使用热塑性衬底材料的弯曲图像传感器制造技术

本申请案涉及一种使用热塑性衬底材料的弯曲图像传感器。图像传感器包含多个光电二极管，其布置成阵列并安置在半导体材料中以通过所述半导体材料的第一表面接收光。所述半导体材料的至少部分是弯曲的。载体晶片附接到所述半导体材料的与所述第一表面相对的第二表面，且聚合物层附接到所述载体晶片，使得所述载体晶片安置在所述聚合物层与所述半导体材料之间。

Bending image sensor using thermoplastic substrate material

【技术实现步骤摘要】
使用热塑性衬底材料的弯曲图像传感器
本专利技术大体上涉及图像传感器制造，且特定来说(但非排他性地)，涉及弯曲图像传感器。
技术介绍
图像传感器已变得无处不在。它们广泛应用于数字静态相机、蜂窝电话、安全摄像机，以及医疗、汽车及其它应用中。用于制造图像传感器的技术持续以迅猛的速度进步。举例来说，对更高分辨率及更低功耗的需求已促进这些装置的进一步微型化及集成化。虽然像素设计的进步已经显著改进图像传感器性能，但是已证明难以单独通过优化像素电路来克服若干光学限制。
技术实现思路
一方面，本申请案提供一种图像传感器，其包括：多个光电二极管，其布置成阵列并安置在半导体材料中以通过所述半导体材料的第一表面接收光，其中所述半导体材料的至少部分是弯曲的；及载体晶片，其附接到所述半导体材料的与所述第一表面相对的第二表面；及聚合物层，其附接到所述载体晶片并横跨所述阵列的宽度，使得所述载体晶片安置在所述聚合物层与所述半导体材料之间。另一方面，本申请案提供一种图像传感器制造方法，其包括：在半导体材料中形成多个光电二极管，以通过所述半导体材料的第一表面接收光；将所述半导体材料的与所述第一侧相对的第二侧附接到载体晶片；将所述载体晶片附接到聚合物层，使得所述载体晶片安置在所述半导体材料与所述聚合物层之间；及使所述半导体材料、所述载体晶片及所述聚合物层变形，使得所述半导体材料至少部分是弯曲的。附图说明参考以下诸图描述本专利技术的非限制性及非穷尽实例，其中相似参考数字贯穿各种视图指代相似部分，除非另有规定。图1说明根据本专利技术的实例的弯曲图像传感器。图2A到2B说明根据本专利技术的实例的制造并弯曲图1的图像传感器的方法的部分。图3说明根据本专利技术的实例的制造并弯曲图1的图像传感器的方法的部分。图4说明根据本专利技术的实例的可包含图1的图像传感器的成像系统。图5说明根据本专利技术的实例的经由温度的衬底曲率的曲线图。对应参考字符贯穿附图的若干视图指示对应组件。所属领域的技术人员应了解，图式中的元件出于简单及清楚的目的而说明，且未必是按比例绘制。举例来说，图式中一些元件的尺寸相对于其它元件可被夸大以帮助提高对本专利技术的各种实施例的理解。此外，为了促进对本专利技术的这些各种实施例的更容易的观察，通常不描绘在商业上可行的实施例中有用的或必需的常见但众所周知的元件。具体实施方式本文描述一种用于具有聚合物装配的弯曲图像传感器的设备及方法的实例。在以下描述中，阐述众多特定细节以提供对所述实例的透彻理解。然而，所属领域的技术人员将认识到，能够在不具有一或多个特定细节的情况下或配合其它方法、组件、材料等等实践本文所描述的技术。在其它情况下，未展示或详细地描述众所周知的结构、材料或操作以避免混淆某些方面。贯穿本说明书的对“一个实例”或“一个实施例”的参考意指接合实例所描述的特定特征、结构或特性包含于本专利技术的至少一个实例中。因此，贯穿本说明书的各种地方的短语“在一个实例中”或“在一个实施例中”的出现未必皆是指同一实例。此外，特定特征、结构或特性可以任何合适方式组合于一或多个实例中。平坦图像传感器可能不具有用于图像捕获的最优形状。当透镜安置在相机前面以聚焦图像光时，透镜焦平面可为弯曲的，但是图像传感器是平坦的。此可能导致图像边缘周围模糊，这是因为光线离焦。弯曲传感器概念可从根本上改变光到达CMOS或其它类型的图像传感器阵列中的像素阵列的边缘的方式。通过使传感器弯曲，边缘处的图像质量可在亮度、清晰度、顺应性及角响应方面与中心处的图像质量相当。另外，利用弯曲图像传感器(其可为前侧或背侧照射)，可改进绿色及蓝色像素的量子效率。一般来说，本文描述的设备、系统及方法的实例可具有以下共同特征。将成像晶片(例如，具有光电二极管的晶片)及载体晶片减薄到5μm到20μm，然后将其接合到热塑性衬底上。在一些实例中，将两个晶片减薄到此厚度范围，以便使其在不折断的情况下充分弯曲，否则晶片在弯曲时会破裂。热塑性衬底在相对高的温度下变形(针对聚合物)并且弯曲表面在冷却后仍保持。成像晶片、载体晶片及热塑性衬底接合在具有多个弯曲表面区域的模具上，所述多个弯曲表面区域与个别裸片对准。成像晶片上的每一裸片与模具表面上的每一弯曲表面区域对准。整个结构(包含模具)被加热到高温，热塑性材料经变形以遵循模具的弯曲表面。由于热塑性材料与成像晶片及载体晶片接合，因此成像晶片及载体晶片将随热塑性塑料变形。如下文图式中所说明，每一裸片将对准并跟随模具表面上的弯曲表面区域。如将展示，可在成像晶片及载体晶片与热塑性衬底接合之前处理整个图像传感器及芯片封装两者。应了解，可通过自组装(例如，基于硅烷的单层)或其它表面涂层来辅助将热塑性塑料接合到载体晶片。以下揭示内容描述上文论述的实例以及其它实例，因为其与图式有关。图1说明根据本专利技术的实例的弯曲图像传感器。在所描绘实例中，弯曲图像传感器100包含：半导体材料101、多个光电二极管103、聚合物层121(例如，热塑性塑料)、载体晶片123、光栅层131(具有光栅133)、滤色器层141(具有红色滤色器143、绿色滤色器145及蓝色滤色器147-其可布置成拜耳图案、EXR图案、反式X图案或类似者)、微透镜层161及光学透镜181。如在实例说明中展示，多个光电二极管103安置在半导体材料101中，半导体材料101具有面向图像光的凹形表面。在一些实例中，钉扎阱(其可包含掺杂半导体材料、金属/半导体氧化物、金属/半导体氮化物、聚合物或类似者)可安置在个别光电二极管103之间，以电隔离个别光电二极管103。滤色器层141安置微透镜层161与半导体材料101之间并且也是凹形的。滤色器层141及微透镜层161与多个光电二极管103光学对准，以将入射光引导到多个光电二极管103中。在所描绘实例中，滤色器层141、光栅层131及微透镜层161与半导体材料101的凹形横截面轮廓共形。这可有助于最小化弯曲图像传感器100的边缘上的光学缺陷。光栅层131安置在滤色器层141与半导体材料101之间，并且光栅层131与多个光电二极管103光学对准，使得光栅层131经由内部反射过程将光引导到多个光电二极管103中。在一个实例中，光栅133可包含金属网。在另一实例中，光栅133可包含通过例如热蒸发、化学气相沉积或类似者的处理技术制造的金属、氧化物或半导体结构。在一个实例中，多个光电二极管103经布置成包含行及列的阵列(参见下文图4)，并且半导体材料101的凹形横截面轮廓的顶点位于多个光电二极管103的阵列的中心。在所描绘实例中，光学透镜181安置在图像光的源与半导体材料101之间，并且光学透镜181经定位以将图像光引导到半导体材料101中。为优化装置性能，在一个实例中，半导体材料101的凹形横截面轮廓的曲率半径近似于光学透镜181的曲率半径。在一个实例中，快门可安置在图像光与弯曲图像传感器100之间，以在帧之间或校准测量期间阻挡图像光到达弯曲图像传感器100。如稍后将更详细描述，聚合物层121可接合到载体晶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像传感器，其包括：/n多个光电二极管，其布置成阵列并安置在半导体材料中以通过所述半导体材料的第一表面接收光，其中所述半导体材料的至少部分是弯曲的；及/n载体晶片，其附接到所述半导体材料的与所述第一表面相对的第二表面；及/n聚合物层，其附接到所述载体晶片并横跨所述阵列的宽度，使得所述载体晶片安置在所述聚合物层与所述半导体材料之间。/n

【技术特征摘要】
20180622 US 16/016,0571.一种图像传感器，其包括：
多个光电二极管，其布置成阵列并安置在半导体材料中以通过所述半导体材料的第一表面接收光，其中所述半导体材料的至少部分是弯曲的；及
载体晶片，其附接到所述半导体材料的与所述第一表面相对的第二表面；及
聚合物层，其附接到所述载体晶片并横跨所述阵列的宽度，使得所述载体晶片安置在所述聚合物层与所述半导体材料之间。


2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述载体晶片及所述聚合物层是弯曲的。


3.根据权利要求1所述的图像传感器，其进一步包括安置在所述半导体材料的所述第一表面附近的滤色器层，使得所述半导体材料安置在所述滤色器层与所述载体晶片之间。


4.根据权利要求3所述的图像传感器，其进一步包括安置在所述半导体材料与所述滤色器层之间的光栅层，以将光引导到所述多个光电二极管中。


5.根据权利要求4所述的图像传感器，其进一步包括微透镜层，所述微透镜层经安放以将光引导到所述滤色器层中并且经定位使得所述滤色器层安置在所述光栅层与所述微透镜层之间。


6.根据权利要求5所述的图像传感器，其中所述微透镜层、所述光栅层及所述滤色器层是弯曲的。


7.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述聚合物层包含热塑性塑料，且其中第一侧是背侧，且第二侧是前侧。


8.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述载体晶片及所述半导体材料具有5μm到20μm的组合厚度。


9.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述半导体材料的顶点位于所述多个光电二极管的所述阵列的中心。


10.根据权利要求6所述的图像传感器，其进一步包括透镜，所述透镜经定位以将光聚焦到所述半导体材料中，其中所述半导体材料的曲率与所述透镜的表面大体上相同。


11.一种图像传感器制造方法，其包括：
在半导体材料中形成多个光电二极管，以通过所述半导体材料的第一表面接收光；
将所述半导体...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑源伟，缪佳君，陈刚，钱胤，毛杜立，戴森·H·戴，林赛·格朗，
申请(专利权)人：豪威科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US