CN215680663U - 半导体装置 - Google Patents

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Abstract

本公开的各实施例涉及半导体装置。本公开涉及具有嵌入式光传感器和嵌入式光发射器的传感器裸片。传感器裸片中的光发射器被树脂围绕。传感器裸片被并入到半导体装置封装件中。半导体装置封装件包括传感器裸片的光传感器上的第一透光结构、以及传感器裸片的光发射器上的第二透光结构。第一透光结构和第二透光结构分别覆盖和保护光传感器和光发射器。模制化合物在传感器裸片的表面上并且覆盖传感器裸片上的第一透光结构的侧壁和第二透光结构的侧壁。通过该半导体装置，可以减小半导体装置封装件的轮廓、厚度和大小。

Description

半导体装置
技术领域
本公开涉及嵌入在基板内的裸片、包括嵌入在基板内的裸片的封装件。
背景技术
通常，半导体装置封装件(诸如，芯片尺寸封装件或晶片级芯片尺寸封装件(WLCSP))包含半导体装置，半导体装置诸如是被配置成检测半导体封装件外部的外部环境的任何数目的量或质量的传感器。例如，这种半导体装置封装件可以检测光、温度、声音、压力或外部环境的任何其他量或质量。
被配置成检测光或对象与半导体装置(例如，飞行时间(TOF)装置)的接近度的半导体装置封装件通常利用形成在半导体基板中或半导体基板上的光发射器装置和光传感器装置。半导体装置封装件可以包括耦合到基板的表面的盖部，以覆盖和保护光发射器装置和光传感器装置。通常使用粘合剂和取放机(pick and place machine)将盖部耦合到基板的表面。然而，当将盖部耦合到基板的表面时，取放机难以实现所期望的精确公差。
此外，盖部、粘合剂和基板由具有不同热膨胀系数(CTE)的不同材料制成。这会导致盖部、透镜和基板在暴露于温度变化时以不同的量膨胀或收缩。
盖部通常包括与光发射器对齐的第一透光透镜、以及与光传感器对齐的第二透光透镜。盖部在光传感器和光发射器周围形成腔，并且与裸片的表面间隔开。在一些半导体装置封装件中，光发射器和光传感器形成在相应的裸片中，其中光发射器裸片堆叠在光传感器裸片的表面上。该堆叠布置以及盖部与光传感器裸片的表面之间的空间增加了半导体装置的整体轮廓和厚度。
在电子装置中提供较大数目的半导体装置封装件以执行日益增加的复杂功能，同时降低制造成本以及增加对外部应力的耐受性以减少故障的可能性存在重大挑战。
一个重大挑战在于，降低半导体装置封装件在暴露于温度变化时由于半导体装置封装件的各种材料的热膨胀系数(CTE)不同而引起的故障的可能性。CTE的这些差异使得这些不同的材料以不同的量膨胀和收缩。膨胀和收缩的该可变性增加了在半导体装置封装件中的各种电气和物理连接中形成破裂和断裂的可能性。例如，当半导体装置封装件膨胀和收缩时，将盖部耦合到半导体装置封装件中的基板的表面的粘合剂是弱点，因为在粘合剂中很可能出现破裂，导致盖部变得未对齐或完全断开。
实用新型内容
本公开的目的是提供一种半导体装置，以减小半导体装置封装件的轮廓、厚度和大小。
在一个方面，本公开提供了一种半导体装置，该半导体装置包括：传感器裸片，具有第一表面、与第一表面相对的第二表面、以及在第一表面处的传感器；第一开口，延伸到传感器裸片的一部分中；光发射器，在开口中，光发射器具有与传感器裸片的第一表面基本共面的第三表面；树脂，在开口中，并且在光发射器的侧壁上；以及第一透光结构，在光发射器的第一表面上。
在一个实施例中，该半导体装置还包括模制化合物，模制化合物在传感器裸片的第一表面上并且在第一透光结构的侧壁上，并且第一透光结构的侧壁横向于第一表面。
在一个实施例中，模制化合物的表面与第一透光结构的表面基本共面。
在一个实施例中，模制化合物在第一透光结构的表面处，并且模制化合物包括暴露第一透光结构的表面的第二开口，并且第一透光结构的表面横向于第一透光结构的侧壁。
在一个实施例中，第二透光结构在传感器裸片的传感器上。
在一个实施例中，该半导体装置还包括模制化合物，模制化合物在传感器裸片的第一表面上、在第一透光结构的侧壁上、以及在第二透光结构的侧壁上。
在一个实施例中，模制化合物的表面与第一透光结构的表面和第二透光结构的表面基本共面，第一透光结构的表面横向于第一透光结构的侧壁，第二透光结构的表面横向于第二透光结构的侧壁。
在一个实施例中，该半导体装置还包括：第二开口，在模制化合物中，第二开口暴露第一透光结构的表面、在第一透光结构的表面处的模制化合物，并且第一透光结构的表面横向于第一透光结构的侧壁；以及第三开口，在模制化合物中，第三开口暴露第二透光结构的表面、在第二透光结构的表面处的模制化合物，并且第二透光结构的表面横向于第二透光结构的侧壁。
在一个实施例中，该半导体装置还包括在第一透光结构中的键合线，并且键合线将光发射器耦合到传感器裸片。
在一个实施例中，第一开口从传感器裸片的第一表面穿过传感器裸片延伸到传感器裸片的第二表面。
在一个实施例中，光发射器还包括与传感器裸片的第二表面基本共面的第四表面。
在另一个方面，本公开提供了一种半导体装置，该半导体装置包括：半导体基板，具有第一表面；光传感器，在第一表面的第一部分处嵌入在半导体基板中；光发射器，在第一表面的第二部分处嵌入在半导体裸片中；树脂，嵌入在半导体裸片中并且定位在光发射器的侧壁上。
在一个实施例中，光传感器包括与半导体裸片的第一表面基本共面的发射表面、以及与半导体裸片的第二表面基本共面的非发射表面，半导体基板的第二表面与半导体基板的第一表面相对。
在一个实施例中，树脂是不透光材料，并且树脂从光发射器的侧壁延伸到半导体裸片的侧壁。
在一个实施例中，该半导体装置还包括：键合焊盘，在半导体基板的第一表面上；接触焊盘，在半导体基板的第二表面上，并且半导体基板的第二表面与半导体基板的第一表面相对；导电过孔，在半导体基板中，导电过孔将键合焊盘耦合到接触焊盘；以及导电迹线，在半导体基板的第一表面上，导电迹线将键合焊盘耦合到光传感器。
附图说明
为了更好地理解实施例，现在将通过示例的方式参考附图。在附图中，除非上下文另有指示，否则相同的附图标记标识相似的元件或动作。附图中的元件的尺寸和相关部分不必按比例绘制。例如，这些元件中的一些元件可能被放大并且被定位成改善附图的易读性。
图1A是沿图1B中的线1A-1A截取的、裸片的一个实施例的截面图；
图1B是图1A中的裸片的实施例的俯视图；
图2A是沿图2B中的线2A-2A截取的、封装件的一个实施例的截面图；
图2B是图2A中的封装件的实施例的俯视图；
图3A是沿图3B中的线3A-3A截取的、封装件的一个实施例的截面图；
图3B是图3A中的封装件的实施例的俯视图；
图4是图1A至图3B中的裸片的实施例和封装件的实施例的仰视图；
图5A至图5H示出了制造图1A至图1B中的裸片的实施例的方法的流程图；
图6A至图6E示出了制造图2A至图2B中的封装件的实施例的方法的流程图；以及
图7A至图7E示出了制造图3A至图3B中的封装件的实施例的方法的流程图。
具体实施方式
本公开的实施例可以克服与利用上述盖部的半导体装置封装件相关联的重大挑战。
本公开涉及包括具有光传感器和光发射器的传感器裸片的半导体装置封装件的各种实施例。光发射器被定位在传感器裸片中的开口内并且被树脂围绕。在一些实施例中，光发射器可以是半导体裸片、发光二极管装置、或一些其他发光装置。透光结构被放置或形成在光发射器和光传感器上，以覆盖和保护光传感器和光发射器。
键合线在光发射器上的透光结构中，并且将光发射器耦合到传感器裸片中的电连接。
在一些实施例中，模制化合物形成在透光结构的侧壁上、传感器裸片的表面上，并且模制化合物的表面与透光结构的表面基本共面。在一些其他实施例中，模制化合物形成在透光结构的侧壁上、透光结构的横向于透光结构的侧壁的表面上、以及传感器裸片的表面上。
在以下描述中，阐述了某些特定细节以便提供对本公开的各种实施例的透彻理解。然而，本领域技术人员应当理解，可以在没有这些特定细节的情况下实践本公开。在其他情况下，未详细描述与电子部件和半导体制造技术相关联的众所周知的结构，以避免不必要地模糊对本公开的实施例的描述。
除非上下文另有要求，否则贯穿说明书和所附权利要求，词语“包括”及其变型(诸如“包含”)应当被解释为开放、包容性的，即“包括，但不限于”。
诸如第一、第二和第三的序数词的使用不必意味着排序的顺序感，而是可以只是在动作或结构的多个实例之间进行区分。
贯穿说明书，对“一个实施例”或“实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定的特征、结构或特性被包括在至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书，在各处出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”不必都指代相同的实施例。此外，特定的特征、结构或特性在一个或多个实施例中可以以任何适当的方式被组合。
术语“左”、“右”、“顶”和“底”仅是出于基于如下在本公开中的附图的讨论中的部件的定向的讨论目的。这些术语不限制本公开中明确公开、隐含公开或固有公开的可能位置。
术语“基本”用于澄清在现实世界中制造封装件时可能存在细微差别，因为没有任何东西可以做到完全相等或完全相同。换句话说，“基本”意指在实际实践中可能存在一些细微的变化，并且替代地在可接受的公差范围内被制造。
在本说明书和所附权利要求中使用的单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数形式，除非内容另有明确规定。
虽然关于半导体裸片和半导体封装件示出和描述了各种实施例，但是将容易理解的是，本公开的实施例不限于此。在各种实施例中，本文描述的结构、装置、方法等可以在任何适当类型或形式的半导体裸片或封装件中被实施或以其他方式被利用，并且可以根据需要利用任何适当的半导体裸片和封装件技术来被制造。
根据一个实施例的光学感测装置10在图1A和图1B中被示出。光学感测装置10包括嵌入在半导体基板102中的光传感器100和光发射器101。光传感器100和光发射器101包括彼此基本共面或齐平的表面，并且与半导体基板102的表面基本共面或齐平。例如，光学感测装置10可以是飞行时间(TOF)距离传感器，该飞行时间(TOF)距离传感器基于将光从光发射器101引导到对象和光传感器100接收从对象反射的光所花费的时间来感测到对象的距离。备选地，光学感测装置10可以是摄像头或其他图像感测装置。
图1A是沿图1B中的线1A-1A截取的、光学感测装置10的一个实施例的截面图。基板102是传感器裸片，并且具有第一表面104和与第一表面104相对的第二表面106。基于图1A中光学感测装置10的定向，第一表面104可以被称为顶表面，并且第二表面106可以被称为底表面。基板102的侧壁108横向于基板102的第一表面104和第二表面106。侧壁108从基板102的第一表面104延伸到第二表面106。
光传感器100被嵌入在基板102的第一表面104中。光传感器100具有端部109，光传感器100在该端部处终止于基板102的第一表面104内，并且光传感器100具有在光传感器100的端部109之间延伸的尺寸d1。在一些实施例中，光传感器100可以在基板102的第一表面104上，或从基板的第一表面104向外延伸。光传感器100可以是光电传感器、微机电系统(MEMS)传感器或检测光的一些其他光传感器。
多个电连接112在基板102中。电连接112从基板102的第一表面104延伸到第二表面106。每个电连接112包括导电过孔113，导电过孔113在基板102的第一表面104上的焊盘114至基板102的第二表面106之间延伸。电连接112可以是电过孔、电互连结构，或一些其他电连接或电连接的组合，它们被配置成传递来自和去往裸片或封装件的各种部件的电信号。电连接112可以由单一导电材料制成或可以由多种导电材料制成。导电材料可以是铜材料、银材料、金材料、合金材料或一些其他导电材料或导电材料的组合。
基板102包括用于接纳光发射器101的开口118。开口118可以是腔、孔、沟槽或延伸穿过或进入基板102的一些其他类型的开口。开口118包括横向于基板102的第一表面104和第二表面106的侧壁120。开口118从第一表面104穿过基板102延伸到第二表面106。在一些其他实施例中，在到达第二表面106之前，开口118可以具有终止于基板102内的端部。然而，如图1A中所示，优选实施例将包括从基板102的第一表面104延伸至第二表面106的开口118。
光发射器101被定位在开口118内，并且可以在开口118的中心处。光发射器101具有第一表面124和与第一表面124相对的第二表面126。第一表面124发光并且可以被称为发射表面，并且第二表面126不发光并且可以被称为非发射表面。第一表面124与基板102的第一表面104基本共面。第二表面126与基板102的第二表面106基本共面。
光发射器101包括在发射表面124上的键合焊盘128。虽然为了简单和简要起见未被示出，但是键合焊盘或多个键合焊盘可以在光发射器101的第二表面126上。可以在光发射器101的第二表面126上的键合焊盘或多个键合焊盘可以由光发射器101内的电迹线、多个电迹线、电过孔、多个电过孔或一些其他电连接或电连接的组合，耦合到光发射器101的第一表面124上的键合焊盘128。
光发射器101包括侧壁130，侧壁130横向于光发射器101的第一表面124和第二表面126。侧壁130与开口118的侧壁120间隔开尺寸为d2的空间。尺寸d2可以是被选择以将光发射器101与开口118的侧壁120分离的任何尺寸。在一些实施例中，光发射器101的侧壁130中的一些或全部侧壁可以接触开口118的侧壁120。
树脂132在开口118中并且填充开口118的侧壁120与光发射器101的侧壁130之间的空间，使得树脂132具有厚度d2。在优选实施例中，树脂132是不透光材料并且可以是黑色树脂、黑色模制化合物、黑色环氧树脂或一些其他不透光材料或不透光材料的组合。在一些其他实施例中，树脂132可以是透光的或半透光的、以及模制化合物、环氧树脂或一些其他树脂或树脂的组合以帮助封装件的形成。树脂132覆盖侧壁120、130并且在基板102的第一表面104和第二表面106之间延伸。树脂132包括与基板102的第一表面104基本共面的第一表面134、以及与基板102的第二表面106基本共面的第二表面136。
多个接触部138在基板102的第二表面106上，以将光学感测装置10安装或耦合到外部电子部件或电子装置内。接触部138中的一些接触部可以耦合到在基板102的第二表面106处的电连接112的导电过孔113的端部116。接触部138是导电的并且可以由铜、银、金、合金材料，或一些其他导电材料或导电材料的组合制成。电接触部138中的一些电接触部可以耦合到光发射器101的第二表面126上的键合焊盘，并且一些电接触部可以耦合到光传感器100。接触部138可以通过导电材料(诸如，焊料)将光学感测装置10安装或耦合到外部电子部件或电子装置内，这将在后面更详细地讨论。例如，光学感测装置10可以被安装到印刷电路板(PCB)、电互连结构或一些其他外部电子部件，它们被配置成传输去往和来自电气部件的电信号。
非导电层140在基板102的第二表面106上和接触部138上。非导电层140可以由任何绝缘材料、钝化材料、再钝化材料、电介质材料或非导电材料的任何组合制成。非导电层140包括分别暴露接触部138的多个开口142。非导电层140的侧壁143与基板102的侧壁108基本共面。
图1B是图1A中所示的光学感测装置10的俯视图。光发射器101包括在光发射器101的发射表面124上的发射器144。发射器144可以是激光二极管(LD)、发光二极管(LED)、竖直腔表面发射激光器(VCSEL)或被配置成发光的一些其他发光装置。所发出的光可以是可见光、红外光或发射器144被配置成发射的一些其他类型的光。
电连接146将键合焊盘128耦合到发射器144。电连接146可以是沿着光发射器101的发射表面124并且在发射表面124上延伸的电迹线、多个电迹线、互连结构或一些其他电连接或电连接的组合。在一些实施例中，电连接146可以在光发射器101内从键合焊盘128延伸到发射器144。
如在图1A的左侧所示，电连接148将多个焊盘114中的一个焊盘耦合到光传感器100。电连接148可以是沿着基板102的第一表面104并且在第一表面104上延伸的电迹线、多个电迹线、互连结构或一些其他电连接或电连接的组合。在一些其他实施例中，电连接148可以在光发射器100内从键合焊盘延伸到发射器144。在一些实施例中，多个焊盘114中的若干焊盘可以耦合到光传感器100。多个焊盘114可以被称为多个接触焊盘、多个键合焊盘或用于形成电连接的一些其他类型的焊盘。
如前所述，光学感测装置10可以是TOF距离传感器，该TOF距离传感器基于将光从光发射器101引导到对象和光传感器100接收从对象反射的光所花费的时间来感测到对象的距离。当光学感测装置10是TOF距离传感器时，发射器144发出光，光从对象反射，并且反射光被光传感器100接收。光学感测装置10输出由光传感器100收集的关于由光传感器100接收的反射光束的数据，并且输出关于由发射器144发出的光束的数据。耦合到光学感测装置10的处理器使用该数据，来确定对象与光学感测装置10的接近度。备选地，光学感测装置10可以包括内部处理器，该内部处理器确定对象与光学感测装置10的接近度，而不是将数据输出到外部处理器。
图2A至图2B涉及包括如图1A至图1B中所示的光学感测装置10的半导体封装件20的一个实施例。
图2A是沿图2B中的线2A-2A截取的、半导体封装件20的实施例的截面侧视图，并且图2B是半导体封装件20的俯视图。
半导体封装件20包括光传感器100上的第一透光结构202。第一透光结构202将光传感器100暴露于来自外部环境的光。第一透光结构202包括侧壁204，侧壁204横向于光学感测装置10的第一表面104。第一透光结构202的上表面205在侧壁204之间延伸。第一透光结构202在侧壁204之间具有比光传感器100的尺寸d1大的尺寸d3，并且完全覆盖光传感器100。这使得第一透光结构202能够保护光传感器100免受碎屑的影响。在一些其他实施例中，尺寸d3可以基本等于尺寸d1或小于尺寸d1。
第二透光结构206在光发射器101上。第二透光结构206将光发射器暴露于外部环境。第二透光结构206包括横向于光学感测装置10的第一表面104的侧壁208，并且包括横向于侧壁208的上表面209。第二透光结构206在侧壁208之间具有尺寸d4，尺寸d4大于从开口118的左侧壁120延伸到图2A中的光发射器101的右侧的焊盘114的端部210的尺寸d5。这使得第二透光结构206能够保护光发射器101免受碎屑的影响。在一些其他实施例中，尺寸d4可以基本等于或小于尺寸d5。
透光结构202、204由允许光(例如，红外线、可见光、紫外线等)穿过它们的材料制成。例如，透光结构202、204可以由玻璃材料、硅材料或一些其他透光材料或透光材料的组合制成。
键合线211被嵌入在第二透光结构206中。键合线211包括耦合到光发射器101的键合焊盘128的第一端部、以及耦合到图2A中的光发射器的右侧的焊盘114的第二端部。键合线211将来自光发射器101的信号传递到图2A中的光发射器101的右侧上的电连接112，反之亦然。例如，键合线211可以从外部控制器向光发射器101提供控制信号，向外部控制器输出错误信号，或者传送一些其他的信号或信号的组合。
半导体封装件20包括在光学感测装置10的第一表面104、第一透光结构202的侧壁204、以及第二透光结构206的侧壁208上的模制化合物212。模制化合物212分别部分覆盖第一透光结构202的上表面205和第二透光结构206的上表面209。模制化合物212的侧壁213与基板102的侧壁108基本共面。模制化合物212可以是环氧树脂材料、树脂材料、绝缘材料或一些其他类型的模制化合物或模制化合物的组合。模制化合物212是光无法穿过的不透光材料。例如，模制化合物212可以是黑色模制化合物、黑色环氧树脂、黑色树脂或一些其他不透光材料或不透光材料的组合。
模制化合物212中的第一开口214暴露第一透光结构202的表面205。光穿过第一透光结构202，进入半导体封装件20，并且被传感器100接收。第一开口214具有在第一开口214的侧壁216之间延伸的尺寸d6。尺寸d6小于尺寸d3和尺寸d1。在一些实施例中，尺寸d6可以大于或等于尺寸d1，或者可以基本等于尺寸d3。当尺寸d6基本等于尺寸d3时，第一开口214的侧壁216将与第一透光结构202的侧壁204基本共面。
模制化合物212中的第二开口218暴露第二透光结构206的表面209。由光发射器101发出的光穿过第二透光结构206和第二开口218以离开半导体封装件20。第二开口218具有在第二开口218的侧壁220之间延伸的尺寸d7。尺寸d7小于尺寸d5和尺寸d4。在一些实施例中，尺寸d7可以大于尺寸d5，可以基本等于尺寸d5，或者可以基本等于尺寸d4。当尺寸d7基本等于尺寸d4时，第二开口218的侧壁220将与第二透光结构206的侧壁208基本共面。
图2B中的半导体封装件20的俯视图示出了模制化合物212的上表面以及第一透光结构202的上表面205和第二透光结构206的上表面209。图2B中的虚线表示第一透光结构202的由模制化合物212覆盖的部分和第二透光结构206的由模制化合物212覆盖的部分。
图3A至图3B涉及半导体封装件30的另一实施例，该半导体封装件30包括如图1A至图1B中所示的光学感测装置10，并且具有与如图2A至图2B中所示的封装件20的实施例相似的特征。主要区别在于，封装件30具有延伸至模制化合物212的上表面的第一透光结构302和第二透光结构308，而在图2A至图2B中，第一透光结构202和第二透光结构206被模制化合物212部分覆盖。
第一透光结构302在光传感器100上，并且将光传感器100暴露于来自外部环境的光。第一透光结构302具有侧壁304和在侧壁304之间延伸的上表面306。第一透光结构302在侧壁304之间具有比尺寸d1大的尺寸d8。在一些实施例中，尺寸d8可以基本等于尺寸d1。
第二透光结构308在光发射器101上，并且将光发射器101暴露于外部环境。第二透光结构308具有侧壁310和在侧壁之间延伸的上表面312。第二透光结构308在侧壁310之间具有比尺寸d5大的尺寸d9。在一些实施例中，尺寸d9可以基本等于尺寸d5。
模制化合物212在第一透光结构302的侧壁304上，并且在第二透光结构308的侧壁310上。模制化合物212与第一透光结构302的上表面306基本共面，并且与第二透光结构312的上表面312基本共面。
透光结构302、308由允许光(例如，红外线、可见光、紫外线等)穿过它们的材料制成。例如，透光结构202、204可以由透明材料、玻璃材料、硅材料或一些其他透射材料或透射材料的组合制成。
图4是表示光学感测装置10和封装件20、30的安装表面的仰视图，仰视图基于图1A至图1B中的光学感测装置10和图2A至图3B中的封装件20、30的定向。接触部138被布置成阵列，并且用于使用诸如焊料的导电材料将光学感测装置10和封装件20、30安装在电子装置内或PCB上。接触部138在图4中具有方形，但可以是圆形、三角形、矩形或一些其他形状或形状的组合。
图5A至图5G是制造如图1A至图1B中所示的光学感测装置10的方法的截面图。制造光学感测装置10的方法的该实施例的这些截面图是沿着与图1B中的线1A-1A类似的线关于光学感测装置10截取的。该实施例中与图1A至图1B中的光学感测装置10中所示的特征相同或相似的特征在图5A至图5G中由相同的附图标记表示。
图5A是晶片500的截面图，晶片500包括第一表面502和与第一表面502相对的第二表面504。多个光传感器100和多个焊盘114形成在晶片500的第一表面502处。
在图5B中，晶片500临时耦合到支撑件508的表面510。支撑件508可以是聚酰亚胺胶带、虚设晶片、虚设基板、引线框架胶带或一些其他支撑件。粘合剂512形成在支撑件508的表面510上，并且晶片500被放置在粘合剂512上，以将晶片500的第一表面502耦合到支撑件508的表面510。在一些其他实施例中，粘合剂512可以已经预先形成在支撑件508的表面510上。粘合剂512可以是裸片附接膜(DAF)、胶水、可分解粘合剂或一些其他粘合剂。粘合剂512可以通过溅射技术、层压技术或一些其他粘合剂形成技术来形成。晶片500可以通过取放机技术、倒装芯片技术或一些其他放置技术或定位技术来被放置在粘合剂512上。
在图5B中将晶片500耦合到支撑件508之后，在图5C中，在晶片500中形成多个电连接112和多个开口118。
通过首先形成延伸到晶片500的第二表面504中并且暴露焊盘114的多个孔来形成电连接112。可以通过蚀刻技术、钻孔技术或一些其他形成技术来形成孔。在形成孔之后，沉积导电材料以填充孔，形成电连接112的过孔113。可以通过注射技术、压缩、回流或一些其他导电材料形成技术或形成技术的组合来在孔中形成导电材料。
开口118形成在焊盘114中的至少一个焊盘与光传感器100中的至少一个光传感器之间。可以通过蚀刻、钻孔或一些其他开口形成技术来形成开口118。开口118从晶片500的第一表面502完全延伸到第二表面504。
在形成开口118和电连接112之后，光发射器101被放置在开口118中并且在开口118中在光发射器101周围形成树脂132，这可以在图5D中看到。光发射器101可以由取放机放置在开口118中。光发射器101基本被定位在开口118的中心。光发射器101的发射表面124被放置在将光发射器101耦合到支撑件508的粘合剂512上。在一些实施例中，光发射器101可以被放置成偏离开口118的中心，并且可以被放置成使得光发射器101的侧壁130接触开口118的侧壁120。
在光发射器101被放置在开口118中之后，在光发射器101的侧壁130与开口118的侧壁之间的空间中形成树脂132。可以通过注射、压缩或一些其他树脂形成技术来形成树脂132。
在开口118中形成光发射器101和树脂132之后，在步骤518中，在晶片500的第二表面504上形成接触部138和非导电层140，这可以在图5E中看到。
通过在晶片500的第二表面504上沉积导电层来形成接触部138。导电层被选择性蚀刻以去除导电层的部分并且形成接触部138。蚀刻可以是光刻胶蚀刻、化学蚀刻、干法蚀刻或一些其他蚀刻技术。在一些实施例中，导电层的部分可以通过锯切、钻孔、研磨或一些其他去除技术被去除。
非导电层140形成在多个接触部138和晶片500的第二表面504上。形成非导电层140以填充接触部138之间的空间。可以通过沉积、溅射、层压或其他一些非导电层形成技术来形成非导电层140。
在形成接触部138和非导电层140之后，从晶片500去除粘合剂512和支撑件508，这可以在图5F中看到。可以使用取放机来去除粘合剂和支撑件508。在一些实施例中，粘合剂512可以是可分解粘合剂，该可分解粘合剂被分解以从晶片500去除支撑件508。例如，粘合剂512可以是水可分解粘合剂、化学可分解粘合剂、光可分解粘合剂或一些其他可分解粘合剂。
在去除粘合剂512和支撑件508之后，晶片500被切割成多个光学感测装置10，如图5G中所示。晶片500在晶片500中的电连接112之间被切割，并且被切割装置524切割。切割装置524可以是锯、激光器、切割器或一些其他切割装置。
图5H示出了通过切割晶片500形成的光学感测装置10中的一个光学感测装置。
图6A至图6E是如图2A至图2B中所示的多个封装件20的制造方法的截面图。制造方法的该实施例的这些截面图是沿着与图2B中的线2A-2A类似的线关于封装件20截取的。该实施例的与图2A至图2B中的封装件20相同或相似的特征在图6A至图6E中由相同的附图标记表示。在该方法中，遵循与图5A至图5F中的制造光学感测装置10的方法相同的步骤。
在去除粘合剂512和第一支撑件508之后，晶片500的第二表面504上的非导电层140由粘合剂604临时耦合到第二支撑件602，这可以在图6A中看到。支撑件602可以是聚酰亚胺胶带、虚设晶片、虚设基板、引线框架带或一些其他支撑件。粘合剂604可以是DAF、胶水、可分解粘合剂或一些其他粘合剂。粘合剂604形成在支撑件602的表面605上。粘合剂604以与如图5B中所示的粘合剂512形成在支撑件508的表面510上的方式类似的方式形成在支撑件602的表面605上。在一些其他实施例中，粘合剂604可以已经预先形成在支撑件602的表面605上。非导电层140和晶片500由取放机耦合到粘合剂604。在一些实施例中，可以在从晶片500的第一表面502去除支撑件508之前将支撑件602耦合到非导电层140，并且在将支撑件602耦合到非导电层140之后，去除支撑件508。
在将非导电层140耦合到支撑件602之后，键合线211、第一透光结构202和第二透光结构206形成在晶片500的第一表面502上，这可以在图6B中看到。
键合线211可以由任何线键合技术形成。如关于图2A所讨论的，键合线211耦合在光发射器101与晶片500中的一些电连接112之间。
可以通过注射技术、压缩技术、蚀刻和沉积技术的组合或一些其他形成技术或形成技术的组合来形成第一透光结构202。例如，当利用压缩形成技术时，具有开口的模制工具被放置在晶片500的第一表面502上，并且模制工具中的开口与光传感器100对齐。然后，通过压缩形成工具将透光材料压缩到模制工具的开口中，以形成多个第一透光结构202。在一些实施例中，多个第一透光结构202可以被预先形成，并且由取放机放置在光传感器上，并且由透光粘合剂耦合到光传感器。
第二透光结构206可以以与上面关于第一透光结构202讨论的相似或相同的方式来形成。在一些实施例中，第二透光结构206可以被预先形成以包含多个键合线211。当第二透光结构被预先形成时，第二透光结构由取放机放置在光发射器上，并且由透光粘合剂耦合到光发射器101。
可以利用模制工具同时形成第一透光结构202和第二透光结构206，该模制工具具有与光传感器100对齐的一些开口、以及与光发射器101对齐的一些开口。然后，利用透光材料填充这些开口，以形成第一透光结构202和第二透光结构206。
在形成键合线211和透光结构202、206之后，在晶片500的第一表面502上以及在第一透光结构202和第二透光结构206上形成模制化合物层610，这可以在图6C中看到。模制化合物层610形成图2A中的封装件20的模制化合物212。可以通过注射技术、压缩技术、层压技术或一些其他形成技术或形成技术的组合来形成模制化合物层610。如果模制化合物层610通过压缩技术形成，则模制化合物被注射到晶片500的第一表面502上以及第一透光结构202和第二透光结构206上，并且模制化合物被压缩模制工具压缩，以将模制化合物定位在第一透光结构202和第二透光结构206之间。
在模制化合物中形成第一开口214和第二开口218。第一开口214与光传感器100和第一透光结构202对齐。第二开口218与光发射器100和第二透光结构206对齐。可以通过钻孔技术、锯切技术、蚀刻技术或一些其他形成技术来形成第一开口214和第二开口218。
在一些实施例中，利用模制工具形成技术来同时形成模制化合物层610、第一开口214和第二开口218。在模制工具形成技术中，模制工具被放置在第一透光结构202、第二透光结构206和晶片500的第一表面504上。在模制工具被放置之后，通过在模制工具上形成填充模制工具中的开口的模制化合物来形成模制化合物层610。模制工具还包括从模制工具向外突出的部分，以在形成模制化合物层610的同时形成第一开口214和第二开口218。换句话说，模制工具定义了模制化合物层610的形状和大小。
在形成模制化合物层610、第一开口214和第二开口218之后，晶片500被切割成封装件20，这可以在图6D中看到。在一些第一透光结构202中和一些第二透光结构206之间的一些位置处，通过切割工具618来切割晶片500和晶片500上的各种部件。切割工具618可以是切割装置、激光装置、锯装置或一些其他切割装置。
图6E示出了由图6A至图6D中所示的制造方法形成的封装件20中的一个封装件，其中晶片500被切割装置618切割。
图7A至图7E是如图3A至图3B中所示的多个封装件30的制造方法的截面图。制造方法的该实施例的这些截面图是沿着与图3A至图3B中的线3A-3A类似的线关于封装件30截取的。该实施例的与图3A至图3B中的封装件30相同或相似的特征在图7A至图7E中由相同的附图标记表示。在该制造方法中，遵循与制造封装件20的方法相同的步骤，直到图6A为止。
在将非导电层140耦合到支撑件602之后，在晶片500的第一表面502上形成模制化合物层702，这可以在图7A中看到。
模制化合物层702形成封装件30的模制化合物212。可以利用压缩技术、注射技术、沉积技术或一些其他形成技术或形成技术的组合来形成模制化合物层702。如果模制化合物层702利用压缩模制技术而被形成，则模制化合物层702被放置在晶片500的第一表面502上，并且然后被压缩模制工具压缩到位。
在形成模制化合物层702之后，在模制化合物层702中形成多个第一开口704。第一开口704被形成为分别与光传感器100对齐并且暴露光传感器100。第二开口706被形成为分别与光发射器101对齐并且暴露光发射器101。可以通过钻孔技术、蚀刻技术、切割技术、锯切技术或一些其他形成技术或形成技术的组合来去除模制化合物层702的部分，以形成第一开口704和第二开口706。
在一些实施例中，可以在形成模制化合物层702时形成第一开口704和第二开口706。例如，当利用模制工具形成技术来形成模制化合物层702、第一开口704和第二开口706时，它们都同时一起形成。在该模制工具形成技术中，模制工具被放置在晶片500的表面504上。在模制工具被放置之后，通过在模制工具上形成填充模制工具中的开口的模制化合物来形成模制化合物层702。模制工具还包括从模制工具向外突出的部分，以在形成模制化合物层702的同时形成第一开口704和第二开口706。换句话说，模制工具定义了模制化合物层702的形状和大小。
在形成模制化合物层702和开口704、706之后，在第二开口706中形成多个键合线211，这可以在图7B中看到。多个键合线211以与如图6B中所示的在步骤608中关于多个键合线211所讨论的类似的方式而被形成。
在形成多个键合线211之后，在开口704、706中形成多个第一透光结构302和多个第二透光结构308，这可以在图7C中看到。多个第一透光结构302形成在多个第一开口704中，并且多个第二透光结构308形成在多个第二开口706中。可以通过注射形成技术、压缩形成技术、沉积形成技术或一些其他形成技术来形成多个第一透光结构和第二透光结构。例如，如果使用压缩形成技术，则透光材料被注射到开口704、706中，并且压缩模制工具被用来将透光材料压缩到位，以形成透光结构302、308。
在形成多个第一透光结构302和第二透光结构308之后，晶片500和晶片500上的各种部件被切割成封装件30，这可以在图7D中看到。晶片500在晶片500中的多个电连接112中的电连接112之间被切割。在第一透光结构302和第二透光结构308之间的位置处，通过切割工具714来切割晶片500和晶片500上的各种部件。切割工具714可以是切割装置、激光装置、锯装置或一些其他切割装置。
图7E是由图7A至图7D中所示的制造方法形成的封装件30中的一个封装件，其中晶片500和晶片500上的各种部件被切割装置714切割。换句话说，图7E是图3A中的封装件30的复制。
通常，现有技术半导体装置封装件包括光传感器裸片、以及堆叠在光传感器裸片上的光发射器裸片。此外，这些现有技术半导体装置封装件通常包括基板、盖部和透镜。传感器裸片和盖部耦合到基板，并且光发射器耦合到光传感器裸片的表面。盖部通过粘合剂耦合到基板，并且透镜耦合到盖部。
通常，现有技术半导体装置封装件具有堆叠在光传感器裸片的表面上的光发射器裸片，并且这两者都堆叠在基板上。然后，盖部耦合到基板以覆盖光传感器裸片和光发射器两者。相比之下，在本公开中，与现有技术半导体装置封装件中的堆叠构造不同，光发射器被嵌入在传感器裸片中。此外，本公开的光传感器裸片和嵌入式光发射器没有堆叠在盖部耦合的基板上。因此，当与现有技术半导体装置封装件相比时，因为光发射器被嵌入在传感器裸片102内而不是被堆叠在传感器裸片102上，所以本公开的半导体装置封装件具有减小的轮廓、厚度和大小。
通常，现有技术半导体装置封装件具有如上所述的盖部。在盖部覆盖和保护现有技术半导体装置封装件的光传感器和光发射器时，必须在光传感器和光发射器之间在x方向、y方向和z方向上提供间隙空间。通过如在本公开的封装件20、30中去除对盖部的要求，在x方向、y方向和z方向上，封装件具有比包括盖部的现有技术半导体装置封装件小的轮廓。
本公开的光学感测装置10和封装件20、30的结构避免了使用现有技术半导体装置封装件的盖部和基板。本公开的封装件20、30和光学感测装置10消除了对现有技术半导体装置封装件的盖部和基板的需要，减小了由于膨胀和收缩的差异而引起的失效的可能性，因为在本公开的封装件20、30中的材料较少。
此外，现有技术半导体装置封装件的盖部和基板具有比透镜和裸片高的CTE，由于现有技术半导体装置封装件的盖部、基板、透镜和裸片之间的膨胀和收缩的差异，这通常使得粘合剂失效。现有技术半导体封装件中的这种失效可以使得盖部未对齐或完全从基板上折断。因此，通过避免使用基板、盖部和将盖部耦合到基板的粘合剂，本公开的封装件20、30和光学感测装置10优于这些现有技术的半导体封装件。
现有技术半导体装置封装件的结构部件中的各种部件的可能CTE值的示例如下。盖部可以具有大约28-ppm/℃的热膨胀系数(CTE)，透镜可以具有大约7-ppm/℃的CTE，裸片可以具有大约2.8-ppm/℃的CTE，粘合剂可以具有大约30-ppm/℃的CTE，并且基板可以具有大约14-ppm/℃的CTE。
本公开的半导体装置封装件10、20、30的结构部件中的各种部件的可能CTE值的示例如下。透光结构202、206、302、308具有大约7-ppm/℃的热膨胀系数(CTE)。模制化合物212具有大约10-ppm/℃的CTE。半导体基板102具有大约2.8-ppm/℃的CTE。相对于现有技术半导体装置封装件，这些各种部件的这些CTE在值上较相似。半导体装置封装件10、20、30的较相似的CTE值优于构成如上所述的现有技术半导体装置封装件的各种部件的CTE值的较大差异。当前公开的半导体装置封装件10、20、30的较相似的CTE值，减小了半导体装置封装件10、20、30的分离结构部件之间的膨胀和收缩的差异的量，这减小了膨胀和收缩损坏半导体装置封装件10、20、30的可能性。
通常，现有技术半导体装置封装件具有耦合到盖部的透镜，透镜与光发射器和光传感器对齐。然而，如果盖部变得未对齐，如前所述，由光发射器发射并且从外部对象反射的光可能不再能够到达光传感器。在本公开中，透光结构直接在光传感器和光发射器上。这减小了光传感器无法接收从外部对象反射的、从光发射器发出的光的可能性，因为透光结构不太可能折断或变得未对齐。即使透光结构变得略微未对齐，光将仍可能能够由光发射器发射并且由光传感器适当地接收，使得本公开的封装件20、30仍然起作用。因此，本公开的封装件20、30比现有技术半导体装置封装件更鲁棒。
与现有技术方法相比，本文描述的方法可以提供许多优点。例如，直接在传感器裸片中的嵌入式光传感器和嵌入式光发射器上形成透光结构和模制化合物，使得本公开的封装件20、30比利用盖部、透镜和基板布置的现有技术封装件薄。许多现有技术装置采用这种盖部来覆盖和保护裸片、传感器和光发射器。因此，通过直接在传感器裸片的表面上形成透光结构和模制化合物，封装件20、30的整体轮廓、厚度和大小可以被制造得比利用盖部和基板的现有技术半导体装置封装件更小和更少。
与现有技术方法相比，本文描述的方法的另一个优点是增加的可允许公差。例如，如果透光材料没有完全覆盖键合线，而是模制化合物覆盖了键合线的一部分，则包括该变形的半导体装置封装件将仍然可能起作用，因为传感器裸片的光发射器和光传感器仍将起作用。因此，与现有技术的制造方法相比，通过利用本公开的方法形成的可用半导体装置封装件的产量将增加。
另一个优点是避免了现有技术方法的精确公差，这可以进一步增加可用半导体装置封装件的产量。通常，现有技术方法使用取放机利用粘合剂以高精度水平将盖部耦合到基板。该高精度水平增加了制造成本并且降低了可用半导体装置封装件的产量。
虽然这些是本公开相对于现有技术传感器裸片、半导体装置封装件及其制造方法的优点中的一些优点，但上面列出的优点不是穷尽的列表，并且可以存在优于现有技术传感器裸片、半导体装置封装件及其制造方法的其他附加优点。
在一个方面，本公开提供了一种方法，包括：形成延伸到晶片的第一表面的无源部分中的开口；将电气部件放置在开口中，并且将电气部件的第二表面定位成与晶片的第一表面基本共面；以及在电气部件的侧壁和开口的侧壁之间形成树脂，利用树脂围绕电气部件。
在一个实施例中，形成延伸到晶片的第一表面的无源部分中的开口还包括：形成从晶片的第一表面延伸到晶片的第三表面的开口，第三表面与晶片的第一表面相对。
在一个实施例中，该方法还包括：在晶片的第二表面上形成导电接触部，第二表面与晶片的第一表面相对；在晶片的第一表面上形成键合线，键合线将电气部件耦合到晶片中的电连接；在电气部件和键合线上形成透光材料；在晶片的第一表面上形成模制化合物，模制化合物覆盖透光材料；以及在模制化合物中形成开口，开口暴露透光材料的表面。
在一个实施例中，该方法还包括：在晶片的第二表面上形成接触部，第二表面与晶片的第一表面相对；在晶片的第一表面上形成模制化合物；在模制化合物的开口中形成键合线，键合线将电气部件耦合到晶片中的电连接；以及在电气部件上、在键合线上、以及在模制化合物的开口中形成透光材料。
在一个实施例中，形成透光材料还包括：形成具有与模制化合物的表面基本共面的表面的透光材料。
上述各种实施例可以被组合以提供另外的实施例。
根据以上详细描述，可以对实施例进行这些和其他改变。一般而言，在所附权利要求中，所使用的术语不应当被解释为将权利要求限制在说明书和权利要求中公开的特定实施例，而是应当被解释为包括所有可能的实施例以及这种权利要求被赋予的等同物的全部范围。因此，权利要求不被公开内容限制。

Claims (15)

1.一种半导体装置，其特征在于，包括：
传感器裸片，具有第一表面、与所述第一表面相对的第二表面、以及在所述第一表面处的传感器；
第一开口，延伸到所述传感器裸片的一部分中；
光发射器，在所述开口中，所述光发射器具有与所述传感器裸片的所述第一表面基本共面的第三表面；
树脂，在所述开口中，并且在所述光发射器的侧壁上；以及
第一透光结构，在所述光发射器的所述第一表面上。
2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，还包括模制化合物，所述模制化合物在所述传感器裸片的所述第一表面上、并且在所述第一透光结构的侧壁上，并且所述第一透光结构的所述侧壁横向于所述第一表面。
3.根据权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，所述模制化合物的表面与所述第一透光结构的所述表面基本共面。
4.根据权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，所述模制化合物在所述第一透光结构的所述表面处，并且所述模制化合物包括暴露所述第一透光结构的所述表面的第二开口，并且所述第一透光结构的所述表面横向于所述第一透光结构的所述侧壁。
5.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，第二透光结构在所述传感器裸片的所述传感器上。
6.根据权利要求5所述的半导体装置，其特征在于，还包括模制化合物，所述模制化合物在所述传感器裸片的所述第一表面上、在所述第一透光结构的侧壁上、以及在所述第二透光结构的侧壁上。
7.根据权利要求6所述的半导体装置，其特征在于，所述模制化合物的表面与所述第一透光结构的表面和所述第二透光结构的表面基本共面，所述第一透光结构的所述表面横向于所述第一透光结构的所述侧壁，所述第二透光结构的所述表面横向于所述第二透光结构的所述侧壁。
8.根据权利要求6所述的半导体装置，其特征在于，还包括：
第二开口，在所述模制化合物中，所述第二开口暴露所述第一透光结构的表面、在所述第一透光结构的所述表面处的所述模制化合物，并且所述第一透光结构的所述表面横向于所述第一透光结构的所述侧壁；以及
第三开口，在所述模制化合物中，所述第三开口暴露所述第二透光结构的表面、在所述第二透光结构的所述表面处的所述模制化合物，并且所述第二透光结构的所述表面横向于所述第二透光结构的所述侧壁。
9.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，还包括在所述第一透光结构中的键合线，并且所述键合线将所述光发射器耦合到所述传感器裸片。
10.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述第一开口从所述传感器裸片的所述第一表面穿过所述传感器裸片延伸到所述传感器裸片的所述第二表面。
11.根据权利要求10所述的半导体装置，其特征在于，所述光发射器还包括与所述传感器裸片的所述第二表面基本共面的第四表面。
12.一种半导体装置，其特征在于，包括：
半导体基板，具有第一表面；
光传感器，在所述第一表面的第一部分处嵌入在所述半导体基板中；
光发射器，在所述第一表面的第二部分处嵌入在半导体裸片中；
树脂，嵌入在所述半导体裸片中，并且定位在所述光发射器的侧壁上。
13.根据权利要求12所述的半导体装置，其特征在于，所述光传感器包括与所述半导体裸片的所述第一表面基本共面的发射表面、以及与所述半导体裸片的第二表面基本共面的非发射表面，所述半导体基板的所述第二表面与所述半导体基板的所述第一表面相对。
14.根据权利要求12所述的半导体装置，其特征在于，所述树脂是不透光材料，并且所述树脂从所述光发射器的所述侧壁延伸到所述半导体裸片的侧壁。
15.根据权利要求12所述的半导体装置，其特征在于，还包括：
键合焊盘，在所述半导体基板的所述第一表面上；
接触焊盘，在所述半导体基板的第二表面上，并且所述半导体基板的所述第二表面与所述半导体基板的所述第一表面相对；
导电过孔，在所述半导体基板中，所述导电过孔将所述键合焊盘耦合到所述接触焊盘；以及
导电迹线，在所述半导体基板的所述第一表面上，所述导电迹线将所述键合焊盘耦合到所述光传感器。
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