图像感测半导体器件制造技术

本实用新型专利技术题为“图像感测半导体器件”。本实用新型专利技术涉及一种图像感测半导体器件。所述图像感测半导体器件包括具有图像传感器区域的半导体晶圆。光透射晶圆设置在所述半导体晶圆上方。第一半导体管芯设置在所述半导体晶圆的与所述光透射晶圆相反的表面上方。第一密封剂沉积在所述第一半导体管芯周围。互连结构形成于所述第一密封剂和所述第一半导体管芯上方。本实用新型专利技术所解决的一个技术问题是改进多管芯图像传感器封装内的图像性能。本实用新型专利技术所实现的一个技术效果是提供改进的图像感测半导体器件。

【技术实现步骤摘要】
图像感测半导体器件
本技术整体涉及半导体器件，并且更具体地讲，涉及图像感测半导体器件。
技术介绍
半导体器件在现代电子产品中很常见。电子部件中半导体器件的数量和密度各不相同。半导体器件可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、晶闸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含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、专用集成电路(ASIC)、标准逻辑、放大器、时钟管理、存储器、接口电路以及各种信号处理电路。图像传感器是一种通过将光波或电磁辐射的可变衰减转换成电信号来检测和记录图像的半导体器件。图像传感器通过响应于入射电磁辐射传送信号来传达与图像有关的信息。图像传感器可包括成像像素的阵列。成像像素包括光敏元件，诸如光电二极管，这些光敏元件将传入的图像光转换为图像信号。典型的图像传感器可具有数十万或数百万像素。图像传感器使用控制电路来操作成像像素，并使用读出电路以用于读出与光敏元件生成的电荷对应的图像信号。图像传感器可使用半导体电荷耦合器件(CCD)和互补金属氧化物半导体(CMOS)或N型金属氧化物半导体(NMOS)技术中的有源像素传感器实施，且可应用于电子设备，诸如数字相机、计算机、移动电话、录像机、医学成像设备、夜视设备、热成像设备、雷达、声纳以及其他收集传入的图像光以捕获图像的图像检测设备。在成像传感器中，每个像素通常包括光敏元件诸如光电二极管，这些光敏元件接收入射光子(光)并将光子转换为电信号。该成像系统包含图像传感器管芯，该图像传感器管芯具有图像传感器集成电路和形成于半导体衬底中的光电二极管阵列。另选地，成像系统包含图像传感器管芯，该图像传感器管芯具有形成于半导体衬底中的光电二极管阵列，并且该图像传感器管芯安装于数字信号处理器(DSP)管芯上。玻璃层可放置在图像传感器上方以用于提供保护。再分布层(RDL)可形成于半导体管芯的与玻璃层相反的表面上方以用于电互连。单个RDL限制了包含图像传感器的半导体管芯的互连能力。
技术实现思路
本技术所解决的一个技术问题是改进多管芯图像传感器封装内的图像性能。根据本技术的一个方面，图像感测半导体器件包括具有图像传感器区域的半导体晶圆。光透射晶圆设置在半导体晶圆上方。第一半导体管芯设置在半导体晶圆的与光透射晶圆相反的表面上方。第一密封剂沉积在第一半导体管芯周围。互连结构形成于第一密封剂和第一半导体管芯上方。在上述图像感测半导体器件的实施方案中，穿过半导体晶圆和第一密封剂形成导电通孔。在上述图像感测半导体器件的实施方案中，互连结构包括形成于第一密封剂和第一半导体管芯上方的第一绝缘层。第一导电层形成于第一绝缘层上方。第二绝缘层形成于第一绝缘层和第一导电层上方。第二导电层形成于第一导电层和第二绝缘层上方。在上述图像感测半导体器件的实施方案中，互连结构包括沉积在第一密封剂和第一半导体管芯上方的第二密封剂。第一导电层形成于第二密封剂上方。第三密封剂沉积在第二密封剂和第一导电层上方。第二导电层形成于第一导电层和第三密封剂上方。在上述图像感测半导体器件的实施方案中，第二半导体管芯设置在半导体晶圆的与第一半导体管芯相邻的表面上方。在上述图像感测半导体器件的实施方案中，第一半导体管芯包括图像传感器处理器，并且第二半导体管芯包括存储器电路。在上述图像感测半导体器件的实施方案中，光透射晶圆包括玻璃。根据本技术的一个方面，图像感测半导体器件包括具有图像传感器区域的第一半导体管芯。光透射层设置在第一半导体管芯的图像传感器区域上方。第二半导体管芯设置在第一半导体管芯的与光透射层相反的表面上方。互连结构形成于第二半导体管芯上方。在上述图像感测半导体器件的实施方案中，密封剂沉积在第二半导体管芯周围。在上述图像感测半导体器件的实施方案中，穿过第一半导体管芯和第一密封剂形成导电通孔。本技术所实现的一个技术效果是提供改进的图像感测半导体器件。附图说明图1a-图1d示出具有由锯道分开的多个半导体管芯的半导体晶圆；图2a-图2b示出具有由锯道分开的多个图像传感器半导体管芯的半导体晶圆；图3a-图3j示出了形成多管芯图像传感器半导体封装的工艺；图4a-图4b示出了形成具有密封剂的内建互连结构的工艺；图5示出了具有图像传感器的多管芯封装；以及图6a-图6b示出了包含具有图像传感器的多管芯封装的电子设备。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。虽然按照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”兼指该词语的单数形式和复数形式，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。术语“图像传感器”既指与单独像素相关联的传感器，又指与多个像素(诸如像素阵列)相关联的传感器。图像传感器可包括图像传感器像素阵列，每个像素包括光电二极管和其他运行电路，诸如衬底中形成的晶体管。图像传感器使用像素来捕获给定环境中的光，并且生成表示该环境中的图像的电信号。例如，像素所生成的电信号生成数字图像，该数字图像作为信息提供给电设备的用户。在一些合适的场景中，图像传感器所生成的电信号经过处理并用于捕获有关在图像传感器处接收到的光的信息，诸如亮度、波长、空间图案化、时间图案化、偏振、方向以及与光相关联的其他合适的特性。此类光特性可由发光或反光源修改，以基于光的特性来编码信息。电子设备诸如数字相机、计算机、移动电话、录像机、医学成像设备、夜视设备、热成像设备、雷达、声纳和其他图像检测设备收集传入的图像光以捕获图像。图像传感器包括图像像素的阵列。成像像素包括光敏元件，诸如光电二极管，这些光敏元件将传入的图像光转换为图像信号。典型的图像传感器可具有数十万或数百万像素。图像传感器使用控制电路来操作成像像素，并使用读出电路以用于读出与光敏元件生成的电荷对应的图像信号。图1a示出具有基极衬底材料82(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)以用于提供结构支撑的半导体晶圆80。多个半导体管芯84形成在晶圆80上，通过非有源的管芯间晶圆区域或者锯道86分开。锯道86提供用以将半导体晶圆80切割成单独半导体管芯84的切割区域。在一个实施方案中，半导体晶圆80的宽度或直径为100-450毫米(mm)，厚度为50-100微米(μm)或15-250μm。图1b示出半导体晶圆80的一部分的剖面图。每个半导体管芯84具有背面或者非有源表面88以及有源表面或区域90，该有源表面或区域包含模拟或数字电路，该模拟或数字电路实现为形成在管芯内并根据管芯的电学设计和功能电互连的有源器件、无源器件、导电层以及介电层。另选地，表面88可为与有源表面90相反的第二有源表面，该第二有源表面包含模拟或数字电路，该模拟或数字电路实现为形成在管芯内并根据管芯的电学设计和功能电互连的有源器件、无源器件、导电层以及介电层。例如，电路可包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像感测半导体器件，其特征在于包括：半导体晶圆，所述半导体晶圆包括图像传感器区域；光透射晶圆，所述光透射晶圆设置在所述半导体晶圆上方；第一半导体管芯，所述第一半导体管芯设置在所述半导体晶圆的与所述光透射晶圆相反的表面上方；第一密封剂，所述第一密封剂沉积在所述第一半导体管芯周围；和互连结构，所述互连结构形成于所述第一密封剂和所述第一半导体管芯上方。

【技术特征摘要】
2017.01.16 US 15/407,2241.一种图像感测半导体器件，其特征在于包括：半导体晶圆，所述半导体晶圆包括图像传感器区域；光透射晶圆，所述光透射晶圆设置在所述半导体晶圆上方；第一半导体管芯，所述第一半导体管芯设置在所述半导体晶圆的与所述光透射晶圆相反的表面上方；第一密封剂，所述第一密封剂沉积在所述第一半导体管芯周围；和互连结构，所述互连结构形成于所述第一密封剂和所述第一半导体管芯上方。2.根据权利要求1所述的图像感测半导体器件，还包括穿过所述半导体晶圆和所述第一密封剂形成的导电通孔。3.根据权利要求1所述的图像感测半导体器件，其中所述互连结构包括：第一绝缘层，所述第一绝缘层形成于所述第一密封剂和所述第一半导体管芯上方；第一导电层，所述第一导电层形成于所述第一绝缘层上方；第二绝缘层，所述第二绝缘层形成于所述第一绝缘层和所述第一导电层上方；和第二导电层，所述第二导电层形成于所述第一导电层和所述第二绝缘层上方。4.根据权利要求1所述的图像感测半导体器件，其中所述互连结构包括：第二密封剂，所述第二密封剂沉积在所述第一密封剂和所述第一半导体管芯上方；第一导电...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢有德，
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