KR20070007864A - 기판의 배면 상에 패터닝된 층을 갖는 전자 패키지 및 그제조방법 - Google Patents

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Abstract

광 감지 소자 패키지가 제공된다. 패키지는 기판, 기판에 결합된 하나 이상의 광 감지 반도체 다이, 및 기판의 광 수용 표면 상에 형성된 패터닝된 층을 포함한다. 기판은 소정 파장 범위 내의 광에 대해 실질적으로 투명한 물질로 형성된다. 반도체 다이는 기판의 배면 표면에 충돌하는 광을 수용하기 위하여 기판 전면 표면에 대향하는 하나 이상의 광 감지 영역을 정의한다. 패터닝된 층은 배면 표면에 충돌하는 광의 적어도 일부의 통과를 차단하기 위해 기판의 그 배면 표면 상에 형성되고, 기판을 통한 광학적 소통을 위해 광 감지 영역의 적어도 일부와 정렬된 윈도우 개구를 갖도록 형성된다.
패터닝된 층, 광 감지 영역

Description

기판의 배면 상에 패터닝된 층을 갖는 전자 패키지 및 그 제조방법{ELECTRONIC PACKAGE HAVING A PATTERNED LAYER ON BACKSIDE OF ITS SUBSTRATE, AND THE FABRICATION METHOD THEREOF}
본 발명은 넓게는 반도체 집적 회로의 전자 패키징에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 성능을 최적화하기 위해 그 기판의 표면 상에 형성된 패터닝된 층을 갖는 광 감지 (photo-sensing) 반도체 소자의 전자 패키징에 관한 것이다.
광 센서를 포함하는 애플리케이션을 위한 신규한 전자 패키징 기술이 공동 계류 중인 (co-pending) 미국 특허 출원 제 10/692,816 호, 60/507,100 호, 제 10/829,273 호, 및 60/536,536 호에 개시되어 있으며, 그 개시 내용은 여기에 참조로 포함된다 (incorporated by reference). 도 1 내지 2b 는 그러한 기술에 의해 구현된 특정한 예시적 전자 패키지의 개략 단면도이며, 그에 대한 더 자세한 설명은 공동 계류 출원에 포함되어 있다.
도 1 에 도시된 패키지는 통상 일반적인 애플리케이션에 적합한 반면, 도 2a 및 2b 에 도시된 것은 작은 크기가 여전히 주요 관심사로 남아있는 셀룰러 전화 카메라 모듈 애플리케이션에 특히 적합하다.
도시된 유형의 패키지에서, 광 센서 소자는 도시된 구성에서 상부 표면의 중 앙에 정의된 특정한 광 감지 영역을 정의한다. 관심 있는 특정 파장 영역 내의 빛에 대해 충분한 투과율 (transmittance) 을 갖는 기판에 광 센서 소자가 제공된다. 기판은, 예를 들어, 광 센서 소자가 가시 광선 파장 내의 빛을 감지하기 위한 것인 경우 유리 물질로 형성될 수 있다. 기판의 전면 표면 (도시된 구성에서는 기판의 하부 표면) 상에 접속 (interconnection) 라인 및 하나 이상의 패시베이션 (passivation) 층이 형성되고, 광 센서 소자와 기판 사이에서는 통상 플립칩 (flipchip) 접속이 채용된다. 또한, 광 센서 소자의 측벽부와 그것의 주위에서 연장하는 광 감지 영역을 보호하기 위해 밀봉 구조가 제공된다. 최종 패키지에는 통상 남땜 (solder ball) 및 디커플링 커패시턴스와 같은 다른 구조도 적절한 공지 수단을 이용하여 제공되지만, 그들의 상세한 설명은 본 발명의 명확한 이해를 위해 필수적이지 않으며, 그에 따라 생략한다.
도 1 및 2a, 2b 에 도시된 전자 패키지 구성에서, 광 감지 다이의 광 감지 영역은 기판의 전면 표면을 대향하고, 기판의 전면 표면은 도면에서 기판의 하부면을 형성한다. 그에 따라 광 감지 다이의 광 감지 영역에 대응하는 기판의 전면 표면은, 기판의 그 부분을 통해 광 감지 영역으로 입사하는 빛을 차단하거나 달리 방해하지 않도록 여하한 접속 금속 트레이스 또는 패시베이션 층이 없도록 유지된다.
그러나, 빛은 다른 희망하지 않은 경로를 통해 광 감지 영역에 입사할 수 있다. 패터닝된 금속 층과 같은 구조가 기판의 전면 표면 상의, 광 감지 영역의 바깥 부분에서 형성된다. 그럼에도 불구하고, 기판의 투과율 및 패터닝된 금속 층 또는 다른 구조의 반사율 (reflectivity) 이 주어지면, 이들 바깥 부분에서 기판으 로 통과하는 광은 반사 경로에 의해 광 감지 영역 자체로 입사한다. 패시베이션 층과 같은 비 금속 구조를 갖는 그들 바깥 부분에서도, 그들의 광 투과성은 빛이 그들을 통해 광 감지 다이 또는 근처 표면에 도달할 수 있도록 하여, 악영향을 유발할 수 있다.
그러한 의도하지 않은 주변 경로를 통한 광 입사는 몇 가지 유의할만한 방식으로 적절한 동작을 혼란시킬 수 있다. 예를 들어, 패터닝된 금속 층의 가장자리는 충돌 광 (impinging light) 을 불균일한 방식으로 반사하는 경향이 있다. 따라서 불균일하고 매우 복잡한 광 투과 및 반사가 그에 의해 초래된다. 결과적으로, 광 감지 영역에서 감지되고 있는 빛에 원치 않는 방해가 유입된다. 그러므로, 다양한 유형의 광 감지 패키지에 대해 그러한 방해가 최소화되거나 완전히 제거될 수 있는 적절한 보호 수단의 필요성이 존재한다.
기술적 과제
본 발명의 목적은 주어진 패키지 내 광 센서 소자의 광 감지 영역으로 원치 않는 빛이 반사되는 것을 방지하는 것이다.
이러한 목적 및 다른 목적이 본 발명에 따라 형성된 광 감지 소자 패키지에 의해 달성된다.
기술적 해결 방법
패키지는 기판, 그에 결합된 하나 이상의 광 감지 반도체 다이, 및 기판의 표면 상에 형성된 패터닝된 층을 포함한다. 기판은 소정 파장 범위 내의 광에 대해 실질적으로 투명한 물질로 형성되고, 그 대향 측면들에 전면 및 배면 표면을 갖도록 형성된다. 광 감지 반도체 다이는 상기 배면 표면에 충돌 (impinging) 하는 광을 수용하고 상기 기판을 통해 통과시키기 위해 상기 기판의 상기 전면 표면에 대향하는 하나 이상의 광 감지 영역을 정의한다. 패터닝된 층은 상기 배면 표면에 충돌하는 광의 적어도 일부의 통과를 차단하기 위해 상기 기판의 배면 표면 상에 형성된다. 패터닝된 층은 상기 기판을 통한 광학적 소통을 위해 상기 광 감지 영역의 적어도 일부와 정렬된 윈도우 개구를 정의하도록 형성된다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 윈도우 개구는 직사각형 모양이고 상기 광 감지 영역 내에서 주변 범위에 배치된다.
또한 본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 광 감지 반도체 다이는 복수의 접착 패드를 갖도록 형성된다. 이 실시형태에서 기판은, 광 감지 소자가 검출하도록 적응된 (adapted) 소정 파장 범위 내의 광에 대해 충분한 투과성을 갖는 물질로 형성된다. 기판은 그 위에, 복수의 접속 (interconnection) 금속 라인을 형성하기 위한 하나 이상의 패터닝된 금속층, 및 접속 금속 라인을 보호하기 위한 하나 이상의 패터닝된 패시베이션 층을 형성한다. 그리고, 패시베이션 층은 기판 측에 접착 패드를 정의하기 위한 복수의 개구를 포함하고, 의도한 애플리케이션을 위해 필요한 경우에, 접착 패드는 광 감지 다이로의 접속을 형성하기 위한 적어도 한 세트의 패드, 외부 시스템으로의 접속을 형성하기 위한 적어도 한 세트의 패드, 및 다른 소자로의 접속을 형성하기 위한 추가적인 세트의 패드를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 전자 패키지는 광 센서 소자와 기판 사이의 플립칩 접속을 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 전자 패키지 구조는 광 센서와 광 센서의 광 감지 영역 주위의 기판 사이의 간극을 채우는 밀봉 구조를 더 포함할 수 있다.
유리한 효과
상술한 바와 같이, 패터닝된 층이, 배면 표면에서 충돌하는 빛의 적어도 일부의 통과를 차단하기 위해 기판의 그 배면 표면에 형성되고, 기판을 통한 광학적 소통을 위해 광 감지 영역의 적어도 일부와 정렬된 윈도우 개구가 정의되도록 형성되므로, 본 발명의 패키지는 원치 않은 빛이 주어진 패키지의 광 센서 소자의 광 감지 영역으로 반사되는 것을 방지할 수 있다.
도 1 은 공동 계류 출원 제 10/692,816 호에 개시된 발명의 일 예시적 실시형태에 따라 형성된 예시적인 광 감지 전자 패키지의 개략 단면도이다.
도 2a 는 공동 계류 출원 제 10/892,273 호에 개시된 발명의 일 예시적 실시형태에 따라 형성된 예시적인 광 감지 전자 패키지의 개략 단면도이다.
도 2b 는 도 2a 에 도시된 광 감지 전자 패키지 실시형태의 저면도이다.
도 3a 는 본 발명의 일 실시형태에 따라 패터닝된 배면 층을 갖도록 형성된, 도 1 에 도시된 광 감지 전자 패키지 실시형태의 개략 단면도이다.
도 3b 는 도 3a 에 도시된 전자 패키지 실시형태의 개략 상면도이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시형태에 따라 패터닝된 배면 층을 갖도록 형성된, 도 2a, 2b 에 도시된 광 감지 전자 패키지 실시형태의 개략 단면도이다.
도 3a 내지 4 를 참조하면, 각각 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 그 위에 형성된 패터닝된 층 (130) 을 갖는 예시적인 패키지 (10, 20) 가 개략적으로 도시되어 있다. 명료성과 단순성을 위해, 도시된 패키지에서 유사한 구성요소는 유사한 참조 부호로 표시된다.
도시된 각각의 패키지 (10, 20) 를 형성함에 있어서, 통상 광 감지 반도체 웨이퍼에 복수의 다이스 (dice) 가 제공되고, 각각의 다이 (die) 는 복수의 접착 패드와 함께 그 웨이퍼의 전면 표면에 형성된 집적 회로를 갖는다. 웨이퍼는 아래쪽의 집적 회로를 보호하기 위해 그 전면 표면 상에 패터닝된 패시베이션 층을 형성한다. 따라서, 패터닝된 패시베이션 층에는 접착 패드에 개구가 제공된다. 최종 광 감지 다이스 각각은 그 전면, 즉 광 수용 표면에 적어도 하나의 광 감지 영역을 정의한다.
웨이퍼 범핑 (bumping) 은, IBM 에 양도된 미국 특허 제 3,292,240 호 "소형 기능 소자 제조 방법 (Method of Fabricating Microminiature Functional Components)" 에 반영된 것과 같이 그 최초 소개 이래로 널리 사용되어 온 잘 알려진 기술이다. 통상의 웨이퍼 범핑 공정은 웨이퍼 상에 접착 패드에 접속되는 플립 칩 범프 패드를 만들기 위한 하나 이상의 패터닝된 금속층을 형성하는 단계를 포함한다. 플립칩 범프 패드를 위해 사용되는 야금은 보통 언더 범프 야금 (UBM; Under Bump Metallurgy) 이라고 불리며, 통상적으로 접착 패드로의 양호한 고정, 범프 물질에 대한 양호한 확산 장벽 등과 같은 다양한 기능을 제공하기 위해 다층 구조를 사용한다.
많은 범프 물질이 본 기술 분야에 알려져 있다. 이는 금, 니켈, 구리, 및 주로 주석 기반 합금인 땜납 합금을 포함한다.
UBM 을 증착하기 위해 다양한 기술이 본 기술 분야에 알려져 있다. 이는 스퍼터링, 전기 도금, 무전해 도금 등을 포함한다. 또한 범프를 형성하기 위해 다양한 기술이 본 기술 분야에 알려져 있다. 전기 도금 기술은 금 또는 구리 범프를 형성하는데 자주 사용되는 반면, 무전해 증착 기술은 니켈 또는 구리 범프를 형성하는데 자주 사용된다. 땜납 합금 범프의 경우에, 통상 전기 도금 기술 또는 인쇄 기술 중 하나가 이용된다.
본 발명에 따르면, 광 감지 반도체 웨이퍼는, 필수적이지는 않으나 바람직하게는, 실제로 사용되는 구체적인 플립칩 범핑 및 실장 기술에 따라 접착 패드 상에 형성된 UBM 패드를 포함한다. 또는, 본 발명의 광 감지 반도체 웨이퍼가, 필요한 경우, UBM 패드 상에 형성된 플립칩 범프를 더 포함할 수 있다.
기판은 보통 별도로 제조된다. 이 기판은 바람직하게는 초기에, 반도체 웨이퍼가 그 위에 제조된 복수의 다이스를 갖도록 형성되는 것과 거의 동일한 방식으로 배치 (batch) 공정에서 복수의 단위 기판을 형성할 큰 영역을 갖는 웨이퍼 또는 패널 형태로 배치된다. 일반적으로, 기판 물질은 바람직하게는, 의도한 애플리케이션에서 요구되는 충분한 정도의 투명도, 기계적 강도 및 화학적 안정성을 갖는 다.
도시된 광 감지 애플리케이션에서, 기판 물질은 그 배면에 충돌하는 빛을 그 전면 또는 전면 근처에 배치된 광 감지 소자에 전달하도록, 특정 파장 또는 특정 파장 범위에 대해 실질적으로 투명하다. 알맞은 기판 물질은 바람직하게는 유리, 수정, 사파이어, 실리콘 등을 포함하나 이에 제한되지 않으며, 특정 기판 물질의 실제 선택은 의도한 애플리케이션에서의 관심 파장 범위에 따른다. 예시적인 애플리케이션은 예를 들어, X 레이, 자외선, 가시광선, 또는 적외선 스펙트럼 내의 파장에서 동작하는 광 감지 소자를 채용할 수 있다.
기판 물질은 필요한 제조 단계 동안 가해질 온도 및 처리 극단을 견딜 수 있도록 충분한 화학적 내성 및 기계적 안정성을 가져야 할 뿐만 아니라, 결과적인 소자에 기대되는 서비스 수명을 지원하도록 기대되는 환경 요인에 대한 충분한 내성도 가져야 한다. 가시 광선 파장 범위에서 동작하는 광 감지 소자용의 바람직한 기판 물질은 광학 애플리케이션에 채용되는 것으로 기술 분야에 알려진 여하한 적당한 유리 물질이다. 그러한 유리 물질은 적당한 정도의 화학적 안정성 및 온도 안정성을 가지고, 많은 소스로부터 합리적인 비용으로 쉽게 입수 가능한 경향이 있다.
의도한 애플리케이션의 요구 사항에 따라, 기판은 그를 통한 광 전달을 향상시키기 위하여 그 하나 이상의 표면 상에 하나 이상의 얇은 필름 층으로 코팅될 수 있다. 그러한 코팅은, 관심 스펙트럼 전체에 대해 빛의 반사 손실을 최소화하는 역할을 하는, 광학 기술 분야의 당업자에게 잘 알려진 소위 무반사 코팅 (ARC; anti-reflection coating) 유형의 것일 수 있다. 유사하게, 기판은 특정 범위 파장에서 그를 통한 빛의 전달을 향상시키거나 감소시키기 위하여 그 하나 이상의 표면 상에 하나 이상의 얇은 필름 층으로 코팅될 수 있다. 그러한 코팅은 역시 광학 기술 분야에서 알려진 "광학 필터링" 유형의 것이다. 일 예는 칩-온-보드 (chip-on-board) 휴대 전화 카메라 모듈 용으로 적외선 (IR) 저지 필터 (cut filter) 유리가 사용되는 것과 거의 동일한 방식으로 사용되는 적외선 저지 필터 코팅이다.
전기적 접속 라인을 만들기 위해, 하나 이상의 패터닝된 금속층 (110) 이 기판 (100) 의 전면 표면 (105) 상에 형성된다. 그리고, 그에 의해 정의된 접속 라인을 보호하기 위해 패터닝된 금속층 (110) 상에 하나 이상의 패터닝된 패시베이션 층 (120) 이 형성된다. 이 패터닝된 패시베이션 층 (120) 은 기판 측에 접착 패드를 만들기 위한 개구를 갖도록 형성된다. 이들 접착 패드는 기판 (100) 의 접속 라인과 광 센서 (200), 외부 시스템, 그리고 존재하는 기타 다른 소자들 사이에 전기적 상호 접속이 이루어질 수 있도록 한다.
본 발명에 따르면, 접착 패드 자체가 플립칩 범프를 만드는데 충분히 적합하지 않은 경우, 기판은, 필수적인 것은 아니나 바람직하게는, 접착 패드 상에 형성되는 UBM 패드를 더 포함할 수 있다. 그들이 충분히 적합한지 여부는 주로 구체적인 접착 패드 물질 및 사용되는 플립칩 기술에 따른다. 또한, 본 발명에 따르면, 필수적인 것은 아니지만 기판은 UBM 패드 상에 형성되는 플립칩 범프를 더 포함할 수 있다.
도 3a 및 도 4 의 각각의 실시형태에 나타난 바와 같이, 하나 이상의 광 센 서 다이가, 바람직하게는 공지된 적당한 플립칩 조립 공정을 이용하여, 단위 기판 (100) 상에 실장된다. 플립칩 조립 공정은 사용되는 범프 물질에 따라 적당하게, 다양한 많은 변화를 가질 수 있다. 가장 일반적으로 사용되는 플립칩 실장 공정 중 하나에 따르면, 플립칩 접합은 납땜 범프를 이용하여 형성된다. 이 공정으로, 납땜 범프된 다이가 대응하는 납땜 범프 패드를 갖는 기판 상에 배치되고, 그 후 플럭스를 적용하여 땜납 물질의 고유 녹는점까지 가열된다.
알려진 다른 공정은 여하한 적당한 접착 패드에 금 범프를 접합하기 위한 열-음파 (thermo-sonic) 또는 열 압착 (thermo-compression) 접착을 포함한다. 열 압착 접착 공정은 균일 도전성 접착제 (ICA; Isotropic Conductive Adhesive), 비균일 도전성 접착제 (ACA; Anisotropic Conductive Adhesive), 또는 불균일 도전성 필름 (ACF; Anisotropic Conductive Film) 으로 예를 들어 금, 니켈 또는 구리 범프를 여하한 적당한 범프 또는 패드에 접합하는데 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 전자 패키지 (10, 20) 는 어떤 구체적 플립칩 범프 물질 또는 플립칩 조립 공정에 제한되지 않는다. 그러한 물질 및 공정의 구체적인 선택은 의도한 애플리케이션의 구체적 요구 사항에 따를 것이다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 전자 패키지 (10, 20) 는, 광 감지 반도체 다이 (200) 와 기판 (100) 사이의 간극 (gap) 을 채우는 밀봉 구조 (140) 를 포함하여, 광 감지 반도체 다이 (200) 의 광 감지 영역 (150) 에 폐쇄된 공동 (cavity) 을 정의한다.
본 발명에 따르면, 패키지 (10, 20) 는 기판의 배면, 즉 광 충돌 표면 상에 형성된 패터닝된 층 (130) 을 더 포함한다. 이 패터닝된 층 (130) 은 광 감지 영역 (150) 의 적어도 부분 (150') 과 정렬된 윈도우 개구 (132) 를 형성하고, 이에 의해 패터닝된 층 (130) 은, 도 3b 에 가장 잘 도시된 바와 같이, 효과적으로 부분 (150') 을 프레이밍 (framing) 하여 예를 들어 산란 광 (stray light) 의 입사에 의한 광학적 간섭 (interference) 을 최소화한다.
이 배면 패턴닝된 층 (130) 의 가장 중요한 요구 사항은, 관심 파장의 광을 흡수하는 능력이다. 예를 들어 가시 광선 범위에서, 관심 파장의 광에 대해 충분히 불투명한 흑색 또는 기타 착색제 (coloring agent) 를 갖는 폴리머 또는 에폭시 물질이 패터닝된 층 (130) 으로서 채용될 수 있다.
이 패터닝된 배면 층 (130) 은 공지된 여하한 적당한 방법을 이용하여 형성될 수 있다. 액체 인캡슐런트 (encapsulant) 또는 폴리머 물질을 이용한 스텐실 (stencil) 또는 스크린 인쇄가 층 (130) 을 도포하고 적절히 패터닝하는 가장 간단한 방법 중 하나이다. 다른 적당한 방법은 기판 표면 상으로 액체 인캡슐런트를 니들 디스펜싱 (needle dispensing) 하는 것을 포함한다. 이렇게 도포되는 액체 인캡슐런트 물질의 적당한 점도 (viscosity) 는 약 3,000 - 80,000 센티푸아즈 (cp) 의 범위이다. 그러면, 층 (130) 의 두께는 부분적으로 물질의 점도 및 채용된 도포 방법에 의존하지만, 바람직하게는 약 4 - 100 마이크로미터의 범위이다. 어떠한 도포 물질 및 방법이 채용되던지, 패터닝된 층의 형성 동안 광 감지 영역 (150) 상에 배치된 기판의 그 부분 (개구 (132) 내의 내측 영역) 을 오염시키는 것을 방지하기 위한 적절한 조치가 취해지는 것이 중요하다.
패터닝된 배면 층 (130) 을 형성하는 또 다른 방법은 스핀 코팅 및 패터닝이다. 많은 스핀 가능한 폴리머 물질이 상용화되어 있다. 그들은 광-정의가능 (photo-definable) 유형 또는 비 광-정의가능 (non-photo-definable) 유형 중 하나로 이용 가능하다; 그러나, 본 분야에서 광-정의가능 유형이 더 널리 이용된다. 그러한 물질은 유전체 중간층 (interlayer) 또는 버퍼 코팅 기술로 도포되는 경우가 많다. 통상의 물질 점도는 약 1,000 - 4,000 센티푸아즈 범위이다.
그들은 가시 광선 파장 범위에서 적어도 부분적으로는 투명한 경향이 있기 때문에, 가시 광선 범위에서 충분한 비 투과성을 얻기 위해서는 충분한 불투명도 (opacity) 를 갖는 흑색 또는 기타 착색제를 폴리머 물질에 추가하는 것이 필요할 수 있다. 스핀 코팅 및 패터닝 방식으로, 물질의 점도에 따라 통상적으로 약 4 - 20 마이크로미터 범위의 두께가 구현될 수 있다. 스크린 또는 스텐실 인쇄나 니들 디스펜싱에 비해 이 스핀 코팅 및 패터닝 방법이 우수한 점은, 광 감지 영역 (150) 상의 기판 오염 가능성이 낮고 막 균일성이 뛰어나다는 점이다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 스핀 코팅 및 패터닝을 위한 현상 (developing) 기술을 이용하여 광-정의가능 폴리머 물질의 기판 (100) 상에 약 4 - 20 마이크로미터 내의 범위의 두께로 패터닝된 배면 층 (130) 이 형성된다. 바람직하게는, 패터닝된 층 (130) 을 위한 물질은 관심 파장 내의 광에 대해 충분한 흡수성을 보인다.
본 발명에 따라 형성된 특유한 패키지는, CCD 또는 CMOS 와 같은 다양한 유 형의 공지된 기술로 제조된 모든 종류의 광 센서 또는 광 검출기에 적용할 수 있다. 본 발명은, 캠코더, 디지털 스틸 카메라, PC 카메라, 이동 전화 카메라, PDA 및 핸드헬드 카메라, 보안 카메라, 장난감, 자동차 장비, 바이오메트릭스 등과 같이 영역 이미지 센서가 사용되는 곳 어디에도 적용할 수 있다. 본 발명은 또한 팩스 기계, 스캐너, 바코드 리더 및 스캐너, 디지털 복사기 등에 사용되는 것과 같은 선형 어레이 이미지 센서에 적용할 수 있다. 동일하게, 모션 디텍터, 광 레벨 센서, 위치 또는 추적 시스템 등에 사용되는 단일 다이오드 또는 4-쿼드런트 (quadrant) 다이오드와 같은 비 이미징 (non-imaging) 광 센서의 패키징에도 적용할 수 있다. 또한, 본 발명은 특정한 소정 영역에서만 밀봉을 필요로 하는 다른 일반적인 전자 패키지에도 적용 가능하다.
본 발명이 그 구체적인 형태 및 실시형태와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고도 상술한 것 외의 다양한 변형이 이루어질 수 있음을 인식할 수 있을 것이다. 예를 들어, 구체적으로 도시되거나 설명된 구성 요소는 균등한 구성 요소로 대체될 수 있고, 어떤 특성은 다른 특성과 독립적으로 사용될 수 있으며, 어떤 경우에는 제조 또는 조립 단계의 구체적인 조합이 역전되거나 삽입될 수 있는데, 이들 모두는 첨부된 청구범위에서 정의된 본 발명의 사상 또는 범위를 벗어나지 않는다.

Claims (20)

  1. (a) 소정의 파장범위 내의 광에 대해 실질적으로 투명한 물질로 형성되고, 그 대향 측면에 전면 및 배면 표면을 갖는 기판;
    (b) 상기 기판에 결합되고, 상기 배면 표면에 충돌 (impinging) 하는 광을 수용하고 상기 기판을 통해 통과시키기 위해 상기 기판의 상기 전면 표면에 대향하는 하나 이상의 광 감지 영역을 정의하는 하나 이상의 광 감지 반도체 다이; 및
    (c) 상기 배면 표면에 충돌하는 광의 적어도 일부의 통과를 차단하기 위해 상기 기판의 상기 배면 표면 상에 형성되고, 상기 기판을 통한 광학적 소통을 위해 상기 광 감지 영역의 적어도 일부와 정렬된 윈도우 개구를 정의하는 패터닝된 층을 포함하는 광 감지 소자 패키지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 윈도우 개구는 직사각형의 형상이고, 상기 광 감지 영역 내에서 주변 범위에 배치되는 것을 특징으로 하는 광 감지 소자 패키지.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 패터닝된 층은 상기 소정의 파장범위 내의 광에 대해 흡수성인 (absortive) 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 광 감지 소자 패키지.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 패터닝된 층은, 액체 인캡슐런트 (encapsulant) 물질, 에폭시 물질 및 폴리머 물질로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나의 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 광 감지 소자 패키지.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 패터닝된 층은 상기 소정의 파장범위 내의 광에 대하여 실질적으로 불투명한 착색제 (coloring agent) 를 함유하는 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 광 감지 소자 패키지.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 패터닝된 층은 실질적으로 약 4 내지 100 마이크로미터의 범위 내의 두께를 갖는 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 광 감지 소자 패키지.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 기판의 상기 배면 표면 상에 형성된 상기 패터닝된 층은, 스텐실 인쇄된 층, 스크린 인쇄된 층, 니들 디스펜싱된 층, 스핀 코팅 및 패터닝된 층, 및 스핀 코팅 및 광 현상된 (photo-developed) 층으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나의 유형인 것을 특징으로 하는 광 감지 소자 패키지.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 소정의 파장범위는 가시 파장범위를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 감지 소자 패키지.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 광 감지 반도체 다이는 상기 기판의 상기 전면 표면으로부터 간극 (gap) 에 의해 이격되는 것을 특징으로 하는 광 감지 소자 패키지.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 간극 주위로 연장하고 상기 간극을 포획 (enclose) 하여 상기 광 감지 영역과 상기 기판 전면 표면의 일부 사이에 밀봉된 공동 (cavity) 을 정의하도록, 상기 광 감지 반도체 다이와 상기 기판 사이에 배치된 밀봉 구조를 더 포함하는 광 감지 소자 패키지.
  11. (a) 소정의 파장범위 내의 광에 대해 실질적으로 투명한 물질로 형성되고, 그 대향 측면들에 전면 및 배면 표면을 갖는 기판으로서, 상기 전면 표면은 내부 영역 및 상기 내부 영역 주위에서 연장하는 외부 영역을 갖고, 상기 외부 영역에는 상기 기판의 접속 라인 (interconnection line) 및 패시베이션 (passivation) 층이 형성된, 기판;
    (b) 상기 기판의 전면 표면의 상기 외부 영역에 결합되고, 상기 배면 표면에 충돌 (impinging) 하는 광을 수용하고 그를 통해 통과시키기 위해 상기 기판의 전면 표면의 상기 내부 영역에 대향하는 하나 이상의 광 감지 영역을 정의하는 하나 이상의 광 감지 반도체 다이; 및
    (c) 상기 배면 표면에 충돌하는 광의 적어도 일부를 흡수하기 위해 상기 기판의 상기 배면 표면 상에 형성되는 패터닝된 층으로서, 상기 기판을 통한 광학적 소통을 위해 상기 광 감지 영역의 적어도 일부와 정렬된 윈도우 개구 주위에 형성되어, 상기 광 감지 영역의 적어도 일부가 광 간섭을 최소화하기 위해 실질적으로 프레이밍되는 (enframed), 패터닝된 층을 포함하는 광 감지 소자 패키지.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 윈도우 개구는 직사각형 형상이고 상기 광 감지 영역 내에서 주변 범위에 배치되는 것을 특징으로 하는 광 감지 소자 패키지.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 패터닝된 층은, 액체 인캡슐런트 (encapsulant) 물질, 에폭시 물질 및 폴리머 물질로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나의 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 광 감지 소자 패키지.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 패터닝된 층은 실질적으로 약 4 내지 100 마이크로미터의 범위 내의 두 께를 갖는 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 광 감지 소자 패키지.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 기판의 상기 배면 표면 상에 형성된 상기 패터닝된 층은, 스텐실 인쇄된 층, 스크린 인쇄된 층, 니들 디스펜싱된 층, 스핀 코팅 및 패터닝된 층, 및 스핀 코팅 및 광 현상된 (photo-developed) 층으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나의 유형인 것을 특징으로 하는 광 감지 소자 패키지.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 패터닝된 층은 실질적으로 불투명한 착색제 (coloring agent) 를 함유하는 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 광 감지 소자 패키지.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 기판은 가시 파장범위 내의 광에 대하여 실질적으로 투명한 유리 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 광 감지 소자 패키지.
  18. (a) 가시 파장범위 내의 광에 대해 실질적으로 투명한 물질로 형성되고, 그 대향 측면들에 전면 및 배면 표면을 갖는 기판으로서, 상기 전면 표면은 내부 영역 및 상기 내부 영역 주위에서 연장하는 외부 영역을 갖고, 상기 외부 영역에 상기 기판의 접속 라인 (interconnection line) 및 패시베이션 (passivation) 층이 형성 된, 기판;
    (b) 상기 기판 전면 표면의 상기 외부 영역에 플립칩 접속에 의해 결합되고, 상기 배면 표면에 충돌 (impinging) 하는 광을 수용하고 그를 통해 통과시키기 위해 상기 기판 전면 표면의 상기 내부 영역에 대향하는 하나 이상의 광 감지 영역을 정의하는 하나 이상의 광 감지 반도체 다이로서, 상기 광 감지 영역은 상기 내부 영역으로부터 간극 (gap) 에 의해 이격되는, 광 감지 반도체 다이;
    (c) 상기 간극 주위로 연장하고 상기 간극을 포획 (enclose) 하여 상기 광 감지 영역과 상기 기판 전면 표면의 상기 내부 영역의 적어도 일부 사이에 밀봉된 공동 (cavity) 을 정의하도록, 상기 광 감지 반도체 다이와 상기 기판 사이에 배치된 밀봉 구조; 및
    (d) 상기 배면 표면에 충돌하는 광의 적어도 일부를 흡수하기 위해 상기 기판의 상기 배면 표면 상에 형성되고, 상기 전면 표면의 상기 내부 영역의 적어도 일부를 광학적으로 프레이밍 (enframe) 하는 윈도우 개구를 정의하는 패터닝된 층으로서, 상기 윈도우 개구는 상기 기판을 통한 광학적 소통을 위해 상기 광 감지 영역의 적어도 일부와 정렬된, 패터닝된 층을 포함하는 통합 (integrated) 광 감지 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 기판의 상기 배면 표면 상에 형성된 상기 패터닝된 층은 스핀 코팅 및 광 현상된 (photo-developed) 유형의 것이고, 상기 패터닝된 층은 실질적으로 불투 명한 착색제를 포함하는 스핀 가능한(spinnable) 감광성 (photo-definable) 폴리머 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 통합 광 감지 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 패터닝된 층은 실질적으로 약 4 내지 20 마이크로미터의 범위 내의 두께를 갖는 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 통합 광 감지 장치.
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