[發明專利]使用晶片級封裝的光傳感器

無效

• 申請號: 201010000436.2
• 申請日: 2010-01-08
• 公開（公告）號: CN101882625A
• 公開（公告）日: 2010-11-10
• 發明（設計）人: A·V·薩莫伊洛;A·伯格蒙特;C-C·盧;P·霍爾納斯珀;J·P·龍
• 申請（專利權）人: 美信集成產品公司
• 主分類號: H01L27/144
• 分類號: H01L27/144;H01L23/488;H01L23/482;H01L21/50;H01L21/60;H01L27/146;H01L27/15
• 代理公司: 北京嘉和天工知識產權代理事務所 11269
• 代理人: 嚴慎

技術領域

本發明總地涉及半導體光傳感器，并且更具體地，涉及使用各種半導體制造技術和晶片級封裝技術來制造微型低功率光傳感器。

背景技術

光傳感器在現代社會中無所不在。一些應用使用具有光學檢測的反射光來進行位置感測；這些應用包括條碼讀取器、激光打印機和自動對焦顯微鏡。其他應用(例如數碼相機、蜂窩電話和膝上型計算機)使用光學傳感器來量測環境光的量，并且通過將屏幕光強度調整為環境光量的函數來使設備功耗最小化。此外，環境光傳感器集成在膝上型計算機中來將屏幕背光調整為觀看者舒服的水平。光傳感器還可以被用在工業應用中。

通常通過在半導體晶片前側上制造光敏元件(例如二極管)來實現光傳感器。為了提供電或光學接入(access)，傳統的途徑是使用導線結合到晶片前側。然而，該途徑需要大量半導體空間(real?estate)和扇出電阻(fan?out?resistance)，導致高成本和高功耗的方案。

最近以來，用于光傳感器的晶片級封裝(“WLP”)已經提供了優于常規途徑的更小尺寸、更高性能和一些成本降低。同樣，已經作出努力來利用穿硅通路(“TSV”)、通路鈍化層沉積、盤氧化層開口(pad?oxide?opening)、通路填充、再分布層(“RDL”)、焊料凸起成形和切片，以便于減小尺寸并提高性能。用于制造TSV的蝕刻工藝已經包括濕法蝕刻、RIE(反應離子蝕刻)和DRIE(深反應離子蝕刻)。這些努力已經提供了一些改進，但是半導體技術仍舊受到成本和功率效率的挑戰。所需要的是這樣的光傳感器方案，所述光傳感器在尺寸、成本、功耗以及可靠性方面提供顯著的改進。

發明內容

本發明提供與微型低功率光傳感器相關的系統、器件和方法。使用本發明，光敏部件(例如二極管)是制造在硅晶片的前側上。從晶片前側到晶片后側的連接性是由TSV提供的。焊料凸起置于晶片后側，以提供到印刷電路板(“PCB”)的耦合。該技術通過消除芯片之外連接的扇出來提供傳感器微型化，并且實現優選的芯片尺寸封裝。另外，對具有特定尺寸的焊料凸起的選擇可以消除對底填充(例如填充傳感器芯片和PCB之間的空間)的需求，并且可以導致成本有效并可靠的方案。

本發明可以以各種不同的制造工藝和技術實現。例如，TSV可以以包括DRIE先通路(via?first)、DRIE后通路(via?last)、后通路濕法蝕刻和兩步通路結構的實施方案制造。為了進一步便利WLP，晶片的前側可以用保護襯底或保護帶來保護。

在本發明中描述的技術還可以應用于其他類型的半導體器件，例如發光二極管、圖像傳感器、壓力傳感器和流量傳感器。

已經在該發明內容章節總地描述了本發明的某些特征和優點；然而，在本文中給出了另外的特征、優點和實施方案，或者查看了這里的附圖、說明書和權利要求書的本領域普通技術人員將清楚另外的特征、優點和實施方案。因此，應該理解，本發明的范圍應當不受該發明內容章節中所公開的特定實施方案的限制。

附圖說明

現在將參照本發明的實施方案，本發明的實施例可以在附圖中被圖示。這些附圖意圖是圖示說明性的而非限制性的。盡管本發明是在這些實施方案的上下文中進行描述的，但是應該理解，并非意圖將本發明的范圍限于這些特定實施方案。

圖1根據本發明的各個實施方案圖示半導體光傳感器的先通路DRIE實現的橫截面。

圖2根據本發明的各個實施方案圖示半導體光傳感器的先通路DRIE實現的制造方法。

圖3根據本發明的各個實施方案圖示半導體光傳感器的后通路DRIE實現的橫截面。

圖4根據本發明的各個實施方案圖示半導體光傳感器的后通路DRIE和后通路濕法蝕刻實現的制造方法。

圖5根據本發明的各個實施方案圖示半導體光傳感器的后通路濕法蝕刻實現的橫截面。

圖6根據本發明的各個實施方案圖示半導體光傳感器的兩步穿硅通路實現的橫截面。

圖7根據本發明的各個實施方案圖示半導體光傳感器的兩步穿硅通路實現的制造方法。

具體實施方式