具有其中形成有透鏡的透明襯底的光傳感器的製作方法

2023-08-08 02:27:31 2

專利名稱：具有其中形成有透鏡的透明襯底的光傳感器的製作方法
技術領域：
本發明涉及光傳感器，特定來說，涉及具有其中形成有透鏡的透明襯底的光傳感器。
背景技術：
電子裝置(例如智慧型電話、平板計算機、數字媒體播放器等等)越來越多地使用光傳感器來控制所述裝置所提供的多種功能的操縱。舉例來說，光傳感器常由電子裝置用來檢測周圍光照條件，以便控制裝置的顯示屏的亮度。典型的光傳感器使用光電檢測器(例如光電二極體、光電電晶體等)，其將接收到的光轉換為電信號(例如電流或電壓)。光傳感器通常用於手勢感測裝置中。手勢感測裝置在無需用戶實際觸摸手勢感測裝置駐留在其中的裝置的情況下實現對物理移動(例如「手勢」)的檢測。隨後可將檢測到的移動用作對所述裝置的輸入命令。在實施方案中，電子經編程以辨識截然不同的非接觸手部運動，例如從左到右、從右到左、從上到下、從下到上、從裡到外、從外到裡等等。手勢感測裝置已普遍用於手持式電子裝置(例如平板計算裝置和智慧型電話)以及其它可攜式電子裝置(例如膝上型計算機、視頻遊戲控制臺等等)中。

發明內容
本發明描述一種光傳感器，其包含IR抑制濾光片(例如，任何類型的基於IR幹涉的濾光片)以及與透明襯底集成在晶片上(即，集成在光傳感器的裸片上)的至少一個光電檢測器。在一個或一個以上實施方案中，光傳感器包括半導體裝置(例如，裸片)，其包含半導體襯底。光電檢測器(例如光電二極體、光電電晶體等)形成於襯底中，接近襯底的表面。將IR抑制濾光片定位在光電檢測器上方。IR抑制濾光片經配置以過濾來自入射在光傳感器上的光的紅外光，以至少大體上阻擋紅外光使其無法到達光電檢測器。緩衝層形成於襯底的表面上方。在一實施方案中，透明襯底I禹合到IR抑制濾光片，以向IR抑制濾光片提供支撐。在另一實施方案中，透明襯底可通過另一緩衝(例如粘合)層附接到晶片(例如，襯底晶片)。在又一實施方案中，可將IR抑制濾光片定位在襯底的表面上方，使得緩衝層位於玻璃晶片與襯底晶片之間。光電檢測器還可包括經配置以檢測周圍光環境的一個或一個以上透明光電檢測器(clear photodetector)。提供此發明內容是為了以簡化形式介紹下文在具體實施方式
中進一步描述的一組概念。本發明內容無意確定所主張的標的物的關鍵特徵或本質特徵，也無意用作確定所主張的標的物的範圍的輔助物。


參考附圖來描述詳細描述內容。相同參考編號在描述中的不同例子和圖中的使用可致使類似或相同項目。圖IA是說明根據本發明的實例實施方案的具有形成於透明襯底上的IR抑制濾光片、多個色通濾光片(color pass filter)以及緩衝層的光傳感器的圖解局部橫截面側視圖。圖IB是說明圖IA中所說明的光傳感器的另一實施方案的圖解局部橫截面側視圖，其中將IR抑制濾光片安置在所述多個色通濾光片上方。圖IC是說明圖IA中所說明的光傳感器的另一實施方案的圖解局部橫截面側視圖，其中所述光傳感器進一步包含穿襯底通孔。圖ID是說明圖IB中所說明的光傳感器的另一實施方案的圖解局部橫截面側視圖，其中所述光傳感器進一步包含安置在IR抑制濾光片上方的暗邊緣。圖2A是說明圖IA中所描繪的光傳感器的實施方案的圖解局部橫截面側視圖，其中所述光傳感器還包含暗電流傳感器。圖2B是說明圖2A中所說明的光傳感器的另一實施方案的圖解局部橫截面側視圖，其中將IR抑制濾光片安置在多個色通濾光片上方。圖2C是說明圖2A中所說明的光傳感器的另一實施方案的圖解局部橫截面側視圖，其中所述光傳感器進一步包含穿襯底通孔。圖2D是說明圖2C中所說明的光傳感器的另一實施方案的圖解局部橫截面側視圖，其中所述光傳感器包含多個色通濾光片和多個光電檢測器。圖2E是說明圖2D中所說明的光傳感器的另一實施方案的圖解局部橫截面側視圖，其中所述光傳感器包含安置在色通濾光片上方的暗邊緣和IR抑制濾光片。圖3是形成於晶片中的圖I和圖2中所描繪的多個光傳感器的圖解俯視平面圖。圖4是說明根據本發明的實例實施方案的由具有光電檢測器的半導體裝置、多個彩色濾光片以及具有透鏡的透明襯底組成的光傳感器的圖解局部橫截面側視圖。圖5是說明根據本發明的另一實例實施方案的光傳感器圖解局部橫截面圖，其中圖4中所說明的光傳感器進一步包含IR抑制濾光片。圖6是說明根據本發明的另一實例實施方案的光傳感器圖解局部橫截面圖，其中圖4中所說明的光傳感器經配置以用於背側照明。圖7是說明用於製造具有IR抑制濾光片和透明襯底的光傳感器(例如圖IA中所示的傳感器)的實例實施方案中的實例過程的流程圖。圖8到10是說明根據圖4中所說明的技術的圖I中所說明的光傳感器的實例製造步驟的圖解局部橫截面側，其中圖5說明光電檢測器以及形成於襯底中的接合墊；圖6說明形成於光電檢測器上方的色通濾光片；且圖7說明形成於色通濾光片上方的緩衝層以及形成於透明襯底上的IR抑制濾光片。圖11是說明用於製造具有IR抑制濾光片和透明襯底的光傳感器的實例實施方案中的實例過程的流程圖，其中所述光傳感器包含定位於緩衝層上方的IR抑制濾光片，其包封多個色通濾光片。圖12是說明用於製造光傳感器(例如圖4中所示的傳感器)的實例實施方案中 的過程的流程圖。圖13到27是說明根據圖12中所示的過程的光傳感器(例如圖4中所示的傳感器)的製造的圖解局部橫截面側面正視圖。
具體實施例方式概沭為了過濾紅外光，光傳感器可使用紅外阻擋濾光片來減少紅外光的透射，同時將可見光通過到光傳感器的光電檢測器陣列。此些IR阻擋濾光片由在封裝的製造之後在外部施加到光傳感器封裝的IR抑制材料組成，或在封裝期間包含在組件中。此配置有效地阻擋紅外光，使其無法到達光電二極體，但也實質上減少到達光傳感器的紅外光電檢測器的紅外光的量。因此，所得光傳感器對紅外線的敏感性減小。另外，可見光傳感器可使用相減技術(即，減法電路)來在晶片級處去除紅外光。然而，間距約束限制了可供色通濾光片、光電檢測器和減法電路繼續在同一晶片上利用的裸片面積，因為需要較多的光電檢測器來檢測有限波長譜中的光(例如，「藍」光、「綠」光、「紅」光等)。因此，描述一種光傳感器，其包含集成在晶片上(即，集成在光傳感器的裸片上)的IR抑制濾光片和至少一個色通濾光片。在一個或一個以上實施方案中，IR抑制濾光片可為IR截止濾光片、陷波幹涉濾光片、基於吸收的濾光片或基於衍射的濾光片。在一個或一個以上實施方案中，將光傳感器製造為包括具有襯底的裸片的半導體裝置。將例如光電二極體、光電電晶體等光電檢測器形成於襯底中，接近襯底的表面。在所述光電檢測器上方提供一個或一個以上色通濾光片。色通濾光片經配置以過濾由光傳感器接收的可見光，以使在有限波長譜中的光(例如，具有在第一波長與第二波長之間的波長的光)通過到所述光電檢測器中的至少一者。舉例來說，色通濾光片(例如，紅色、綠色、藍色濾光片)可形成於襯底的表面上，且在所述一個或一個以上光電檢測器上方對準。將IR抑制濾光片定位於色通濾光片上方。IR抑制濾光片經配置以過濾來自由光傳感器接收的光的紅外光，以至少大體上阻擋紅外光使其無法到達光電檢測器。然而，IR抑制濾光片可經選擇性地定位，使得其不阻擋紅外光到達光傳感器的紅外光電檢測器。在製造期間，在晶片級將緩衝層形成於襯底的表面上，以至少大體上包封並包圍色通濾光片以在進一步處理步驟期間保護濾光片且使晶片平坦化。IR抑制濾光片形成於透明襯底上，且定位在光電檢測器上方接近緩衝層的表面處。透明襯底經配置以促進IR抑制濾光片的形成，且在光傳感器的製造期間向IR抑制濾光片提供支撐。在另一實施方案中，IR抑制濾光片可形成於色通濾光片上方，色通濾光片形成於緩衝層上方。在此實施方案中，粘合層形成於緩衝層上方，且用於將透明襯底接合到晶片襯底。
光電檢測器還可包括一個或一個以上透明光電檢測器，其經配置以接收未由色通濾光片過濾的光，從而允許透明光電檢測器檢測周圍光環境。在以下論述中，首先描述光傳感器的實例實施方案。接著論述可用於製造實例光傳感器的實例程序。實例實施方案
圖IA到3說明根據本發明的實例實施方案的光傳感器100。如圖所示，光傳感器100包括半導體裝置，所述半導體裝置包含具有襯底102的裸片。襯底102提供用以經由各種製造技術(例如光刻、離子植入、沉積、蝕刻等等)形成一個或一個以上電子裝置的基礎材料。襯底102可包括n型矽(例如，摻雜有某一族載體元素，例如第V族元素(例如磷、砷、銻等)的矽，用以向矽提供n型電荷載體元素)，或p型矽(例如摻雜有某一族載體元素，例如第IIIA族元素(例如硼等)的矽，以向矽提供p型電荷載體元素，或其它族元素以提供P型電荷載體元素)。襯底102可進一步由一個或一個以上絕緣層104組成，且可包含二氧化矽層104A和氮化矽層104B。雖然描述矽襯底，但將理解，可在不脫離本發明的範圍的情況下利用其它類型的襯底。舉例來說，襯底102可由矽-鍺、砷化鎵等組成。將襯底102說明為具有表面106。光電檢測器陣列(展不光電檢測器108、120、122)形成於襯底102中，接近表面106。所述陣列內的光電檢測器108、120、122可以多種方式配置。舉例來說，光電檢測器108、120、122可由光電傳感器二極體、光電電晶體等組成。在一實施方案中，光電檢測器108、120、122能夠檢測光，並響應於其而提供信號。光電檢測器108、120、122可通過基於檢測到的光的強度將光轉換為電流或電壓來提供信號。因此，一旦光電檢測器108、120、122暴露於光,就可產生多個自由電子以形成電流。光電檢測器108、120、122經配置以檢測在可見光譜和紅外光譜兩者中的光。如本文所使用，術語光預期涵蓋出現在可見光譜和紅外光譜中的電磁輻射。可見光譜(可見光)包含出現在從大約三百九十(390)納米到大約七百五十(750)納米的波長範圍內的電磁輻射。類似地，紅外光譜(紅外光)包含在從大約七百(700)納米到大約三十萬(300,000)納米的波長範圍內的電磁輻射。在一實施方案中，可利用互補金屬氧化物半導體(CMOS)製造技術來形成光電檢測器108、120、122。在另一實施方案中，可利用雙極製造技術來形成光電檢測器108、120、122。在又一實施方案中，可利用BiCMOS製造技術來形成光電檢測器108、120、122。說明色通濾光片110接近表面106。色通濾光片110經配置以過濾由光傳感器100接收的可見光，以使在有限波長譜中的光(例如，具有在第一波長與第二波長之間的波長的光)通過到光電檢測器108中的至少一者。在一實施方案中，色通濾光片110可包括吸收濾光片，其允許有限波長譜中的可見光穿過濾光片，同時阻擋(例如，吸收或反射)第二波長譜內的可見光。因此，色通濾光片110可對第一波長譜內的可見光大體透明，且在第二波長譜內大體不透明。在另一實施方案中，色通濾光片110可包括幹涉濾光片，其允許在指定波長範圍內的可見光通過。可提供多個色通濾光片110。舉例來說，光傳感器100可包括第一色通濾光片110A，其經配置以過濾可見光且通過具有第一有限波長譜(例如，在第一波長與第二波長之間的波長)的光；第二色通濾光片110B，其經配置以過濾可見光且通過具有第二有限波長譜(例如，在第三波長與第四波長之間的波長)的光；以及第三色通濾光片110C，其經配置以過濾可見光且通過具有第三波長譜(例如，在第五波長與第六波長之間的波長)的光；依此類推。在所說明的實例中，光傳感器100由以下三個不同色通濾光片110的陣列組成第一(藍色)色通濾光片110A，其經配置以透射「藍色」可見光(即，具有在大約四百五十(450)納米與大約四百七十五(475)納米之間的波長的可見光);第二 (綠色)色通濾光片110B，其經配置以透射「綠色」可見光(即，具有在大約四百九十五(495)納米與大約五百七十(570)納米之間的波長的可見光)；以及第三(紅色)色通濾光片110C，其經配置以透射「紅色」可見光(即，具有在大約六百二十(620)納米與大約七百五十(750)納米之間的波長的可見光)。預期可使用其它可見光色通濾光片110。色通濾光片110與IR抑制濾光片116組合，因為色通濾光片110也可通過紅外光。舉例來說，可利用經配置以透射具有通常與青色、洋紅色、黃色等等相關聯的有限波長譜的可見光的色通濾光片110。將色通濾光片110選擇性地布陣列於光電檢測器108上，以允許在所要有限波長譜內的可見光經過色通濾光片110到達光電檢測器108。舉例來說，如圖IA到2B中所示，將第一色通濾光片IIOA定位於第一光電檢測器108A上方,將第二色通濾光片IlOB定位於第二光電檢測器108B上方，且將第三濾光片IlOC定位於第三光電檢測器108C上方。 在圖IA到2B中所說明的實施方案中，使用例如旋塗和/或光圖案化(用於吸收濾光片110的形成)等合適沉積技術在表面106上方形成色通濾光片110。同樣地，可利用合適的濺鍍和電鍍技術來形成彩色幹涉濾光片110。在實例實施方案中，色通濾光片110具有大約一(I)微米的厚度。然而，預期具有更小或更大厚度的色通濾光片110是可能的。可將色通濾光片110形成於粘合層112上，以在沉積技術完成後將色通濾光片110固持在合適位置。在一個或一個以上實施方案中，色通濾光片110可使用一個或一個以上色通濾光片來進一步過濾光(例如紅外光等)。在一實施方案中，單個色通濾光片110(例如色通濾光片110A)可包含第一色通濾光片，其經配置以過濾可見光，且通過具有第一有限波長譜的光；第二色通濾光片，其定位於第一色通濾光片上方，所述第二色通濾光片經配置以過濾可見光，且通過具有第二有限波長譜的光。舉例來說，單個色通濾光片110可包含定位於「紅色」色通濾光片上方以進一步過濾光的「藍色」色通濾光片。然而，預期可利用其它色彩(例如，紅色在綠色上方色通濾光片配置，藍色在綠色上方色通濾光片配置等)。緩衝層114形成於襯底102的表面106上方，以包封色通濾光片110並提供對色通濾光片110的保護。在圖IA到2B中所示的實施方案中，色通濾光片110形成於襯底102的表面106上。舉例來說,色通濾光片110形成於粘合層112上,粘合層112形成於表面106上。接著在色通濾光片110上方將緩衝層114施加到襯底102的表面106。在此實施方案中，緩衝層114至少大體上包封或包圍色通濾光片110，以在進一步處理步驟期間保護濾光片。緩衝層114可由例如苯並環丁烯(BCB)聚合物等聚合物材料組成。然而，預期可使用其它緩衝材料。將IR抑制濾光片116說明為定位於在襯底102的頂部表面106上的光電檢測器108上方。IR抑制濾光片116經配置以過濾來自由光傳感器接收的光的紅外光，以至少大體上阻擋紅外光，使其無法到達光電檢測器108、122。舉例來說，在一個或一個以上特定實施方案中，可提供IR抑制濾光片116，其能夠阻擋入射在光電檢測器108、122上的大約百分之五十(50)到一百(100)的紅外光(即，紅外光譜中的光)，同時至少大體上通過(例如，通過大約大於百分之五十(50))可見光(即，可見光譜中的光)到光電檢測器108、122。然而，前面提到的值(例如，表示由IR抑制濾光片116阻擋且/或通過的紅外光的比例的百分比值)可取決於光傳感器100的特定應用要求。因此，預期能夠阻擋較高或較低比例的紅外光且/或透射較高或較低比例的可見光的IR抑制濾光片116。IR抑制濾光片116可以多種方式配置。舉例來說，IR抑制濾光片116可由用以至少部分地抑制紅外光的若干個層和/或若干種材料組成。預期可利用各種數目的層和/或材料，視光傳感器100中所要的IR抑制的量而定。舉例來說，在一實施方案中，IR抑制濾光片116可包括多層結構，其包含至少兩(2)種不同材料，其包括不同折射率。IR抑制濾光片116的厚度可為大約一⑴到大約十五(15)微米，且/或厚度為大約十(10)到大約一百二十(120)個層。在特定實施方案中，IR抑制濾光片116的厚度可為大約十(10)微米。然而，預期IR抑制濾光片116可具有其它構造和/或厚度。在一實施方案中，如圖IA到2B中所說明，在IR抑制濾光片116上方提供透明襯底118，以促進形成IR抑制濾光片116，且在光傳感器100的製造期間提供對IR抑制濾光片116的支撐。在另一實施方案中，IR抑制濾光片116可附接到透明襯底118,且定位於光傳感器100上方。雖然將透明襯底118 (以及圖IA中的IR抑制濾光片116)說明為與粘合層112(見圖1A)且與緩衝層114A(見圖1B)齊平(例如，平滑)，但預期透明襯底118(和IR抑制濾光片116)可能不一定與粘合層112或緩衝層114A(例如，歸因於處理變化等)齊平(例如，透明襯底118延伸越過粘合層112或緩衝層114A)。透明襯底118經配置為對出現在所關注的波長內的光透明。舉例來說，透明襯底118可至少大體上對出現在有限波長譜內的光透明(例如，對出現在紅外波長譜內的光透明，且對出現在可見波長譜內的光不透明，或反之亦然)。透明襯底118可以多種方式配置。舉例來說，透明襯底118可為玻璃襯底。因此，玻璃襯底可具有抗反射塗層，其至少大體上透明(即，低折射率)，以允許入射在玻璃襯底上的光大體上穿過(即，低反射度量)到達IR抑制濾光片116。可在晶片級使用合適的沉積技術在透明襯底118上形成IR抑制濾光片116。在此些實施方案中，透明襯底118可用以圖案化IR抑制濾光片116。舉例來說，透明襯底118可包含形成於其中的一個或一個以上孔徑。當IR抑制濾光片116形成於透明襯底118上時，IR抑制濾光片116可包含與透明襯底118的孔徑對準的一個或一個以上孔徑。在圖IB和2B中所示的另一實施方案中，色通濾光片110形成於表面106上方,且接著第一緩衝層114A形成於彩色濾光片110上方。IR抑制濾光片116接著形成於第一緩衝層114A上方。第二緩衝層114B (例如絕緣層)接著形成於襯底102上方。在一個或一個以上實施方案中，光傳感器100可經配置以包含一個或一個以上紅外光電檢測器120 (即，經配置以檢測形成於光傳感器100裸片的襯底102中的紅外光譜中的光的光電檢測器108)。這些光電檢測器120檢測可(例如)由作為實施於電子裝置中的接近性傳感器的一部分的紅外線發射器(例如，紅外光發射二極體(LED))發射的紅外光(即，在紅外光譜中的光)。因此，IR抑制濾光片116可經圖案化，使得其不阻礙紅外光電檢測器120對紅外光(S卩，在紅外光譜中的光)的接收，從而增加光傳感器對紅外光的敏感性，且改進使用光傳感器100 (例如電子裝置中的接近性傳感器)的裝置的性能。光電檢測器108的陣列可進一步包含一個或一個以上透明光電檢測器122，其經配置以接收未由色通濾光片110過濾的光。如所說明，透明光電檢測器122可定位於襯底102中，使得其定位於IR抑制濾光片116下方，但不位於色通濾光片110下方。因此，透明光電檢測器122檢測在對應於若干可見色彩(S卩，來自可見光譜的光)的波長譜內的光。以此方式，透明光電檢測器122可用以檢測不存在紅外幹涉的可見周圍光照條件。透明光電檢測器122可以多種方式配置。舉例來說，類似於陣列內的其它光電檢測器108，透明光電檢測器122可包括光電二極體、光電電晶體等，其能夠通過將光轉換為電流或電壓來檢測光。在一實施方案中，由透明光電檢測器122產生的信號(例如，電流或電壓)是基於所接收的可見光的所檢測強度(例如與其成比例)。因此，透明光電檢測器122可用以檢測在光傳感器100集成於其中的可攜式電子裝置外部的周圍光等級的強度。可由在可攜式電子裝置上運行的各種應用程式來利用周圍光強度的所得量度。舉例來說，可攜式電子裝置的應用程式可基於周 圍光強度來控制顯示屏的亮度。如圖2A和2B中所示，光傳感器100還可包含暗電流傳感器124，其可形成於襯底102中且接近絕緣層104。暗電流傳感器124可由暗光電二極體、暗光電電晶體等組成，暗電流傳感器124經配置以向光傳感器100提供暗電流(即，在光電二極體暴露於總暗度時由光電二極體產生的電流)。暗電流傳感器124可以多種方式配置。舉例來說，在一個實施方案中，暗電流傳感器124可由包含金屬覆蓋層的光電二極體製造。在另一實施方案中，暗電流傳感器124可由具有經配置以至少大體上阻擋光的濾光片的光電二極體製造。然而，其它實施方案是可能的。如圖IA到2B中所示，光傳感器100還包含接合墊126，以提供到光傳感器100的連接性。在一實施方案中，接合墊126可由形成於接近表面104處的導電區域組成。舉例來說，接合墊126可由金屬墊、多結晶矽(多晶矽)墊等組成。接合墊126可提供駐留在光傳感器100中的各種電子電路(未圖示)與包圍光傳感器100的封裝(未圖示)的封裝引腳之間的連接功能性。在另一實施方案中，如圖1C、1D、2C、2D和2E中所示，光傳感器100可使用再分配層(RDL)配置。RDL配置使用再分配結構132，其由將導電層134再分配給凸塊接口 136(例如UBM墊)的區域陣列的薄膜金屬(例如鋁、銅等)再路由和互連繫統組成，所述凸塊接口136可較均勻地部署在傳感器100的表面上方。凸塊接口 136經配置以提供導電層134與焊料凸塊135之間的可靠互連邊界。凸塊接口 136包括施加到光傳感器100的導電層134的凸塊下金屬化(UBM) 138。UBM 138可具有多種成分。舉例來說，UBM 138可包含不同金屬(例如鋁[Al]、鎳[Ni]、銅[Cu]等)的多個層，其充當粘合層、擴散勢壘層、可焊接層、氧化勢壘層等等。然而，其它UBM結構是可能的。在一實施方案中，如圖1C、2C、2D和2E中所示，IR抑制濾光片116和透明襯底118可在傳感器100上方延伸。舉例來說，在特定實例中，IR抑制濾光片116和透明襯底118在整個緩衝層114上方延伸。如上文所述，透明襯底118和IR抑制濾光片116包含孔徑，使得當IR抑制濾光片116和透明襯底118定位於緩衝層114上方(如圖I和2中所示)時，透明襯底118不在紅外光電檢測器120、暗電流傳感器124或接合墊126上方延伸。然而，在其它實施方案中，預期IR抑制濾光片116可在暗電流傳感器124上方延伸。圖3說明製造於晶片144上的多個光傳感器100以及定位於晶片144上方的透明襯底118。透明襯底118包含定位於紅外光電檢測器120和接合墊126上方的多個孔徑(表示為由矩形128包圍的空間)。因此，IR抑制濾光片116也包含與透明襯底118的孔徑對準的孔徑，使得IR抑制濾光片116不覆蓋(即，允許可見光和紅外光不被過濾而通過)紅外光電檢測器120或接合墊126。可將絕緣材料130施加在襯底102的表面106上方，以提供對傳感器100的各種結構(例如，光電檢測器108、色通濾光片110、緩衝材料114、IR抑制濾光片116等等)的包封和保護。在一個或一個以上實施方案中，絕緣材料130為環氧樹脂材料。然而，可使用並預期其它絕緣材料。可選擇性地移除(例如蝕刻)絕緣材料130，以提供到達接合墊126等等的入口。此外,如圖IC和2C中所示，可在接近再分配結構132處施加絕緣材料130，以提供對光電檢測器108、122的進一步絕緣和包封。然而，對於圖1C、2C、2D和2E中所示的實施方案，預期可從前側提供到墊126的開口。傳感器100還可包含暗邊緣140，其經配置以至少大體上消除未經過IR抑制濾光片116到光電檢測器108、122 (見圖ID和2E)的光的撞擊。暗邊緣140由不透射光(可見 光和紅外光)的不透明材料形成。暗邊緣140可以多種方式配置。舉例來說，在特定實例中，暗邊緣140可定位於緩衝層114的選定部分上方(例如，不在色通濾光片110的正上方)。在另一實例中，暗邊緣可定位於透明襯底118的選定部分上方(例如，不在色通濾光片110的正上方)、定位於緩衝層116和透明襯底118的側面上方、其組合等。然而，預期暗邊緣140可具有取決於應用要求的多種圖案。在各種實施方案中，本文所描述的光傳感器100可經配置以檢測周圍的光環境，且/或提供紅外光檢測(例如，用作接近性傳感器)。色通濾光片110經配置以過濾可見光，且使在有限波長譜中的光通過到相應的光電檢測器108。光電檢測器108基於光的強度而產生信號(例如電流值)。IR抑制濾光片116經配置以過濾紅外光，以大體上阻擋紅外光使其無法到達光電檢測器108、122。透明光電檢測器122檢測不存在色彩過濾的周圍光照條件，且基於檢測到的可見光的強度而產生信號(例如電流值)。由光電檢測器108和透明光電檢測器122產生的信號可由其它電路裝置和/或應用程式用來控制可攜式電子裝置的各個方面(例如，控制裝置的顯示屏的亮度，斷開背光照明以節約電池壽命等等)。紅外光電檢測器120檢測紅外光(例如，在紅外光譜中的光)，且基於檢測到的紅外光的強度而產生信號(例如電流值)。由紅外光電檢測器120產生的信號可由其它電路裝置和/或應用程式用於控制可攜式電子裝置的各個方面。舉例來說，紅外光可由紅外線發射器(例如紅外光發射二極體(LED))發射，且由作為實施於電子裝置中的紅外線圖像傳感器或接近性傳感器的一部分的光傳感器100的紅外光電檢測器120檢測。IR抑制濾光片116可經定位以使得其不阻礙紅外光電檢測器120接收紅外光，從而增加光傳感器100對紅外光的敏感性，並改進使用光傳感器100的裝置的性能。圖4到6說明根據本發明進一步實例實施方案的光傳感器。如圖所示，光傳感器200進一步包含彩色濾光片202 (例如，上文所述的色通濾光片110)。彩色濾光片202經配置以使在有限波長譜中的光(例如，具有在第一波長與第二波長之間的波長的光)通過到光電檢測器108。舉例來說，彩色濾光片202可經配置以通過由照明源產生的光，且阻擋具有不同於照明源的波長的光(例如出現在第二波長中的光)。預期彩色濾光片202可包括吸收濾光片。在一個實施方案中，彩色濾光片202允許在有限波長譜中的光穿過濾光片，同時阻擋(例如反射或吸收)在第二波長譜內的光。因此，彩色濾光片202可對在第一波長譜內的光大體上透明，且對在第二波長譜內的光大體上不透明。在實施方案中，彩色濾光片202可包括具有變化厚度和/或數目的層的多層結構，其可具有不同厚度和/或折射率。此夕卜，彩色濾光片202可包含衍射分級，其允許第一波長譜內的光至少大體上穿過。如圖4中所示，可使用多個彩色濾光片202。舉例來說，光傳感器200可包括 第一彩色幹涉濾光片202A，其經配置以過濾光且通過具有第一有限波長譜(例如在第一波長與第二波長之間的波長)的光；以及第二彩色幹涉濾光片202B，其經配置以過濾光且通過具有第二有限波長譜(例如在第三波長與第四波長之間的波長)的光；依此類推。在所說明的實例中，光傳感器200由以下三個不同彩色濾光片202的陣列組成第一(藍色)彩色 濾光片202A，其經配置以透射「藍色」可見光(即，具有在大約四百五十(450)納米與大約四百七十五(475)納米之間的波長的可見光)；以及第二(綠色)彩色濾光片202B，其經配置以透射「綠色」可見光(即，具有在大約四百九十五(495)納米與大約五百七十(570)納米之間的波長的可見光)。預期可使用其它可見光彩色濾光片202。舉例來說，可利用經配置以透射具有通常與青色、洋紅色、黃色等等相關聯的有限波長譜的可見光的彩色濾光片202。將彩色濾光片202選擇性地定位於光電檢測器108上方，以允許在所要有限波長譜內的光經過到達光電檢測器108。此外，如圖4中所示，以堆疊配置(例如濾光片202A堆疊於濾光片202B上方)展示彩色濾光片202A、202B，以允許進一步過濾光。舉例來說，彩色濾光片202可使用第一彩色濾光片，其經配置以過濾可見光，且通過具有第一有限波長譜的光；以及第二色通濾光片，其定位於第一色通濾光片上方，所述第二色通濾光片經配置以過濾可見光，且通過具有第二有限波長譜的光。舉例來說，單個色通濾光片202可包含定位於「紅色」色通濾光片上方以進一步過濾光的「藍色」色通濾光片。然而，預期可利用其它色彩(例如，紅色在綠色上方色通濾光片配置，藍色在綠色上方色通濾光片配置等)。利用合適的粘合(例如接合)材料112來至少大體上將彩色濾光片202A、202B固持在光電檢測器108上方。雖然僅展示一個堆疊配置，但預期可使用其它堆疊配置。舉例來說，彩色濾光片202A、202B可使用非堆疊配置。如圖5中所示，光傳感器200可進一步包含紅外線(IR)抑制濾光片116。IR抑制濾光片116可經配置以通過在有限波長譜(例如第四波長譜)中的光。舉例來說，IR抑制濾光片可經配置以過濾來自由光傳感器100接收的光的紅外光，以至少大體上阻擋紅外光，使其無法到達光電檢測器108。舉例來說，在實例實施方案中，可提供IR抑制濾光片116，其能夠阻擋入射在光電檢測器108上的大約百分之五十(50)到一百(100)的紅外光(即，在紅外光譜中的光)，同時至少大體上通過(例如通過大約大於百分之五十(50))可見光(即，在可見光譜中的光)到光電檢測器108。然而，前面提到的值(例如，表示由IR抑制濾光片116阻擋且/或通過的紅外光的比例的百分比值)可取決於光傳感器200的特定應用要求。因此，預期能夠阻擋較高或較低比例的紅外光且/或透射較高或較低比例的可見光的IR抑制濾光片116。襯底102還可包含通過例如光刻、離子植入、沉積、蝕刻等等各種製造技術形成於其中的一個或一個以上集成電路裝置。集成電路可以多種方式配置。舉例來說，集成電路(未圖示)可為數字集成電路、模擬集成電路、混合信號電路等等。在一個或一個以上實施方案中，集成電路可包括數字邏輯裝置、模擬裝置(例如放大器等)、其組合等等。如上文所描述，可利用各種製造技術來製造集成電路。舉例來說，可經由一種或一種以上半導體製造技術來製造集成電路。舉例來說，可經由互補金屬氧化物半導體(CMOS)技術、雙極半導體技術等等來製造集成電路。
如圖4到6中所示，傳感器200包含導電層134的一個或一個以上區域陣列，以提供與傳感器200相關聯的各種電組件(例如，光電檢測器108和集成電路)之間的電互連。在實施方案中，導電層134可包括一個或一個以上導電(例如接觸)墊、再分配結構等。在另一實施方案中，導電層134可包括種金屬和/或勢壘金屬層以允許電鍍線形成。導電層134的數目和配置可依據集成電路的複雜性和配置等等而變化。導電層134提供電觸點，當將傳感器200配置為晶片級封裝(WLP)裝置或安置於傳感器200內的其它集成電路時，集成電路通過所述電觸點而互連到其它組件，例如印刷電路板(未圖示)。在一個或一個以上實施方案中，導電層134可包括導電材料，例如金屬材料(例如鋁、銅等)，等等。 導電層134還可提供與一個或一個以上焊料凸塊的電互連。提供焊料凸塊是為了提供導電層134與形成於印刷電路板(未圖示)的表面上的對應墊(未圖示)之間的機械和/或墊互連。在一個或一個以上實施方案中，焊料凸塊可由無鉛焊料製造，例如錫-銀-銅(Sn-Ag-Cu)合金焊料(即，SAC)、錫-銀(Sn-Ag)合金焊料、錫-銅(Sn-Cu)合金焊料等等。然而，預期可使用錫-鉛(PbSn)或鎳-鋁(NiAu)焊料。可將凸塊接口 136施加到導電層134以提供導電層134與焊料凸塊之間的可靠互連邊界。舉例來說，在圖4和5中所示的傳感器200中，凸塊接口 136包括施加到光傳感器100的導電層134的凸塊下金屬化(UBM) 138。UBM 138可具有多種成分。舉例來說，UBM138可包含不同金屬(例如鋁[Al]、鎳[Ni]、銅[Cu]等)的多個層，其充當粘合層、擴散勢壘層、可焊接層、氧化勢壘層等等。然而，其它UBM結構是可能的。在一個或一個以上實施方案中，傳感器200可使用再分配層(RDL)配置。RDL配置使用再分配結構132，其由將導電層134再分配給凸塊接口 208(例如UBM墊)的區域陣列的薄膜金屬(例如鋁、銅等)再路由和互連繫統組成，所述凸塊接口 208可較均勻地部署在傳感器200的表面上方。如圖1C、2C、2D、2E、4和5中所示，傳感器100、200可進一步包含穿襯底通孔142 (TSV)，其延伸穿過襯底102。TSV 142經配置以在TSV 142填充有導電材料134時，提供傳感器200的第一導電著陸臺(landing)(例如層)134A (例如UBM 138)與第二導電著陸臺(例如層)134B (例如接合墊，例如接合墊126，其接近光電檢測器108)之間的電互連。在一個或一個以上實施方案中，導電材料134可包括例如銅等金屬。光傳感器200可依據光傳感器200的要求使用不同尺寸的TSV 142。如圖4到6中所說明，將透明襯底118定位於襯底102的第一表面104上方。在一個或一個以上實施方案中，透明襯底118可由玻璃晶片等形成，如本文所論述。透明襯底118經配置以至少大體上允許光穿過透明襯底118。在一實施方案中，透明襯底118經配置以允許充足的光穿過透明襯底118。在一個實例中，透明襯底118經配置以至少大體上允許至少百分之九十(90)的光穿過透明襯底118。然而，預期其它百分比。舉例來說，透明襯底118可至少大體上通過從接近傳感器200 (例如在傳感器200上方)的物體反射的光。透明襯底118還包含透鏡204，用以聚焦和透射入射在透明襯底118上的光。如圖4到6中所示，將透鏡204定位在彩色濾光片202上方。預期透鏡204經配置以聚焦並透射從多個角度入射在透明襯底118上的光。透鏡204可配置為菲涅耳(Fresnel)透鏡、球形透鏡、衍射透鏡、衍射光學元件(DOE)透鏡、梯度指數(GRIN)光學透鏡、另一類型的透鏡等，其經配置以使入射在透鏡204上的光準直。在一實施方案中，透鏡204可為鋸齒狀的。在另一實施方案中，依據傳感器200的配置，透鏡204可在透明襯底118的任一側上。此外，光傳感器200可包含在透鏡204旁邊或代替透鏡204的擴散器206。透鏡204可從多個角度吸收光，且使所述光準直，使得經準直的光至少大體上穿過襯底118到達彩色濾光片202且最終到達光電檢測器108。在一個或一個以上實施方案中，透鏡204的寬度(W)可大約為0. 52毫米(_)。然而，透鏡的寬度可依據傳感器200的各種設計配置而變化。還預期，光傳感器200可以多種方式配置。舉例來說，光傳感器200可不使用透鏡204，而是使用擴散器206和/或IR抑制濾光片116。擴散器206和/或IR抑制濾光片116可經配置以也通過光(使在有限波長譜內的光通過到彩色濾光片202)。在另一實施方案中，如圖5中所示，光傳感器200可使用透鏡204和IR抑制濾光片116(例如，IR 幹涉濾光片或其它類型的濾光片)兩者。如圖所示，IR抑制濾光片116安置於透明襯底118與襯底102之間。然而，應理解，其它IR抑制濾光片116配置是可能的。透鏡204經配置以首先從多個角度吸收光，且使所述光準直，使得經準直的光至少大體上穿過透明襯底118到達IR抑制濾光片116，IR抑制濾光片116通過在有限波長譜內的光(例如至少大體上過濾IR光，且至少大體上通過可見光)。經過濾的光接著傳遞到彩色濾光片202以進一步過濾所述光。來自彩色濾光片202的經進一步過濾的光接著傳遞到光電檢測器108以供檢測。在圖2所示的實施方案中，IR抑制濾光片116可沉積在透明襯底118上方，且接著定位於表面104或IR抑制濾光片116上方。在另一實施方案中，IR抑制濾光片116和/或擴散器206可與透明襯底124成一體式(例如，IR抑制濾光片116和/或擴散器206與透明襯底124 一起製造)。透明襯底118可在一個或一個以上對準標記208的輔助下定位於襯底102上方。一旦透明襯底118恰當地定位在襯底102上方，透明襯底118就可通過合適的粘合材料210接合到襯底102。在一個或一個以上實施方案中，合適的粘合材料210可為苯並環丁烯(BCB)材料、環氧樹脂材料等。粘合材料210還經配置以至少大體上通過入射在材料210上的光。在本發明的一方面中，本文所描述的光傳感器200可經配置以用作手勢感測裝置或手勢感測裝置的一部分。舉例來說，照明源(例如發光二極體(LED)產生光(例如紅外光和/或可見光)，其從接近傳感器200的物體反射掉。在一個或一個以上實施方案中，光傳感器200可僅使用單個照明源。然而，還預期多個照明源。透鏡204聚焦(例如準直)並透射入射在透鏡204上的反射光，使得所述光穿過彩色濾光片202且被光電檢測器108檢測。如上文所述，透鏡204可聚焦並透射從多個角度入射的光。光電檢測器108經配置以產生響應於此的信號，且可將所述信號提供給形成於襯底102中的一個或一個以上集成電路。所述信號可為基於手勢的編程(包含但不限於執行一個或一個以上電腦程式、執行應用程式(例如app)、輕拂捲動等等)提供基礎。雖然圖4和5說明使用再分配層(RDL)配置的光傳感器200，但預期本文所說明並描述的傳感器200還可使用如圖6中所示的墊上凸塊(BOP)配置。BOP配置可使用安置在凸塊接口 136 (例如UBM墊)下方的導電接合墊126。實例製造工藝以下論述描述用於製造光傳感器的實例技術，所述光傳感器包含集成在晶片上(即，集成在光傳感器的裸片上)的至少一個色通濾光片，以及接合到透明襯底的IR抑制濾光片。在下文所述的實施方案中，利用互補金屬氧化物半導體(CMOS)處理和封裝技術來製造光傳感器。然而，預期可使用其它半導體晶片製造/封裝技術(例如晶片級封裝(WLP))來製造根據本發明的光傳感器。圖7描繪在一實例實施方案中用於製造光傳感器(例如圖IA和2A中所說明的實例光傳感器100)的工藝300。在所說明的工藝300中，在晶片的襯底中形成一個或一個以上光電檢測器(框302)。如圖8到10中所示，晶片的襯底402可包括n型矽(例如，摻雜有第V族元素(例如磷、砷、銻等)的矽，用以向矽提供n型電荷載體元素)，或p型矽(例如摻雜有第IIIA族元素(例如硼等)的矽，以向矽提供p型電荷載體元素)。因此，襯底402提供用以形成光電檢測器408、紅外光電檢測器420、透明光電檢測器422、暗電流傳感器(圖8到10中未展示)以及接合墊426的基礎材料。光電檢測器408可包括使用例如光刻、離子植入、沉積、蝕刻等等合適的製造技術形成於晶片的襯底中的光電二極體、光電電晶體等。
將一個或一個以上色通濾光片形成於襯底的表面上方(框304)。所述一個或一個以上色通濾光片經配置以過濾可見光，以使在有限波長譜內的光通過到一個或一個以上光電檢測器。在各種實施方案中，可將色通濾光片形成於經配置以將色通濾光片粘合到其形成於上面的表面的粘合層上方(框306)。在實施方案中，色通濾光片410可與相應的光電檢測器408對準，以過濾由色通濾光片410接收的光，如圖9中所說明。當形成時，色通濾光片410可具有大約一(I)微米的厚度。然而，預期具有更小或更大厚度的色通濾光片410是可能的。將緩衝層形成於色通濾光片上方(框308)。在一實施方案中，如圖10中所說明，使用合適的沉積技術形成緩衝層，使得緩衝層至少大體上包圍色通濾光片(框310)。在一實施方案中，緩衝層414可由聚合物層(例如BCB聚合物等)組成，且經配置以至少大體上包封色通濾光片410。在一實施方案中，將IR抑制濾光片形成於透明襯底上(框312)，所述透明襯底經配置以促進IR抑制濾光片的形成，並且對IR抑制濾光片提供支撐。可將IR抑制濾光片沉積在透明襯底上方(框314)。在實例實施方案中，IR抑制濾光片可包括多層結構，其包含包括不同折射率的至少兩(2)種不同材料。在此些實施方案中，可經由各種沉積技術(例如濺鍍)在透明襯底418上形成IR抑制濾光片416的各種材料，如圖10中所示。然而，預期可使用其它技術，包含但不限於化學氣相沉積(CVD)、電化學沉積(ECD)、分子束外延(MBE)和原子層沉積(ALD)。當形成時，IR抑制濾光片416的厚度可為大約一(I)到大約十五(15)微米，且或厚度為大約十(10)到大約一百二十(120)個層。然而，預期IR抑制濾光片416可具有其它構造和/或厚度。在一實施方案中，透明襯底418包含一個或一個以上孔徑，使得當IR抑制濾光片416形成於透明襯底418上時，且IR抑制濾光片416包含與透明襯底418的孔徑對準的一個或一個以上孔徑。傳感器400還可包含暗邊緣(如上文所述且圖ID中所示)。在一個或一個以上實施方案中，暗邊緣可形成於緩衝層414上方、IR抑制濾光片416上方或透明襯底418上方，以至少大體上消除未穿過IR抑制濾光片416的光的撞擊。一旦IR抑制濾光片形成於透明襯底上，就將IR抑制濾光片和透明襯底定位在緩衝層上方(框316)。一旦經定位，就將IR抑制濾光片接合到緩衝層(框318)，緩衝層用以將透明襯底和矽襯底粘合在一起，且將透明襯底固持在所要位置中。將透明襯底418和IR抑制濾光片416定位於緩衝層414上方，使得透明襯底418和IR抑制濾光片416至少大體上覆蓋色通濾光片410和光電檢測器408、422。圖11描繪在一實例實施方案中用於製造光傳感器(例如圖IB和2B中所說明的 實例光傳感器100)的工藝500。如所說明，在晶片的襯底中形成一個或一個以上光電檢測器(框502)。接著，將一個或一個以上色通濾光片形成於襯底的表面上方(框504)。如圖IB和2B中所說明，色通濾光片110與對應的光電檢測器108對準。接著將第一緩衝層形成於色通濾光片上方(框506)。將IR抑制濾光片形成於第一緩衝層上方(框508)，且接著將第二緩衝層形成於IR抑制濾光片上方(框510)。接下來，將第三緩衝層形成於透明襯底上方(框512)。將透明襯底定位在IR抑制濾光片上方，使得透明襯底可通過第三緩衝層接合到襯底(框514)。可利用第三緩衝層來將透明襯底粘合到矽襯底(例如晶片)。舉例來說，將第三緩衝層接合到形成於IR抑制濾光片上方的第二緩衝層。圖12說明用於製造光傳感器(例如圖12中所示的光傳感器200)的實例工藝600。圖13到27說明可用以製造圖4中所示的光傳感器700 (例如傳感器200)的實例襯底的區段(例如晶片區段)。晶片(例如圖13中所示的矽晶片702)包含第一表面704和第二表面706。一個或一個以上集成電路(未圖示)以及一個或一個以上光電檢測器708形成於晶片702中接近第一表面704。集成電路經配置以基於到電路的輸入(例如信號)而執行多種功能。光電檢測器708經配置以檢測光(例如可見和紅外)，且響應於其而產生信號。光電檢測器708可實施為光電傳感器二極體、光電電晶體等等。如圖14中所示，將層間電介質(ILD)層形成於晶片上(框602)。舉例來說，可通過一種或一種以上合適的沉積技術將層間電介質層709沉積在第一表面704上方。層間電介質材料709可為低k材料，等等。在一個或一個以上實施方案中，材料709的厚度可為約I微米到約I. 3微米。接著將金屬層形成於層間電介質層上方(框604)。圖14中所說明的金屬層710可為金屬一層(例如鋁)等。形成金屬層可包含通過合適的沉積技術將金屬層710沉積在層709上方，且接著圖案化金屬層710，以形成一個或一個以上導電層712，以及對準標記714。接著將鈍化層形成(例如沉積)在經圖案化的金屬層和ILD層上方(框606)。圖15中所說明的鈍化層716可為氧化物層等。在一個或一個以上實施方案中，鈍化層716可使金屬層710 (例如導電層712、對準標記714)與後面的製造步驟隔絕。如圖15中所示，通過合適的蝕刻技術圍繞晶片702的邊緣715形成邊緣調平區717。邊緣調平區717可由各種尺寸組成，視晶片702的要求而定(例如，附接透明襯底)。在特定實例中，邊緣調平區717可具有約一百五十微米(1501!!!!)的深度(「ED」)和大約五毫米(5_)的寬度。然而，邊緣調平區717可具有其它尺寸，依據晶片702的製造要求而定。舉例來說，邊緣調平區717的深度可在一些實施方案中小於一百五十微米(150 y m)，或在其它實施方案中大於一百五十微米(lSOym)。在另一實例中，邊緣調平區717的寬度可在一些實施方案中小於五毫米(5mm)，或在其它實施方案中大於五毫米(5mm)。接著可將一個或一個以上彩色濾光片形成於鈍化層上方以及粘合層上方(框608)。如上文所述，彩色濾光片718允許在有限波長譜內的光穿過濾光片，同時阻擋(例如反射或吸收)在第二波長譜內的光。在一個或一個以上實施方案中，將彩色濾光片718配置為吸收濾光片。如圖16中所示，彩色濾光片可為形成於光電檢測器708上方的紅色濾光片718A或綠色濾光片718B。通過合適的粘合(例如接合)材料719使彩色濾光片718保持至少大體上在適當位置。雖然圖16僅說明紅色和綠色濾光片，但預期可使用其它彩色濾光片(例如，藍色、洋紅色、青色等)，視傳感器700的要求而定。此外，雖然展示彩色濾光片718A和718B堆疊於彼此上，但將理解，可以非堆疊配置將個別彩色濾光片718部署在鈍化層716上方以及個別光電檢測器708上方(例如，將單個彩色濾光片718部署在單個光電檢測器708上方)。 接著將粘合材料形成於鈍化層、粘合層和彩色濾光片上方(框610)以實現永久接合。圖17中所示的粘合材料720可為苯並環丁烯(BCB)材料、環氧樹脂材料等。在一個或一個以上實施方案中，粘合材料720經配置以至少大體上使光穿過材料720。接著通過粘合材料將透明襯底接合到晶片(框612)。在一個或一個以上實施方案中，透明襯底722(見圖18)可為玻璃晶片等。透明襯底722可包含保護性層724以保護透明襯底722免於後面的製造步驟。此外，透明襯底722可進一步包含隔開層(未圖示)，其經配置以保護透鏡(本文所描述)免於施加在接近透鏡的透明襯底722的表面上的壓力。襯底722還經配置以至少大體上通過入射在襯底722上的光。如圖12中所示，使矽晶片經受背面磨削工藝，且接著重新定向(框614)。通過任何合適的背面磨削技術(例如，化學-機械平坦化等)使晶片702的第二表面706經歷背面磨削工藝(見圖19)。可通過一種或一種以上合適的對準技術來使用對準標記714使晶片702與透明襯底722恰當地對準。傳感器700經重定向，使得透明襯底722相對於晶片702向底部定向，以進行進一步的製造步驟。一旦矽晶片經重定向，就將氧化物層沉積在第二表面上方(框616)。在一個或一個以上實施例中，氧化物層726可為二氧化矽層等，其形成硬掩模區(見圖20)。接著在晶片中形成穿襯底通孔(TSV)(框616)。如圖20中所示，首先將光致抗蝕劑層728沉積在氧化物層726上方，以允許對TSV 730進行圖案化。對光致抗蝕劑層728的選定區進行圖案化，以允許蝕刻TSV 730。接著穿過矽區732對選定區進行蝕刻，以形成TSV 730。如上文相對於圖4所述，TSV 730允許電互連形成於光傳感器700中。接著通過一種或一種以上合適的脫模技術來移除光致抗蝕劑層728。一旦移除光致抗蝕劑層728，就可將襯裡材料734沉積在光傳感器700上方以及TSV 730中(見圖21)。在一個或一個以上實施例中，襯裡材料734可為合適的襯裡材料，例如二氧化矽材料、氮化物鈍化材料或有機聚合物。可執行間隔物蝕刻以蝕刻任何不想要的襯裡材料734。舉例來說，間隔物蝕刻可移除襯裡材料734，以至少部分地暴露導電層712A(例如，接觸墊)。如圖12中所示，接著在穿襯底通孔中沉積隔離材料(框618)。接著在TSV中沉積導電材料(框620)，以形成電互連。舉例來說，如圖22中所示，在TSV 730中以及在傳感器700上方沉積勢壘和種金屬736。可接著通過光刻等來使勢壘和種金屬736圖案化。接著將導電材料738電鍍於種金屬736上方，以形成TSV 730中的電互連(見圖24)。在一個或一個以上實施例中，導電材料738可為銅等。此外，導電材料738可具有大約六(6)微米的厚度。如圖23和24中所示，還形成(例如沉積)抗蝕劑掩模740，以防止導電材料738形成於掩模740的區中。在一個或一個以上實施例中，抗蝕劑掩模740可由負抗蝕劑材料等組成。接著在晶片上方形成凸塊下金屬化區(框620)。參看圖25和26，將掩模740以及在掩模740下方的種金屬736剝離掉。可通過一種或一種合適的蝕刻技術將種金屬736和掩模區740剝離掉。舉例來說，蝕刻技術可包含溼式蝕刻等。可接著將鈍化層742形成於晶片702上方(例如導電材料738上方)，以使導電材料738與後面的製造步驟隔絕。鈍化層742可由BCB材料、聚醯亞胺層等組成。如圖27中所示，UBM區744形成於導電材料738上方。舉例來說，選擇性地蝕刻鈍化層742，且接著將UBM導電材料746沉積在最新近蝕刻的鈍化層742的區域上方，以形成UMB區744。使焊料凸塊經受向UBM區744的回流工藝，以提供傳感器700與對應的PCB墊之間的電互連。進一步預期透明襯底722包含如上文所述且在圖4到6中展示的透鏡。透明可為菲涅耳透鏡、球形透鏡、衍射透鏡或另一類型的透鏡，其可預形成於透明襯底724中，或在UBM區744形成之後形成。此外，除透明之外或代替透鏡，透明襯底724可包含擴散器。可利用合適的晶片級封裝工藝來將晶片702分段和封裝到個別裸片中。總結
儘管已用專用於結構特徵和/或工藝操作的語言描述了標的物，但將理解，所附權利要求書中所界定的標的物不一定限於上文所描述的特定特徵或動作。相反，上文所描述的特定特徵和動作是作為實施所附權利要求書的實例形式而揭示。
權利要求
1.一種光傳感器，其包括襯底，其具有表面；光電檢測器，其形成於所述襯底中接近所述表面，所述光電檢測器經配置以檢測從單個照明源產生的光，且響應於所述光而提供信號；以及透明襯底，其安置於所述襯底上方，所述透明襯底包含透鏡，所述透鏡經配置以使入射在所述透鏡上的光準直，且使所述經準直的光通過到至少一個彩色濾光片。
2.根據權利要求I所述的光傳感器，其進一步包括穿襯底通孔，所述穿襯底通孔經配置以與所述光電檢測器電連接。
3.根據權利要求I所述的光傳感器，至少一個彩色濾光片安置於所述光電檢測器上方，所述至少一個彩色濾光片經配置以使在有限波長譜內的光通過到所述光電檢測器。
4.根據權利要求3所述的光傳感器，其中所述至少一個彩色濾光片至少大體上對在第一波長譜內的光透明，且至少大體上對在第二波長譜內的光不透明。
5.根據權利要求I所述的光傳感器，其中所述透鏡配置為菲涅耳透鏡、球形透鏡、衍射透鏡、衍射光學元件或梯度指數光學透鏡中的至少一者。
6.根據權利要求I所述的光傳感器，其中所述透明襯底包括玻璃襯底。
7.根據權利要求I所述的光傳感器，其進一步包括安置於所述表面上方的IR抑制濾光片，所述IR抑制濾光片經配置以過濾紅外光，以至少大體上阻擋紅外光使其無法到達所述光電檢測器。
8.一種光傳感器，其包括襯底，其具有表面；光電檢測器，其形成於所述襯底中接近所述表面，所述光電檢測器經配置以檢測從單個照明源產生的光，且響應於所述光而提供信號；第一彩色濾光片，其安置於所述光電檢測器上方，且經配置以過濾到所述光電檢測器的在第一有限波長譜內的光；第二彩色濾光片，其安置於所述光電檢測器上方，且經配置以過濾到所述光電檢測器的在第二有限波長譜內的光；第三彩色濾光片，其安置於所述光電檢測器上方，且經配置以過濾到所述光電檢測器的在第三有限波長譜內的光；以及透明襯底，其安置於所述襯底上方，所述透明襯底包含透鏡，所述透鏡經配置以使入射在所述透鏡上的光準直，且使所述經準直的光通過到所述第一彩色濾光片、所述第二彩色濾光片或所述第三彩色濾光片中的至少一者。
9.根據權利要求8所述的光傳感器，其進一步包括第一導電層和第二導電層以及穿襯底通孔，所述穿襯底通孔經配置以提供與所述光電檢測器的電互連。
10.根據權利要求8所述的光傳感器，其中所述光電檢測器包括光電二極體或光電電晶體中的至少一者。
11.根據權利要求8所述的光傳感器，其中所述第一彩色濾光片堆疊在所述第二彩色濾光片上方或鄰近於所述第二彩色濾光片，且所述第二彩色濾光片堆疊在所述第三彩色濾光片上方或鄰近於所述第三彩色濾光片。
12.根據權利要求8所述的光傳感器，其中所述透鏡配置為菲涅耳透鏡、球形透鏡、衍射透鏡、衍射光學元件或梯度指數光學透鏡中的至少一者。
13.根據權利要求8所述的光傳感器，其中所述透明襯底包括玻璃襯底。
14.一種方法,其包括將一個或一個以上彩色濾光片形成於晶片的鈍化層上方，所述鈍化層形成於所述晶片的表面上方，所述晶片包含形成於其中的至少一個光電檢測器，所述至少一個光電檢測器經配置以檢測從單個照明源產生的光，且響應於所述光而提供信號；將粘合材料形成於所述鈍化層和所述一個或一個以上彩色濾光片上方；通過所述粘合材料將透明襯底接合到所述晶片，所述透明襯底包含透鏡，所述透鏡經配置以使入射在所述透鏡上的光準直；以及在所述晶片中形成穿襯底通孔，以提供與所述至少一個光電檢測器的電互連。
15.根據權利要求14所述的方法，其中形成一個或一個以上彩色濾光片進一步包括將第一彩色濾光片形成於第二彩色濾光片上方或鄰近於第二彩色濾光片，其中所述第二彩色濾光片形成於第三彩色濾光片上方或鄰近於第三彩色濾光片。
16.根據權利要求15所述的方法，其中所述第一彩色濾光片經配置以過濾到形成於所述晶片中的光電檢測器的在第一有限波長譜內的光，所述第二濾光片經配置以過濾到所述光電檢測器的在第二有限波長譜內的光，且所述第三彩色濾光片經配置以過濾到所述光電檢測器的在第三有限波長譜內的光。
17.根據權利要求14所述的方法，其進一步包括圍繞所述襯底的邊緣形成邊緣調平區。
18.根據權利要求14所述的方法，其中形成穿矽通孔進一步包括將硬掩模層形成於所述晶片上方、將光致抗蝕劑層沉積於所述硬掩模層上方、使所述光致抗蝕劑層的選定區圖案化、蝕刻所述選定區以形成所述穿矽通孔。
19.根據權利要求14所述的方法，其中所述一個或一個以上彩色濾光片包括色彩吸收濾光片。
20.根據權利要求14所述的方法，其中將所述透鏡配置為菲涅耳透鏡、球形透鏡、衍射透鏡、衍射光學元件或梯度指數光學透鏡中的至少一者。
全文摘要
本發明描述光傳感器裝置，其具有接合到所述光傳感器裝置的玻璃襯底，所述玻璃襯底包含透鏡以聚焦各種各樣角度上的光。在一個或一個以上實施方案中，所述光傳感器裝置包含襯底，所述襯底具有形成於其中的光電檢測器。所述光電檢測器能夠檢測光且響應於所述光而提供信號。所述傳感器還包含安置在所述光電檢測器上方的一個或一個以上彩色濾光片。所述彩色濾光片經配置以使在有限波長譜內的光通過到所述光電檢測器。玻璃襯底安置於所述襯底上方，且包含透鏡，所述透鏡經配置以使入射在所述透鏡上的光準直，且使經準直的光通過到所述彩色濾光片。
文檔編號H01L27/146GK102623468SQ20121002579
公開日2012年8月1日 申請日期2012年1月19日 優先權日2011年1月26日
發明者喬伊·T·瓊斯, 尼科爾·D·謝內斯, 王至海, 阿爾卡迪·V·薩莫伊洛夫 申請人:美士美積體產品公司