CN103378115A - 用于在cmos图像传感器中玻璃去除的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于在形成CMOS图像传感器的同时去除玻璃的方法。提供了用于形成器件的方法，包括在器件晶圆上形成多个像素阵列；将载具晶圆接合至器件晶圆的第一面；在器件晶圆的第二面的上方接合衬底；减薄载具晶圆；形成与器件晶圆的第一面的电连接件；然后，使衬底与器件晶圆的第二面分离；以及随后从器件晶圆分割出多个像素阵列的单独像素阵列。公开了一种装置。本发明还提供了用于在CMOS图像传感器中玻璃去除的方法和装置。

Description

用于在CMOS图像传感器中玻璃去除的方法和装置
相关申请的交叉参考
本申请要求于2012年4月18日提交的名称为“用于CMOS图像传感器的玻璃去除TSV方法和由此得到的结构”(“Glass-removal TSV Methodfor CMOS Image Sensors and Resulting Structures”)的美国临时专利申请第61/625,969号的优先权，其全部内容结合于此作为参考。
技术领域
本发明一般地涉及半导体技术领域，更具体地来说，涉及半导体装置及其形成方法。
背景技术
针对用于集成电路的更小尺寸封装件的工业推动力正在驱使采用具有TSV(硅通孔、有时是衬底通孔)连接的管芯的3D堆叠和器件的晶圆级封装。这些技术在CMOS图像传感器领域中越来越有优势。
在传统的制造工艺中，例如，提供了包括CMOS图像传感器件的有源器件晶圆。可以在CMOS图像传感器上方形成滤色器阵列(CFA)和微透镜(ML)材料。CFA和ML材料被设置在与CMOS图像传感器中的光电二极管相对应的位置中，使得照射光可以被引导至光电二极管上。
玻璃衬底可以接合在有源器件晶圆上方和光电二极管上方。在该结构的相对表面，可以实施通孔工艺(诸如TSV)以开通到达金属化层的通孔。可以在通孔中形成隔离氧化物。导电材料可以被沉积在通孔中并且可以延伸至金属化层以形成与CMOS图像传感器件的电连接件。再分布层(RDL)可以形成在通孔上方并且被图案化以形成导线。可以在导线上形成外部连接件以完成CMOS图像传感器件的封装件。然后锯切或切割操作将有源器件晶圆、玻璃衬底分割成单独的集成电路模块，每个单独的集成电路模块都形成在系统中使用的CMOS图像传感器件。
传统的CIS器件具有局限性，诸如(1)在制造器件中使用的顶部玻璃层降低光学性能；和(2)例如有源器件晶圆(其上形成有器件)和例如用于制造的玻璃衬底之间的CTE(热膨胀系数)失配引起晶圆翘曲和弯曲，从而导致性能不均匀和可靠性问题。
发明内容
为了解决现有技术中所存在的缺陷，根据本发明的一方面，提供了一种用于形成器件的方法，包括：在器件晶圆上形成多个像素阵列；将衬底接合至所述器件晶圆；减薄所述器件晶圆；在将所述衬底接合至所述器件晶圆之后，在所述器件晶圆上形成电连接件；使所述衬底与所述器件晶圆分离；以及从所述器件晶圆分割出所述多个像素阵列中的各个像素阵列。
在该方法中，分割包括锯切、激光、划线、按压、蚀刻和它们的组合。
在该方法中，所述衬底包括玻璃。
在该方法中，所述器件晶圆包括前照式(FSI)CMOS图像传感器(CIS)。
在该方法中，通过热释放接合材料将所述衬底接合至所述器件晶圆。
在该方法中，在所述器件晶圆上形成所述电连接件还包括减薄所述器件晶圆以暴露所述器件晶圆中的导电通孔。
在该方法中，在所述器件晶圆上形成所述电连接件包括在所述器件晶圆上形成导电再分布层。
在该方法中，在所述器件晶圆上形成所述电连接件包括在所述器件晶圆上形成与所述导电再分布层连接的焊球。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于形成器件的方法，包括：在器件晶圆上形成多个像素阵列；将载具晶圆接合至所述器件晶圆的第一面；在所述器件晶圆的第二面的上方接合衬底；减薄所述载具晶圆；形成与所述器件晶圆的所述第一面连接的电连接件；随后使所述衬底与所述器件晶圆的所述第二面分离；以及随后从所述器件晶圆分割出所述多个像素阵列中的各个像素阵列。
在该方法中，分离所述衬底包括对接合材料施加热量。
在该方法中，分离所述衬底包括对接合材料施加UV光。
在该方法中，分离所述衬底包括对接合材料施加化学脱模剂。
在该方法中，形成与所述器件晶圆连接的电连接件还包括蚀刻穿过所述载具晶圆、延伸至所述载具晶圆上方的金属化层的通孔。
在该方法中，形成所述电连接件还包括在所述通孔中沉积导电再分布层材料。
在该方法中，形成所述电连接件还包括形成与所述导电再分布层材料连接的外部连接件。
在该方法中，形成所述电连接件还包括形成选自基本上由焊球、焊料凸块、导电柱状物、导电圆柱、基于铅的焊料、无铅焊料、柱形凸块和接合引线所组成的组的外部连接件。
在该方法中，所述多个像素阵列包括背照式(BSI)器件。
根据本发明的又一方面，提供了一种装置，包括：器件晶圆，包括被布置成像素阵列的光电二极管；滤色器阵列材料，形成在所述光电二极管的上方和所述器件晶圆的第一表面上方；微透镜材料，形成在所述滤色器阵列材料上方；以及外部连接件，形成在所述器件晶圆的第二表面上方；其中，暴露所述微透镜材料。
在该装置中，所述器件晶圆还包括背照式图像传感器。
在该装置中，所述器件晶圆还包括前照式图像传感器。
附图说明
为了更充分地理解示例性实施例及其优点，现在将结合附图所进行的以下描述作为参考，其中：
图1以截面图示出是通过实施例使用的FSI CIS示例性器件的有源器件晶圆；
图2以截面图示出在附加加工之后的图1的有源器件晶圆；
图3以截面图示出在附加加工之后的图2的有源器件晶圆；
图4以截面图示出在附加加工之后的图3的有源器件晶圆；
图5以截面图示出在分离工艺之后的图4的有源器件晶圆的示图；
图6以截面图示出分割工艺期间的图5的有源器件晶圆；
图7以截面图示出是通过实施例使用的BSI CIS示例性器件的有源器件晶圆；
图8以截面图示出在附加加工之后的图7的有源器件晶圆；
图9以截面图示出在附加加工之后的图8的有源器件晶圆；
图10以截面图示出在附加加工之后的图9的有源器件晶圆；
图11以截面图示出在分离工艺期间的图10的有源器件晶圆的示图；以及
图12以截面图示出在分割工艺期间的图11的有源器件晶圆。
除非另有说明，否则不同附图中的相应标号和符号通常是指相应部件。绘制附图以清新地示出实施例的相关方面而不必按比例绘制。
具体实施方式
下面，详细讨论示例性实施例的制造和使用。然而，应该理解，这些实施例提供了许多可以在各种具体环境中实现的可应用的发明构思。所讨论的具体实施例仅仅示出制造和使用这些实施例的具体方式，而不用于限制本申请、实施例或所附权利要求的范围。
说明性实施例包括对带有通孔的有源器件晶圆(例如，包括CMOS图像传感器(CIS))进行的玻璃去除步骤，从而提供改进的性能和可靠性。公开的实施例的有利特征可以包括但是不限于为了改进光学性能来增加光源的透光度，例如用于图像传感器的改进的量子效率(QE)；和避免Si晶圆(在其形成器件)和现有技术中使用的玻璃衬底之间的热膨胀系数(CTE)失配。
一般而言，附图中所示的实施例提供了通过临时接合材料附接至CIS晶圆的玻璃衬底。在合适的工艺步骤之后，可以简单地通过加热、通过使用UV以释放UV敏感粘合剂或通过使用化学脱模剂使玻璃衬底与CIS晶圆分离。分离(de-bonding)在将CIS晶圆切割成单独的器件(例如，管芯)之前发生。例如，然后，可以清洗CIS晶圆以去除任何粘合剂残留物并且加工继续进行至切割以分割器件，然后可以在系统中使用单独的CIS器件。
尽管本文提供的用于说明实施例的实例描述了包括CMOS图像传感器的有源器件晶圆，但是这些方法可以应用于利用载体衬底进行加工的其他类型的晶圆。例如，可以实施晶圆减薄操作，以在任何数量的不同类型的器件(包括诸如数字信号处理器、模拟处理器、微处理器、RISC或ARM处理器的处理器)上制造通孔，这些器件可以在3D结构中与其他器件组合(诸如易失性存储器件和非易失性存储器件)。对有源器件晶圆的背面进行加工需要该晶圆与玻璃衬底临时接合。这些实施例的使用可应用于许多不同的晶圆加工环境并且不限于本文中所述的特定实例，该特定实例是包括前照式(FSI)和背照式(BSI)CMOS图像传感器的有源器件晶圆。
现在参照所示的实施例，图1以截面图示出处于制造的中间阶段的包括前照式(FSI)图像传感器件11A和11B的有源器件晶圆11。如图所示，已经在用于两个器件11A和11B中的每一个的半导体晶圆13上形成光电二极管23的像素阵列。如本领域通常公知的，已经在晶圆13上方的后道工序(BEOL)层15中形成各种电气元件。例如，可以在光电二极管23的上方形成多晶硅栅极材料17而可以在晶圆13中或在BEOL层15中形成诸如晶体管、电容器、二极管等的其他器件。半导体晶圆13包括在晶圆13的中间部分的任一侧上形成的两个CIS器件11A和11B的部分。如图所示，光电二极管23在外部焊盘金属化层31的任一侧上形成两个像素阵列，并且该对称结构在晶圆13上形成对称的传感器件11A和11B，但是仅示出了晶圆13的一小部分。在实际的有源器件晶圆11中，传感器11A和11B中的每个都可以具有多达数百万个光电二极管23并且半导体晶圆13可以具有诸如形成在其上的11A和11B的许多传感器件。即，在实际的有源器件晶圆中可以形成许多传感器件，每个传感器件都具有组成阵列的数百万个光电二极管并且包括用于在接收光之后读取存储电荷的存取晶体管、复位晶体管和转移晶体管。
BEOL层15还包括从第一金属层或金属-1(通常是最靠近晶圆13的表面的金属层)至接近BEOL层15的上表面的顶层金属或顶部金属的若干金属化层。金属化层31形成与光电二极管的外部连接并且可以包括铜金属化层或铝金属化层或它们的组合。可以使用单镶嵌工艺或双镶嵌工艺形成金属化层。晶圆13具有位于前表面33上的BEOL层15，并且晶圆13具有相对的背表面35。示出了在晶圆13中的通孔29。在前道工序(FEOL)工艺期间形成这些通孔，并且可以通过在晶圆13中形成深沟槽的硅蚀刻或激光钻孔操作来形成这些通孔。例如，可以在先通孔工艺(via first process)中形成通孔29。通孔29可以内衬有阻挡材料25，例如，阻挡材料25可以是氧化物、氮化硅或类似的阻挡材料并且可以包括钽或钛和氮化物。通孔29被导体填充。可以使用铝或铜等，电镀或诸如PVD的其他金属沉积可以用于形成导体。可选地，诸如钨塞的导电塞可以用于填充通孔29。
图2以另一截面图示出在附加加工之后的有源器件晶圆。在图2中，在BEOL层15的暴露表面上方形成滤色器阵列(CFA)材料27。CFA材料将特定的光谱传递至相应的光电二极管23并且与光电二极管一起形成彩色像素阵列。例如，可以使用红光、绿光和蓝光(RGB)滤色器。然后，微透镜(ML)材料21形成在滤色器阵列材料27上方并且通过初始光穿过滤色器阵列材料聚焦在光电二极管23上来增加系统的性能。可以利用涂覆或其他沉积步骤和随后的光刻工艺以图案化涂层(例如利用在涂层上方图案化的光刻胶来形成蚀刻掩模)，以及图案化步骤，随后，例如光刻胶分离来形成CFA和ML材料。
如上所述，有源器件晶圆11的截面图示出了利用晶圆级工艺同时形成的两个CIS传感器件11A和11B的一部分，因此示出了CFA材料和ML材料的两个对称定位的部分(一部分用于两个器件中的每一个)。在实际的有源器件晶圆中，成百个或者更多的CIS传感器件被布置在单个晶圆13上。
在CFA27和ML21材料上方形成临时接合材料37。作为示例性实施例，该临时接合材料可以是用于半导体工艺的热释放粘合剂(heat releaseadhesive)。对于一个非限制和示例性实例来说，WaferBONDTM HT是可以由美国密苏里州罗拉的布鲁尔科技公司(Brewer Science，Inc.in Rolla，Missouri，USA)提供的热释放临时粘合剂。该材料提供用于接合晶圆或衬底的热可释放的临时接合粘合剂。随后，通过施加临界温度以上的热量释放该接合。用于临时接合材料的可选材料包括形成可选的实施例的UV可释放粘合剂和化学释放粘合剂。可以作为旋涂至晶圆的液体施加这些材料，或作为膜施加这些材料，或作为胶带材料提供这些材料。例如，其他可选物包括压力释放接合材料。对设计该材料，使得当实施释放步骤时，接合材料从粘接性能转变成非粘接性能，从而能够释放。
然后，玻璃或其他类似的衬底41通过利用临时接合材料37附接至有源器件晶圆11的前表面。玻璃衬底41在随后的各种工艺中为晶圆13提供机械支撑。这些在以下进行描述并且在其他工艺中可以包括晶圆13的晶圆减薄。最终得到的很薄的晶圆13是易弯曲的并且不具有附加机械支撑，可能不能承受以下所述的各种附加工艺步骤。
图3以另一截面图描述在附加加工步骤之后的有源器件晶圆11。为了从图2的工艺阶段过渡至图3所示的阶段，减薄晶圆13的背表面35。晶圆减薄至少进行至晶圆13足够薄使得暴露通孔29的底部的程度。通过利用机械研磨、化学衬底蚀刻和化学机械抛光(CMP)中的一种或多种去除晶圆材料来进行该晶圆减薄。晶圆减薄工艺之后，晶圆13可以薄达200微米或者更小，并且可以具有80至250微米的范围内的厚度。在一个示例性实施例中，使用100微米的厚度。
现在，通孔29从晶圆13的背面35延伸并且提供穿过晶圆13到达BEOL层15的金属化层31的导电路径。如以下进一步描述的，例如，现在通孔29可以形成从有源器件晶圆11的背面至光电二极管23或其他电路的电连接件。
图4以另一截面图描述在附加加工步骤之后的有源器件晶圆11。为了从图3所示的阶段转变成图4的阶段，执行若干步骤。在晶圆13的背表面35上方形成隔离层37。隔离层37可以是热氧化物，或者可以通过CVD、PECVD等形成该隔离层。可以使用诸如氮化硅或氮氧化硅的其他电介质。导电再分布层(RDL)43形成在隔离层37上方并且在隔离层37的开口中延伸至通孔29；导电RDL材料形成与通孔29的电连接件。RDL层43可以是铜、铝或这些合金并且可以被电镀或其他方式沉积RDL层。例如，可以使用PVD沉积工艺沉积RDL。在RDL层43上方形成钝化层47。在钝化层中形成开口，钝化层可以是氮化硅、聚合物层、聚酰亚胺或其他钝化材料。诸如球栅阵列(BGA)端子45的外部连接件形成在开口中并且延伸至RDL层43并且在开口中穿过钝化层47。外部连接件45形成与用于完成的CIS传感器件的系统的外部连接。在图4中示出作为BGA焊球的外部连接件45并且可以利用焊料喷镀工艺形成该BGA焊球，然后，通过热回流使焊球成形。可以使用焊料凸块。可以使用诸如铜柱的导电圆柱。可以使用柱形凸块(stud bump)或引线接合球凸块。对于外部连接件45，柱(columns)、柱状物(pillars)、球和凸块都是可能的。可以使用铜和包括镍和金的合金。焊球45可以由基于铅的焊料或包括银、锡、铜共晶的无铅焊料形成。例如，可以使用外部面漆(external finishes)，诸如化学镀镍、浸金(ENIG)和化学镀镍钯浸金(ENEPIG)、金、镍和它们的合金。
图5以截面图示出分离工艺期间的有源器件晶圆11。已经去除临时接合材料37(在图5中未示出，例如，参见图4)。通过将这些材料从粘合材料转化成非粘合材料的释放机制来形成这些材料。WaferbondTM HT材料是热释放材料。其他临时接合材料可以是UV释放的，也就是说，这种材料对诸如紫外光的特定光能量敏感，并且暴露在UV下时转变成释放状态。一些材料可以通过机械压力而释放或通过暴露于导致材料转变的化学脱模剂而释放。
在实施分离步骤之后(例如通过施加足够的热量)，从有源器件晶圆11的前面去除玻璃衬底41。通过在该阶段去除玻璃衬底41，由于本发明的实施例的使用而带来若干优势。与现有方法不同，玻璃衬底保留在完工的器件的CIS传感器上方，通过诸如图5中的结构实施例，由于使用本发明的实施例去除玻璃衬底和接合材料，没有阻碍进入CIS传感器的初始光。因此，提高了光电二极管处的初始光的量，从而增加了传感器的量子效率(QE)。
另外，该阶段去除玻璃衬底也消除了随后工艺中CTE失配的根源和在系统应用中使用完工的传感器时的潜在CTE失配。由于玻璃衬底41与硅或半导体晶圆13具有基本上不同的热性能，所以如果玻璃衬底被保留作为完工的传感器的一部分，则在随后的各种工艺(诸如切割)中或者传感器在系统中的使用过程中，可能发生硅晶圆13的翘曲和弯曲。
图6以截面图示出切割操作期间的有源器件晶圆11，该切割操作通过将晶圆13切割成单独的集成电路器件或管芯将CIS传感器11A和11B相互分离。可以通过机械晶圆锯切、激光切割或它们的组合、通过划线、开槽和蚀刻操作和它们的组合或类似的操作来实施切割操作。在方法实施例中，与需要同时切割硅晶圆和玻璃衬底现有方法相比，当玻璃衬底41在切割操作之前被去除(参照上述图5)时，由于仅需要切开晶圆13，切割操作的应力更小，因此，本发明的实施例的使用进一步降低了有源器件晶圆上的震动和机械应力。
如图6中的箭头所示，在分离CIS传感器11A和11B之后，然后，利用BGA端子45作为连接件将这些单独的集成电路器件(管芯)安装至系统板或另一衬底。传感器微透镜21和滤色器阵列27材料未被任何接合材料围绕，并且在传感器件和系统透镜之间不存在玻璃衬底，因此与现有的FSI CIS结构相比，增强了光电二极管上的初始光。微透镜材料被暴露给周边环境中的空气或也许真空并且来自系统透镜的光在照射到微透镜材料21上之前，不需要穿过任何其他材料。
图7以截面图示出另一示例性实施例的中间阶段。在图7中，示出了有源器件晶圆51并且有源器件晶圆51形成背照式(BSI)传感器。该可选实施例的若干元件与用于图1至图6所示的FSI实施例的元件相同，并且类似的参考标号用于类似的元件。在图7中，示出了具有形成在其中的光电二极管23的诸如硅晶圆的半导体晶圆13。如用于说明的图7所示，从以上图1至图6所示的视图将晶圆13旋转180度，使得示出了位于晶圆13下方的包括外部焊盘金属化层31的BEOL层15，也就是说，前表面位于晶圆13下方。载具晶圆55是与BEOL层15接合的晶圆。载具晶圆55可以是硅晶圆或另一半导体晶圆，诸如砷化镓、铟、锗等。
如上所述，有源器件晶圆51包括许多CIS传感器件。图7所示的晶圆51的一部分仅示出了沿着中心线对称地布置的两个器件51A和51B的一部分。每个BSI图像传感器件51A和51B都具有位于晶圆13中的光电二极管23的阵列，和与载具晶圆55接合的位于BEOL层15中的金属化层31。在实际的器件晶圆中，可以形成许多传感器件，每个传感器件都具有组成阵列的数百万个光电二极管并且包括在接收光之后用于读取存储电荷的存取晶体管、复位晶体管和转移晶体管。
图8以截面图示出在附加加工步骤之后的有源晶圆器件51。在从图7所示的中间加工阶段过渡至图8的阶段的过程中，在晶圆13的背表面35的上方形成滤色器阵列材料27。在滤色器阵列材料27的上方形成微透镜材料21。与图1至图6的FSI实施例相比，在利用BSI的实施例中，照射在光电二极管23上的光将没有穿过BEOL层15，因此，对于BSI CIS器件，增加照射在光电二极管23上的光的数量，从而提高了效率。因此，BSI图像传感器的使用不断增加，但是如上所示本发明的实施例不限于BSI实施例。
在图8中，对CFA27和ML21材料上方施加临时接合材料37。该材料形成粘合剂，而且玻璃衬底41被设置在晶圆13上并且利用接合材料37临时接合。如上所述，该接合材料37可以是热可释放的材料，或者，UV或化学可释放接合材料可以用作可选实施例。
图9以另一截面图示出在附加加工步骤之后的有源器件晶圆51。在图9中，已经利用晶圆减薄工艺(其可以包括CMP、机械研磨、硅蚀刻或它们的组合)减薄载具晶圆55从而将载具晶圆的厚度减小至80至250微米的范围内，例如，在一个实施例中，使用100微米。
对载具晶圆55实施晶圆减薄工艺之后，利用光刻和蚀刻工艺蚀刻穿过载具晶圆55的通孔57。对于所示的每个器件51A和51B，这些通孔将形成到达金属化层31的外部焊盘部分的通孔。例如，可以利用诸如RIE蚀刻的干蚀刻实施载具晶圆蚀刻，可以使用等离子体蚀刻或其他硅蚀刻工艺。
图10以截面图示出在其他工艺步骤之后的图9的有源器件晶圆51。在从图9所示的中间阶段转变成图10的过程中，实施外部连接和钝化工艺。在载具晶圆55的暴露表面上方形成隔离层59。该隔离层可以是热氧化物，或可以是氮化物或氮氧化物等。可以热生长隔离层59或利用CVD、PECVD或类似的氧化物沉积工艺来沉积隔离层59。通过氧化物蚀刻隔离层59被开通通孔57。然后，沉积RDL层63。导电RDL层63形成在通孔57内并且与金属化层31的焊盘部分接触。通过这种方式，例如，可以建立从载具晶圆55的暴露表面至有源晶圆器件中的光电二极管23的电连接件。在RDL层63的上方形成可以是氮化硅或聚酰亚胺等的钝化层67。然后，通过RDL层63的选择部分上方的光刻和蚀刻打开钝化层，从而形成载具晶圆55的底部上的导线。在这些开口内形成外部连接件65(例如，其可以是用于球栅阵列(BGA)封装件的焊球)以建立与RDL层63的外部连接。如上所述，外部连接件65可以是焊球、焊料凸块、诸如铜柱状物的导电柱状物(conductive pillars)、导电圆柱、柱形凸块、引线接合凸块等。如上所述，可以在外部连接65上方形成面漆镀层(finish plating)。
图11示出与有源器件晶圆51分离的玻璃衬底41。处理临时接合材料(不可见)以释放衬底41。在示例性实施例中使用热释放接合材料。可选物包括化学释放和UV释放接合材料。可以通过对UV敏感接合材料施加紫外(UV)线光完成该释放。可选地，可以使用合适的溶剂溶解接合材料。本领域的技术人员清楚其他的可选物，包括使用与接合材料相互作用以抵消或以其他方式中和接合材料的粘合/粘着性能的材料。
玻璃或其他衬底41在上述晶圆减薄和通孔工艺期间提供支撑，但是现在在晶圆13被切割成单独的集成电路(管芯)之前去除该玻璃或其他衬底41。不同于利用现有已知方法形成的BSI传感器，完工的器件51A和51B没有玻璃衬底41或位于器件51A和51B的上方或系统透镜和光电二极管之间的光路中的临时接合材料(未示出)，使得本发明的实施例的使用增加了光电二极管处的可用光，从而改进了BSI图像传感器的量子效率(QE)。
图12以截面图示出切割操作期间的有源器件晶圆51。通过晶圆切锯或切割器件之间的部分的晶圆13使器件51A和51B分离。器件51A和51B(以及更多器件，为了简化仅示出两个器件，晶圆13具有在其上形成的许多BSI器件)中的每一个都是可以随后利用外部连接件65安装在系统中的BSI CIS集成电路。
本发明的实施例的使用提供了CIS传感器而不具有玻璃衬底和现有技术的CSI传感器在系统透镜和CIS传感器的微透镜材料之间的路径中的接合材料。FSI和BSI CIS传感器都可以从本发明的实施例的使用中获益。利用本发明的实施例形成的传感器具有位于光电二极管上方的暴露于空气或周边环境的微透镜材料，而未被玻璃或接合材料覆盖，从而增加了光电二极管处的光的数量。
在方法实施例中，一种方法包括在器件晶圆上形成多个像素阵列；将衬底接合至器件晶圆；减薄器件晶圆；在将衬底接合至器件晶圆之后在器件晶圆上形成电连接件；使衬底与器件晶圆分离；以及从器件晶圆分割出多个像素阵列的单独像素阵列。在其他实施例中，上述方法包括其中分割包括锯切、激光、划线、按压、蚀刻和它们的组合。在另一个实施例中，在上述方法中衬底包括玻璃。在又一个实施例中，器件晶圆包括前照式(FSI)CMOS图像传感器(CIS)。在又一个实施例中，在上述方法中，将衬底通过热释放接合材料接合至器件晶圆。在另一可选实施例中，在上述方法中，在器件晶圆上形成电连接件还包括减薄器件晶圆以暴露器件晶圆中的导电通孔。在另一个实施例中，在上述方法中，在器件晶圆上形成电连接件包括在器件晶圆上形成导电再分布层。在又一个实施例中，在上述方法中，在器件晶圆上形成电连接件包括在器件晶圆上形成与导电再分布层连接的焊球。
在又一可选实施例中，形成器件的方法包括在器件晶圆上形成多个像素阵列；将载具晶圆接合至器件晶圆的第一面；在器件晶圆的第二面的上方接合衬底；减薄载具晶圆；形成与器件晶圆的第一面的电连接件；然后将衬底与器件晶圆的第二面分离；以及随后从器件晶圆分割出多个像素阵列的单独像素阵列。在又一实施例中，分离衬底包括对接合材料施加热量。在又一个实施例中，分离衬底包括对接合材料施加UV光。在另一个实施例中，分离衬底包括对接合材料施加化学脱模剂。在又一个实施例中，在上述方法中，形成与器件晶圆的电连接件还包括蚀刻穿过载具晶圆延伸至载具晶圆上方的金属化层的通孔。在另一可选实施例中，形成电连接件还包括在通孔中沉积导电再分布层材料。在又一个实施例中，形成电连接件还包括形成与导电再分布层材料连接的外部连接件。在另一个实施例中，形成电连接件还包括形成选自基本上由焊球、焊料凸块、导电柱状物、导电圆柱、基于铅的焊料、无铅焊料、柱形凸块和接合引线所组成的组的外部连接件。在另一个实施例中，在上述方法中，多个像素阵列包括背照式(BSI)器件。
一种装置实施例包括具有被布置成像素阵列的光电二极管的器件晶圆；形成在光电二极管的上方和器件晶圆的第一表面上方的滤色器阵列材料；形成在滤色器阵列材料上方的微透镜材料；和形成在器件晶圆的第二表面上方的外部连接件；其中，暴露微透镜材料。在又一实施例中，在上述装置中，器件晶圆还包括背照式图像传感器。在另一可选实施例中，在上述装置中，器件晶圆还包括前照式图像传感器。
虽然已经关于特定示例性实施例描述了本发明，但是该描述不应该被解释为限制意义。在参考了本说明书的基础上，这些示例性实施例的各种变化和组合以及本发明的其他可选实施例对于本领域的技术人员是显而易见的。因此，所附的权利要求意图涵盖任何这种变化或实施例。

Claims (10)

1.一种用于形成器件的方法，包括：
在器件晶圆上形成多个像素阵列；
将衬底接合至所述器件晶圆；
减薄所述器件晶圆；
在将所述衬底接合至所述器件晶圆之后，在所述器件晶圆上形成电连接件；
使所述衬底与所述器件晶圆分离；以及
从所述器件晶圆分割出所述多个像素阵列中的各个像素阵列。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，分割包括锯切、激光、划线、按压、蚀刻和它们的组合。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述衬底包括玻璃。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述器件晶圆包括前照式(FSI)CMOS图像传感器(CIS)。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，通过热释放接合材料将所述衬底接合至所述器件晶圆。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述器件晶圆上形成所述电连接件还包括减薄所述器件晶圆以暴露所述器件晶圆中的导电通孔。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述器件晶圆上形成所述电连接件包括在所述器件晶圆上形成导电再分布层。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，在所述器件晶圆上形成所述电连接件包括在所述器件晶圆上形成与所述导电再分布层连接的焊球。
9.一种用于形成器件的方法，包括：
在器件晶圆上形成多个像素阵列；
将载具晶圆接合至所述器件晶圆的第一面；
在所述器件晶圆的第二面的上方接合衬底；
减薄所述载具晶圆；
形成与所述器件晶圆的所述第一面连接的电连接件；
随后使所述衬底与所述器件晶圆的所述第二面分离；以及
随后从所述器件晶圆分割出所述多个像素阵列中的各个像素阵列。
10.一种装置，包括：
器件晶圆，包括被布置成像素阵列的光电二极管；
滤色器阵列材料，形成在所述光电二极管的上方和所述器件晶圆的第一表面上方；
微透镜材料，形成在所述滤色器阵列材料上方；以及
外部连接件，形成在所述器件晶圆的第二表面上方；
其中，暴露所述微透镜材料。
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