CN107438901B - 弯曲光子传感器芯片的方法 - Google Patents

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Abstract

用于制作具有曲面的半导体芯片的技术，该技术包括将基本上平坦的光子传感器芯片放置在模具的凹面上，使得光子传感器芯片的有源区域至少部分地覆盖模具的凹中心区域，并且光子传感器芯片的无源区域至少部分地覆盖模具的凸周围区域。模具具有径向变化曲率，并且凹面包括凹中心区域和同心地围绕凹中心区域的凸周围区域。压力可以被施加在光子传感器芯片上以将光子传感器芯片按压并且弯曲到模具中。

Description

弯曲光子传感器芯片的方法
技术领域
本公开的实施例总体上涉及制作半导体芯片，并且更具体地，涉及弯曲光子传感器芯片。
背景技术
光学系统通常使用在许多设备中，诸如照相机、望远镜、双筒望远镜、办公设备以及科学仪器，这里仅举几个示例。光学系统的性能部分地取决于系统的元件中的每个元件的设计以及系统的总体设计，其阐述元件之间的光学交互。
发明内容
本公开描述了用于弯曲和成形半导体芯片(诸如光子传感器芯片)的技术和架构。特别地，由平坦的相对脆性材料(诸如硅或氮化镓)制作的光子传感器芯片可以在光子传感器芯片被制作之后被成形，使得光子传感器芯片的光敏表面被弯曲以具有球形、非球形或其他形状。
为了形成弯曲的光子传感器芯片，光子传感器芯片可以被放置在具有径向变化曲率的模具中。力可以被施加到光子传感器芯片以将光子传感器芯片弯曲到模具的形状中。使用具有径向变化曲率的模具可以减少光子传感器芯片的最外面的(非光敏的)区域处的弯曲期间的应力。应力中的这种减少可以允许最锐利的弯曲(最高的曲率度)被集中在有源传感器区域处，其中可以存在光子传感器芯片中的超过一个以匹配期望的光学设计。除了有源传感器区域之外，模具的曲率度可能相对小以减少光子传感器芯片的弯曲应力。
提供该概述以引入以在详细描述中下文进一步描述的简化形式的概念的选择。该概述不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或基本特征，其也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。术语“技术”例如可以指代制作设备、(一个或多个)控制系统、(一种或多种)方法、计算机可读指令、(一个或多个)模块、算法或硬件逻辑(例如，现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、应用特定标准产品(ASSP)、片上系统(SOC)系统、复杂可编程逻辑设备(CPLD)，其可以被用于执行如由上文上下文并且贯穿文档所允许的(一种或多种)技术。
附图说明
参考附图阐述了详细描述。在附图中，参考数字中的最左边的数字标识参考数字首次出现的附图。不同的附图中的相同参考数字的使用指示类似或相同的项或特征。
图1是示例光子传感器芯片的俯视图。
图2是示例光子传感器芯片的剖视图。
图3包括模具中的示例矩形光子传感器芯片的俯视图和剖视图。
图4图示了示例光子传感器芯片的示意性表示。
图5包括弯曲过程期间的模具中的示例光子传感器芯片的渐进的剖视图。
图6是被安装到模具的示例光子传感器芯片的剖视图。
图7是模具中并且覆盖有弹性膜的示例光子传感器芯片的剖视图。
图8是具有径向变化曲率和球形中心部分的示例模具的示意图。
图9是具有径向变化曲率和非球形中心部分的示例模具的示意图。
图10是示例弯曲的光子传感器芯片和衬底的剖视图。
图11是包括弯曲的光子传感器芯片和衬底的示例光学系统的剖视图。
图12是图示用于弯曲光子传感器芯片的示例过程的流程图。
具体实施方式
概述
通常，光学系统可以包括透镜、反射镜和/或一个或多个光感测器件(诸如电荷耦合器件(CCD)或可以将光能转换为电信号的其他器件)。多个CCD可以被配置在在衬底上所制作的阵列(例如，像素化阵列)中，其可以是例如硅、锗或其他半导体材料。被制作在衬底上的光敏器件(诸如CCD、CCD阵列或一个或多个其他光感测实体)在此被称为“光子传感器芯片”。该名称可以指代光传感器，其不需要被配置为感测图像而是任何电磁信号(可见或不可见的)。
光子传感器芯片可以被弯曲，使得光子传感器芯片的光敏表面(有源区域)具有弯曲的形状，与平面光子传感器芯片相比较，其可以向光学系统的设计提供许多优点。特别地，与平面光子传感器芯片相比较，当光学系统包括弯曲的光子传感器芯片时，包括透镜、反射镜和/或其他光学部件(例如，晶圆级光学元件)的光学系统具有更少的设计约束。例如，一些设计约束可以包括透镜的数目、彩色和/或空间像差的可接受容限，等等。具有球形、非球形或其他形状的光子传感器芯片可能导致高性能光学系统，其产生跨光子传感器芯片的表面的相对一致的光强度和空间频率响应。
光子传感器芯片可以包括多种半导体材料(诸如铟砷化镓、锗、硅、硫化铅、砷化铟、碲镉汞和铂化硅，仅举几个示例)中的任一种。在一些实现中，用于弯曲平坦的光子传感器芯片(例如，模具)的过程包括将力施加到光子传感器芯片以将光子传感器芯片弯曲成具有径向变化曲率度的弯曲的(例如，球形的)模具。例如，光子传感器芯片的有源区域可以被成形为特定曲率度(或范围)的模具，而无源区域可以被成形为另一特定曲率度(或范围)的模具。这样的模具可以缺少斜率不连续性的阶梯，其可能加重光子传感器芯片的弯曲期间的应力。这例如与以下模具相反：具有包括被给予到弯曲的光子传感器芯片的所有部分的斜率不连续性、阶梯或单个曲率度的表面的模具。通过使用具有对于有源区域的更大的曲率度和对于光子传感器芯片的无源区域的相对更低的曲率度的模具，可以减少光子传感器芯片中的弯曲生成的应力，与其中整个光子传感器芯片被成形为具有单个曲率度的模型的情况相比，其较允许有源区域的更大的偏离(例如，更锐利的弯曲)。例如，25微米厚光子传感器芯片可能变得难以变形(在没有破坏的情况下)超过大约50-75微米同时成形为具有单个曲率度的模具。相反，使用具有对于光子传感器芯片的无源区域比对于有源区域相对更低的曲率度的模具能够导致有源区域中的中心偏离超过大约150微米。偏离可以被测量例如为从未偏离的光子传感器芯片到光子传感器芯片上的最大点的距离。
在各种示例中，被结合到模具或衬底的弯曲的光子传感器芯片的组合可以包括可以随后地被包含到光学系统中的独立的光学设备。例如，制造商可以制作光学设备，其包括被结合到被用于成形光子传感器芯片的模具的弯曲的光子传感器芯片的组合。制造商可以将这样的光学设备供应到产生光学系统的另一制造商。光学设备可以被包含到这样的光学系统中。
参考图1-12还描述了各种示例。
示例环境
图1是示例光子传感器芯片100的俯视图。在此所描述的技术和装置的示例可以适于半导体芯片并且不限于弯曲的光子传感器芯片。然而，出于说明的目的，下面所描述的示例和实现包含光子传感器芯片。应当注意，多种其他类型的半导体芯片中的任一种可以使用示例技术和实现被成形或被弯曲。
光子传感器芯片100包括在其上建立光敏部分104的半导体衬底102。光敏部分104(其可以是例如CCD阵列)包括一个或多个光敏元件106。每个这种光敏元件106例如可以对应于由光敏部分104部分地产生的图像的像素。光敏部分104可以被称为“有源区域”，其能够将光能转换为电能或电信号。除非另外说明，否则术语“光”指代光谱的任何部分中的电磁能量。因此，例如，光或光能涵盖电磁光谱的可见的、红外的(IR)、近红外的(NIR)和紫外的(UV)部分。虽然图示了一个有源区域，但是超过一个光敏部分104可以被包括在光子传感器芯片100中。
无源区域108可以至少部分地围绕光敏部分104。无源区域108(其可以缺少(或基本上缺少)光敏元件)可以包括用于操作光敏部分104的各种电路元件、导电线路等。例如，如果光敏部分104是CCD阵列，则无源区域108可以包括用于控制CCD元件的行和列的电路。光敏部分104和无源区域108中的每一个可以占用光子传感器芯片100的区域的任何部分。光敏部分104可以例如是具有任何纵横比(例如，宽度对高度)的正方形或矩形(或其他形状)。光子传感器芯片100的宽度110或长度112可以在从大约5毫米直到大约25毫米的范围内，但是要求保护的主题不限于该方面。在特定示例实现中，从光敏部分104的边缘到半导体衬底102的角的边缘的距离114-118可以在离宽度110或长度112的大约1％直到大约50％的范围内。这样的值仅是示例，并且所要求保护的主题不是这样受限。模具表面120的一部分被图示为指示平坦的光子传感器芯片100的角122可以被放置在模具表面上，而光子传感器芯片的其他部分不与模具表面接触，如下文所描述的。
半导体衬底102可以包括任何数目的元件(包括这样的元件的组合)，其中的任一个可以包括添加的杂质(例如掺杂物)。例如，半导体衬底102可以是硅或锗。在一些示例中，光子传感器芯片100的厚度可以从5微米到10微米直到大约50微米变化。在其他示例中，光子传感器芯片100的厚度可以超过50微米。
可以是平坦的或弯曲的光子传感器芯片100可以被包含到光学系统中，其以特定的方式向光子传感器芯片100提供光。例如，在一些实现中，透镜系统可以被配置为具有符合光子传感器芯片100的位置的焦平面。在特定实现中，透镜系统可以被配置为具有符合光子传感器芯片100的弯曲版本的弯曲表面的焦面。在其他实现中，透镜系统可以被配置为具有符合光子传感器芯片100的焦距的焦距。光学系统的光学元件(例如，透镜和/或反射镜)可以至少部分地确定焦平面和焦距的位置。特别地，可以至少部分地基于光敏部分104的特定细节(诸如光敏部分104的大小、光敏部分104的分辨率以及光敏部分104相对于光学系统的剩余部分的定位)，设计向光敏部分104提供光的光学系统的一部分。光学系统的性能至少部分地取决于光学系统的光学元件中的每个光学元件的设计和光学系统的总体设计，其阐述光学元件之间的光学相互作用。例如，一个透镜的光输出可以是后续的透镜的光输入。通常，光学元件和其关于彼此的布置的质量随着分辨率(例如，光敏元件106的密度，诸如对应于像素的CCD元件)的增加而增加。例如，这样的质量可以至少部分地基于个体光学元件的参数，包括但不限于结构和光学像差、光传输或反射、光均匀度、定位等等。
图2是根据各种示例的光子传感器芯片200的剖视图。光子传感器芯片200可以与图1中所图示的光子传感器芯片100相同或者相似。光子传感器芯片200包括在其上制作光敏有源区域的半导体衬底202。虽然图示了一个有源区域，但是超过一个光敏有源区域204可以被包括在光子传感器芯片200中。在一些示例实现中，衬底202可以具有从大约5微米到10微米直到50微米变化的厚度206，但是要求保护的主题不受这样限制。
有源区域204包括一个或多个光敏元件(诸如图1中所图示的106)。无源区域208可以至少部分地围绕有源区域204。无源区域208(其可以缺少光敏元件)可以包括用于操作有源区域204的各种电路元件、导电线路等。有源区域204和无源区域208中的每一个可以占用光子传感器芯片200的区域的任何部分。光子传感器芯片200可以被定位或被布置为在有源区域204的至少一部分上接收光210。模具表面212的一部分被图示为指示平坦的光子传感器芯片200的角214可以被放置在模具表面上，而光子传感器芯片的其他部分不与模具表面接触，如下文所描述的。
图3包括根据各种示例的模具306中的矩形光子传感器芯片304的俯视图300和剖视图302。例如，光子传感器芯片304(其可以与图2中所图示的光子传感器芯片202相同或者相似)可以包括有源区域308以及围绕有源区域308的无源区域310。在弯曲过程中，光子传感器芯片304可以被放置在模具306中，使得光子传感器芯片304的角312与模具306的表面314接触。因此，光子传感器芯片304的剩余部分悬在表面314上面，如在剖视图302中所图示的。
在此所描述的示例涉及具有可以是球形、抛物线、非球形的形状的模具或具有一个或多个拐点的复合形状，仅举几个示例。在特定实现中，模具306具有径向变化曲率，使得模具306的表面314包括凹中心区域316、凸过渡区域318以及外部周围区域320。凸过渡区域318外围地围绕凹中心区域316。外部周围区域320外围地围绕凹中心区域316和凸过渡区域318。凹中心区域316包括表面314的顶点或最低部分。凹中心区域316可以包括相对高的曲率度。相反，外部周围区域320可以具有相对小的曲率度或可以是线性的(零度曲率)。凸过渡区域318包括其中曲率从凹改变到凸的拐点，并且其相对于凹中心区域316是凸的。凸过渡区域318可以具有凹中心区域316与外部周围区域320的曲率度之间的曲率度。凸过渡区域318充当凹中心区域316与外部周围区域320之间的平滑且连续的过渡，使得表面314具有区域之间的连续且平滑的斜率。通常，具有相对大的曲率度的表面的凹区域可以几何地包括平滑地过渡到具有相对小的曲率度的表面的凸区域。
在一些示例中，凹中心区域316、凸过渡区域318以及外部周围区域320中的每一个可以包括彼此不同的材料。特别地，凹中心区域316可以包括与凸过渡区域318和外部周围区域320二者不同的材料。例如，凹中心区域316可以包括可以被机器加工或被形成到相对高精度的材料。相反，针对凸过渡区域318和/或外部周围区域320的材料可以是相对便宜的(例如，在材料方面和/或在制造方面)，这是因为作为光学不敏感的，凸过渡区域和外部周围区域不需要被形成为与凹中心区域一样高的精度。
在一些示例中，有源区域308在凹中心区域316之上并且基本上覆盖凹中心区域316，而无源区域310至少部分地在凸过渡区域318和/或外部周围区域320之上。因此，如果力被施加到光子传感器芯片304以将光子传感器芯片推动并且弯曲到模具306的表面314中，则有源区域308将由凹中心区域316成形，其是具有最高曲率度的表面314的一部分。这样的曲率可以对应于光子传感器芯片304的有源区域308的形状的期望的光学处方。无源区域310的形状不需要是光学重要的，这是因为无源区域未光学地使用。因此，无源区域310不需要被弯曲到具有与有源区域308一样高曲率度的形状。与其中整个光子传感器芯片被弯曲到相同的相对高的曲率度(对于期望的光学处方)的情况相比较，除了有源区域之外的光子传感器芯片的部分(例如，外部部分)的相对小的曲率度可以导致由光子传感器芯片304体验的见效的弯曲应力。通常，在一些情况下，减少光子传感器芯片的角和/或边缘处的应力可以是有益的，这是因为与光子传感器芯片的中心区域相比较，边缘和角倾向于对裂化和破坏更敏感。
图4图示了根据各种示例的剖视图中所图示的光子传感器芯片402的示意性表示400。出于清楚的目的，在此附图中的一些附图通过示意性表示400图示了光子传感器芯片(诸如402)。换句话说，光子传感器芯片402(其可以包括有源区域404和无源区域406)在附图中的一些附图中被图示为粗线或曲线。示意性表示400可以表示多种类型的半导体芯片中的任一种，并且不限于表示光子传感器芯片。刻度标记408指示有源区域404与无源区域406之间的界限。特别地，有源区域在刻度标记之间。界限可以对应或可以不对应于光子传感器芯片的结构中的物理改变/变化。
图5包括根据各种示例的弯曲过程期间的模具502的凹面上的光子传感器芯片500的剖视图。图示了弯曲过程的阶段Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。光子传感器芯片500(其可以与图3中所图示的光子传感器芯片304相同或者相似)可以包括有源区域504和围绕有源区域504的无源区域506。刻度标记508指示有源区域与无源区域之间的界限。对于弯曲过程而言，光子传感器芯片500可以被放置在模具502中，使得光子传感器芯片500的部分(例如，角510)与模具502的表面512接触(诸如在位置514处)。因此，光子传感器芯片500的剩余部分悬在表面512上面。在一些实现中，分离的弯曲衬底(未图示)可以被放置在光子传感器芯片500之上。这样的弯曲衬底可以被用于修改光子传感器芯片500的硬度或其他物理特性。在其他实现中，处理衬底(未图示)可以被放置在光子传感器芯片500之上。例如，如果光子传感器芯片500不包括无源区域，则可以使用这样的处理衬底，其可以以其他方式被用于处理和操纵光子传感器芯片500的定位和放置。
在特定示例中，模具502具有径向变化曲率，使得模具502的表面512包括凹中心区域、凸过渡区域和外部周围区域，如针对图3中所图示的示例上文所描述的。光子传感器芯片500相对于模具502被定位，使得有源区域504在模具502的凹中心区域之上并且基本上覆盖模具502的凹中心区域，并且无源区域506至少部分地在凸过渡区域和/或外部周围区域之上(并且至少部分地覆盖凸过渡区域和/或外部周围区域)。凹中心区域可以具有满足光子传感器芯片500的期望的光学处方的相对高的曲率度。相反，凸过渡区域和外部周围区域可以具有相对小的曲率度(外部周围区域可以是线性的)。光子传感器芯片500的无源区域506不需要被弯曲为与有源区域一样高的曲率度。因此，凸过渡区域和外部周围区域具有相对更低的曲率度以减少在弯曲过程期间被给予光子传感器芯片500的弯曲应力。
在阶段Ⅰ中，光子传感器芯片500被放置在模具502的凹面上并且由在表面512上静止的光子传感器芯片的角510支持。详细地，光子传感器芯片500可以被放置在模具的凹面上，使得有源区域504至少部分地覆盖凹中心区域并且无源区域506至少部分地覆盖凸周围区域。特别地，有源区域通过悬在凹中心区域上来覆盖凹中心区域。换句话说，在光子传感器芯片被弯曲之前，光子传感器芯片的有源区域与凹中心区域不彼此接触。然而，有源区域相对于模具的凹面512被定位，使得如果光子传感器芯片被推动到与凹面接触，则有源区域将与凹中心区域接触。
在一些实现中，粘合剂516可以被放置在表面512的至少一部分上。在阶段Ⅱ中，力518可以被施加到光子传感器芯片500上面(例如，包括有源区域的光子传感器芯片500的一侧)。在一些实现中，可以跨光子传感器芯片500的区域基本上一致地施加力518。例如，跨区域所施加的力可以具有一些变化但是具有基本上的一致性，使得力足够将光子传感器芯片500从基本上平坦的变形到期望的曲率。多种技术中的任一种可以被用于施加这样的力。在下面更详细描述的一种技术中，例如，光子传感器芯片500上面的压力可以被设定为比光子传感器芯片下面的压力更高。结果的净压力差可以使光子传感器芯片500朝向表面512变形和弯曲。例如，变形可以是弹性的。这样的压力差可以是基本上恒定的(例如，稳定状态)，但是可以随时间改变。在另一技术中，一股流体(例如，气体或液体)可以从光子传感器芯片500上面被施加到光子传感器芯片500。
在一些实现中，可以通过利用具有非一致密度或弹性的成形工具(例如，印章)在芯片上按压来跨光子传感器芯片500的区域施加力518。例如，光子传感器芯片500上的压力可以由成形工具施加，其具有特定形状并且包括具有特定可塑性/刚性的材料，使得压力以有利地逐渐并且受控的方式被施加在光子传感器芯片的区域之上。应用这样的成形工具可以允许光子传感器芯片500经历对应于成形-成形过程的位移。具有比表面512的曲率半径更大的曲率半径的成形工具可以被推送到光子传感器芯片500上。成形工具的中心部分可以是比成形工具的边缘处更软的(例如，有弹性的)。当成形工具抵着传感器芯片被推动时(例如，被降低到其上)，这可以允许被施加到光子传感器芯片500的压力的相对慢的建立。
在阶段Ⅲ中，光子传感器芯片500可以继续随着力518继续被施加到光子传感器芯片500的顶部而弯曲。这样，光子传感器芯片500可以被弯曲以接触并且符合模具502的表面512的形状。粘合剂516可以将光子传感器芯片500粘附(例如，在固化过程中)到表面512，使得力518可以在光子传感器芯片没有弹性地假定其原始平坦形状的情况下被中断。如下面所描述的，光子传感器芯片500和模具502的组合(粘附到彼此)可以包括弯曲的光传感器，其可以被包含到例如光学设备或系统中。
图6是根据各种示例的被安装到模具602的光子传感器芯片600的剖视图。被粘附到彼此的光子传感器芯片600和模具602的组合可以包括独立的弯曲的光传感器604，其可以被包含到例如光学设备或系统中。如上文所描述的，对于图3和图5中所图示的示例而言，与光子传感器芯片600的无源区域610相比较，有源区域606(其界限由刻度标记608指示)可以具有相对高的曲率度。
在一些示例中，模具602的凸过渡区域和/或外部周围区域可以包括电子电路612。在光子传感器芯片600和模具602被粘附到彼此时，这样的电路可以电子地相互连接到光子传感器芯片600的有源区域606。
图7是根据各种示例的模具702中的并且覆盖有弹性膜706的光子传感器芯片700的剖视图。如上文所提到的，力(例如，在图5中所图示的力518)可以被施加到光子传感器芯片700的顶部(例如，光子传感器芯片700的、包括有源区域的一侧)。用于生成并且施加这样的力的一种示例技术包括将光子传感器芯片700上面的压力设置为大于比光子传感器芯片下面的压力。为了创建允许这样的压力差的环境，弹性膜706可以被放置在光子传感器芯片700上。弹性膜706可以重叠并且延伸超过光子传感器芯片700的边缘并且放在模具702的上部分708上。以这种方式，弹性膜706可以在弹性膜上面的体积712与弹性膜下面的体积714之间形成基本上不渗透的密封710。例如，密封710可以是对于流体(诸如气体或液体)基本上不渗透的。因此，压力差可以跨弹性膜存在。此外，因为弹性膜706被放置在光子传感器芯片700上，所以这样的压力差可以跨越光子传感器芯片存在。在一些示例中，弹性膜还可以动作以将力分布到光子传感器芯片700。
可以由弹性膜706和弹性膜(例如，装袋膜)之上的结构或腔(未图示)来密封体积712。可以由弹性膜706和模具702的表面716来密封体积714。可以通过增加体积712的压力以便大于体积714的压力来创建压力差。可选地，可以通过减小体积714的压力(例如，创建部分真空)以便小于体积712的压力来创建压力差。这样的压力差在光子传感器芯片700上创建基本上一致的力以将光子传感器芯片弯曲到表面716的形状中。粘合剂718可以被用于将光子传感器芯片700永久地结合到表面716。
图8是根据若干示例的包括具有径向变化曲率的表面802的模具800的示意图，其包括球形中心区域804、过渡区域806以及外部周围区域808。模具800可以用在弯曲过程(诸如上文所描述的那些弯曲过程)中以产生例如球形形状。虚拟球体810被包括在附图中来证明球形中心部分804的球形形状。从中心812跟随表面802，球形中心部分804具有对应于弯曲的光子传感器芯片的有源区域的期望的光学处方的球形形状的相对高的曲率度。到达过渡区域806，表面802的曲率度开始减小并且与球形中心部分的球形形状偏离。经过过渡区域，外部周围区域808的曲率度进一步减小，并且针对表面802，该部分可以是零。
图9是包括具有径向变化曲率的表面902的模具900的示意图，其包括非球形中心区域904、过渡区域906以及外部周围区域908。模具900可以用在弯曲过程(诸如上文所描述的那些弯曲过程)中以产生例如简单或复杂的形状。从中心跟随表面902，非球形中心部分904的部分具有对应于弯曲的光子传感器芯片的有源区域的期望的光学处方的非球形形状的相对高的曲率度。到达过渡区域906，表面902的曲率度开始减小。经过过渡区域，外部周围区域908的曲率度进一步减小，并且针对表面902，该部分可以是零。当然，模具的表面可以具有任何球形或非球形形状或其组合，并且所要求保护的主题不受这样限制。
图10是根据各种示例的弯曲的光子传感器芯片1000和衬底1002的剖视图。例如，光子传感器芯片1000可以与在上文所描述的弯曲过程之后的光子传感器芯片500相同或者相似。在一些实现中，衬底1002可以与图5中所图示的模具502相同或者相似。由刻度标记1004所指示的光子传感器芯片1000的有源区域在衬底1002的表面1008的中心区域1006中的刻度标记之间。
被结合到衬底(例如，以前用于成形弯曲的光子传感器芯片的模型)的弯曲的光子传感器芯片的组合可以包括可以随后被包含到光学系统中的独立的光学设备。关于光子传感器芯片1000示出了这样的光学系统的光轴1010。当光子传感器芯片1000被包含在光学系统中时，至少部分地基于有源区域的弯曲形状的光子传感器芯片1000的有源区域的焦距可以是重要的因素。当光子传感器芯片1000的形状是基本上球形时，光子传感器芯片1000的焦距可以至少近似地等于光子传感器芯片1000的有源区域的曲率半径R的倒数。如果光子传感器芯片1000的有源区域具有非球形形状，那么有源区域随着距光轴1010的距离而改变。包含光子传感器芯片1000的光学系统可以被设计为容纳这样的可变的曲率半径。
图11是根据各种示例的包括弯曲的光子传感器模块1102和透镜组件1104的光学系统1100的剖视图。特别地，光子传感器模块1102包括弯曲的光子传感器芯片1106和衬底1108，其可能已经先前地是用于成形光子传感器芯片1106的模具。弯曲的光子传感器芯片1106包括有源区域1110。弯曲的光子传感器芯片1106和衬底1108可以与图5中所图示的弯曲的光子传感器芯片500和模具502相似或者相同。在一些实现中，衬底1108足够地刚性以维护弯曲的光子传感器芯片1106的弯曲形状。
弯曲的光子传感器芯片1106(例如，有源区域1110)可以具有引起焦距的形状。当将光子传感器模块1102放置在光学系统1100中时，可以考虑这样的焦距。特别地，透镜组件1104可以被设计为接收光1112、对光进行光学地操作并且产生将图像聚焦到弯曲的光子传感器芯片1106上的光输出1114，其可以是距透镜组件1104的距离1116。距离1116可以至少近似地等于弯曲的光子传感器芯片1106的焦距。在一些实现中，弯曲的光子传感器芯片1106的焦距的倒数至少近似地等于弯曲的光子传感器芯片1106的曲率半径。透镜组件1104和光子传感器模块1102可以是沿着光轴1118对齐的。
图12是图示根据一些示例的用于弯曲光子传感器芯片的过程1200的流程图。例如，这样的光子传感器芯片可以与图5中所图示的光子传感器芯片500相同或者相似。过程1200可以与图5中所描绘的过程的至少部分相似或者相同并且可以由制造者执行。在块1202处，制造者可以提供在过程1100中使用的模具。这样的模具可以具有径向变化曲率。模具可以包括凹面，其包括凹中心区域和同心地围绕凹中心区域的凸周围区域。
在块1204处，制造者可以将基本上平坦的光子传感器芯片放置在模具的凹面上，使得光子传感器芯片的有源区域至少部分地覆盖凹中心区域并且光子传感器芯片的无源区域至少部分地覆盖凸周围区域。特别地，有源区域通过悬在凹中心区域上来覆盖凹中心区域。换句话说，在光子传感器芯片被弯曲之前，光子传感器芯片的有源区域与凹中心区域没有彼此接触。然而，有源区域相对于模具的凹面被定位，使得如果光子传感器芯片被推动到与凹面接触中，则有源区域将与凹中心区域接触。
在块1206处，制造者可以将压力施加在光子传感器芯片，以将光子传感器芯片按压并且弯曲到模具中并且形成光子传感器芯片的凹形的有源区域。在一些实现中，压力导致光子传感器芯片上的、跨光子传感器芯片的区域基本上一致地施加的力。
示例条款
A.一种方法，包括：将基本上平坦的光子传感器芯片放置在模具的凹面上，使得光子传感器芯片的有源区域至少部分地覆盖模具的凹中心区域并且光子传感器芯片的无源区域至少部分地覆盖模具的凸周围区域，其中模具具有径向变化曲率，并且凹面包括凹中心区域和同心地围绕凹中心区域的凸周围区域；以及将压力施加在光子传感器芯片上以将光子传感器芯片按压并且弯曲到模具中。
B.根据段落A所记载的方法，其中将基本上平坦的光子传感器芯片放置在模具的凹面上还包括：将光子传感器芯片的边缘或角放置为与模具的凹面接触，其中光子传感器芯片的有源区域被悬在凹面的凹中心区域之上。
C.根据段落B所记载的方法，其中光子传感器芯片的边缘或角被放置为与凹面的凸周围区域接触。
D.根据段落A所记载的方法，其中模具的凹面还包括线性周围区域，其同心地围绕凸周围区域，并且其中将基本上平坦的光子传感器芯片放置在模具的凹面上还包括：将光子传感器芯片的边缘或角放置为与凹面的线性周围区域接触，其中光子传感器芯片的有源区域被悬在模具的凹面的凹中心区域之上。
E.根据段落D所记载的方法，其中凹面上的(i)凹中心区域与凸周围区域之间以及(ii)凸周围区域与线性周围区域之间的过渡是平滑的且连续的。
F.根据段落A所记载的方法，其中光子传感器芯片上的压力跨光子传感器芯片的区域基本上是一致的。
G.根据段落A所记载的方法，还包括：在施加压力之前，将弹性膜放置在光子传感器芯片上，其中弹性膜是基本上流体不渗透的。
H.根据段落G所记载的方法，其中施加压力还包括：将弹性膜上面的体积的气压设置为大于(i)弹性膜和(ii)光子传感器芯片下面的体积的气压。
I.一种方法，包括：将基本上平坦的光子传感器芯片放置在凹模具的凹面上，使得(i)光子传感器芯片的有源区域被悬在凹面的第一区域上面并且(ii)光子传感器芯片的无源区域的部分与凹面的第二区域接触，其中第一区域的曲率度大于第二区域的曲率度；以及将基本上均匀的力施加在光子传感器芯片上，以将光子传感器芯片的有源区域朝向凹模具的凹面的第一区域弯曲。
J.根据段落I所记载的方法，其中与凹面的第二区域接触的光子传感器芯片的无源区域的部分包括光子传感器芯片的边缘或角。
K.根据段落I所记载的方法，其中凹面还包括第一区域与第二区域之间的过渡区域，其中过渡区域的曲率度在第一区域的曲率度与第二区域的曲率度之间，并且其中凹面(i)在第一区域与过渡区域之间以及(ii)在过渡区域与第二区域之间是平滑的且连续的。
L.根据段落I所记载的方法，其中光子传感器芯片是矩形的并且凹面的剖面是圆形或椭圆形的。
M.根据段落I所记载的方法，还包括：在将基本上平坦的光子传感器芯片放置在凹模具的凹面上之前，将粘合剂放置在凹面的至少一部分上以将弯曲状态中的光子传感器芯片粘附到凹面。
N.根据段落M所记载的方法，还包括：继续施加基本上一致的力直到光子传感器芯片弯曲足以接触粘合剂；将电磁辐射施加到粘合剂以固化粘合剂；并且在粘合剂被固化之前移除基本上一致的力。
O.根据段落I所记载的方法，其中凹面的第二区域包括用于从光子传感器芯片的有源区域传送电子信号的电子电路，并且还包括：将光子传感器芯片的有源区域与电子电路电子地互连。
P.一种设备，包括：弯曲衬底，其具有径向变化曲率，其中曲率衬底包括凹中心部分和同心地围绕凹中心部分的凸周围部分；以及弯曲的光子传感器芯片，其被安装到弯曲衬底，使得光子传感器芯片的有源区域基本上覆盖凹中心部分，并且围绕光子传感器芯片的有源区域的无源区域覆盖凸周围部分的至少一部分。
Q.根据段落P所记载的设备，其中弯曲衬底还包括线性周围部分，其同心地围绕凸周围部分，并且其中无源区域至少部分地覆盖弯曲衬底的线性周围部分。
R.根据段落Q所记载的设备，其中线性周围部分包括电子电路，其用于从光子传感器芯片的有源区域传送电子信号。
S.根据段落Q所记载的设备，其中(i)凹中心区域与凸周围区域之间和(ii)凸周围区域与线性周围区域之间的过渡是平滑的且连续的。
T.根据段落P所记载的设备，其中凹中心部分包括第一材料并且凸周围部分包括第二材料，并且其中第一材料与第二材料不同。
结论
虽然已经以特定于结构特征和/或方法动作的语言描述了主题，但是应理解到，所附的权利要求中定义的主题不必限于上文所描述的特定特征或动作。相反，特定特征和步骤被公开为实现权利要求的示例形式。
上文所描述的所有方法和过程可以被实现在由一个或多个通用计算机或处理器所执行的软件代码模块中并且经由其完全自动化。代码模块可以被存储在任何类型的计算机可读介质、计算机存储介质或其他计算机存储设备中。方法中的一些或全部可以备选地被实现在专用计算机硬件(诸如例如量子计算机或量子退火炉)中。
除非另外特别说明，否则条件语言(诸如尤其“能够”、“可能”、“可以”、“能”)在上下文内被理解为呈现某些实例包括某些特征、元件和/或步骤而其他示例不包括某些特征、元件和/或步骤。因此，这样的条件语言通常不旨在隐含特征、元件或步骤以针对一个或多个示例所要求的任何方式，或者一个或多个示例必要地包括用于(在有或没有作者输入或提示的情况下)决定这些特征、元件或步骤是否被包括在任何特定示例中或者是否将在任何特定示例中执行的逻辑。
除非另外特别说明，否则连接词语言(诸如短语“X、Y或Z中的至少一个”)将被理解为呈现项、术语等可以是或者X、Y或Z或者其组合。
在此所描述和/或在附图中所描绘的流程图中的任何例程描述、元件或块应当被理解为潜在地表示包括用于实现例程中的特定逻辑功能或元素的一个或多个可执行指令的代码的模块、段或部分。备选实现被包括在在此所描述的示例的范围内，其中元件或功能可以被删除或者以脱离来自所示或所讨论的顺序被执行，包括基本上同步地或以相反的顺序，这取决于所涉及的功能，如将由本领域的技术人员所理解的。
应当强调，可以对上文所描述的示例做出许多变型和修改，其元素将被理解为在其他可接受的示例中。所有这样的修改和变型旨在在此被包括在本公开的范围内并且由所附权利要求进行保护。

Claims (20)

1.一种弯曲光子传感器芯片的方法，包括：
将基本上平坦的光子传感器芯片放置在模具的凹进面之上，使得：
所述光子传感器芯片的有源区域至少部分地覆盖所述模具的中心区域的凹面；
所述光子传感器芯片的无源区域至少部分地覆盖所述模具的倾斜部分，其中所述倾斜部分具有凸面轮廓，并且其中所述倾斜部分被定位在所述模具的周围区域；以及
所述光子传感器芯片的边缘和角中的至少一个接触所述模具的所述倾斜部分，其中：
所述中心区域的所述凹面的曲率平滑且连续地过渡到所述周围区域的所述凸面轮廓的曲率，并且所述周围区域的所述凸面轮廓同心地围绕所述中心区域的所述凹面；以及
将压力施加在所述光子传感器芯片上以将所述光子传感器芯片按压并且弯曲到所述模具中。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述光子传感器芯片的所述有源区域被悬在所述凹进面的所述中心区域的所述凹面之上。
3.根据权利要求2所述的方法，其中在将压力施加在所述光子传感器芯片上以将所述光子传感器芯片按压并弯曲成所述模具之后，所述光子传感器芯片的所述边缘或所述角中的至少一个与所述凹进面的所述周围区域的所述凸面轮廓接触。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述模具的所述凹进面还包括同心地围绕所述周围区域的所述凸面轮廓的线性周围区域，以及
其中所述光子传感器芯片的所述有源区域被悬在所述模具的所述凹进面的所述中心区域的所述凹面之上。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述周围区域的所述凸面轮廓与所述线性周围区域之间的所述凹进面的过渡是平滑且连续的。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述光子传感器芯片上的所述压力跨光子传感器芯片的所述区域基本上是均匀的。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在施加所述压力之前，将弹性膜放置在所述光子传感器芯片上，其中所述弹性膜是基本上流体不渗透的。
8.根据权利要求7所述的方法，其中施加所述压力还包括：
将所述弹性膜之上的体积的气压设置为大于(i)所述弹性膜和(ii)所述光子传感器芯片之下的体积的气压。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述模具的所述中心区域的所述凹面包括第一材料，并且具有所述模具的所述凸面轮廓的所述倾斜部分包括与所述第一材料不同的第二材料。
10.一种弯曲光子传感器芯片的方法，包括：
将基本上平坦的光子传感器芯片放置在模具的凹面部分之上，使得(i)所述光子传感器芯片的有源区域被悬在所述模具的所述凹面部分的至少一部分之上，(ii)所述光子传感器芯片的无源区域的至少部分覆盖所述模具的倾斜部分，其中所述倾斜部分是所述模具的凸面部分，以及(iii)所述光子传感器芯片的边缘和角中的至少一个与所述模具的所述倾斜部分接触，其中所述凹面部分的凹度朝着所述凸面部分逐渐减小，其中所述模具的所述凹面部分还包括所述凹面部分与所述凸面部分之间的过渡区域，并且其中所述模具的面(i)在所述凹面部分与所述凸面部分之间并且(ii)在所述过渡区域与所述凸面部分之间是平滑且连续的；以及
将基本上均匀的力施加在所述光子传感器芯片上，以将所述光子传感器芯片的所述有源区域朝向所述模具的所述凹面部分弯曲。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述光子传感器芯片是矩形，并且所述凹面部分的剖面是圆形或椭圆形。
12.根据权利要求10所述的方法，还包括：
在将所述基本上平坦的光子传感器芯片放置在所述模具的所述凹面部分之上之前，将粘合剂放置在所述模具的所述凹面部分的至少一部分上，以将处于弯曲状态中的所述光子传感器芯片粘附到所述模具的所述凹面部分。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括：
继续施加所述基本上均匀的力直到所述光子传感器芯片弯曲足以接触所述粘合剂；
将电磁辐射施加到所述粘合剂以固化所述粘合剂；以及
在所述粘合剂被固化之后移除所述基本上均匀的力。
14.根据权利要求10所述的方法，其中所述模具的所述凹面部分包括电子电路，所述电子电路用于从所述光子传感器芯片的所述有源区域传送电子信号，并且还包括：
将所述光子传感器芯片的所述有源区域与所述电子电路电子地互连。
15.根据权利要求10所述的方法，其中从所述凹面部分到所述凸面部分的过渡是平滑的且连续的。
16.根据权利要求10所述的方法，还包括：
在施加所述基本上均匀的力之前，将弹性膜放置在所述光子传感器芯片上，其中所述弹性膜是基本上流体不渗透的。
17.根据权利要求10所述的方法，其中在将所述基本上均匀的力施加在所述光子传感器芯片上之后，所述光子传感器芯片的边缘或角中的至少一个与所述模具的所述倾斜部分接触。
18.根据权利要求10所述的方法，其中所述模具的所述凹面部分包括第一材料，并且所述模具的所述凸面部分包括与所述第一材料不同的第二材料。
19.一种弯曲光子传感器芯片的方法，包括：
将基本上平坦的光子传感器芯片放置在模具的凹进面之上，所述凹进面的第一部分是凹的并且所述凹进面的第二部分具有凸环形形状，使得(i)所述光子传感器芯片的有源区域被悬在所述凹进面的所述第一部分之上，(ii)所述光子传感器芯片的无源区域的至少部分覆盖所述凹进面的所述第二部分，以及(iii)所述光子传感器芯片的边缘和角中的至少一个与所述模具的倾斜部分接触，其中从所述第一部分内到所述第二部分内延伸的曲率是平滑且连续的，其中所述第一部分包括第一材料并且所述第二部分包括与所述第一材料不同的第二材料；以及
将基本上均匀的力施加在所述光子传感器芯片上，以将所述光子传感器芯片的所述有源区域朝向所述模具的所述凹进面的所述第一部分弯曲。
20.根据权利要求19所述的方法，其中在将所述基本上均匀的力施加在所述光子传感器芯片之后，所述光子传感器芯片的边缘或角中的至少一个与所述模具的所述倾斜部分接触。
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