本实用新型专利技术提供一种半导体设备、红外探测器、摄像机、电子设备和系统。提供用于产生减小高度的电路封装诸如红外探测器封装的方法和系统。对齐和切割系统可包括经由晶片组件的盖晶片捕获晶片组件的对齐标记的图像的红外摄像机、经由盖晶片照亮对齐标记的光源、和基于使用红外摄像机捕获的红外图像切割晶片组件的切割设备。通过经由红外摄像机的光学器件向晶片组件提供光，诸如红外光，光源可经由盖晶片照亮对齐标记。红外摄像机可经由盖晶片捕获对齐标记的图像，该对齐标记的图像形成在晶片组件的探测器晶片上的，或形成在盖晶片的内部或下表面上。基于捕获的图像切割设备可对齐晶片组件。
【技术实现步骤摘要】
本技术的一个或多实施例通常涉及红外摄像机，尤其涉及红外探测器和红外摄像机结构及制造红外探测器和红外摄像机结构的系统和方法。
技术介绍
热红外摄像机被人熟悉并被用在广泛地多样化应用中。通常简称为红外摄像机或IR摄像机的典型的热红外摄像机使用红外探测器检测红外能，通过红外摄像机镜头一能传输红外能的透镜将其提供给红外探测器。红外摄像机还可以包括使用户观察由红外摄像机基于红外能产生的图像的显示器，或者，该图像可以由红外摄像机来存储或可以被传输以用于远程观察和/或存储(例如通过无线或有线网络)。可以通过使用晶片级封装(WLP)技术形成用于这种红外摄像机的红外探测器，以形成微测辐射热仪真空封装组件(VPA)。在WLP操作期间，切割具有多个半导体晶片层的晶片组件，以形成多个电路封装，诸如红外探测器。通常使用在晶片组件的外表面上形成的对齐标记，使切割设备与晶片组件对齐。由于电子设备诸如手机和摄像机响应于消费者对紧凑设备的需求而变得越来越小且越来越薄，所以有时希望，通过在单个化单独的电路封装之前使晶片层中的一个或多个变薄，来减小用于这种设备的电路封装的厚度。然而，由于变薄可能会移除其上通常形成有对齐标记的表面，鉴于晶片材料的光学特性，特别是在用于红外探测器的半导体晶片的情况下，将切割设备或其它处理设备与已变薄的晶片组件对齐是具有挑战性的。因此，本领域中有对厚度减小的红外探测器和WLP方法、系统以及和能适合批量生产这种探测器的设备的需求。
技术实现思路
根据本技术的一个或多个实施例，提供了减小高度的电路封装诸如减小高度的红外探测器，和使用晶片级封装(WLP)技术可靠且有效地批量生产它们的方法。本技术提出一种半导体设备，包括:衬底，该衬底具有多个红外探测器元件阵列和多个读出集成电路，该多个读出集成电路分别与置于其上表面上的多个红外探测器元件阵列相互连接；盖晶片，该盖晶片位于多个红外探测器元件阵列上方，该盖晶片对红外光基本上透明并具有对齐标记阵列，其中该衬底与提供晶片组件的盖晶片耦接；以及多个封闭腔，该多个封闭腔封闭盖晶片和衬底之间的多个红外探测器元件阵列，并且其中封闭腔的每一个的尺寸和位置都对应于各个红外探测器元件阵列的封闭的一个。在一个实施方式中，该对齐标记阵列位于盖晶片内、盖晶片的内表面上、衬底的上表面上和/或衬底内。在一个实施方式中，该盖晶片的厚度使得由红外摄像机至少通过该盖晶片可观察该对齐标记阵列。在一个实施方式中，该多个封闭腔由盖晶片中的凹陷或介于中间的结构形成。在一个实施方式中，该盖晶片和/或衬底包括用于晶片级电测试的测试垫。在一个实施方式中，该晶片组件具有由对齐标记阵列限定的切割路线，以识别在哪里将晶片组件切割为分离的红外探测器。在一个实施方式中，盖晶片包括夹在窗层和台面层之间的氧化物层。本技术还提出一种红外探测器，包括:衬底，该衬底具有红外探测器元件的阵列和读出集成电路，该读出集成电路与该阵列相互连接并置于该阵列的上表面上；位于该阵列上方的盖晶片，该盖对红外光基本上透明；封闭腔，该封闭腔封闭该盖和该衬底之间的该阵列；以及至少一个对齐标记，该至少一个对齐标记形成在盖内、盖的内表面上、衬底的上表面上和/或衬底内。在一个实施方式中，该盖包括变薄的半导体晶片的切割部分。在一个实施方式中，还包括该盖上的抗反射涂层。本技术还提出一种摄像机，包括以上所述的红外探测器。本技术还提出一种电子设备，包括如上所述的红外探测器。本技术还提出一种用于制造红外探测器的系统，包括:红外摄像机，该红外摄像机被配置为通过晶片组件的盖晶片捕获晶片组件上和/或晶片组件内的对齐标记的红外图像；切割设备；以及处理和控制设备，该处理和控制设备配置为从红外摄像机接收红外图像并基于接收的红外图像操作切割设备沿晶片组件的切割路线切断该盖晶片。在一个实施方式中，该红外摄像机是短波红外摄像机，该系统进一步包括耦接到该红外摄像机的光学器件的光源，该光源通过该红外摄像机的该光学器件为该晶片组件照明。在一个实施方式中，该光学器件包括红外摄像机上的显微镜。在一个实施方式中，该处理和控制设备包括机器视觉系统。在一个实施方式中，该机器视觉系统被配置为在使用探测器晶片上的测试垫进行晶片组件的晶片级电测试之后，基于该红外图像操作切割设备沿晶片组件的切割线路切断该晶片组件的探测器晶片，该探测器晶片上的测试垫通过切断该盖晶片暴露。根据实施例，可以提供第一晶片和第二晶片。第一晶片可附接到第二晶片。可在第一晶片和/或第二晶片上和/或第一晶片和/或第二晶片内形成一个或多个对齐标记。可使第一晶片和/或第二晶片变薄。可在第一晶片和/或第二晶片上和/或第一晶片和/或第二晶片内形成对齐标记，以在变薄之后，对齐标记依然留在第一晶片和/或第二晶片上和/或第一晶片和/或第二晶片内以用于随后的晶片级处理操作。第一晶片对电磁频谱的一些或所有红外(IR)部分基本上是透明的。例如，第一晶片对短波红外(SWIR)光基本上是透明的。第一晶片和/或第二晶片可用由切割路线隔开的电路阵列来提供。系统诸如切割系统可以具有能经由至少一部分第一晶片观察对齐标记的摄像机。使用经由至少一部分第一晶片观察的对齐标记，系统可将晶片级处理设备诸如切割锯与第一和第二晶片对齐，并可以基于对齐执行晶片级处理操作诸如沿切割路线线路切开第一晶片和/或第二晶片。第一晶片例如可以表示盖或帽晶片。第二晶片例如可以表示用盖或帽晶片覆盖的具有红外探测器阵列的红外探测器晶片。根据实施例，可以提供盖晶片和探测器晶片。盖晶片例如可表示窗晶片。盖晶片可由对电磁频谱的可见光部分基本不透明且对电磁频谱的红外(IR)部分基本透明的衬底形成。盖晶片例如可由硅形成。探测器晶片可包括具有互补金属氧化物半导体(CMOS)读出集成电路(R0IC)的衬底，和与CMOS ROIC电连接的测辐射热仪结构。可使探测器晶片和/或帽晶片变薄(例如，通过或者仅使盖晶片变薄或者同时使两个晶片变薄)。可以在切割系统中提供能经由盖晶片看到对齐目标(例如，在盖晶片背面上、在盖晶片内、和/或在CMOS ROIC上和/或CMOS ROIC内形成的对齐标记)的IR摄像机，这使切割系统能够切割一个或两个晶片。可执行使用对齐目标的切割操作，以暴露探测器衬底上的用于红外探测器的电测试的电结合垫和/或探测器晶片上的其它电路。根据一个实施例，例如使用上述的变薄和切割过程形成的红外探测器，包括具有红外探测器元件(例如，微测辐射热仪)阵列的探测器衬底和与布置在读出集成电路的上表面上的阵列互连的读出集成电路。在一些实施例中，探测器衬底可以是变薄的衬底。可在阵列的上方布置一般平坦的盖，该盖由对红外光基本透明的材料形成。可将一个或多个对齐标记形成在衬底的上表面上、全部或部分嵌入在衬底内、和/或形成在盖上和/或盖内。该盖可以附接到衬底且可以包括凹槽，该凹槽定义了包围阵列的、在盖的一部分和衬底之间的封闭腔，和/或可将台面结合到盖(窗)，并将它与盖组合，定义包围阵列的在盖和衬底之间的封闭腔。与常规红外探测器封装相比，该盖可以是相对薄的盖，并可以在晶片级封装操作期间由变薄的盖晶片形成。根据另一个实施例，可以提供用于制造红外探测器的方法，其中探测器晶片可以附接到具有多个腔的盖晶本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种半导体设备，其特征在于，包括：衬底，该衬底具有多个红外探测器元件阵列和多个读出集成电路，该多个读出集成电路分别与置于其上表面上的多个红外探测器元件阵列相互连接；盖晶片，该盖晶片位于多个红外探测器元件阵列上方，该盖晶片对红外光基本上透明并具有对齐标记阵列，其中该衬底与提供晶片组件的盖晶片耦接；以及多个封闭腔，该多个封闭腔封闭盖晶片和衬底之间的多个红外探测器元件阵列，并且其中封闭腔的每一个的尺寸和位置都对应于各个红外探测器元件阵列的封闭的一个。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：T·K·C·麦肯齐，R·E·玻恩弗洛恩德，D·伦纳德，G·A·卡尔森，
申请(专利权)人：菲力尔系统公司，
类型：新型
国别省市：美国;US
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