DE102004011548B4 - Portable data carrier with optical sensor and suitable sensor and method of manufacture - Google Patents

Portable data carrier with optical sensor and suitable sensor and method of manufacture Download PDF

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Abstract

Optischer Sensor (1), bestehend aus einer Halbleiterschaltungsschicht (2) mit einer Vielzahl von optoelektronischen Elementen (3, 4) und aus einer oberhalb dieser Halbleiterschaltungsschicht (2) angeordneten optischen Schicht (5, 5a, 5b, 5c) mit einer Vielzahl optischer Elemente (5c, 6, 7), jeweils mit nach oben offener, seitlich begrenzender Apertur (7), wobei die optischen Elemente (5c, 6, 7) aus unmittelbar auf die Halbleiterschaltungsschicht (2) abgeschiedenem Material (5, 6) bestehen; wobei zumindest eines der optoelektronischen Elemente ein fotosensitives Halbleiterelement (4) ist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines der optoelektronischen Elemente ein lichtemittierendes Halbleiterelement (4) ist und die optoelektronischen Elemente zueinander benachbarte lichtemittierende und fotosensitive Halbleiterelemente (3, 4) sind.An optical sensor (1) comprising a semiconductor circuit layer (2) having a plurality of optoelectronic elements (3, 4) and an optical layer (5, 5a, 5b, 5c) arranged above said semiconductor circuit layer (2) and having a multiplicity of optical elements (5c, 6, 7), each with an upwardly open, laterally delimiting aperture (7), the optical elements (5c, 6, 7) consisting of material (5, 6) deposited directly on the semiconductor circuit layer (2); wherein at least one of the optoelectronic elements is a photosensitive semiconductor element (4), characterized in that at least one of the optoelectronic elements is a semiconductor light emitting element (4) and the optoelectronic elements are mutually adjacent light emitting and photosensitive semiconductor elements (3, 4).

Description

Die Erfindung betrifft einen optischen Sensor nach der Gattung des Hauptanspruchs und insbesondere einen optischen Sensor bestehend aus einer Halbleiterschaltungsschicht mit einer Vielzahl optoelektronischer Elemente und aus einer oberhalb dieser aktiven Halbleiterschaltungsschicht angeordneten optischen Schicht mit einer Vielzahl einzelner optischer Elemente, jeweils mit nach oben offener, seitlich begrenzender Apertur. Außerdem betrifft die Erfindung eine tragbare Datenträgeranordnung mit einem solchen optischen Sensor sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Sensors.The invention relates to an optical sensor according to the preamble of the main claim and in particular an optical sensor consisting of a semiconductor circuit layer having a plurality of optoelectronic elements and an optical layer arranged above said active semiconductor circuit layer with a plurality of individual optical elements, each with upwardly open, laterally limiting aperture. Moreover, the invention relates to a portable data carrier arrangement with such an optical sensor and to a method for producing such a sensor.

Gattungsgemäße optische Sensoren sind beispielsweise aus der US 5,446,290 bekannt. Es ist dort gezeigt ein optischer Sensor mit einer unten liegenden, eine flache Lichtquelle bildenden Schicht, einer oberhalb dieser Schicht angeordneten Sensorschicht, die nach oben hin fotosensitiven Bauelementen enthält, und einer oberhalb der Sensorschicht liegenden optischen Schicht mit einer Vielzahl nebeneinander angeordneter optischer Elemente in Form von parallel angeordneten Lichtleitern. Ein solcher optischer Sensor ist zur Verwendung in einer Standardchipkarte nach ISO 7816 nicht geeignet, da die Materialstärke der optischen Schicht alleine bereits die zulässige Dicke einer solchen Chipkarte überschreitet. Außerdem sind die übereinander angeordneten Schichten aus Lichtquelle und fotosensitiven Bauelementen nicht dazu geeignet, einen flachen Sensor zu realisieren, der in eine solche Chipkarte einbaubar wäre.Generic optical sensors are for example from the US 5,446,290 known. It shows an optical sensor with a layer lying below, forming a flat light source, a sensor layer arranged above this layer, which contains photosensitive components at the top, and an optical layer lying above the sensor layer with a multiplicity of optical elements arranged side by side in the form of parallel optical fibers. Such an optical sensor is not suitable for use in a standard chip card according to ISO 7816, since the material thickness of the optical layer alone already exceeds the permissible thickness of such a chip card. In addition, the superimposed layers of light source and photosensitive devices are not suitable to realize a flat sensor, which would be installed in such a chip card.

Eine tragbare Anordnung in Form einer Chipkarte mit einer Anordnung zum optischen Erfassen von Fingerabdrücken mit Beleuchtungseinrichtung zum Ausleuchten des zu erfassenden Objektes ist aus DE 198 374 28 C2 bekannt.A portable arrangement in the form of a chip card with an arrangement for the optical detection of fingerprints with lighting device for illuminating the object to be detected is out DE 198 374 28 C2 known.

Das Dokument US 6246081 B1 offenbart ein Bildsensormodul, mit zwei Stromschienen oberhalb einer Isolierschicht, wobei zwischen den Stromschienen unterhalb der Isolierschicht ein Sensor angeordnet ist. Über den Stromschienen ist eine erste lichtundurchlässige Schicht aufgebracht, die im Bereich des Sensors eine erste Öffnung aufweist. Im Bereich der ersten Öffnung ist ein lichtdurchlässiges Material eingebracht, wobei über der ersten lichtundurchlässigen Schicht eine zweite lichtundurchlässige Schicht mit einer zweiten Öffnung im Bereich des Sensors ausgebildet ist und die zweite lichtundurchlässige Schicht das lichtdurchlässige Material teilweise überdeckt.The document US 6246081 B1 discloses an image sensor module having two bus bars above an insulating layer, wherein a sensor is disposed between the bus bars below the insulating layer. A first opaque layer, which has a first opening in the region of the sensor, is applied over the busbars. A translucent material is introduced in the region of the first opening, wherein a second opaque layer having a second opening in the region of the sensor is formed above the first opaque layer and the second opaque layer partially covers the translucent material.

Die Offenlegungsschrift GB 2 326 525 A betrifft ein Lichtsensormodul mit auf einem Substrat angeordneten Lichtsensoren und Schaltkreisen. Darüber ist eine Aluminiumschicht aufgebracht, wobei mittels Ätzen Bündelungselemente hergestellt sind. Diese befinden sich zentriert über den Lichtsensoren und sind mit reflektierenden Wänden, die sich von den Lichtsensoren weg gerichtet öffnen.The publication GB 2 326 525 A relates to a light sensor module having light sensors and circuits arranged on a substrate. In addition, an aluminum layer is applied, whereby bundling elements are produced by means of etching. These are centered over the light sensors and have reflective walls that open away from the light sensors.

Die DE 37 31 865 A1 offenbart eine optische Verschaltung von Halbleiterschaltungen. Ein Chip umfasst eine Halbleiterschicht mit einer Fotodiode, über der eine lichtundurchlässige Beschichtung angeordnet ist, wobei im Bereich der Fotodiode Öffnungen ausgebildet sind, in denen ein Füllmaterial eingebracht ist.The DE 37 31 865 A1 discloses an optical interconnection of semiconductor circuits. A chip comprises a semiconductor layer with a photodiode, over which an opaque coating is arranged, wherein in the region of the photodiode openings are formed, in which a filling material is introduced.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen optischen Sensor bereit zu stellen, die ausreichend flach realisierbar ist, um in einer Chipkarte eingesetzt zu werden. Außerdem soll ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Sensors sowie angegeben werden und eine Datenträgeranordnung mit einem solchen Sensor.The object of the present invention is to provide an optical sensor which is sufficiently flat to be used in a chip card. In addition, a method for producing such a sensor and to be specified and a data carrier arrangement with such a sensor.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen optischen Sensor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6. Die abhängigen Ansprüche beschreiben bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Lösung.This object is achieved by an optical sensor having the features of claim 1 and by a method having the features of claim 6. The dependent claims describe preferred embodiments of the inventive solution.

Vorzugsweise sind, bei einem aus einer Halbleiterschaltungsschicht mit einer Vielzahl von optoelektronischen Elementen und aus einer oberhalb dieser Halbleiterschaltungsschicht angeordneten optischen Schicht mit einer Vielzahl von optischen Elementen mit nach oben offener, seitlich begrenzender Apertur bestehenden optischen Sensor, die optischen Elemente aus unmittelbar auf die Halbleiterschaltungsschicht aufgebrachtem Material ausgebildet.Preferably, in an optical sensor composed of a semiconductor circuit layer having a plurality of optoelectronic elements and an optical layer disposed above said semiconductor circuit layer having a plurality of optical elements having an upwardly open, laterally limiting aperture, the optical elements are deposited directly on the semiconductor circuit layer Material formed.

Ein bevorzugtes Verfahren zum Herstellen eines solchen optischen Sensors sieht beispielsweise nach dem Herstellen einer optoelektronischen Elemente enthaltenden Halbleiterschaltungsschicht das Aufbringen einer transparenten Schicht vor. Eine solche transparente Schicht kann beispielsweise eine in üblichen Halbleiterherstellungsverfahren verwendete Schicht aus Siliziumoxid oder Siliziumnitrid sein. Diese transparente Schicht kann beispielsweise unter Verwendung eines fotolithographischen Zwischenschrittes mit Hilfe eines vorzugsweise anisotropen Ätzvorganges strukturiert werden, um oberhalb von optoelektronischen Elementen liegende Bereiche seitlich zumindest weitgehend von einander zu trennen. Diese seitliche Trennung soll neben der Formgebung der optischen Elemente zusätzlich verhindern, daß über Teile der transparenten Schicht Licht von Halbleiterelementen zu anderen Halbleiterelementen gelangen kann. Die Struktur der optischen Elemente auf der von der Halbleiterschaltungsschicht abgewandten Seite kann beispielsweise nach Entfernen einer Maske durch zusätzliches Ätzen, vorzugsweise Plasmaätzen gestaltet werden.A preferred method for producing such an optical sensor, for example, after applying a semiconductor circuit layer containing optoelectronic elements, provides for the application of a transparent layer. Such a transparent layer may be, for example, a layer of silicon oxide or silicon nitride used in conventional semiconductor manufacturing processes. This transparent layer can be patterned, for example, by using a photolithographic intermediate step with the aid of a preferably anisotropic etching process in order to laterally separate at least substantially the areas lying above optoelectronic elements. In addition to the shaping of the optical elements, this lateral separation should additionally prevent the passage of light from semiconductor elements to other semiconductor elements over parts of the transparent layer. The structure of the optical elements on the side facing away from the semiconductor circuit layer side, for example Removing a mask by additional etching, preferably plasma etching are designed.

Bei solchen optischen Elementen kann alleine durch eine geeignete Gestaltung der Oberfläche des aus der transparenten Schicht hergestellten Elementes eine nach oben offene, seitlich begrenzende Apertur realisiert werden. Eine geeignete Oberflächengestaltung solcher optischen Elemente ist jedoch sehr kompliziert und außerdem dringt meist trotzdem Streulicht seitlich aus den optischen Elementen aus bzw. in die optischen Elemente ein. Vorzugsweise wird daher eine opake Schicht auf die strukturierte transparente Schicht aufgebracht, die die einzelnen, aus der transparenten Schicht durch Strukturierung hergestellten Erhöhungen mindestens teilweise umschließt. Eine solche opake Schicht kann beispielsweise aus Silizit, also einer Metall-Siliziumverbindung oder aus Metall bestehen. In der Praxis dürfte eine solche opake Schicht die transparenten Bereiche der optischen Elemente auch nach oben hin abdecken. Daher wird vorzugsweise nach Aufbringen der opaken Schicht das opake Material zumindest oberhalb optoelektronischer Elemente teilweise entfernt. Hierzu eignet sich wieder ein fotolithographischer Ätzvorgang, aber auch ein Planarisierungsschritt, wie z. B. chemisch-mechanisches Polieren.With such optical elements, an upwardly open, laterally delimiting aperture can be realized solely by suitable design of the surface of the element produced from the transparent layer. However, a suitable surface design of such optical elements is very complicated and, moreover, scattered light usually penetrates laterally out of the optical elements or into the optical elements. Preferably, therefore, an opaque layer is applied to the structured transparent layer, which at least partially encloses the individual elevations produced from the transparent layer by structuring. Such an opaque layer may consist, for example, of siliceous material, that is to say of a metal-silicon compound or of metal. In practice, such an opaque layer should cover the transparent areas of the optical elements also upwards. Therefore, preferably after application of the opaque layer, the opaque material is partially removed at least above optoelectronic elements. This is again a photolithographic etching, but also a planarization step, such. B. chemical-mechanical polishing.

Ein erfindungsgemäßer optischer Sensor eignet sich in besonderem Maße zum Aufnehmen biometrischer Informationen, wie z. B. Fingerabdruckinformationen. Um optische Besonderheiten eines sehr nahe am Sensor befindlichen Objektes, wie z. B. einer Fingerkuppe zu erfassen, ist eine Lichtquelle auf der dem Objekt zugewandten Seite erforderlich. Nebeneinander angeordnete lichtemittierende Halbleiterelemente und fotosensitive Halbleiterelemente bewirken jedoch üblicherweise, daß die fotosensitiven Halbleiterelemente nicht nur vom Objekt abgestrahlte Helligkeitsinformation empfangen, sondern auch unmittelbar von den lichtemittierenden Elementen ihrer Umgebung abgegebenes Licht empfangen. Durch die sich überlagernde Wirkung des Streulichtes und der Helligkeitsinformation des vom Objekt abgestrahlten Lichtes wird die Empfindlichkeitsdynamik eines solchen Sensors bezüglich Helligkeitsinformation stark eingeschränkt. Übliche Passivierungsschichten zur Abdeckung von Halbleiterschaltungseinrichtungen sind aus transparentem Siliziumoxid oder Siliziumnitrid, die eine unmittelbare Bestrahlung fotosensitiver Halbleiterelemente durch neben diesen angeordnete lichtemittierende Halbleiterelemente begünstigt, selbst wenn, wie aus der oben angegebenen US 5446290 A bekannt, oberhalb einer solchen Halbleiteranordnung optische Elemente vorgesehen sind. Ein erfindungsgemäßer optischer Sensor hat folglich speziell für Anwendungen wie optische Fingerabdruckerkennung, bei denen ein Objekt in unmittelbarer Nähe des Sensors angeordnet wird, den Vorteil, daß ein Sensor mit nebeneinander angeordneten lichtemittierenden und fotosensitiven Halbleiterelementen mit großer Empfindlichkeit und guter Kontrastwiedergabe realisiert werden kann. Hierbei wird der Dynamikbereich der Helligkeitsempfindlichkeit dadurch vergrößert, daß die aus transparentem Material bestehenden optischen Elemente seitlich im wesentlichen von opakem Material begrenzt werden und somit das Beaufschlagen fotosensitiver Elemente mit von lichtemittierenden Elementen abgegebenem Streulicht verhindert wird. Eine Kontrastverbesserung wird erzielt, wenn zusätzlich durch das Zusammenspiel von transparentem Material und opakem Material eine Blendenwirkung erreicht wird.An inventive optical sensor is particularly suitable for recording biometric information such. B. fingerprint information. To optical features of a very close to the sensor object such. B. a fingertip, a light source on the object facing side is required. However, juxtaposed semiconductor light-emitting elements and photosensitive semiconductor elements usually cause the photosensitive semiconductor elements not only to receive brightness information radiated from the object, but also to receive light directly emitted from the light-emitting elements of their surroundings. Due to the superimposed effect of the scattered light and the brightness information of the light emitted by the object, the sensitivity dynamics of such a sensor is severely limited in terms of brightness information. Conventional passivation layers for covering semiconductor circuit devices are made of transparent silicon oxide or silicon nitride, which promotes direct irradiation of photosensitive semiconductor elements by semiconductor light-emitting elements disposed adjacent thereto, even if as stated above US 5446290 A known, optical elements are provided above such a semiconductor device. Consequently, an optical sensor according to the invention has the advantage, particularly for applications such as optical fingerprint recognition in which an object is arranged in the immediate vicinity of the sensor, that a sensor with light-emitting and photosensitive semiconductor elements arranged side by side can be realized with high sensitivity and good contrast reproduction. In this case, the dynamic range of the brightness sensitivity is increased by the fact that the existing of transparent material optical elements are laterally limited by opaque material substantially and thus the exposure of photosensitive elements is emitted by emitted light-emitting elements scattered light. A contrast enhancement is achieved, if in addition by the interaction of transparent material and opaque material, a dazzling effect is achieved.

Eine Verbesserung eines optischen Sensors wird bereits erzielt, wenn nur lichtemittierende Halbleiterelemente oder nur fotosensitive Halbleiterelemente erfindungsgemäß mit optischen Elementen aus unmittelbar auf die aktive Halbleiterschicht aufgebrachtem Material versehen werden. Die Vorteile der Erfindung machen sich jedoch besonders stark bemerkbar, wenn sowohl lichtemittierende Halbleiterelemente als auch fotosensitive Halbleiterelemente mit entsprechenden optischen Elementen ausgerüstet werden.An improvement of an optical sensor is already achieved if only light-emitting semiconductor elements or only photosensitive semiconductor elements according to the invention are provided with optical elements of material applied directly to the active semiconductor layer. However, the advantages of the invention are particularly noticeable when both light-emitting semiconductor elements and photosensitive semiconductor elements are equipped with corresponding optical elements.

Ein erfindungsgemäßer optischer Sensor kann demnach im Gegensatz zu bekannten optischen oder kapazitiven Fingerabdrucksensoren extrem dünn ausgestaltet werden. Er ermöglicht somit die Realisierung einer tragbaren Datenträgeranordnung, wie z. B. einer Standardchipkarte, mit optischem Sensor zum Erfassen biometrischer Information. Im Gegensatz zu bekannten Chipkarten mit Fingerabdrucksensor, die in dem Bereich, der von einer Schreib-/Leseeinheit kontaktiert wird, Standardabmessungen haben und in einem anderen Bereich, in dem der Sensor vorgesehen ist, eine größere Dicke aufweisen, kann eine tragbare Datenträgeranordnung mit einem vorstehend beschriebenen optischen Sensor in Form einer Standardchipkarte realisiert werden.An optical sensor according to the invention can therefore be made extremely thin in contrast to known optical or capacitive fingerprint sensors. It thus enables the realization of a portable data carrier arrangement, such. As a standard chip card, with optical sensor for detecting biometric information. In contrast to known smart card with fingerprint sensor, which have standard dimensions in the area which is contacted by a read / write unit and in a different area, in which the sensor is provided, have a greater thickness, a portable data carrier arrangement with one above described optical sensor can be realized in the form of a standard chip card.

Da ein optischer Sensor zum Erfassen biometrischer Information relativ große Abmessungen aufweist, sollte dieser vorzugsweise innerhalb einer Chipkarte angeordnet sein, d. h., zwischen mindestens zwei stabilisierenden Schichten aus Kartenmaterial, die bei Biegebelastungen der Chipkarte die stärkere Belastung erfahren. In einem solchen Fall sollte der optische Sensor von einer transparenten Schicht abgedeckt sein, um den Lichtdurchtritt zu gewährleisten. Eine derartige Anordnung kann in Abhängigkeit von den optischen Eigenschaften erfindungsgemäßer optischer Elemente auch zusätzlich eine Kontrastverbesserung mit sich bringen.Since an optical sensor for acquiring biometric information has relatively large dimensions, it should preferably be arranged inside a chip card, i. h., between at least two stabilizing layers of card material, which experience the greater load at bending loads of the chip card. In such a case, the optical sensor should be covered by a transparent layer to ensure the passage of light. Depending on the optical properties of optical elements according to the invention, such an arrangement can also additionally bring about a contrast improvement.

Nachstehend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to the figures of the drawing with reference to embodiments.

Es zeigen Show it

1a bis 1f in einer schematischen Schnittdarstellung Zwischenstadien eines optischen Sensor bei der Herstellung; 1a to 1f in a schematic sectional view intermediate stages of an optical sensor during manufacture;

2 eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf den in 1f gezeigten Ausschnitt eines optischen Sensors; 2 a schematic representation of a plan view of the in 1f shown section of an optical sensor;

3 eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Datenträger; und 3 a schematic representation of a plan view of an embodiment of a data carrier according to the invention; and

4 eine schematische Teildarstellung eines Schnitts durch den in 3 gezeigte Datenträger. 4 a schematic partial view of a section through the in 3 shown disk.

Die 1a–1f zeigen in schematischer Darstellung einen Schnitt entlang der in 2 gezeigten Schnittlinie V-W durch eine Halbleiteranordnung mit einer Halbleiterschaltungsschicht 2, die ein lichtemitierendes Halbleiterelement 3 und ein photosensitives Halbleiterelement 4 enthält.The 1a - 1f show a schematic representation of a section along the in 2 shown section line VW through a semiconductor device having a semiconductor circuit layer 2 , which is a semiconductor light-emitting element 3 and a photosensitive semiconductor element 4 contains.

Die schematische Darstellung der 1a soll hierbei eine bereits funktionsfähige Halbleiterschaltungsschicht 2 mit den entsprechenden optoelektronischen Elementen, nämlich dem genannten lichtemitierenden Halbleiterelement 3 und dem genannten photosensitiven Halbleiterelement 4 zeigen.The schematic representation of 1a here is an already functional semiconductor circuit layer 2 with the corresponding optoelectronic elements, namely the light emitting semiconductor element 3 and said photosensitive semiconductor element 4 demonstrate.

In einem Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen optischen Sensors wird auf die Halbleiterschaltungsschicht 2 gemäß 1a eine Schicht aus transparentem Material 5 aufgebracht, wie in 1b gezeigt. Ein auf den in 1b gezeigten Gegenstand angewendeter Verfahrensschritt zum Strukturieren der transparenten Schicht 5, um oberhalb der optoelektronischen Elemente 3 und 4 liegende Bereiche 5a seitlich voneinander zu trennen, führt zu dem in 1c schematisch gezeigten Gegenstand.In a method for producing an optical sensor according to the invention is applied to the semiconductor circuit layer 2 according to 1a a layer of transparent material 5 applied, as in 1b shown. One on the in 1b shown method step used to pattern the transparent layer 5 to get above the optoelectronic elements 3 and 4 lying areas 5a laterally separate from each other, leads to the in 1c schematically shown object.

Ein weiterer, auf die Anordnung gemäß 1c angewendeter Verfahrensschritt dient der zusätzlichen Strukturierung der oberhalb der optoelektronischen Elemente 3 und 4 verbliebenen transparenten Bereiche 5a derart, daß sie eine nach oben abnehmende Kontur erhalten. Ein solcher Verfahrensschritt kann beispielsweise einen Plasmaätzvorgang enthalten. Entsprechend strukturierte transparente Bereiche 5b oberhalb der optoelektronischen Elemente 3 und 4 sind in 1d gezeigt.Another, according to the arrangement 1c Applied method step is the additional structuring of the above the optoelectronic elements 3 and 4 remaining transparent areas 5a such that they receive an upwardly decreasing contour. Such a method step may, for example, include a plasma etching process. Correspondingly structured transparent areas 5b above the optoelectronic elements 3 and 4 are in 1d shown.

In einem weiteren Verfahrensschritt wird auf die Anordnung gemäß 1d ein opakes Material 6, beispielsweise ein Metall oder eine metallhaltige Mischung, aufgebracht. Das Ergebnis dieses Schrittes ist in 1e zu erkennen.In a further method step, the arrangement according to 1d an opaque material 6 , For example, a metal or a metal-containing mixture applied. The result of this step is in 1e to recognize.

In einem weiteren Verfahrensschritt wird oberhalb der elektrooptischen Elemente 3 und 4 ein Teil des opaken Materials und, wie in 1f gezeigt, auch ein Teil des transparenten Materials 5b abgetragen, beispielsweise durch mechanisch-chemisches Polieren. Dadurch erhält das transparente Material die in 1f gezeigte Form 5c und oberhalb der elektrooptischen Elemente 3 und 4 der Halbleiterschaltungsschicht 2 werden Blendenöffnungen 7 freigelegt. Eine evtl. zusätzlich vorgenommene Planarisierung des optischen Sensors ist in 1 nicht mehr dargestellt.In a further method step, above the electro-optical elements 3 and 4 a part of the opaque material and, as in 1f shown, also a part of the transparent material 5b removed, for example by mechanical-chemical polishing. This gives the transparent material the in 1f shown shape 5c and above the electro-optical elements 3 and 4 the semiconductor circuit layer 2 be apertures 7 exposed. A possibly additionally made planarization of the optical sensor is in 1 not shown anymore.

Um den Arbeitsschritt des abschließenden Freilegens der Blendenöffnungen 7 zu vermeiden, kann das opake Material 6 nur zwischen den transparenten Bereichen 5b aufgebracht werden. Ausgehend von der in 1d gezeigten Anordnung entsteht dann in einem Arbeitsschritt eine Anordnung ähnlich der in 1f gezeigten Anordnung. Beispielsweise kann ein opakes Material 6, das bei dem Aufbringen eine ausreichend hohe Viskosität und geringe Haftung gegenüber den transparenten Bereichen 5b aufweist, sich zwischen den transparenten Bereichen 5b ablagern. Ein opakes Material sowie Parameter der Aufbringung, wie Temperatur oder Druck sind entsprechend zu wählen.To the step of finally exposing the apertures 7 The opaque material can be avoided 6 only between the transparent areas 5b be applied. Starting from the in 1d shown arrangement then arises in one step, an arrangement similar to that in 1f shown arrangement. For example, an opaque material 6 that when applied has a sufficiently high viscosity and low adhesion to the transparent areas 5b has, between the transparent areas 5b deposit. An opaque material and parameters of application, such as temperature or pressure, should be selected accordingly.

2 zeigt die Draufsicht auf das in 1f gezeigte Stadium zur Herstellung eines optischen Sensors. Erkennbar dargestellt ist hierbei lediglich die opake Schicht 6 mit den Blendenöffnungen 7 und die transparenten Bereiche 5c für die optoelektronischen Elemente 3 und 4. 2 shows the top view of the in 1f shown stage for producing an optical sensor. Visible shown here is only the opaque layer 6 with the apertures 7 and the transparent areas 5c for the optoelectronic elements 3 and 4 ,

3 zeigt schematisch eine Draufsicht auf einen tragbaren Datenträger 8 in Form einer Chipkarte, welche mit einem erfindungsgemäßen Sensor ausgerüstet ist. 3 schematically shows a plan view of a portable data carrier 8th in the form of a chip card, which is equipped with a sensor according to the invention.

Auf der Chipkarte 8 ist eine Kontaktfläche 9 zu erkennen, die die externe Schnittstelle eines kontaktbehafteten Chipkartenmoduls darstellt. Außerdem ist in 3 ein optischer Sensor 1 gezeigt, der in nicht dargestellter Weise mit einer ebenfalls nicht dargestellten Steuerschaltung des Chipkartenmoduls verbunden ist.On the chip card 8th is a contact surface 9 to recognize that represents the external interface of a contact smart card module. It is also in 3 an optical sensor 1 shown, which is connected in a manner not shown with a likewise not shown control circuit of the smart card module.

Entlang der in 3 dargestellten Schnittlinie X-Y besitzt der gezeigte Datenträger 8 den in 4 schematisch dargestellten Aufbau.Along the in 3 illustrated section line XY has the disk shown 8th the in 4 schematically illustrated construction.

Wie in 4 zu erkennen ist, besteht die in 3 gezeigte Chipkarte 8 aus einer oberen Kartenschicht 10, einer unteren Kartenschicht 11 und einer innen liegenden Kartenschicht 12, in deren Ebene der optische Sensor 1 angeordnet ist. In einem Bereich 13 oberhalb des optischen Sensors 1, auf dessen lichtempfindlicher Seite, ist die außen liegende Kartenschicht 10 aus transparentem Material ausgestaltet. Hierbei ist zumindest ein transparentes Fenster 14 oberhalb des aktiven Bereiches des optischen Sensors erforderlich.As in 4 it can be seen, the in 3 shown chip card 8th from an upper card layer 10 , a lower card layer 11 and an internal card layer 12 , in whose level the optical sensor 1 is arranged. In one area 13 above the optical sensor 1 , on its photosensitive side, is the outer card layer 10 made of transparent material. This is at least a transparent window 14 required above the active area of the optical sensor.

Claims (10)

Optischer Sensor (1), bestehend aus einer Halbleiterschaltungsschicht (2) mit einer Vielzahl von optoelektronischen Elementen (3, 4) und aus einer oberhalb dieser Halbleiterschaltungsschicht (2) angeordneten optischen Schicht (5, 5a, 5b, 5c) mit einer Vielzahl optischer Elemente (5c, 6, 7), jeweils mit nach oben offener, seitlich begrenzender Apertur (7), wobei die optischen Elemente (5c, 6, 7) aus unmittelbar auf die Halbleiterschaltungsschicht (2) abgeschiedenem Material (5, 6) bestehen; wobei zumindest eines der optoelektronischen Elemente ein fotosensitives Halbleiterelement (4) ist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines der optoelektronischen Elemente ein lichtemittierendes Halbleiterelement (4) ist und die optoelektronischen Elemente zueinander benachbarte lichtemittierende und fotosensitive Halbleiterelemente (3, 4) sind.Optical sensor ( 1 ), consisting of a semiconductor circuit layer ( 2 ) with a plurality of optoelectronic elements ( 3 . 4 ) and from above this semiconductor circuit layer ( 2 ) arranged optical layer ( 5 . 5a . 5b . 5c ) with a plurality of optical elements ( 5c . 6 . 7 ), each with an upwardly open, laterally delimiting aperture ( 7 ), wherein the optical elements ( 5c . 6 . 7 ) from directly on the semiconductor circuit layer ( 2 ) deposited material ( 5 . 6 ) consist; wherein at least one of the optoelectronic elements is a photosensitive semiconductor element ( 4 ), characterized in that at least one of the optoelectronic elements comprises a semiconductor light-emitting element ( 4 ) and the optoelectronic elements adjacent to each other light-emitting and photosensitive semiconductor elements ( 3 . 4 ) are. Optischer Sensor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Elemente (5c, 6, 7) aus transparentem Material (5) bestehen, das seitlich von opakem Material (6) begrenzt wird.Optical sensor ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the optical elements ( 5c . 6 . 7 ) made of transparent material ( 5 ) which laterally opaque material ( 6 ) is limited. Optischer Sensor (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Elemente (5c, 6, 7) aus über den optoelektronischen Elementen (3, 4) angeordnetem transparentem Material (5, 5a, 5b) und dieses Material umschließendem und teilweise bedeckendem, jeweils eine Blendenöffnung (7) bildendem, metallhaltigem Material (6) bestehen.Optical sensor ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the optical elements ( 5c . 6 . 7 ) from above the optoelectronic elements ( 3 . 4 ) arranged transparent material ( 5 . 5a . 5b ) and this material enclosing and partially covering, in each case one aperture ( 7 ), metal-containing material ( 6 ) consist. Tragbarer Datenträger (8) mit einem optischen Sensor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Portable data carrier ( 8th ) with an optical sensor ( 1 ) according to any one of the preceding claims. Tragbarer Datenträger (8) nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen kartenförmigen Aufbau des Datenträgers (8) und dadurch, daß der optische Sensor (1) von einer transparenten Schicht (10) abgedeckt ist.Portable data carrier ( 8th ) according to claim 4, characterized by a card-shaped structure of the data carrier ( 8th ) and in that the optical sensor ( 1 ) of a transparent layer ( 10 ) is covered. Verfahren zum Herstellen eines optischen Sensors (1) mit den Schritten Herstellen einer aktiven Halbleiterelementeschicht (2) mit einer Vielzahl von optoelektronischen Elementen (3, 4), Aufbringen einer transparenten Schicht (5) auf dieser Halbleiterelementeschicht (2), und Aufbringen einer opaken Schicht (6) auf diese strukturierte transparente Schicht (5a, 5b); gekennzeichnet durch die Schritte: Strukturieren der transparenten Schicht (5), um oberhalb von optoelektronischen Elementen (3, 4) liegenden Bereiche (5a) seitlich zumindest weitgehend voneinander zu trennen; und zumindest teilweises, flächiges Entfernen des Materials der opaken Schicht (6) oberhalb der optoelektronischen Elemente (3, 4), so dass das transparente Material (5) seitlich von opakem Material (6) begrenzt ist.Method for producing an optical sensor ( 1 ) with the steps of producing an active semiconductor element layer ( 2 ) with a plurality of optoelectronic elements ( 3 . 4 ), Applying a transparent layer ( 5 ) on this semiconductor element layer ( 2 ), and applying an opaque layer ( 6 ) on this structured transparent layer ( 5a . 5b ); characterized by the steps of: structuring the transparent layer ( 5 ), above above optoelectronic elements ( 3 . 4 ) ( 5a ) laterally at least largely separated from each other; and at least partially, planar removal of the material of the opaque layer ( 6 ) above the optoelectronic elements ( 3 . 4 ), so that the transparent material ( 5 ) laterally of opaque material ( 6 ) is limited. Verfahren zum Herstellen eines optischen Sensors (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass beim Herstellen der aktiven Halbleiterelementeschicht (2) die optoelektronischen Elemente zueinander benachbarte lichtemittierende und fotosensitive Halbleiterelemente (3, 4) sind.Method for producing an optical sensor ( 1 ) according to claim 6, characterized in that in the manufacture of the active semiconductor element layer ( 2 ) the optoelectronic elements adjacent to one another light-emitting and photosensitive semiconductor elements ( 3 . 4 ) are. Verfahren zum Herstellen eines optischen Sensors (1) nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch den zusätzlichen Schritt vor dem Aufbringen der opaken Schicht (6): Strukturieren der oberhalb von optoelektronischen Elementen (3, 4) liegenden Bereiche (5b) der transparenten Schicht (5) derart, daß sie eine nach oben abnehmende Kontur haben.Method for producing an optical sensor ( 1 ) according to claim 6 or 7, characterized by the additional step before the application of the opaque layer ( 6 ): Structuring the above optoelectronic elements ( 3 . 4 ) ( 5b ) of the transparent layer ( 5 ) such that they have an upwardly decreasing contour. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die opake Schicht (6) abgetragen wird, um das Material oberhalb der optoelektronischen Elemente (3, 4) zu entfernen.Method according to one of claims 6 to 8, characterized in that the opaque layer ( 6 ) to remove the material above the optoelectronic elements ( 3 . 4 ) to remove. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die opake Schicht (6) Metall enthält.Method according to one of claims 6 to 9, characterized in that the opaque layer ( 6 ) Contains metal.
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