遮光層２１４も示され、遮光層２１４はオプションで光学センサ２００の一部として提供される。遮光層２１４は、コリメータフィルタ層２０４の上方に配置され得る半透明または不透明層である。例として、図３に示すように、カバー層２１０と照明層２０７の間に遮光層が配置されてよい。代替的に、遮光層２１４は照明層２０７とコリメータフィルタ層２０４の間に配置されてよい。いずれの場合にも、遮光層２１４は、センサ２００が作動することを依然として許容しながら、コリメータフィルタ層内のアパーチャ等の、センサ２００の構成要素を周囲光照明から遮蔽する。遮光層２１４は、いくつかの異なる材料またはサブ層を含み得る。例えば、層の厚さが、可視スペクトル内での光浸透性の表皮深さよりも薄い場合、薄い金属または電子伝導層が用いられ得る。代替的に、遮光層２１４は、光を、例えば可視スペクトルで吸収する１つの染料および／または顔料またはいくつかの染料および／または顔料を含み得る。さらに別の代替形態として、遮光層２１４は、異なる波長の光を選択的に吸収または反射するために、例えば可視光等の特定の波長との干渉を引き起こすように設計されたいくつかのサブ層またはナノサイズの形状を含んでよい。遮光層２１４の光吸収プロファイルは、特定の色、テクスチャ、または反射特性の出現をもたらして、それにより、光学センサ２００が組み込まれるデバイスとの特定の審美的マッチングまたはコントラストを可能にするように調整されてもよい。可視照明波長が用いられる場合、下の構成要素を十分に遮蔽しながら、十分な光が遮光層を通ってセンシング領域に通過することを可能にするために、半透明層が用いられてよい。
【００３８】
図４は、照明層２０７とイメージセンサアレイ２０２の間に配置されたコリメータフィルタ層２０４と、センサ２００内の光の相互作用の接近図を示す。カバー層２１０の部分２２６は入力オブジェクト２１６の稜線と接触しており、カバー層２１０の部分２２８は、オブジェクト２１６の谷線の存在により、空気と接触している。イメージセンサアレイ２０２は、コリメータフィルタ層２０４のアパーチャまたはホール２２０の下方に配置された光センシング素子２３０，２３２，２３４および２３６を含む。
【００３９】
カバー層２１０で反射される一連の光線が例示的に示されている。例えば、光線２３８は、ブジェクト２１６の稜線または谷線によって占有される部分でカバー層２１０から反射する。光線２３８はコリメータアパーチャ２２０より上にあり、比較的垂直に近いため、光線２３８はコリメータフィルタ層２０４内のアパーチャ２２０を通過して、例えば光センシング素子２３２および２３６に入射する。次に、光センシング素子が、光の強度を測定し、測定強度値を、入力オブジェクト２１６のイメージデータに変換するために用いられ得る。他方で、垂直から大きな角度を有する光ビーム２４０および２４２は、コリメータフィルタ層２０４に、最上面またはアパーチャ内の面（例えば、アパーチャ側壁）のいずれかにおいて衝突して遮られ、イメージセンサアレイ２０２内の光センシング素子に到達することを阻まれる。
【００４０】
コリメータフィルタ層２０４の有用な尺度はアパーチャまたはホール２２０のアスペクト比である。アスペクト比は、コリメータフィルタ層２０４内のホール（ｈ）の高さ２４４をホール径（ｄ）２４６で割ったものである。アスペクト比は、「迷」光が、各コリメータホールの直接下の光センシング素子に達することを阻止するために十分に大きくなければならない。迷光の一例は、カバー層２１０（例えば、谷線）の部分２２８から反射する光線２４２であり、それは、コリメータフィルタ層がなければ、稜線の下のセンシング素子に達することになる。より大きなアスペクト比は、受光コーンをより小さい角度に制限して、システムの光学分解能を改善する。最小アスペクト比は、コリメータフィルタ層２０４からイメージングされるオブジェクト（例えば、指）までの距離を、指の所望の光学分解能で割った割合を用いて概算され得る。いくつかの実施形態において、コリメータアパーチャ２２０は、形状が円筒形または円錐形である。コリメータアパーチャ２２０の側壁は、迷光が壁に当たって反射して光センシング素子に達するのを阻止するための溝または他の構造を含んでもよい。有効なアスペクト比は、コリメータホールの高さ（または長さ）に沿った平均ホール径によって決まる。適切なアスペクト比の例は、約３：１から１００：１の範囲の比であり、より典型的には、５：１から２０：１の範囲の比である。
【００４１】
一般に、コリメータフィルタ層２０４の製造に最高の融通性をもたらし、コリメータフィルタ層２０４をＣＭＯＳまたはＣＣＤイメージセンサ等の下のイメージセンサアレイ２０２に一体化するために、コリメータアパーチャ２２０の高さ２４４を可能な限り薄くすることが望ましい。望ましいコリメータアスペクト比を維持するために、より小さいアパーチャ径２４６が用いられ得る。しかしながら、アパーチャを小さくし過ぎた場合（使用される光の波長よりも数倍小さい）、コリメータアパーチャ２２０を退出する光線が分岐するにつれ、回折効果が、付加的なブラーリングの一因となり得る。そのような回折効果は、コリメータフィルタ層２０４を可能な限りイメージセンサアレイ２０２に接近させて、理想的にはフラウンホーファー遠距離場距離（ｒ＾２／ｌａｍｂｄａ、但し、ｒはアパーチャ半径であり、ｌａｍｂｄａは光波長である）よりもずっと接近させて配置することによって軽減され得る。
【００４２】
イメージセンサアレイ２０２の光センシング素子に到達する光を可能な限り集束させるために、コリメータフィルタ層２０４とイメージセンサアレイ２０２の間の距離を最小にすることも一般に望ましい。さらに、このセンサアレイ２０２からコリメータフィルタ層２０４までの距離が長すぎた場合、隣接するホールからの迷光が特定の光センシング素子に到達して、イメージブラーリングの一因となる可能性がある。
【００４３】
イメージセンサアレイ２０２が、光センシング素子ピッチ（素子間距離）がコリメータホールピッチ（ホール間距離）より小さい可能性があるＣＣＤまたはＣＭＯＳイメージセンサである場合、単一のコリメータアパーチャ２２０を通過する光は、１つを超える光センシング素子を照明し得る。そのような構成は、図４の光センシング素子２３４および２３６によって示されている。そのような場合、処理システム（図１）は、所与のコリメータアパーチャに対応する全ての光センシング素子によって記録された光強度を合成してもよい。イメージセンサアレイ２０２からの未加工データを処理した後で得られた指紋イメージは、コリメータアパーチャのアレイに対応する分解能を有し得る。コリメータフィルタ層２０４内のアパーチャ２２０の配置によって、センサアレイ２０２内の光センシング素子うち一部が未使用となる可能性があることが留意される。未使用の光センシング素子の例は、センシング素子２４０である。光センシング素子２４０はコリメータホールの下にないため、反射した光線はそれらに到達する前に遮られる。イメージ処理は未使用のセンサ素子を除去して、データが例えばイメージ再構築またはイメージマッチングに用いられる前にイメージをスケーリングしてもよい。
【００４４】
光学センサ２００のイメージング分解能（ｄｐｉでの）は、コリメーションフィルタ層２０４内のアパーチャ２２０の分解能によって規定され、ピッチは各アパーチャ間の距離である。光学センサ２００において、コリメータフィルタ層２０４内の各アパーチャ２２０は、指紋内の稜線または谷線からのサンプル等の、イメージングされるオブジェクト２１６の形状のサンプルに対応する。分解能を最大化するために、サンプリング密度（アパーチャ密度に等しい）は、対象形状（ｆｅａｔｕｒｅ  ｏｆ  ｉｎｔｅｒｅｓｔ）それぞれから多数のサンプルが採取されるように、大きくなければならない。したがって、例えば、稜線自体のピッチが１５０から２５０ミクロン程度であるため、指紋内の稜線をイメージングするためにピッチは５０から１００ミクロン程度であり得る。指紋内の孔等の、より粒状の形状をキャプチャすることが望ましい場合、２５ミクロン等のより小さいピッチが適切であろう。逆に、入力オブジェクトのより大きい形状をキャプチャするためにはより大きなピッチが用いられ得る。
【００４５】
コリメータフィルタ層２０４内のホールのアスペクト比が、所望の光学分解能をサポートするために選択されている限り、反射光のフィルタリングは一般に厚さに依存しないため、光学センサ２００は、コリメータフィルタ層２０４と感知面２２０間の、同様に広い範囲の距離にわたり作動する。
【００４６】
図５は、コリメータフィルタ層２０４の別の実施形態を示す。上記で説明したように、コリメータフィルタ層２０４は光吸収材料製であり、アパーチャ２２０のアレイを含む。図示した別の実施形態において、コリメータフィルタ層２０４の最上面はさらに反射層２５０を含む。反射層２５０は、コリメータフィルタ層２０４によって通常は吸収される光ビームが、反射してセンシング領域のほうに戻ることを可能にする。光をセンシング領域に戻るように向け直すことは、反射光を再生することを可能にして、その結果、再生光の一部がイメージング対象の入力オブジェクトに当たって反射し、コリメータフィルタ層アパーチャを通って伝達されることを可能にする。
【００４７】
反射層２５０を含めることは、全体的センサパッケージに高レベルの照明を要求することなく、迷光を反射させて入力オブジェクト２１６に戻すことによって光損失を極減する。光吸収コリメータフィルタ層基体の頂部は、限定はしないが、サンドブラスト、フィラーのコーティング、ＵＶエンボスまたはドライエッチングを含む種々のテクスチャ加工技法を用いて粗化されてよい。この粗化された頂部は次に薄い金属層で被覆されてよく、それは無作為な様式で多面な面を作製する。反射層２５０は、いくつかの例を挙げるとアルミニウム、クロミウムおよび銀等の光を反射する任意の適切な材料で製造されてよい。
【００４８】
開示される方法およびシステムは、コリメータフィルタ層２０４を光学センサ２００の全体的構造に含める種々の方法を想定している。例えば、コリメータフィルタ層２０４は、概括的に図３−４に描写されるように、イメージセンサアレイ２０２上にラミネートまたは積層される予めパターニングされた構造であってよい。代替的実施形態は、本発明によって、以下により詳細に説明するように想定される。例えば１つの代替的実施形態は、図５に概括的に描写されるように、例えばＣＭＯＳダイまたはウェハである、イメージセンサダイまたはウェハ上に直接コリメータフィルタ層２０４をパターニングまたは形成することである。さらなる例は、図７から開始して描写される。複数の光学センサデバイスを含む光学センサウェハを含む光学的バイオメトリックセンサを製造する方法の例は、図１３から開始して以下に説明される。例えば、ウェハレベルコリメータ層は、微細加工によって形成されてよい。イメージセンサアレイ２０２の最上部に別個のコリメータフィルタ層２０４を配置する代わりに、バックエンドプロセスがイメージセンサアレイ加工に追加される。この技術により、コリメータフィルタ層を別途製造する必要はない。イメージセンサアレイの最上層に、カーボンブラック等の光吸収染料を含む液体タイプのポリマー樹脂が先ずコーティングされ、次に硬化されてコリメータフィルタ層基体を形成する。ポリマー樹脂が硬化した後で、任意で、硬化済樹脂の最上部に金属がスパッタリングされて、反射層として機能してもよい。アパーチャパターンはフォトリソグラフィーによって作られてもよく、続いて下層の金属およびポリマー層のエッチングが行われてアパーチャを形成する。最終ステップとして、金属層は粗化されて反射／拡散層を形成してもよい。
【００４９】
図６は、本発明によるイメージングの方法６００を示す。ステップ６０２において、センシング領域は、光源および／またはライトガイド素子を有する照明層を用いて照明される。前述のように、これは、別個のライトガイド素子に光を向ける光源を用いて行われてもよいし、または、光をカバー層に直接伝達することによって行われてもよい。伝達された光は、カバー層の上方のセンシング領域のほうに向けられ、オブジェクトから光コリメータ層に向けて反射される。
【００５０】
ステップ６０４において、反射光のうち一部はコリメータフィルタ層で遮られるが、その他の光はコリメータフィルタ層内のアパーチャを通過する。一般に、コリメータフィルタ層に対して比較的垂直に近く入射する光線はアパーチャを通過するのに対し、垂直からより遠く入射する光線は遮られる。光は、コリメータ層の最上面、コリメータの中間層、コリメータの最下層、コリメータアパーチャの側壁によって遮られてよい。
【００５１】
ステップ６０６において、コリメータフィルタ層を通過する光は、光コリメータ層の下のセンサアレイ上の１つ以上の光センシング素子上に入射する。１つを超えるセンシング素子がコリメータフィルタ層内の特定のアパーチャの下にある事例では、センシング素子で検出された光は平均化されるかまたは合成されてよい。イメージデータは、アパーチャの下にはないセンシング素子を考慮に入れるために調整され得る。
【００５２】
ステップ６０８において、イメージセンサアレイで検出された光は処理されて、入力オブジェクトのイメージまたは部分イメージを形成する。そのような処理は、例えば、部分イメージを一体に縫い合わせる、種々の部分イメージをテンプレート内で互いに関連付ける、および／または、識別または検証プロセスの一環として、キャプチャされたイメージデータを以前に記憶されたイメージデータと比較することを含み得る。
【００５３】
図７−１１は、指紋センサとしての使用での高性能を可能にするための特徴を含むシリコンイメージ光学センサの種々の実施形態を描写する。これらの特徴は、１）入射光の受光角を制限する（材料の厚さを通した精密なイメージングを促進するために）、光センサ素子（本明細書では光学センサ素子またはセンシング画素とも呼ばれる）の上のコリメータフィルタ構造、２）シリコン使用を経済的にするために光センシング画素として同じ層内に分散された非感知デバイス／回路要素、３）大きな角度の光を低減するための光吸収材料／コーティング、４）イメージセンサダイを接続し、背面照明（ＢＳＩ）配向を促進するための貫通シリコンビア（ＴＳＶ）の使用、５）低角度光と高角度光を弁別するために配置された光センシング素子、６）特徴のモジュール性を可能にするための２つのＡＳＩＣＳの使用、のうちいずれかを含む。
【００５４】
図７は、本発明によるイメージセンサ構造を描写する。図７のセンサ構造は、ウェハスケール集積コリメータフィルタ（１）と、コリメータアパーチャ（コリメータフィルタの遮光部分の背後の）の間の領域に配置された光センシング画素または光センシング素子（５）と同面の非感知デバイスおよび回路素子（２）と、大きな角度の光を減少させるための光吸収材料またはコーティング（３）と、イメージセンサの背面照明（ＢＳＩ）配向を促進するための貫通シリコンビア接続（ＴＳＶ）（４）と、再分配層（６）と、大きな角度（φ）および低い角度（θ）の光の図示、を含むＣＭＯＳ光学的指紋センサである。
【００５５】
コリメータフィルタを製造する１つのオプションは、黒マイラーフィルムを貫通してホールをレーザー穿孔し、次にこのフィルムをＣＣＤイメージセンサの画素センサアレイの最上部に直接配置することである。コリメータフィルタが配置された状態で撮像されると、未加工のイメージは、所望の用途向けに解像されたイメージに変換するためにかなりの再構築を必要とする可能性がある。この手法には、実用的な市販の指紋センサとしてはより望ましくないものとなるようないくつかの欠陥がある。例えば、コリメータフィルタを別個のフィルムとして構築してそれを取り付けることは、多くの欠陥の可能性（例えば、位置ずれ、バンディングおよび／または画素の欠如）をもたらす。加工コストを下げ、欠陥の可能性を低減するために、ウェハレベルプロセスを用いてこれらのフィルタが製造されることができれば有益であろう。さらに、コリメータフィルタは、イメージセンサ内の画素のごく一部にのみ光を伝達し得ることに留意されたい。例えば、センシング画素用の１０００ｄｐｉセットアップでは、２５μｍ毎に約１０μｍ径の感知領域、または、イメージセンサの全領域の概ね１３％のみが必要であり得る。これは、処理されるシリコンの不十分な使用、または、望ましいものより高いシリコン加工コストにつながり得る。
【００５６】
本発明はこれらおよびその他の問題に、図７−１７の実施形態に含まれる特徴で対処する。イメージセンサ構造は、説明のため、ＣＭＯＳイメージセンサに関して説明されることに注目されたい。しかしながら、本開示はＣＣＤセンサまたはセンサアレイ等のその他のタイプのイメージセンサにも適用可能であることを理解すべきである。これらのセンサが加工されると、典型的に、光学的光センサ画素の上方に構築された金属再分配層（ＲＤＬ）がある。これらの層は、例えば、シリコン内の光学素子／センシング画素から配線するために用いられ得る。これらの金属層は図７および１１では黒色点破線によって、また、図８および９ではコリメータフィルタの遮光部分内の四角として示されている。図７および１１は、背面照明（ＢＳＩ）構造を用いる実施形態を示す。図８および９は、正面照明（ＦＳＩ）構造を用いる実施形態を示す。
【００５７】
今日のＣＭＯＳセンサでは、一般的イメージセンシング用途のためのいくつかの構成がある。そのような構成の１つは、ＲＤＬを介してライトパイプを形成することである。これらの「正面照明」（ＦＳＩ）構造において、イメージセンサによって検出された光はＲＤＬ側に導入されて、これらのライトパイプを介してセンサに到達する。これらのライトパイプは、全光を可能な限り大きな角度範囲で収集する能力を増強する多くの特徴を有し、ライトパイプの側壁上での反射を改善することを含めて、センサに効率良く光子を送達し、また、収束光学素子として構成されたマイクロレンズを有する。もう１つの構成は、光がＲＤＬと反対側から導入される、背面照明（ＢＳＩ）構成である。これらの構成において、ＲＤＬは、前と同様に正面側に構築されるが、このＲＤＬ側にライトパイプはない。代わりに、イメージセンサのセンシング画素／光センシング素子は、ＲＤＬと反対側の背面側からウェハを薄化することによって背面側から露出される。
【００５８】
本開示の実施形態は、バイオメトリック特徴（例えば、指紋）センシングを促進するために多くの点において一般的なイメージセンサとは異なるイメージセンサ構造を含む。本発明の「正面照明」（ＦＳＩ）構成において、図８および９に示すように、コリメータフィルタアパーチャは、イメージセンサの正面側に構築された再分配層（ＲＤＬ）を介して直接形成されてよい。これらのコリメータフィルタは、一般的なイメージセンサ用途のライトパイプとは異なることに留意されたい。例えば、一般的な用途のライトパイプは必然的に、全角度の光を、ＲＤＬを通ってセンサに達するようにチャネリングしようとするのに対し、このコリメータフィルタ手法では、設計が広角度の光をリジェクトするように増強されている。これは、例えば、大きな角度の光が吸収されるように、ホールの表面上に吸収材料をコーティングすることにより、ホール径に大きな高さの比を形成することにより（上記のアスペクト比参照）、広角度の光をデフォーカスしてリジェクトする分岐光学素子を用いることにより、また、如何なる光も最上面からシリコンに透過しないように反射によって遮ることによって行われてよい。本明細書と同時出願の、「Ｂｉｏｍｅｔｒｉｃ  Ｓｅｎｓｏｒ  ｗｉｔｈ  Ｄｉｖｅｒｇｉｎｇ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｌｅｍｅｎｔ」というタイトルの米国特許出願第［Ｌｅｙｄｉｇ  ｒｅｆ．：７２２８９９（１５０１３５）］号は、分岐マイクロレンズ素子を含む詳細な分岐光学素子について開示しており、あらゆる目的において本明細書に組み込まれる。
【００５９】
ＢＳＩ構成において、図７および１１に示すように、コリメータフィルタアパーチャはバルクシリコン内に直接加工されてよい。図７および１１において、これは、コリメータアパーチャを形成するためのイメージセンサウェハの背面側の選択的エッチングとして示されており、それにより、イメージセンサウェハの一部をコリメータフィルタの遮光部として作用するように残しながら、画素の一部のみを背面に露出している。
【００６０】
イメージセンサ構造のセンシング側（例えば、センシング領域側）は、コリメータアパーチャまたはホールを有する側に対応することに留意されたい。したがって、図７および１１のイメージセンサ構造のセンシング領域（例えば、指紋入力用の）は、これらの図面の最下部に対応するのに対し、図８および９のイメージセンサ構造のセンシング領域はこれらの図面の最上部に対応する。
【００６１】
図７に示すように、貫通シリコンビア（ＴＳＶ）を用いたＢＳＩ構造は、イメージセンサＡＳＩＣをパッケージング基板（ＰＣＢ等）に接続するために用いられ得る。
【００６２】
ＢＳＩ構造は、イメージセンサＡＳＩＣを第２のＡＳＩＣに取り付けるためにＴＳＶも用いてもよい。この第２のＡＳＩＣは、イメージ処理、暗号化、指紋マッチング機能、メモリ等のデジタル機能を含んでもよい。
【００６３】
図７に示すように、デバイスおよび電気回路（２）が、入力光をキャプチャするために必要ではないイメージセンサダイ／ウェハのセンサ層に追加されてもよい。これは、コリメータフィルタによって遮られるイメージセンサの領域に追加されてよい。
【００６４】
コリメータフィルタから出る光は、光の入射角に依存する、中心からの異なる半径方向距離を有し得ることにも留意されたい。大きな角度の光を小さな角度の光から弁別するために（例えば、図９に示すように、それぞれ、ダイオード検出器（２）とダイオード検出器（１））、各ホールの下の画素（複数可）を隔離することも有用であろう。
【００６５】
本開示はシリコン（Ｓｉ）ウェハを備えたコリメータ層を加工する種々の付加的な方式についても記述する。例として、これらは、以下に説明するように、コリメータフィルタウェハをイメージセンサウェハに取り付けることによってウェハレベルで形成されてよい。
【００６６】
イメージセンサ層１２１０に接合されたコリメータフィルタアパーチャまたはホールのアレイを有するコリメータフィルタ層１２０５を備えた例示的光学イメージセンサ構造１２００が図１２に示され、特定の実施形態に従って例示的光学イメージセンサ構造１２００を加工する概括的プロセスステップが図１３−１８に示されている。図１３は、一実施形態に従ってコリメータフィルタ層１２０５を加工するプロセス１３００を示す。ステップ１３１０（図１３Ａ）において、マスク層１３０２がウェハ基板１３０４、例えば片面研磨Ｓｉウェハの研磨された側に追加される。マスク層１３０２は、ウェハ基板（例えば、Ｓｉ）のエッチ速度と比べてかなり遅いエッチ速度を有していなければならないマスク材料を含む。典型的に、二酸化シリコン、ＳＯＣ（スピンオンカーボン）、金属およびフォトレジスト材料が用いられる。マスク層が形成された後で、ステップ１３２０において（図１３Ｂ）、マスク層１３０２がパターニングされて、コリメータホールパターンを画定するエッチマスク１３０６を形成する。フォトレジストが用いられる場合（例えば、ソフトマスク）、パターニングは、スピンコーティング、ベーキング、露光および現像等の伝統的なリソグラフィープロセスで実行され得る。別のマスク材料が用いられる（例えば、ハードマスク）場合、付加的なフォトレジスト層がハードマスクの頂部に施されて、伝統的なリソグラフィープロセスでマスク層内にパターン／ホールを形成し、その後、エッチマスク内の露出した領域のウェットまたはドライエッチングが行われる。
【００６７】
ホールパターンを含むエッチマスク１３０６が作製されると、ステップ１３３０（図１３Ｃ）において、ウェハ基板１３０４の正面側（Ｆ）が支持構造１３０８１（例えば、ＵＶテープ）に取り付けられて、従来型ウェハ薄化技法を用いて背面側（Ｂ）から薄化される。目標厚さは、所望のコリメータフィルタホールサイズとピッチに基づいて決定されなければならない。目標厚さ（したがってコリメータホールの所望の長さまたは深さ）は、一般に約３０μｍから約３００μｍの間であり、ウェハ基板の初期厚さは約５００μｍより大きい、例えば、約５００μｍから約１ｍｍまたは２ｍｍまでである。ウェハ薄化後に、ウェハ基板は支持構造（例えば、ＵＶテープ）から除去または取り外されて、ステップ１３４０（図１３Ｄ）において、背面側（Ｂ）の別の支持構造１３０８２（例えば、ＵＶテープ）に取り付けられて、エッチマスク１３０６が位置している正面側（Ｆ）を露出する。
【００６８】
ＵＶテープ１３０８２に取り付けられた薄化されたウェハ基板（取り付けられたウェハ基板）の一例が図１４Ａに示されている。ステップ１３５０（図１３Ｅ）において、取り付けられたウェハ基板はエッチングされてウェハ基板１３０４内にコリメータフィルタホールまたはビアを形成する。例えば、取り付けられたウェハ基板はＳｉエッチングを経てホールまたはビアを作製するために、ＳｉＤＲＩＥ（深堀りエッチング、「Ｂｏｓｃｈ」プロセスとしても知られる）装置室内に配置されてもよい。エッチャーはＵＶテープを処理するために装備されなければならない。そのようなエッチャーの１つは、Ｐｌａｓｍａ‐Ｔｈｅｒｍ，ＬＬＣ社製のＭｉｃｒｏＤｉｅ  ＳｉｎｇｕｌａｔｏｒＴＭである。このＤＲＩＥステップからのビアは、真っ直ぐ掘り下げて（Ｓｉ基板を部分的に貫通して延在するエッチングされたコリメータビアまたはホールの一例を示す図１４Ｂを参照）、且つ高アスペクト比で作製され得る。エッチングステップ１３５０が完了した後で、ステップ１３６０（図１３Ｆ）において、コリメータフィルタウェハは支持構造１３０８２から取り外されてよい。取り外されたコリメータフィルタウェハは次にイメージセンサウェハと位置合わせされてそこに取り付けられて（例えば、接着接合される）、イメージセンサウェハ内の複数の光センシング素子または画素と位置合わせされたコリメータフィルタ層内の複数の光コリメートアパーチャまたはホールを有する光学センサウェハを形成する。光学センサウェハの形成後に、イメージセンサウェハはシンギュレーションされて、複数の光センシング素子または画素と位置合わせされた複数の光コリメートアパーチャまたはホールをコリメータフィルタ層内にそれぞれが有する、複数の個々の光学的イメージセンサ構造１２００（例えば、個々の光学的バイオメトリックセンサ）を形成する。
【００６９】
コリメータフィルタ層１３０５の一貫した配置を達成し、組み立て中の斜行を一切排除するために、有効センシング領域におけるコリメータフィルタホールとイメージセンサ素子／画素間の位置合わせが望ましい。良好な位置合わせは、イメージ構築プロセスをより堅牢にし、モジュール毎に一貫性のあるものにするためにも望ましい。コリメータフィルタウェハとイメージセンサウェハの両方に位置合わせ標（または基準標）が存在しなければならない。イメージセンサウェハ上の位置合わせ標に基づいて、コリメータウェハが処理されたときに新たなセットの位置合わせ標が作成されてよい。一実施形態において、そのような基準標は、ウェハ基板の正面側に、エッチマスクパターニングステップ１３２０の一環として、および／またはエッチングステップ１３５０中に作製されてよい。ウェハボンディングシステムはいくつかの位置合わせ技法を有し、実施形態に従って適用され得る位置合わせ技法のうち１つは、図１５に示すような「基板間」位置合わせと呼ばれる。カメラ（複数可）はウェハ間に配置されて、上部ウェハの底部および下部ウェハの頂部の位置合わせ標を観察する。両ウェハが位置合わせされたことが確認されると、ウェハは定位置にロックされてボンディングの準備が整った状態になる。この技法により、ダイ・ツー・ウェハまたはウェハ・ツー・ウェハボンディング等の３Ｄ積層が可能となる。
【００７０】
コリメータフィルタウェハの、イメージセンサウェハへの取り付けは、位置合わせが完了した後で、Ｓｕｓｓ  ＭｉｃｒｏＴｅｃ，ＥＶＧ，Ａｙｕｍｉ等のウェハボンダを用いて行われ得る。熱と圧力の両方が、ウェハを互いに接合することを補助する。いくつかの接合タイプがあり（金属、酸化物、共晶、直接、等）、高温（＜２００ｄｅｇＣ）が用いられず、接合面の滑らかさに関して厳密な要求が存在しないため、接着接合が有利である。イメージセンサウェハには接着剤がコーティングされて、イメージセンサ画素領域の縁部とボンドパッドの間の領域のみをカバーするようにパターニングされる。イメージセンサと、下のＰＣＢの間の接続をなすためにＴＳＶ（貫通シリコンビア）が用いられていない場合、ボンドパッドは、ワイヤボンディングを可能にするために、頂部には何もない状態でなければならない。
【００７１】
図１６は、イメージセンサのボンドパッド１６１８の頂部の基板材料（例えば、シリコン）を除去するために有用なコリメータフィルタウェハおよびイメージセンサの異なるスクライブライン１６１０を示す。例えば、一実施形態では、コリメータフィルタウェハを形成することは、複数のスクライブラインペア１６１６を形成することを含み、コリメータフィルタウェハ内で各スクライブラインペア１６１６はそれぞれの間に除去領域１６１２を画定する。イメージセンサウェハはコリメータフィルタウェハの各除去領域１６１２の下に一対のボンドパッド１６１８も含む。一実施形態において、イメージセンサウェハをシンギュレートすることは、各スクライブラインペア１６１６の間のコリメータフィルタウェハにおける各除去領域１６１６を、例えばハーフカットダイチングまたはエッチングによって除去して、それにより、イメージセンサウェハ内のボンドパッド１６１８（およびスクライブライン１６２０）の各ペアを露出することを含む。シンギュレートすることはさらに、各ボンドパッドペアの各ボンドパッド１６１８の間のスクライブライン１６２０でイメージセンサウェハをダイシングすることを含む。ＴＳＶが適用される場合、イメージセンサスクライブライン１６２０より上のウェハ基板材料の除去は必要なく、同じスクライブライン１６２０がコリメータフィルタウェハとイメージセンサウェハの両方によって共有されてよい。
【００７２】
機械的安定性のため、また、ウェハにわたる厳密な整合を保持するために、ＵＶキャリアテープに加えて、キャリアウェハも用いられ得ることに留意すべきである。さらに、フルウェハ‐ウェハプロセスに関して、一実施形態では、個々のダイ毎のコリメータホール基準または位置合わせ標が、コリメータホールを形成するために用いられたのと同じエッチを用いてエッチングされる。これが、個々のコリメータフィルタ層（すなわち、イメージセンサダイ毎に１つのコリメータフィルタ層があり、各コリメータフィルタ層がアパーチャのアレイを有する）をもたらすが、個々のコリメータフィルタは、ウェハ‐ウェハ接合プロセスにおいてイメージセンサウェハに全て接合され得るキャリアウェハに取り付けられてよい。
【００７３】
別法として、図１７のプロセス１７００で示すように、コリメータフィルタウェハは、エッチング中、例えばＳｉＤＲＩＥステップ中に部分的にエッチングされてよく、薄化はイメージセンサウェハへの接合が完了した後で行われてもよい。この代替的方法は、以前に説明したプロセスから１つの支持構造（例えば、ＵＶテープ）接合ステップを排除する。ステップ１７１０（図１７Ａ）で、マスク層１７０２が、例えば片面研磨Ｓｉウェハであるウェハ基板１７０４の研磨された側に追加される。マスク層１７０２は、ウェハ基板（例えば、Ｓｉ）エッチ速度と比べてずっと遅いエッチ速度を有していなければならないマスク材料を含む。典型的に、二酸化シリコン、ＳＯＣ（スピンオンカーボン）、金属およびフォトレジスト材料が用いられる。マスク層が形成された後で、ステップ１７２０において（図１７Ｂ）、マスク層１７０２がパターニングされて、コリメータホールパターンを画定するエッチマスク１７０６を形成する。フォトレジストが用いられる場合（例えば、ソフトマスク）、パターニングは、スピンコーティング、ベーキング、露光および現像等の伝統的なリソグラフィープロセスで実行され得る。別のマスク材料が用いられる（例えば、ハードマスク）場合、付加的なフォトレジスト層がハードマスクの頂部に施されて、伝統的なリソグラフィープロセスでパターン／ホールを形成し、その後、エッチマスク内の露出した領域のウェットまたはドライエッチングが行われる。
【００７４】
ホールパターンを含むエッチマスク１７０６が作製されると、ウェハ基板１７０４の背面側（Ｂ）が、例えばＵＶテープである支持構造１７０８に取り付けられる（取り付けられたウェハ基板）。特定の実施形態では、支持構造１７０８は必要なく使用されない（例えば、使用されるエッチングツール次第で）。ステップ１７３０（図１７Ｃ）において、ウェハ基板（例えば、取り付けられたウェハ基板）は部分的にエッチングされて、ウェハ基板１７０４を部分的に通って、基板ウェハの厚さよりも少ない目標深さまで延びるコリメータフィルタホールまたはビアを形成する。例えば、ウェハ基板はＳｉＤＲＩＥ（深堀りエッチング、「ボッシュ（Ｂｏｓｃｈ）」プロセスとしても知られる）装置室内に配置されてＳｉエッチングを経て部分ホールまたはビアを形成してもよい。ウェハ基板が例えばＵＶテープに取り付けられている場合、エッチャーはＵＶテープを処理するように配備されなければならない。そのようなエッチャーの１つは、Ｐｌａｓｍａ‐Ｔｈｅｒｍ，ＬＬＣ社製のＭｉｃｒｏＤｉｅ  ＳｉｎｇｕｌａｔｏｒＴＭである。目標厚さは、所望のコリメータフィルタホールサイズとピッチに基づいて決定されるべきである。一実施形態において、形成されることになっているコリメータホールの所望の長さまたは深さは、約３０μｍから約３００μｍの間であるため、部分的にエッチングされたコリメータホールの目標深さは、形成されることになっているコリメータホールの望ましい長さまたは深さと少なくとも同じまたはそれ以上でなければならない。ウェハ基板の初期厚さは約５００μｍより大きい、例えば、約５００μｍから約１ｍｍまたは２ｍｍまでである。
【００７５】
エッチング完了後、部分的にエッチングされたウェハ基板は支持構造１７０８から取り外される。ステップ１７４０（図１７Ｄ）において、ウェハ基板（部分的にエッチングされたコリメータホールを含む）の正面側は、イメージセンサウェハと位置合わせされてそこに取り付けられる（例えば、接着接合される）。位置合わせと接合技法の例は上記で説明している。マスク層１７０６は維持されても、または、イメージセンサウェハへの接合前に除去されてもよい。ステップ１７５０（図１７Ｅ）において、背面側（Ｂ）が従来型ウェハ薄化技法を用いて薄化されて、複数の部分的にエッチングされたホールまたはビアを露出して、イメージセンサウェハ上にコリメータフィルタ層を形成し、露出したホールまたはビアは、複数の光コリメートアパーチャまたはホールに対応する。イメージセンサウェハ上にコリメータフィルタ層を含む得られたウェハ構造はシンギュレートされて、複数の光学的バイオメトリックセンサデバイスをもたらしてもよい。
【００７６】
図１８−１９は、一実施形態に従ってコリメータフィルタ層を有するイメージセンサウェハ構造を形成するためのもう１つのプロセス１８００を描写する。ステップ１８１０（図１８Ａ）において、ウェハ基板はキャリアウェハまたはキャリア基板に接合されて、次に、ステップ１８２０（図１８Ｂ）において所望の厚さに薄化される。キャリアウェハは、種々のウェハ処理ツールを用いた基板ウェハ（例えば、より薄いウェハ）の処理能力を増強するための付加的な構造的支持を提供する。ステップ１８３０（図１８Ｃ）において、ウェハ基板の露出した側にマスク層が追加される。マスク層は、ウェハ基板（例えば、Ｓｉ）のエッチ速度と比べてかなり遅いエッチ速度を有していなければならないマスク材料を含む。典型的に、二酸化シリコン、ＳＯＣ（スピンオンカーボン）、金属およびフォトレジスト材料が用いられる。マスク層が形成された後で、ステップ１８４０において（図１８Ｄ）、マスク層がパターニングされて、コリメータホールパターンを画定するエッチマスクを形成する。フォトレジストが用いられる場合（例えば、ソフトマスク）、パターニングは、スピンコーティング、ベーキング、露光および現像等の伝統的なリソグラフィープロセスで実行され得る。別のマスク材料が用いられる（例えば、ハードマスク）場合、付加的なフォトレジスト層がハードマスクの頂部に施されて、伝統的なリソグラフィープロセスでマスク層内にパターン／ホールを形成し、その後、エッチマスク内の露出した領域のウェットまたはドライエッチングが行われる。
【００７７】
ステップ１８５０（図１８Ｅ）において、ウェハ基板を完全に貫通してエッチングすることによってコリメータホールが形成される。一実施形態において、このエッチステップ中に、付加的に、個々のコリメータダイ構造のダイシングが達成され得る。オプションのステップ１８６０（図１８Ｆ）において、例えばハードマスクであるマスクが、従来の技法を用いて除去されてよい。これに続いて、ステップ１８７０（図１８Ｇ）で、エッチングされたコリメータホールを含むウェハ基板が、例えばＣＭＯＳウェハであるイメージセンサウェハに、上記で説明したウェハ・ツー・ウェハボンディングプロセスを用いて接合される。ステップ１８８０（図１８Ｈ）で、キャリアウェハは（コリメータ）ウェハ基板から外されて、例えばＣＭＯＳイメージセンサであるイメージセンサに厳密に接合された個々のコリメータを露出する。
【００７８】
本発明では光学的オブジェクトイメージングを指紋イメージセンシングの観点から説明しているが、方法およびシステムは他のオブジェクトをイメージングするためにも用いられ得る。例えば、手をカバー層に直接置くことによって掌または手の高分解能イメージが取得され得る。非バイオメトリックオブジェクトのイメージングもまた本発明の範囲にある。
【００７９】
本明細書で用いる、コリメータフィルタホールまたはホール構造の文章における用語「コリメータ」は、コリメータフィルタホールに入射する光線が能動的にコリメートされる（例えば平行にされる）ことを意味しないということを理解すべきである。例えば、コリメータフィルタホールは一般に、光線が偏差または変更なく通過することを可能にする（それは光線がコリメータフィルタホールの側壁と相互作用しない場合であり、相互作用した場合、光線は、側壁の特徴次第で、部分的または全面的に反射または吸収される可能性がある）。他の半導体材料または半導体ウェハ（例えば、ＧａＡｓまたはその他の半導体材料ウェハ）またはガラスまたはプラスチック材料またはウェハが、本開示の範囲から逸脱せずに、本明細書で説明される材料およびウェハと置き換えられてもよいことも理解されるべきである。
【００８０】
本明細書で言及した、刊行物、特許出願および特許を含む全ての参考文献は、各参考文献が個々におよび特定的に、あたかも参照により本明細書に組み込まれまたその全体が記載されたと明示したのと同じ程度に、本明細書に参照として組み込まれる。
【００８１】
本発明を説明する文脈での用語「１つの（ａ）」および「１つの（ａｎ）」および「その（ｔｈｅ）」および「少なくとも１つの」および同様な言及は（特に以下の請求項の文脈において）、本明細書で別段の指示がない限り、または文脈により明白に相反しない限り、単数と複数の両方を網羅すると解釈されるものとする。用語「少なくとも１つの」の、１つ以上のアイテムが後に続いた使用（例えば、「ＡおよびＢのうち少なくとも１つ」）は、本明細書で別段の指示がない限り、または文脈により明白に相反しない限り、列挙されたアイテムから１つのアイテム（ＡまたはＢ）が選択される、または列挙されたアイテムのうち２つ以上（ＡおよびＢ）の任意の組み合わせが選択されると解釈されるものとする。用語「備える」、「有する」、「含む」および「包含する」は、別段記載されない限り制約のない用語（すなわち、「限定はしないが、を含む」を意味する）として解釈されるものとする。本明細書での値の範囲の記載は、本明細書で別段の指示がない限り、その範囲内にあるそれぞれ別個の値に個々に言及する簡潔な方法として機能することを意図しているのみであり、各別個の値は、本明細書で個々に記載されたの如くに本明細書に組み込まれる。
【００８２】
本明細書で説明される全ての方法は、本明細書で別段の指示がない限り、または文脈により明白に相反しない限り、任意の適切な順で実行されてよい。本明細書で提供されるあらゆる例、または例示的言語（例えば、「等の」）は、本発明をより明らかにすることのみを目指しており、別途主張されない限り、本発明の範囲への限定を課するものではない。明細書内の言語は全て、請求項に記載されない如何なる要素をも本発明の実施に必須のものとして示すと解釈されるべきではない。
【００８３】
本発明を実施するための、発明者が知悉しているベストモードを含む本発明の好ましい実施形態が説明された。これらの好ましい実施形態の変形例は、上記の説明を読めば当業者には明らかとなろう。発明者らは、当業者がそのような変形例を適宜用いることを予期するものであり、発明者らは、本発明が本明細書で特定的に説明されたのとは別の方式で実施されることを意図している。したがって、本発明は、適用法によって許容されるように、本明細書に添付の請求項に記載される主題の全ての変形形態および等価物を含む。さらに、上記の素子の、全てのそれらの可能な変形例における任意の組み合わせは、本明細書で別段の指示がない限り、または文脈により明白に相反しない限り、本発明によって包含される。
【符号の説明】
【００８４】
１００  電子システム
１０２  光学センサデバイス
１０４  処理システム
１０６  プロセッサ
１０８  メモリ
１１０  テンプレート記憶装置
１１２  オペレーティングシステム
１１４  電源
１１６  電子デバイス
１１８  カバーガラス
１２０  ディスプレイ
２００  センサ
２０２  イメージセンサアレイ
２０４  光コリメータフィルタ層
２０６  ライトガイド素子
２０８  光源
２１０  カバー層
２１２  光線
２１４  遮光層
２１６  入力オブジェクト
【図１】
2018537845.tif 000003
【図２】
2018537845.tif 000004
【図３】
2018537845.tif 000005
【図４】
2018537845.tif 000006
【図５】
2018537845.tif 000007
【図６】
2018537845.tif 000008
【図７】
2018537845.tif 000009
【図８】
2018537845.tif 000010
【図９】
2018537845.tif 000011
【図１０】
2018537845.tif 000012
【図１１】
2018537845.tif 000013
【図１２】
2018537845.tif 000014
【図１３】
2018537845.tif 000015
【図１４Ａ】
2018537845.tif 000016
【図１４Ｂ】
2018537845.tif 000017
【図１５】
2018537845.tif 000018
【図１６】
2018537845.tif 000019
【図１７】
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【図１８】
2018537845.tif 000021
【図１９】
2018537845.tif 000022
【国際調査報告】
2018537845.tif 000023
2018537845.tif 000024