微電子成像單元和以晶片級製造微電子成像單元的方法

2023-06-12 02:08:01

專利名稱：微電子成像單元和以晶片級製造微電子成像單元的方法
技術領域：
本發明涉及具有圖像傳感器的微電子成像單元和以晶片級製造此類成像單元的方法。
背景技水
微電子成像器用於數位相機、具有圖片能力的無線裝置和許多其它應用中。舉例來 說，手機和個人數字助理(PDA)中正併入微電子成像器以捕獲並發送圖片。隨著微電 子成像器變得越來越小且產生具有更高像素數目的更好圖像，其成長速率也已經穩定增 長。
微電子成像器包括使用電荷耦合裝置(CCD)系統、互補金屬氧化物半導體(CMOS) 系統或其它固態系統的圖像傳感器。CCD圖像傳感器已經廣泛用於數位相機和其它應用 中。CMOS圖像傳感器還正快速變得非常流行，因為預期其會具有低生產成本、高良率 和小尺寸。CMOS圖像傳感器能夠提供這些優點是因為其是使用針對製造半導體裝置開 發的技術和設備來製造的。因此，對CMOS圖像傳感器以及CCD圖像傳感器進行"封 裝"以保護其精密組件並提供外部電接點。
圖像傳感器大體上包括排列在焦平面中的像素陣列。每一像素是包括光柵、光導體 或光電二極體的光敏元件，其具有用於累積光生電荷的摻雜區。通常在成像器像素上方 放置微透鏡和彩色濾光片陣列。微透鏡將光聚焦到每一像素的初始電荷累積區上。光的 光子還可在穿過微透鏡之後且在撞擊在電荷累積區上之前，穿過彩色濾光片陣列(CFA)。 常規技術使用具有聚合物塗層的單個微透鏡，所述塗層在相應像素上方被圖案化成正方 形或圓形。可在製造期間加熱微透鏡來定形並固化微透鏡。通過聚集來自大聚光區域的 光並將所述光聚焦到相應像素的小感光區域上，微透鏡的使用顯著改進了成像裝置的感 光性。
因為需要減小成像器裝置的尺寸並增加成像器解析度，所以在微電子成像器中使用 較小尺寸的像素越來越重要。然而，減小像素尺寸會增加當沒有光入射在圖像傳感器上 時圖像傳感器讀出中存在的"噪聲"或背景信號的問題。此噪聲(稱為"暗電流")是承 載圖像傳感器的襯底材料內的電子活動的結果。更具體地說，暗電流是將熱發射電荷聚集在像素的電荷累積區中的結果。暗電流的量值取決於圖像傳感器結構和操作溫度。
一種補償暗電流的方法是通過掩蔽圖像傳感器周邊處的一組像素，使得其不被暴露 於光。因為入射光被阻擋而不能進入這些像素，所以這些像素中含有的信號僅由暗電流 造成。這些暗參考像素用作用於校準圖像傳感器輸出的"黑階"參考。然而， 一個問題 是，因為極小的像素非常緊密地定位在一起，所以難以準確地將圖像傳感器周邊處的暗 參考像素與毗鄰的有效像素分開。舉例來說，因為暗參考像素並沒有完全被遮擋，所以 非常接近圖像傳感器的外邊界的暗參考像素可捕捉來自入射光的信號。因此，在此類情 況下，測量到的暗電流可能不代表圖像傳感器的真實暗信號。另外，並不希望將暗參考 像素移動到有效像素的更遠外側以避免有關入射光的問題，因為那樣做將增加圖像傳感 器的尺寸。因此，需要增強封裝微電子成像器的性能和精確度。
發明內容
無


圖1是說明根據本發明實施例的以晶片級封裝微電子成像單元的方法的流程圖。 圖2A到20是說明根據本發明實施例的用於形成導電互連件以提供背面接觸墊陣列
的方法的階段的側剖視圖，所述方法用於晶片級封裝微電子成像單元。
圖3是說明具有多個成像電路小片的成像器工件的一部分的側剖視圖，所述成像電
路小片具有根據圖2A到20中所描述的方法形成的導電互連件。
圖4A是在對光敏層進行圖案化和顯影以在工件上形成多個離散體積的光敏材料之
後的所述工件部分的側剖視圖。
圖4B是圖4A中所說明的工件部分的示意性俯視平面圖。
圖5是在向工件上沉積不透明材料之後的所述工件部分的側剖視圖。
圖6A是在從工件移除光敏材料之後的所述工件部分的側剖視圖。
圖6B是圖6A中所說明的工件部分的示意性俯視平面圖。
圖7是在將覆蓋襯底附接到工件之後的所述工件部分的側剖視圖。
圖8是在使工件變薄以暴露位於工件背面處的導電互連件的一部分之後的所述工件
部分的側剖視圖。
圖9是在向工件背面上沉積介電層之後的所述工件部分的側剖視圖。
圖IO是在從工件背面移除介電層的一部分之後的所述工件部分的側剖視圖。圖11是在覆蓋襯底中形成多個溝道之後的所述工件部分的側剖視圖。 圖12是在用封裝材料填充覆蓋襯底中的溝道之後的所述工件部分的側剖視圖。 圖13是在工件中形成多個溝道之後的所述工件部分的側剖視圖。 圖14是在用封裝材料填充工件中的溝道之後的所述工件部分的側剖視圖。 圖15是在將多個電耦合器附接到位於工件背面處的相應互連件且在覆蓋襯底上形 成多個光學支撐部件之後的所述工件部分的側剖視圖。
圖16是根據本發明實施例的已封裝微電子成像單元的側剖視圖。
具體實施例方式
A.簡介/概述
以下揭示內容描述以下方法和成像單元的若干實施例(1)用於晶片級封裝微電子
成像單元的方法；(2)在成像單元中形成導電互連件的方法(3)用於遮擋或以其它方 式覆蓋成像單元的圖像傳感器上的暗電流像素的方法；和(4)已經使用此類晶片級封裝 工藝來封裝的成像單元。本發明的一個方面針對於用於製造多個成像單元的方法。 一種 此類方法的實施例包括提供具有多個成像電路小片的成像器工件，所述成像電路小片包 括集成電路、電耦合到所述集成電路的外部接點和可操作地耦合到所述集成電路的圖像 傳感器。各個圖像傳感器包括位於圖像傳感器的周邊部分處的至少一個暗電流像素。所 述方法還包括在工件上並在圖像傳感器上方沉積覆蓋層，和對所述覆蓋層進行圖案化和 選擇性顯影以在相應圖像傳感器上方形成多個離散體積的覆蓋層材料。所述離散體積的 覆蓋層材料具有與各個暗電流像素的內側邊緣對準的側壁，使得暗電流像素不被所述離 散體積覆蓋。在若干實施例中，所述方法可進一步包括在工件上在所述離散體積的覆蓋 層材料之間和在暗電流像素上方沉積不透明材料，和隨後從工件移除所述離散體積的覆 蓋層材料。不透明材料遮擋暗電流像素且為玻璃蓋或其它光學器件提供支座。此方法的 若干實施例形成具有較小佔據面積的圖像傳感器，且因為離散體積的覆蓋層材料的精確 側壁使得不透明材料能夠具有位於有效像素與暗電流像素之間的精確區內的側壁，所以 充分遮擋暗電流像素。
本發明的另一方面針對於製造成像電路小片的方法。 一種此類方法的實施例包括在 襯底上和/或中構建像素陣列。像素陣列包括位於所述陣列的周邊部分處的暗像素和鄰近 於所述暗像素的內側邊緣的有效像素。所述方法還包括在襯底上並在像素陣列上方沉積 光敏層，對所述光敏層進行圖案化，和選擇性顯影所述光敏層以在像素陣列上方形成離 散光敏材料塊。離散塊具有與暗像素的內側邊緣對準的側壁，使得暗像素不被離散塊覆蓋且有效像素完全被離散塊覆蓋。所述方法進一步包括在襯底上並在暗像素上方沉積不 透明材料以遮擋暗像素使其不被指向有效像素的光照射。所述方法接著包括從襯底移除 光敏塊。
本發明的另一方面針對於微電子成像器工件。在一個實施例中，成像器工件可包括 襯底和位於所述襯底中和/或上的多個成像電路小片。各個成像電路小片包括集成電路、 電耦合到所述集成電路的外部接點和可操作地耦合到所述集成電路的圖像傳感器。所述 圖像傳感器包括位於所述圖像傳感器的周邊部分處的暗電流像素。所述成像器工件進一 步包括位於襯底上的光敏層。所述光敏層包括位於各個圖像傳感器上方的多個離散體積 的光敏材料。各個離散體積具有與各個暗電流像素的內側邊緣對準的側壁，使得各個暗 電流像素不被所述離散體積的光敏材料覆蓋。
下文參看CMOS圖像傳感器來描述本發明的若干實施例的具體細節，以提供對這些 實施例的徹底了解，但是其它實施例可使用CCD圖像傳感器或其它類型的固態成像裝 置。出於簡潔目的，以下描述內容中不陳述若干描述眾所周知的且通常與其它類型的微 電子裝置相關聯的結構或工藝的細節。此外，雖然以下揭示內容陳述本發明的不同方面 的若干實施例，但是本發明的若干其它實施例可具有與這部分中描述的那些配置或組件 不同的配置或組件。因此，本發明可具有其它實施例，所述其它實施例具有額外元件或 沒有下文參看圖1到16描述的元件中的若干者。
B.用於晶片級封裝微電子成像單元的方法
圖1是用於晶片級封裝多個微電子成像單元的方法100的流程圖。方法100包括在 階段102處在成像器工件中形成導電互連件。所述成像器工件可包括襯底和形成在所述 襯底中和/或上的多個成像電路小片。各個電路小片包括圖像傳感器和電耦合到所述圖像 傳感器的多個外部接點(例如，在階段102中形成的互連件)。在階段104處，方法IOO 包括遮擋各個圖像傳感器上的暗電流像素。因為遮擋工藝使用高度準確且有效的工藝來 將遮擋材料與暗電流像素對準，使得暗電流像素不會捕捉來自鄰近像素的輻射且陣列的 尺寸得以減小，所以預期晶片級遮擋工藝會顯著增強微電子成像器的性能。可接著對工 件執行額外的晶片級封裝步驟。舉例來說，方法100包括在階段106處將覆蓋襯底附接 到工件並附接在圖像傳感器上方，在階段108處從襯底背面移除材料以使工件變薄，和 在階段110處切割工件以使成像單元單片化。
下文詳細描述以上參看圖1陳述的用於封裝微電子成像單元的方法100的各個步驟 和使用此類方法以晶片級封裝的微電子成像單元。更具體地說，下文在標題C(題為"用於在成像器工件中形成互連件的方法")下更詳細地描述用於在工件中形成導電互連件的 方法的實施例，在標題D (題為"用於遮擋成像器工件上的暗電流像素的方法")下詳細 描述用於遮擋各個圖像傳感器上的暗電流像素的方法的實施例，且在標題E (題為"晶 片級封裝的微電子成像單元")下更詳細地描述多個微電子成像單元的晶片級封裝。另外， 下文還描述微電子成像單元的若干實施例。
C.用於在成像器工件中形成互連件的方法
圖2A到20說明根據上述方法100 (圖1)的實施例的用於在微電子成像器工件中 形成互連件的方法的各個階段。舉例來說，圖2A是在已經形成互連件之前的處於初始階 段的成像器工件200的一部分的側剖視圖。工件200可包括襯底212和形成在襯底212 中和/或上的多個成像電路小片220。襯底具有第一側面214和第二側面216。襯底212 通常是半導體晶片，且成像電路小片220在所述晶片上排列成電路小片圖案。各個電路 小片220可包括集成電路221、電耦合到集成電路221的多個端子222 (例如，接合墊) 和圖像傳感器224。圖像傳感器224可以是用於捕獲可見光譜中的圖片或其它圖像的 CMOS圖像傳感器或CCD圖像傳感器。在其它實施例中，圖像傳感器224可檢測其它光 譜(例如，IR或UV範圍)中的輻射。下文參看圖3更詳細地描述圖像傳感器224。圖 2A中展示的端子222是在襯底212的第一側面214處的外部特徵。然而，在其它實施例 中，端子222可以是嵌入在襯底212內的中間深度處的內部特徵。
圖2B是圖2A中展示的區域2B的側剖視圖。在先前處理步驟中，向襯底212的第 一側面214塗覆第一介電層230，且在第一介電層230上方塗覆第二介電層232。接著， 對第二介電層232進行圖案化和蝕刻以暴露端子222。介電層230和232可以是聚醯亞 胺材料，但是在其它實施例中，這些介電層可以是其它不傳導材料。舉例來說，第一介 電層230和/或後續介電層中的一者或一者以上可以是聚對二甲苯基、例如氮化矽 (Si3N4)、氧化矽(Si02)等低溫化學汽相沉積(低溫CVD)材料和/或其它適當材料。 前述對介電材料的列舉不是詳盡的。介電層230和232通常不由彼此相同的材料組成， 但是這些層可由相同材料組成。另外，可省略層230和232中的一者或兩者且/或可包括 額外層。如圖2B所示，在沉積第二介電層232之後，在第二介電層232上方塗覆掩模 233並對其進行圖案化。掩模233可以是根據襯底212上的端子222的排列予以圖案化 的抗蝕劑層。因此，掩模233在端子222上方具有開口。
參看圖2C，已經穿過端子222形成孔或孔隙223。可使用溼式蝕刻或乾式蝕刻工藝 來形成孔223，所述蝕刻工藝對比第一介電層230而選擇性地從端子222移除材料。因此，第一介電層230可以是蝕刻終止層。在端子222包括一種以上類型的金屬的實施例 中，可重複蝕刻工藝，直到孔223延伸穿過端子222為止。
參看圖2D，蝕刻位於端子222正下方的第一介電層230以暴露襯底212的至少一部 分。針對第一介電層230的第二蝕刻工藝可不同於針對端子222的第一蝕刻工藝。舉例 來說，第二蝕刻工藝可用比從端子222或襯底212移除材料高的蝕刻速率從第一介電層 230選擇性地移除材料。因此，第二蝕刻工藝不會顯著改變端子222或襯底212的總體 結構。在替代實施例中，可使用單個蝕刻工藝穿過端子222和第一介電層230兩者蝕刻 孔223。
參看圖2E,在工件200上再次使用掩模233來穿過襯底212的至少一部分形成側壁 240以界定盲孔245。出於此說明書的目的，"盲孔"或"盲道"是指僅部分延伸穿過襯 底212或以其它方式在一個末端處封閉的孔或孔隙。盲孔245是通過使用一個或一個以 上單獨蝕刻來蝕刻到襯底212中而形成的。在形成盲孔245之後，從工件200移除掩模 233。在替代實施例中，可使工件200變薄且可完全穿過工件200的剩餘厚度蝕刻通孔。
或者，除蝕刻以外或替代蝕刻，還可使用雷射切除來形成盲孔245。如果使用雷射 來形成盲孔245的全部或一部分，那麼可消除掩模233且通常使用化學清潔劑來清洗盲 孔245以移除熔渣或其它汙染物。在又一替代實施例中，雷射可在使工件變薄之前或之 後完全穿過工件200的厚度切割通孔。雖然因為襯底212不需要進行圖案化(即，將不 需要塗覆掩模233)，所以雷射切割盲孔245可能是有利的，但是因為不需要從盲孔245 清除熔渣且可用蝕刻工藝更精確地控制盲孔245的深度，所以對盲孔245進行蝕刻可能 更加容易。此外，使用蝕刻工藝與用雷射切割工藝相比通常可更精確地對準盲孔245。 使用蝕刻工藝的另一優點是可對襯底212的第一側面214進行圖案化和蝕刻以同時形成 與相應端子222對準的多個盲孔245。
接下來參看圖2F，在工件200上沉積第三介電層234，以對襯底212內的盲孔245 的側壁加襯。如下文更詳細描述，第三介電層234使襯底212中的組件與隨後形成在盲 孔245中的互連件電絕緣。在一個實施例中，第三介電層234可以是使用適當的沉積工 藝來塗覆的富鋁氧化物材料或另一適當的低溫CVD氧化物。在另一實施例中，第三介電 層234可包括矽烷基和/或鋁基氧化物材料。在再一實施例中，第三介電層234可包括其 它適當的介電材料。參看圖2G，使用適當的蝕刻工藝(例如，襯墊蝕刻)來從端子222 的至少一部分和襯底212的第一側面214移除第三介電層234。
參看圖2H，接著在工件200上在第三介電層234上方沉積擴散阻擋層236且使其與端子222電接觸。除了覆蓋第三介電層234以外，阻擋層236通常還覆蓋第二介電層232 和端子222。舉例來說，在一個實施例中，阻擋層236是使用物理汽相沉積(PVD)沉積 到工件200上的鉭層。阻擋層236的厚度為約150埃。在其它實施例中，可使用例如CVD 等其它汽相沉積工藝在工件200上沉積阻擋層236，且/或阻擋層236可具有不同厚度。 阻擋層236不限於鉭，而是可由鎢或有助於容納隨後沉積到盲孔245中的填充材料的其 它適當材料組成。
接下來參看圖21，在阻擋層236上沉積晶種層250。可使用例如PVD、 CVD等汽相 沉積技術、原子層沉積和/或電鍍來沉積晶種層250。晶種層250可由Cu或其它適當材料 組成。晶種層250的厚度可以是約2000埃，但可依據孔240的深度和縱橫比而為更大的 或更小的。在若干實施例中，晶種層250可以不均勻地覆蓋阻擋層236，使得晶種層250 在孔240內具有空隙251。這可在孔240中和在整個工件上引起不均勻的電鍍。當晶種 層250不足時，優選地使用填充晶種層250的空隙或不連續區的工藝來對其進行增強， 以形成更均勻的晶種層。舉例來說，參看圖2J，晶種層250的空隙251和/或不連續區已 經填充有例如銅或另一適當材料等額外材料252。在第6,197,181號美國專利中描述一種 適當的晶種層增強工藝，所述專利以引用的方式併入。
接下來參看圖2K，在晶種層252上沉積抗蝕劑層260且對其進行圖案化以在端子222 和相應盲孔245上方具有開口 261。接著在晶種層250的在盲孔245中的暴露部分上沉 積第一傳導層254。第一傳導層254可以是在無電電鍍操作、電鍍操作或另一適當方法 中沉積到晶種層250上的Cu。在所說明的實施例中，第一傳導層254的厚度為約1微米。 在其它實施例中，第一傳導層254可包括其它適當材料且/或具有不同厚度。
參看圖2L，在盲孔245中的第一傳導層254上沉積第二傳導層256。第二傳導層256 是有利於在盲孔245中沉積隨後材料的溼潤劑。第二傳導層256可以是使用無電電鍍或 電解電鍍工藝沉積到第一傳導層254上的Ni。在所說明的實施例中，第二傳導層256的 厚度為約3到5微米。在其它實施例中，盲孔245可使用其它方法用其它適當材料塗布 且/或具有不同厚度。
接下來參看圖2M，在襯底212中形成從盲孔245的底部延伸到襯底212的第二側面 216的通氣孔270。可使用雷射從第二側面216穿過襯底212切割到盲孔245的底部來形 成通氣孔270。可使用此項技術中已知的掃描/對準系統來將雷射與盲孔245和/或相應端 子222對準。合適的雷射器是可從愛爾蘭都柏林的Xsil公司(Xsil Ltd. of Dublin, Ireland) 購得的Xise200。在形成通氣孔270之後，通常對其進行清洗以移除由雷射產生的切除副產物(即，熔渣)和/或其它不良副產物。舉例來說，可使用適當的清潔劑(例如6%的 氫氧化四甲銨(TMAH):丙二醇)來清洗通氣孔270。在其它實施例中，可以不清洗通 氣孔270。在替代實施例中，通氣孔270可具有不同尺寸或形狀，且可使用蝕刻工藝(例 如，乾式蝕刻和/或溼式蝕刻)、機械鑽孔工藝、切粒或雷射開槽或者另一適當方法來形 成。
在若干實施例中，可在形成通氣孔270之前，在盲孔245中沉積臨時保護填料或塗 層269 (以虛線展示)。保護填料269可以是光致抗蝕劑、聚合物、水、固化流體或氣體 或者另一適當材料。保護填料269保護盲孔245的側壁不受在雷射鑽孔工藝期間產生的 熔渣影響。熔渣可不利地影響將Ni電鍍到晶種層上和/或將傳導填充材料潤溼到盲孔245 中。可在形成通氣孔270之後移除保護填料269。
接下來參看圖2N，在盲孔245中沉積傳導填充材料280以形成互連件282。互連件 282具有接近於端子222的第一端283和位於盲孔245的底部處的第二端284。填充材料 280可包括Cu、 Ni、 Co、 Ag、 Au、 SnAgCu焊料、AuSn焊料、具有另一成分的焊料或 具有所需傳導率的其它適當材料或材料合金。可使用電鍍工藝、焊接波工藝、網版印刷 工藝、回流工藝、汽相沉積工藝或其它適當技術在盲孔245中沉積所述傳導填充材料280。 舉例來說，電鍍工藝可以是無電電鍍工藝或電鍍工藝。在若干實施例中，阻擋層236和/ 或晶種層250可用作電鍍接點。
參看圖20，從襯底212移除抗蝕劑層260且使用適當蝕刻工藝來移除襯底212的第 一側面214上的晶種層250和阻擋層236的剩餘部分。可使用研磨、化學機械平坦化 (CMP)和/或其它適當工藝來對襯底212的第一側面214進行平坦化。
圖2A到20中所說明的用於形成互連件282的方法的若干實施例的一個優點在於， 當用填充材料280填充盲孔時，通氣孔270允許所截留的空氣、氣體或揮發性溶劑從較 大的盲孔245逸出。以此方式，通氣孔270允許填充材料280更容易地流進盲孔245中 且減小在互連件282中出現空隙或不連續性的可能性。或者，在使用真空回流填充法的 實施例中可省略通氣孔270。當用填充材料280填充盲孔時，真空回流填充法從盲孔245 移除所截留的空氣，因此提供與通氣孔270相同的若干益處。
D.用於遮擋成像器工件上的暗電流像素的方法
圖3到6B說明根據上述方法100 (圖1)的實施例的用於遮擋成像器工件200上的 暗電流像素的方法中的階段。舉例來說，圖3是在襯底212中形成多個互連件282之後 的成像器工件200的側剖視圖。互連件282可使用以上參看圖2A到20描述的方法來形成。
如先前所論述，每一電路小片220包括圖像傳感器224。各個圖像傳感器224包括 排列在焦平面中的像素陣列225。舉例來說，在所說明的實施例中，圖像傳感器224包 括排列成所需圖案的多個有效像素225a和位於成像器傳感器224的周邊部分處的至少一 個暗電流像素225b。在其它實施例中，像素225的排列可有所不同。
在工件200上的每一圖像感測224的有效像素225a上方形成CFA 310。所述CFA 310 具有單獨濾光片3H，其經配置以通過在相應像素225上方放置選定顏色(例如，紅色、 綠色或藍色)的濾光片311而允許所述顏色的波長傳到每一像素225。當光子穿過CFA 310 到達像素225時，只有所述顏色的波長將傳到有效像素225a。舉例來說，在所說明的實 施例中，CFA 310基於RGB顏色模式且包括在相應有效像素225a上方排列成所需圖案 的紅色濾光片、綠色濾光片和藍色濾光片。CFA 310進一步包括在襯底212的第一側面 214上從圖像傳感器224的周邊部分向外延伸的剩餘藍色區段312。襯底212上的剩餘藍 色區段312有助於防止來自工件200內的各個組件的背反射。剩餘藍色區段312的在端 子222上方和在各個電路小片220之間的通道中的部分已經被移除。
在圖像傳感器224上方形成CFA 310之後，在圖像傳感器224上的相應像素225上 方形成多個微透鏡314。所述微透鏡314用於將光聚焦到各個像素225的初始電荷累積 區上。可接著在微透鏡314上方沉積氧化物塗層(未圖示)以在工件200的進一步處理 期間保護微透鏡314、CFA310和像素225。在若干實施例中，氧化物塗層可包括低溫CVD 氧化物。在其它實施例中，氧化物塗層可包括其它適當材料。在替代實施例中，可能不 包括氧化物塗層。在微透鏡314上沉積氧化物塗層之後，可在整個工件200上沉積可移 除覆蓋層320。所述可移除覆蓋層320可包括光致抗蝕劑或其它可選擇性移除的物質。 因此，可使用掩蔽工藝或其它適當工藝來選擇性地移除覆蓋層320的若干部分(如下文 相對於圖4A和4B描述)。舉例來說，在一個實施例中，覆蓋層320可以是沉積到襯底 212的第一側面214上的抗蝕劑層。
圖4A是在對覆蓋層320 (圖3)進行圖案化和顯影以在工件200上形成多個離散覆 蓋層材料體積或塊322之後的工件200的側剖視圖。圖4B是工件200的所述部分的示意 性俯視平面圖，其展示圖4A中所說明的橫截面的位置。同時參看圖4A和4B，塊322 位於襯底212上的各個圖像傳感器224上方且具有側壁323。更具體地說，各個塊322 覆蓋各個圖像傳感器224的有效像素225a，且側壁323與每一圖像傳感器224的相應暗 電流像素225b的內側邊緣對準，使得暗電流像素225b不被塊322覆蓋。此實施例的一個特徵是可非常準確地界定各個塊322的側壁323以僅暴露位於圖像傳感器224的周邊 部分處的暗電流像素225b。舉例來說，在若千實施例中，塊322的側壁323可在十分之 幾微米或更小的公差內與相應暗電流像素225b的內側邊緣對準。
接下來參看圖5，在工件200上沉積不透明材料330以(a)遮擋圖像傳感器224的 暗電流像素225b，且(b)在工件200上為隨後附接到工件200的覆蓋襯底(圖7)形成 多個支座。出於此說明書的目的，"不透明"被定義為完全不透射所需輻射。在沉積不透 明材料330之前，可移除CFA 310的在每一圖像傳感器224的周邊部分處的剩餘藍色區 段312 (圖4A)。優選地從工件200移除剩餘藍色區段312，使得(a)不透明材料330 將更容易結合到襯底212上的第二介電層232 (圖2A)，且(b)不透明材料330將緊密 接近相應暗像素225b。不透明材料330可以是沉積到工件200上各個塊322之間的環氧 樹脂材料。不透明材料330包括頂部表面332和側壁334,所述側壁334與相應塊322 的側壁323密切接觸。在向工件200上沉積不透明材料330之後，可使用CMP、研磨、 蝕刻或其它適當工藝來對所述塊322的頂部表面324和所述不透明材料330的頂部表面 332進行平坦化。
圖6A是在從工件200移除塊322之後的工件200的側剖視圖，且圖6B是圖6A中 所說明的工件200的所述部分的示意性俯視平面圖。同時參看圖6A和6B,不透明材料 330的側壁334與每一圖像傳感器224的相應暗像素225b的內側邊緣(如線A-A所示) 對準。因此，遮擋圖像傳感器224的暗像素225b使其不被指向圖像傳感器224的有效像 素225a的入射光照射，且所述暗像素225b不能捕捉來自入射光的信號。以此方式，由 暗電流像素225b測量的暗電流信號將代表相應圖像傳感器224的真實暗信號。
以上相對於圖3到6B描述的方法的一個特徵是可使覆蓋層材料塊322的側壁323 與各個暗電流像素225b的內側邊緣精確地對準，使得無需將暗電流像素225b移動到有 效像素225a的更遠外側以防止捕捉。在常規裝置中，暗電流像素通常定位在距圖像傳感 器的有效像素的外側相當距離處以確保恰當遮擋。這導致常規成像單元具有大得多的佔 據面積。上述方法的優點是可最小化或至少減小各個圖像傳感器224的佔據面積，且同 時仍提供充分遮擋以防止捕捉。經減小的佔據面積對於圖片手機、PDA或空間有限的其 它應用尤其有利。因此，預期所述方法的若千實施例可顯著改進圖像傳感器的性能且減 小已封裝微電子成像單元的尺寸。
E.晶片級封裝的微電子成像單元
圖7到16說明用於晶片級封裝微電子成像單元的方法100 (圖1)的實施例的後續階段。舉例來說，圖7是說明在將覆蓋襯底342附接到成像器工件之後的成像器組合件 700的一部分的側剖視圖。覆蓋襯底342可以是玻璃、石英或可透射所需輻射頻譜的另 一適當材料。覆蓋襯底342還可包括位於覆蓋襯底342的頂部表面343上的一個或一個 以上保護膜344。膜344可包括條帶、旋塗塗層或另一適當材料。膜344保護覆蓋襯底 342以免在後續處理步驟期間擦傷或以其它方式損壞。
可通過在由不透明材料330界定的支座的頂部表面332上沉積粘合劑340且將覆蓋 襯底342附接到粘合劑340並附接在圖像傳感器224上方來將覆蓋襯底342與工件200 組裝在一起。粘合劑340可以是環氧樹脂、丙烯酸或另一適當材料，且可通過模版印刷、 光刻或其它適當方法將其塗覆到不透明材料330的頂部表面332上。在粘合劑340是UV 固化或熱固化材料的實施例中，可在附接覆蓋襯底342之前對工件200進行加熱以至少 部分地固化(即，B階段)粘合劑340。在替代實施例中，可在附接覆蓋襯底342之前在 支座和覆蓋襯底342兩者上沉積粘合劑340。
在替代實施例中，粘合劑340可包括聚二甲基矽氧垸(PDMS)，且在從工件移除塊 322 (圖6A和圖6B)之前或之後沉積到工件200上。PDMS是可通過02等離子體活化 的粘合材料。舉例來說，在使用PDMS的實施例中，在從工件200移除塊322 (圖6A和 圖6B)之後，使用02等離子體來活化不透明材料330的頂部表面332以進行粘合。可 接著如上所述將覆蓋襯底342附接到工件200。
參看圖8，可使成像器組合件700變薄到所需厚度T，以暴露互連件282的第二端 284。在一個實施例中，襯底212的初始厚度為約750微米，且最終厚度T為約100到 500微米。在其它實施例中，初始厚度和最終厚度可有所不同。可使用研磨、乾式蝕刻、 化學蝕刻、化學拋光、CMP或其它適當工藝來使襯底212的第二側面2I6變薄。
在若干實施例中，可使用可選的溼式TMAH蝕刻來進一步暴露互連件282的第二端 284，使得其突出超過襯底212的第二側面216。在替代實施例中，可代替溼式蝕刻而使 用乾式蝕刻來進一步暴露互連件282的第二端284。乾式蝕刻的一個優點是不需要將成 像器組合件700放置在浸漬浴中，浸漬浴可不利地影響組合件700上的各個保護膜。
參看圖9，可在襯底212的第二側面216上沉積第四介電層350。第四介電層350可 以是使用以上相對於圖2B描述的方法沉積到襯底212上的低溫CVD氧化物或另一適當 介電材料。接下來參看圖IO，可使用適當的研磨或蝕刻工藝來移除介電層350的在互連 件282上方的部分。在若干實施例中，此時可在封裝工藝中以晶片級從背面對電路小片 220進行測試。測試探針可使用互連件282來測試各個圖像傳感器。因此，因為測試探針在電路小片220的背面嚙合互連件282，所以其將不會損壞圖像傳感器224、覆蓋襯底 342或在成像器組合件700的正面上的相關聯電路。此外，在背面測試期間，測試探針 不會妨礙圖像傳感器224,這與從正面測試成像電路小片的工藝相比允許測試探針一次 測試更多數目的成像電路小片220。另外，背面測試可識別不可操作的成像電路小片220， 且可從額外封裝工藝中移除這些電路小片。舉例來說，可在從成像器組合件700使成像 單元單片化之後且在將昂貴的光學裝置附接到成像單元之前放棄不可操作的裝置。在 2004年6月2日申請的題為"用於測試微電子成像器和微特徵裝置的系統和方法(Systems and Methods for Testing Microelectronic Imagers and Microfeature Devices )" 的第 10/860,699號美國申請案中揭示了用於測試電路小片220的適當方法，所述申請案的全 文以引用的方式併入本文中。
參看圖11，穿過覆蓋襯底342和不透明材料330的至少一部分形成多個第一溝道360。 第一溝道360優選地不延伸穿過不透明材料330,且其與各個電路小片220之間的通道 對準。可通過蝕刻、雷射器、晶片切割機或另一適當工藝來形成第一溝道360。接下來 參看圖12，用封裝材料362填充第一溝道360。在一個實施例中，封裝材料362是使用 三維立體光刻工藝沉積到第一溝道360中的SI-40。 SI-40可從加利福尼亞州瓦倫西亞市 3D系統公司(3D Systems, Inc., of Valencia, California)購得。在其它實施例中，封裝材 料362可包括使用已知工藝沉積的熱固化環氧樹脂或其它適當材料。封裝材料362應當 是不透明材料或包括不透明粘合劑以阻止入射光照射相應圖像傳感器。
參看圖13，在襯底212的第二側面216中形成多個第二溝道370且其與第一溝道360 對準(如由線B-B所示)。第二溝道370延伸穿過襯底212、不透明材料330且進入相應 第一溝道360的至少一部分中。第二溝道370具有比第一溝道360的第一橫截面尺寸 小的第二橫截面尺寸D2。接下來參看圖14,用上述封裝材料362或另一適當材料填充第 二溝道370。在其它實施例中，可顛倒此過程，使得在形成穿過覆蓋襯底342的第一溝 道360之前，形成襯底212中的第二溝道370。
接下來參看圖15,可在襯底212的第二側面216處將焊球380或其它外部互連結構 附接到互連件282以提供到電路小片220的背面上的其它電子裝置的外部連接。可在切 割組合件之前在所述方法的此階段處執行另一背面測試。可接著沿線B-B切割成像器組 合件700以使各個成像單元702單片化。
在圖15中所說明的實施例的另一方面中，成像單元702包括位於覆蓋襯底342上的 支撐部件382以相對於相應圖像傳感器224將光學單元(未圖示)準確地定位在所需位置處。在2003年11月26日申請的題為"己封裝微電子成像器和用於封裝微電子成像器 的方法 (Packaged Microelectronic Imagers and Methods of Packaging Microelectronic Imagers)"的第10723,363號美國申請案中揭示了具有相應界面特徵的適當支撐部件382， 所述申請案的全文以引用的方式併入本文中。可在將支撐部件382附接到覆蓋襯底342 之前或之後移除保護膜344的在覆蓋襯底342上和在圖像傳感器224上方的部分。可在 單片化之後以晶片級將光學單元附接到相應支撐部件382或將其附接到各個成像單元 702。在其它實施例中，支撐部件382可具有不同配置，或成像單元702可能不包括支撐 部件382。
圖16是根據本發明實施例的已封裝微電子成像單元702的側剖視圖。可在將光學單 元(未圖示)附接到成像單元之前從背面對各個成像單元702進行測試。圖16中所說明 的成像單元702的一個特徵是封裝材料342密封成像單元702的四個側面，且覆蓋襯底 342和襯底212分別密封成像單元702的頂部和底部。以此方式，沒有供溼氣或其它汙 染物進入成像單元702並造成圖像傳感器224或相關聯電路發生故障和/或變得不可操作 的路徑。
圖2A到16中所說明的用於製造成像單元702的方法的一個特徵在於，因為可使用 針對封裝和製造半導體裝置開發的高度準確且有效的工藝來同時製造多個成像單元702， 所以預期所述方法可顯著增強制造工藝的效率。因為所述半導體製造工藝能可靠地以高 度精確度生產並組裝各個組件，所以還預期此用於製造成像單元702的方法可增強成像 單元702的質量和性能。因此，預期所述方法的若干實施例可顯著減小用於組裝微電子 成像單元702的成本，提高成像單元702的性能，且生產更高質量的成像單元702。
根據前述內容，將了解本文已經出於說明目的描述了本發明的具體實施例，但是可 在不脫離本發明的精神和範圍的情況下作出各種修改。舉例來說，微電子成像單元可具 有以上相對於圖2A到16所描述的特徵的任何組合。因此，本發明僅受所附權利要求書 限制。
權利要求
1.一種製造多個微電子成像單元的方法，所述方法包含提供具有多個成像電路小片的成像器工件，所述成像電路小片包括集成電路、電耦合到所述集成電路的外部接點和可操作地耦合到所述集成電路的圖像傳感器，所述各個圖像傳感器包括位於所述圖像傳感器的周邊部分處的至少一個暗電流像素；在所述工件上並在所述圖像傳感器上方沉積覆蓋層；和對所述覆蓋層進行圖案化和選擇性顯影，以在相應圖像傳感器上方形成若干離散體積的覆蓋層材料，所述離散體積具有與所述各個暗電流像素的內側邊緣對準的側壁，使得所述暗電流像素不被所述離散體積覆蓋。
2. 根據權利要求l所述的方法，其進一步包含在所述離散體積的覆蓋層材料之間並在所述暗電流像素上方向所述工件上沉積 不透明材料；和從所述工件移除所述離散體積的覆蓋層材料。
3. 根據權利要求2所述的方法，其進一步包含在從所述工件移除所述覆蓋層材料之前， 對所述不透明材料和/或所述覆蓋層材料的頂部表面進行平坦化。
4. 根據權利要求2所述的方法，其中在所述工件上沉積不透明材料包含沉積環氧樹脂 材料。
5. 根據權利要求2所述的方法，其中提供多個具有圖像傳感器的成像電路小片包含提 供具有(a)呈所需圖案的有效像素陣列，和(b)圍繞所述圖像傳感器的所述周邊 部分的多個暗電流像素的圖像傳感器，且其中所述暗電流像素的所述內側邊緣鄰近 於至少一個有效像素，且其中所述方法進一步包含-在所述工件上並在相應圖像傳感器上方構建彩色濾光片陣列(CFA);和 在向所述工件上沉積所述不透明材料之後且在從所述工件移除所述覆蓋層之前， 對所述不透明材料和所述覆蓋層的頂部表面進行平坦化。
6. 根據權利要求5所述的方法，其進一步包含在向所述工件上沉積所述覆蓋層之前， 在所述圖像傳感器上的所述CFA上方形成微透鏡。
7. 根據權利要求5所述的方法，其進一步包含在向所述工件上沉積所述覆蓋層之前， 在所述微透鏡上方沉積氧化物塗層。
8. 根據權利要求5所述的方法，其進一步包含在沉積所述覆蓋層之後且在向所述工件 上沉積所述不透明材料之前，剝除所述CFA的在所述圖像傳感器的周邊部分處的剩 餘藍色部分。
9. 根據權利要求1所述的方法，其中提供多個具有圖像傳感器的成像電路小片包含形 成具有(a)呈所需圖案的有效像素陣列，和(b)圍繞所述圖像傳感器的所述周邊 部分的多個暗電流像素的圖像傳感器，且其中所述暗電流像素的所述內側邊緣鄰近 於至少一個有效像素。
10. 根據權利要求9所述的方法，其進一步包含在所述工件上並在相應圖像傳感器上方構建CFA; 在所述圖像傳感器上的所述CFA上方形成微透鏡；和在向所述工件上沉積所述覆蓋層之前，在所述微透鏡上方沉積氧化物塗層。
11. 根據權利要求l所述的方法，其中所述離散體積的覆蓋層材料包含位於所述圖像傳 感器上方的覆蓋層材料塊。
12. 根據權利要求l所述的方法，其中提供所述外部接點包含構建導電互連件，所述導 電互連件與相應端子接觸且延伸穿過所述各個電路小片的至少一部分。
13. 根據權利要求l所述的方法，其中在所述工件上沉積覆蓋層包含在所述工件上並在 所述圖像傳感器上方沉積抗蝕劑層。
14. 根據權利要求2所述的方法，其中所述外部接點包含位於所述工件的正面處的端子 和延伸穿過所述工件的至少一部分的互連件，且其中所述方法進一步包含在移除所述覆蓋層之前對所述不透明材料的頂部表面進行平坦化，以在所述工件 上界定多個支座；將覆蓋襯底附接到所述支座並附接在所述工件上的所述圖像傳感器上方，其中所 述覆蓋襯底可透射所需輻射；從所述工件的背面移除材料，以使所述工件變薄且暴露所述互連件的至少一部 分；在所述覆蓋襯底和所述支座的至少一部分中形成第一溝道，其中所述第一溝道與 所述工件上隔開所述各個電路小片的通道對準； 在所述第一溝道中沉積封裝材料；在所述工件的背面中形成第二溝道且使其與所述第一溝道對準； 在所述第二溝道中沉積所述封裝材料；和對準於所述第一和第二溝道來切割所述工件，以使所述成像單元單片化。
15. —種製造多個微電子成像單元的方法，所述方法包含提供具有多個成像電路小片的成像器工件，所述成像電路小片包括集成電路、電 耦合到所述集成電路的外部接點和可操作地耦合到所述集成電路的圖像傳感器，所 述各個圖像傳感器包括位於所述圖像傳感器的周邊部分處的至少一個暗電流像素；在相應圖像傳感器上方形成若干離散光敏材料塊，所述離散塊具有與所述各個暗 電流像素的相應內側邊緣對準的側壁，使得所述暗電流像素不被所述離散塊覆蓋；在所述工件上並在所述暗電流像素上方沉積不透明材料；和從所述工件移除所述離散光敏材料塊。
16. 根據權利要求15所述的方法，其進一步包含在從所述工件移除所述光敏塊之前， 對所述不透明材料和離散光敏材料塊的頂部表面進行平坦化。
17. 根據權利要求15所述的方法，其中在所述工件上沉積不透明材料包含沉積環氧樹 脂材料。
18. 根據權利要求15所述的方法，其中提供多個具有圖像傳感器的成像電路小片包含 提供具有(a)呈所需圖案的有效像素陣列，和(b)圍繞所述圖像傳感器的所述周 邊部分的多個暗電流像素的圖像傳感器，且其中所述暗電流像素的所述內側邊緣鄰近於至少一個有效像素，且其中所述方法進一步包含 在所述工件上並在相應圖像傳感器上方構建CFA; 在所述圖像傳感器上的所述CFA上方形成微透鏡；和在從所述工件移除所述光敏層之前，對所述不透明材料和光敏層的頂部表面進行 平坦化。
19. 根據權利要求18所述的方法，其進一步包含在向所述工件上沉積所述光敏材料之前，在所述微透鏡上方沉積氧化物塗層。
20. 根據權利要求18所述的方法，其進一步包含在沉積所述光敏層之後且在向所述工 件上沉積所述不透明材料之前，剝除所述CFA的在所述圖像傳感器的周邊部分處的 剩餘藍色部分。
21. 根據權利要求15所述的方法，其中提供多個具有圖像傳感器的成像電路小片包含 形成具有(a)呈所需圖案的有效像素陣列，和(b)圍繞所述圖像傳感器的所述周 邊部分的多個暗電流像素的圖像傳感器，且其中所述暗電流像素的所述內側邊緣鄰 近於至少一個有效像素。
22. 根據權利要求21所述的方法，其進一步包含在所述工件上並在相應圖像傳感器上方構建CFA; 在所述圖像傳感器上的所述CFA上方形成微透鏡；和在向所述工件上沉積所述光敏材料之前，在所述微透鏡上方沉積氧化物塗層。
23. 根據權利要求15所述的方法，其中所述離散體積的光敏材料包含位於所述圖像傳 感器上方的光敏材料塊。
24. 根據權利要求15所述的方法，其中提供所述外部接點包含構建導電互連件，所述 導電互連件與相應端子接觸且延伸穿過所述各個電路小片的至少一部分。
25. —種製造成像電路小片的方法，所述方法包含在襯底上和/或中構建像素陣列，所述像素陣列包括位於所述陣列的周邊部分處的暗像素和鄰近於所述暗像素的內側邊緣的有效像素； 在所述襯底上並在所述像素陣列上方沉積光敏層； 對所述光敏層進行圖案化；對所述光敏層進行選擇性顯影，以在所述像素陣列上方形成離散光敏材料塊，所 述離散塊具有與所述暗像素的所述內側邊緣對準的側壁，使得所述暗像素不被所述 離散塊覆蓋且所述有效像素完全被所述離散塊覆蓋；在所述襯底上並在所述暗像素上方沉積不透明材料，以遮擋所述暗像素使其不被 指向所述有效像素的光照射；和從所述襯底移除所述光敏塊。
26. 根據權利要求25所述的方法，其進一步包含在從所述襯底移除所述光敏塊之前， 對所述不透明材料和所述離散光敏材料塊的頂部表面進行平坦化。
27. 根據權利要求25所述的方法，其中在所述工件上沉積不透明材料包含沉積環氧樹 脂材料。
28. 根據權利要求25所述的方法，其進一步包含-在所述有效像素陣列上方形成CFA;在所述CFA和相應有效像素上方構建微透鏡；和在從所述工件移除所述光敏塊之前，對所述不透明材料和光敏塊的頂部表面進行 平坦化。
29. 根據權利要求28所述的方法，其進一步包含在向所述工件上沉積所述光敏材料之 前，在所述微透鏡上方沉積氧化物塗層。
30. —種在成像器工件上製造多個微電子成像單元的方法，所述成像器工件包括襯底和 位於所述襯底中和/或上的多個成像電路小片，所述各個成像電路小片包括集成電 路、電耦合到所述集成電路的外部接點和可操作地耦合到所述集成電路的圖像傳感 器，所述圖像傳感器包括呈所需圖案的有效像素陣列和沿所述圖像傳感器的周邊部 分的多個暗像素，其中所述方法包含在所述工件上並在所述圖像傳感器上方沉積光敏層；對所述光敏層進行圖案化；和對所述光敏層進行選擇性顯影，以在相應圖像傳感器上方形成若干離散光敏材料 塊，所述離散塊具有與所述各個暗像素的內側邊緣對準的側壁，使得所述側壁在所 述各個圖像傳感器的所述有效像素與所述暗像素之間界定邊界。
31. 根據權利要求30所述的方法，其進一步包含在所述工件上並在所述離散光敏材料塊之間的間隙中沉積不透明環氧樹脂材料， 其中所述環氧樹脂材料覆蓋所述各個暗像素；和 從所述工件移除所述離散光敏材料塊。
32. 根據權利要求31所述的方法，其進一步包含在從所述工件移除所述光敏材料之前， 對所述不透明環氧樹脂材料和所述光敏材料塊的頂部表面進行平坦化。
33. 根據權利要求31所述的方法，其進一步包含在所述工件上並在相應圖像傳感器上方形成CFA;在向所述工件上沉積所述光敏層之前，在所述圖像傳感器上的所述CFA上方構建 微透鏡；和在向所述工件上沉積所述不透明環氧樹脂材料之後且在從所述工件移除所述光 敏層之前，對所述不透明材料和光敏層的頂部表面進行平坦化。
34. 根據權利要求30所述的方法，其中在所述工件上沉積光敏層包含在所述工件上並 在所述圖像傳感器上方沉積抗蝕劑層。
35. 根據權利要求31所述的方法，其中沉積到所述工件上的所述不透明環氧樹脂材料 在所述工件上界定多個支座，且其中所述方法進一步包含將覆蓋襯底附接到所述支座並附接在所述圖像傳感器上方；在所述覆蓋襯底和所述支座的至少一部分中形成第一溝道，其中所述第一溝道與 所述工件上隔開所述各個電路小片的通道對準； 在所述第一溝道中沉積封裝材料；在所述工件的背面中形成第二溝道且使其與所述第一溝道對準； 在所述第二溝道中沉積所述封裝材料；和對準於所述第一和第二溝道來切割所述工件，以使所述成像單元單片化。
36. —種製造多個微電子成像單元的方法，所述方法包含構建具有多個成像電路小片的成像器工件，所述成像電路小片包括集成電路、電 耦合到所述集成電路的外部接點和可操作地耦合到所述集成電路的圖像傳感器，所 述各個圖像傳感器包括位於所述圖像傳感器的周邊部分處的至少一個暗電流單元；在所述工件上並在所述圖像傳感器上方沉積抗蝕劑層；對所述抗蝕劑層進行圖案化和選擇性顯影，以在相應圖像傳感器上方形成若干離 散抗蝕劑材料塊，所述離散塊具有與所述各個暗電流單元的相應內側邊緣對準的側 壁，使得所述暗電流單元不被所述離散塊覆蓋；在所述工件上並在所述暗電流單元上方沉積不透明材料，以遮擋所述暗電流單元 使其不被指向所述圖像傳感器的光照射；和從所述工件移除所述離散抗蝕劑材料塊。
37. —種微電子成像器工件，其包含-襯底；位於所述襯底中和/或上的多個成像電路小片，所述各個成像電路小片包括集成電 路、電耦合到所述集成電路的外部接點和可操作地耦合到所述集成電路的圖像傳感 器，所述圖像傳感器包括位於所述圖像傳感器的周邊部分處的暗電流像素；和位於圖像傳感器上方的多個離散體積的覆蓋層材料，所述各個離散體積具有與所 述各個暗電流像素的內側邊緣對準的側壁，使得所述各個暗電流單元不被所述離散 積體的覆蓋層材料覆蓋。
38. 根據權利要求37所述的成像器工件，其進一步包含不透明層，所述不透明層在所 述襯底上所述離散體積的覆蓋層材料之間的間隙中並在所述暗像素上方。
39. 根據權利要求37所述的成像器工件，其中所述不透明材料包含環氧樹脂材料。
40. 根據權利要求37所述的成像器工件，其中所述離散體積的覆蓋層材料包含位於所 述圖像傳感器上方的覆蓋層材料塊。
41. 根據權利要求37所述的成像器工件，其中所述各個外部接點包含位於所述襯底的正面處的端子，所述端子與延伸穿過所述各個電路小片的至少一部分的導電互連件 接觸。
42. 根據權利要求37所述的成像器工件，其中所述覆蓋層材料包含抗蝕劑層。
43. 根據權利要求37所述的成像器工件，其中所述各個圖像傳感器包含(a)呈所需圖 案的有效像素陣列，和(b)圍繞所述圖像傳感器的所述周邊部分的多個暗電流像 素，且其中所述暗電流像素的所述內側邊緣鄰近於至少一個有效像素。
44. 根據權利要求37所述的成像器工件，其中所述各個圖像傳感器包含(a)呈所需圖 案的有效像素陣列，和(b)圍繞所述圖像傳感器的所述周邊部分的多個暗電流像 素，且其中所述成像器工件進一步包含位於各個圖像傳感器上方的CFA;位於所述各個圖像傳感器上的所述CFA上方的微透鏡；和 位於所述圖像傳感器的所述微透鏡上的氧化物塗層。
45. —種微電子成像器工件，其包含襯底；位於所述襯底中和/或上的多個成像電路小片，所述各個成像電路小片包括集成電路、電耦合到所述集成電路的外部接點和可操作地耦合到所述集成電路的圖像傳感器，所述圖像傳感器包括有效像素陣列和位於所述圖像傳感器的周邊部分處並鄰近 於至少一個有效像素的暗電流像素；位於相應圖像傳感器上方的多個離散塊的光敏材料，所述離散塊具有與所述各個 暗電流像素的內側邊緣對準的側壁，使得所述各個暗電流單元不被所述離散塊的光 敏材料覆蓋且所述鄰近有效像素完全被所述離散塊覆蓋；和不透明層，其在所述襯底上在所述離散塊的光敏材料之間並在所述暗電流像素上 方。
46. 根據權利要求45所述的成像器工件，其中所述不透明材料包含環氧樹脂材料。
47. 根據權利要求45所述的成像器工件，其中所述各個外部接點包含位於所述襯底的 正面處的端子，所述端子與延伸穿過所述各個電路小片的至少一部分的導電互連件接觸。
48. 根據權利要求45所述的成像器工件，其中所述光敏層包含抗蝕劑層。
49. 根據權利要求45所述的成像器工件，其中所述各個圖像傳感器包含(a)呈所需圖 案的有效像素陣列，和(b)圍繞所述圖像傳感器的所述周邊部分的多個暗電流像 素，且其中所述成像器工件進一步包含位於各個圖像傳感器上方的CFA;位於所述各個圖像傳感器上的所述CFA上方的微透鏡；和 位於所述圖像傳感器的所述微透鏡上的氧化物塗層。
50. —種微電子成像器工件，其包含-襯底；形成在所述襯底中和/或上的像素陣列，所述像素陣列包括位於所述陣列的周邊部 分處的暗像素和鄰近於所述暗像素的內側邊緣的至少-一個有效像素；位於所述像素陣列上方的光敏層，所述光敏層包括與所述暗像素的所述內側邊緣 對準的側壁，使得所述暗像素不被所述光敏層覆蓋且所述相鄰有效像素完全被所述 光敏層覆蓋；和不透明材料，其位於所述暗像素上方且與所述光敏層的所述側壁緊密接觸。
51. —種用於製造具有多個微電子成像電路小片的微電子工件的方法，所述各個電路小 片包括集成電路、電耦合到所述集成電路的端子和可操作地耦合到所述集成電路的 圖像傳感器，所述方法包含.-在所述工件中形成與所述端子對準的盲孔，所述盲孔從所述工件的第一外部側面 延伸到所述工件中的中間深度；在所述工件中形成通氣孔，所述通氣孔與所述盲孔形成流體連通；和 在所述盲孔的至少一部分中構建導電互連件，其中構建所述互連件包含 將介電襯墊塗覆到所述盲孔的至少一部分；在所述介電襯墊的至少一部分上方向所述工件上並向所述盲孔中沉積阻擋層， 其中所述阻擋層具有約150埃的厚度；在所述阻擋層的至少一部分上方向所述工件上並向所述盲孔中沉積晶種層，其中所述晶種層具有約2000埃的厚度；在所述工件上方塗覆抗蝕劑層且在所述端子上方形成開口 ；在所述盲孔中並在所述晶種層的至少一部分上方塗覆第一傳導層，其中所述第 一傳導層具有約l微米的厚度；在所述第一傳導層的至少一部分上方塗覆第二傳導層，其中所述第二傳導層具 有約3到5微米的厚度；用傳導填充材料填充所述盲孔以形成所述互連件；和在用所述傳導填充材料填充所述盲孔之後，從所述工件的所述盲孔外部的至少 -一部分移除所述抗蝕劑層、晶種層和阻擋層。
52. 根據權利要求51所述的方法，其中形成通氣孔包含雷射切割、蝕刻、機械鑽孔和/ 或使用切粒或雷射開槽來形成從所述工件的第二外部側面到所述盲孔的一個或一 個以上孔。
53. 根據權利要求51所述的方法，其中沉積阻擋層包含沉積包括Ta和/或W的阻擋層。
54. 根據權利要求51所述的方法，其中沉積晶種層包含沉積包括Cu的晶種層。
55. 根據權利要求51所述的方法，其中在所述盲孔的至少一部分中並在所述晶種層的 至少一部分上方沉積第一傳導層包含沉積包括Cu的第一傳導層。
56. 根據權利要求55所述的方法，其中在所述盲孔中並在所述晶種層的至少一部分上 方沉積第一傳導層包含使用無電電鍍或電鍍工藝沉積第一傳導層。
57. 根據權利要求51所述的方法，其中在所述第一傳導層的至少一部分上方沉積第二 傳導層包含使用無電或電解電鍍工藝沉積第二傳導層。
58. 根據權利要求51所述的方法，其進一步包含在塗覆所述抗蝕劑層之前，增強所述 晶種層。
59. 根據權利要求51所述的方法，其中在所述工件中形成通氣孔包含在所述第一傳導 層的至少一部分上方塗覆所述第二傳導層之後形成所述通氣孔。
60. 根據權利要求51所述的方法，其進一步包含在形成所述通氣孔之前，在所述盲孔中沉積臨時保護填料和/或塗層；和 在形成所述通氣孔之後，移除所述保護填料和/或塗層。
61. 根據權利要求51所述的方法，其中用傳導填充材料填充所述盲孔包含用包括以下 各項的傳導填充材料填充所述盲孔Cu、 Ni、 Co、 Ag、 Au、 SnAgCu焊料、AuSn悍料、具有另一成分的焊料或者具有所需傳導率的其它適當材料或材料合金。
全文摘要
本發明揭示微電子成像單元和用於以晶片級製造多個成像單元的方法。在一個實施例中，一種用於製造多個成像單元的方法包括提供具有多個成像電路小片的成像器工件，所述成像電路小片包括集成電路、電耦合到所述集成電路的外部接點和可操作地耦合到所述集成電路的圖像傳感器。所述各個圖像傳感器包括位於所述圖像傳感器的周邊部分處的至少一個暗電流像素。所述方法包括在所述工件上並在所述圖像傳感器上方沉積覆蓋層。所述方法進一步包括對所述覆蓋層進行圖案化和選擇性顯影以在相應圖像傳感器上方形成若干離散體積的覆蓋層材料。所述離散體積的覆蓋層材料具有與所述各個暗電流像素的內側邊緣對準的側壁，使得所述暗電流像素不被所述離散體積覆蓋。
文檔編號H01L27/146GK101292352SQ200680038599
公開日2008年10月22日 申請日期2006年8月31日 優先權日2005年9月1日
發明者凱爾·柯比, 史蒂文·D·奧利弗, 威廉·M·希亞特, 雪梨·裡格, 戴維·R·亨布裡, 沃倫·M·法恩沃思, 詹姆斯·沃克, 陸·韋利基, 馬克·E·塔特爾 申請人:美光科技公司