亚微米晶片对准制造技术

某些方面涉及用于晶片光学件中的亚微米对准的系统及技术。一种用以产生集成式透镜堆叠的所揭示晶片间对准方法使用光束分光器(即，50％透明镜面)，所述光束分光器在显微镜物镜聚焦于底部晶片的对准标记上时反射顶部晶片的对准标记。另一种用以产生集成式透镜堆叠的所揭示晶片间对准方法实施互补图案，所述互补图案可在未对准时产生波纹效应以便辅助视觉上确定所述晶片之间的适当对准。在一些实施例中，可组合所述方法以增加精确度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】亚微米晶片对准
本文中所揭示的系统及方法涉及晶片级光学件，且更特定来说，涉及可产生波纹(moiré)效应以辅助光学晶片堆叠的亚微米对准的光束分光器及/或图案的使用情况。
技术介绍
晶片级摄像机为可用于具有薄外观尺寸的电子装置(例如，移动电话、笔记型计算机、平板计算机，及其类似者)中的具有小占据面积的摄像机。这些晶片级摄像机包含用以形成图像的光学件及用于感测图像的图像传感器。为了形成高品质图像，摄像机模块的光学件可包含需要精确对准的若干透镜，所述透镜有时是由隔片分离。然而，晶片级摄像机是通过制造方法而非通过使用情况予以定义。晶片级摄像机通常是通过使用相似于半导体制造的对准及接合技术来堆叠及接合具有光学组件的晶片予以制造。举例来说，可首先提供具有以阵列或栅格图案而布置的数个图像传感器的传感器晶片，其可能具有用于保护传感器衬底的防护玻璃罩层。可将隔片晶片放置于具有数个开口的图像传感器晶片上，每一开口与所述图像传感器中的一者对准。接着将具有数个透镜的晶片(被称为透镜板)放置于隔片晶片上，使得每一透镜与所述图像传感器中的一者对准。可在将具有数个透镜的第二透镜板放置于晶片堆叠上之前提供第二隔片晶片。以此方式，可在晶片级摄像机的制造中包含多个隔片晶片及多个透镜板。最后，将堆叠式晶片接合及切割成个别晶片级摄像机，每一晶片级摄像机具有图像传感器及隔片与透镜堆叠。这些制造技术还可使用透镜板及隔片晶片予以实施而未必包含传感器晶片以便产生集成式透镜堆叠。
技术实现思路
使用借用接触光刻的标准对准技术(例如，使用掩模对准器)来对准光学晶片堆叠可导致以下问题：需要基于存在于所述晶片中的每一者上的标记来光学地对准所述晶片，且需要基于显微镜观测而将这些标记彼此对准。然而，显微镜通常具有小景深，且因此，归因于承载对准标记物的顶部晶片及底部晶片的上部表面之间的垂直位移，如果顶部晶片及底部晶片的上部表面相隔大于几微米，那么显微镜不能同时聚焦于两个标记上。经尝试以解决以上问题的一个解决方案是(1)聚焦于顶部晶片上的标记上且拍摄图片、(2)向下移动显微镜且聚焦于定位于顶部晶片下方的下部晶片上的标记上(其中顶部及下部是指相对于显微镜而定位)，及(3)比较两张图片以估计所述晶片之间的位移。所述位移可用以补偿晶片与掩模之间的未对准。然而，此方法的一个问题为两个标记未被同时检视，此使过程缓慢且不方便。此方法的另一更严重的问题为显微镜可不在确切地垂直于晶片的方向上移动，此在所有测量中引入系统误差，从而引起不准确的位移估计。因此，在补偿之后，所述晶片在其事实上并未对准时可相信为对准。使用大景深显微镜物镜可解决此问题，但这些物镜的放大率低，以精确对准为代价而得到视场，此时是因为小标记为不可见的。在一些实施例中通过用于亚微米晶片对准的所揭示系统及方法来处理前述问题以及其它问题。如本文中所使用，“亚微米晶片对准”是指在小于一微米的容限内的晶片对准。一种所揭示晶片间对准方法使用光束分光器(即，50％透明镜面)，所述光束分光器反射顶部晶片标记且使其出现在大于其实际上所处的距离处。另一种所揭示晶片间对准方法实施互补图案以辅助视觉上确定晶片与掩模之间的适当对准。在一些实施中，可一起使用光束分光器及互补图案。因此，一个方面涉及一种光学晶片堆叠，其包括：第一透明晶片，其包含至少一第一透镜；第二透明晶片，其包含至少一第二透镜；第一隔片晶片，其定位于所述第一透明晶片与所述第二透明晶片之间且包含包括在第一开口周围的第一周边的至少一第一单元，所述第一透镜及所述第二透镜至少部分地突出到所述第一开口中；第一对准标记，其提供于所述第一透明晶片上；第二对准标记，其提供于所述第二透明晶片上；及第一光束分光器层，其在所述第一对准标记与所述第二对准标记之间的光学路径之间的中点处安置于所述第一隔片层的表面上。在一些实施中，所述光束分光器层可正交于所述第一对准标记与所述第二对准标记之间的所述光学路径而定位。所述第一透镜、所述第二透镜及所述第一周边可形成具有光轴的透镜堆叠。当所述第一对准根据从上而下观察而与所述第二对准标记对准时，所述第一透镜的中心及所述第二透镜的中心可与所述透镜堆叠的所述光轴在2微米的容限内或在1微米的容限内对准。所述第一对准标记可包括第一组重复标记，且所述第二对准标记可包括与所述第一组重复标记互补的第二组重复标记。当所述第一对准标记根据从上而下观察而与所述第二对准标记对准时，所述第一透镜的中心及所述第二透镜的中心可与所述透镜堆叠的所述光轴在250nm的容限内对准。所述第一组重复标记及所述第二组重复标记可包括具有5μm的线厚度的同心环带。在一些实施方案中，所述光学晶片堆叠可进一步包括：第三透明晶片，其包含至少一第三透镜；第二隔片晶片，其定位于所述第二透明晶片与所述第三透明晶片之间且包含至少一第二开口，所述第二透镜及所述第三透镜至少部分地突出到所述第二开口中；第三对准标记，其提供于所述第三透明晶片上；及第二光束分光器层，其在所述第二对准标记与所述第三对准标记之间的光学路径之间的中点处安置于所述第二隔片层的表面上。在一些实施方案中，所述光学晶片堆叠可进一步包括：第三透明晶片，其包含至少一第三透镜；第二隔片晶片，其定位于所述第二透明晶片与所述第三透明晶片之间且包含至少一第二开口，所述第二透镜及所述第三透镜至少部分地突出到所述第二开口中；第三对准标记，其提供于所述第三透明晶片上；第四对准标记，其提供于所述第二透明晶片上；及第二光束分光器层，其在所述第三对准标记与所述第四对准标记之间的光学路径之间的中点处安置于所述第二隔片层的表面上。另一方面涉及一种对准透明晶片的方法，所述方法包括：将第一对准标记安置于第一透明晶片上；将第二对准标记安置于第二透明晶片上；将光束分光器层安置于所述第一对准标记与所述第二标记之间的光学中点处；使显微镜物镜聚焦于所述第二对准标记上；检视所述第二对准标记以及经由所述光束分光器层的所述第一对准标记的反射；及使用通过所述显微镜物镜所检视的所述第一对准标记与所述第二对准标记的重叠而将所述第一透明晶片对准到所述第二透明晶片。所述方法可进一步包含：将包含所述第一对准标记的所述第一透明晶片的一部分及包含所述第二对准标记的所述第二透明晶片的第二部分两者曝露到绿光、蓝光或红外光；及通过所述显微镜物镜来检视被反射离开所述第一对准标记及所述第二对准标记的所述绿光、所述蓝光或所述红外光。所述聚焦、所述检视及所述对准可由一或多个物理计算装置以编程方式执行。所述第一对准标记可包括第一组重复标记，且所述第二对准标记可包括与所述第一组重复标记互补的第二组重复标记；且将所述第一透明晶片对准到所述第二透明晶片可包括消除通过所述第一组重复标记与所述第二组重复标记的未对准而产生的波纹效应。另一方面涉及非暂时性计算机可读媒体，其经配置为具有在执行时致使硬件处理器进行以下操作的计算机可执行指令：使显微镜物镜聚焦于安置于第一透明晶片上的第一对准标记之外及光束分光器层之外以聚焦于安置于第二透明晶片上的第二对准标记上，所述第一透明晶片定位于所述显微镜物镜与所述第二透明晶片之间，且所述光束分光器层定位于所述第一对准标记与所述第二对准标记之间的光学中点处；接收通过所述显微镜物镜所捕捉的图像数据，所述图像数据表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学晶片堆叠，其包括：第一透明晶片，其包含至少一第一透镜；第二透明晶片，其包含至少一第二透镜；第一隔片晶片，其定位于所述第一透明晶片与所述第二透明晶片之间且包含包括在第一开口周围的第一周边的至少一第一单元，所述第一透镜及所述第二透镜至少部分地突出到所述第一开口中；第一对准标记，其提供于所述第一透明晶片上；第二对准标记，其提供于所述第二透明晶片上；及第一光束分光器层，其在所述第一对准标记与所述第二对准标记之间的光学路径之间的中点处安置于所述第一隔片层的表面上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.06 US 62/202,120;2016.06.21 US 15/188,6351.一种光学晶片堆叠，其包括：第一透明晶片，其包含至少一第一透镜；第二透明晶片，其包含至少一第二透镜；第一隔片晶片，其定位于所述第一透明晶片与所述第二透明晶片之间且包含包括在第一开口周围的第一周边的至少一第一单元，所述第一透镜及所述第二透镜至少部分地突出到所述第一开口中；第一对准标记，其提供于所述第一透明晶片上；第二对准标记，其提供于所述第二透明晶片上；及第一光束分光器层，其在所述第一对准标记与所述第二对准标记之间的光学路径之间的中点处安置于所述第一隔片层的表面上。2.根据权利要求1所述的光学晶片堆叠，其中所述光束分光器层正交于所述第一对准标记与所述第二对准标记之间的所述光学路径而定位。3.根据权利要求1所述的光学晶片堆叠，其中所述第一透镜、所述第二透镜及所述第一周边形成具有光轴的透镜堆叠。4.根据权利要求3所述的光学晶片堆叠，其中，当所述第一对准标记根据从上而下观察而与所述第二对准标记对准时，所述第一透镜的中心及所述第二透镜的中心与所述透镜堆叠的所述光轴在2微米的容限内对准。5.根据权利要求3所述的光学晶片堆叠，其中，当所述第一对准标记根据从上而下观察而与所述第二对准标记对准时，所述第一透镜的中心及所述第二透镜的中心与所述透镜堆叠的所述光轴在1微米的容限内对准。6.根据权利要求3所述的光学晶片堆叠，其中，所述第一对准标记包括第一组重复标记，且其中所述第二对准标记包括与所述第一组重复标记互补的第二组重复标记。7.根据权利要求6所述的光学晶片堆叠，其中，当所述第一对准标记根据从上而下观察而与所述第二对准标记对准时，所述第一透镜的中心及所述第二透镜的中心与所述透镜堆叠的所述光轴在250nm的容限内对准。8.根据权利要求6所述的光学晶片堆叠，其中所述第一组重复标记及所述第二组重复标记包括具有5μm的线厚度的同心环带。9.根据权利要求1所述的光学晶片堆叠，其进一步包括：第三透明晶片，其包含至少一第三透镜；第二隔片晶片，其定位于所述第二透明晶片与所述第三透明晶片之间且包含至少一第二开口，所述第二透镜及所述第三透镜至少部分地突出到所述第二开口中；第三对准标记，其提供于所述第三透明晶片上；及第二光束分光器层，其在所述第二对准标记与所述第三对准标记之间的光学路径之间的中点处安置于所述第二隔片层的表面上。10.根据权利要求1所述的光学晶片堆叠，其进一步包括：第三透明晶片，其包含至少一第三透镜；第二隔片晶片，其定位于所述第二透明晶片与所述第三透明晶片之间且包含至少一第二开口，所述第二透镜及所述第三透镜至少部分地突出到所述第二开口中；第三对准标记，其提供于所述第三透明晶片上；第四对准标记，其提供于所述第二透明晶片上；及第二光束分光器层，其在所述第三对准标记与所述第四对准标记之间的光学路径之间的中点处安置于所述第二隔片层的表面上。11.一种对准透明晶片的方法，其包...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·G·格奥尔基耶夫，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US