專利名稱：具有透明襯底和穿襯底通孔的光傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光傳感器，明確地說，涉及具有透明襯底和穿襯底通孔的光傳感器。
背景技術(shù)：
電子裝置(例如智能電話、平板計(jì)算機(jī)、數(shù)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(例如光電二極管、光電晶體管等)，其將接收到的光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)(例如電流或電壓)。光傳感器通常用于手勢感測裝置中。手勢感測裝置在無需用戶實(shí)際觸摸手勢感測裝置駐留在其中的裝置的情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)物理移動(dòng)(例如“手勢”)的檢測。隨后可將檢測到的移動(dòng)用作對(duì)所述裝置的輸入命令。在實(shí)施方案中，電子經(jīng)編程以辨識(shí)截然不同的非接觸手部運(yùn)動(dòng)，例如從左到右、從右到左、從上到下、從下到上、從里到外、從外到里等等。手勢感測裝置已普遍用于手持式電子裝置(例如平板計(jì)算裝置和智能電話)以及其它便攜式電子裝置(例如膝上型計(jì)算機(jī)、視頻游戲控制臺(tái)等等)中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明描述一種光傳感器，其包含IR抑制濾光片(例如，任何類型的基于IR干涉的濾光片)以及與透明襯底集成在芯片上(即，集成在光傳感器的裸片上)的至少一個(gè)光電檢測器。在一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施方案中，光傳感器包括半導(dǎo)體裝置(例如，裸片)，其包含半導(dǎo)體襯底。光電檢測器(例如光電二極管、光電晶體管等)形成于襯底中，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(jīng)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(dá)光電檢測器。緩沖層形成于襯底的表面上方。在一實(shí)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(shí)施方案中，透明襯底可通過另一緩沖(例如粘合)層附接到晶片(例如，襯底晶片)。在又一實(shí)施方案中，可將IR抑制濾光片定位在襯底的表面上方，使得緩沖層位于玻璃晶片與襯底晶片之間。光電檢測器還可包括經(jīng)配置以檢測周圍光環(huán)境的一個(gè)或一個(gè)以上透明光電檢測器(clear photodetector)。提供此發(fā)明內(nèi)容是為了以簡化形式介紹下文在具體實(shí)施方式
中進(jìn)一步描述的一組概念。本發(fā)明內(nèi)容無意確定所主張的標(biāo)的物的關(guān)鍵特征或本質(zhì)特征，也無意用作確定所主張的標(biāo)的物的范圍的輔助物。


參考附圖來描述詳細(xì)描述內(nèi)容。相同參考編號(hào)在描述中的不同例子和圖中的使用可致使類似或相同項(xiàng)目。 圖IA是說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例實(shí)施方案的具有形成于透明襯底上的IR抑制濾光片、多個(gè)色通濾光片(color pass filter)以及緩沖層的光傳感器的圖解局部橫截面?zhèn)纫晥D。圖IB是說明圖IA中所說明的光傳感器的另一實(shí)施方案的圖解局部橫截面?zhèn)纫晥D，其中將IR抑制濾光片安置在所述多個(gè)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(shí)施方案的圖解局部橫截面?zhèn)纫晥D，其中所述光傳感器進(jìn)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(shí)施方案的圖解局部橫截面?zhèn)纫晥D，其中所述光傳感器進(jìn)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(shí)施方案的圖解局部橫截面?zhèn)纫晥D，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(shí)施方案的圖解局部橫截面?zhèn)纫晥D，其中將IR抑制濾光片安置在多個(gè)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(shí)施方案的圖解局部橫截面?zhèn)纫晥D，其中所述光傳感器進(jìn)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(shí)施方案的圖解局部橫截面?zhèn)纫晥D，其中所述光傳感器包含多個(gè)色通濾光片和多個(gè)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(shí)施方案的圖解局部橫截面?zhèn)纫晥D，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是形成于晶片中的圖I和圖2中所描繪的多個(gè)光傳感器的圖解俯視平面圖。圖4是說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例實(shí)施方案的由具有光電檢測器的半導(dǎo)體裝置、多個(gè)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?zhèn)纫晥D。圖5是說明根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)例實(shí)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(jìn)一步包含IR抑制濾光片。圖6是說明根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)例實(shí)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(jīng)配置以用于背側(cè)照明。圖7是說明用于制造具有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(shí)例實(shí)施方案中的實(shí)例過程的流程圖。圖8到10是說明根據(jù)圖4中所說明的技術(shù)的圖I中所說明的光傳感器的實(shí)例制造步驟的圖解局部橫截面?zhèn)?，其中圖5說明光電檢測器以及形成于襯底中的接合墊；圖6說明形成于光電檢測器上方的色通濾光片；且圖7說明形成于色通濾光片上方的緩沖層以及形成于透明襯底上的IR抑制濾光片。圖11是說明用于制造具有IR抑制濾光片和透明襯底的光傳感器的實(shí)例實(shí)施方案中的實(shí)例過程的流程圖，其中所述光傳感器包含定位于緩沖層上方的IR抑制濾光片，其包封多個(gè)色通濾光片。圖12是說明用于制造光傳感器(例如圖4中所示的傳感器)的實(shí)例實(shí)施方案中的過程的流程圖。圖13到27是說明根據(jù)圖12中所示的過程的光傳感器(例如圖4中所示的傳感器)的制造的圖解局部橫截面?zhèn)让嬲晥D。
具體實(shí)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(shí)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制造之后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(dá)光電二極管，但也實(shí)質(zhì)上減少到達(dá)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(duì)紅外線的敏感性減小。另外，可見光傳感器可使用相減技術(shù)(即，減法電路)來在晶片級(jí)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(xù)在同一芯片上利用的裸片面積，因?yàn)樾枰^多的光電檢測器來檢測有限波長譜中的光(例如，“藍(lán)”光、“綠”光、“紅”光等)。因此，描述一種光傳感器，其包含集成在芯片上(即，集成在光傳感器的裸片上)的IR抑制濾光片和至少一個(gè)色通濾光片。在一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施方案中，IR抑制濾光片可為IR截止濾光片、陷波干涉濾光片、基于吸收的濾光片或基于衍射的濾光片。在一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施方案中，將光傳感器制造為包括具有襯底的裸片的半導(dǎo)體裝置。將例如光電二極管、光電晶體管等光電檢測器形成于襯底中，接近襯底的表面。在所述光電檢測器上方提供一個(gè)或一個(gè)以上色通濾光片。色通濾光片經(jīng)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(lán)色濾光片)可形成于襯底的表面上，且在所述一個(gè)或一個(gè)以上光電檢測器上方對(duì)準(zhǔn)。將IR抑制濾光片定位于色通濾光片上方。IR抑制濾光片經(jīng)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(dá)光電檢測器。然而，IR抑制濾光片可經(jīng)選擇性地定位，使得其不阻擋紅外光到達(dá)光傳感器的紅外光電檢測器。在制造期間，在晶片級(jí)將緩沖層形成于襯底的表面上，以至少大體上包封并包圍色通濾光片以在進(jìn)一步處理步驟期間保護(hù)濾光片且使晶片平坦化。IR抑制濾光片形成于透明襯底上，且定位在光電檢測器上方接近緩沖層的表面處。透明襯底經(jīng)配置以促進(jìn)IR抑制濾光片的形成，且在光傳感器的制造期間向IR抑制濾光片提供支撐。在另一實(shí)施方案中，IR抑制濾光片可形成于色通濾光片上方，色通濾光片形成于緩沖層上方。在此實(shí)施方案中，粘合層形成于緩沖層上方，且用于將透明襯底接合到晶片襯底。光電檢測器還可包括一個(gè)或一個(gè)以上透明光電檢測器，其經(jīng)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(huán)境。在以下論述中，首先描述光傳感器的實(shí)例實(shí)施方案。接著論述可用于制造實(shí)例光傳感器的實(shí)例程序。
實(shí)例實(shí)施方案圖IA到3說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例實(shí)施方案的光傳感器100。如圖所示，光傳感器100包括半導(dǎo)體裝置，所述半導(dǎo)體裝置包含具有襯底102的裸片。襯底102提供用以經(jīng)由各種制造技術(shù)(例如光刻、離子植入、沉積、蝕刻等等)形成一個(gè)或一個(gè)以上電子裝置的基礎(chǔ)材料。襯底102可包括n型硅(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)的硅，用以向硅提供n型電荷載體元素)，或p型硅(例如摻雜有某一族載體元素，例如第IIIA族元素(例如硼等)的硅，以向硅提供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(jìn)一步由一個(gè)或一個(gè)以上絕緣層104組成，且可包含二氧化硅層104A和氮化硅層104B。雖然描述硅襯底，但將理解，可在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下利用其它類型的襯底。舉例來說，襯底102可由硅-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)形成于襯底102中，接近表面106。所述陣列內(nèi)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管、光電晶體管等組成。在一實(shí)施方案中，光電檢測器108、120、122能夠檢測光，并響應(yīng)于其而提供信號(hào)。光電檢測器108、120、122可通過基于檢測到的光的強(qiáng)度將光轉(zhuǎn)換為電流或電壓來提供信號(hào)。因此，一旦光電檢測器108、120、122暴露于光,就可產(chǎn)生多個(gè)自由電子以形成電流。光電檢測器108、120、122經(jīng)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(shù)語光預(yù)期涵蓋出現(xiàn)在可見光譜和紅外光譜中的電磁輻射?？梢姽庾V(可見光)包含出現(xiàn)在從大約三百九十(390)納米到大約七百五十(750)納米的波長范圍內(nèi)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)納米的波長范圍內(nèi)的電磁輻射。在一實(shí)施方案中，可利用互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)制造技術(shù)來形成光電檢測器108、120、122。在另一實(shí)施方案中，可利用雙極制造技術(shù)來形成光電檢測器108、120、122。在又一實(shí)施方案中，可利用BiCMOS制造技術(shù)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(jīng)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(shí)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(shí)阻擋(例如，吸收或反射)第二波長譜內(nèi)的可見光。因此，色通濾光片110可對(duì)第一波長譜內(nèi)的可見光大體透明，且在第二波長譜內(nèi)大體不透明。在另一實(shí)施方案中，色通濾光片110可包括干涉濾光片，其允許在指定波長范圍內(nèi)的可見光通過。可提供多個(gè)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(jīng)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(jīng)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(jīng)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(shí)例中，光傳感器100由以下三個(gè)不同色通濾光片110的陣列組成第一(藍(lán)色)色通濾光片110A，其經(jīng)配置以透射“藍(lán)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(jīng)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(jīng)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(yù)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?yàn)樯V光片110也可通過紅外光。舉例來說，可利用經(jīng)配置以透射具有通常與青色、洋紅色、黃色等等相關(guān)聯(lián)的有限波長譜的可見光的色通濾光片110。將色通濾光片110選擇性地布陣列于光電檢測器108上，以允許在所要有限波長譜內(nèi)的可見光經(jīng)過色通濾光片110到達(dá)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定位于第一光電檢測器108A上方,將第二色通濾光片IlOB定位于第二光電檢測器108B上方，且將第三濾光片IlOC定位于第三光電檢測器108C上方。在圖IA到2B中所說明的實(shí)施方案中，使用例如旋涂和/或光圖案化(用于吸收濾光片110的形成)等合適沉積技術(shù)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(shù)來形成彩色干涉濾光片110。在實(shí)例實(shí)施方案中，色通濾光片110具有大約一(I)微米的厚度。然而，預(yù)期具有更小或更大厚度的色通濾光片110是可能的?？蓪⑸V光片110形成于粘合層112上，以在沉積技術(shù)完成后將色通濾光片110固持在合適位置。在一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施方案中，色通濾光片110可使用一個(gè)或一個(gè)以上色通濾光片來進(jìn)一步過濾光(例如紅外光等)。在一實(shí)施方案中，單個(gè)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(jīng)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，其定位于第一色通濾光片上方，所述第二色通濾光片經(jīng)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(gè)色通濾光片110可包含定位于“紅色”色通濾光片上方以進(jìn)一步過濾光的“藍(lán)色”色通濾光片。然而，預(yù)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(lán)色在綠色上方色通濾光片配置等)。緩沖層114形成于襯底102的表面106上方，以包封色通濾光片110并提供對(duì)色通濾光片110的保護(hù)。在圖IA到2B中所示的實(shí)施方案中，色通濾光片110形成于襯底102的表面106上。舉例來說,色通濾光片110形成于粘合層112上,粘合層112形成于表面106上。接著在色通濾光片110上方將緩沖層114施加到襯底102的表面106。在此實(shí)施方案中，緩沖層114至少大體上包封或包圍色通濾光片110，以在進(jìn)一步處理步驟期間保護(hù)濾光片。緩沖層114可由例如苯并環(huán)丁烯(BCB)聚合物等聚合物材料組成。然而，預(yù)期可使用其它緩沖材料。將IR抑制濾光片116說明為定位于在襯底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(jīng)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(dá)光電檢測器108、122。舉例來說，在一個(gè)或一個(gè)以上特定實(shí)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(shí)至少大體上通過(例如，通過大約大于百分之五十(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)可取決于光傳感器100的特定應(yīng)用要求。因此，預(yù)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(gè)層和/或若干種材料組成。預(yù)期可利用各種數(shù)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(shí)施方案中，IR抑制濾光片116可包括多層結(jié)構(gòu)，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(gè)層。在特定實(shí)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(yù)期IR抑制濾光片116可具有其它構(gòu)造和/或厚度。
在一實(shí)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(jìn)形成IR抑制濾光片116，且在光傳感器100的制造期間提供對(duì)IR抑制濾光片116的支撐。在另一實(shí)施方案中，IR抑制濾光片116可附接到透明襯底118,且定位于光傳感器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)且與緩沖層114A(見圖1B)齊平(例如，平滑)，但預(yù)期透明襯底118(和IR抑制濾光片116)可能不一定與粘合層112或緩沖層114A(例如，歸因于處理變化等)齊平(例如，透明襯底118延伸越過粘合層112或緩沖層114A)。透明襯底118經(jīng)配置為對(duì)出現(xiàn)在所關(guān)注的波長內(nèi)的光透明。舉例來說，透明襯底118可至少大體上對(duì)出現(xiàn)在有限波長譜內(nèi)的光透明(例如，對(duì)出現(xiàn)在紅外波長譜內(nèi)的光透明，且對(duì)出現(xiàn)在可見波長譜內(nèi)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涂層，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(dá)IR抑制濾光片116?？稍诰?jí)使用合適的沉積技術(shù)在透明襯底118上形成IR抑制濾光片116。在此些實(shí)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可包含形成于其中的一個(gè)或一個(gè)以上孔徑。當(dāng)IR抑制濾光片116形成于透明襯底118上時(shí)，IR抑制濾光片116可包含與透明襯底118的孔徑對(duì)準(zhǔn)的一個(gè)或一個(gè)以上孔徑。在圖IB和2B中所示的另一實(shí)施方案中，色通濾光片110形成于表面106上方,且接著第一緩沖層114A形成于彩色濾光片110上方。IR抑制濾光片116接著形成于第一緩沖層114A上方。第二緩沖層114B (例如絕緣層)接著形成于襯底102上方。在一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施方案中，光傳感器100可經(jīng)配置以包含一個(gè)或一個(gè)以上紅外光電檢測器120 (即，經(jīng)配置以檢測形成于光傳感器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(shí)施于電子裝置中的接近性傳感器的一部分的紅外線發(fā)射器(例如，紅外光發(fā)射二極管(LED))發(fā)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(jīng)圖案化，使得其不阻礙紅外光電檢測器120對(duì)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(duì)紅外光的敏感性，且改進(jìn)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(jìn)一步包含一個(gè)或一個(gè)以上透明光電檢測器122，其經(jīng)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可定位于襯底102中，使得其定位于IR抑制濾光片116下方，但不位于色通濾光片110下方。因此，透明光電檢測器122檢測在對(duì)應(yīng)于若干可見色彩(S卩，來自可見光譜的光)的波長譜內(nèi)的光。以此方式，透明光電檢測器122可用以檢測不存在紅外干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，類似于陣列內(nèi)的其它光電檢測器108，透明光電檢測器122可包括光電二極管、光電晶體管等，其能夠通過將光轉(zhuǎn)換為電流或電壓來檢測光。在一實(shí)施方案中，由透明光電檢測器122產(chǎn)生的信號(hào)(例如，電流或電壓)是基于所接收的可見光的所檢測強(qiáng)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集成于其中的便攜式電子裝置外部的周圍光等級(jí)的強(qiáng)度。可由在便攜式電子裝置上運(yùn)行的各種應(yīng)用程序來利用周圍光強(qiáng)度的所得量度。舉例來說，便攜式電子裝置的應(yīng)用程序可基于周圍光強(qiáng)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，其可形成于襯底102中且接近絕緣層104。暗電流傳感器124可由暗光電二極管、暗光電晶體管等組成，暗電流傳感器124經(jīng)配置以向光傳感器100提供暗電流(即，在光電二極管暴露于總暗度時(shí)由光電二極管產(chǎn)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(gè)實(shí)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管制造。在另一實(shí)施方案中，暗電流傳感器124可由具有經(jīng)配置以至少大體上阻擋光的濾光片的光電二極管制造。然而，其它實(shí)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(shí)施方案中，接合墊126可由形成于接近表面104處的導(dǎo)電區(qū)域組成。舉例來說，接合墊126可由金屬墊、多結(jié)晶硅(多晶硅)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(shí)施方案中，如圖1(、10、2(、20和2￡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(jié)構(gòu)132，其由將導(dǎo)電層134再分配給凸塊接口 136(例如UBM墊)的區(qū)域陣列的薄膜金屬(例如鋁、銅等)再路由和互連系統(tǒng)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(jīng)配置以提供導(dǎo)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(dǎo)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(gè)層，其充當(dāng)粘合層、擴(kuò)散勢壘層、可焊接層、氧化勢壘層等等。然而，其它UBM結(jié)構(gòu)是可能的。在一實(shí)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(shí)例中，IR抑制濾光片116和透明襯底118在整個(gè)緩沖層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(dāng)IR抑制濾光片116和透明襯底118定位于緩沖層114上方(如圖I和2中所示)時(shí)，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(shí)施方案中，預(yù)期IR抑制濾光片116可在暗電流傳感器124上方延伸。圖3說明制造于晶片144上的多個(gè)光傳感器100以及定位于晶片144上方的透明襯底118。透明襯底118包含定位于紅外光電檢測器120和接合墊126上方的多個(gè)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(duì)準(zhǔn)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(duì)傳感器100的各種結(jié)構(gòu)(例如，光電檢測器108、色通濾光片110、緩沖材料114、IR抑制濾光片116等等)的包封和保護(hù)。在一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施方案中，絕緣材料130為環(huán)氧樹脂材料。然而，可使用并預(yù)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(dá)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(jié)構(gòu)132處施加絕緣材料130，以提供對(duì)光電檢測器108、122的進(jìn)一步絕緣和包封。然而，對(duì)于圖1C、2C、2D和2E中所示的實(shí)施方案，預(yù)期可從前側(cè)提供到墊126的開口。 傳感器100還可包含暗邊緣140，其經(jīng)配置以至少大體上消除未經(jīng)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(shí)例中，暗邊緣140可定位于緩沖層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(shí)例中，暗邊緣可定位于透明襯底118的選定部分上方(例如，不在色通濾光片110的正上方)、定位于緩沖層116和透明襯底118的側(cè)面上方、其組合等。然而，預(yù)期暗邊緣140可具有取決于應(yīng)用要求的多種圖案。在各種實(shí)施方案中，本文所描述的光傳感器100可經(jīng)配置以檢測周圍的光環(huán)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(jīng)配置以過濾可見光，且使在有限波長譜中的光通過到相應(yīng)的光電檢測器108。光電檢測器108基于光的強(qiáng)度而產(chǎn)生信號(hào)(例如電流值)。IR抑制濾光片116經(jīng)配置以過濾紅外光，以大體上阻擋紅外光使其無法到達(dá)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，且基于檢測到的可見光的強(qiáng)度而產(chǎn)生信號(hào)(例如電流值)。由光電檢測器108和透明光電檢測器122產(chǎn)生的信號(hào)可由其它電路裝置和/或應(yīng)用程序用來控制便攜式電子裝置的各個(gè)方面(例如，控制裝置的顯示屏的亮度，斷開背光照明以節(jié)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)，且基于檢測到的紅外光的強(qiáng)度而產(chǎn)生信號(hào)(例如電流值)。由紅外光電檢測器120產(chǎn)生的信號(hào)可由其它電路裝置和/或應(yīng)用程序用于控制便攜式電子裝置的各個(gè)方面。舉例來說，紅外光可由紅外線發(fā)射器(例如紅外光發(fā)射二極管(LED))發(fā)射，且由作為實(shí)施于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(jīng)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(duì)紅外光的敏感性，并改進(jìn)使用光傳感器100的裝置的性能。圖4到6說明根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步實(shí)例實(shí)施方案的光傳感器。如圖所示，光傳感器200進(jìn)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(jīng)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(jīng)配置以通過由照明源產(chǎn)生的光，且阻擋具有不同于照明源的波長的光(例如出現(xiàn)在第二波長中的光)。預(yù)期彩色濾光片202可包括吸收濾光片。在一個(gè)實(shí)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(shí)阻擋(例如反射或吸收)在第二波長譜內(nèi)的光。因此，彩色濾光片202可對(duì)在第一波長譜內(nèi)的光大體上透明，且對(duì)在第二波長譜內(nèi)的光大體上不透明。在實(shí)施方案中，彩色濾光片202可包括具有變化厚度和/或數(shù)目的層的多層結(jié)構(gòu)，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(jí)，其允許第一波長譜內(nèi)的光至少大體上穿過。
如圖4中所示，可使用多個(gè)彩色濾光片202。舉例來說，光傳感器200可包括 第一彩色干涉濾光片202A，其經(jīng)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；以及第二彩色干涉濾光片202B，其經(jīng)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(shí)例中，光傳感器200由以下三個(gè)不同彩色濾光片202的陣列組成第一(藍(lán)色)彩色 濾光片202A，其經(jīng)配置以透射“藍(lán)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(jīng)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(yù)期可使用其它可見光彩色濾光片202。舉例來說，可利用經(jīng)配置以透射具有通常與青色、洋紅色、黃色等等相關(guān)聯(lián)的有限波長譜的可見光的彩色濾光片202。將彩色濾光片202選擇性地定位于光電檢測器108上方，以允許在所要有限波長譜內(nèi)的光經(jīng)過到達(dá)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堆疊于濾光片202B上方)展示彩色濾光片202A、202B，以允許進(jìn)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(jīng)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，其定位于第一色通濾光片上方，所述第二色通濾光片經(jīng)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(gè)色通濾光片202可包含定位于“紅色”色通濾光片上方以進(jìn)一步過濾光的“藍(lán)色”色通濾光片。然而，預(yù)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(lán)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(gè)堆疊配置，但預(yù)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(jìn)一步包含紅外線(IR)抑制濾光片116。IR抑制濾光片116可經(jīng)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(jīng)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(dá)光電檢測器108。舉例來說，在實(shí)例實(shí)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(shí)至少大體上通過(例如通過大約大于百分之五十(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)可取決于光傳感器200的特定應(yīng)用要求。因此，預(yù)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、蝕刻等等各種制造技術(shù)形成于其中的一個(gè)或一個(gè)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(shù)字集成電路、模擬集成電路、混合信號(hào)電路等等。在一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施方案中，集成電路可包括數(shù)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，可利用各種制造技術(shù)來制造集成電路。舉例來說，可經(jīng)由一種或一種以上半導(dǎo)體制造技術(shù)來制造集成電路。舉例來說，可經(jīng)由互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)技術(shù)、雙極半導(dǎo)體技術(shù)等等來制造集成電路。如圖4到6中所示，傳感器200包含導(dǎo)電層134的一個(gè)或一個(gè)以上區(qū)域陣列，以提供與傳感器200相關(guān)聯(lián)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(shí)施方案中，導(dǎo)電層134可包括一個(gè)或一個(gè)以上導(dǎo)電(例如接觸)墊、再分配結(jié)構(gòu)等。在另一實(shí)施方案中，導(dǎo)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(dǎo)電層134的數(shù)目和配置可依據(jù)集成電路的復(fù)雜性和配置等等而變化。導(dǎo)電層134提供電觸點(diǎn)，當(dāng)將傳感器200配置為晶片級(jí)封裝(WLP)裝置或安置于傳感器200內(nèi)的其它集成電路時(shí)，集成電路通過所述電觸點(diǎn)而互連到其它組件，例如印刷電路板(未圖示)。在一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施方案中，導(dǎo)電層134可包括導(dǎo)電材料，例如金屬材料(例如鋁、銅等)，等等。導(dǎo)電層134還可提供與一個(gè)或一個(gè)以上焊料凸塊的電互連。提供焊料凸塊是為了提供導(dǎo)電層134與形成于印刷電路板(未圖示)的表面上的對(duì)應(yīng)墊(未圖示)之間的機(jī)械和/或墊互連。在一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施方案中，焊料凸塊可由無鉛焊料制造，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(yù)期可使用錫-鉛(PbSn)或鎳-鋁(NiAu)焊料?？蓪⑼箟K接口 136施加到導(dǎo)電層134以提供導(dǎo)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(dǎo)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(gè)層，其充當(dāng)粘合層、擴(kuò)散勢壘層、可焊接層、氧化勢壘層等等。然而，其它UBM結(jié)構(gòu)是可能的。在一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)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(jié)構(gòu)132，其由將導(dǎo)電層134再分配給凸塊接口 208(例如UBM墊)的區(qū)域陣列的薄膜金屬(例如鋁、銅等)再路由和互連系統(tǒng)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(jìn)一步包含穿襯底通孔142 (TSV)，其延伸穿過襯底102。TSV 142經(jīng)配置以在TSV 142填充有導(dǎo)電材料134時(shí)，提供傳感器200的第一導(dǎo)電著陸臺(tái)(landing)(例如層)134A (例如UBM 138)與第二導(dǎo)電著陸臺(tái)(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(gè)或一個(gè)以上實(shí)施方案中，導(dǎo)電材料134可包括例如銅等金屬。光傳感器200可依據(jù)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定位于襯底102的第一表面104上方。在一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)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(jīng)配置以至少大體上允許光穿過透明襯底118。在一實(shí)施方案中，透明襯底118經(jīng)配置以允許充足的光穿過透明襯底118。在一個(gè)實(shí)例中，透明襯底118經(jīng)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(yù)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(yù)期透鏡204經(jīng)配置以聚焦并透射從多個(gè)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(xué)元件(DOE)透鏡、另一類型的透鏡等，其經(jīng)配置以使入射在透鏡204上的光準(zhǔn)直。在一實(shí)施方案中，透鏡204可為鋸齒狀的。在另一實(shí)施方案中，依據(jù)傳感器200的配置，透鏡204可在透明襯底118的任一側(cè)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(kuò)散器206。透鏡204可從多個(gè)角度吸收光，且使所述光準(zhǔn)直，使得經(jīng)準(zhǔn)直的光至少大體上穿過襯底118到達(dá)彩色濾光片202且最終到達(dá)光電檢測器108。在一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施方案中，透鏡204的寬度(W)可大約為0. 52毫米(mm)。然而，透鏡的寬度可依據(jù)傳感器200的各種設(shè)計(jì)配置而變化。還預(yù)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(kuò)散器206和/或IR抑制濾光片116。擴(kuò)散器206和/或IR抑制濾光片116可經(jīng)配置以也通過光(使在有限波長譜內(nèi)的光通過到彩色濾光片202)。在另一實(shí)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干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安置于透明襯底118與襯底102之間。然而，應(yīng)理解，其它IR抑制濾光片116配置是可能的。透鏡204經(jīng)配置以首先從多個(gè)角度吸收光，且使所述光準(zhǔn)直，使得經(jīng)準(zhǔn)直的光至少大體上穿過透明襯底118到達(dá)IR抑制濾光片116，IR抑制濾光片116通過在有限波長譜內(nèi)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(jīng)過濾的光接著傳遞到彩色濾光片202以進(jìn)一步過濾所述光。來自彩色濾光片202的經(jīng)進(jìn)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(shí)施方案中，IR抑制濾光片116可沉積在透明襯底118上方，且接著定位于表面104或IR抑制濾光片116上方。在另一實(shí)施方案中，IR抑制濾光片116和/或擴(kuò)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(kuò)散器206與透明襯底124 一起制造)。透明襯底118可在一個(gè)或一個(gè)以上對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記208的輔助下定位于襯底102上方。一旦透明襯底118恰當(dāng)?shù)囟ㄎ辉谝r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(gè)或一個(gè)以上實(shí)施方案中，合適的粘合材料210可為苯并環(huán)丁烯(BCB)材料、環(huán)氧樹脂材料等。粘合材料210還經(jīng)配置以至少大體上通過入射在材料210上的光。在本發(fā)明的一方面中，本文所描述的光傳感器200可經(jīng)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(fā)光二極管(LED)產(chǎn)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(gè)或一個(gè)以上實(shí)施方案中，光傳感器200可僅使用單個(gè)照明源。然而，還預(yù)期多個(gè)照明源。透鏡204聚焦(例如準(zhǔn)直)并透射入射在透鏡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可聚焦并透射從多個(gè)角度入射的光。光電檢測器108經(jīng)配置以產(chǎn)生響應(yīng)于此的信號(hào)，且可將所述信號(hào)提供給形成于襯底102中的一個(gè)或一個(gè)以上集成電路。所述信號(hào)可為基于手勢的編程(包含但不限于執(zhí)行一個(gè)或一個(gè)以上計(jì)算機(jī)程序、執(zhí)行應(yīng)用程序(例如app)、輕拂卷動(dòng)等等)提供基礎(chǔ)。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(yù)期本文所說明并描述的傳感器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(dǎo)電接合墊126。實(shí)例制造工藝以下論述描述用于制造光傳感器的實(shí)例技術(shù)，所述光傳感器包含集成在芯片上(即，集成在光傳感器的裸片上)的至少一個(gè)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(shí)施方案中，利用互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)處理和封裝技術(shù)來制造光傳感器。然而，預(yù)期可使用其它半導(dǎo)體芯片制造/封裝技術(shù)(例如晶片級(jí)封裝(WLP))來制造根據(jù)本發(fā)明的光傳感器。圖7描繪在一實(shí)例實(shí)施方案中用于制造光傳感器(例如圖IA和2A中所說明的實(shí)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(gè)或一個(gè)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型硅(例如，摻雜有第V族元素(例如磷、砷、銻等)的硅，用以向硅提供n型電荷載體元素)，或p型硅(例如摻雜有第IIIA族元素(例如硼等)的硅，以向硅提供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(chǔ)材料。光電檢測器408可包括使用例如光刻、離子植入、沉積、蝕刻等等合適的制造技術(shù)形成于晶片的襯底中的光電二極管、光電晶體管等。 將一個(gè)或一個(gè)以上色通濾光片形成于襯底的表面上方(框304)。所述一個(gè)或一個(gè)以上色通濾光片經(jīng)配置以過濾可見光，以使在有限波長譜內(nèi)的光通過到一個(gè)或一個(gè)以上光電檢測器。在各種實(shí)施方案中，可將色通濾光片形成于經(jīng)配置以將色通濾光片粘合到其形成于上面的表面的粘合層上方(框306)。在實(shí)施方案中，色通濾光片410可與相應(yīng)的光電檢測器408對(duì)準(zhǔn)，以過濾由色通濾光片410接收的光，如圖9中所說明。當(dāng)形成時(shí)，色通濾光片410可具有大約一(I)微米的厚度。然而，預(yù)期具有更小或更大厚度的色通濾光片410是可能的。將緩沖層形成于色通濾光片上方(框308)。在一實(shí)施方案中，如圖10中所說明，使用合適的沉積技術(shù)形成緩沖層，使得緩沖層至少大體上包圍色通濾光片(框310)。在一實(shí)施方案中，緩沖層414可由聚合物層(例如BCB聚合物等)組成，且經(jīng)配置以至少大體上包封色通濾光片410。在一實(shí)施方案中，將IR抑制濾光片形成于透明襯底上(框312)，所述透明襯底經(jīng)配置以促進(jìn)IR抑制濾光片的形成，并且對(duì)IR抑制濾光片提供支撐?？蓪R抑制濾光片沉積在透明襯底上方(框314)。在實(shí)例實(shí)施方案中，IR抑制濾光片可包括多層結(jié)構(gòu)，其包含包括不同折射率的至少兩(2)種不同材料。在此些實(shí)施方案中，可經(jīng)由各種沉積技術(shù)(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(yù)期可使用其它技術(shù)，包含但不限于化學(xué)氣相沉積(CVD)、電化學(xué)沉積(ECD)、分子束外延(MBE)和原子層沉積(ALD)。當(dāng)形成時(shí)，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(gè)層。然而，預(yù)期IR抑制濾光片416可具有其它構(gòu)造和/或厚度。在一實(shí)施方案中，透明襯底418包含一個(gè)或一個(gè)以上孔徑，使得當(dāng)IR抑制濾光片416形成于透明襯底418上時(shí)，且IR抑制濾光片416包含與透明襯底418的孔徑對(duì)準(zhǔn)的一個(gè)或一個(gè)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(gè)或一個(gè)以上實(shí)施方案中，暗邊緣可形成于緩沖層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抑制濾光片形成于透明襯底上，就將IR抑制濾光片和透明襯底定位在緩沖層上方(框316)。一旦經(jīng)定位，就將IR抑制濾光片接合到緩沖層(框318)，緩沖層用以將透明襯底和硅襯底粘合在一起，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定位于緩沖層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(shí)例實(shí)施方案中用于制造光傳感器(例如圖IB和2B中所說明的實(shí)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(gè)或一個(gè)以上光電檢測器(框502)。接著，將一個(gè)或一個(gè)以上色通濾光片形成于襯底的表面上方(框504)。如圖IB和2B中所說明，色通濾光片110與對(duì)應(yīng)的光電檢測器108對(duì)準(zhǔn)。接著將第一緩沖層形成于色通濾光片上方(框506)。將IR抑制濾光片形成于第一緩沖層上方(框508)，且接著將第二緩沖層形成于IR抑制濾光片上方(框510)。接下來，將第三緩沖層形成于透明襯底上方(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沖層接合到襯底(框514)?？衫玫谌彌_層來將透明襯底粘合到硅襯底(例如晶片)。舉例來說，將第三緩沖層接合到形成于IR抑制濾光片上方的第二緩沖層。圖12說明用于制造光傳感器(例如圖12中所示的光傳感器200)的實(shí)例工藝600。圖13到27說明可用以制造圖4中所示的光傳感器700 (例如傳感器200)的實(shí)例襯底的區(qū)段(例如晶片區(qū)段)。晶片(例如圖13中所示的硅晶片702)包含第一表面704和第二表面706。一個(gè)或一個(gè)以上集成電路(未圖示)以及一個(gè)或一個(gè)以上光電檢測器708形成于晶片702中接近第一表面704。集成電路經(jīng)配置以基于到電路的輸入(例如信號(hào))而執(zhí)行多種功能。光電檢測器708經(jīng)配置以檢測光(例如可見和紅外)，且響應(yīng)于其而產(chǎn)生信號(hào)。光電檢測器708可實(shí)施為光電傳感器二極管、光電晶體管等等。如圖14中所示，將層間電介質(zhì)(ILD)層形成于晶片上(框602)。舉例來說，可通過一種或一種以上合適的沉積技術(shù)將層間電介質(zhì)層709沉積在第一表面704上方。層間電介質(zhì)材料709可為低k材料，等等。在一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施方案中，材料709的厚度可為約I微米到約I. 3微米。接著將金屬層形成于層間電介質(zhì)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(shù)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(gè)或一個(gè)以上導(dǎo)電層712，以及對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記714。接著將鈍化層形成(例如沉積)在經(jīng)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(gè)或一個(gè)以上實(shí)施方案中，鈍化層716可使金屬層710 (例如導(dǎo)電層712、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記714)與后面的制造步驟隔絕。如圖15中所示，通過合適的蝕刻技術(shù)圍繞晶片702的邊緣715形成邊緣調(diào)平區(qū)717。邊緣調(diào)平區(qū)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(shí)例中，邊緣調(diào)平區(qū)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(diào)平區(qū)717可具有其它尺寸，依據(jù)晶片702的制造要求而定。舉例來說，邊緣調(diào)平區(qū)717的深度可在一些實(shí)施方案中小于一百五十微米(150 y m)，或在其它實(shí)施方案中大于一百五十微米(lSOym)。在另一實(shí)例中，邊緣調(diào)平區(qū)717的寬度可在一些實(shí)施方案中小于五毫米(5mm)，或在其它實(shí)施方案中大于五毫米(5mm)。接著可將一個(gè)或一個(gè)以上彩色濾光片形成于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(nèi)的光穿過濾光片，同時(shí)阻擋(例如反射或吸收)在第二波長譜內(nèi)的光。在一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)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于光電檢測器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(dāng)位置。雖然圖16僅說明紅色和綠色濾光片，但預(yù)期可使用其它彩色濾光片(例如，藍(lán)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堆疊于彼此上，但將理解，可以非堆疊配置將個(gè)別彩色濾光片718部署在鈍化層716上方以及個(gè)別光電檢測器708上方(例如，將單個(gè)彩色濾光片718部署在單個(gè)光電檢測器708上方)。
接著將粘合材料形成于鈍化層、粘合層和彩色濾光片上方(框610)以實(shí)現(xiàn)永久接合。圖17中所示的粘合材料720可為苯并環(huán)丁烯(BCB)材料、環(huán)氧樹脂材料等。在一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施方案中，粘合材料720經(jīng)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(gè)或一個(gè)以上實(shí)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(hù)性層724以保護(hù)透明襯底722免于后面的制造步驟。此外，透明襯底722可進(jìn)一步包含隔開層(未圖示)，其經(jīng)配置以保護(hù)透鏡(本文所描述)免于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(jīng)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，使硅晶片經(jīng)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(shù)(例如，化學(xué)-機(jī)械平坦化等)使晶片702的第二表面706經(jīng)歷背面磨削工藝(見圖19)?？赏ㄟ^一種或一種以上合適的對(duì)準(zhǔn)技術(shù)來使用對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記714使晶片702與透明襯底722恰當(dāng)?shù)貙?duì)準(zhǔn)。傳感器700經(jīng)重定向，使得透明襯底722相對(duì)于晶片702向底部定向，以進(jìn)行進(jìn)一步的制造步驟。一旦硅晶片經(jīng)重定向，就將氧化物層沉積在第二表面上方(框616)。在一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例中，氧化物層726可為二氧化硅層等，其形成硬掩模區(qū)(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(duì)TSV 730進(jìn)行圖案化。對(duì)光致抗蝕劑層728的選定區(qū)進(jìn)行圖案化，以允許蝕刻TSV 730。接著穿過硅區(qū)732對(duì)選定區(qū)進(jìn)行蝕刻，以形成TSV 730。如上文相對(duì)于圖4所述，TSV 730允許電互連形成于光傳感器700中。接著通過一種或一種以上合適的脫模技術(shù)來移除光致抗蝕劑層728。一旦移除光致抗蝕劑層728，就可將襯里材料734沉積在光傳感器700上方以及TSV 730中(見圖21)。在一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例中，襯里材料734可為合適的襯里材料，例如二氧化硅材料、氮化物鈍化材料或有機(jī)聚合物?？蓤?zhí)行間隔物蝕刻以蝕刻任何不想要的襯里材料734。舉例來說，間隔物蝕刻可移除襯里材料734，以至少部分地暴露導(dǎo)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(dǎo)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?？山又ㄟ^光刻等來使勢壘和種金屬736圖案化。接著將導(dǎo)電材料738電鍍于種金屬736上方，以形成TSV 730中的電互連(見圖24)。在一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例中，導(dǎo)電材料738可為銅等。此外，導(dǎo)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(dǎo)電材料738形成于掩模740的區(qū)中。在一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例中，抗蝕劑掩模740可由負(fù)抗蝕劑材料等組成。接著在晶片上方形成凸塊下金屬化區(qū)(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?？赏ㄟ^一種或一種合適的蝕刻技術(shù)將種金屬736和掩模區(qū)740剝離掉。舉例來說，蝕刻技術(shù)可包含濕式蝕刻等?？山又鴮⑩g化層742形成于晶片702上方(例如導(dǎo)電材料738上方)，以使導(dǎo)電材料738與后面的制造步驟隔絕。鈍化層742可由BCB材料、聚酰亞胺層等組成。如圖27中所示，UBM區(qū)744形成于導(dǎo)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(dǎo)電材料746沉積在最新近蝕刻的鈍化層742的區(qū)域上方，以形成UMB區(qū)744。使焊料凸塊經(jīng)受向UBM區(qū)744的回流工藝，以提供傳感器700與對(duì)應(yīng)的PCB墊之間的電互連。進(jìn)一步預(yù)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(yù)形成于透明襯底724中，或在UBM區(qū)744形成之后形成。此外，除透明之外或代替透鏡，透明襯底724可包含擴(kuò)散器?？衫煤线m的晶片級(jí)封裝工藝來將晶片702分段和封裝到個(gè)別裸片中。
總結(jié)盡管已用專用于結(jié)構(gòu)特征和/或工藝操作的語言描述了標(biāo)的物，但將理解，所附權(quán)利要求書中所界定的標(biāo)的物不一定限于上文所描述的特定特征或動(dòng)作。相反，上文所描述的特定特征和動(dòng)作是作為實(shí)施所附權(quán)利要求書的實(shí)例形式而揭示。
權(quán)利要求
1.一種光傳感器，其包括襯底，其具有表面；一個(gè)或一個(gè)以上光電檢測器，其形成于所述襯底中，所述一個(gè)或一個(gè)以上光電檢測器經(jīng)配置以檢測光且響應(yīng)于所述光而提供信號(hào)；IR抑制濾光片，其定位在所述表面上方，且經(jīng)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(dá)所述一個(gè)或一個(gè)以上光 電檢測器；緩沖層，其形成于所述襯底的所述表面上方，以向一個(gè)或一個(gè)以上色通濾光片提供絕緣；透明襯底，其定位于所述IR抑制濾光片上方；以及穿襯底通孔，其形成于所述襯底中，且經(jīng)配置以提供與所述一個(gè)或一個(gè)以上光電檢測器的電互連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光傳感器，其進(jìn)一步包括一個(gè)或一個(gè)以上色通濾光片，所述色通濾光片形成于接近所述IR抑制濾光片處，且經(jīng)配置以過濾可見光以使在有限波長譜內(nèi)的光通過到所述一個(gè)或一個(gè)以上光電檢測器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光傳感器，其進(jìn)一步包括粘合層，其形成于所述表面上方，用于將所述一個(gè)或一個(gè)以上色通濾光片固持在適當(dāng)位置中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光傳感器，其中一個(gè)或一個(gè)以上彩色濾光片形成于所述粘合層上，所述緩沖層形成于所述表面上方，使得所述緩沖層大體上包封所述一個(gè)或一個(gè)以上色通濾光片。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光傳感器，其中所述一個(gè)或一個(gè)以上光電檢測器包括透明光電檢測器，所述透明光電檢測器經(jīng)配置以接收未由色通濾光片過濾的光以檢測周圍光環(huán)境。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光傳感器，其中所述一個(gè)或一個(gè)以上光電檢測器包括光電二極管或光電晶體管中的至少一者。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光傳感器，其進(jìn)一步包括暗電流傳感器，所述暗電流傳感器經(jīng)配置以提供暗電流。
8.一種光傳感器，其包括襯底，其具有表面；一個(gè)或一個(gè)以上光電檢測器，其形成于所述襯底中，且經(jīng)配置以檢測光且響應(yīng)于所述光而提供信號(hào)；一個(gè)或一個(gè)以上色通濾光片，其定位于所述表面上方，且經(jīng)配置以過濾可見光以使在有限波長譜內(nèi)的光通過到所述一個(gè)或一個(gè)以上光電檢測器；第一緩沖層，其定位于所述表面上方，使得所述緩沖層至少大體上包封所述一個(gè)或一個(gè)以上色通濾光片；IR抑制濾光片，其安置于所述緩沖層上方，且經(jīng)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(dá)多個(gè)光電檢測器；第二緩沖層，其定位于所述IR抑制濾光片上方；透明襯底，其定位于所述第二緩沖層上方；以及穿襯底通孔，其形成于所述襯底中，且經(jīng)配置以提供與所述一個(gè)或一個(gè)以上光電檢測器的電互連。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光傳感器，其中所述第一緩沖層和所述第二緩沖層包括苯并環(huán)丁烯BCB聚合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光傳感器，其中所述一個(gè)或一個(gè)以上光電檢測器中的至少一者包括透明光電檢測器，所述透明光電檢測器經(jīng)配置以接收未由所述一個(gè)或一個(gè)以上色通濾光片過濾的光以檢測周圍光環(huán)境。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光傳感器，其中所述透明襯底經(jīng)由所述第二緩沖層接合到IR抑制濾光片。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光傳感器，其進(jìn)一步包括安置在所述表面與所述一個(gè)或一個(gè)以上色通濾光片之間的粘合層。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光傳感器，其進(jìn)一步包括絕緣層，其安置于所述表面上方，使得所述絕緣層大體上包封一個(gè)或一個(gè)以上彩色濾光片、所述緩沖層以及所述IR抑制濾光片。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光傳感器，其進(jìn)一步包括暗電流傳感器，所述暗電流傳感器經(jīng)配置以提供暗電流。
15.—種方法,其包括在襯底中形成一個(gè)或一個(gè)以上光電檢測器，所述一個(gè)或一個(gè)以上光電檢測器經(jīng)配置以檢測光且響應(yīng)于所述光而提供信號(hào)；在所述襯底的表面上方形成一個(gè)或一個(gè)以上色通濾光片，所述一個(gè)或一個(gè)以上色通濾光片經(jīng)配置以過濾可見光，以使在有限波長譜內(nèi)的光通過到所述一個(gè)或一個(gè)以上光電檢測器；在所述一個(gè)或一個(gè)以上色通濾光片上方形成緩沖層；在透明襯底上形成IR抑制濾光片，所述IR抑制濾光片經(jīng)配置以至少大體上阻擋紅外光使其無法到達(dá)所述表面，且所述透明襯底經(jīng)配置以促進(jìn)所述IR抑制濾光片的形成；以及在所述襯底中形成穿襯底通孔，以提供與所述一個(gè)或一個(gè)以上光電檢測器的電互連。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其進(jìn)一步包括將所述IR抑制濾光片和所述玻璃襯底定位于所述緩沖層上方，且將所述IR抑制濾光片接合到所述緩沖層。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中形成所述一個(gè)或一個(gè)以上色通濾光片進(jìn)一步包括在所述表面上方形成粘合層，所述粘合層經(jīng)配置以將所述一個(gè)或一個(gè)以上色通濾光片固持在適當(dāng)位置中；以及在所述粘合層上形成所述一個(gè)或一個(gè)以上色通濾光片。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其進(jìn)一步包括圍繞所述襯底的邊緣形成邊緣調(diào)平區(qū)。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述緩沖層為基于苯并環(huán)丁烯BCB的聚合物。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述緩沖層至少大體上包封所述色通濾光片。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法,其中所述一個(gè)或一個(gè)以上光電檢測器、所述一個(gè)或一個(gè)以上色通濾光片以及所述緩沖層在晶片級(jí)形成，且其中在此后將所述晶片切成一個(gè)或一個(gè)以上裸片，所述裸片中的至少一者個(gè)別地封裝以形成光傳感器。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法,其中所述一個(gè)或一個(gè)以上光電檢測器、所述一個(gè)或一個(gè)以上色通濾光片以及所述緩沖層在晶片級(jí)形成，且其中進(jìn)一步使用晶片級(jí)封裝WLP來處理所述晶片，且對(duì)其進(jìn)行切塊以形成一個(gè)或一個(gè)以上光傳感器。
全文摘要
本發(fā)明描述將形成于玻璃襯底上的IR抑制濾光片提供給光傳感器的技術(shù)。在一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例中，光傳感器包含具有表面的襯底。一個(gè)或一個(gè)以上光電檢測器形成于所述襯底中，且經(jīng)配置以檢測光且響應(yīng)于所述光而提供信號(hào)。在玻璃襯底上形成經(jīng)配置以阻擋紅外光使其無法到達(dá)所述表面的IR抑制濾光片。所述光傳感器還包含安置于所述表面上方的多個(gè)色通濾光片。所述色通濾光片經(jīng)配置以過濾可見光以使在有限波長譜內(nèi)的光通過到所述一個(gè)或一個(gè)以上光電檢測器。將緩沖層安置在所述表面上方，且經(jīng)配置以包封所述多個(gè)色通濾光片和粘合層。所述光傳感器進(jìn)一步包含穿硅通孔，以提供不同導(dǎo)電層之間的電互連。
文檔編號(hào)H01L27/146GK102623469SQ20121002579
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月26日
發(fā)明者喬伊·T·瓊斯, 尼科爾·D·謝內(nèi)斯, 王至海, 阿爾卡迪·V·薩莫伊洛夫 申請(qǐng)人:美士美積體產(chǎn)品公司