CN102623469A - 具有透明衬底和穿衬底通孔的光传感器 - Google Patents

具有透明衬底和穿衬底通孔的光传感器 Download PDF

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Abstract

本发明描述将形成于玻璃衬底上的IR抑制滤光片提供给光传感器的技术。在一个或一个以上实施例中，光传感器包含具有表面的衬底。一个或一个以上光电检测器形成于所述衬底中，且经配置以检测光且响应于所述光而提供信号。在玻璃衬底上形成经配置以阻挡红外光使其无法到达所述表面的IR抑制滤光片。所述光传感器还包含安置于所述表面上方的多个色通滤光片。所述色通滤光片经配置以过滤可见光以使在有限波长谱内的光通过到所述一个或一个以上光电检测器。将缓冲层安置在所述表面上方，且经配置以包封所述多个色通滤光片和粘合层。所述光传感器进一步包含穿硅通孔，以提供不同导电层之间的电互连。

Description

具有透明衬底和穿衬底通孔的光传感器
相关申请案的交叉参考
本申请案根据35U.S.C.§119(e)主张以下各项的权益：2011年1月26日申请的标题为“具有形成于玻璃衬底上的IR截止干涉滤光片的光传感器(LIGHT SENSORHAVING IR CUT INTERFERENCE FILTER FORMED ON A GLASS SUBSTRATE)”的第61/436,507号美国临时申请案；2011年5月26日申请的标题为“具有其中形成有透镜的玻璃衬底的光传感器(LIGHT SENSOR HAVING GLASS SUBSTRATE WITH LENSFORMED THEREIN)”的第61/490,568号美国临时申请案；以及2011年5月31日申请的标题为“具有其内形成有透镜的玻璃衬底的光传感器(LIGHT SENSOR HAVINGGLASS SUBSTRATE WITH LENS FORMED THEREIN)”的第61/491,805号美国临时申请案；第61/436,507号；第61/490,568号以及第61/491,805号美国临时申请案以全文引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及光传感器，明确地说，涉及具有透明衬底和穿衬底通孔的光传感器。
背景技术
电子装置(例如智能电话、平板计算机、数字媒体播放器等等)越来越多地使用光传感器来控制所述装置所提供的多种功能的操纵。举例来说，光传感器常由电子装置用来检测周围光照条件，以便控制装置的显示屏的亮度。典型的光传感器使用光电检测器(例如光电二极管、光电晶体管等)，其将接收到的光转换为电信号(例如电流或电压)。
光传感器通常用于手势感测装置中。手势感测装置在无需用户实际触摸手势感测装置驻留在其中的装置的情况下实现对物理移动(例如“手势”)的检测。随后可将检测到的移动用作对所述装置的输入命令。在实施方案中，电子经编程以辨识截然不同的非接触手部运动，例如从左到右、从右到左、从上到下、从下到上、从里到外、从外到里等等。手势感测装置已普遍用于手持式电子装置(例如平板计算装置和智能电话)以及其它便携式电子装置(例如膝上型计算机、视频游戏控制台等等)中。
发明内容
本发明描述一种光传感器，其包含IR抑制滤光片(例如，任何类型的基于IR干涉的滤光片)以及与透明衬底集成在芯片上(即，集成在光传感器的裸片上)的至少一个光电检测器。在一个或一个以上实施方案中，光传感器包括半导体装置(例如，裸片)，其包含半导体衬底。光电检测器(例如光电二极管、光电晶体管等)形成于衬底中，接近衬底的表面。将IR抑制滤光片定位在光电检测器上方。IR抑制滤光片经配置以过滤来自入射在光传感器上的光的红外光，以至少大体上阻挡红外光使其无法到达光电检测器。缓冲层形成于衬底的表面上方。在一实施方案中，透明衬底耦合到IR抑制滤光片，以向IR抑制滤光片提供支撑。在另一实施方案中，透明衬底可通过另一缓冲(例如粘合)层附接到晶片(例如，衬底晶片)。在又一实施方案中，可将IR抑制滤光片定位在衬底的表面上方，使得缓冲层位于玻璃晶片与衬底晶片之间。光电检测器还可包括经配置以检测周围光环境的一个或一个以上透明光电检测器(clear photodetector)。
提供此发明内容是为了以简化形式介绍下文在具体实施方式中进一步描述的一组概念。本发明内容无意确定所主张的标的物的关键特征或本质特征，也无意用作确定所主张的标的物的范围的辅助物。
附图说明
参考附图来描述详细描述内容。相同参考编号在描述中的不同例子和图中的使用可致使类似或相同项目。
图1A是说明根据本发明的实例实施方案的具有形成于透明衬底上的IR抑制滤光片、多个色通滤光片(color pass filter)以及缓冲层的光传感器的图解局部横截面侧视图。
图1B是说明图1A中所说明的光传感器的另一实施方案的图解局部横截面侧视图，其中将IR抑制滤光片安置在所述多个色通滤光片上方。
图1C是说明图1A中所说明的光传感器的另一实施方案的图解局部横截面侧视图，其中所述光传感器进一步包含穿衬底通孔。
图1D是说明图1B中所说明的光传感器的另一实施方案的图解局部横截面侧视图，其中所述光传感器进一步包含安置在IR抑制滤光片上方的暗边缘。
图2A是说明图1A中所描绘的光传感器的实施方案的图解局部横截面侧视图，其中所述光传感器还包含暗电流传感器。
图2B是说明图2A中所说明的光传感器的另一实施方案的图解局部横截面侧视图，其中将IR抑制滤光片安置在多个色通滤光片上方。
图2C是说明图2A中所说明的光传感器的另一实施方案的图解局部横截面侧视图，其中所述光传感器进一步包含穿衬底通孔。
图2D是说明图2C中所说明的光传感器的另一实施方案的图解局部横截面侧视图，其中所述光传感器包含多个色通滤光片和多个光电检测器。
图2E是说明图2D中所说明的光传感器的另一实施方案的图解局部横截面侧视图，其中所述光传感器包含安置在色通滤光片上方的暗边缘和IR抑制滤光片。
图3是形成于晶片中的图1和图2中所描绘的多个光传感器的图解俯视平面图。
图4是说明根据本发明的实例实施方案的由具有光电检测器的半导体装置、多个彩色滤光片以及具有透镜的透明衬底组成的光传感器的图解局部横截面侧视图。
图5是说明根据本发明的另一实例实施方案的光传感器图解局部横截面图，其中图4中所说明的光传感器进一步包含IR抑制滤光片。
图6是说明根据本发明的另一实例实施方案的光传感器图解局部横截面图，其中图4中所说明的光传感器经配置以用于背侧照明。
图7是说明用于制造具有IR抑制滤光片和透明衬底的光传感器(例如图1A中所示的传感器)的实例实施方案中的实例过程的流程图。
图8到10是说明根据图4中所说明的技术的图1中所说明的光传感器的实例制造步骤的图解局部横截面侧，其中图5说明光电检测器以及形成于衬底中的接合垫；图6说明形成于光电检测器上方的色通滤光片；且图7说明形成于色通滤光片上方的缓冲层以及形成于透明衬底上的IR抑制滤光片。
图11是说明用于制造具有IR抑制滤光片和透明衬底的光传感器的实例实施方案中的实例过程的流程图，其中所述光传感器包含定位于缓冲层上方的IR抑制滤光片，其包封多个色通滤光片。
图12是说明用于制造光传感器(例如图4中所示的传感器)的实例实施方案中的过程的流程图。
图13到27是说明根据图12中所示的过程的光传感器(例如图4中所示的传感器)的制造的图解局部横截面侧面正视图。
具体实施方式
概述
为了过滤红外光，光传感器可使用红外阻挡滤光片来减少红外光的透射，同时将可见光通过到光传感器的光电检测器阵列。此些IR阻挡滤光片由在封装的制造之后在外部施加到光传感器封装的IR抑制材料组成，或在封装期间包含在组件中。此配置有效地阻挡红外光，使其无法到达光电二极管，但也实质上减少到达光传感器的红外光电检测器的红外光的量。因此，所得光传感器对红外线的敏感性减小。另外，可见光传感器可使用相减技术(即，减法电路)来在晶片级处去除红外光。然而，间距约束限制了可供色通滤光片、光电检测器和减法电路继续在同一芯片上利用的裸片面积，因为需要较多的光电检测器来检测有限波长谱中的光(例如，“蓝”光、“绿”光、“红”光等)。
因此，描述一种光传感器，其包含集成在芯片上(即，集成在光传感器的裸片上)的IR抑制滤光片和至少一个色通滤光片。在一个或一个以上实施方案中，IR抑制滤光片可为IR截止滤光片、陷波干涉滤光片、基于吸收的滤光片或基于衍射的滤光片。在一个或一个以上实施方案中，将光传感器制造为包括具有衬底的裸片的半导体装置。将例如光电二极管、光电晶体管等光电检测器形成于衬底中，接近衬底的表面。在所述光电检测器上方提供一个或一个以上色通滤光片。色通滤光片经配置以过滤由光传感器接收的可见光，以使在有限波长谱中的光(例如，具有在第一波长与第二波长之间的波长的光)通过到所述光电检测器中的至少一者。举例来说，色通滤光片(例如，红色、绿色、蓝色滤光片)可形成于衬底的表面上，且在所述一个或一个以上光电检测器上方对准。
将IR抑制滤光片定位于色通滤光片上方。IR抑制滤光片经配置以过滤来自由光传感器接收的光的红外光，以至少大体上阻挡红外光使其无法到达光电检测器。然而，IR抑制滤光片可经选择性地定位，使得其不阻挡红外光到达光传感器的红外光电检测器。在制造期间，在晶片级将缓冲层形成于衬底的表面上，以至少大体上包封并包围色通滤光片以在进一步处理步骤期间保护滤光片且使晶片平坦化。IR抑制滤光片形成于透明衬底上，且定位在光电检测器上方接近缓冲层的表面处。透明衬底经配置以促进IR抑制滤光片的形成，且在光传感器的制造期间向IR抑制滤光片提供支撑。在另一实施方案中，IR抑制滤光片可形成于色通滤光片上方，色通滤光片形成于缓冲层上方。在此实施方案中，粘合层形成于缓冲层上方，且用于将透明衬底接合到晶片衬底。
光电检测器还可包括一个或一个以上透明光电检测器，其经配置以接收未由色通滤光片过滤的光，从而允许透明光电检测器检测周围光环境。
在以下论述中，首先描述光传感器的实例实施方案。接着论述可用于制造实例光传感器的实例程序。
实例实施方案
图1A到3说明根据本发明的实例实施方案的光传感器100。如图所示，光传感器100包括半导体装置，所述半导体装置包含具有衬底102的裸片。衬底102提供用以经由各种制造技术(例如光刻、离子植入、沉积、蚀刻等等)形成一个或一个以上电子装置的基础材料。衬底102可包括n型硅(例如，掺杂有某一族载体元素，例如第V族元素(例如磷、砷、锑等)的硅，用以向硅提供n型电荷载体元素)，或p型硅(例如掺杂有某一族载体元素，例如第IIIA族元素(例如硼等)的硅，以向硅提供p型电荷载体元素，或其它族元素以提供p型电荷载体元素)。衬底102可进一步由一个或一个以上绝缘层104组成，且可包含二氧化硅层104A和氮化硅层104B。虽然描述硅衬底，但将理解，可在不脱离本发明的范围的情况下利用其它类型的衬底。举例来说，衬底102可由硅-锗、砷化镓等组成。
将衬底102说明为具有表面106。光电检测器阵列(展示光电检测器108、120、122)形成于衬底102中，接近表面106。所述阵列内的光电检测器108、120、122可以多种方式配置。举例来说，光电检测器108、120、122可由光电传感器二极管、光电晶体管等组成。在一实施方案中，光电检测器108、120、122能够检测光，并响应于其而提供信号。光电检测器108、120、122可通过基于检测到的光的强度将光转换为电流或电压来提供信号。因此，一旦光电检测器108、120、122暴露于光，就可产生多个自由电子以形成电流。光电检测器108、120、122经配置以检测在可见光谱和红外光谱两者中的光。如本文所使用，术语光预期涵盖出现在可见光谱和红外光谱中的电磁辐射。可见光谱(可见光)包含出现在从大约三百九十(390)纳米到大约七百五十(750)纳米的波长范围内的电磁辐射。类似地，红外光谱(红外光)包含在从大约七百(700)纳米到大约三十万(300,000)纳米的波长范围内的电磁辐射。在一实施方案中，可利用互补金属氧化物半导体(CMOS)制造技术来形成光电检测器108、120、122。在另一实施方案中，可利用双极制造技术来形成光电检测器108、120、122。在又一实施方案中，可利用BiCMOS制造技术来形成光电检测器108、120、122。
说明色通滤光片110接近表面106。色通滤光片110经配置以过滤由光传感器100接收的可见光，以使在有限波长谱中的光(例如，具有在第一波长与第二波长之间的波长的光)通过到光电检测器108中的至少一者。在一实施方案中，色通滤光片110可包括吸收滤光片，其允许有限波长谱中的可见光穿过滤光片，同时阻挡(例如，吸收或反射)第二波长谱内的可见光。因此，色通滤光片110可对第一波长谱内的可见光大体透明，且在第二波长谱内大体不透明。在另一实施方案中，色通滤光片110可包括干涉滤光片，其允许在指定波长范围内的可见光通过。
可提供多个色通滤光片110。举例来说，光传感器100可包括：第一色通滤光片110A，其经配置以过滤可见光且通过具有第一有限波长谱(例如，在第一波长与第二波长之间的波长)的光；第二色通滤光片110B，其经配置以过滤可见光且通过具有第二有限波长谱(例如，在第三波长与第四波长之间的波长)的光；以及第三色通滤光片110C，其经配置以过滤可见光且通过具有第三波长谱(例如，在第五波长与第六波长之间的波长)的光；依此类推。在所说明的实例中，光传感器100由以下三个不同色通滤光片110的阵列组成：第一(蓝色)色通滤光片110A，其经配置以透射“蓝色”可见光(即，具有在大约四百五十(450)纳米与大约四百七十五(475)纳米之间的波长的可见光)；第二(绿色)色通滤光片110B，其经配置以透射“绿色”可见光(即，具有在大约四百九十五(495)纳米与大约五百七十(570)纳米之间的波长的可见光)；以及第三(红色)色通滤光片110C，其经配置以透射“红色”可见光(即，具有在大约六百二十(620)纳米与大约七百五十(750)纳米之间的波长的可见光)。预期可使用其它可见光色通滤光片110。色通滤光片110与IR抑制滤光片116组合，因为色通滤光片110也可通过红外光。举例来说，可利用经配置以透射具有通常与青色、洋红色、黄色等等相关联的有限波长谱的可见光的色通滤光片110。将色通滤光片110选择性地布阵列于光电检测器108上，以允许在所要有限波长谱内的可见光经过色通滤光片110到达光电检测器108。举例来说，如图1A到2B中所示，将第一色通滤光片110A定位于第一光电检测器108A上方，将第二色通滤光片110B定位于第二光电检测器108B上方，且将第三滤光片110C定位于第三光电检测器108C上方。
在图1A到2B中所说明的实施方案中，使用例如旋涂和/或光图案化(用于吸收滤光片110的形成)等合适沉积技术在表面106上方形成色通滤光片110。同样地，可利用合适的溅镀和电镀技术来形成彩色干涉滤光片110。在实例实施方案中，色通滤光片110具有大约一(1)微米的厚度。然而，预期具有更小或更大厚度的色通滤光片110是可能的。可将色通滤光片110形成于粘合层112上，以在沉积技术完成后将色通滤光片110固持在合适位置。
在一个或一个以上实施方案中，色通滤光片110可使用一个或一个以上色通滤光片来进一步过滤光(例如红外光等)。在一实施方案中，单个色通滤光片110(例如色通滤光片110A)可包含：第一色通滤光片，其经配置以过滤可见光，且通过具有第一有限波长谱的光；第二色通滤光片，其定位于第一色通滤光片上方，所述第二色通滤光片经配置以过滤可见光，且通过具有第二有限波长谱的光。举例来说，单个色通滤光片110可包含定位于“红色”色通滤光片上方以进一步过滤光的“蓝色”色通滤光片。然而，预期可利用其它色彩(例如，红色在绿色上方色通滤光片配置，蓝色在绿色上方色通滤光片配置等)。
缓冲层114形成于衬底102的表面106上方，以包封色通滤光片110并提供对色通滤光片110的保护。在图1A到2B中所示的实施方案中，色通滤光片110形成于衬底102的表面106上。举例来说，色通滤光片110形成于粘合层112上，粘合层112形成于表面106上。接着在色通滤光片110上方将缓冲层114施加到衬底102的表面106。在此实施方案中，缓冲层114至少大体上包封或包围色通滤光片110，以在进一步处理步骤期间保护滤光片。缓冲层114可由例如苯并环丁烯(BCB)聚合物等聚合物材料组成。然而，预期可使用其它缓冲材料。
将IR抑制滤光片116说明为定位于在衬底102的顶部表面106上的光电检测器108上方。IR抑制滤光片116经配置以过滤来自由光传感器接收的光的红外光，以至少大体上阻挡红外光，使其无法到达光电检测器108、122。举例来说，在一个或一个以上特定实施方案中，可提供IR抑制滤光片116，其能够阻挡入射在光电检测器108、122上的大约百分之五十(50)到一百(100)的红外光(即，红外光谱中的光)，同时至少大体上通过(例如，通过大约大于百分之五十(50))可见光(即，可见光谱中的光)到光电检测器108、122。然而，前面提到的值(例如，表示由IR抑制滤光片116阻挡且/或通过的红外光的比例的百分比值)可取决于光传感器100的特定应用要求。因此，预期能够阻挡较高或较低比例的红外光且/或透射较高或较低比例的可见光的IR抑制滤光片116。
IR抑制滤光片116可以多种方式配置。举例来说，IR抑制滤光片116可由用以至少部分地抑制红外光的若干个层和/或若干种材料组成。预期可利用各种数目的层和/或材料，视光传感器100中所要的IR抑制的量而定。举例来说，在一实施方案中，IR抑制滤光片116可包括多层结构，其包含至少两(2)种不同材料，其包括不同折射率。IR抑制滤光片116的厚度可为大约一(1)到大约十五(15)微米，且/或厚度为大约十(10)到大约一百二十(120)个层。在特定实施方案中，IR抑制滤光片116的厚度可为大约十(10)微米。然而，预期IR抑制滤光片116可具有其它构造和/或厚度。
在一实施方案中，如图1A到2B中所说明，在IR抑制滤光片116上方提供透明衬底118，以促进形成IR抑制滤光片116，且在光传感器100的制造期间提供对IR抑制滤光片116的支撑。在另一实施方案中，IR抑制滤光片116可附接到透明衬底118，且定位于光传感器100上方。虽然将透明衬底118(以及图1A中的IR抑制滤光片116)说明为与粘合层112(见图1A)且与缓冲层114A(见图1B)齐平(例如，平滑)，但预期透明衬底118(和IR抑制滤光片116)可能不一定与粘合层112或缓冲层114A(例如，归因于处理变化等)齐平(例如，透明衬底118延伸越过粘合层112或缓冲层114A)。透明衬底118经配置为对出现在所关注的波长内的光透明。举例来说，透明衬底118可至少大体上对出现在有限波长谱内的光透明(例如，对出现在红外波长谱内的光透明，且对出现在可见波长谱内的光不透明，或反之亦然)。透明衬底118可以多种方式配置。举例来说，透明衬底118可为玻璃衬底。因此，玻璃衬底可具有抗反射涂层，其至少大体上透明(即，低折射率)，以允许入射在玻璃衬底上的光大体上穿过(即，低反射度量)到达IR抑制滤光片116。可在晶片级使用合适的沉积技术在透明衬底118上形成IR抑制滤光片116。在此些实施方案中，透明衬底118可用以图案化IR抑制滤光片116。举例来说，透明衬底118可包含形成于其中的一个或一个以上孔径。当IR抑制滤光片116形成于透明衬底118上时，IR抑制滤光片116可包含与透明衬底118的孔径对准的一个或一个以上孔径。在图1B和2B中所示的另一实施方案中，色通滤光片110形成于表面106上方，且接着第一缓冲层114A形成于彩色滤光片110上方。IR抑制滤光片116接着形成于第一缓冲层114A上方。第二缓冲层114B(例如绝缘层)接着形成于衬底102上方。
在一个或一个以上实施方案中，光传感器100可经配置以包含一个或一个以上红外光电检测器120(即，经配置以检测形成于光传感器100裸片的衬底102中的红外光谱中的光的光电检测器108)。这些光电检测器120检测可(例如)由作为实施于电子装置中的接近性传感器的一部分的红外线发射器(例如，红外光发射二极管(LED))发射的红外光(即，在红外光谱中的光)。因此，IR抑制滤光片116可经图案化，使得其不阻碍红外光电检测器120对红外光(即，在红外光谱中的光)的接收，从而增加光传感器对红外光的敏感性，且改进使用光传感器100(例如电子装置中的接近性传感器)的装置的性能。
光电检测器108的阵列可进一步包含一个或一个以上透明光电检测器122，其经配置以接收未由色通滤光片110过滤的光。如所说明，透明光电检测器122可定位于衬底102中，使得其定位于IR抑制滤光片116下方，但不位于色通滤光片110下方。因此，透明光电检测器122检测在对应于若干可见色彩(即，来自可见光谱的光)的波长谱内的光。以此方式，透明光电检测器122可用以检测不存在红外干涉的可见周围光照条件。
透明光电检测器122可以多种方式配置。举例来说，类似于阵列内的其它光电检测器108，透明光电检测器122可包括光电二极管、光电晶体管等，其能够通过将光转换为电流或电压来检测光。在一实施方案中，由透明光电检测器122产生的信号(例如，电流或电压)是基于所接收的可见光的所检测强度(例如与其成比例)。因此，透明光电检测器122可用以检测在光传感器100集成于其中的便携式电子装置外部的周围光等级的强度。可由在便携式电子装置上运行的各种应用程序来利用周围光强度的所得量度。举例来说，便携式电子装置的应用程序可基于周围光强度来控制显示屏的亮度。
如图2A和2B中所示，光传感器100还可包含暗电流传感器124，其可形成于衬底102中且接近绝缘层104。暗电流传感器124可由暗光电二极管、暗光电晶体管等组成，暗电流传感器124经配置以向光传感器100提供暗电流(即，在光电二极管暴露于总暗度时由光电二极管产生的电流)。暗电流传感器124可以多种方式配置。举例来说，在一个实施方案中，暗电流传感器124可由包含金属覆盖层的光电二极管制造。在另一实施方案中，暗电流传感器124可由具有经配置以至少大体上阻挡光的滤光片的光电二极管制造。然而，其它实施方案是可能的。
如图1A到2B中所示，光传感器100还包含接合垫126，以提供到光传感器100的连接性。在一实施方案中，接合垫126可由形成于接近表面104处的导电区域组成。举例来说，接合垫126可由金属垫、多结晶硅(多晶硅)垫等组成。接合垫126可提供驻留在光传感器100中的各种电子电路(未图示)与包围光传感器100的封装(未图示)的封装引脚之间的连接功能性。
在另一实施方案中，如图1C、1D、2C、2D和2E中所示，光传感器100可使用再分配层(RDL)配置。RDL配置使用再分配结构132，其由将导电层134再分配给凸块接口136(例如UBM垫)的区域阵列的薄膜金属(例如铝、铜等)再路由和互连系统组成，所述凸块接口136可较均匀地部署在传感器100的表面上方。凸块接口136经配置以提供导电层134与焊料凸块135之间的可靠互连边界。凸块接口136包括施加到光传感器100的导电层134的凸块下金属化(UBM)138。UBM 138可具有多种成分。举例来说，UBM 138可包含不同金属(例如铝[Al]、镍[Ni]、铜[Cu]等)的多个层，其充当粘合层、扩散势垒层、可焊接层、氧化势垒层等等。然而，其它UBM结构是可能的。
在一实施方案中，如图1C、2C、2D和2E中所示，IR抑制滤光片116和透明衬底118可在传感器100上方延伸。举例来说，在特定实例中，IR抑制滤光片116和透明衬底118在整个缓冲层114上方延伸。
如上文所述，透明衬底118和IR抑制滤光片116包含孔径，使得当IR抑制滤光片116和透明衬底118定位于缓冲层114上方(如图1和2中所示)时，透明衬底118不在红外光电检测器120、暗电流传感器124或接合垫126上方延伸。然而，在其它实施方案中，预期IR抑制滤光片116可在暗电流传感器124上方延伸。图3说明制造于晶片144上的多个光传感器100以及定位于晶片144上方的透明衬底118。透明衬底118包含定位于红外光电检测器120和接合垫126上方的多个孔径(表示为由矩形128包围的空间)。因此，IR抑制滤光片116也包含与透明衬底118的孔径对准的孔径，使得IR抑制滤光片116不覆盖(即，允许可见光和红外光不被过滤而通过)红外光电检测器120或接合垫126。
可将绝缘材料130施加在衬底102的表面106上方，以提供对传感器100的各种结构(例如，光电检测器108、色通滤光片110、缓冲材料114、IR抑制滤光片116等等)的包封和保护。在一个或一个以上实施方案中，绝缘材料130为环氧树脂材料。然而，可使用并预期其它绝缘材料。可选择性地移除(例如蚀刻)绝缘材料130，以提供到达接合垫126等等的入口。此外，如图1C和2C中所示，可在接近再分配结构132处施加绝缘材料130，以提供对光电检测器108、122的进一步绝缘和包封。然而，对于图1C、2C、2D和2E中所示的实施方案，预期可从前侧提供到垫126的开口。
传感器100还可包含暗边缘140，其经配置以至少大体上消除未经过IR抑制滤光片116到光电检测器108、122(见图1D和2E)的光的撞击。暗边缘140由不透射光(可见光和红外光)的不透明材料形成。暗边缘140可以多种方式配置。举例来说，在特定实例中，暗边缘140可定位于缓冲层114的选定部分上方(例如，不在色通滤光片110的正上方)。在另一实例中，暗边缘可定位于透明衬底118的选定部分上方(例如，不在色通滤光片110的正上方)、定位于缓冲层116和透明衬底118的侧面上方、其组合等。然而，预期暗边缘140可具有取决于应用要求的多种图案。
在各种实施方案中，本文所描述的光传感器100可经配置以检测周围的光环境，且/或提供红外光检测(例如，用作接近性传感器)。色通滤光片110经配置以过滤可见光，且使在有限波长谱中的光通过到相应的光电检测器108。光电检测器108基于光的强度而产生信号(例如电流值)。IR抑制滤光片116经配置以过滤红外光，以大体上阻挡红外光使其无法到达光电检测器108、122。透明光电检测器122检测不存在色彩过滤的周围光照条件，且基于检测到的可见光的强度而产生信号(例如电流值)。由光电检测器108和透明光电检测器122产生的信号可由其它电路装置和/或应用程序用来控制便携式电子装置的各个方面(例如，控制装置的显示屏的亮度，断开背光照明以节约电池寿命等等)。红外光电检测器120检测红外光(例如，在红外光谱中的光)，且基于检测到的红外光的强度而产生信号(例如电流值)。由红外光电检测器120产生的信号可由其它电路装置和/或应用程序用于控制便携式电子装置的各个方面。举例来说，红外光可由红外线发射器(例如红外光发射二极管(LED))发射，且由作为实施于电子装置中的红外线图像传感器或接近性传感器的一部分的光传感器100的红外光电检测器120检测。IR抑制滤光片116可经定位以使得其不阻碍红外光电检测器120接收红外光，从而增加光传感器100对红外光的敏感性，并改进使用光传感器100的装置的性能。
图4到6说明根据本发明进一步实例实施方案的光传感器。如图所示，光传感器200进一步包含彩色滤光片202(例如，上文所述的色通滤光片110)。彩色滤光片202经配置以使在有限波长谱中的光(例如，具有在第一波长与第二波长之间的波长的光)通过到光电检测器108。举例来说，彩色滤光片202可经配置以通过由照明源产生的光，且阻挡具有不同于照明源的波长的光(例如出现在第二波长中的光)。预期彩色滤光片202可包括吸收滤光片。在一个实施方案中，彩色滤光片202允许在有限波长谱中的光穿过滤光片，同时阻挡(例如反射或吸收)在第二波长谱内的光。因此，彩色滤光片202可对在第一波长谱内的光大体上透明，且对在第二波长谱内的光大体上不透明。在实施方案中，彩色滤光片202可包括具有变化厚度和/或数目的层的多层结构，其可具有不同厚度和/或折射率。此外，彩色滤光片202可包含衍射分级，其允许第一波长谱内的光至少大体上穿过。
如图4中所示，可使用多个彩色滤光片202。举例来说，光传感器200可包括：第一彩色干涉滤光片202A，其经配置以过滤光且通过具有第一有限波长谱(例如在第一波长与第二波长之间的波长)的光；以及第二彩色干涉滤光片202B，其经配置以过滤光且通过具有第二有限波长谱(例如在第三波长与第四波长之间的波长)的光；依此类推。在所说明的实例中，光传感器200由以下三个不同彩色滤光片202的阵列组成：第一(蓝色)彩色滤光片202A，其经配置以透射“蓝色”可见光(即，具有在大约四百五十(450)纳米与大约四百七十五(475)纳米之间的波长的可见光)；以及第二(绿色)彩色滤光片202B，其经配置以透射“绿色”可见光(即，具有在大约四百九十五(495)纳米与大约五百七十(570)纳米之间的波长的可见光)。预期可使用其它可见光彩色滤光片202。举例来说，可利用经配置以透射具有通常与青色、洋红色、黄色等等相关联的有限波长谱的可见光的彩色滤光片202。将彩色滤光片202选择性地定位于光电检测器108上方，以允许在所要有限波长谱内的光经过到达光电检测器108。此外，如图4中所示，以堆叠配置(例如滤光片202A堆叠于滤光片202B上方)展示彩色滤光片202A、202B，以允许进一步过滤光。举例来说，彩色滤光片202可使用：第一彩色滤光片，其经配置以过滤可见光，且通过具有第一有限波长谱的光；以及第二色通滤光片，其定位于第一色通滤光片上方，所述第二色通滤光片经配置以过滤可见光，且通过具有第二有限波长谱的光。举例来说，单个色通滤光片202可包含定位于“红色”色通滤光片上方以进一步过滤光的“蓝色”色通滤光片。然而，预期可利用其它色彩(例如，红色在绿色上方色通滤光片配置，蓝色在绿色上方色通滤光片配置等)。利用合适的粘合(例如接合)材料112来至少大体上将彩色滤光片202A、202B固持在光电检测器108上方。虽然仅展示一个堆叠配置，但预期可使用其它堆叠配置。举例来说，彩色滤光片202A、202B可使用非堆叠配置。
如图5中所示，光传感器200可进一步包含红外线(IR)抑制滤光片116。IR抑制滤光片116可经配置以通过在有限波长谱(例如第四波长谱)中的光。举例来说，IR抑制滤光片可经配置以过滤来自由光传感器100接收的光的红外光，以至少大体上阻挡红外光，使其无法到达光电检测器108。举例来说，在实例实施方案中，可提供IR抑制滤光片116，其能够阻挡入射在光电检测器108上的大约百分之五十(50)到一百(100)的红外光(即，在红外光谱中的光)，同时至少大体上通过(例如通过大约大于百分之五十(50))可见光(即，在可见光谱中的光)到光电检测器108。然而，前面提到的值(例如，表示由IR抑制滤光片116阻挡且/或通过的红外光的比例的百分比值)可取决于光传感器200的特定应用要求。因此，预期能够阻挡较高或较低比例的红外光且/或透射较高或较低比例的可见光的IR抑制滤光片116。
衬底102还可包含通过例如光刻、离子植入、沉积、蚀刻等等各种制造技术形成于其中的一个或一个以上集成电路装置。集成电路可以多种方式配置。举例来说，集成电路(未图示)可为数字集成电路、模拟集成电路、混合信号电路等等。在一个或一个以上实施方案中，集成电路可包括数字逻辑装置、模拟装置(例如放大器等)、其组合等等。如上文所描述，可利用各种制造技术来制造集成电路。举例来说，可经由一种或一种以上半导体制造技术来制造集成电路。举例来说，可经由互补金属氧化物半导体(CMOS)技术、双极半导体技术等等来制造集成电路。
如图4到6中所示，传感器200包含导电层134的一个或一个以上区域阵列，以提供与传感器200相关联的各种电组件(例如，光电检测器108和集成电路)之间的电互连。在实施方案中，导电层134可包括一个或一个以上导电(例如接触)垫、再分配结构等。在另一实施方案中，导电层134可包括种金属和/或势垒金属层以允许电镀线形成。导电层134的数目和配置可依据集成电路的复杂性和配置等等而变化。导电层134提供电触点，当将传感器200配置为晶片级封装(WLP)装置或安置于传感器200内的其它集成电路时，集成电路通过所述电触点而互连到其它组件，例如印刷电路板(未图示)。在一个或一个以上实施方案中，导电层134可包括导电材料，例如金属材料(例如铝、铜等)，等等。
导电层134还可提供与一个或一个以上焊料凸块的电互连。提供焊料凸块是为了提供导电层134与形成于印刷电路板(未图示)的表面上的对应垫(未图示)之间的机械和/或垫互连。在一个或一个以上实施方案中，焊料凸块可由无铅焊料制造，例如锡-银-铜(Sn-Ag-Cu)合金焊料(即，SAC)、锡-银(Sn-Ag)合金焊料、锡-铜(Sn-Cu)合金焊料等等。然而，预期可使用锡-铅(PbSn)或镍-铝(NiAu)焊料。
可将凸块接口136施加到导电层134以提供导电层134与焊料凸块之间的可靠互连边界。举例来说，在图4和5中所示的传感器200中，凸块接口136包括施加到光传感器100的导电层134的凸块下金属化(UBM)138。UBM 138可具有多种成分。举例来说，UBM 138可包含不同金属(例如铝[Al]、镍[Ni]、铜[Cu]等)的多个层，其充当粘合层、扩散势垒层、可焊接层、氧化势垒层等等。然而，其它UBM结构是可能的。
在一个或一个以上实施方案中，传感器200可使用再分配层(RDL)配置。RDL配置使用再分配结构132，其由将导电层134再分配给凸块接口208(例如UBM垫)的区域阵列的薄膜金属(例如铝、铜等)再路由和互连系统组成，所述凸块接口208可较均匀地部署在传感器200的表面上方。
如图1C、2C、2D、2E、4和5中所示，传感器100、200可进一步包含穿衬底通孔142(TSV)，其延伸穿过衬底102。TSV 142经配置以在TSV 142填充有导电材料134时，提供传感器200的第一导电着陆台(landing)(例如层)134A(例如UBM 138)与第二导电着陆台(例如层)134B(例如接合垫，例如接合垫126，其接近光电检测器108)之间的电互连。在一个或一个以上实施方案中，导电材料134可包括例如铜等金属。光传感器200可依据光传感器200的要求使用不同尺寸的TSV 142。
如图4到6中所说明，将透明衬底118定位于衬底102的第一表面104上方。在一个或一个以上实施方案中，透明衬底118可由玻璃晶片等形成，如本文所论述。透明衬底118经配置以至少大体上允许光穿过透明衬底118。在一实施方案中，透明衬底118经配置以允许充足的光穿过透明衬底118。在一个实例中，透明衬底118经配置以至少大体上允许至少百分之九十(90)的光穿过透明衬底118。然而，预期其它百分比。举例来说，透明衬底118可至少大体上通过从接近传感器200(例如在传感器200上方)的物体反射的光。透明衬底118还包含透镜204，用以聚焦和透射入射在透明衬底118上的光。如图4到6中所示，将透镜204定位在彩色滤光片202上方。预期透镜204经配置以聚焦并透射从多个角度入射在透明衬底118上的光。透镜204可配置为菲涅耳(Fresnel)透镜、球形透镜、衍射透镜、衍射光学元件(DOE)透镜、另一类型的透镜等，其经配置以使入射在透镜204上的光准直。在一实施方案中，透镜204可为锯齿状的。在另一实施方案中，依据传感器200的配置，透镜204可在透明衬底118的任一侧上。此外，光传感器200可包含在透镜204旁边或代替透镜204的扩散器206。透镜204可从多个角度吸收光，且使所述光准直，使得经准直的光至少大体上穿过衬底118到达彩色滤光片202且最终到达光电检测器108。在一个或一个以上实施方案中，透镜204的宽度(W)可大约为0.52毫米(mm)。然而，透镜的宽度可依据传感器200的各种设计配置而变化。
还预期，光传感器200可以多种方式配置。举例来说，光传感器200可不使用透镜204，而是使用扩散器206和/或IR抑制滤光片116。扩散器206和/或IR抑制滤光片116可经配置以也通过光(使在有限波长谱内的光通过到彩色滤光片202)。在另一实施方案中，如图5中所示，光传感器200可使用透镜204和IR抑制滤光片116(例如，IR干涉滤光片或其它类型的滤光片)两者。如图所示，IR抑制滤光片116安置于透明衬底118与衬底102之间。然而，应理解，其它IR抑制滤光片116配置是可能的。透镜204经配置以首先从多个角度吸收光，且使所述光准直，使得经准直的光至少大体上穿过透明衬底118到达IR抑制滤光片116，IR抑制滤光片116通过在有限波长谱内的光(例如至少大体上过滤IR光，且至少大体上通过可见光)。经过滤的光接着传递到彩色滤光片202以进一步过滤所述光。来自彩色滤光片202的经进一步过滤的光接着传递到光电检测器108以供检测。在图2所示的实施方案中，IR抑制滤光片116可沉积在透明衬底118上方，且接着定位于表面104或IR抑制滤光片116上方。在另一实施方案中，IR抑制滤光片116和/或扩散器206可与透明衬底124成一体式(例如，IR抑制滤光片116和/或扩散器206与透明衬底124一起制造)。
透明衬底118可在一个或一个以上对准标记208的辅助下定位于衬底102上方。一旦透明衬底118恰当地定位在衬底102上方，透明衬底118就可通过合适的粘合材料210接合到衬底102。在一个或一个以上实施方案中，合适的粘合材料210可为苯并环丁烯(BCB)材料、环氧树脂材料等。粘合材料210还经配置以至少大体上通过入射在材料210上的光。
在本发明的一方面中，本文所描述的光传感器200可经配置以用作手势感测装置或手势感测装置的一部分。举例来说，照明源(例如发光二极管(LED)产生光(例如红外光和/或可见光)，其从接近传感器200的物体反射掉。在一个或一个以上实施方案中，光传感器200可仅使用单个照明源。然而，还预期多个照明源。透镜204聚焦(例如准直)并透射入射在透镜204上的反射光，使得所述光穿过彩色滤光片202且被光电检测器108检测。如上文所述，透镜204可聚焦并透射从多个角度入射的光。光电检测器108经配置以产生响应于此的信号，且可将所述信号提供给形成于衬底102中的一个或一个以上集成电路。所述信号可为基于手势的编程(包含但不限于：执行一个或一个以上计算机程序、执行应用程序(例如app)、轻拂卷动等等)提供基础。
虽然图4和5说明使用再分配层(RDL)配置的光传感器200，但预期本文所说明并描述的传感器200还可使用如图6中所示的垫上凸块(BOP)配置。BOP配置可使用安置在凸块接口136(例如UBM垫)下方的导电接合垫126。
实例制造工艺
以下论述描述用于制造光传感器的实例技术，所述光传感器包含集成在芯片上(即，集成在光传感器的裸片上)的至少一个色通滤光片，以及接合到透明衬底的IR抑制滤光片。在下文所述的实施方案中，利用互补金属氧化物半导体(CMOS)处理和封装技术来制造光传感器。然而，预期可使用其它半导体芯片制造/封装技术(例如晶片级封装(WLP))来制造根据本发明的光传感器。
图7描绘在一实例实施方案中用于制造光传感器(例如图1A和2A中所说明的实例光传感器100)的工艺300。在所说明的工艺300中，在晶片的衬底中形成一个或一个以上光电检测器(框302)。如图8到10中所示，晶片的衬底402可包括n型硅(例如，掺杂有第V族元素(例如磷、砷、锑等)的硅，用以向硅提供n型电荷载体元素)，或p型硅(例如掺杂有第IIIA族元素(例如硼等)的硅，以向硅提供p型电荷载体元素)。因此，衬底402提供用以形成光电检测器408、红外光电检测器420、透明光电检测器422、暗电流传感器(图8到10中未展示)以及接合垫426的基础材料。光电检测器408可包括使用例如光刻、离子植入、沉积、蚀刻等等合适的制造技术形成于晶片的衬底中的光电二极管、光电晶体管等。
将一个或一个以上色通滤光片形成于衬底的表面上方(框304)。所述一个或一个以上色通滤光片经配置以过滤可见光，以使在有限波长谱内的光通过到一个或一个以上光电检测器。在各种实施方案中，可将色通滤光片形成于经配置以将色通滤光片粘合到其形成于上面的表面的粘合层上方(框306)。在实施方案中，色通滤光片410可与相应的光电检测器408对准，以过滤由色通滤光片410接收的光，如图9中所说明。当形成时，色通滤光片410可具有大约一(1)微米的厚度。然而，预期具有更小或更大厚度的色通滤光片410是可能的。
将缓冲层形成于色通滤光片上方(框308)。在一实施方案中，如图10中所说明，使用合适的沉积技术形成缓冲层，使得缓冲层至少大体上包围色通滤光片(框310)。在一实施方案中，缓冲层414可由聚合物层(例如BCB聚合物等)组成，且经配置以至少大体上包封色通滤光片410。
在一实施方案中，将IR抑制滤光片形成于透明衬底上(框312)，所述透明衬底经配置以促进IR抑制滤光片的形成，并且对IR抑制滤光片提供支撑。可将IR抑制滤光片沉积在透明衬底上方(框314)。在实例实施方案中，IR抑制滤光片可包括多层结构，其包含包括不同折射率的至少两(2)种不同材料。在此些实施方案中，可经由各种沉积技术(例如溅镀)在透明衬底418上形成IR抑制滤光片416的各种材料，如图10中所示。然而，预期可使用其它技术，包含但不限于：化学气相沉积(CVD)、电化学沉积(ECD)、分子束外延(MBE)和原子层沉积(ALD)。当形成时，IR抑制滤光片416的厚度可为大约一(1)到大约十五(15)微米，且或厚度为大约十(10)到大约一百二十(120)个层。然而，预期IR抑制滤光片416可具有其它构造和/或厚度。在一实施方案中，透明衬底418包含一个或一个以上孔径，使得当IR抑制滤光片416形成于透明衬底418上时，且IR抑制滤光片416包含与透明衬底418的孔径对准的一个或一个以上孔径。传感器400还可包含暗边缘(如上文所述且图1D中所示)。在一个或一个以上实施方案中，暗边缘可形成于缓冲层414上方、IR抑制滤光片416上方或透明衬底418上方，以至少大体上消除未穿过IR抑制滤光片416的光的撞击。
一旦IR抑制滤光片形成于透明衬底上，就将IR抑制滤光片和透明衬底定位在缓冲层上方(框316)。一旦经定位，就将IR抑制滤光片接合到缓冲层(框318)，缓冲层用以将透明衬底和硅衬底粘合在一起，且将透明衬底固持在所要位置中。将透明衬底418和IR抑制滤光片416定位于缓冲层414上方，使得透明衬底418和IR抑制滤光片416至少大体上覆盖色通滤光片410和光电检测器408、422。
图11描绘在一实例实施方案中用于制造光传感器(例如图1B和2B中所说明的实例光传感器100)的工艺500。如所说明，在晶片的衬底中形成一个或一个以上光电检测器(框502)。接着，将一个或一个以上色通滤光片形成于衬底的表面上方(框504)。如图1B和2B中所说明，色通滤光片110与对应的光电检测器108对准。接着将第一缓冲层形成于色通滤光片上方(框506)。将IR抑制滤光片形成于第一缓冲层上方(框508)，且接着将第二缓冲层形成于IR抑制滤光片上方(框510)。接下来，将第三缓冲层形成于透明衬底上方(框512)。将透明衬底定位在IR抑制滤光片上方，使得透明衬底可通过第三缓冲层接合到衬底(框514)。可利用第三缓冲层来将透明衬底粘合到硅衬底(例如晶片)。举例来说，将第三缓冲层接合到形成于IR抑制滤光片上方的第二缓冲层。
图12说明用于制造光传感器(例如图12中所示的光传感器200)的实例工艺600。图13到27说明可用以制造图4中所示的光传感器700(例如传感器200)的实例衬底的区段(例如晶片区段)。晶片(例如图13中所示的硅晶片702)包含第一表面704和第二表面706。一个或一个以上集成电路(未图示)以及一个或一个以上光电检测器708形成于晶片702中接近第一表面704。集成电路经配置以基于到电路的输入(例如信号)而执行多种功能。光电检测器708经配置以检测光(例如可见和红外)，且响应于其而产生信号。光电检测器708可实施为光电传感器二极管、光电晶体管等等。
如图14中所示，将层间电介质(ILD)层形成于晶片上(框602)。举例来说，可通过一种或一种以上合适的沉积技术将层间电介质层709沉积在第一表面704上方。层间电介质材料709可为低k材料，等等。在一个或一个以上实施方案中，材料709的厚度可为约1微米到约1.3微米。接着将金属层形成于层间电介质层上方(框604)。图14中所说明的金属层710可为金属一层(例如铝)等。形成金属层可包含通过合适的沉积技术将金属层710沉积在层709上方，且接着图案化金属层710，以形成一个或一个以上导电层712，以及对准标记714。接着将钝化层形成(例如沉积)在经图案化的金属层和ILD层上方(框606)。图15中所说明的钝化层716可为氧化物层等。在一个或一个以上实施方案中，钝化层716可使金属层710(例如导电层712、对准标记714)与后面的制造步骤隔绝。
如图15中所示，通过合适的蚀刻技术围绕晶片702的边缘715形成边缘调平区717。边缘调平区717可由各种尺寸组成，视晶片702的要求而定(例如，附接透明衬底)。在特定实例中，边缘调平区717可具有约一百五十微米(150μm)的深度(“ED”)和大约五毫米(5mm)的宽度。然而，边缘调平区717可具有其它尺寸，依据晶片702的制造要求而定。举例来说，边缘调平区717的深度可在一些实施方案中小于一百五十微米(150μm)，或在其它实施方案中大于一百五十微米(150μm)。在另一实例中，边缘调平区717的宽度可在一些实施方案中小于五毫米(5mm)，或在其它实施方案中大于五毫米(5mm)。接着可将一个或一个以上彩色滤光片形成于钝化层上方以及粘合层上方(框608)。如上文所述，彩色滤光片718允许在有限波长谱内的光穿过滤光片，同时阻挡(例如反射或吸收)在第二波长谱内的光。在一个或一个以上实施方案中，将彩色滤光片718配置为吸收滤光片。如图16中所示，彩色滤光片可为形成于光电检测器708上方的红色滤光片718A或绿色滤光片718B。通过合适的粘合(例如接合)材料719使彩色滤光片718保持至少大体上在适当位置。虽然图16仅说明红色和绿色滤光片，但预期可使用其它彩色滤光片(例如，蓝色、洋红色、青色等)，视传感器700的要求而定。此外，虽然展示彩色滤光片718A和718B堆叠于彼此上，但将理解，可以非堆叠配置将个别彩色滤光片718部署在钝化层716上方以及个别光电检测器708上方(例如，将单个彩色滤光片718部署在单个光电检测器708上方)。
接着将粘合材料形成于钝化层、粘合层和彩色滤光片上方(框610)以实现永久接合。图17中所示的粘合材料720可为苯并环丁烯(BCB)材料、环氧树脂材料等。在一个或一个以上实施方案中，粘合材料720经配置以至少大体上使光穿过材料720。接着通过粘合材料将透明衬底接合到晶片(框612)。在一个或一个以上实施方案中，透明衬底722(见图18)可为玻璃晶片等。透明衬底722可包含保护性层724以保护透明衬底722免于后面的制造步骤。此外，透明衬底722可进一步包含隔开层(未图示)，其经配置以保护透镜(本文所描述)免于施加在接近透镜的透明衬底722的表面上的压力。衬底722还经配置以至少大体上通过入射在衬底722上的光。如图12中所示，使硅晶片经受背面磨削工艺，且接着重新定向(框614)。通过任何合适的背面磨削技术(例如，化学-机械平坦化等)使晶片702的第二表面706经历背面磨削工艺(见图19)。可通过一种或一种以上合适的对准技术来使用对准标记714使晶片702与透明衬底722恰当地对准。传感器700经重定向，使得透明衬底722相对于晶片702向底部定向，以进行进一步的制造步骤。一旦硅晶片经重定向，就将氧化物层沉积在第二表面上方(框616)。在一个或一个以上实施例中，氧化物层726可为二氧化硅层等，其形成硬掩模区(见图20)。
接着在晶片中形成穿衬底通孔(TSV)(框616)。如图20中所示，首先将光致抗蚀剂层728沉积在氧化物层726上方，以允许对TSV 730进行图案化。对光致抗蚀剂层728的选定区进行图案化，以允许蚀刻TSV 730。接着穿过硅区732对选定区进行蚀刻，以形成TSV 730。如上文相对于图4所述，TSV 730允许电互连形成于光传感器700中。接着通过一种或一种以上合适的脱模技术来移除光致抗蚀剂层728。一旦移除光致抗蚀剂层728，就可将衬里材料734沉积在光传感器700上方以及TSV 730中(见图21)。在一个或一个以上实施例中，衬里材料734可为合适的衬里材料，例如二氧化硅材料、氮化物钝化材料或有机聚合物。可执行间隔物蚀刻以蚀刻任何不想要的衬里材料734。举例来说，间隔物蚀刻可移除衬里材料734，以至少部分地暴露导电层712A(例如，接触垫)。如图12中所示，接着在穿衬底通孔中沉积隔离材料(框618)。
接着在TSV中沉积导电材料(框620)，以形成电互连。举例来说，如图22中所示，在TSV 730中以及在传感器700上方沉积势垒和种金属736。可接着通过光刻等来使势垒和种金属736图案化。接着将导电材料738电镀于种金属736上方，以形成TSV 730中的电互连(见图24)。在一个或一个以上实施例中，导电材料738可为铜等。此外，导电材料738可具有大约六(6)微米的厚度。如图23和24中所示，还形成(例如沉积)抗蚀剂掩模740，以防止导电材料738形成于掩模740的区中。在一个或一个以上实施例中，抗蚀剂掩模740可由负抗蚀剂材料等组成。
接着在晶片上方形成凸块下金属化区(框620)。参看图25和26，将掩模740以及在掩模740下方的种金属736剥离掉。可通过一种或一种合适的蚀刻技术将种金属736和掩模区740剥离掉。举例来说，蚀刻技术可包含湿式蚀刻等。可接着将钝化层742形成于晶片702上方(例如导电材料738上方)，以使导电材料738与后面的制造步骤隔绝。钝化层742可由BCB材料、聚酰亚胺层等组成。如图27中所示，UBM区744形成于导电材料738上方。举例来说，选择性地蚀刻钝化层742，且接着将UBM导电材料746沉积在最新近蚀刻的钝化层742的区域上方，以形成UMB区744。使焊料凸块经受向UBM区744的回流工艺，以提供传感器700与对应的PCB垫之间的电互连。进一步预期透明衬底722包含如上文所述且在图4到6中展示的透镜。透明可为菲涅耳透镜、球形透镜、衍射透镜或另一类型的透镜，其可预形成于透明衬底724中，或在UBM区744形成之后形成。此外，除透明之外或代替透镜，透明衬底724可包含扩散器。可利用合适的晶片级封装工艺来将晶片702分段和封装到个别裸片中。
总结
尽管已用专用于结构特征和/或工艺操作的语言描述了标的物，但将理解，所附权利要求书中所界定的标的物不一定限于上文所描述的特定特征或动作。相反，上文所描述的特定特征和动作是作为实施所附权利要求书的实例形式而揭示。

Claims (22)

1.一种光传感器，其包括：
衬底，其具有表面；
一个或一个以上光电检测器，其形成于所述衬底中，所述一个或一个以上光电检测器经配置以检测光且响应于所述光而提供信号；
IR抑制滤光片，其定位在所述表面上方，且经配置以过滤红外光，以至少大体上阻挡红外光，使其无法到达所述一个或一个以上光电检测器；
缓冲层，其形成于所述衬底的所述表面上方，以向一个或一个以上色通滤光片提供绝缘；
透明衬底，其定位于所述IR抑制滤光片上方；以及
穿衬底通孔，其形成于所述衬底中，且经配置以提供与所述一个或一个以上光电检测器的电互连。
2.根据权利要求1所述的光传感器，其进一步包括一个或一个以上色通滤光片，所述色通滤光片形成于接近所述IR抑制滤光片处，且经配置以过滤可见光以使在有限波长谱内的光通过到所述一个或一个以上光电检测器。
3.根据权利要求2所述的光传感器，其进一步包括：
粘合层，其形成于所述表面上方，用于将所述一个或一个以上色通滤光片固持在适当位置中。
4.根据权利要求3所述的光传感器，其中一个或一个以上彩色滤光片形成于所述粘合层上，所述缓冲层形成于所述表面上方，使得所述缓冲层大体上包封所述一个或一个以上色通滤光片。
5.根据权利要求2所述的光传感器，其中所述一个或一个以上光电检测器包括透明光电检测器，所述透明光电检测器经配置以接收未由色通滤光片过滤的光以检测周围光环境。
6.根据权利要求1所述的光传感器，其中所述一个或一个以上光电检测器包括光电二极管或光电晶体管中的至少一者。
7.根据权利要求1所述的光传感器，其进一步包括暗电流传感器，所述暗电流传感器经配置以提供暗电流。
8.一种光传感器，其包括：
衬底，其具有表面；
一个或一个以上光电检测器，其形成于所述衬底中，且经配置以检测光且响应于所述光而提供信号；
一个或一个以上色通滤光片，其定位于所述表面上方，且经配置以过滤可见光以使在有限波长谱内的光通过到所述一个或一个以上光电检测器；
第一缓冲层，其定位于所述表面上方，使得所述缓冲层至少大体上包封所述一个或一个以上色通滤光片；
IR抑制滤光片，其安置于所述缓冲层上方，且经配置以过滤红外光，以至少大体上阻挡红外光，使其无法到达多个光电检测器；
第二缓冲层，其定位于所述IR抑制滤光片上方；
透明衬底，其定位于所述第二缓冲层上方；以及
穿衬底通孔，其形成于所述衬底中，且经配置以提供与所述一个或一个以上光电检测器的电互连。
9.根据权利要求8所述的光传感器，其中所述第一缓冲层和所述第二缓冲层包括苯并环丁烯BCB聚合物。
10.根据权利要求8所述的光传感器，其中所述一个或一个以上光电检测器中的至少一者包括透明光电检测器，所述透明光电检测器经配置以接收未由所述一个或一个以上色通滤光片过滤的光以检测周围光环境。
11.根据权利要求8所述的光传感器，其中所述透明衬底经由所述第二缓冲层接合到IR抑制滤光片。
12.根据权利要求8所述的光传感器，其进一步包括安置在所述表面与所述一个或一个以上色通滤光片之间的粘合层。
13.根据权利要求8所述的光传感器，其进一步包括：
绝缘层，其安置于所述表面上方，使得所述绝缘层大体上包封一个或一个以上彩色滤光片、所述缓冲层以及所述IR抑制滤光片。
14.根据权利要求8所述的光传感器，其进一步包括暗电流传感器，所述暗电流传感器经配置以提供暗电流。
15.一种方法，其包括：
在衬底中形成一个或一个以上光电检测器，所述一个或一个以上光电检测器经配置以检测光且响应于所述光而提供信号；
在所述衬底的表面上方形成一个或一个以上色通滤光片，所述一个或一个以上色通滤光片经配置以过滤可见光，以使在有限波长谱内的光通过到所述一个或一个以上光电检测器；
在所述一个或一个以上色通滤光片上方形成缓冲层；
在透明衬底上形成IR抑制滤光片，所述IR抑制滤光片经配置以至少大体上阻挡红外光使其无法到达所述表面，且所述透明衬底经配置以促进所述IR抑制滤光片的形成；以及
在所述衬底中形成穿衬底通孔，以提供与所述一个或一个以上光电检测器的电互连。
16.根据权利要求15所述的方法，其进一步包括将所述IR抑制滤光片和所述玻璃衬底定位于所述缓冲层上方，且将所述IR抑制滤光片接合到所述缓冲层。
17.根据权利要求15所述的方法，其中形成所述一个或一个以上色通滤光片进一步包括：
在所述表面上方形成粘合层，所述粘合层经配置以将所述一个或一个以上色通滤光片固持在适当位置中；以及
在所述粘合层上形成所述一个或一个以上色通滤光片。
18.根据权利要求15所述的方法，其进一步包括围绕所述衬底的边缘形成边缘调平区。
19.根据权利要求15所述的方法，其中所述缓冲层为基于苯并环丁烯BCB的聚合物。
20.根据权利要求15所述的方法，其中所述缓冲层至少大体上包封所述色通滤光片。
21.根据权利要求15所述的方法，其中所述一个或一个以上光电检测器、所述一个或一个以上色通滤光片以及所述缓冲层在晶片级形成，且其中在此后将所述晶片切成一个或一个以上裸片，所述裸片中的至少一者个别地封装以形成光传感器。
22.根据权利要求15所述的方法，其中所述一个或一个以上光电检测器、所述一个或一个以上色通滤光片以及所述缓冲层在晶片级形成，且其中进一步使用晶片级封装WLP来处理所述晶片，且对其进行切块以形成一个或一个以上光传感器。
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