芯片级封装中的组合式近红外和中红外传感器制造技术

本文描述了一种具有芯芯片级封装形状系数的传感器。例如，本文描述的非真空封装的传感器芯片包括基板和布置在所述基板上的感测元件。所述感测元件被配置成随着温度改变电阻。此外，所述非真空封装的传感器芯片包括被配置成吸收中红外(“MIR”)辐射的吸收层。)辐射的吸收层。)辐射的吸收层。

Combined near infrared and mid infrared sensors in chip level packaging

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】芯片级封装中的组合式近红外和中红外传感器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2019年5月21日提交的并且标题为“组芯片级封装中的组合式近红外和中红外传感器”的美国临时专利申请号62/850,795的权益，该美国临时专利申请的公开内容全文以引用方式明确地并入本文。


[0003]本公开涉及一种红外(“IR”)传感器。该传感器采用非真空封装的芯芯片级封装形状系数。在一些具体实施中，该传感器能够同时检测近红外(“NIR”)和中红外(“MIR”)两者。该传感器能够利用电调谐将响应与NIR和MIR分开。

技术介绍

[0004]NIR感测和MIR感测分别具有多种应用。在NIR中，其用于接近感测、夜视或3D映射，而MIR广泛用于房间占用、远程温度感测和热成像。通常，NIR传感器和MIR传感器是分开制造的，并且特别地，MIR需要特殊的真空封装。许多MEMS传感器(包括红外传感器)都需要真空环境，以达到所需的灵敏度。在制造一个或多个传感器元件之后，可建立用于在进一步加工期间保护该一个或多个传感器元件的真空环境。例如，组件级和晶圆级真空封装工艺在本领域中是已知的。此类工艺用于将盖子(例如，无源晶圆)接合到传感器管芯，从而将一个或多个传感器元件密封在真空封装中。没有现有的技术可同时结合MIR和NIR功能，并且还消除了真空封装要求。

技术实现思路

[0005]本公开涉及一种感测NIR和/或MIR的具有芯片级封装形状系数的传感器。本文描述了示例性非真空封装的传感器芯片。该非真空封装的传感器芯片包括基板以及布置在该基板上的感测元件。该感测元件被配置成随着温度改变电阻。此外，该非真空封装的传感器芯片包括被配置成吸收中红外(“MIR”)辐射的吸收层。
[0006]此外，该感测元件由p型半导体材料形成。
[0007]在一些具体实施中，该基板为n型半导体基板。在其他具体实施中，该基板为具有n型阱的p型半导体基板，并且该感测元件布置在n型阱中。在其他具体实施中，该基板为CMOS基板。
[0008]另选地或除此之外，该基板限定顶部表面和底部表面。在一些具体实施中，该非真空封装的传感器芯片包括布置在底部表面上的介电层。可选地，吸收层布置在该介电层上。作为另外一种选择，该吸收层布置在顶部表面上。
[0009]另选地或除此之外，该非真空封装的传感器芯片包括被配置成测量感测元件的电阻的多个端子。
[0010]另选地或除此之外，该非真空封装的传感器芯片包括被配置成测量由近红外(“NIR”)辐射感应的电流的多个光电流端子。例如，NIR辐射具有介于约900nm和1μm之间的
波长。
[0011]另选地或除此之外，该吸收层被配置成吸收介于约1μm和约20μm之间的波长。
[0012]另选地或除此之外，该吸收层由氮化硅、金属或聚合物形成。
[0013]另选地或除此之外，该非真空封装的传感器芯片具有芯片级封装形状系数。
[0014]本文还描述了一种示例性传感器系统。该传感器系统包括本文所述的非真空封装的传感器芯片以及外部电路基板，其中非真空封装的传感器芯片经由焊料凸块或柱状件电耦接和机械耦接到外部电路基板。可选地，该外部电路基板为印刷电路板。
[0015]本文描述了另一种示例性传感器芯片。该传感器芯片包括基板以及布置在基板上的感测元件。该感测元件被配置成随着温度改变电阻。此外，该传感器芯片包括被配置成吸收中红外(“MIR”)辐射的吸收层。该传感器芯片还包括被配置成测量感测元件的电阻的多个端子，以及被配置成测量由近红外(“NIR”)辐射感应的电流的多个光电流端子。
[0016]此外，该感测元件由p型半导体材料形成。
[0017]在一些具体实施中，该基板为n型半导体基板。在其他具体实施中，该基板为具有n型阱的p型半导体基板，并且该感测元件布置在n型阱中。在其他具体实施中，该基板为CMOS基板。
[0018]另选地或除此之外，该基板限定顶部表面和底部表面。在一些具体实施中，该传感器芯片包括布置在底部表面上的介电层。可选地，吸收层布置在该介电层上。作为另外一种选择，该吸收层布置在顶部表面上。
[0019]另选地或除此之外，NIR辐射具有介于约900nm和1μm之间的波长。
[0020]另选地或除此之外，该吸收层被配置成吸收介于约1μm和约20μm之间的波长。
[0021]另选地或除此之外，该吸收层由氮化硅、金属或聚合物形成。
[0022]另选地或除此之外，传感器芯片具有芯片级封装形状系数。
[0023]本文还描述了另一种示例性传感器系统。该传感器系统包括本文所述的传感器芯片以及外部电路基板，其中传感器芯片经由焊料凸块或柱状件电耦接和机械耦接到外部电路基板。可选地，该外部电路基板为印刷电路板。
[0024]通过查看以下附图和详细描述，其它系统、方法、特征和/或优点对于本领域技术人员将会或可能变得显而易见。其旨在将所有此类附加的系统、方法、特征和/或优点包括在本说明书内，并由所附权利要求书保护。
附图说明
[0025]附图中的部件不必相对于彼此成比例。在若干个视图中，相同的附图标记表示对应的部件。这些和其他特征在参考附图所作的详细描述中将变得更加显而易见，其中：
[0026]图1示出了在传感器的底部表面处具有n型硅基板和MIR吸收层的IR传感器系统。
[0027]图2示出了在传感器的顶部表面处具有n型硅基板和MIR吸收层的IR传感器系统。
[0028]图3示出了在传感器的底部表面处具有p型硅基板和MIR吸收层的IR传感器系统。
[0029]图4示出了在传感器的顶部表面处具有p型硅基板和MIR吸收层的IR传感器系统。
[0030]图5示出了图4的组合式NIR和MIR传感器系统的电连接。
[0031]图6示出了图2的组合式NIR和MIR传感器系统的电连接。
[0032]图7示出了对示例性传感器芯片的入射光的感应光电流响应。
具体实施方式
[0033]通过参考以下详细描述、示例、附图以及它们之前和之后的描述，可更容易地理解本公开。然而，在公开和描述本设备、系统和/或方法之前，应当理解的是，除非另有说明，否则本公开内容不限于所公开的特定设备、系统和/或方法，并且就其本身而论当然可以变化。另外应当了解，本文使用的术语只是为了描述特定方面的目的，并非旨在进行限制。
[0034]提供以下描述作为启发教导内容。为此，相关领域的技术人员将认识并理解到可进行许多改变，同时仍然获得有益的结果。很明显的是，通过选择特征中的一些特征而不利用其他特征可获得期望益处中的一些益处。因此，本领域的技术人员将认识到，在某些情况下，许多修改和改写是可能的，并且甚至是合乎需要的，并且本公开内容涵盖这些修改和改写。因此，提供以下描述作为对原理的说明，而不是对其进行限制。
[0035]此外，单数形式“一”、“一个”和“所述”包括多个指代物，除非上下文本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种非真空封装的传感器芯片，所述非真空封装的传感器芯片包括：基板；感测元件，所述感测元件布置在所述基板上，其中所述感测元件被配置成随温度改变电阻；和吸收层，所述吸收层被配置成吸收中红外(“MIR”)辐射。2.根据权利要求1所述的非真空封装的传感器芯片，其中所述感测元件由p型半导体材料形成。3.根据权利要求1或2中任一项所述的非真空封装的传感器芯片，其中所述基板为n型半导体基板。4.根据权利要求1或2中任一项所述的非真空封装的传感器芯片，其中所述基板为具有n型阱的p型半导体基板，并且其中所述感测元件布置在所述n型阱中。5.根据权利要求1或2中任一项所述的非真空封装的传感器芯片，其中所述基板为CMOS基板。6.根据权利要求1至5中任一项所述的非真空封装的传感器芯片，其中所述基板限定顶部表面和底部表面。7.根据权利要求6所述的非真空封装的传感器芯片，其进一步包括布置在所述底部表面上的介电层，其中所述吸收层布置在所述介电层上。8.根据权利要求6所述的非真空封装的传感器芯片，其进一步包括布置在所述底部表面上的介电层，其中所述吸收层布置在所述顶部表面上。9.根据权利要求1至8中任一项所述的非真空封装的传感器芯片，其进一步包括多个端子，所述多个端子被配置成测量所述感测元件的电阻。10.根据权利要求1至9中任一项所述的非真空封装的传感器芯片，其进一步包括多个光电流端子，所述多个光电流端子被配置成测量由近红外(“NIR”)辐射感应的电流。11.根据权利要求10所述的非真空封装的传感器芯片，其中所述NIR辐射具有介于约900nm和1μm之间的波长。12.根据权利要求1至11中任一项所述的非真空封装的传感器芯片，其中所述吸收层被配置成吸收介于约1μm和约20μm之间的波长。13.根据权利要求1至12中任一项所述的非真空封装的传感器芯片，其中所述吸收层由氮化硅、金属或聚合物形成。14.根据权利要求1至13中任一项所述的非真空封装的传感器芯片，其中所述非真空封装的传感器芯片具有芯芯片级封装形状系数。15.一种传感器系统，所述传感器系统包括：根据权利要求1至14中任一项所述的非真空封装的传感器芯片；和外部电路基板，其中所述非真空封装的传感器芯片经由焊料凸块或柱状件电耦接和机械耦接到所述外部电...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：触控解决方案股份有限公司，
类型：发明
国别省市：