具有串音屏障的晶圓級光電子器件封裝及其制造方法
【專利摘要】一種用于晶圓級制造多個光電子器件的方法，開始于包括多個光偵測器傳感器區(qū)的一晶圓，所述方法包括：將多個光源晶粒中的每一者附著至所述晶圓的一頂表面上的多個結合襯墊中的至少一者，所述晶圓包括所述多個光偵測器傳感器區(qū)。所述方法亦包括將由一不透明材料在晶圓外制成的一預成型不透明結構附著至所述晶圓，其中所述預成型不透明結構包括不透明垂直光學屏障。另外，將焊球或其他電連接器附著至所述晶圓的底部。切割所述晶圓以將所述晶圓分離成多個光電子器件，所述多個光電子器件中的每一者包括所述多個光偵測器傳感器區(qū)中的至少一者、所述多個光源晶粒中的至少一者及所述多個焊球或其他電連接器中的至少兩者。
【專利說明】具有串音屏障的晶圓級光電子器件封裝及其制造方法
[0001]優(yōu)先權申請
[0002]本申請案主張2015年6月24日申請的美國專利申請案第14/748,904號及2015年4月16日申請的美國臨時專利申請案第62/148，569號的優(yōu)先權。
技術領域
[0003]本發(fā)明的具體實例大體上是關于晶圓級光電子封裝及其制造方法。
【背景技術】
[0004]圖1為包括罩蓋122的例示性先前技術光學近接傳感器102的透視圖，所述罩蓋經(jīng)展示成移除。傳感器102包括彼此間隔開且附著至基底基板108(例如，印刷電路板(PCB))的光源晶粒104及光偵測器晶粒106。光源晶粒104囊封于透明環(huán)氧樹脂114中，且光偵測器晶粒106單獨地囊封于透明環(huán)氧樹脂116中。包覆光偵測器晶粒106的透明環(huán)氧樹脂116與包覆光源晶粒104的透明環(huán)氧樹脂116之間存在間隙112，其中間隙112在罩蓋122附著至基板108時接受串音屏障132(其為罩蓋122的一部分)。有可能由金屬制成的罩122包括用于光源晶粒104的窗124及用于光偵測器晶粒126的單獨窗126。不透明串音屏障132(與罩蓋122—體成型或附著至罩蓋122)用以光學隔離光源晶粒104與光偵測器晶粒106。
[0005]如自參看圖1描述的例示性先前技術光學近接傳感器102可以了解到，光學近接傳感器的當前封裝涉及許多組件及許多程序步驟，這增加材料列表，逐步增加制造成本，增加循環(huán)次數(shù)，且產(chǎn)生高良率損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]下文描述的某些具體實例使得能夠在晶圓級執(zhí)行光學近接傳感器器件(其亦可用于環(huán)境光感測)的處理，借此減少材料清單，且提供高良率制造，從而得到極低成本的解決方案。有利地，可更一般化地被稱作光電子器件的最終器件約為光偵測器晶粒自身的大小，從而導致顯著小型化，使器件較適用于手持型或其他行動應用。
[0007]在下文描述的某些具體實例中，不需要連接有光源晶粒及光偵測器晶粒的單獨基底基板(例如，PCB基板)。而是，光源晶粒連接至光偵測器晶粒，以使得光偵測器晶粒充當用于成品光電子器件的基底。相比于其他近接傳感器器件，此情形提供顯著的成本降低。另外，此情形將總的封裝占據(jù)面積減小至大約光偵測器晶粒自身的占據(jù)面積。
[0008]圖2為根據(jù)本發(fā)明的具體實例的光電子器件202的透視圖，所述光電子器件可為光學近接傳感器，所述光學近接傳感器亦可提供環(huán)境光感測。如自圖3至圖12的論述將理解，根據(jù)本發(fā)明的特定具體實例，圖2中所示的組件中的每一者經(jīng)制造為晶圓的一部分，抑或在晶圓切割之前在晶圓級處理期間附著至晶圓。
[0009]參看圖2，展示光偵測器傳感器區(qū)206，其使用任何已知或將來出現(xiàn)的晶圓級器件制造程序及結構而形成于晶圓的一部分(亦被稱作光偵測器晶粒204)內(nèi)。舉例而言，光偵測器傳感器區(qū)206可包括經(jīng)大量摻雜的N+區(qū)，及經(jīng)輕度摻雜的P-區(qū)(例如，P-磊晶區(qū))，所述多個區(qū)皆形成于經(jīng)大量摻雜的P+或P++基板上。N+區(qū)及P-區(qū)形成PN接面，及更特定言之，N+/P-接面。在例如使用電壓源給此PN接面加反向偏壓時，圍繞PN接面形成空乏區(qū)。在光入射于光偵測器傳感器區(qū)206上時，在二極管空乏區(qū)中及附近產(chǎn)生電子-電洞對。電子被立即拉向N+區(qū)，而電洞被向下推向P-區(qū)。這些電子(亦被稱作載流子)在N+區(qū)中被擷取，且產(chǎn)生指示光強度的可測量的光電流。此情形僅為光偵測器傳感器區(qū)206的結構的一個實例，其不意欲受限制。光偵測器傳感器區(qū)206可替代地包括P+/N-接面，或PIN、NPN、PNP或NIP接面，但不限于此。此外，應注意，光偵測器傳感器區(qū)206可由連接到一起的多個較小光偵測器傳感器區(qū)組成。光偵測器傳感器區(qū)206產(chǎn)生響應于且指示入射光的信號(例如，光電流)，而不管光偵測器傳感器區(qū)206的確切結構為何。
[0010]在某些具體實例中，光偵測器傳感器區(qū)206由透光材料208覆蓋，所述透光材料可為例如透光環(huán)氧樹脂(例如，透明或有色環(huán)氧樹脂)或其他透光樹脂或聚合物。在某些具體實例中，透光材料208可具有將非所關注的特定波長的光過濾掉同時允許所關注的波長的光通過的顏料或其他性質(zhì)。光電子器件202亦經(jīng)展示為包括囊封于透光材料218內(nèi)的光源晶粒216，所述透光材料有可能與透光材料208相同。
[0011]光源晶粒216包括發(fā)光組件，其可為發(fā)光二極管(LED)、有機LED(OLED)、主體發(fā)射LED、表面發(fā)射LED、垂直空腔表面發(fā)射雷射(VCSEL)、超發(fā)光發(fā)光二極管(SLED)、雷射二極管或像素二極管，但不限于此。光源晶粒216至少包括陽極接點及陰極接點。根據(jù)某些具體實例，陽極及陰極接點中的一者位于光源晶粒216的底部上，且連接至光偵測器晶粒204的頂表面上的結合襯墊222;且陽極及陰極接點中的另一者位于光源晶粒216的頂表面上，且由結合導線224連接至光偵測器晶粒204的頂表面上的結合襯墊。在替代具體實例中，陽極及陰極接點兩者皆位于光源晶粒216的底部上，且陽極及陰極接點兩者皆直接連接至光偵測器晶粒204的頂表面上的相應結合襯墊，借此消除對結合導線的需要。此外，應注意，光源晶粒216可包括連接到一起(例如串聯(lián)及/或并聯(lián))的多個發(fā)光組件。
[0012]光偵測器晶粒204亦可包括其他電路，諸如將電流信號轉換成電壓信號的跨阻抗放大器，及/或用以放大借由光偵測器傳感器區(qū)206產(chǎn)生的光電流的放大器電路，及/或用以選擇性地驅動光源晶粒216的發(fā)光組件的驅動器電路。對于驅動器電路而言，亦將有可能替代地成為光源晶粒216的一部分，或在晶粒204及216的外部。
[0013]不透明光學串音屏障232位于光偵測器傳感器區(qū)206與光源晶粒216之間，借此光學隔離光源晶粒216的發(fā)光組件與光偵測器傳感器區(qū)206。不透明光學串音屏障232可由不透明材料形成，其可為例如黑色或其他暗色環(huán)氧樹脂，或不透射由光源晶粒216產(chǎn)生的光的其他樹脂或聚合物。形成不透明光學串音屏障232的不透明材料亦形成圍繞器件202的整個邊緣的不透明外圍屏障234，以便光學隔離器件202與可位于器件202附近之一或多個其他光電子器件。在特定具體實例中，使用不透明模制化合物形成不透明光學串音屏障232及不透明外圍屏障234。在某些具體實例中，不透明光學串音屏障232及不透明外圍屏障234借由在晶圓切割的前直接在晶圓上沉積及/或模制不透明模制材料而在晶圓上形成。在其他具體實例中，不透明光學串音屏障232及不透明外圍屏障234在晶圓外預成型，且在晶圓切割的前附著至晶圓。在前述具體實例中的兩者中，在晶圓切割之前，在晶圓級制造不透明光學串首屏障232及不透明外圍屏障234。在晶圓級形成(不管是在晶圓上形成還是在晶圓外預成型)且接著在切割之前被附著至晶圓的不透明光學串音屏障232及不透明外圍屏障234可被個別地稱為或統(tǒng)稱為不透明垂直光學屏障。焊球242經(jīng)展示為自光電子器件202的底部延伸。如本文所使用，術語水平及垂直是相對于晶圓的主要頂表面及底表面，假定所述多個頂表面及底表面為水平的。因此，假定水平屏障大體上平行于晶圓的主要表面，且假定垂直屏障大體上正交于晶圓的主要表面。
[0014]窗210位于光偵測器傳感器區(qū)206之上，且窗220位于光源晶粒216之上。雖然窗210及220經(jīng)展示為簡單孔隙或開口，但可形成更復雜的窗。更特定言之，如下文參看圖3至圖7將更詳細描述，窗210及220可鄰近于鏡面反射減少擱板。鏡面反射減少擱板由于其大體上平行于晶圓的主要表面且在相對于不透明垂直光學屏障的水平方向上延伸而可被稱作不透明水平光學屏障。
【附圖說明】
[0015]圖1為包括罩蓋的例示性先前技術光學近接傳感器的透視圖，所述罩蓋經(jīng)展示成移除。
[0016]圖2為根據(jù)本發(fā)明的具體實例的光電子器件的透視圖，所述光電子器件可為光學近接傳感器，所述光學近接傳感器亦可提供環(huán)境光感測。
[0017]包括截面圖3(a)至圖3(h)的圖3用以說明根據(jù)本發(fā)明的某些具體實例的光電子器件的制造。
[0018]包括截面圖4(a)至圖4(i)的圖4用以說明根據(jù)本發(fā)明的其他具體實例的光電子器件的制造。
[0019]包括截面圖的圖5用以說明根據(jù)本發(fā)明的替代具體實例的光電子器件的制造。
[0020]圖6A至圖6F用以描述如何由不透明材料的薄片在晶圓外預成型不透明垂直光學串音屏障、不透明外圍屏障及不透明垂直擱板(用以減少鏡面反射)的細節(jié)。
[0021]圖7說明根據(jù)本發(fā)明的替代具體實例的光學串音屏障、鏡面反射減少擱板及外圍光學屏障的制造。
[0022]圖8說明根據(jù)某些具體實例的例如氣泡透鏡的透鏡，所述多個透鏡可形成于光偵測器傳感器區(qū)及/或光源晶粒之上。
[0023]圖9A說明根據(jù)本發(fā)明的具體實例的光電子器件的俯視圖。圖9B說明圖9A的光電子器件的俯視圖，其中移除光源晶粒。圖9C說明圖9A的光電子器件的仰視圖。
[0024]圖10用以說明根據(jù)某些具體實例，可執(zhí)行切割以使得傳感器的數(shù)組包括于單一封裝中。
[0025]圖11為用以概述根據(jù)本發(fā)明的某些具體實例的用于制造多個光電子器件的方法的高階流程圖。
[0026]圖12A為用以概述根據(jù)本發(fā)明的其他具體實例的用于制造多個光電子器件的方法的高階流程圖。
[0027]圖12B為用以描述用于由不透明材料在晶圓外形成預成型不透明結構且將所述結構附著至晶圓的方法的高階流程圖。
[0028]圖13為根據(jù)本發(fā)明的具體實例的系統(tǒng)的高階方塊圖。
[0029]圖14A、圖14B及圖14C用以描述為何可以出現(xiàn)鏡面反射及在前面的圖中引入的鏡面反射減少擱板的功能。
[0030][附圖標記說明]
[0031 ] 102-光學近接傳感器，104-光源晶粒，106-光偵測器晶粒，108-基底基板，112-間隙，114-透明環(huán)氧樹脂，116-透明環(huán)氧樹脂，122-罩蓋，124-窗，126-窗，132-不透明串音屏障，202-光電子器件，204-光偵測器晶粒，206-光偵測器傳感器區(qū)，208-透光材料，210-窗，216-光源晶粒，218-透光材料，220-窗，222-結合襯墊，224-結合導線，232-不透明串音屏障，234-外圍屏障，242-焊球，304-晶圓，306-光偵測器傳感器區(qū)，308-通孔，310-窗，312-凹槽，316-光源晶粒，318-透光材料，320-窗，324-結合導線，330-不透明材料，334-外圍屏障，336、338-鏡面反射減少擱板，342-焊球，601、603_不透明材料的經(jīng)蝕刻薄片，605-在晶圓外制成的預成型不透明結構，705-在晶圓外制成的預成型不透明結構，826-透鏡，1002-在一個封裝中的四個光電子器件的數(shù)組，1004-在一個封裝中的兩個光電子器件的數(shù)組，1006-在一個封裝中的兩個光電子器件的數(shù)組，1102-1110-步驟，1202-1210-步驟，1222-1228-步驟，1300-系統(tǒng)，1302-光電子器件，1303-驅動器，1304-比較器或處理器，1306-子系統(tǒng)，1308-物件，1402-蓋板，1404-閉合表面，1406-遠表面。
【具體實施方式】
[0032]包括截面圖3(a)至圖3(h)的圖3用以說明根據(jù)某些具體實例的光電子器件(且更特定言之，多個這種器件)的制造。舉例而言，參看圖3所描述的程序可用以制造上文參看圖2所描述的光電子器件202。
[0033]參看3(a)，多個光偵測器傳感器區(qū)306經(jīng)展示為形成于硅晶圓304中。執(zhí)行硅穿孔(TSV)處理以形成通孔308，所述多個通孔將提供在被連接至晶圓304的頂部的組件與將在背磨晶圓之后形成于晶圓的底部上的電接點(例如，焊球)之間的電連接。舉例而言，利用電漿蝕刻進行的標準TSV處理可用以形成至晶圓304的部分深度的開口(鉆孔)?？稍贑MOS器件制法的初始階段或最終階段執(zhí)行部分深度TSV程序。在此階段，不存在沉積于晶圓上的塑料材料。因此，可在無程序約束的情況下執(zhí)行銅(Cu)接種、Cu鍍制、通孔填充及化學機械拋光/平坦化(CMP)。
[0034]參看圖3(b)，多個光源晶粒316連接至晶圓304的頂表面上的結合襯墊。舉例而言，晶圓304可被裝載至晶粒附著機器上，且由晶圓固持器固持在適當位置。光源晶粒316可例如使用導電環(huán)氧樹脂(諸如但不限于，銀(Ag)環(huán)氧樹脂)附著。此情形將會使每一光源晶粒316的發(fā)光組件的陽極接點抑或陰極接點連接至晶圓304的頂表面上的相應結合襯墊。晶圓接著經(jīng)歷烘烤程序以固化導電環(huán)氧樹脂(例如，Ag環(huán)氧樹脂)。若光源晶粒的陽極接點及陰極接點兩者皆位于光源晶粒的底部上，則陽極接點及陰極接點兩者皆可借由導電環(huán)氧樹脂直接連接至晶圓304的頂表面上的相應結合襯墊。
[0035]參看圖3(c)，晶圓級結合機器可接著用以將結合導線324自每一光源晶粒316的發(fā)光組件的其他接點(例如，陰極或陽極)連接至晶圓304上的相應結合襯墊。結合導線324可例如由銀(Ag)或銅(Cu)制成，但不限于此。此情形假定陽極接點及陰極接點中的一者位于光源晶粒216的底部上，且陽極接點及陰極接點中的另一者位于光源晶粒216的頂表面上。若陽極接點及陰極接點兩者皆位于光源晶粒216的底部上，則消除對結合導線324的需要。
[0036]參看圖3(d)，晶圓304的頂表面及連接至其的組件(包括光源晶粒316(及結合導線324，若存在的話))囊封于透光材料318中。光偵測器傳感器區(qū)306亦囊封于透光材料318中。透光材料318可為例如透光環(huán)氧樹脂(例如，透明或有色環(huán)氧樹脂)或其他透光樹脂或聚合物。根據(jù)特定具體實例，透光材料318為使用阻焊沉積設備施配的透明阻焊材料。根據(jù)替代具體實例，在具有或不具有真空輔助的情況下，使用液體壓縮模制形成透光材料318(例如，透明環(huán)氧樹脂)。或者，可使用射出或轉注模制。
[0037]參看圖3(e)，凹槽312形成于透光材料318中，以使經(jīng)囊封的光偵測器傳感器區(qū)306與鄰近經(jīng)囊封的光源晶粒316分離。根據(jù)某些具體實例，光微影用以形成凹槽312。根據(jù)其他具體實例，例如使用鋸或雷射來切割凹槽312。
[0038]在僅在上文參看圖3(d)及圖3(e)所描述的具體實例中，光偵測器傳感器區(qū)306及光源晶粒316(及結合導線324，若存在的話)在一個步驟期間囊封于透光材料318中，且接著在另一步驟期間形成凹槽312。這兩個步驟可替代地用單一步驟替換，在所述單一步驟期間，模具用以將光偵測器傳感器區(qū)306及光源晶粒316(及結合導線324，若存在的話)囊封于透光材料318中，且形成凹槽312。此模具將包括用于在相對于光偵測器傳感器區(qū)306及光源晶粒316的所要位置處形成凹槽的模具特征。更特定言之，在單一模制步驟期間，光偵測器傳感器區(qū)(亦被稱作光偵測器傳感器區(qū)域)及光源晶粒(及結合導線324，若存在的話)囊封于透光材料中，其中在光偵測器傳感器區(qū)域與鄰近光源晶粒之間的透光材料中具有凹槽。此模制步驟的結果將類似于圖3(e)中所示的情形。
[0039]現(xiàn)參看圖3(f)，根據(jù)特定實例，另一模制步驟用以利用不透明材料330填充凹槽312，以形成光源晶粒316與鄰近光偵測器傳感器區(qū)306之間的光學串音屏障332。不透明材料330可為例如黑色或其他暗色模制化合物、環(huán)氧樹脂或不透射由光源晶粒316產(chǎn)生的光的其他樹脂或聚合物。壓縮模制、射出模制或轉注模制可用以例如執(zhí)行此模制步驟。
[0040]光學串音屏障332用以阻擋光以免自光源晶粒316中的一者直接透射至光偵測器傳感器區(qū)306中的鄰近者。在此模制步驟期間，亦形成自光學串音屏障332中的每一者朝向鄰近光源晶粒316延伸的擱板336。另外，亦可形成自光學串音屏障332中的每一者朝向鄰近光偵測器傳感器區(qū)306水平地延伸的擱板338。這些擱板336、338用以減少鏡面反射，所述多個鏡面反射可在將透光蓋板(例如，由玻璃、塑料或一些其他保護性透光材料制成)放置在成品光電子器件(例如，光學近接傳感器)之上的情況下出現(xiàn)。因此，這些擱板336、338可更特定地被稱作鏡面反射減少擱板336、338。舉例而言，此蓋板可為覆蓋移動電話、攜帶型音樂播放器或個人資料助理(PDA)的屏幕的玻璃板，或覆蓋膝上型計算機的屏幕的塑料。在將此蓋板放置于光學近接傳感器上時，光學近接傳感器常常對鏡面反射敏感。正如期望將自光源晶粒316直接透射至鄰近光偵測器傳感器區(qū)306的光減至最小一樣，亦期望將鏡面反射減至最小，因為這些反射類似地降低器件整體感測鄰近度或距離的能力，因為鏡面反射基本上為不含信息的噪聲。不透明材料330亦可用以形成外圍屏障334，所述外圍屏障用以光學隔離成品光電子器件(例如，光學近接傳感器)與可位于器件附近之一或多個其他光電子器件。更一般化地，在單一模制步驟期間，可模制不透明材料330以形成光學串音屏障332、外圍屏障334及鏡面反射減少擱板336、338。在此相同模制步驟期間，窗310在光偵測器傳感器區(qū)306中的每一者的至少一部分之上保持打開，且窗320在光源晶粒316中的每一者的至少一部分之上保持打開，如圖3(f)中所示，其中窗亦可被稱作孔隙。
[0041]在光源晶粒316之上的窗320允許光源晶粒316的發(fā)光組件發(fā)射的光的至少一部分離開成品光電子器件，且在光偵測器傳感器區(qū)306之上的窗310允許將被相應成品光電子器件的視野內(nèi)的對象反射離開的發(fā)射光入射于光偵測器傳感器區(qū)306上，且由光偵測器傳感器區(qū)306偵測。若成品光電子器件被用作環(huán)境光傳感器，則在光偵測器傳感器區(qū)306之上的窗310允許環(huán)境光入射于光偵測器傳感器區(qū)306上，且由光偵測器傳感器區(qū)306偵測。這些窗310、320亦可被稱作孔隙，如上文所提及。
[0042]根據(jù)特定具體實例，經(jīng)執(zhí)行以達成圖3(e)中所示的情形的透光材料318的模制及用以達成圖3(f)中所示的情形的不透明材料330的模制使用雙模制程序來執(zhí)行。舉例而言，雙模制程序可為雙重射擊射出模制，但不限于此。
[0043]在替代具體實例中，消除上文參看圖3(d)及3(e)所述步驟或其組合。換言之，在這些替代具體實例中，光偵測器傳感器區(qū)306(亦被稱作光偵測器傳感器區(qū)域)及光源晶粒316(及結合導線324，若存在的話)不囊封于透光材料中。
[0044]在另一其他具體實例中，光學串音屏障、外圍屏障332、334及鏡面反射減少擱板336、338在透光材料318被用以囊封光偵測器傳感器區(qū)306及光源晶粒316(及結合導線324，若存在的話)之前由不透明材料形成。
[0045]在上文所描述的晶圓級處理(例如用以形成透光材料及用以形成不透明屏障)之后，晶圓可例如使用丙烯酸類黏著劑附著至晶圓支撐系統(tǒng)。晶圓支撐系統(tǒng)將幫助防止變形，且?guī)椭Ｗo透光材料318及屏障免于溫度漂移。
[0046]參看圖3(g)，執(zhí)行晶圓背磨、通孔插入及晶圓背面金屬化(例如，包括底部襯墊制造)。晶圓背磨使晶圓304變薄至其最終所要厚度，且亦暴露TSV通孔。舉例而言，晶圓可開始具有30密耳厚度，且在背磨之后可最終具有約5密耳的厚度。此情形顯著減小最終器件的厚度。
[0047]在執(zhí)行背磨以使晶圓變薄至其所要厚度且曝露TSV通孔之后，低溫T1-1kA及Cu-2kA可例如在小于110°C的溫度下沉積為晶種層。隨后，可經(jīng)由鍍制法沈積CuNiAu以創(chuàng)建用于外部接點(例如，焊球)附著的底部I/O。更一般化地，可在背磨之后執(zhí)行晶圓背面金屬化。較佳地選擇不透明材料(例如，不透明模制化合物或不透明材料薄片)及透光材料(例如，透明環(huán)氧樹脂)以耐受240至250°C的峰值回焊溫度。
[0048]參看圖3(h)，焊球342經(jīng)展示為附著(亦被稱作安裝)至晶圓304的底部。更特定言之，晶圓304可經(jīng)受助焊劑印刷、焊球附著及回焊，以在晶圓304的底部上制造焊球端子。使用替代接點而非焊球亦在本發(fā)明的范疇內(nèi)，其中這些焊球或其他接點可被更一般化地稱作電連接器或電接點。舉例而言，可使用導電焊盤、襯墊或栓釘。亦可將雷射刻印添加至晶圓304的底部。
[0049]再次參看圖3(h)，接著以機械方式切割(例如，鋸切)晶圓以單體化每一光電子器件。根據(jù)具體實例，在切割之后，器件保持附著至用以安裝晶圓的帶(例如，聚酯薄膜帶(Mylar tape))介質(zhì)?？山又褂秒姕y試儀(例如，具有探針的測試儀)測試單體化器件來檢查個別器件是否恰當?shù)夭僮??；蛘撸稍谇懈钪皥?zhí)行測試?？山又鴮误w化器件裝載至抓放機器上，所述抓放機器用以抓取恰當?shù)夭僮鞯钠骷?如使用測試判定)，且將所述多個器件放置至卷帶式包裝中，此時所述多個器件已準備好運送至客戶。
[0050]包括截面圖4(a)至圖4(i)的圖4現(xiàn)將用以說明根據(jù)本發(fā)明的其他具體實例的光電子器件(且更特定言之，多個這種器件)的制造。舉例而言，參看圖4所描述的程序可用以制造上文參看圖2所描述的光電子器件202。
[0051]參看4(a)，亦可被稱作光偵測器傳感器區(qū)域306的多個光偵測器傳感器區(qū)306經(jīng)展示為形成于硅晶圓304中。光偵測器傳感器區(qū)306中的每一者可包括一或多個PN、PIN、NPN、PNP或NIP接面，但不限于此，如上文參看圖2中的光檢測器傳感器區(qū)206所描述。在特定具體實例中，光偵測器傳感器區(qū)306中的每一者為使用CMOS器件制法來制造的CMOS影像傳感器。另外，雖然圖4(a)中未特定展示，但結合襯墊亦可形成于硅晶圓304的頂表面上，所述硅晶圓在本文中亦可被簡稱為晶圓304。舉例而言，這些結合襯墊可用于將光源晶粒的陽極及陰極接點連接至晶圓304，如下文將更詳細描述。
[0052]參看圖4(b)，執(zhí)行晶圓背磨以使晶圓304變薄至其最終所要厚度。舉例而言，晶圓可開始具有30密耳厚度，且可在背磨之后最終具有約5密耳的厚度。此情形顯著減小最終器件的厚度。這些情形僅為例示性初始及最終晶圓厚度，所述多個厚度不意欲被限制。
[0053]參看圖4(c)，自晶圓304的底部向上執(zhí)行硅穿孔(TSV)處理以形成通孔308，所述多個通孔將提供連接至晶圓304的頂部的組件與將形成于晶圓304的底部上的電接點(例如，焊球)之間的電連接。舉例而言，利用電漿蝕刻進行的標準TSV處理可用以形成開口(鉆孔)。在此階段，不存在沈積于晶圓上的塑料材料。因此，可在無程序約束的情況下執(zhí)行銅(Cu)接種、Cu鍍制、通孔填充及化學機械拋光/平坦化(CMP)。
[0054]參看圖4(d)，執(zhí)行通孔鍍制及隆起以將晶圓304的底部上的接點電連接至晶圓304的頂部上且潛在地在晶圓內(nèi)的接點。另外，可執(zhí)行襯墊重新分布及重新鈍化，以重新定位數(shù)組中的最終焊球襯墊及與TSV通孔的大小不同的大小。更一般化地，可執(zhí)行晶圓背面金屬化以使晶圓準備好進行底部端子連接，包含但不限于襯墊重新分布。
[0055]參看圖4(e)，焊球342經(jīng)展示為安裝至晶圓304的底部。更特定言之，晶圓304可經(jīng)受助焊劑印刷、焊球附著及回焊，以在晶圓304的底部上制造焊球端子。使用替代電接點而非焊球亦在本發(fā)明范疇內(nèi)。舉例而言，可使用導電焊盤、襯墊或栓釘。亦可將雷射刻印添加至晶圓304的底部。
[0056]參看圖4(f)，多個光源晶粒316連接至晶圓304的頂表面上的結合襯墊。舉例而言，晶圓304可被裝載至晶粒附著機器上，且由晶圓固持器固持在適當位置。光源晶粒316可例如使用導電環(huán)氧樹脂(諸如，但不限于，銀(Ag)環(huán)氧樹脂)附著。此情形將會將每一光源晶粒316的發(fā)光組件的陽極接點抑或陰極接點連接至晶圓304的頂表面上的相應結合襯墊。若光源晶粒的陽極接點及陰極接點兩者皆位于光源晶粒的底部上，則陽極接點及陰極接點兩者皆可借由導電環(huán)氧樹脂直接連接至晶圓304的頂表面上的相應結合襯墊。晶圓接著經(jīng)歷烘烤程序以固化導電環(huán)氧樹脂(例如，Ag環(huán)氧樹脂)。
[0057]參看圖4(g)，晶圓級結合機器可接著用以將結合導線324自每一光源晶粒316的發(fā)光組件的其他接點(例如，陰極或陽極)連接至晶圓304上的相應結合襯墊。結合導線324可例如由銀(Ag)或銅(Cu)制成，但不限于此。此情形假定陽極接點及陰極接點中的一者位于光源晶粒216的底部上，且陽極接點及陰極接點中的另一者位于光源晶粒216的頂表面上。若陽極接點及陰極接點兩者皆位于光源晶粒216的底部上，則消除對結合導線324的需要。
[0058]參看圖4(h)，晶圓304的頂表面及連接至其的組件(包括光源晶粒316(及結合導線324，若存在的話))囊封于透光材料318中。光偵測器傳感器區(qū)306亦囊封于透光材料318中。透光材料318可為例如透光環(huán)氧樹脂(例如，透明或有色環(huán)氧樹脂)或其他透光樹脂或聚合物。根據(jù)特定具體實例，透光材料318為使用阻焊沉積設備施配的透明阻焊材料。根據(jù)替代具體實例，在具有或不具有真空輔助的情況下，使用液體壓縮模制形成透光材料318(例如，透明環(huán)氧樹脂)?；蛘?，可使用射出或轉注模制。
[0059]圖4(h)中亦展示光學串音屏障332，所述多個光學串音屏障用以阻擋光以免自光源晶粒316中的一者直接透射至光偵測器傳感器區(qū)306中的鄰近者。圖4(h)中亦展示自光學串音屏障332中的每一者朝向鄰近光源晶粒316延伸的鏡面反射減少擱板336。另外，鏡面反射減少擱板338自光學串音屏障332中的每一者朝向鄰近光偵測器傳感器區(qū)306水平地延伸。這些擱板336、338用以減少可在將透光蓋板(例如，由玻璃、塑料或一些其他保護性透光材料制成)放置在成品光電子器件(例如，光學近接傳感器)之上的情況下出現(xiàn)的鏡面反射。舉例而言，此蓋板可為覆蓋移動電話、攜帶型音樂播放器或個人資料助理(PDA)的屏幕的玻璃，或覆蓋膝上型計算機的屏幕的塑料。在將此蓋板放置在光學近接傳感器之上時，光學近接傳感器常常對鏡面反射敏感。正如期望將自光源晶粒316直接透射至鄰近光偵測器傳感器區(qū)306的光減至最小一樣，亦期望將鏡面反射減至最小，因為這些反射類似地降低器件整體感測鄰近度或距離的能力，因為鏡面反射基本上為不含信息的噪聲。圖4(h)中亦展示外圍屏障334，所述多個外圍屏障用以光學隔離成品光電子器件(例如，光學近接傳感器)與可位于器件附近之一或多個其他光電子器件。
[0060]圖4(h)中亦展示在光偵測器傳感器區(qū)306中的每一者的至少一部分之上保持打開的窗310，及在光源晶粒316中的每一者的至少一部分之上保持打開的窗320。在光源晶粒316上的窗320允許光源晶粒316的發(fā)光組件發(fā)射的光的至少一部分離開器件，且在光偵測器傳感器區(qū)306上的窗310允許將被器件的視野內(nèi)的對象反射離開的發(fā)射光入射于光偵測器傳感器區(qū)306上，且由光偵測器傳感器區(qū)306偵測。若器件被用作環(huán)境光傳感器，則在光偵測器傳感器區(qū)306之上的窗310允許環(huán)境光入射于光偵測器傳感器區(qū)306上，且由光偵測器傳感器區(qū)306偵測。這些窗310、320亦可被稱作孔隙。
[0061]參看圖4(i)，接著以機械方式切割(例如，鋸切)晶圓以單體化每一光電子器件。根據(jù)具體實例，在切割之后，器件保持附著至用以安裝晶圓的帶(例如，聚酯薄膜帶)介質(zhì)。可接著使用電測試儀(例如，具有探針的測試儀)測試單體化器件來檢查個別器件是否適當?shù)夭僮鳌Ａ砘蛘?，可在切割之前?zhí)行測試?？山又鴮误w化器件裝載至抓放機器上，所述抓放機器用以抓取適當?shù)夭僮鞯钠骷?如使用測試判定)，且將所述多個器件放置至卷帶式包裝中，此時所述多個器件已準備好運送至客戶。
[0062]再次參看圖4，較佳地在執(zhí)行參看圖4(a)至圖4(e)所描述的步驟之后，將光源晶粒316附著至晶圓304的頂部，如圖4(f)中所示。此是因為晶圓304的頂部在參看圖4(a)至圖4(e)所描述的步驟期間為平面(不具有任何拓撲)是有益的。否則，晶圓機械完整性可能受損。此外，在執(zhí)行晶圓背面金屬化之后將透光材料318模制于光源晶粒316及光偵測器傳感器區(qū)306之上是有益的，以便避免潛在地使透光材料318褪色及/或造成其他熱問題，所述多個熱問題可由執(zhí)行晶圓背面金屬化(其程序典型地具有最高熱預算)所需要的熱導致。在將焊球342或其他電連接器安裝至晶圓304的底部之前將透光材料318模制于光源晶粒316及光偵測器傳感器區(qū)306之上亦可為有益的，以便避免潛在地使透光材料318褪色及/或造成其他熱問題，所述多個熱問題可由附著焊球342或其他電接點端子所需要的熱導致。然而，因為將焊球(或其他電連接器)附著至晶圓的底部所需要的熱小于晶圓背面金屬化所需要的熱，所以其益處不如在將透光材料318模制于光源晶粒316及光偵測器傳感器區(qū)306之上之前執(zhí)行晶圓背面金屬化。不管前述益處如何，按不同于上文所描述的次序執(zhí)行參看圖4所描述的步驟亦在本發(fā)明的具體實例的范疇內(nèi)。舉例而言，在替代具體實例中，如參看圖4(f)所描述，光源晶粒316至晶圓304的頂部的附著可替代地在參看圖4(a)及圖4(b)所描述的步驟之間，在參看圖4(b)及圖4(c)所描述的步驟之間，在參看圖4(c)及圖4(d)所描述的步驟之間或在參看圖4(d)及圖4(e)所描述的步驟之間執(zhí)行。其他變化亦為可能的，且在本文中所描述的具體實例的范疇內(nèi)。舉例而言，焊球或其他電連接器的安裝可作為在機械切割晶圓以單體化每一光電子器件之前執(zhí)行的最后步驟。
[0063]根據(jù)本發(fā)明的某些具體實例，勝于「在晶圓上」形成光學串音屏障332、外圍屏障334及不透明水平鏡面反射減少擱板336、338，這些組件為由不透明材料「在晶圓外」制成的預成型不透明結構的部分。舉例而言，參看圖5，根據(jù)特定具體實例，不透明垂直光學串音屏障、不透明外圍屏障及不透明垂直擱板(用以減少鏡面反射)「在晶圓外」預成型，且接著附著至晶圓。對于更特定實例，可蝕刻不透明材料的薄片以「在晶圓外」制造垂直光學串音屏障，所述多個垂直光學串音屏障其后黏著于晶圓(在用透光材料囊封光檢測器及源之前或之后)?？晌g刻不透明材料的另一薄片以制造鏡面反射減少的小孔隙/窗，且不透明材料的所述另一薄片可黏著于垂直光學串音屏障上方/黏著至垂直光學串音屏障，以提供鏡面反射減少垂直擱板，如自圖5中可以了解到。根據(jù)本發(fā)明的具體實例，不透明材料的薄片可為金屬薄片、硅薄片或用不透明材料涂布或以其他方式處理成不透明的玻璃薄片，但不限于此?！冈诰A外」預成型的不透明垂直光學串音屏障及不透明垂直擱板(用以減少鏡面反射)可在光偵測器傳感器區(qū)306及光源晶粒316(及結合導線324，若存在的話)囊封于透光材料中之后被附著至晶圓?；蛘?，「在晶圓外」預成型的不透明垂直光學串音屏障及不透明垂直擱板(用以減少鏡面反射)可附著至晶圓，其中光偵測器傳感器區(qū)306及光源晶粒316(及結合導線324，若存在的話)不囊封于透光材料中。其后，光偵測器傳感器區(qū)306及光源晶粒316(及結合導線324，若存在的話)可或可不(取決于實施)囊封于透光材料中。
[0064]與同晶圓分離地形成且接著附著至晶圓相反，在組件直接形成于晶圓上的情況下，組件視為「在晶圓上」形成。在組件與晶圓分離形成且接著附著至晶圓的情況下，組件被視為「在晶圓外」形成。在切割晶圓之前將組件添加或附著至晶圓的情況下，組件被視為在晶圓級形成?！冈诰A上」形成的組件及「在晶圓外」形成的組件被視為在晶圓級形成，只要在切割晶圓之前被添加或附著至晶圓。在本文所描述具體實例中，在晶圓級形成(不管是在晶圓上形成還是在晶圓外預成型且接著在切割之前附著至晶圓)的光學串音屏障332及外圍屏障334亦可被個別稱為或統(tǒng)稱為不透明垂直光學屏障。不透明垂直光學屏障的某些實例或部分可充當光學串音屏障332，而其他實例或其部分可充當外圍屏障334。鏡面反射減少擱板336及/或338由于在相對于不透明垂直光學屏障的水平方向上延伸而亦可被稱作不透明水平光學屏障。不透明水平光學屏障的特定實例或部分可充當鏡面反射減少擱板336或338。下文中參看圖14A至圖14C提供鏡面反射為何可出現(xiàn)及對鏡面反射減少擱板336及338的功能的論述。
[0065]在不透明材料的薄片(例如，金屬薄片、硅薄片或用不透明材料涂布或以其他方式處理成不透明的玻璃薄片)用以形成不透明光學串音屏障及外圍屏障且不透明材料的第二薄片(例如，金屬薄片、硅薄片或用不透明材料涂布或以其他方式處理成不透明的玻璃薄片)用以形成不透明垂直擱板(用以減少鏡面反射)及窗的情況下，這兩個薄片可在晶圓外彼此附著，且接著附著至晶圓。另或者，其中形成不透明光學串音屏障及外圍屏障的不透明材料的第一薄片可附著至晶圓，且接著其中形成不透明垂直擱板(用以減少鏡面反射)及窗的第二薄片不透明材料可在第一薄片上方附著至晶圓。
[0066]圖6A至圖6F現(xiàn)將用以描述如何由不透明材料的薄片在晶圓外預成型不透明垂直光學串音屏障、不透明外圍屏障及不透明垂直擱板(用以減少鏡面反射)的額外細節(jié)。換言之，圖6A至圖6F用以描述用于以晶圓級在晶圓外形成不透明垂直光學屏障及不透明水平光學屏障的特定具體實例。參看圖6A，其中說明不透明材料的薄片601的一部分的俯視圖，其中開口對應于在不透明材料的薄片601中蝕刻的孔隙310及320的所要大小。如上文所提及，不透明材料的薄片601可為金屬薄片或經(jīng)處理成不透明的硅薄片，但不限于此。圖6B說明沿著圖6A中的虛線B-B的圖6A中所示的不透明材料的薄片601的部分的偵_面圖。圖6A及圖6B中所示的不透明材料的經(jīng)蝕刻薄片601用以形成不透明水平光學屏障，如自下文論述的圖6F可以了解到。
[0067]圖6C說明不透明材料的另一經(jīng)蝕刻薄片603的一部分的俯視圖，所述薄片可為金屬薄片或經(jīng)處理成不透明的硅薄片，但不限于此。圖6D說明沿著圖6C中的虛線D-D的圖6C中所示的不透明材料的薄片603的部分的側截面圖。圖6C及圖6D中所示的不透明材料的經(jīng)蝕刻薄片603用以形成不透明垂直光學屏障，如自下文論述的圖6F可以了解到。
[0068]圖6E說明借由例如使用不透明環(huán)氧樹脂將不透明材料的經(jīng)蝕刻薄片601附著于不透明材料的經(jīng)蝕刻薄片603的上方而形成的不透明結構的俯視圖。圖6F說明沿著圖6E中的虛線F-F而在圖6E中所示的不透明材料的薄片601、603的部分的側截面圖。如圖6F中所示，不透明材料的經(jīng)蝕刻薄片601用以形成不透明水平光學屏障，包括用以減少鏡面反射的擱板336及338。亦如圖6F中所示，不透明材料的經(jīng)蝕刻薄片603用以形成不透明垂直光學屏障，包括光學串音屏障332及外圍屏障334。鑒于以上描述，圖6F中所示的結構可被稱作在晶圓外制成的預成型不透明結構605。
[0069]圖7說明在晶圓外制成的預成型不透明結構705的另一實例。參看圖7，在此具體實例中，模制(例如，射出、壓縮或轉注模制)不透明模制化合物以同時「在晶圓外」形成光學串音屏障332、外圍屏障334及不透明水平鏡面反射減少擱板336及/或338，且預成型不透明結構705此后在用透光材料囊封光偵測器傳感器區(qū)306及光源晶粒316(及結合導線324，若存在的話)的后被黏著于晶圓。不透明模制化合物可例如為不透明液晶聚合物、聚鄰苯二甲酰胺(PPA)或其他高溫熱塑料材料，但不限于此。光學串音屏障332、外圍屏障334及鏡面反射減少擱板336及/或338可替代地在不用透光材料囊封光偵測器傳感器區(qū)306及光源晶粒316(及結合導線324，若存在的話)的情況下被黏著至晶圓上。光學串音屏障332、外圍屏障334及鏡面反射減少擱板336及/或338可借由單一遍次附著以按晶圓的大小制作，或被制造成較小區(qū)段且經(jīng)由多個遍次而被附著至晶圓上。
[0070]在某些具體實例中，例如氣泡透鏡的透鏡可形成于光偵測器傳感器區(qū)及/或光源晶粒之上，如自圖5可了解到。參看圖8，可例如使用透光材料318 (例如，透明環(huán)氧樹脂)的液態(tài)壓縮模制形成此些透鏡826。在每一光源晶粒上的透鏡用以聚焦自光源晶粒發(fā)射的光。在每一光偵測器傳感器區(qū)上的透鏡用以聚焦入射于透鏡上的光(反射及/或環(huán)境光)。
[0071]在上文所描述的具體實例中，不需要連接了光源晶粒及光偵測器晶粒的單獨基底基板(例如，PCB基板)。而是，光源晶粒連接至光偵測器晶粒，以使得光偵測器晶粒充當成品光電子器件的基底。此情形提供相比于其他近接傳感器器件的顯著成本降低。另外，此情形將總封裝占據(jù)面積減小至大約光偵測器晶粒自身的占據(jù)面積。所生成光電子器件可用于鄰近度偵測以及用于環(huán)境光偵測。
[0072]根據(jù)上述特定具體實例，對于每一光學近接傳感器器件，僅需要單一結合導線。電連接的其余部分借由通孔布線至晶粒的背面，且用焊球或其他外部連接器加工。此情形實現(xiàn)封裝小型化。另外，若用以制造結合導線的商品(諸如銀(Ag)或銅(Cu))的價格增加，則材料列表不太傾向于增加。在其他具體實例中，不需要結合導線，如上文所解釋。
[0073]在特定具體實例中，使用晶圓級芯片尺度封裝(CSP)形成光電子器件的組件，其提供大規(guī)模小型化。
[0074]上文所描述的具體實例可用以制造作為光學近接傳感器的多個光電子器件。此些光學近接傳感器亦可能夠充當環(huán)境光傳感器。本文中所描述的具體實例亦可用以制造作為光學近接傳感器的多個光電子器件，此些環(huán)境光傳感器不配置以亦充當光學近接傳感器。在制造專用環(huán)境光傳感器的這些后述具體實例中，光源晶粒不附著至晶圓
[0075]圖9A說明根據(jù)本發(fā)明的具體實例的光電子器件的俯視圖。圖9B說明圖9A的光電子器件的俯視圖，其中移除了光源晶粒。圖9B說明圖9A的光電子器件的仰視圖。
[0076]根據(jù)某些具體實例，勝于執(zhí)行切割以使得每一所生成器件僅包括單一近接傳感器，可替代地執(zhí)行切割以使得這些傳感器的數(shù)組包括于單一封裝中，如自圖10可以了解到。更特定言之，圖10展示在一個封裝1002中的四個光電子器件的數(shù)組:光源晶粒彼此靠近地間隔開的兩個光電子器件1004的數(shù)組，及光源晶粒彼此較遠地間隔開的兩個光電子器件1006的數(shù)組。其他配置亦為可能的。
[0077]圖11為用以概述根據(jù)本發(fā)明的某些具體實例的用于制造多個光電子器件的方法的高階流程圖，開始于包括多個光偵測器傳感器區(qū)的晶圓。參看圖11，步驟1102涉及將多個光源晶粒中的每一者附著至晶圓的頂表面上的多個結合襯墊中的一者，所述晶圓包括多個光偵測器傳感器區(qū)。換言之，在步驟1102處，光源晶粒中的每一者附著至晶圓的頂表面上的單獨結合襯墊。在步驟1104處，對于多個光源晶粒中的每一者，將結合導線自光源晶粒的頂部附著至晶圓的頂表面上的另一單獨結合襯墊。另或者，若光源晶粒的底部包括陽極接點及陰極接點兩者，則陽極接點及陰極接點兩者皆可在步驟1102處直接連接至晶圓的頂表面上的相應結合襯墊。換言之，若陽極接點及陰極接點兩者皆位于光源晶粒的底部上，則可消除步驟1104。再次參看圖11，步驟1106涉及在晶圓上模制不透明光學串音屏障及不透明光譜反射減少擱板。此步驟亦可包括模制不透明外圍屏障。方法亦可包括在晶圓上模制不透明光學串音屏障及不透明光譜反射減少擱板之前或同一時間，將光源晶粒及光偵測器傳感器區(qū)囊封于透光材料中。在某些具體實例中，將光源晶粒及光偵測器傳感器區(qū)囊封于透光材料中可涉及在晶圓上模制透光材料。在特定具體實例中，使用雙模制程序執(zhí)行在晶圓上模制不透明光學串音屏障及不透明光譜反射減少擱板的步驟及在晶圓上模制透光材料的步驟，所述雙模制程序諸如但不限于雙重射擊射出模制。步驟1108涉及將焊球或其他電連接器附著至晶圓的底部。取決于實施方式，可在步驟1106之后或在步驟1106之前執(zhí)行步驟1108。步驟1110涉及切割晶圓以將晶圓分離成多個光電子器件，所述多個光電子器件中的每一者包括光偵測器傳感器區(qū)中的至少一者、光源晶粒中的至少一者及焊球或其他電連接器中的至少兩者。根據(jù)特定具體實例，由在步驟1110處切割晶圓所得的光電子器件中的每一者包括光學串音屏障及一或多個光譜反射減少擱板，且亦可包括外圍屏障。
[0078]圖12A為用以概述根據(jù)本發(fā)明的其他具體實例的用于制造多個光電子器件的方法的高階流程圖，開始于包括多個光偵測器傳感器區(qū)的晶圓。參看圖12A，步驟1202涉及將多個光源晶粒中的每一者附著至晶圓的頂表面上的多個結合襯墊中的一者，所述晶圓包括多個光偵測器傳感器區(qū)。換言之，在步驟1202處，將光源晶粒中的每一者附著至晶圓的頂表面上的單獨結合襯墊。在步驟1204處，對于多個光源晶粒中的每一者，將結合導線自光源晶粒的頂部附著至晶圓的頂表面上的另一單獨結合襯墊。另或者，若光源晶粒的底部包括陽極接點及陰極接點兩者，則陽極接點及陰極接點兩者皆可在步驟1202處直接連接至晶圓的頂表面上的相應結合襯墊。換言之，若陽極接點及陰極接點兩者皆位于光源晶粒的底部上，則可消除步驟1204。再次參看圖12A，步驟1206涉及將在晶圓外由不透明材料制成的預成型不透明結構附著至晶圓。在特定具體實例中，預成型不透明結構包括不透明垂直光學屏障，所述多個不透明垂直光學屏障中的一些可充當光學串音屏障，且所述多個不透明垂直光學屏障中的其他者可充當外圍屏障。在特定具體實例中，預成型不透明結構亦包括不透明水平光學屏障，其可充當鏡面反射減少擱板。步驟1208涉及將焊球或其他電連接器附著至晶圓的底部。步驟1210涉及切割晶圓以將晶圓分離成多個光電子器件，其的每一者包括光偵測器傳感器區(qū)中的至少一者、光源晶粒中的至少一者及焊球或其他電連接器中的至少兩者。根據(jù)特定具體實例，由在步驟1210處切割晶圓所得的光電子器件中的每一者包括在光電子器件中所包含的光偵測器傳感器區(qū)中的至少一者與光源晶粒中的至少一者之間的不透明垂直光學屏障中的一者，所述多個不透明垂直光學屏障中的一者充當光學串音屏障。在晶圓外制成的預成型不透明結構亦包括不透明水平光學屏障的情況下，則由在步驟1210處切割晶圓所得的光電子器件中的每一者亦包括充當鏡面反射減少擱板的不透明水平光學屏障中的一或多者。
[0079]如上文所指出，在某些具體實例中，在晶圓外由不透明材料制成的預成型不透明結構包括不透明垂直光學屏障及不透明水平光學屏障。在特定具體實例中，不透明垂直光學屏障及不透明水平光學屏障由不透明材料的兩個經(jīng)蝕刻薄片制成。圖12B的高階流程圖現(xiàn)將用以描述用于在晶圓外形成此預成型不透明結構且將所述結構附著至晶圓的方法。參看圖12，步驟1222涉及在晶圓外蝕刻不透明材料的第一薄片以形成不透明垂直光學屏障，其充當光學串音屏障及外圍屏障。步驟1224涉及在晶圓外蝕刻不透明材料的第二薄片以形成不透明水平光學屏障及形成用于光偵測器傳感器區(qū)及光源晶粒的窗，所述多個不透明水平光學屏障充當鏡面反射減少擱板。步驟1226涉及將經(jīng)蝕刻的不透明材料的第一薄片附著至晶圓，以使得光偵測器傳感器區(qū)中的每一者借由充當光學串音屏障的垂直光學屏障中的一者與光源晶粒中的鄰近者分離。步驟1228涉及將經(jīng)蝕刻的不透明材料的第二薄片附著至經(jīng)蝕刻的不透明材料的第一薄片(在將經(jīng)蝕刻的不透明材料的第一薄片附著至晶圓之前或之后)，以使得存在在光偵測器傳感器區(qū)中的每一者的至少一部分上的窗及在光源晶粒中的每一者的至少一部分上的窗。在某些具體實例中，不透明材料的第一薄片及第二薄片皆為金屬薄片。在其他具體實例中，不透明材料的第一薄片及第二薄片皆為硅薄片。在其他具體實例中，不透明材料的第一薄片及第二薄片皆為用不透明材料涂布或以其他方式處理成不透明的玻璃薄片。亦將有可能的是不透明材料的第一薄片及第二薄片中的一者為金屬薄片，且不透明材料的第一薄片及第二薄片中的另一者為硅薄片或經(jīng)處理成不透明的玻璃薄片。更一般化地，不透明材料的第一薄片及第二薄片可為相同類型的不透明材料的薄片，或不透明材料的第一薄片及第二薄片的類型可彼此不同。圖12B中所描述的步驟的例示性額外細節(jié)可自圖6A至6F的以上論述中了解到。
[0080]在替代具體實例中，預成型不透明結構由不透明模制化合物模制(例如，射出模制、壓縮模制或轉注模制)。不透明模制化合物可為例如不透明液晶聚合物、聚鄰苯二甲酰胺(PPA)或一些其他高溫熱塑料材料，但不限于此。預成型不透明結構可如何由不透明模制化合物在晶圓外模制及接著附著至晶圓的例示性額外細節(jié)可自圖7的以上論述了解到。
[0081]參看12A概述的方法亦可包括在切割之前的時間處將光偵測器傳感器區(qū)及光源晶粒囊封于透光材料中，所述時間可在將電連接器附著至晶圓的底部之前或之后。在某些具體實例中，將光偵測器傳感器區(qū)及光源晶粒囊封于透光材料中的時間是處于附著預成型不透明結構之前。如例如圖3(e)中所示，凹槽(例如，312)可形成于光偵測器傳感器區(qū)與鄰近光源晶粒之間的透光材料(例如，318)中。光偵測器傳感器區(qū)及光源晶粒(及結合導線，若存在的話)首先可囊封于透光材料中，且接著可模制/形成凹槽，如上文參看圖3(d)及圖3(e)所描述。另或者，光偵測器傳感器區(qū)及光源晶粒(及結合導線，若存在的話)可與經(jīng)形成凹槽同時囊封于透光材料中，如上文參看圖3(e)所描述。其他變化亦為可能的，且在本發(fā)明的具體實例的范疇內(nèi)。
[0082]上文參看圖11及圖12A概述的方法亦可包括在將電連接器附著至晶圓的底部之前的時間處執(zhí)行硅穿孔(TSV)處理，借此在晶圓中形成多個通孔，例如，如上文參看圖3(a)及圖4(c)所描述。方法亦可包括背磨晶圓底部以達到晶圓的指定厚度。此背磨可取決于實施方式而在TSV處理之前或之后執(zhí)行，如自圖3及圖4的以上論述可以了解到，且更特定言之，如上文參看圖3(g)及圖4(b)所描述。若在TSV處理之后執(zhí)行背磨，則在執(zhí)行TSV處理時形成的通孔可為部分深度通孔，如上文參看圖3所描述，且更特定言之，如參看圖3(a)所描述。根據(jù)本發(fā)明的某些具體實例的用于制造多個光電子器件的方法的額外細節(jié)可自圖2至圖10的以上論述了解到。
[0083]本發(fā)明的具體實例的光電子器件可用于各種系統(tǒng)，包含但不限于移動電話及其他手持型器件。參看圖13的系統(tǒng)1300，例如光電子器件1302(例如，202)可用以控制是啟用還是停用子系統(tǒng)1306(例如，觸摸屏、背光、虛擬滾輪、虛擬小鍵盤、導覽墊等)。舉例而言，光電子器件1302可偵測諸如人手指的對象1308何時在接近，且基于所述偵測啟用抑或停用子系統(tǒng)1306。更特定言之，驅動器1303選擇性地驅動光電子器件1302的光源晶粒(例如，216)，借此致使光源晶粒發(fā)射自對象1308反射離開的光。驅動器1303可在器件1302的外部(如圖所示)或為器件1302的一部分(例如，器件1302的晶粒中的一者的一部分)。反射光的一部分由光電子器件1302的光源晶粒的光偵測器傳感器區(qū)(例如，306)偵測到。將光電子器件1302的輸出提供至比較器或處理器1304，所述比較器或處理器可比較光電子器件1302的輸出與臨限值，以取決于需要為何而判定對象1308是否在應啟用或停用子系統(tǒng)1306的范圍內(nèi)?？墒褂枚鄠€臨限值，且可基于對象1308的偵測到的鄰近度而出現(xiàn)一個以上的可能響應。舉例而言，第一響應可在對象1308在第一鄰近度范圍內(nèi)的情況下出現(xiàn)，且第二響應可在對象1308在第二鄰近度范圍內(nèi)的情況下出現(xiàn)。在系統(tǒng)1300中，光電子器件1302用以偵測對象1308的鄰近度，且因此器件1302亦可被稱作光學近接傳感器。
[0084]圖14A、圖14B及圖14C現(xiàn)將用以進一步描述為何可出現(xiàn)鏡面反射，及上文引述的鏡面反射減少擱板336及338的功能。圖14A說明光電子裝置，其包括借由不透明光學串音屏障332而被彼此分離的光源晶粒316及光偵測器傳感器區(qū)306。此光電子裝置可被用作近接偵測器。如圖14A中所示，光電子裝置(包括光源晶粒316及光偵測器傳感器區(qū)306)可供蓋板1402使用(例如，放置在蓋板背后或由蓋板覆蓋)，所述蓋板可例如由玻璃、塑料或一些其他保護性透光材料制成。此蓋板1402包括閉合表面1404及遠表面1406，其間具有板1402的厚度。雖然閉合表面1404經(jīng)展示為距光電子裝置的頂表面有一段距離，但亦有可能閉合表面接觸(亦即，鄰接)光電子裝置的頂表面。蓋板1402可為例如覆蓋移動電話、個人音樂播放器或個人資料助理(PDA)的屏幕的玻璃或覆蓋膝上型計算機的屏幕的塑料，但不限于此。
[0085]亦在圖14A中展示了例示性光線1403。如自圖14A可以了解到，光線或其部分中的至少一些可歸因于鏡面反射朝向光電子裝置的光偵測器傳感器區(qū)306往回反射。正如期望將自光源晶粒316直接透射至光偵測器傳感器區(qū)306的光減至最小一樣，亦期望將鏡面反射減至最小，因為這些反射類似地降低器件整體感測距離的能力，因為所述多個反射基本上為不含信息的噪聲。為了減少及較佳地防止由光偵測器傳感器區(qū)進行的對鏡面反射的偵測，可添加一或多個鏡面反射減少擱板，如下文參看圖14A及圖14B所描述。
[0086]參看圖14B，光學串音屏障332防止借由光源晶粒316產(chǎn)生的光直接行進至光偵測器傳感器區(qū)306。另外，可被稱作鏡面反射減少擱板336的不透明垂直屏障336減少鏡面反射。自光學串音屏障332延伸的此屏障336形成光源晶粒316上的擱板，且在某些具體實例中，覆蓋光源晶粒316的發(fā)光組件的至少一部分，如圖14B中所示。如自圖14A與圖14B之間的比較可了解到，擱板336減少鏡面反射的量，且借此在光電子器件與蓋板(例如，1402)—起使用的情況下，減少(及較佳地最小化)由光偵測器傳感器區(qū)306偵測到的原本將歸因于鏡面反射的光量。以此方式，鏡面反射減少擱板336增加光電子器件的敏感度。換言之，鏡面反射減少擱板336增加將由光偵測器傳感器區(qū)306偵測到的光的百分比，其實際上歸因于蓋板1402的遠側上的對象的反射(與自蓋板1402自身的反射相反)。
[0087]參看圖14C，根據(jù)某些具體實例，另一不透明垂直屏障338減少鏡面反射的偵測。此屏障338形成光偵測器傳感器區(qū)306上的擱板，且在具體實例中，覆蓋光偵測器傳感器區(qū)306的至少一部分，如圖14C中所示。如自圖14A與圖14C之間的比較可以了解到，擱板338減少由光偵測器傳感器區(qū)306偵測到的鏡面反射的量，且借此增加光電子器件的敏感度。換言之，鏡面反射減少擱板338阻擋在不包括擱板338的情況下原本將由光偵測器傳感器區(qū)306偵測到的至少一些鏡面反射。
[0088]前述描述為本發(fā)明的較佳具體實例。已出于說明及描述的目的提供這些具體實例，但所述多個具體實例并不意欲為詳盡的，或將本發(fā)明限制為所揭示的精確形式。對于熟習此項技術者而言，許多修改及變化將為顯而易見的。選擇及描述具體實例以便最佳地描述本發(fā)明的原理及其實務應用，借此使得熟習此項技術者能夠理解本發(fā)明。
[0089]雖然以上已描述本發(fā)明的各種具體實例，但應理解，其已借由實例且非限制來提出。熟習相關技術者將顯而易見，在不背離本發(fā)明的精神及范疇的情況下，可在其中進行形式及細節(jié)的各種改變。
[0090]本發(fā)明的范圍及范疇不應由上述例示性具體實例中的任一者限制，而應僅根據(jù)以下申請專利范圍及其等效物進行界定。
【主權項】
1.一種用于制造多個光電子器件的方法，其特征在于，其開始于包括多個光偵測器傳感器區(qū)的晶圓，所述方法包含: 將多個光源晶粒中的每一者附著至所述晶圓的頂表面上的多個結合襯墊中的至少一者，所述晶圓包括所述多個光偵測器傳感器區(qū)；及 將在晶圓外由不透明材料制成的預成型不透明結構附著至所述晶圓，所述預成型不透明結構包括不透明垂直光學屏障； 將焊球或其他電連接器附著至所述晶圓的底部;及 切割所述晶圓以將所述晶圓分離成多個光電子器件，所述多個光電子器件中的每一者包括所述光偵測器傳感器區(qū)中的至少一者、所述光源晶粒中的至少一者及所述焊球或其他電連接器中的至少兩者。2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，由切割所述晶圓所得的所述光電子器件中的每一者包括充當光學串音屏障的不透明垂直光學屏障中的一者，其在所述光電子器件中所包含的所述光偵測器傳感器區(qū)中的所述至少一者與所述光源晶粒中的所述至少一者之間。3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，由切割所述晶圓所得的所述光電子器件中的每一者亦包括所述不透明垂直光學屏障中的一或多者或其部分，其環(huán)繞所述光電子器件的邊緣且充當外圍屏障。4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，在晶圓外制成的所述預成型不透明結構亦包括不透明水平光學屏障，且其中由切割所述晶圓所得的所述光電子器件中的每一者亦包括充當鏡面反射減少擱板的所述不透明水平光學屏障中的一或多者。5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述不透明垂直光學屏障及所述不透明水平光學屏障由不透明材料的兩個經(jīng)蝕刻薄片制成。6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，進一步包含借由以下步驟在晶圓外形成所述預成型結構: 在晶圓外蝕刻不透明材料的第一薄片以形成充當光學串音屏障及外圍屏障的所述不透明垂直光學屏障;及 在晶圓外蝕刻不透明材料的第二薄片以形成充當鏡面反射減少擱板的所述不透明水平光學屏障，及形成用于所述光偵測器傳感器區(qū)及所述光源晶粒的窗； 其中所述將所述預成型結構附著至所述晶圓包括: 將經(jīng)蝕刻的不透明材料的所述第一薄片附著至所述晶圓，以使得所述光偵測器傳感器區(qū)中的每一者借由充當光學串音屏障的所述垂直光學屏障中的一者與所述光源晶粒中的一鄰近者分離;及 在將經(jīng)蝕刻的不透明材料的所述第一薄片附著至所述晶圓之前或之后，將經(jīng)蝕刻的不透明材料的所述第二薄片附著至不透明材料的所述第一薄片，以使得存在在所述光偵測器傳感器區(qū)中的每一者的至少一部分上的所述窗及在所述光源晶粒中的每一者的至少一部分上的所述窗。7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，不透明材料的所述第一薄片及第二薄片中的每一者是選自由以下各者組成的群組:金屬薄片、硅薄片或經(jīng)處理成不透明的玻璃薄片。8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，不透明材料的所述第一薄片及所述第二薄片作為相同類型的不透明材料的薄片，或作為不同類型的不透明材料的薄片。9.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在晶圓外模制所述預成型不透明結構。10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，在晶圓外模制的所述預成型不透明結構使用不透明模制化合物進行射出模制或壓縮模制。11.如權利要求1所述的方法，其特征在于，進一步包含在所述切割之前的時間處將所述光偵測器傳感器區(qū)及所述光傳感器晶粒囊封于透光材料中，所述時間在所述將所述電連接器附著至所述晶圓的所述底部之前或之后。12.如權利要求11所述的方法，其特征在于，所述將所述光偵測器傳感器區(qū)及所述光傳感器晶粒囊封于所述透光材料中的時間處于所述附著所述預成型不透明結構之前。13.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法進一步包含: 在所述將所述焊球或其他電連接器附著至所述晶圓的所述底部之前的時間處，執(zhí)行硅穿孔處理，借此在所述晶圓中形成多個通孔;及 背磨所述晶圓的底部以達到所述晶圓的指定厚度； 其中在所述硅穿孔處理之前或之后執(zhí)行所述背磨;且 其中若在所述硅穿孔處理之后執(zhí)行所述背磨，則在執(zhí)行所述硅穿孔處理時形成的所述通孔作為部分深度通孔。14.一種用于制造多個光電子器件的方法，其特征在于，開始于包括多個光偵測器傳感器區(qū)的晶圓，所述方法包含: 將多個光源晶粒中的每一者附著至所述晶圓的頂表面上的多個結合襯墊中的至少一者，所述晶圓包括所述多個光偵測器傳感器區(qū)；及 將經(jīng)蝕刻的不透明材料的第一薄片附著至所述晶圓，不透明材料的所述第一薄片包括充當光學串音屏障的不透明垂直光學屏障； 在將不透明材料的所述第一薄片附著至所述晶圓之前或之后，將經(jīng)蝕刻的不透明材料的第二薄片附著至不透明材料的所述第一薄片，其中不透明材料的所述第二薄片中的開口提供用于所述光偵測器傳感器區(qū)及所述光源晶粒的窗，且其中不透明材料的所述第二薄片的部分包括充當鏡面反射減少擱板的不透明垂直光學屏障； 將焊球或其他電連接器附著至所述晶圓的底部;及 切割所述晶圓以將所述晶圓分離成多個光電子器件，所述多個光電子器件中的每一者包括所述光偵測器傳感器區(qū)中的至少一者、所述光源晶粒中的至少一者及所述焊球或其他電連接器中的至少兩者。15.如權利要求14所述的方法，其特征在于，不透明材料的所述第一薄片及所述第二薄片中的每一者是選自由以下各者組成的群組:金屬薄片、硅薄片或經(jīng)處理成不透明的玻璃薄片;且其中不透明材料的所述第一薄片及所述第二薄片作為相同類型的不透明材料的薄片，或作為不同類型的不透明材料的薄片。16.如權利要求14所述的方法，其特征在于，進一步包含在所述附著不透明材料的所述第一薄片及所述第二薄片之前，將所述光偵測器傳感器區(qū)及所述光傳感器晶粒囊封于透光材料中。17.如權利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法進一步包含: 在所述將所述焊球或其他電連接器附著至所述晶圓的所述底部之前的時間處，執(zhí)行硅穿孔處理，借此在所述晶圓中形成多個通孔;及 背磨所述晶圓的底部以達到所述晶圓的指定厚度； 其中在所述硅穿孔處理之前或之后執(zhí)行所述背磨;且 其中若在所述硅穿孔處理之后執(zhí)行所述背磨，則在執(zhí)行所述硅穿孔處理時形成的所述通孔作為部分深度通孔。18.—種用于制造多個光電子器件的方法，其特征在于，開始于包括多個光偵測器傳感器區(qū)的晶圓，所述方法包含: 將多個光源晶粒中的每一者附著至所述晶圓的頂表面上的多個結合襯墊中的至少一者，所述晶圓包括所述多個光偵測器傳感器區(qū)；及 在所述晶圓上模制不透明光學串音屏障； 將焊球或其他電連接器附著至所述晶圓的底部;及 切割所述晶圓以將所述晶圓分離成多個光電子器件，所述多個光電子器件中的每一者包括所述光偵測器傳感器區(qū)中的至少一者、所述光源晶粒中的至少一者及所述焊球或其他電連接器中的至少兩者。19.如權利要求18所述的方法，其特征在于，所述在所述晶圓上模制不透明光學串音屏障亦包括在所述晶圓上模制不透明鏡面反射減少擱板。20.如權利要求18所述的方法，其特征在于，進一步包含在所述晶圓上模制所述不透明光學串音屏障之前或同一時間，將所述光源晶粒及所述光偵測器傳感器區(qū)囊封于透光材料中。21.如權利要求20所述的方法，其特征在于，所述將所述光源晶粒及所述光偵測器傳感器區(qū)囊封于所述透光材料中包含在所述晶圓上模制所述透光材料。22.如權利要求21所述的方法，其特征在于，所述在所述晶圓上模制所述不透明光學串音屏障及所述在所述晶圓上模制所述透光材料是使用雙模制程序執(zhí)行。23.如權利要求18所述的方法，其特征在于，所述方法進一步包含: 在所述將所述焊球或其他電連接器附著至所述晶圓的所述底部之前的時間處，執(zhí)行硅穿孔處理，借此在所述晶圓中形成多個通孔;及 背磨所述晶圓的底部以達到所述晶圓的指定厚度； 其中在所述硅穿孔處理之前或之后執(zhí)行所述背磨;且 其中若在所述硅穿孔處理之后執(zhí)行所述背磨，則在執(zhí)行所述硅穿孔處理時形成的所述通孔作為部分深度通孔。
【文檔編號】H01L31/12GK106057964SQ201610177021
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年3月25日 公開號201610177021.X, CN 106057964 A, CN 106057964A, CN 201610177021, CN-A-106057964, CN106057964 A, CN106057964A, CN201610177021, CN201610177021.X
【發(fā)明人】斯里·加尼許·A·塔倫瑪琳甘
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