电子成像器件制造技术

一种电子成像器件（１０），包括一个包含电功能电路的基层（２０），基层（２０）具有用于电路互连的第一侧面（２２）及作为光探测侧面的第二侧面（２４）。第二侧面（２４）具有排列在基层（２０）内的暴露的光敏电子元件。预定高度的隔板装置被提供相邻于该第二侧面（２４）。这种隔板装置可以被有利地用于获得透镜系统的透镜与光探测侧面之间预定距离的偏差。因此，在制作完成后不再需要各个成像器器件的透镜系统的单独聚焦。此外，在本发明专利技术的一个实施方案中，形成了改善微透镜性能的空气间隙。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及根据权利要求1的一种电子成像器件，特别是电子成像芯片。当今的图像传感器技术发展为新一代具有广泛用户适用性的数字成像产品铺平道路。根据调查研究，对于计算机外围设备来讲，消费者的第一优选为数码相机。自从大部分消费者购买得起这种高质量、功能完善的数码相机之后，其销量就保持快速增长。鉴于其有可能提供即时可见的图像且该图像可很容易被插入到计算机产生的文档中、使用因特网作为通信媒介的普及度增加、更重要的是省略了胶片处理费用及时间，因此数码相机将取代传统的胶片相机来用于许多消费者应用领域。其总体可达到的市场，包括工业及安全相机、医疗器械、汽车传感器、PC摄像头、扫描仪、数码相机以及数字可携式摄像机的数字成像，预计从1996年的大约2千万台增长到2002年的超过1亿台。因此，市场的激烈竞争要求更有效和合理地生产用于大众消费市场的图像传感器器件。首先，成像器件，亦称为图像传感器或简称为成像器，是担当着电子设备眼睛的专用集成电路。因此，它们探测并把入射光，即光子首先转化为电荷，即电子，最后转化为数字位，即二进制信息。每个单独的图像单元(像素)对应于一个固态光敏传感器单元。典型地，例如在扫描仪中，一个图像传感器包括至少一个这类传感器单元的阵列。通常，例如在数码照相机或摄像机中，这些传感器单元被排列成一个形成图像平面的二维矩阵。包含其功能为光敏区域的传感器单元的芯片，其侧面亦称为感光单元或光探测侧面。对于这些传感器单元，使用了两种主要技术电荷耦合器件(CCD)技术以及互补金属氧化物半导体(CMOS)技术。最简单的成像一个像素的CCD图像传感器单元为一种电荷传输器件，它收集像素内的光电荷并使用时钟脉冲把电荷沿一个像素链移位到一个电荷敏感放大器。CCD输出一个像素接一个像素的模拟信号。最简单的成像一个像素的CMOS图像传感器单元是所谓的无源像素，它包括光电二极管及存取晶体管。光电二极管内的光生电荷被动地从各个像素传输到下游电路。对于制作有源器件很理想的硅来讲，由于其半导体特性而呈现出不良的高频性能。这导致了不良的相互连接以及串扰，并阻碍了高质量条线和电感器的集成。基于一种创新的双极方法，绝缘衬底上硅(SOI)技术是一种新颖的途径，即能够把电路转移到绝缘衬底范围内。在硅上使用绝缘体的优点在于降低了寄生电容。这样就能克服这一难题，即在很小结构中的互连电容，特别是当使用越来越高的频率时，这种互连电容在电路的总功耗中变成主导地位。在更广泛的SOI方法中，即在所谓的任何衬底上硅(SOA)技术中，这些效应几乎可以被完全消除，这是因为整个电路被转移到诸如玻璃的绝缘衬底上。原则上，晶片自顶向下被粘合到新衬底上，并且将原始的硅移出。首先，成像芯片产品的一个重要目标为探测光的各个像素内的固定部分(real estate)，即光学填充因子。现今的填充因子不是100％，这是由于像素区域的一部分被用于将信号传输到成像电路的其余部分。因此，在别处的入射光要么丢失，要么通过在电路内产生电流引起图像内的赝像。提高填充因子同时保持相同分辨率的一个已知方法是使用微透镜，该微透镜是CCD及许多CMOS有源像素传感器的标准技术特征。聚焦光到各个像素的光敏部分的微透镜可以直接在用于各个像素的芯片表面上刻蚀而成，或者在生产过程中作为单独的元件被添加。因此，当在各个像素上精确地沉积时，微透镜将入射光集中到光敏区域，从而产生提高的有效填充因子。其次，尽管电子成像芯片，例如上述的CCD及CMOS成像器，已经在电子成像器件中得到广泛的使用，但它们的使用经常由于其尺寸而受到限制；首先没有可利用的封装技术可以将像素平面的背面的对立两侧互连。在前述的SOI技术中，有可能在玻璃衬底上腐蚀出空洞，但这不是有利的方法，这是因为需要的处理量很大，而且难于获得纵横比。US 5495114提出了一种微型电荷耦合器件的制作方法，包括把硅层切削至厚度足以允许光图像通过的步骤。随后将CCD倒置，使得图像被投影而通过切削后的硅层。引线被凸点连接到前述的CCD前表面，其相互垂直，以位于由外围边缘定义的区域内，从而为CCD或从CCD提供电信号。目前，SOA/SOI技术似乎为改善成像器模块的尺寸及可获得的偏差方面提供了可能。实际研究的进一步目标则涉及晶片水平的封装，即将尽可能多的成像器模块生产步骤集中到晶片级别。在此，研究目的在于更有效地使用单个成像器芯片所需的晶片区域，即固定部分。这将提高单个晶片相对于芯片产量的成品率。最后，在实现低成本成像器模块中的一个重要的限制因素为，在装配备单个成像器模块后需要执行透镜的单独聚焦。再者，施加在成像器芯片光探测侧面的表面上的滤色器或微透镜，需要一个空气间隙以利用由于微透镜材料与空气间隙内的空气之间的折射率差所产生的光部分(light fraction)。然而，由于这种空气间隙是在成像器模块最后制作时产生的，一个重要问题在于外来材料对光敏元件的污染。因此，本专利技术的一个目标是提供一种电子成像器件，特别是成像器芯片，它不需要对每个成像器芯片的透镜系统单独聚焦。此外，另一个目标在于，当使用滤色器与/或微透镜时改善成像器模块的制作。而且，应当减小晶片上用于各个单独的成像器芯片所需的固定部分。因此，提供了一种电子成像器件，特别是电子成像芯片，包括一个包含电功能电路的基层，该基层具有用于电路互连的第一侧面及作为光探测侧面的第二侧面，其中该光探测侧面包含排列在该基层内的暴露的光敏电子元件。这个基层可以为传统的硅晶片，并且所述光敏元件可以通过刻蚀过程被暴露。此外，邻近所述第二侧面布置了预定高度的隔板。有利地，形成这种隔板以使得需要高度的制作偏差可以被控制在预定范围内。为了提供电功能电路的电互连，界面装置被布置在硅基层的第一侧面上。这些界面装置可以为弯曲箔。优选地，该弯曲箔为多层的弯曲箔。界面装置被附着到连接装置以用于将第一侧面与界面装置电互连。弯曲箔可以通过导电粘合剂被布置在硅基层上。然而，弯曲箔也可以通过使用挤压技术被电学地连接到硅基层内的电路。无论是使用导电粘合剂还是使用挤压技术，功能电路的预定引线和弯曲箔的预定引线被形成电学接触。有利地，该界面装置提供加固薄硅基层的刚性支持。同时，该硅基层的第一侧面被保护以免受直接热辐射，例如红外辐射。在本专利技术的另一个实施方案中，电子成像器件在光到该光敏电学元件的路径中被提供了排列在光探测侧面上的滤色器装置。还可以在光到该光敏电学元件的路径中附加布置微透镜，或者以微透镜替代滤色器装置。为此，微透镜可以被布置在由功能电路内外围区域和图像区域之间的形貌差别形成的凹入图像区域上，即包含光敏元件的区域。因此，外围的附加金属层可以被用于提供大于图像区域的总厚度。在这种情况下，玻璃层可以被放置在晶片的顶上，自动在感光单元(photosite)上方形成一个空气间隙，从而提高了微透镜的有效性并防止污染。在另一个备选方法中，微透镜上方的氧化物被刻蚀以实现具有更多表面形貌的空气间隙。然而，由于要求尽可能避免牺牲硅，接下来将在另一个优选实施方案中讨论产生空气间隙的一种进一步的方法，其中由于光探测侧面的背部的互连可能性使得几乎没有任何外围部分。为了把光图像投影到该光探测侧面上，电学成像器件包含用于聚焦光图像到该光敏元件上的透镜系统。该透镜系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子成像器件，特别是电子成像芯片，包括：包含电功能电路的基层，所述基层具有用于所述电路电互连的第一侧面和作为光探测侧面的第二侧面，其中所述第二侧面包含布置在所述基层中的暴露的光敏电子元件，并且预定高度的隔板被布置成相邻于所述第二 侧面。

【技术特征摘要】
EP 2002-5-30 02077136.61.一种电子成像器件，特别是电子成像芯片，包括包含电功能电路的基层，所述基层具有用于所述电路电互连的第一侧面和作为光探测侧面的第二侧面，其中所述第二侧面包含布置在所述基层中的暴露的光敏电子元件，并且预定高度的隔板被布置成相邻于所述第二侧面。2.根据权利要求1的电子成像器件，其中所述光敏电子元件是通过刻蚀过程被暴露。3.根据权利要求1或2的电子成像器件，包括界面装置，该界面装置被布置成向所述电功能电路提供电互连，并被附着到用于电互连所述第一侧面和所述界面装置的连接装置。4.根据权利要求3的电子成像器件，其中所述界面装置为弯曲箔或者多层弯曲箔。5.根据权利要求3或4的电子成像器件，其中所述连接装置为导电粘合剂。6.根据权利要求3或4的电子成像器件，其中所述连接装置被布置成通过加压所述界面层到所述硅基层上来提供电连接。7.根据前述任一权利要求的电子成像器件，其中在所述第二侧面上，在光到所述光敏电子元件的路径中布置了滤色器装置。8.根据前述任一权利要求的电子成像器件，其中在所述第二侧面上，在光到所述光敏电子元件的路径中布置了微透镜。9.根据前述任一权利要求的电子成像器件，其中具有所述预定高度的隔板的透镜系统被附着到所述第二侧面，所述隔板的一端被附着到所述基层。10...

【专利技术属性】
技术研发人员：APM范亚伦多克，AG斯德，L布鲁恩，WTFM德拉亚特，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]