半导体器件制造技术

本实用新型专利技术涉及半导体器件。所述半导体器件包括非矩形半导体管芯，所述非矩形半导体管芯包括弯曲图像传感器区域。本实用新型专利技术解决的一个技术问题是减少传感器开裂和其他制造缺陷。本实用新型专利技术实现的一种技术效果是提供改进半导体器件。

【技术实现步骤摘要】
半导体器件
本技术总体涉及半导体器件，并且更具体地涉及半导体管芯以及形成抗屈曲稳健性的弯曲图像传感器区域的方法。
技术介绍
半导体器件在现代电子产品中很常见。电子部件的半导体器件的数量和密度各不相同。半导体器件执行多种多样的功能，诸如模拟和数字信号处理、传感器、电磁信号的发送和接收、电子器件控制、功率管理以及音频/视频信号处理。分立半导体器件通常包含一种类型的电子部件，例如，发光二极管(LED)、小信号晶体管、电阻器、电容器、电感器、二极管、整流器、半导体闸流管以及功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。集成半导体器件通常包括数百至数百万的电子部件。集成半导体器件的示例包括微控制器、图像传感器、专用集成电路(ASIC)、电源转换、标准逻辑、放大器、时钟管理、存储器、接口电路以及其他信号处理电路。图像传感器是通过将光或电磁辐射转换为电信号来检测和记录图像的半导体器件类型。可利用互补金属氧化物半导体(CMOS)或N型金属氧化物半导体(NMOS)技术中的半导体电荷耦合器件(CCD)和有源像素传感器来实现图像传感器，它们应用于数字相机、录像机、医疗成像设备、夜视设备、热学成像设备、雷达、声纳和其他图像检测设备中。来自图像场景的光通常通过一个或多个光学透镜(例如，多达四个或更多个透镜)聚焦在平坦或平面图像传感器表面上。光学聚焦透镜为相机封装增加了成本、复杂性和高度。即使利用光学透镜，图像质量也是通常在图像传感器的中心区域中更好，而边缘则较差。图像传感器不断地朝更高的分辨率、更快的聚焦时间、更好的聚焦深度、更低的轮廓和更低的成本发展。一种使光学聚焦透镜数量减少的方法是使图像传感器具有弯曲表面。已知的是，相较具有平坦图像传感器的相机来说，使用弯曲图像传感器的相机具有某些性能优点，例如在移动数字相机应用中。图1示出了具有底部基板材料12的半导体晶圆10。多个半导体管芯14形成在晶圆10上，该晶圆通过管芯间晶圆区域或锯道16分开。半导体管芯14包含图像传感器区域，如上所述。半导体管芯14具有带有线性侧边缘20和拐角22以及平坦表面的矩形或正方形的形状因数(shapefactor)。半导体晶圆10的厚度通常减小，并且通过锯道16而切割成单独薄半导体管芯14。具有平坦表面的薄矩形半导体管芯14被放置在具有弯曲或凹形凹陷的模塑(mold)或基板上方。薄半导体管芯14的表面因空气压力或其他力而偏转到该模塑的凹形凹陷中，以形成弯曲图像传感器区域32，如图2a和图2b所示。半导体管芯14的矩形形状因数不易配合到弯曲凹陷中。矩形管芯形状因数在弯曲凹陷上方的附加表面区域产生应力集中区域。当被迫进入该模塑的弯曲凹陷时，矩形图像传感器管芯14经受应力。如图2a所示，应力集中区域可能导致平面外变形或屈曲，如图像传感器区域32的区域34中所示。图2b示出了图像传感器区域32的区域36中的屈曲的另一个示例。屈曲取决于管芯形状因数、管芯大小、管芯厚度、负载和管芯宽度与曲率半径比。矩形半导体管芯不易适形于凹形凹陷。具有较小曲率半径的较小管芯更易屈曲。其中压缩力超过底部基板材料的刚度的机械不稳定性可能引起屈曲。在一些情况下，具有图像传感器区域32的半导体管芯14易受传感器开裂和其他制造缺陷影响。
技术实现思路
本技术解决的一个技术问题是减少传感器开裂和其他制造缺陷。根据本技术的一个方面，半导体器件包括非矩形半导体管芯，该非矩形半导体管芯包括弯曲图像传感器区域。根据一个实施方案，非矩形半导体管芯包括具有非线性边缘的形状因数。根据一个实施方案，非矩形半导体管芯包括圆形形状因数。根据一个实施方案，非矩形半导体管芯包括椭圆形状因数。根据一个实施方案，该半导体器件还包括形成在非矩形半导体管芯中的多个开口。根据一个实施方案，开口形成在非矩形半导体管芯的高应力集中区域中。根据一个实施方案，开口靠近弯曲图像传感器区域的外侧边缘形成。根据一个实施方案，该半导体器件还包括形成在非矩形半导体管芯中的多个穿孔。根据一个实施方案，穿孔靠近弯曲图像传感器区域的外侧边缘形成。根据一个实施方案，该半导体器件还包括模塑，该模塑包括弯曲凹陷。非矩形半导体管芯被设置在模塑的弯曲凹陷上。本技术实现的一种技术效果是提供改进半导体器件。附图说明图1示出了具有矩形管芯的已知半导体晶圆；图2a-图2b示出了弯曲图像传感器管芯中的屈曲；图3a-图3d示出了具有多个非矩形、圆形和椭圆半导体管芯的半导体晶圆的各种实施方案；图4a-图4e示出了从图3a-图3d的晶圆切割的具有非矩形形状因数的半导体管芯；图5a-图5c示出了利用具有弯曲表面的模塑来形成弯曲或凹形图像传感器区域的方法；图6a-图6c示出了利用具有弯曲表面的模塑来形成凹形图像传感器区域的另一种方法；图7a-图7b示出了具有抗屈曲稳健性的弯曲或凹形图像传感器区域的来自图3a-图3d的晶圆的半导体管芯；以及图8a-图8b示出了具有弯曲图像传感器区域的矩形半导体管芯和在该管芯的周边区域中的开口或穿孔。具体实施方式下文参照附图描述了一个或多个实施方案，其中类似的数字表示相同或相似的元件。虽然根据实现某些目标的最佳模式描述了附图，但描述旨在涵盖可包括在本公开的实质和范围内的替代形式、修改形式和等同形式。如本文使用的术语“半导体管芯”是指该词语的单数形式和复数形式两者，并且相应地，可同时涉及单个半导体器件和多个半导体器件。图3a示出了具有底部基板材料102诸如硅、锗、磷化铝、砷化铝、砷化镓、氮化镓、磷化铟、碳化硅或其他基体半导体材料的半导体晶圆100。多个半导体管芯104形成在晶圆100上，该晶圆通过管芯间晶圆区域106分开。具体地，半导体管芯104具有非矩形形状因数，并且被布置成使晶圆上的管芯数量最大化并优化晶圆布局效率的图案。例如，带有具有非矩形形状因数的半导体管芯104的半导体晶圆100提供约85％的晶圆区域利用率。每个半导体管芯104具有包含被实现为CMOS或NMOS中的CCD或有源像素传感器的图像传感器区域108的有源表面。在一个实施方案中，半导体晶圆100的宽度或直径为100-450毫米(mm)，并且厚度为675-775微米(μm)。在另一个实施方案中，半导体晶圆100的宽度或直径为150-300mm。图3b示出了具有底部基板材料112的半导体晶圆110，该半导体晶圆与半导体晶圆100具有类似的材料和尺寸。多个半导体管芯114形成在晶圆110上。晶圆区域116被示出为在半导体管芯114之间并且与之相邻，用于其他用途。具体地，半导体管芯114具有非矩形形状因数，并且被布置成使晶圆上的管芯数量最大化并优化晶圆布局效率的图案。例如，带有具有非矩形形状因数的半导体管芯114和晶圆区域116的半导体晶圆110提供约99.5％的晶圆区域利用率。每个半导体管芯114具有包含被实现为CMOS或NMOS中的CCD或有源像素传感器的图像传感器区域118的有源表面。图3c示出了具有底部基板材料122的半导体晶圆120，该半导体晶圆与半导体晶圆100具有类似的材料和尺寸。多个半导体管芯124形成在晶圆120上，该晶圆通过管芯间晶圆区域126分开。具体地，半导体管芯124具有圆形或椭圆形状因数，并且被布置成使晶圆上的管芯数量最大化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，其特征在于，包括非矩形半导体管芯，所述非矩形半导体管芯包括弯曲图像传感器区域。

【技术特征摘要】
2016.09.07 US 15/258,7831.一种半导体器件，其特征在于，包括非矩形半导体管芯，所述非矩形半导体管芯包括弯曲图像传感器区域。2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述非矩形半导体管芯包括具有非线性边缘的形状因数。3.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述非矩形半导体管芯包括圆形形状因数。4.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述非矩形半导体管芯包括椭圆形状因数。5.根据权利要求1所述的半导体器件，还包括多个开口，所述多个开口形成在所述非...

【专利技术属性】
技术研发人员：U·博提格，M·A·苏弗里德格，A·E·帕克金斯，
申请(专利权)人：半导体元件工业有限责任公司，
类型：新型
国别省市：美国,US