本發(fā)明實(shí)施例涉及制造指紋掃描器的方法以及半導(dǎo)體裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)用戶裝置變得越小且越可攜帶，人們越容易居心不良而偷取用戶裝置。當(dāng)此裝置具有用戶的敏感信息時，除非用戶裝置中已置入阻障，否則竊賊可接入此信息。一旦此阻障是指紋傳感器，其可用以讀取試圖接入所述裝置的人的指紋，若所述指紋與用戶的指紋不同，可拒絕接入。
然而，當(dāng)用戶裝置(例如移動電話)變得越小，壓力在于也見用戶裝置內(nèi)的個別組件尺寸同時縮小。因此，有降低指紋封裝尺寸的壓力，所述指紋封裝包含未見性能降低的指紋傳感器。因此，需要改進(jìn)以得到所希望的縮小尺寸。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的一些實(shí)施例提供一種制造指紋掃描器的方法，所述方法包括粘附傳感器至傳感器表面材料，其中所述傳感器包括多個貫穿襯底通路；以囊封物囊封所述傳感器與所述傳感器表面材料；形成重布層于所述傳感器的表面上并且電連接所述貫穿襯底通路，所述表面背對所述傳感器表面材料；以及附接高電壓裸片電連接所述重布層。
本發(fā)明的一些實(shí)施例提供一種制造指紋掃描器的方法，所述方法包括電連接接觸墊至第一重布層的導(dǎo)電區(qū)，其中所述接觸墊位于傳感器的第一表面上，其中所述第一重布層的所述導(dǎo)電區(qū)與所述傳感器側(cè)向分離；于所述接觸墊上方附接傳感器表面材料；以及連接高電壓芯片至所述第一重布層。
本發(fā)明的一些實(shí)施例提供一種半導(dǎo)體裝置，其包括傳感器，其包括半導(dǎo)體襯底與延伸穿過所述半導(dǎo)體襯底的多個導(dǎo)電通路；傳感器表面材料，其粘附至所述傳感器；重布層，其電連接至所述導(dǎo)電通路并且位于所述傳感器上與所述傳感器表面材料對立的一側(cè)；以及高電壓裸片，其電連接至所述重布層。
附圖說明
為協(xié)助讀者達(dá)到最佳理解效果，建議在閱讀本發(fā)明實(shí)施例時同時參考附件圖示及其詳細(xì)文字?jǐn)⑹稣f明。請注意為遵循業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)作法，本專利說明書中的圖式不一定按照正確的比例繪制。在某些圖式中，尺寸可能刻意放大或縮小，以協(xié)助讀者清楚了解其中的討論內(nèi)容。
圖1a至1e為說明根據(jù)一些實(shí)施例的指紋傳感器封裝，其使用位于傳感器內(nèi)的貫穿通路。
圖2a至2d為說明根據(jù)一些實(shí)施例的使用貫穿通路與傳感器分離的實(shí)施例。
圖3a至3b為說明根據(jù)一些實(shí)施例的線接合的實(shí)施例。
圖4a至4d為說明根據(jù)一些實(shí)施例的使用連接塊的實(shí)施例。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明實(shí)施例提供了數(shù)個不同的實(shí)施方法或?qū)嵤├?，可用于?shí)現(xiàn)本發(fā)明實(shí)施例的不同特征。為簡化說明起見，本發(fā)明實(shí)施例也同時描述了特定零組件與布置的范例。請注意，提供這些特定范例的目的僅在于示范，而非予以任何限制。舉例來說，在以下說明第一特征如何在第二特征上或上方的敘述中，可能會包括某些實(shí)施例，其中第一特征與第二特征為直接接觸，而敘述中也可能包括其它不同實(shí)施例，其中第一特征與第二特征中間另有其它特征，以致于第一特征與第二特征并不直接接觸。此外，本發(fā)明實(shí)施例中的各種范例可能使用重復(fù)的參考數(shù)字和/或文字注記，以使文件更加簡單化和明確，這些重復(fù)的參考數(shù)字與注記不代表不同的實(shí)施例與配置之間的關(guān)聯(lián)性。
另外，本發(fā)明實(shí)施例在使用與空間相關(guān)的敘述詞匯，如“在…之下”、“低”、“下”、“上方”、“之上”、“下”、“頂”、“底”和類似詞匯時，為便于敘述，其用法均在于描述圖示中一個組件或特征與另一個(或多個)組件或特征的相對關(guān)系。除了圖示中所顯示的角度方向外，這些空間相對詞匯也用來描述所述裝置在使用中以及操作時的可能角度和方向。所述裝置的角度方向可能不同(旋轉(zhuǎn)90度或其它方位)，而在本發(fā)明實(shí)施例所使用的這些空間相關(guān)敘述可以同樣方式加以解釋。
實(shí)施例描述關(guān)于封裝方案的系統(tǒng)中或集成扇出(info)結(jié)構(gòu)中的指紋傳感器。然而，實(shí)施例可使用于任何合適的封裝中。
參閱圖1a，其示出載體襯底101以及傳感器表面材料103與傳感器105附接至載體襯底101。載體襯底101包括例如硅基底材料，例如玻璃或氧化硅、或其它材料，例如氧化鋁、或任何這些材料的組合、或類似物。載體襯底101是平面的，以容納裝置的附接，例如傳感器表面材料103與傳感器105。
為了有助于穩(wěn)固傳感器表面材料103于載體襯底101，在放置傳感器表面材料103之前，可在載體襯底101上放置保護(hù)層107與粘附層109。在實(shí)施例中，保護(hù)層107可為光熱轉(zhuǎn)換(light-to-heatconversion，lthc)層，然而可使用任何其它合適的材料。取決于所選擇的材料，保護(hù)層107可分配為液體并且被硬化、可為層壓于載體襯底101上的層壓薄膜、或類似物。
可在保護(hù)層107上方放置粘附層109以協(xié)助傳感器表面材料103附接至載體襯底101。在實(shí)施例中，粘附層109為裸片附接膜(dieattachedfilm，daf)，例如環(huán)氧化合物樹脂、酚樹脂、丙烯酸橡膠、二氧化硅填充物、或其組合，并且使用層壓技術(shù)而施用。然而，可使用任何其它合適的材料與形成方法。
傳感器表面材料103是被放置接觸粘附層109，并且用于分離傳感器105與上覆的指紋(未分別示出于圖1a中)。在實(shí)施例中，傳感器表面材料103是例如藍(lán)寶石(sapphire)或玻璃的材料，用于傳感器105與上覆的指紋之間的電容變化的測量，以確定手指上的指紋的輪廓。在實(shí)施例中，傳感器表面材料103可具有約5mm至約15mm之間的第一寬度w1，例如約10mm，并且可使用物理放置過程放置。此外，傳感器表面材料103可具有約50微米至約1000微米的第一厚度t1，例如約100微米。
圖1b為說明傳感器105的放大圖式，其中傳感器105被放置結(jié)合圖1a的傳感器材料103。在實(shí)施例中，傳感器105包括具有正面113與背面115的半導(dǎo)體襯底111、位于與正面113相鄰的電極陣列120、以及多個第一貫穿襯底通路(throughsubstratevia，tsv)117自正面113連接電極120的陣列至背面115。在實(shí)施例中，半導(dǎo)體襯底111可包括塊狀硅、摻雜或未摻雜的、或絕緣體上硅(silicon-on-insulator，soi)襯底的主動層。通常，soi襯底包括半導(dǎo)體材料層，例如硅、鍺、硅鍺、soi、絕緣體上硅鍺(silicongermaniumoninsulator，sgoi)、或其組合?？墒褂玫钠渌r底包含多層結(jié)構(gòu)、梯度結(jié)構(gòu)、或混合位向襯底。
此外，雖然未分別示出于圖1b中，傳感器105亦可包括主動裝置與金屬化層，用以控制且接收自電極陣列120的信號的輸入或以其它方式控制傳感器105的功能與最終輸出。在實(shí)施例中，傳感器105的主動裝置包括廣泛的主動裝置與被動裝置，例如電容器、電阻器、電感、以及可用于產(chǎn)生傳感器105設(shè)計所希望的結(jié)構(gòu)與功能需求的類似物?？墒褂萌魏魏线m的方法，在半導(dǎo)體襯底111內(nèi)或半導(dǎo)體襯底111上，形成第一主動裝置。
金屬化層形成于半導(dǎo)體襯底111與傳感器105的主動裝置上方，并且設(shè)計用于連接各種主動裝置以形成功能性電路。在實(shí)施例中，金屬化層由介電質(zhì)與導(dǎo)電材料的交錯層形成，并且可經(jīng)由任何合適的過程(例如沉積、鑲嵌、雙鑲嵌等)而形成。在實(shí)施例中，可有四層金屬化，通過至少一層間介電層(interlayerdielectriclayer，ild)而與第二半導(dǎo)體襯底分開，然而，金屬化層的精確數(shù)目取決于傳感器105的設(shè)計。
電極陣列120電連接至傳感器105的金屬化層，并且用于測量上覆的手指的不同區(qū)域之間的電容差異，以測量指紋。在實(shí)施例中，電極陣列120包括導(dǎo)電材料，例如鋁或銅，并且使用例如沉積與圖案化過程而形成，其中使用例如cvd、pvd、ald、或類似方法的過程，沉積導(dǎo)電材料的毯層(blanketlayer)，而后使用光刻蝕刻掩模與蝕刻過程，圖案化毯層材料。然而，可使用任何合適的材料或制造方法，形成電極陣列120。
一旦已經(jīng)形成電極陣列120，在電極陣列120上方形成保護(hù)層122，以保護(hù)電極陣列120免于其它進(jìn)一步的過程或使用造成的缺陷。在實(shí)施例中，保護(hù)層122可為保護(hù)材料，例如聚苯并惡唑(polybenzoxazole，pbo)或聚亞酰胺(polyimide，pi)、氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、苯并環(huán)丁烯(benzocyclobutene，bcb)、或任何合適的保護(hù)材料?？墒褂美缧窟^程、沉積過程(例如化學(xué)氣相沉積)、或基于所選材料的其它合適的過程，形成保護(hù)層122，所形成的保護(hù)層122的厚度為約1微米至約100微米之間，例如約20微米。
此外，雖然電極陣列120與保護(hù)層122的形成已經(jīng)描述為使用毯沉積而后圖案化與保護(hù)，然而此過程僅用于說明而非用于限制本發(fā)明實(shí)施例。甚者，也可使用制造電極陣列120的任何合適的過程，例如使用鑲嵌或雙鑲嵌過程。所有這些過程皆包含于實(shí)施例的范圍內(nèi)。
使用第一tsv117電連接位于傳感器105的正面113上的電極陣列120與金屬化層至傳感器105的背面115。在傳感器粘附或接合至傳感器表面材料103之前，可形成第一tsv117穿過半導(dǎo)體襯底111，形成這些的過程可始于在形成金屬化層之前，對半導(dǎo)體襯底111使用且顯影合適的光阻，而后蝕刻半導(dǎo)體襯底111，以產(chǎn)生tsv開口。在此階段可形成第一tsv117的開口，以延伸至半導(dǎo)體襯底111中，其深度至少大于所完成的半導(dǎo)體襯底111的最終所希望的高度。
一旦已經(jīng)形成第一tsv117的開口，可用例如阻障層與導(dǎo)電材料填充第一tsv117的開口。阻障層可包括導(dǎo)電材料，例如氮化鈦，然而可使用其它材料，例如氮化鉭、鈦、介電質(zhì)、或類似物?？墒褂胏vd過程，例如pecvd，形成阻障層。然而，可使用其它過程，例如濺鍍或金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(metalorganicchemicalvapordeposition，mocvd)。阻障層的形成可符合第一tsv117的開口下方形狀的輪廓。
導(dǎo)電材料可包括銅，然而可使用其它合適的材料，例如鋁、合金、摻雜的多晶硅、其組合、以及類似物。可通過沉積晶種層而后在所述晶種層上電鍍銅、填充且過度填充第一tcv117的開口，形成導(dǎo)電材料。一旦已經(jīng)填充第一tsv117的開口，可經(jīng)由研磨過程，例如化學(xué)機(jī)械拋光(chemicalmechanicalpolishing，cmp)，移除第一tsv117的開口外部過多的阻障層與過多的導(dǎo)電材料，然而可使用任何合適的移除過程。
一旦導(dǎo)電材料在第一tsv117的開口內(nèi)，可進(jìn)行半導(dǎo)體襯底11的薄化，以暴露第一tsv117的開口并且自導(dǎo)電材料形成第一tsv117，其延伸穿過半導(dǎo)體襯底111。在實(shí)施例中，可通過平坦化過程，例如cmp或蝕刻，進(jìn)行半導(dǎo)體襯底111的薄化，留下第一tsv117與半導(dǎo)體襯底111齊平。
然而，如所屬領(lǐng)域具有通常知識者所認(rèn)知，上述形成第一tsv117的過程僅為形成第一tsv117的一方法，其它方法也皆包含于實(shí)施例的范圍內(nèi)。例如，也可使用形成第一tsv117的開口、以介電材料填充第一tsv117的開口、薄化半導(dǎo)體襯底111以暴露所述介電質(zhì)材料、移除所述介電質(zhì)材料、以及用導(dǎo)體填充第一tsv117的開口。此方法以及所有在半導(dǎo)體襯底111中形成第一tsv117的其它合適的方法皆包含于實(shí)施例的范圍內(nèi)。
于傳感器105的背面115上形成多個可選的(optional)接觸墊，并且所述接觸墊電連接第一tsv117，提供電連接至后續(xù)形成的第一重布層131(未示出于圖1a或1b，但示出且描述如下關(guān)于圖1c)。在實(shí)施例中，接觸墊119由導(dǎo)電材料形成，例如鋁，然而可使用其它合適的材料，例如銅、鎢、或類似物?？墒褂美鏲vd或pvd的過程，形成接觸墊119，然而可使用其它合適的材料與方法。一旦已經(jīng)沉積接觸墊119的材料，可使用例如光刻蝕刻掩模與蝕刻過程，將所述材料塑形于接觸墊119中。
一旦已經(jīng)形成接觸墊119，可放置且圖案化第一保護(hù)層123。在實(shí)施例中，第一保護(hù)層123可為保護(hù)材料，例如聚苯并惡唑(pbo)或聚亞酰胺(pi)、氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、苯并環(huán)丁烯(bcb)、或任何合適的保護(hù)材料?？墒褂美缧窟^程、沉積過程(例如化學(xué)氣相沉積)、或基于所選材料的其它合適的過程，形成第一保護(hù)層123，所形成的第一保護(hù)層123的厚度為約1微米至約100微米之間，例如約20微米。
一旦形成，圖案化第一保護(hù)層123以形成開口并且暴露接觸墊119。在實(shí)施例中，可使用例如光刻蝕刻掩模與蝕刻過程，圖案化第一保護(hù)層123。在此過程中，使用第一光阻(未個別示出于圖1b)至第一保護(hù)層123，而第一光阻暴露至圖案化的光源。光源將撞擊在第一光阻并且誘發(fā)第一光阻的性質(zhì)改變，而后其用于選擇性移除暴露的部分或未暴露的部分，以及暴露第一保護(hù)層123。而后，在例如蝕刻過程中，使用第一光阻作為掩模，所述蝕刻過程移除部分的第一保護(hù)層123以暴露接觸墊119。一旦已經(jīng)圖案化第一保護(hù)層123，可使用例如灰化過程，移除第一光阻。
在另一實(shí)施例中，可薄化第一保護(hù)層123，以暴露接觸墊119。在此實(shí)施例中，可使用平坦化過程，例如化學(xué)機(jī)械拋光過程，其中使用化學(xué)物質(zhì)與研磨料(abrasive)于第一保護(hù)層123，同時拋光墊研磨去除材料，自接觸墊119上方，移除第一保護(hù)層123的材料，借以暴露接觸墊119，同時也以接觸墊119平坦化第一保護(hù)層123。
返回參閱圖1a，通過第一膠層127的輔助，傳感器105可被放置且粘附至傳感器表面材料103。在實(shí)施例中，第一膠層127彩色膜或粘膠，例如環(huán)氧化合物樹脂、酚樹脂、丙烯酸橡膠、二氧化硅填充物、或其組合，并且使用層壓技術(shù)施用。然而，可使用任何其它合適的材料與形成方法?？墒褂玫谝荒z層127，其具有第二厚度t2為約2微米至約20微米，例如約10微米。
一旦已經(jīng)使用第一膠層127至傳感器105或傳感器表面材料103，使用例如取放過程，傳感器105可粘附至第一膠層127或傳感器表面材料103，其中傳感器105對準(zhǔn)到所想要的位置并且接著被放下，使得第一膠層127接觸傳感器105與傳感器表面材料103。此外，在實(shí)施例中，傳感器105可具有第二寬度w2，其小于(傳感器表面材料103的)第一寬度w1。例如，傳感器105可具有約5mm至約10mm之間的第二寬度w2，例如約7mm。傳感器105也可具有約50微米至約250微米的第三厚度t3，例如約100微米。然而，可使用任何合適的寬度或其它尺寸。
一旦傳感器105已經(jīng)放置且粘附至傳感器表面材料103，以囊封物125囊封傳感器105與傳感器表面材料103。在實(shí)施例中，囊封物125可為塑封料，并且可使用塑形裝置(未示出于圖1c)而放置。例如，傳感器表面材料103與傳感器105可放置于塑形裝置的空腔內(nèi)，并且所述空腔可被密封。囊封物125在空腔密封之前可被放置于空腔內(nèi)，或可經(jīng)由注射埠而被注入空腔中。在實(shí)施例中，囊封物125可為塑封料樹脂，例如聚亞酰胺、pps、peek、pes、抗熱結(jié)晶樹脂、其組合、或類似物。
一旦囊封物125已經(jīng)被放置于空腔中，因而囊封物125囊封傳感器表面材料103與傳感器105附近的區(qū)域，可硬化囊封物125，以硬化囊封物125作為最佳保護(hù)。雖然實(shí)際硬化過程至少部分取決于選用于囊封物125的特定材料，在塑封料選擇作為囊封物125的實(shí)施例中，可經(jīng)由一過程而發(fā)生所述硬化，例如加熱囊封物125至約100℃至約130℃之間，例如約125℃，達(dá)約60秒至約3000秒，例如約600秒。此外，起始劑與/或催化劑可包含于囊封物125內(nèi)以優(yōu)選控制硬化過程。
然而，所屬領(lǐng)域具有通常知識者可理解上述硬化過程僅為例示過程，并非限制目前的實(shí)施例。可使用其它硬化過程，例如輻射或甚至使囊封物125于周圍溫度硬化?？墒褂萌魏魏线m的硬化過程，并且所有這些過程皆包含于本文所述的實(shí)施例的范圍內(nèi)。
圖1a另說明薄化囊封物125以暴露傳感器105的接觸墊119。在實(shí)施例中，可使用例如機(jī)械研磨或化學(xué)機(jī)械拋光(cmp)過程進(jìn)行所述薄化，其中使用化學(xué)蝕刻劑與研磨料以與囊封物125反應(yīng)并且研磨去除囊封物125。可薄化囊封物125直到已暴露出接觸墊119為止。
然而，雖然上述cmp過程呈現(xiàn)為說明性實(shí)施例，但其并非用于限制實(shí)施例?？墒褂萌魏纹渌线m的移除過程以囊封傳感器105，同時暴露接觸墊119。例如可使用化學(xué)蝕刻或一系列的化學(xué)蝕刻，或可使用未涵蓋所述接觸墊119的囊封過程?？墒褂眠@些過程以及任何其它合適的過程，以薄化囊封物125，并且所有這些過程皆包含于實(shí)施例的范圍內(nèi)。
圖1c說明在傳感器105的背面115與囊封物125上方的第一重布層131的形成。在實(shí)施例中，第一重布層131包括一系列的導(dǎo)電層133(例如兩個導(dǎo)電層)包埋在一系列介電層135(例如三個介電層)內(nèi)。在實(shí)施例中，在囊封物125與接觸墊119上方，形成一系列介電層135的第一個，對于囊封物125與接觸墊119以及其它下方結(jié)構(gòu)，提供保護(hù)與隔離。在實(shí)施例中，一系列介電層135的第一層可為例如聚苯并惡唑(pbo)材料，然而可使用任何合適的材料，例如聚亞酰胺、或聚亞酰胺衍生物。可使用例如旋涂過程，放置一系列介電層135的第一層，然而也可使用任何合適的方法。
在一系列介電層135的第一層已經(jīng)形成之后，通過移除一系列介電層135的第一層的部分以暴露在一系列介電層135的第一層下方的至少一部分的接觸墊119，形成開口穿過一系列介電層135的第一層。所述開口使得接觸墊119與后續(xù)形成的一系列導(dǎo)電層133之間接觸?？墒褂煤线m的光刻蝕刻掩模與蝕刻過程形成所述開口，然而可使用任何合適的過程以暴露下方的接觸墊119。
在另一實(shí)施例中，未形成連接第一tsv117的接觸墊119，可在囊封物125上方以及直接在第一tsv117上方形成且接觸第一tsv117的一系列介電層135的第一層。在此實(shí)施例中，并非圖案化一系列介電層135的第一層以暴露接觸墊117(因其未存在)，而是圖案化一系列介電層135的第一層以暴露部分的第一tsv117。電連接第一tsv117至第一重布層131的此實(shí)施例與所有其它實(shí)施例皆包含于實(shí)施例的范圍內(nèi)。
一旦已經(jīng)形成且圖案化一系列介電層135的第一層，在一系列介電層135的第一層上方形成一系列導(dǎo)電層133的第一層，并且穿過一系列介電層135的第一層內(nèi)所形成的開口，以形成與第一tsv117的電連接(直接或經(jīng)由中間結(jié)構(gòu)，例如任選的接觸墊119)。在實(shí)施例中，可經(jīng)由合適的形成過程，例如cvd或?yàn)R鍍，通過初始形成鈦銅合金的晶種層(圖中未示出)，形成一系列導(dǎo)電層133的第一層。而后，可形成光阻(圖中也未示出)以覆蓋晶種層，而后圖案化光阻以暴露晶種層的那些部分，其位置是所希望得到的一系列導(dǎo)電層133的第一層所在之處。
一旦已經(jīng)形成且圖案化光阻，經(jīng)由沉積過程，例如鍍，可在晶種層上形成導(dǎo)電材料，例如銅。所形成的導(dǎo)電材料可具有約1微米至約10微米的厚度，例如約5微米。然而，雖然所討論的材料與方法適合形成導(dǎo)電材料，但這些材料僅為例示?？墒褂萌魏纹渌线m的材料，例如alcu或au，以及任何其它合適的形成過程，例如cvd或pvd，以形成一系列導(dǎo)電層133的第一層。一旦已經(jīng)形成導(dǎo)電材料，可經(jīng)由合適的移除過程，例如灰化，移除光阻。此外，在光阻移除之后，可經(jīng)由例如合適的蝕刻過程，使用導(dǎo)電材料作為掩模，移除受到光阻覆蓋的那些部分的晶種層。
一旦已經(jīng)形成一系列導(dǎo)電層133的第一層，可通過重復(fù)類似于一系列介電層135的第一層與一系列導(dǎo)電層133的第一層的步驟，形成一系列介電層135的第二層與一系列導(dǎo)電層133的第二層?？筛鶕?jù)需要重復(fù)這些步驟，以將一系列導(dǎo)電層133的各層電連接至一系列導(dǎo)電層133下方一層，并且可根據(jù)需要經(jīng)常重復(fù)，直到已經(jīng)形成一系列導(dǎo)電層133的最上層以及一系列介電層131的最上層。在實(shí)施例中，可繼續(xù)一系列導(dǎo)電層133與一系列介電層135的沉積與圖案化，直到第一重布層131具有第四厚度t4，其為約10微米至約50微米之間，例如約35微米，然而可使用任何合適數(shù)目的各層與任何合適的厚度。
一旦一系列導(dǎo)電層133的最上層已經(jīng)受到一系列介電層135的最上層覆蓋，以及一系列介電層135的最上層已被圖案化以暴露一系列介電層135的最上層的部分，可形成凸塊下金屬層137穿過一系列介電層135的最上層，而物理與/或電接觸一系列導(dǎo)電層133的最上層的部分。在實(shí)施例中，凸塊下金屬層137可包括三層導(dǎo)電材料，例如鈦層、銅層、以及鎳層。然而，所屬領(lǐng)域具有通常知識者可理解有許多合適的材料與層配置，例如鉻/鉻-銅合金/銅/金的配置、鈦/鈦鎢/銅的配置、或銅/鎳/金的配置，其適合形成凸塊下金屬層137?？勺鳛橥箟K下金屬層137的任何合適的材料或材料層皆包含于本申請案的范圍內(nèi)。
可通過形成各層于一系列介電層135的最上層上方并且與導(dǎo)電層133的最上層電性與/或物理接觸，而產(chǎn)生凸塊下金屬層137?？墒褂缅冞^程，例如電化學(xué)鍍，進(jìn)行各層的形成，然而，可依照所希望的材料，使用其它形成過程，例如濺鍍、蒸鍍、或pecvd過程。所形成的凸塊下金屬層137可具有約0.7微米至約10微米的厚度，例如約5微米。一旦已經(jīng)形成所希望的層，而后可經(jīng)由合適的光刻蝕刻掩模與蝕刻過程移除所述層的部分，以移除不需要的材料并且留下所希望的形狀的凸塊下金屬層137，例如圓形、八角形、正方形、或矩形，然而也可形成任何所希望的形狀。
一旦已經(jīng)形成凸塊下金屬層137，可使用第一外部連接139，提供外部連接點(diǎn)用于電連接至第一重布層131，并且第一外部連接139可為例如接點(diǎn)凸塊，成為球柵陣列(ballgridarray，bga)的一部分，然而可使用任何合適的連接。在實(shí)施例中，第一外部連接139可為接點(diǎn)凸塊，第一外部連接139可包括例如錫的材料，或其它合適的材料，例如銀、無鉛錫、或銅。在實(shí)施例中，其中第一外部連接139是錫焊料凸塊，可經(jīng)由此通常使用的方法，例如蒸鍍、電鍍、印刷、焊料轉(zhuǎn)移、植球等，通過初始形成具有例如約250微米的厚度的錫層，而形成第一外部連接139。一旦在所述結(jié)構(gòu)上已經(jīng)形成錫層，可進(jìn)行回焊以將材料塑形為所希望的凸塊形狀。
可形成具有第一間距p1為約200微米至約600微米的第一外部連接139，例如約400微米。此外，在實(shí)施例中，其中第一外部連接139為焊球，在所述回焊之后，第一外部連接139可具有第一高度h1為約60微米至約250微米，例如約180微米，以及一旦第一外部連接139已經(jīng)接合至另一裝置(例如，印刷電路板)，第一外部連接139可具有約140微米的聯(lián)合高度(jointheight)。
圖1c更說明放置與接合經(jīng)由凸塊下金屬層137與第一重布層131電連接的高電壓芯片141。在實(shí)施例中，設(shè)計且連接高電壓芯片141，以提供高電壓至傳感器105，例如約5v至約50v，例如約33v，以放大傳感器的靈敏性。例如，通過集成高電壓芯片141與傳感器105，可供應(yīng)高電壓至傳感器105，通過將輸入電壓自例如3.3v升高至33v，傳感器105的靈敏度可增加10倍。
在實(shí)施例中，高電壓芯片141可包括第二半導(dǎo)體襯底(圖中未分別示出)、主動裝置(圖中未分別示出)、用于互連高電壓芯片141的主動裝置的金屬化層(圖中未分別示出)、以及第二外部連接143，以互連高電壓芯片141至傳感器105。第二半導(dǎo)體襯底可包括塊狀硅、摻雜或未摻雜的、或絕緣體上硅(soi)襯底的主動層。通常，soi襯底包括半導(dǎo)體材料層，例如硅、鍺、硅鍺、soi、絕緣體上硅鍺(sgoi)、或其組合。可使用的其它襯底包含多層襯底、梯度襯底、或混合位向襯底。
所述主動裝置包括廣泛種類的主動裝置與被動裝置，例如電容器、電阻器、電感、以及類似物，其可用于產(chǎn)生設(shè)計高電壓芯片141的所希望的結(jié)構(gòu)與功能需求。在第二半導(dǎo)體襯底內(nèi)或第二半導(dǎo)體襯底上，可使用任何合適的方法，形成主動裝置。
在第二半導(dǎo)體襯底與高電壓芯片141的主動裝置上方，形成金屬化層，其被設(shè)計用于連接各種主動裝置以形成功能性電路。在實(shí)施例中，金屬化層由交替的介電質(zhì)與導(dǎo)電材料層所形成，并且可經(jīng)由任何合適的過程(例如沉積、鑲嵌、雙鑲嵌等)形成金屬化層。在實(shí)施例中，有四層金屬化層，通過至少一層間介電層(ild)而與第二半導(dǎo)體襯底分離，但金屬化層的確切數(shù)目取決于高電壓芯片141的設(shè)計。
可形成第二外部連接143，以互連高電壓芯片141至傳感器105，以及第二外部連接143可為例如接點(diǎn)凸塊，然而可使用任何合適的連接。在實(shí)施例中，其中第二外部連接143為接點(diǎn)凸塊，第二外部連接143可包括例如錫的材料，或其它合適的材料，例如銀、無鉛錫、或銅。在實(shí)施例中，其中第二外部連接143為錫焊料凸塊，可經(jīng)由此通常使用的方法，例如蒸鍍、電鍍、印刷、焊料轉(zhuǎn)移、植球等，通過初始形成具有例如約100微米的厚度的錫層，而形成第二外部連接143。一旦在所述結(jié)構(gòu)上已經(jīng)形成錫層，可進(jìn)行回焊以將材料塑形為所希望的凸塊形狀。
可通過初始施用焊膏至所暴露的凸塊下金屬層137，而后覆晶接合高電壓芯片141至凸塊下金屬層137，而連接高電壓芯片141至凸塊下金屬層137。在實(shí)施例中，可通過將高電壓芯片141的第二外部連接143順序浸入助焊劑(flux)，而后使用取放工具，接合高電壓芯片141，以物理對齊高電壓芯片141的第二外部連接143與個別的凸塊下金屬層137。在實(shí)施例中，其中第二外部連接143為焊球，一旦已經(jīng)放置高電壓芯片141，可進(jìn)行回焊過程，以物理接合高電壓芯片141與下方的凸塊下金屬層137，并且進(jìn)行助焊劑清理(fluxclean)。然而，可使用任何其它合適的連接體或連接過程，例如金屬對金屬接合、或類似方法。
在實(shí)施例中，按尺寸制造高電壓芯片141，以充分配合第一外部連接139。例如，在實(shí)施例中，其中傳感器的面積約為6.5×6.5mm2，高電壓芯片141可形成為正方形，面積為約4mm2至約16mm2之間，例如約6mm2。此外，在已經(jīng)接合高電壓芯片之后，高電壓芯片141可具有第五厚度t5，自第一重布層131延伸離開，所述第五厚度t5約100微米至約200微米之間，例如約125微米。在特定實(shí)施例中，第二外部連接143的厚度約50微米，而高電壓芯片141的剩余部分的厚度約75微米。然而，可使用任何合適的尺寸于高電壓芯片141。
一旦高電壓芯片141已經(jīng)接合至凸塊下金屬層137，可在高電壓芯片141與傳感器105之間放至底膠填充材料147，以助于保護(hù)與隔離裝置。在實(shí)施例中，底膠填充材料147為保護(hù)材料，用于緩和沖擊且支撐高電壓芯片141免受操作與環(huán)境退化影響，例如在操作過程中，產(chǎn)生所造成的應(yīng)力。底膠填充材料147可包括例如液體環(huán)氧化合物或其它保護(hù)材料而后被硬化，并且可通過例如注射方式而分配底膠填充材料147。
圖1d說明自傳感器表面材料103脫離載體襯底101。因此，在實(shí)施例中，第一外部連接139以及包含傳感器105與傳感器表面材料103的結(jié)構(gòu)可附接至環(huán)狀結(jié)構(gòu)151。環(huán)狀結(jié)構(gòu)151可為金屬環(huán)，用于脫離過程其間與脫離過程之后，對所述結(jié)構(gòu)提供支撐與穩(wěn)定性。在實(shí)施例中，使用例如紫外線膠帶153，附接第一外部連接139至環(huán)狀結(jié)構(gòu)，然而可使用任何其它合適的粘著劑或附接。
一旦第一外部連接139附接至環(huán)狀結(jié)構(gòu)151，可使用例如熱過程以改變粘附層109的粘著性質(zhì)，自結(jié)構(gòu)脫離載體襯底101。在一特定實(shí)施例中，使用能量來源，例如紫外線(uv)激光、二氧化碳(co2)激光、或紅外線(ir)激光，以輻射且加熱粘附層109，直到粘附層109失去至少一些其粘著性質(zhì)。一旦進(jìn)行，載體襯底101與粘附層109可與結(jié)構(gòu)物理分離并且自結(jié)構(gòu)移除，所述結(jié)構(gòu)包括第一外部連接139、傳感器105、以及傳感器表面材料103。
一旦已經(jīng)移除載體襯底101，可自使用單一襯底所形成的其它裝置，分離傳感器表面材料103與傳感器105，以形成第一傳感器封裝160。在實(shí)施例中，可使用鋸刀(圖中未示出)切片通過囊封物125，進(jìn)行單?；?，借以分離一區(qū)段與另一區(qū)段，形成具有傳感器105與傳感器表面材料103的第一傳感器封裝160。然而，如所屬領(lǐng)域具有通常知識者可理解使用鋸刀用于單?；^程僅為例示實(shí)施例，并非用于限制本發(fā)明實(shí)施例?？墒褂闷渌糜趩瘟；姆椒?，例如使用一或多次蝕刻以分離第一傳感器封裝160?？墒褂眠@些方法以及任何其它合適的方法，單?；谝粋鞲衅鞣庋b160。
在實(shí)施例中，可單?；谝粋鞲衅鞣庋b160，因而第一傳感器封裝160具有第三寬度w3，其大于(傳感器表面材料103的)第一寬度w1或(傳感器105的)第二寬度w2，例如第三寬度w3為約5mm至約15mm之間，例如約12mm。此外，第一傳感器封裝160可被單?；跃哂蟹庋b面積為約5*5mm2與15*15mm2之間，例如約7.6*7.6mm2。此外，在移除載體襯底101之后，第一傳感器封裝160可具有第二高度h2，其約為200微米與約800微米之間，例如約435微米。在實(shí)施例中，其中第一傳感器封裝160具有第二高度h2為435微米，所述第二高度h2包括100微米的傳感器表面材料103、10微米的第一膠層127、100微米的傳感器105、35微米的第一重布層131、以及190微米的第一外部連接139。因此，第一傳感器封裝160的整體高度可自約1mm降低至小于約0.45mm，例如約0.435mm，同時具有傳感器105與傳感器表面材料103之間的間隙為約10與約30微米之間，例如約10微米(第一膠層127的厚度)。
如上所述，通過形成第一傳感器封裝160，可制造具有小尺寸架構(gòu)的封裝中系統(tǒng)(systeminpackage，sip)方案的低成本、高性能系統(tǒng)。隨著電極陣列120與上覆指紋之間的小距離，此小尺寸架構(gòu)增加傳感器105的靈敏性。此封裝可集成于用戶設(shè)備中，例如移動電話、個人數(shù)字助理、平板計算機(jī)、或類似物，包含使用iso系統(tǒng)的移動電話。
圖1e說明使用第一tsv117的另一實(shí)施例，以助于互連電極陣列120。然而，在此實(shí)施例中，取代具有小于第三寬度w3(第一傳感器封裝160的寬度)的第一寬度w1的傳感器表面材料103，傳感器表面材料103也具有第三寬度w3。通過具有與第一傳感器封裝160相同寬度的傳感器表面材料103，傳感器表面材料103可延伸第一傳感器封裝160的寬度。
圖2a說明使用第二tsv201的實(shí)施例，第二tsv201未形成于傳感器105內(nèi)(如上文關(guān)于圖1a至1e所述)，而是從傳感器105的位置側(cè)向移除而形成。在此實(shí)施例中，在放置傳感器105之前，在粘附層109上方，初始形成鈍化層202。在實(shí)施例中，鈍化層202可由一或多種合適的介電材料形成，例如氧化硅、氮化硅、低介電常數(shù)介電質(zhì)，例如摻雜碳的氧化物、極低介電常數(shù)介電質(zhì)，例如摻雜多孔碳的二氧化硅、其組合、或類似物?？山?jīng)由例如化學(xué)氣相沉積(cvd)的過程，形成鈍化層202，然而可使用任何合適的過程，鈍化層202的厚度可為約0.5微米與約5微米之間，例如約
一旦已經(jīng)形成鈍化層202，可在鈍化層202上方形成凸塊下金屬層137與第一重布層131。在實(shí)施例中，凸塊下金屬層137與第一重布層131的形成如上述關(guān)于圖1a至1d所示，然而其是以相反順序形成，因而凸塊下金屬層137形成于載體襯底101與第一重布層131之間。然而，可使用任何合適的過程、材料、或步驟順序。
一旦載體襯底101上方已經(jīng)形成凸塊下金屬層137與第一重布層131，形成第二tsv201電連接第一重布層131。實(shí)施例中，可通過初始形成晶種層(未分別示出于圖2a中)，形成第二tsv201。在實(shí)施例中，晶種層為導(dǎo)電材料的薄層，其在后續(xù)過程步驟過程中有助于較厚層的形成。晶種層可包括厚度約
一旦已經(jīng)形成晶種層，在晶種層上方放置光阻(也未示出于圖2a中)。在實(shí)施例中，使用例如旋涂技術(shù)，在晶種層上放置光阻至高度約50微米與約250微米之間，例如約120微米。一旦到位，而后通過將光阻暴露至圖案化能量來源(例如圖案化光源)而圖案化光阻，因而誘發(fā)化學(xué)反應(yīng)，借以對于暴露至圖案化光源的光阻部分誘發(fā)物理變化。而后，施加顯影劑于暴露的光阻，以利用所述物理變化，并且依照所希望的圖案，選擇形移除光阻的暴露部分或光阻的未暴露部分。在實(shí)施例中，光阻中所形成的圖案為第二tsv201的圖案。第二tsv201形成于此放置中，而位于后續(xù)附接的裝置的不同側(cè)上，所述后續(xù)附接的裝置例如傳感器105。然而，可使用第二tsv201的圖案的任何合適配置。
在實(shí)施例中，第二tsv201形成于光阻內(nèi)。在實(shí)施例中，第二tsv201包括一或多個導(dǎo)電材料，例如銅、鎢、其它導(dǎo)電材料、或類似物，并且可通過例如電鍍、無電鍍、或類似方法而形成。在實(shí)施例中，使用電鍍過程，其中晶種層與光阻浸入或浸沒在電鍍?nèi)芤褐?。晶種層表面電連接至外部dc電源供應(yīng)的負(fù)測，因而晶種層作為電鍍過程的陰極。固體傳導(dǎo)陽極，例如銅陽極，也浸沒于溶液中，并且附接至電源供應(yīng)的正側(cè)。來自陽極的原子溶解于溶液中，陰極，例如晶種層，自所述溶液獲取溶解的原子，因而在光阻的開口內(nèi)，鍍晶種層的暴露的導(dǎo)電區(qū)域。
一旦使用光阻與晶種層而已經(jīng)形成第二tsv201，可使用合適的移除過程，移除光阻。在實(shí)施例中，可使用電將灰化過程以移除光阻，其中可增加光阻的溫度，直到光阻發(fā)生熱分解并且可被移除。然而，可使用任何合適的過程，例如濕式剝除。光阻的移除可暴露下方的晶種層的部分。
一旦暴露，可進(jìn)行移除晶種層的暴露部分。在實(shí)施例中，可通過例如濕式或干式蝕刻過程，移除晶種層的暴露部分(例如，未受到第二tsv201覆蓋的那些部分)。例如，在干式蝕刻過程中，可使用第二tsv201作為掩模，將反應(yīng)物導(dǎo)引至晶種層。在另一實(shí)施例中，蝕刻劑可被噴霧或放入接觸晶種層，以移除晶種層的暴露部分。在晶種層的暴露部分已經(jīng)被蝕刻去除之后，在第二tsv201之間，暴露第一重布層131的部分。
一旦已經(jīng)形成第二tsv201，使用例如第二粘附層208，在第二tsv201之間的第一重布層131上，放置傳感器105。在實(shí)施例中，第二粘附層208可與粘附層109為類似材料以及類似的使用方式，然而可使用任何合適的材料。然而，在此實(shí)施例中，傳感器105以面朝上放置，因而正面113背對載體襯底101。此外，由于傳感器105以面朝上放置，因而不需要第一tsv117，以及可移除第一tsv117，因而接觸墊119連接至電極陣列120以及傳感器105的正面113上的傳感器105的金屬化層。
在特定實(shí)施例中，在傳感器105的正面113上方，形成電極陣列120，以及一旦形成電極陣列120，在電極陣列120上方形成接觸墊119，并且接觸墊119通過例如連接至傳感器105的金屬化層取代連接至第一tsv117而電連接電極陣列120。然而，可使用任何合適的方法形成電極陣列120與接觸墊119于傳感器105的正面113上方，并且所有這些方法皆包含于實(shí)施例的范圍內(nèi)。
圖2b說明以囊封物125囊封傳感器105與第二tsv201。在實(shí)施例中，囊封物125的使用可如上述關(guān)于圖1a的說明，并且一旦使用，可薄化囊封物125以暴露傳感器105的接觸墊119以及暴露第二tsv201。然而，可使用任何合適的囊封物與使用方法。
在另一實(shí)施例中，囊封物125可用于暴露的塑形過程中，其中在已經(jīng)完成塑形過程且無任何其它薄化過程之后，傳感器105直接暴露。在此實(shí)施例中，傳感器105與囊封物125的表面有高度差。因此，可進(jìn)行凹陷過程以形成用于進(jìn)一步處理的平坦表面。
圖2b也說明第二重布層203的形成，以電互連第二tsv201與傳感器105的接觸墊119。在實(shí)施例中，第二重布層203可類似于上述關(guān)于圖1c的第一重布層131。在特別實(shí)施例中，有一系列導(dǎo)電層133的單一層夾在一系列介電層135的兩層之間。然而，可使用導(dǎo)電層與介電層的任何合適的組合，以互連傳感器105的接觸墊119與第二tsv201。在實(shí)施例中，可形成具有第六厚度t6的第二重布層203，所述第六厚度t6為約10微米與約50微米之間，例如約17微米，然而可使用任何合適的厚度。
一旦已經(jīng)形成第二重布層203，傳感器表面材料103可使用例如第二膠層205而附接至第二重布層203。在實(shí)施例中，可通過初始施加第二膠層205至第二重布層203，而后施加傳感器表面材料103至第二膠層205，以附接傳感器表面材料103。第二膠層205可類似于上述關(guān)于圖1a所說明的第一膠層127，然而可使用任何合適的材料。此外，在此實(shí)施例中，可形成具有第三寬度w3(最終封裝的寬度)的傳感器表面材料103，然而可使用任何合適的寬度。
圖2c說明脫離載體襯底101以及圖案化鈍化層202以暴露凸塊下金屬層137。在實(shí)施例中，可通過初始接合傳感器表面材料103至例如環(huán)形結(jié)構(gòu)151，脫離載體襯底101。一旦附接，可使用例如熱過程，改變粘附層109的粘著性質(zhì)，如上述關(guān)于圖1d的說明，自結(jié)構(gòu)脫離載體襯底101，然而可使用任何合適的方法脫離載體襯底101。
一旦脫離，圖案化鈍化層202，以暴露下方的凸塊下金屬層137。在實(shí)施例中，可使用例如激光鉆孔方法，圖案化鈍化層202。在此方法中，在鈍化層202上方，先沉積保護(hù)層，例如光熱轉(zhuǎn)換(lthc)層或激光切割保護(hù)層(hogomaxlayer)(未分別示出于圖2c)。一旦受到保護(hù)，導(dǎo)引激光至所希望移除的鈍化層202的那些部分，以暴露下方的凸塊下金屬層137。在激光鉆孔過程中，鉆孔能量的范圍可自0.1mj至約30mj，以及對于鈍化層202的法線，鉆孔角度為約0度(垂直于鈍化層202)至約85度。在實(shí)施例，可進(jìn)行圖案化，以于凸塊下金屬層137上方形成開口，其寬度為約100微米與約300微米之間，例如約200微米。
在另一實(shí)施例中，鈍化層202的圖案化可通過初始施加光阻至鈍化層202，而后暴露所述光阻至圖案化的能量來源(例如圖案化的光源)，以誘發(fā)化學(xué)反應(yīng)，借以在所述光阻暴露于圖案化光源的那些部分中誘發(fā)物理變化。而后，施加顯影劑于暴露的光阻，以利用所述物理變化并且依照所希望的圖案而選擇性移除光阻的暴露部分或光阻的未暴露部分，以及例如用干式蝕刻過程，移除下方的鈍化層202的暴露部分。然而，可使用任何合適的方法以圖案化鈍化層202。
圖2d說明一旦鈍化層202已被圖案化以暴露凸塊下金屬層137，高電壓芯片141可經(jīng)由鈍化層202而接合至凸塊下金屬層137、可放置底膠填充材料147、以及第一外部連接139可放置于物理與/或電連接凸塊下金屬層137。在實(shí)施例中，可放置第一外部連接139以及可接合高電壓芯片141，如上述關(guān)于圖1c所說明。然而，可使用任何合適的過程。
圖2d另說明囊封物125與傳感器表面材料103的單?；纬傻诙鞲衅鞣庋b207。在實(shí)施例中，可進(jìn)行單粒化以形成第二傳感器封裝207，如關(guān)于圖1d所述。例如，可使用鋸刀以切割穿過囊封物125與傳感器表面材料103，分離第二傳感器封裝207與其它傳感器封裝。然而，可使用任何合適的方法。
在此實(shí)施例中，可進(jìn)行單?；^程，形成第二傳感器封裝207，其面積為約5*5mm2與約15*15mm2之間，例如約8.36*7.6mm2。此外，具有第二重布層203的第二傳感器封裝207可具有第三高度h3，其為約200微米與約800微米之間，例如約452微米。在實(shí)施例中，第二傳感器封裝207具有第三高度h3為452微米，第三高度h3包括100微米的傳感器表面材料103、10微米的第二膠層205、17微米的第二重布層203、100微米的傳感器105、35微米的第一重布層131、以及190微米的第一外部連接139。因此，傳感器105與傳感器表面材料103之間的間隙可為約10微米與約30微米之間，例如約27微米(第二膠層205的厚度與第二重布層203的厚度)。
通過制造第二傳感器封裝207，如關(guān)于圖2a至2d的上述內(nèi)容，可制造具有集成扇出結(jié)構(gòu)的傳感器105的低成本互連。此外，具有集成高電壓芯片141，可增加傳感器105的靈敏性，同時降低整體厚度。此傳感器封裝可并入類似的移動電話、個人數(shù)字助理、平板計算機(jī)、或類似物，例如使用android操作系統(tǒng)的裝置。
圖3a說明另一實(shí)施例，其中傳感器105面朝上放置，以及其中接觸墊119形成于傳感器105的正面113上方，類似于圖2a至2d所述的實(shí)施例。然而，在此實(shí)施例中，取代使用第二tsv201互連接觸墊119與第一重布層131，使用線接合301，互連接觸墊119與第一重布層131。在此實(shí)施例中，一旦已經(jīng)形成第一重布層131于載體襯底101上方，傳感器105附接至第一重布層131而未形成第二tsv201。
此外，在此實(shí)施例中，傳感器表面材料103已經(jīng)附接至傳感器105，或在傳感器105已附接至第一重布層131之后而附接至傳感器105。在實(shí)施例中，傳感器表面材料103使用例如第一膠層127而附接，然而可使用任何合適的方法或材料用于粘附傳感器表面材料103至傳感器105。在此實(shí)施例中，以免覆蓋傳感器105的接觸墊119，傳感器表面材料103可具有第四寬度w4，其為約5mm與約10mm之間，例如約7mm。
圖3a也說明在傳感器105的接觸墊119與第一重布層131之間的線接合301的形成。在實(shí)施例中，可使用放電結(jié)球棒(electronicflameoff(efo)wand)，在線夾控制的毛細(xì)管內(nèi)，升高金線(未個別示出于圖3a)的溫度。一旦金線的溫度升高至約150℃與約250℃之間，金線接觸接傳感器105的點(diǎn)墊119，形成第一連接，而后移動金線至第一重布層131以形成第二連接。一旦連接，金線的剩余部分與連接部分分離，形成線接合301?？芍貜?fù)連接過程，根據(jù)需要形成盡可能多的連接。
圖3a另說明在已經(jīng)形成線接合301之后，可用囊封物125囊封線接合301、傳感器105、以及傳感器表面材料103。在實(shí)施例中，可施加囊封物125，如上關(guān)于圖1a所述的內(nèi)容，并且一旦施加，可薄化囊封物125，以暴露傳感器表面材料103。在另一實(shí)施例中，可初始施加囊封物125，因而囊封物未覆蓋傳感器表面材料103。可使用任何合適的囊封物與施加方法。
圖3b說明脫離載體襯底101、圖案化鈍化層202以暴露凸塊下金屬層137、接合高電壓芯片141、以及放置第一外部連接139。在實(shí)施例中，可通過初始接合傳感器表面材料103與囊封物125至例如環(huán)形結(jié)構(gòu)151，而脫離載體襯底101。一旦附接，可使用熱過程，改變粘附層109的粘著性質(zhì)，如上關(guān)于圖1a至1d所述，自結(jié)構(gòu)脫離載體接板，然而可使用任何合適的方法脫離載體襯底。
一旦已經(jīng)移除載體襯底101，可圖案化鈍化層202、可接合高電壓芯片141、以及可放置第一外部連接139。在實(shí)施例中，可圖案化鈍化層202、可接合高電壓芯片141、以及可放置第一外部連接139，如上關(guān)于圖2c至2d所述。然而，可使用任何其它合適的方法與材料。
圖3b另說明囊封物125的單?；孕纬傻谌齻鞲衅鞣庋b303。在實(shí)施例中，可進(jìn)行單?；孕纬傻谌齻鞲衅鞣庋b302，如上關(guān)于圖1d所述。例如，可使用鋸刀，切割穿過囊封物125并且分離第三傳感器封裝303與其它傳感器封裝。然而，可使用任何合適的方法。
通過連接接觸墊119經(jīng)由線接合301(無第二重布層203)至第一重布層131，可形成第三傳感器封裝303，其面積為約5*5mm2與約15*15mm2之間，例如約8.5*7.6mm2。此外，具有第二重布層203的第三傳感器封裝303可具有第四高度h4，其為約200微米與約800微米之間，例如約435微米。在實(shí)施例中，其中第三傳感器封裝303具有第四高度h4為435微米，第四高度h4包括100微米的傳感器表面材料103、10微米的第一膠層127、100微米的傳感器105、35微米的第一重布層131、以及190微米的第一外部連接139。因此，傳感器105與傳感器表面材料103之間的間隙可為約10微米與約30微米之間，例如約10微米(第一膠層127的厚度)。
通過制造第三傳感器封裝303，如上關(guān)于圖3a至3b所述，使用第二tsv201，制造具有較小高度的傳感器105的低成本互連封裝。此外，具有集成高電壓芯片141，可增加傳感器105的靈敏性，同時降低整體厚度。此傳感器封裝可并入類似的移動電話、個人數(shù)字助理、平板計算機(jī)、或類似物，例如使用android操作系統(tǒng)的裝置。
圖4a至4d說明另一實(shí)施例，其中連接塊401，例如硅插入物，用于連接傳感器105的接觸墊119至第一重布層131。在此實(shí)施例中，傳感器105初始被放置在載體襯底101上方的粘附層109上。在此實(shí)施例中，傳感器105面朝上放置，因而傳感器105的正面103背對載體襯底101。此外，由于傳感器105面朝上放置，電極陣列120與傳感器105的接觸墊119也背對載體襯底101。
此外，在此實(shí)施例中，并非形成第二tsv201，連接塊401，例如硅插入物，附接至載體襯底101上方的粘附層109。在實(shí)施例中，連接塊401包括結(jié)構(gòu)材料，例如半導(dǎo)體材料或介電材料，其可形成較高密度結(jié)構(gòu)于其中，例如貫穿通路或集成的被動裝置。在特定的實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)材料包括材料例如硅、二氧化硅、玻璃、其組合、或類似物。
在連接塊401內(nèi)，在傳感器105附接至粘附層109之前，已部分形成多個第三貫穿襯底通路(tsv)403。在連接塊401粘附或接合至粘附層109之前，可形成第三tsv403穿過結(jié)構(gòu)材料，以及其形成過程始于通過初始對于結(jié)構(gòu)材料施加且顯影合適的光阻，而后蝕刻結(jié)構(gòu)材料，以產(chǎn)生第三tsv開口。在此階段，可形成第三tsv403的開口，因而延伸至結(jié)構(gòu)材料中，深度至少大于完成的連接塊401的最終所需要的高度。
一旦已經(jīng)形成第三tsv403的開口，可用例如阻障層與導(dǎo)電材料，填充第三tsv403的開口。阻障層可包括導(dǎo)電材料，例如氮化鈦，然而可使用其它材料，例如氮化鉭、鈦、介電質(zhì)、或類似物?？墒褂胏vd過程，例如pecvd，形成阻障層。然而，可使用其它過程，例如濺鍍或金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(mocvd)。阻障層的形成可符合第三tsv403的開口下方形狀的輪廓。
導(dǎo)電材料可包括銅，然而可使用其它合適的材料，例如鋁、合金、摻雜的多晶硅、其組合、以及類似物。可通過沉積晶種層而后在晶種層上電鍍銅、填充且過度填充第三tsv403的開口，形成導(dǎo)電材料。一旦已經(jīng)填充第三tsv403的開口，經(jīng)由研磨過程，例如化學(xué)機(jī)械拋光(cmp)，可移除第三tsv403的開口外部的過多的阻障層與過多的導(dǎo)電材料，然而可使用任何合適的移除過程。
一旦已經(jīng)隨著傳感器105放置具有部分形成的第三tsv403的連接塊401，用囊封物125囊封傳感器105與連接塊401。在實(shí)施例中，可施用囊封物125，如上關(guān)于圖1a所述，一旦施用，可薄化囊封物125，以暴露接觸墊119與部分形成的第三tsv403。在其它實(shí)施例中，可初始施加囊封物125，因而囊封物125不會覆蓋接觸墊119與部分形成的第三tsv403?？墒褂萌魏魏线m的囊封物與施加方法。
圖4b說明一旦已經(jīng)進(jìn)行囊封，可移除載體襯底101。在實(shí)施例中，可脫離載體襯底101，如上關(guān)于圖1d所述。例如，可使用熱過程，改變粘附層109的粘著性質(zhì)，并且可物理移除載體襯底101。
一旦已經(jīng)移除載體襯底101，可形成第二重布層203以互連接觸墊119與部分形成的第三tsv403。在實(shí)施例中，在接合結(jié)構(gòu)與另一載體之前，可形成第二重布層203而無載體襯底的存在。此外，可形成第二重布層203，如上關(guān)于圖2b所述。例如，在此實(shí)施例中，可形成具有第一介電層、第一導(dǎo)電層、以及第二介電層的第二重布層203。然而，可使用任何合適數(shù)目的層或制造方法。
一旦已經(jīng)形成第二重布層203，可使用例如第二保護(hù)層407與第三粘附層409，接合第二重布層203至第二載體襯底405。在實(shí)施例中，第二載體襯底405、第二保護(hù)層407、以及第三粘附層409可類似于載體襯底101、保護(hù)層107、以及粘附層109，如上關(guān)于圖1a所述，然而其也可為不同。
一旦第二重布層203已經(jīng)接合至第二載體襯底405，可進(jìn)行連接塊401的薄化，以暴露第三tsv402的開口，并且自導(dǎo)電材料形成第三tsv403，其延伸穿過連接塊401的結(jié)構(gòu)材料，以及移除可保留的任何粘附層109(例如，daf)。在實(shí)施例中，通過平坦化過程，例如cmp或蝕刻，可進(jìn)行薄化連接塊401，留下第三tsv403與連接塊401的結(jié)構(gòu)材料齊平。此外，相同的平坦化過程將也薄化囊封物125與傳感器105，因而傳感器105、囊封物125、連接塊401的結(jié)構(gòu)材料、以及第三tsv403彼此齊平。
圖4c說明在連接塊401已經(jīng)薄化之后，形成第一重布層131與凸塊下金屬層137電連接目前暴露的第三tsv403。在實(shí)施例中，可形成第一重布層131與凸塊下金屬層137，如上關(guān)于圖1c所述，然而可使用任何合適的材料與制造方法，形成第一重布層131與凸塊下金屬層137。
圖4c另說明一旦已經(jīng)形成凸塊下金屬層137，高電壓芯片141可接合至凸塊下金屬層137、可放置底膠填充材料147、以及可放置第一外部連接139物理與/或電連接凸塊下金屬層137。在實(shí)施例中，可放置第一外部連接139，以及可接合高電壓芯片141，如上關(guān)于圖1c所述。然而，可使用任何合適的過程。
圖4d說明移除第二載體襯底405以及放置傳感器表面材料103。在實(shí)施例中，可通過初始接合第一外部連接139至例如環(huán)形結(jié)構(gòu)151，脫離第二載體襯底405。一旦附接，使用例如熱過程，改變第三粘附層409的粘著性質(zhì)，如上關(guān)于圖1a至1d所述，第二載體襯底405可自結(jié)構(gòu)脫離，然而可使用任何合適的方法脫離第二載體襯底405。
一旦已經(jīng)移除第二載體襯底405以暴露第二重布層203，傳感器表面材料103可粘附至第二重布層203。在實(shí)施例中，使用例如第一膠層127，附接傳感器表面材料103。然而，可使用任何合適的方法或材料，粘附傳感器表面材料103至第二重布層203。
圖4d另說明單?；曳馕?25，形成第四傳感器封裝411。在實(shí)施例中，可進(jìn)行單?；孕纬傻谒膫鞲衅鞣庋b411，如上關(guān)于圖1d所述。例如，可使用鋸刀，切割穿過囊封物125，并且分離第四傳感器封裝411與其它傳感器封裝。然而，可使用任何合適的方法。
通過連接接觸墊119經(jīng)由連接塊401內(nèi)的第三tsv403至第一重布層131，可形成第四傳感器封裝，其面積為約5*5mm2與約15*15mm2之間，例如約8.6*7.6mm2。此外，具有第二重布層203的第四傳感器封裝411可具有第五高度h5，其為約200微米與約800微米之間，例如約452微米。在實(shí)施例中，其中第四傳感器封裝411具有第五高度h5為452微米，第五高度h5包括100微米的傳感器表面材料103、10微米的第一膠層127、17微米的第二重布層203、100微米的傳感器105、35微米的第一重布層131、以及190微米的第一外部連接139。因此，傳感器105與傳感器表面材料103之間的間隙可為約10微米與約30微米之間，例如27微米(第一膠層127的厚度與第二重布層203的厚度)。
通過制造第四傳感器封裝，如上關(guān)于圖4a至4d所述，可制造具有較大互連密度的傳感器105的低成本互連封裝。此外，具有集成高電壓芯片141，可增加傳感器105的靈敏性，同時也降低整體厚度。此傳感器封裝可并入類似的移動電話、個人數(shù)字助理、平板計算機(jī)、或類似物，例如使用android操作系統(tǒng)的裝置。
根據(jù)實(shí)施例，提供制造指紋掃描器的方法，其包括粘附傳感器至傳感器表面材料，其中所述傳感器包括多個貫穿襯底通路。以囊封物囊封傳感器與傳感器表面材料。在傳感器的表面上形成重布層，其電連接所述貫穿襯底通路，所述表面背對所述傳感器表面材料，以及高電壓裸片附接電連接所述重布層。
根據(jù)另一實(shí)施例，提供制造指紋掃描器的方法，其包括電連接接觸墊至第一重布層的導(dǎo)電區(qū)，其中所述接觸墊位于傳感器的第一表面上，其中所述第一重布層的所述導(dǎo)電區(qū)與所述傳感器側(cè)向分離。于所述接觸墊上方附接傳感器表面材料，以及高電壓芯片連接至所述第一重布層。
根據(jù)另一實(shí)施例，提供半導(dǎo)體裝置，其包括傳感器，其具有半導(dǎo)體襯底以及延伸穿過所述半導(dǎo)體襯底的多個導(dǎo)電通路。傳感器表面材料附接至所述傳感器，以及重布層電連接至所述導(dǎo)電通路并且位于所述傳感器的與所述傳感器表面材料對立的一側(cè)上。高電壓裸片電連接至所述重布層。
前述內(nèi)容概述一些實(shí)施方式的特征，因而所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可更加理解本發(fā)明實(shí)施例的各方面。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解可輕易使用本發(fā)明實(shí)施例作為基礎(chǔ)，用于設(shè)計或修飾其它過程與結(jié)構(gòu)而實(shí)現(xiàn)與本申請案所述的實(shí)施例具有相同目的與/或達(dá)到相同優(yōu)點(diǎn)。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員也應(yīng)理解此均等架構(gòu)并不脫離本發(fā)明實(shí)施例揭示內(nèi)容的精神與范圍，并且所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可進(jìn)行各種變化、取代與替換，而不脫離本發(fā)明實(shí)施例的精神與范圍。
符號說明
101載體襯底
103傳感器表面材料
105傳感器
107保護(hù)層
109粘附層
111半導(dǎo)體襯底
113正面
115背面
117第一貫穿襯底通路
119接觸墊
120電極陣列
122保護(hù)層
123第一保護(hù)層
125囊封物
127第一膠層
131第一重布層
133導(dǎo)電層
135介電層
137凸塊下金屬層
139第一外部連接
141高電壓芯片
143第二外部連接
147底膠填充材料
151環(huán)狀結(jié)構(gòu)
153紫外線膠帶
160第一傳感器封裝
201第二貫穿襯底通路
202鈍化層
203第二重布層
205第二膠層
207第二傳感器封裝
208第二粘附層
301線接合
303第三傳感器封裝
401連接塊
403第三貫穿襯底通路
405第二載體襯底
407第二保護(hù)層
409第三粘附層
411第四傳感器封裝