KR20160020371A - 디지털 방사 센서 패키지 - Google Patents
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Abstract
방사 검출 장치는, 방사 센서 칩, 방사 센서 칩 아래의 집적 회로 칩, 상기 방사 센서 칩 위의 광학 요소를 수직으로 쌓아올린 구성으로 포함한다. 방사 센서 칩은 방사 검출 요소 및 방사 검출 요소에 결합되고 하부면에서 노출되는 전기 전도성 컨택트를 갖는다. 집적 회로 칩은 집적 회로와 상기 집적 회로에 결합되고 상부면에서 노출되는 전기 전도체를 갖는다. 상기 방사 센서 칩의 하부면에서의 전기 전도성 컨택트는 상기 집적 회로 칩의 상부면에서 전기 전도체에 물리적으로 그리고 전기적으로 결합된다. 상기 광학 요소는, 방사 검출 요소가 검출하도록 구성되는 파장에서의, 입사되는 방사를 패스하도록 구성된다.
Description
본 개시는 디지털 방사 센서 패키지에 관한 것이고, 보다 상세하게는, 방사 센서 칩(radiation sensor chip), 상기 방사 센서 칩 아래의 집적 회로 칩, 및 상기 방사 센서 칩 위의 광학 요소를 쌓아올린(stacked) 구성으로 포함하는 디지털 방사 센서 패키지에 관한 것이다.
다양한 방사 검출 기술들이 있다. 예컨대, 열전대열(thermopile)은 열 에너지를 전기 에너지로 변환한다. 일반적으로, 열전대열은, 보통 직렬로, 함께 연결되는 몇몇의 써모커플(thermocouple)들을 포함한다. 다른 예로서, 포토다이오드가 광을 전기 에너지로 변환한다. 방사 검출 기술에 대해 사용 가능한 다양한 패키징 설계들이 또한 있다. 하지만, 컴팩트한, 고성능의 패키징 설계에 대한 필요가 남아 있다.
일 양태에 있어서, 방사 검출 장치는, 방사 센서 칩, 방사 센서 칩 아래의 집적 회로 칩, 상기 방사 센서 칩 위의 광학 요소를 수직으로 쌓아올린 구성으로 포함한다. 방사 센서 칩은 방사 검출 요소 및 방사 검출 요소에 결합되고 하부면에서 노출되는 전기 전도성 컨택트(contact)를 갖는다. 집적 회로 칩은 집적 회로와 상기 집적 회로에 결합되고 상부면에서 노출되는 전기 전도체를 갖는다. 상기 방사 센서 칩의 하부면에서의 전기 전도성 컨택트는 상기 집적 회로 칩의 상부면에서 전기 전도체에 물리적으로 그리고 전기적으로 결합된다. 상기 광학 요소는, 방사 검출 요소가 검출하도록 구성되는 파장에서의, 입사되는 방사를 패스하도록 구성된다.
다른 양태에 있어서, 방사 검출 장치를 제조하는 방법이 기술된다. 장치는, 집적 회로 칩, 방사 센서 칩, 및 광학 요소를 수직으로 쌓아올린 구성으로 포함한다. 상기 방법은, 방사 검출 요소 및 상기 방사 검출 요소에 결합되고 방사 센서 칩의 하부면에서 노출되는 전기 전도성 컨택트를 갖는 상기 방사 센서 칩을 제공하는 것을 포함한다. 상기 방사 센서 칩은 상기 방사 센서 칩 아래의 집적 회로 칩에 결합된다. 상기 집적 회로 칩은 집적 회로 및 상기 집적 회로에 결합되고 상기 방사 센서 칩의 하부면을 향하는 집적 회로 칩의 상부면에서 노출되는 전기 전도체를 갖는다. 상기 방사 센서 칩은 상기 방사 센서 칩 위의 광학 요소에 결합된다. 광학 요소는 방사 검출 요소가 검출하도록 구성되는 파장에서의, 입사되는 방사를 패스(pass)하도록 구성된다. 방사 센서 칩을 집적 회로 칩에 결합하는 것은, 방사 센서의 하부면에서의 전기 전도성 컨택트를 집적 회로 칩의 상부면에서의 전기 전도체에 물리적으로 그리고 전기적으로 결합하는 것을 포함한다.
몇몇의 구현들에 있어서, 하나 이상의 하기의 장점들이 존재한다.
예컨대, 전형적인 구현에 있어서, 본 명세서에 기술된 기술들과 구조들이, 특히 기존의 표면 실장 기술 설계에 비해서, 고도의 실행 능력을 제공하는 단순하고, 작고, 저가의, 전체 패키지 설계를 제공하는 것을 가능케 한다. 이러한 기술들 및 구조들은, 볼륨 및 높이가 특히 주요하거나, 고성능이 아직 여전히 요구되거나, 적어도 높게 소망될 수 있는, 예컨대, 모바일 전자기기 플랫폼내에 포함되는 다양한 어플리케이션들내에 유리하게 적용될 수 있다.
몇몇은 구현들, 예컨대, 열전대열을 활용하는 것들은. 전화 통화를 하는 사용자의 피부 측정들, 주변 온도 측정들(예컨대, 대상들이 차갑거나 뜨거울 수 있음) 및 인간의 부근에 기초하는 웨이크-업 트리거(wake-up trigger)를 촉진하기 위해 소프트웨어 어플리케이션과 관련하여 사용될 수 있다. 몇몇 구현들에 있어서, 예컨대, 포토다이오드들을 활용하는 것들은, (예컨대, 발광 다이오드를 이용하여) 검출될 영역을 조명하도록 미니어쳐 제스쳐 검출(miniature gesture sensing)을 촉진하는데 사용될 수 있다. 다수 픽셀들(예컨대, 2개 또는 4개)의 사용은 위치 또는 방향성 검출을 촉진할 수 있다.
전형적인 구현에 있어서, 본 명세서에 기술된 기술들과 구조들은 그 감도에 크게 영향을 주는 센서들의 활성(검출) 영역을 절충하지 않고 작은 전체 패키지 볼륨을 촉진시키고, ASIC 제어기 회로들내에서 구동될 더 고급 센서 신호 처리 알고리즘을 가능케 하도록, 그 칩 상의 특수 용도 집적회로를 위한 합리적인 영역을 더 또한 가능케 한다.
다른 특징들 및 장점들이 상세한 설명 및 도면으로부터, 그리고 청구범위로부터 명백해질 것이다.
도 1a는 방사 센서 조립체의 개략적인 측면도이다.
도 1b는 도 1a의 방사 센서 조립체의 내부가 보이도록 한 평면도이다.
도 2a는 방사 센서 조립체의 개략적인 측면도이다.
도 2b는 도 2a의 방사 센서 조립체의 내부가 보이도록 한 평면도이다.
도 3a는 방사 센서 조립체의 개략적인 측면도이다.
도 3b는 도 3a의 방사 센서 조립체의 내부가 보이도록 한 평면도이다.
도 4a는 방사 센서 조립체의 개략적인 측면도이다.
도 4b는 도 4a의 방사 센서 조립체의 내부가 보이도록 한 평면도이다.
도 5a는 방사 센서 조립체의 개략적인 측면도이다.
도 5b는 도 5a의 방사 센서 조립체의 내부가 보이도록 한 평면도이다.
도 6a는 방사 센서 조립체의 개략적인 측면도이다.
도 6b는 도 6a의 방사 센서 조립체의 내부가 보이도록 한 평면도이다.
도 7a는 방사 센서 조립체의 개략적인 측면도이다.
도 7b는 도 7a의 방사 센서 조립체의 내부가 보이도록 한 평면도이다.
도 8a는 방사 센서 조립체의 개략적인 측면도이다.
도 8b는 도 8a의 방사 센서 조립체의 내부가 보이도록 한 평면도이다.
도 9는 다양한 제조 스테이지들에서의 방사 검출 장치를 나타낸 일련의 개략적인, 단면도들이다.
도 10은 다양한 제조 스테이지들에서의 방사 검출 장치를 나타낸 일련의 개략적인, 단면도들이다.
도 11은 다양한 제조 스테이지들에서의 방사 검출 장치를 나타낸 일련의 개략적인, 단면도들이다.
도 12는 다양한 제조 스테이지들에서의 방사 검출 장치를 나타낸 일련의 개략적인, 단면도들이다.
도 13은 다양한 제조 스테이지들에서의 방사 검출 장치를 나타낸 일련의 개략적인, 단면도들이다.
도 14는 밀리미터로 나타낸 치수들을 가진 예시적인 집적 회로 칩의 개략적인 단면도이다.
동일한 참조 번호들은 동일한 요소들을 말한다.
도 1b는 도 1a의 방사 센서 조립체의 내부가 보이도록 한 평면도이다.
도 2a는 방사 센서 조립체의 개략적인 측면도이다.
도 2b는 도 2a의 방사 센서 조립체의 내부가 보이도록 한 평면도이다.
도 3a는 방사 센서 조립체의 개략적인 측면도이다.
도 3b는 도 3a의 방사 센서 조립체의 내부가 보이도록 한 평면도이다.
도 4a는 방사 센서 조립체의 개략적인 측면도이다.
도 4b는 도 4a의 방사 센서 조립체의 내부가 보이도록 한 평면도이다.
도 5a는 방사 센서 조립체의 개략적인 측면도이다.
도 5b는 도 5a의 방사 센서 조립체의 내부가 보이도록 한 평면도이다.
도 6a는 방사 센서 조립체의 개략적인 측면도이다.
도 6b는 도 6a의 방사 센서 조립체의 내부가 보이도록 한 평면도이다.
도 7a는 방사 센서 조립체의 개략적인 측면도이다.
도 7b는 도 7a의 방사 센서 조립체의 내부가 보이도록 한 평면도이다.
도 8a는 방사 센서 조립체의 개략적인 측면도이다.
도 8b는 도 8a의 방사 센서 조립체의 내부가 보이도록 한 평면도이다.
도 9는 다양한 제조 스테이지들에서의 방사 검출 장치를 나타낸 일련의 개략적인, 단면도들이다.
도 10은 다양한 제조 스테이지들에서의 방사 검출 장치를 나타낸 일련의 개략적인, 단면도들이다.
도 11은 다양한 제조 스테이지들에서의 방사 검출 장치를 나타낸 일련의 개략적인, 단면도들이다.
도 12는 다양한 제조 스테이지들에서의 방사 검출 장치를 나타낸 일련의 개략적인, 단면도들이다.
도 13은 다양한 제조 스테이지들에서의 방사 검출 장치를 나타낸 일련의 개략적인, 단면도들이다.
도 14는 밀리미터로 나타낸 치수들을 가진 예시적인 집적 회로 칩의 개략적인 단면도이다.
동일한 참조 번호들은 동일한 요소들을 말한다.
도 1a는 방사 센서 칩(102)(예컨대, 단일 열전대열을 포함하는 것), 방사 센서 칩(102) 아래의 집적 회로 칩(104) 및 방사 센서 칩(102) 위의 광학 요소(106)를 쌓아올린 구성으로 포함하는 방사 센서 조립체(100)를 나타낸다. 예시된 구현에 있어서, 방사 센서 칩(102), 집적 회로 칩(104) 및 광학 요소(106)는 실질적으로 수직 방향으로 서로 정렬된다. 보다 상세하게, 방사 센서 칩(102)과 집적 회로 칩(104)이 쌓아올린 구성의 그 구성요소들간의 집적적인 전기 연결을 촉진하도록 정렬되어 있다. 추가적으로, 방사 센서 칩(102)과 광학 요소(106)는, 방사 검출 요소들이 적절한 검출 기능성을 보장하도록 조립체(100)의 광학 축에 관하여 적절히 위치될 것을 보장하도록 정렬된다. 나타낸 특정 예에 있어서, 예시된 구성 요소들의 개개의 외부 에지들이 서로 또한 정렬되어 있다.
전형적인 구현에 있어서, 이러한 쌓아올린 구성, 및 본 명세서의 다른 곳에서 기술된 것들과 같은, 다른 쌓아올린 구성은 단순하고, 컴팩트하며 저가의 센서 조립체 설계를 제공한다. 또한, 전형적인 구현에 있어서, 센서 설계는, 방사 검출요소들을 수용하는데 사용될 수 있는 큰 표면적에 부분적으로 기안하여 그리고/또는 집적 회로를 수용하는데 사용될 수 있는 대량의 공간에 부분적으로 기인하여 고도의 실행 능력을 제공하며, 그것은, 대량의 공간의 결과로서, 복잡한 신호 처리 및 인터페이싱 기능성들을 지원하도록 설계될 수 있다.
또한, 전형적인 구현에 있어서, 본 명세서에 기술된 개념들은 낮은 높이의 패키지, 모든 디지털 출력, 적외선 또는 근 적외선 센서를 제공한다. 전형적인 구현에 있어서, 예컨대, 도 1a의 높이(“h”) 또는 전체 패치지의 두께는, 약 1.0 밀리미터(예컨대, 약 0.6 mm와 1.4 mm 사이, 또는 약 0.9 mm와 1.1 mm 사이)이다. 제스쳐, 움직임, 온도 및 부근 측정들을 촉진하도록 센서내에 다수의 검출 요소들(예컨대, 2개, 3개, 4개 또는 그 이상)을 포함하는 선택이 있다. 이러한 기술은, 볼륨 및 높이가 특히 주요하지만 고도의 성능이 여전히 요구되는 모바일 전자기기 플랫폼들에서 특히 이상적일 수 있다.
방사 센서 칩(102)은 집적 회로 칩(104)과 광학 요소(106) 사이에 중앙 배치된다. 방사 센서 칩(102)은 방사를 검출할 수 있고, 검출된 방사를 표현하는 직접 회로 칩(104)에 전기 신호를 전달할 수 있다.
방사 센서 칩(102)은 기판(108)의 부분을 통해 연장되는 중앙 배치된 개구(110)를 규정하는 기판(108) 및 개구(110)의 바닥에서 중앙 배치된 개구(110)를 가로질러 연장되는 멤브레인(membrane)(112)을 갖는다. 개구는 일반적으로, 방사 검출 요소(들)가 방사를 받아들이는 센서 영역(즉, 개구의 바닥에서의 영역)을 최대화하도록 크기를 갖는다. 몇몇의 구현들에 있어서, 센서 조립체(100)의 총 길이(도면에서 “L”)는 약 1.0 mm(예컨대, 약 0.8 mm와 1.6 mm 사이)이고 개구(110)의 폭은 약 0.7 mm(예컨대, 약 0.5 mm와 1.3 mm 사이, 또는 약 0.6 mm와 0.8 mm 사이)이다.
방사 센서 칩(102)의 기판(108)은 사실상 임의의 유형의 재료일 수 있다. 일반적으로, 기판은, 기판(108)의 더 두꺼운 벽 섹션들(116)내의 적절한 정도의 구조적 단단함을 제공할 수 있고, 또한 기판(108)의 더 얇은 멤브레인(112) 섹션의 하부면상의 방사 검출 요소들(114)에 대한 어느 정도의 단열을 제공할 수 있다. 몇몇의 구현들에 있어서, 방사 센서 칩(102)의 기판(108)은 실리콘이다. 멤브레인은 방사 검출 요소(114)가 검출하도록 설계되는 방사의 파장(들)이 무엇이라도 적어도 실질적으로 투과될 수 있어야 한다. 만약, 방사 검출 요소가 예컨대 적외선 센서라면, 검출된 방사는 약 700 나노미터로부터 약 1000 미크론까지의 파장들을 포함할 수 있다. 만약, 방사 검출 요소가 예컨대 포토다이오드라면, 검출될 방사는 약 0.2 미크론으로부터 약 3.5 미크론까지일 수 있다.
멤브레인(112)의 하부면상에는 방사 검출 요소(114)가 있다. 방사 검출 요소(114)는 실상 임의의 유형의 방사 검출 요소일 수 있다. 예를 들어, 몇몇의 구현들에 있어서, 방사 검출 요소(114)는 열전대열이다. 일반적으로, 열전대열은 열 에너지를 전기 에너지로 변환하는 전자 디바이스이다. 그것은 일반적으로, 단일 직류(DC) 출력을 생성하도록, 보통 직렬로 또는, 덜 일반적으로, 병렬로, 전기적으로 연결되는 몇몇의 열전대열들로 구성된다. 다른 예로서, 몇몇의 구현들에 있어서, 방사 검출 요소(114)는 포토다이오드이다. 일반적으로, 포토다이오드는, 광에 노출될 때, 그 전기 저항에 전위차 또는 변화를 발생시키는 반도체 다이오드이다. 몇몇의 구현들에 있어서, 방사 검출 요소(114)는, 서로 직렬로 그리고/또는 병렬로 연결되는 다수의 열전대열, 포토다이오드들 등을 포함할 수 있다. 몇몇의 구현들에 있어서, 활성 검출 요소(114)(도시되지 않음) 아래에 일체로 포함되는 추가적인 적외선 흡수 층이 있을 수 있다. 이러한 흡수 층은 멤브레인(118)과 검출 요소(114)를 가로질러, 광학 요소들(106)에 들어가는 적외선 방사를 흡수할 것이다. 흡수된 방사는 검출 요소의 온도를 상승시킬 것이고, 그에 의해 들어오는 방사에 관련된 출력 신호를 유도한다.
예시된 구현에 있어서, 방사 검출 요소(114)는 방사 검출 요소(114)에 의해 검출되는 방사량에 대응하는 출력 전압을 생성하도록 구성된다. 방사 검출 요소(114)는 집적 회로 칩(104)을 향하는 방사 센서 칩(102)의 하부면에서 한 쌍의 전기 전도성 출력 컨택트(contact)(118)들에 전기적으로 결합된다. 각각의 전기 전도성 출력 컨택트들(118)은 기판(108)의 하부면의 외부 에지 근처에 있다. 동작 동안에, 방사 검출 요소들로부터의 출력 전압이 전기 전도성 출력 컨택트들(118)을 가로질러 나타난다.
일반적인 구현에 있어서, 방사 센서 칩(102)은 약 0.4 밀리미터(예컨대, 약 0.3 mm로부터 약 0.5 mm까지, 또는 약 0.35 mm로부터 약 0.45 mm 까지)의 전체 두께(즉, 예시된 예에 있어서 상부로부터 하부까지)를 갖는다.
집적 회로 칩(104)은 방사 센서 칩(102) 아래에 있다. 집적 회로 칩(104)은 방사 센서 칩(102)으로부터 수신되는 전기 신호들을 처리하고 외부 회로(도시되지 않음)와 인터페이스할 수 있다.
집적 회로 칩(104)은 기판(120)을 갖는다. 집적 회로 칩(104)의 기판(120)은 실상 임의의 유형의 재료일 수 있다. 일반적으로, 기판(120)은 집적 회로 칩(104)에 적절한 정도의 구조적 단단함을 제공할 수 있는 재료이어야 한다. 기판(120)은 또한 집적 회로의 어느 정도의 보호를 제공하기에 적절한 재료이어야 한다. 일반적인 구현에 있어서, 집적 회로 칩(104)의 기판(120)은 실리콘이다.
집적 회로 칩(104)의 기판(120)은 방사 센서 칩(102)을 향하는 그 상부면내에 내부 공동(cavity)(122)을 규정한다. 내부 공동(122)은, 집적 회로 칩(104)이 예로서 도 1a에 도시된 바와 같이 방사 센서 칩(102)에 물리적으로 결합될 때, 내부 공동(122)이 방사 검출 요소(114)의 (적어도 일부의) 아래의 빈 공간을 제공하도록, 구성된다. 이러한 빈 공간은, 방사 검출 요소(114)가 그 자신의 검출 기능성을 촉진하도록 적절히 단열될 것을 보장하는데 도움을 준다.
집적 회로(도시되지 않음)는 기판(120) 내부에 있거나 기판(120)에 물리적으로 결합된다. 집적 회로는 실상 임의의 유형의 집적 회로(예컨대, CMOS-기반 회로)일 수 있고, 예컨대, 방사 센서 칩(102)으로부터의 전기적 신호들을 처리하는 것을 촉진하도록 그리고/또는 외부 회로 구성 요소들(도시되지 않음)과 인터페이스하도록 순응될 수 있다. 집적 회로는 특수 용도 집적 회로(ASIC)일 수 있다. 일반적으로, ASIC은 범용 용도를 위해 의도되기 보다는, 특정 용도를 위해 주문 제작된 집적 회로이다.
쓰루-실리콘 비어(through-silicon via)(124)는 집적 회로 칩(104)의 기판(120)을 관통한다. 각각의 쓰루-실리콘 비어의 상단(126)은 기판(120)의 상부면에서 노출되고, 방사 센서 칩(102)의 하부면상의 전기 전도성 컨택트들(118) 중 하나에 (예컨대, 납땜 등에 의해) 접합된다. 쓰루-실리콘 비어들은, 집적 회로 칩(104)의 기판(120)에 결합되거나 그 내부에 있는, 집적 회로에 전기적으로 결합된다. 일반적인 구현에 있어서, 집적 회로 칩(104)은 픽셀당(즉, 방사 검출 요소당) 2개의 쓰루-실리콘 비어를 가질 것이다.
집적 회로 칩(104)의 하부면에 전기적인 연결들(128)이 있다. 일반적인 구현에 있어서, 이러한 전기적인 연결들(128)은 (도시되지 않은) 인쇄 회로 기판상의 대응되는 전기적 컨택트들에 (예컨대, 납땜 등에 의해) 물리적으로 그리고 전기적으로 결합될 것이다. 집적 회로 칩(104)은 전기적 연결들(128)을 통해 (예컨대, 인쇄 회로 기판상에 또는 다른 곳)의 외부 회로와 인터페이스할 수 있다. 전기적 연결들(128)은 실상 임의의 유형의 전기적 연결(예컨대, 땜납 범프(solder bump) 등)일 수 있다. 예시된 예에 있어서, 센서 조립체(100)의 거의 모든 전체의 하부면이 연결들(128)에 바쳐질 수 있다.
일반적인 구현에 있어서, 집적 회로 칩(104)은 약 0.3 mm(예컨대, 약 0.2 mm로부터 약 0.4 mm 까지, 또는 약 0.25 mm로부터 약 0.35 mm 까지)의 전체 두께(즉, 예시된 예에 있어서 상부로부터 하부까지)를 갖는다.
광학 요소(106)는 방사 센서 칩(102) 위에 있다. 광학 요소는, 방사 검출 요소(114)가 검출하도록 설계되는 어떤 파장(들)의 방사에 대해서든 적어도 실질적으로 투과되는, 실상 임의의 유형의 재료일 수 있다. 예를 들어, 다양한 구현들에 있어서, 광학 요소는 렌즈(예컨대, 프레넬 렌즈 또는 돔 렌즈)일 수 있고 또는 렌즈를 포함할 수 있고, 광학 여과 기능성을 포함할 수 있으며, 개구를 포함하거나 개구일 수 있고, 피복되거나 피복되지 않을 수 있으며, 하나 이상의 애퍼쳐(aperture)를 가진 커버를 포함할 수 있다. 광학 요소는 실리콘 또는 임의의 적절한 재료로 이루어질 수 있다.
일반적인 구현에 있어서, 광학 요소(106)는 약 0.2 mm 내지 0.3 mm의 전체 두께(즉, 예시된 예에 있어서 상부로부터 하부까지)를 갖는다.
도 1b, 도 1a에 있어서의 센서 조립체의 단면, 평면, 개략도는 센서 조립체(100)의 전체 풋프린트(footprint)에 관한 픽셀의 레이아웃 및 상대 크기(즉, 방사 검출 요소에 의해 점유되는 공간)를 나타낸다.
일반적인 구현에 있어서, 전체 센서 조립체(100)의 풋프린트는 약 1.0 밀리미터와 1.6 밀리미터 사이인 각각의 에지가 있는 정사각형 혹은 직사각형이다. 몇몇의 사례들에 있어서, 에지들은 1.0 밀리미터 미만일 수 있다.
동작 동안에, 방사(예컨대, 주변 적외선 방사 또는 근 적외선 방사 등)가 광학 요소(106)를 통해 센서 조립체(100)에 들어가서, 방사 센서 칩(102)내의 개구(110)를 통과하고, 방사 센서 칩(102)의 멤브레인(112)을 통과하며, 멤브레인(112)의 하측상의 앱소버(absorber)(114) 및 방사 검출 요소에 부딪친다.
방사 검출 요소와 앱소버(114)는 부딪치는 방사에 반응하여 부딪치는 방사를 나타내는 전기적 출력 신호를 생성한다. 전기적 출력 신호는 방사 센서 칩(102)의 바닥에서의 전기 전도성 출력 컨택트들을 가로질러 나타나고 쓰루-실리콘 비어들(124)에 의해 집적 회로 칩(104)내의 집적 회로에 전달된다.
일반적인 구현에 있어서, 집적 회로 칩(104)상의 집적 회로는 수신한 임의의 전기적 신호들을 처리하고, 인쇄 회로 기판과 그 하부면의 전기적 연결들(128)을 통해 인터페이스하고, 연결들(128)을 통해 인쇄 회로 기판 또는 다른 곳의 외부 회로 요소들과 인터페이스한다.
도 1a 및 1b에 나타낸 (즉, 단일 방사 검출 요소가 있고 애퍼쳐가 없는) 구현은 방사 검출 요소 센서를 위한 매우 큰 필드의 뷰(view)를 제공하며, 예컨대, 감시 공간내의 대상(예컨대, 인간 안면 또는 다른 신체 부분)에 대한 온도 측정들을 포함하는 다양한 어플리케이션들에서 사용될 수 있다.
도 2a는 도 1a에 나타낸 방사 센서 조립체(100)와 많은 방식에 있어서 유사한 방사 센서 조립체(200)를 나타낸다. 예를 들어, 도 2a의 방사 센서 조립체(200)는, 방사 센서 칩(102), 방사 센서 칩(102) 아래의 집적 회로 칩(104) 및 방사 센서 칩(102) 위의 광학 요소(206)를, 쌓아올린 구성으로, 포함한다. 또한, 방사 센서 칩(102), 집적 회로 칩(104) 및 광학 요소(206)는 서로 실질적으로 수직 방향으로 정렬된다. 예시된 구현에 있어서, 그 개개의 외부 에지들이 또한 정렬되어 있다.
도 2a의 방사 센서 조립체(200)와 도 1a의 방사 센서 조립체간의 주요 차이는 도 2a의 방사 센서 조립체(200)가 애퍼쳐(232)를 규정하는 커버(230)를 갖는다는 것이다. 일반적인 구현에 있어서, 커버(230)는, 방사 검출 요소가 검출할 수 있는 방사의 통과를 차단하거나 적어도 실질적으로 차단하는 재료로 이루어진다. 커버내의 애퍼쳐(232)는 방사 센서 조립체(200)에 의한 감시 공간내로 제한된 필드의 뷰를 제공한다.
도 2b, 도 2a에 있어서의 센서 조립체(200)의 단면, 평면, 개략도는 센서 조립체(200)의 전체 풋프린트에 관한 픽셀의 레이아웃 및 상대 크기(즉, 방사 검출 요소에 의해 점유되는 공간)를 나타낸다.
도 3a는 도 2a에 나타낸 방사 센서 조립체(200)와 많은 방식에 있어서 유사한 방사 센서 조립체(300)를 나타낸다. 예를 들어, 도 3a의 방사 센서 조립체(300)는, 방사 센서 칩(302), 방사 센서 칩(302) 아래의 집적 회로 칩(304) 및 방사 센서 칩(302) 위의 광학 요소(206)를, 쌓아올린 구성으로, 포함한다. 방사 센서 칩(302), 집적 회로 칩(304) 및 광학 요소(206)는 서로 실질적으로 수직 방향으로 정렬됨으로써, 예컨대, 그 개개의 외부 에지들이 또한 정렬되어 있다. 또한, 광학 요소(206)는 애퍼쳐(232)를 규정하는 커버(230)를 갖는다.
도 3a의 방사 센서 조립체(300)와 도 2a의 방사 센서 조립체(200)간의 주요 차이는 도 3a의 방사 센서 조립체(300)의 방사 검출 칩(302)이, 딱 하나의 방사 검출 요소 대신에, 2개의 방사 검출 요소들(314a, 314b)(예컨대, 2개의 열전대열, 또는 2개의 “픽셀들”)을 갖는다는 것이다. 2개의 픽셀들은 멤브레인(112)의 하부면에 사이드 바이 사이드(side-by-side)로 있고, 각각이 나머지처럼 멤브레인(112)상의 대략 동일량의 공간을 점유한다.
(2개의 픽셀들과 애퍼쳐가 있는) 예시된 구성은 각각의 픽셀이 감시 공간의 상이한 부분을 “들여다보고 있는”결과를 가져온다. 특히, 동작 동안에, 픽셀(314a)은 “A”라고 라벨이 붙여진 감시 공간의 부분을 “들여다보고”, 픽셀(314b)은 “B”라고 라벨이 붙여진 감시 공간의 부분을 “들여다본다”. 일반적인 구현에 있어서, 방사 센서 조립체(예컨대, 방사 센서 칩내의 집적 회로)는 구역 “A”와 구역 “B” 간의 (예컨대, 다양한 제스쳐 등을 나타내는) 움직임을 인식하여 반응하도록 구성될 수 있다.
도 3a의 방사 센서 조립체(300)의 몇몇의 구현들에 있어서, 방사 센서 칩(302)이 픽셀당 2개의 전기 전도성 컨택트들(총 4개의 전기 전도성 컨택트들 만큼)을 갖고, 집적 회로 칩(304)이 또한 픽셀당 2개의 노출된 전기 전도체들(총 4개의 노출된 전기 전도체들만큼)을 갖는다. 조립됨에 따라, 방사 센서 칩(302)상의 4개의 전기 전도성 컨택트들의 각각은 집적 회로 칩(304)상의 4개의 노출된 전기 전도체들의 대응하는 노출된 전기 전도체와 함께 일렬로 세워진다(그리고 물리적으로 및 전기적으로 그에 연결된다).
도 3b, 도 3a에 있어서의 센서 조립체(300)의 단면, 평면, 개략도는 센서 조립체(300)의 전체 풋프린트에 관한 2개의 픽셀의 레이아웃 및 상대 크기(즉, 2개의 방사 검출 요소에 의해 점유되는 공간)를 나타낸다.
도 4a 및 4b는, 도 4a 및 4b의 방사 센서 조립체(400)가, 2개의 픽셀만을 갖는 것 대신에 4개의 픽셀들(414a~414d)(예컨대, 4개의 열전대열들)을 갖는 것을 제외하고, 도 3a 및 3b에 도시된 방사 센서 조립체(300)와 많은 방식에 있어서 유사한 방사 센서 조립체(400)를 나타낸다. 4개의 픽셀들(414a~414d)은, 각각이 다른 픽셀들과 대략 동일한 크기인, 2 x 2 어레이로 배열된다.
(4개의 픽셀들과 애퍼쳐가 있는) 예시된 구성은 각각의 픽셀이 감시 공간의 상이한 부분을 “들여다보고 있는”결과를 가져온다. 특히, 동작 동안에, 픽셀(414a)은 “A”라고 라벨이 붙여진 감시 공간의 부분을 “들여다보고”, 픽셀(414b)은 “B”라고 라벨이 붙여진 감시 공간의 부분을 “들여다보며”, 픽셀(414c)은 “C”라고 라벨이 붙여진 감시 공간의 부분을 “들여다보고”, 픽셀(414d)은 “D”라고 라벨이 붙여진 감시 공간의 부분을 “들여다본다”. 일반적인 구현에 있어서, 방사 센서 조립체(예컨대, 방사 센서 칩내의 집적 회로)는 구역들 A~D간의 (예컨대, 다양한 제스쳐 등을 나타내는) 움직임을 인식하여 반응하도록 구성될 수 있다. 또한, 몇몇의 구현들에 있어서, 방사 센서 조립체(400)는 움직임의 속도와 방향을 어림잡을 수 있다.
도 4a 및 4b의 방사 센서 조립체(400)의 몇몇의 구현들에 있어서, 방사 센서 칩(402)이 픽셀당 2개의 전기 전도성 컨택트들(총 8개의 전기 전도성 컨택트들 만큼)을 갖고, 집적 회로 칩(404)이 또한 픽셀당 2개의 노출된 전기 전도체들(총 8개의 노출된 전기 전도체들만큼)을 갖는다. 조립됨에 따라, 방사 센서 칩(402)상의 8개의 전기 전도성 컨택트들의 각각은 집적 회로 칩(404)상의 8개의 노출된 전기 전도체들의 대응하는 노출된 전기 전도체와 함께 일렬로 세워진다(그리고 물리적으로 및 전기적으로 그에 연결된다).
도 4b, 도 4a에 있어서의 센서 조립체(400)의 단면, 평면, 개략도는 센서 조립체(400)의 전체 풋프린트에 관한 4개의 픽셀의 레이아웃 및 상대 크기(즉, 4개의 방사 검출 요소에 의해 점유되는 공간)를 나타낸다.
도 5a는, 도 5a의 방사 센서 조립체(500)의 방사 센서 칩(502)이 입방형(즉, 서로 직각인 6개의 직사각형 면들을 가진 고체)인 기판(508)을 갖는 것을 제외하고, 도 1a에 도시된 방사 센서 조립체(100)와 많은 방식에 있어서 유사한 방사 센서 조립체(500)를 나타낸다. 몇몇의 구현들에 있어서, 방사 센서 칩(502)(및/또는 광학 요소(106))은, 일반적으로, 방사 검출 요소가 검출하도록 구성되는 파장(들)이 무엇이든 포함하는 일정 범위의 파장들로만 방사 검출 요소(514)에 도달할 수 있는 방사를 제한하는(또는 그것이 제한하도록 염색된) 재료로 이루어질 수 있다. 또한, 일반적인 구현에 있어서, 기판(508)의 하부면의 방사-검출 요소(514)는 포토다이오드이다.
도 5b, 도 5a에 있어서의 센서 조립체의 단면, 평면, 개략도는 센서 조립체(500)의 전체 풋프린트에 관한 픽셀의 레이아웃 및 상대 크기(즉, 방사 검출 요소에 의해 점유되는 공간)를 나타낸다.
도 6a는, 도 6a의 방사 센서 조립체(600)의 광학 요소(606)가 그것을 통과할 수 있는 방사의 파장들을 제한하도록 구성되지 않는 것을 제외하고, 도 5a에 나타낸 방사 센서 조립체(500)와 많은 방식에 있어서 유사한 방사 센서 조립체(600)를 나타낸다. 예시된 설계의 일반적인 구현은, 예컨대, 존재를 검출하는데 사용될 수 있는 광 측정들에 대한 큰 필드의 뷰를 제공한다.
도 6a, 도 6a에 있어서의 센서 조립체의 단면, 평면, 개략도는 센서 조립체(600)의 전체 풋프린트에 관한 픽셀의 레이아웃 및 상대 크기(즉, 방사 검출 요소에 의해 점유되는 공간)를 나타낸다.
도 7a는, 도 7a의 방사 센서 조립체(700)가 (1개의 픽셀만을 대신하여) 2개의 픽셀들을 갖고, 도 7a의 방사 센서 조립체(700)가 광학 요소(706)의 일정 부분들에만 방사의 통과를 허용하는 애퍼쳐(732)를 규정하는 커버(730)를 갖는다는 것을 제외하고, 도 6a에 도시된 방사 센서 조립체(600)와 많은 방식에 있어서 유사하다.
2개의 픽셀들이 방사 센서 칩(702)의 기판(508)의 하부면에 사이드 바이 사이드로 있고, 각각이 다른 픽셀처럼 기판(508)상의 대략 동일량의 공간을 점유한다.
(2개의 픽셀들과 애퍼쳐가 있는) 예시된 구성은 각각의 픽셀이 감시 공간의 상이한 부분을 “들여다보고 있는”결과를 가져온다. 특히, 동작 동안에, 픽셀(714a)은 “A”라고 라벨이 붙여진 감시 공간의 부분을 “들여다보고”, 픽셀(714b)은 “B”라고 라벨이 붙여진 감시 공간의 부분을 “들여다본다”. 일반적인 구현에 있어서, 방사 센서 조립체(예컨대, 방사 센서 칩내의 집적 회로)는 구역 “A”와 구역 “B” 간의 (예컨대, 다양한 제스쳐 등을 나타내는) 움직임을 인식하여 반응하도록 구성될 수 있다.
몇몇의 구현들에 있어서, 방사 센서 칩(702)이 픽셀당 2개의 전기 전도성 컨택트들(총 4개의 전기 전도성 컨택트들 만큼)을 갖고, 집적 회로 칩(104)이 또한 픽셀당 방사 센서 칩 컨택트들에 연결하기 위한 2개의 노출된 전기 전도체들(총 4개의 노출된 전기 전도체들만큼)을 갖는다. 조립됨에 따라, 방사 센서 칩(702)상의 4개의 전기 전도성 컨택트들의 각각은 집적 회로 칩(104)상의 4개의 노출된 전기 전도체들의 대응하는 노출된 전기 전도체와 함께 일렬로 세워진다(그리고 물리적으로 및 전기적으로 그에 연결된다).
도 7b, 도 7a에 있어서의 센서 조립체(700)의 단면, 평면, 개략도는 센서 조립체(700)의 전체 풋프린트에 관한 2개의 픽셀의 레이아웃 및 상대 크기(즉, 2개의 방사 검출 요소에 의해 점유되는 공간)를 나타낸다.
도 8a 및 8b는, 도 7a 및 7b에 도시된 방사 센서 조립체(700)와 많은 방식에 있어서 유사한 방사 센서 조립체(800)를 나타낸다. 하지만, 도 8a 및 8b의 방사 센서 칩(800)내의 방사 센서 칩(802)이 2개의 픽셀만을 갖는 대신에 4개의 픽셀들(814a~814d)(예컨대, 4개의 포토다이오드)을 갖는다. 4개의 픽셀들(814a~814d)은, 각각이 다른 픽셀들과 대략 동일한 크기인, 2 x 2 어레이로 배열된다. 방사 센서 칩(802) 및 집적 회로 칩(804)은 추가적인 픽셀들을 수용하기에 충분한 전기 전도성 경로를 갖는다.
도 9는 하나의 예시적인 제조 프로세스에 따른, 다양한 제조의 스테이지들에서의 방사 검출 장치를 나타내는 일련의 단면도들이다. 표시된 바와 같이, 예시적인 제조 프로세스는, 집적 회로 칩(904), 방사 센서 칩(902)(예컨대, 열전대열(914)을 가진), 및 광학 요소(906)룰 포함하는 방사 검출 장치(900)라는 결과를 가져온다.
예시적인 프로세스는, 단계(952)에서, 방사 센서 칩(902)을 포함한다, 방사 센서 칩(902)은, 도 1a 및 1b에 도시되고 앞서 기술된 방사 센서 칩(102)과 많은 방식에 있어서 유사하다. 예를 들어, 방사 센서 칩(902)은, 도 9에 도시되지 않지만, 방사 센서 칩(902)의 상부면에 위치될, 방사 센서 요소, 및 방사 검출 요소에 결합되고 방사 센서 칩(902)의 외측 상부면에서 노출되는 한 쌍의 전기 전도성 컨택트들(918)(예컨대, 패드들)을 갖는다. 또한, 방사 센서 칩(902)은, 기판(908)의 부분을 통해 연장되는 중앙 배치된 개구(910)를 규정하는 기판(908) 및 개구(91)의 상부에서 중앙 배치된 개구(91)를 가로질러 연장되는 멤브레인(912)을 갖는다. 방사 센서 칩(902)은 또한, 제조 및/또는 동작 동안에 나오는 압력을 회피하는데 도움을 주는 멤브레인(912)내의 컷(cut) 또는 구멍을 갖는다.
다음으로, 예시적인 방법은 집적 회로 칩(904)에 방사 센서 칩(902)을 결합하는 것을 포함한다. 집적 회로 칩(904)은, 많은 방식에 있어서, 도 1a 및 1b에 나타내고 앞서 기술된 집적 회로 칩(104)과 유사하다. 특히, 집적 회로 칩(904)은 집적 회로와, 집적 회로에 결합되고 방사 센서 칩(902)의 외부면을 향하는 집적 회로 칩(904)의 외측, 하부면에 노출되는 한 쌍의 전기 전도체들(924)을 갖는다.
예시된 방법에 따르면, 단계(952)에서, 접합 물질(bonding substance)(예컨대, 땜납 범프(919), 실버 에폭시 도트(silver epoxy dot) 등)이 방사 센서 칩(952)상의 각각의 전기 전도성 컨택트들(918)상에 퇴적된다. 몇몇의 구현들에 있어서, 제2 세트의 실버 에폭시 도트들이 방사 센서 칩(918)의 전기 전도성 컨택트들(918)상에 또한 퇴적될 수 있다.
다음으로, 단계(954)에서, 집적 회로 칩(904)이, 방사 센서 칩(918)의 전기 전도성 컨택트들(918)상에 퇴적된 땜납 범프(919)들 중 하나와 물리적으로 접촉되는 집적 회로 칩(904)상의 각각의 전기 전도체(924)의 하부의 노출된 부분들과 더불어 방사 센서 칩(901)의 상부에 나타낸바와 같이 위치된다.
단계(956)에서, (쓰루-실리콘 비어들이 노출된) 집적 회로 칩(904)의 하부면과 방사 센서 칩(902)의 상부면 근처 사이의 공간이 에폭시(예컨대, 자외선 또는 열 경화성 에폭시)로 채워진다. 일반적인 구현에 있어서, 에폭시는 전기적으로 비전도성이다. 에폭시는 적용될 수 있는 바에 따라 자외선 방사 또는 열에 노출시키는 것에 의해 경화되며, 그것은 방사 센서 칩(902)과 집적 회로 칩(904)이 서로 물리적으로 그리고 전기적으로 결합되는 결과를 가져온다.
다음으로, 단계(958)에서, 결합된 방사 센서 칩(902)과 집적 회로 칩(9040이, 그것들 사이에 에폭시(예컨대, 자외선 또는 열 경화성 에폭시)의 비드(bead)(925)를 가지고, 광학 요소 웨이퍼(923)의 상부에 배치된다. 보다 상세하게, 결합된 방사 센서 칩(902)과 집적 회로 칩(904)은, 방사 센서 칩(902)의 하부면이 결국 광학 요소 웨이퍼(923)에 (에폭시에 의해) 물리적으로 접합되도록, 배치된다. 일단, 결합된 방사 센서 칩(902)과 집적 회로 칩(904)이 광학 요소 웨이퍼(923) 위에 에폭시 비드(925)상의 적소에 있게 되면, 에폭시 비드(925)가 경화된다.
단계(960)에 있어서, 웨이퍼는, 방사 센서 칩(902), 방사 센서 칩의 제1 측상의 집적 회로 칩(904), 및 (제1 측에 대향되는) 방사 센서 칩의 제2 측상의 광학 요소(906)를, 수직으로 쌓아올린 구성으로, 포함하는 방사 검출 장치(900)를 형성하도록, 깍둑썰기 된다(diced). 나타낸 바와 같이, 결과적인 조립체(900)에 있어서, 방사 센서 칩(902), 집적 회로 칩(904) 및 광학 요소(906)는, 방사 센서 칩의 모든 측부 에지가 집적 회로 칩의 대응하는 측부 에지와 광학 요소의 대응하는 측부 에지와 함께 일렬로 세워지도록, 수직으로 정렬된다.
일반적인 구현에 있어서, (단계 958에 나타낸) 광학 요소 웨이퍼(923)는 광학 요소들의 어레이를 가질 것이고, 그 각각은, 렌즈(예컨대, 프레넬 렌즈 또는 돔 렌즈)이거나 포함할 수 있고, 광학 여과 기능성을 포함할 수 있으며, 피복되거나 피복되지 않을 수 있고, 하나 이상의 애퍼쳐를 가진 커버를 포함할 수 있다. 광학 요소는 실리콘 또는 임의의 적절한 재료로 이루어질 수 있다. 따라서, 예시된 방법의 일반적인 구현에 있어서, 다수의 결합된 방사 센서 칩(902)과 집적 회로 칩(904) 하위 조립체들은 하나의 단일 광학 요소 웨이퍼(23)에 접합될 수 있고 나중에 깍둑썰기될 수 있다.
결과적인 방사 검출 장치(900)(및 동일 웨이퍼로부터의 다른 방사 검출 장치들)가, 웨이퍼가 깍둑썰기되기 전 또는 웨이퍼가 깍둑썰기된 후(예컨대, 단계 960 후), 검사될 수 있다(예컨대, 단계 958에서).
도 10은 하나의 예시적인 제조 프로세스에 따른, 다양한 제조 스테이지들에서 방사 검출 장치(1000)를 나타내는 일련의 단면도들이다. 도 10에 나타낸 프로세스는, 도 10의 방사 센서 칩(1002)이 열전대열(914) 대신에 포토다이오드(1014)를 갖는 다는 것을 제외하고, 도 9에 나타낸 프로세스와 유사하다. 도 10에 있어서, 스텝들 1052~1060은 도 9의 스텝들 952~960에 각각 대응된다. 결과적인 구조(1000)는 1060에 나타내어져 있다.
도 11은 하나의 예시적인 제조 프로세스에 따른, 다양한 제조 스테이지들에서 방사 검출 장치(1100)를 나타내는 일련의 단면도들이다. 표시된 바와 같이, 예시적인 제조 프로세스는, 집적 회로 칩(1104), (예컨대, 열전대열(1114)을 가진) 방사 센서 칩(1102), 및 광학 요소(1106)를 수직으로 쌓아올린 구성으로 포함하는 방사 검출 장치(1100)라는 결과를 가져온다.
예시적인 프로세스는, 단계(1150)에서, 방사 센서 칩(1102)을 제공하는 것을 포함한다. 방사 센서 칩(1102)은, 그것들 사이에 자외선 또는 열 경화성 에폭시의 비드를 가지고 광학 필터 웨이퍼(1153)상에 위치된다. 방사 센서 칩(1102)은 기판(1108) 및 기판(1108)내의 개구(1110)를 가로질러 연장되는 멤브레인(1112)을 갖는다. 방사 검출 요소(즉, 열전대열(1114))는 나타낸 구성으로 멤브레인(1112)의 상부면상에 있다. 멤브레인(1112)을 통해 연장되는 구멍(1162)이 있다. 일반적인 구현에 있어서, 멤브레인(1112)내의 구멍(1162)은 결과적인 조립체(1100)의 동작 도는 제조 동안에 축적되는 압력을 회피하는데 도움을 준다.
단계(1152)에서, 접합 물질(예컨대, 땜납 범프(1119), 실버 에폭시 도트 등)이 방사 센서 칩(1102)상의 전기 전도성 컨택트들(1118)상에 퇴적된다.
단계(1154)에서, 제2 세트의 실버 에폭시 도트들이 방사 센서 칩(1118)의 전기 전도성 컨택트들상에 퇴적되고, 집적 회로 칩(1104)이 방사 센서 칩(1152) 위에 나타낸 대로 위치된다.
집적 회로 칩(1104)과 방사 센서 칩(1152) 사이의 공간이 언더필되고(underfilled), 경화(예컨대, 자외선 또는 열 경화)가 1156에서 발생된다.
단계(1156) 후에, 결과적인 구조가 깍둑썰기되어 방사 검출 장치(1100)가 제조된다. 방사 검출 장치(1100)는 깍둑썰기 전에 (예컨대, 1156에서) 또는 깍둑썰기 후에 (예컨대, 1158에서) 검사될 수 있다.
도 12는 하나의 예시적인 제조 프로세스에 따른, 다양한 제조 스테이지들에서 방사 검출 장치(1200)를 나타내는 일련의 단면도들이다. 도 12에 나타낸 프로세스는, 도 12의 방사 센서 칩(1202)이 솔리드(solid) 구조(즉, 개구 및 멤브레인이 없음)이고 열전대열(1114) 대신에 포토다이오드(1214)를 갖는다는 것을 제외하고, 도 11에 나타낸 프로세스와 유사하다. 도 12에 있어서, 스텝들 1250~1258은 도 11의 스텝들 1150~1158에 각각 대응된다. 결과적인 구조(1200)는 1258에 나타내어져 있다.
도 13은 하나의 예시적인 제조 프로세스에 따른, 다양한 제조 스테이지들에서 방사 검출 장치(1300)를 나타내는 일련의 단면도들이다. 표시된 바와 같이, 예시적인 제조 프로세스는, 집적 회로 칩(1304), 방사 센서 칩(1302)(예컨대, 포토다이오드(1314)), 및 광학 요소(1306)를 수직으로 쌓아올린 구성으로 포함하는 방사 검출 장치(1300)라는 결과를 가져온다.
예시적인 프로세스는, 단계(1350)에서, 방사 센서 칩(1302)을 제공하는 것을 포함한다. 방사 센서 칩(1302)은, 포토다이오드(1314)와 그 상부면상의 한 쌍의 전기 전도성 컨택트들(1318)을 갖는다. 기판(1308)은 고체이며, 결과적인 조립체가 검출하도록 의도된 방사가 무엇이든 투과되는 재료이다.
땜납 범프들(1319)(또는 실버 에폭시 도트들 등)이 단계(1350)에서 전기-전도성 컨택트들(1318)에 추가된다. 몇몇의 구현들에 있어서, 제2 세트의 땜납 범프들 또는 실버 에폭시 도트들이 제공되고 (예컨대 1352에서), 그 다음에 임의의 접합 재료가 경화된다. 언더필(underfill)이 추가되어 (예컨대, 자외선 또는 열 경화에 의해) 경화되며, 방사 센서 칩(1302)이 집적 회로 칩(1304)에 연결되도록 나타낸 대로 위치된다.
그 다음에, 단계(1356)에서, 집적 회로 웨이퍼/방사 센서 칩 구조가 (광학 파장 여과를 위한 추가된 다이가 있거나 혹은 없이) 에폭시(1360)로 피복되어 광학 요소를 형성한다. 에폭시가 경화된다.
그 다음에, 단계(1358)에서, 결과적인 웨이퍼가 깍둑썰기되고 결과적인 구조(1300)가 검사된다.
도 14는 치수를 밀리미터로 나타낸 예시적인 집적 회로 칩의 개략적인 단면도이다.
다수의 본 발명의 실시예들이 기술되었다. 그럼에도, 다양한 수정들이 본 발명의 사상 및 권리 범위로부터 벗어나지 않고 만들어질 수 있다는 것이 이해될 것이다.
예를 들어, 각각의 구성요소(예컨대, 방사 센서 칩, 집적 회로 칩, 광학 요소)의 크기, 형상 및 특정 구성이 수정될 수 있다. 또한, 기술된 요소들의 서로에 관련된 특정 구성은 다른 쌓아올린 배열들을 만들도록 수정될 수 있다. 예를 들어, 특정 배열들이 서로 정렬되는 각각의 구성요소의 외부 에지들을 가질지라도, 다른 배열들에 있어서, 외부 에지들이 정렬되지 않는다. 구성요소들의 절대 크기 및 형태만이 수정될 수 있는 것이 아니고, 구성요소들의 상대 크기 및 형태가 수정될 수 있으며, 구성요소들의 다양한 부분들이 또한 수정될 수 있다. 물리적으로 그리고 전기적으로의 양쪽의 접합의 방법들이 수정될 수 있고, 따라서 수정된 완성 구조라는 결과를 가져올 수 있다.
방사 검출 요소(들)는 실상 임의의 유형의 검출 기술을 구현할 수 있다.
본 명세서에 기술된 프로세스들은 기술된 것과는 다른 순서로 실행될 수 있다. 몇몇의 구현들에 있어서, 추가적인 단계들이 실행될 수 있고 그리고/또는 일정 단계들이 생략될 수 있다. 또한, 몇몇의 구현들에 있어서, 기술된 일부의 단계들이 생략될 수 있다.
상기한 구현들과 관련하여 기술된 상이한 피쳐(feature)들이 다른 구현들로 조합될 수 있다. 이것은, 기술된 구조들은 물론 기술된 프로세스들에 적용된다.
“위”, “아래”, “상부”, 하부“ 등의 특정한 상대적인 용어가 본 명세서에서 사용되었다. 이러한 용어는 명료함의 목적을 위해 사용되었고 하나의 예시적인 배향으로 특정 대상들의 상대 위치들을 기술하기 위한 것이다. 그것은 기술된 것 또는 청구된 권리 범위를 한정하도록 의도되거나 구조가 임의의 특정 배향을 갖는 것을 요구하도록 의도되지 않았다. 따라서, 그러한 상대적인 용어는 기술된 것 또는 청구범위의 권리 범위를 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
방사 센서 칩은 실상 임의의 유형의 방사 검출 기술을 활용할 수 있다. 집적 회로 칩은 방사 센서 칩으로의 또는 방사 센서 칩으로부터의 정보를 처리 및/또는 패스하도록 실상 임의의 유형의 회로를 포함할 수 있다. 광학 요소는 실상 임의의 유형의 광학 기술을 구현하거나 그것에 기초할 수 있다.
다양한 구성 요소들이 다양한 방식으로 서로에 관하여 수직으로 정렬될 수 있다. 예를 들어, 몇몇의 구현들에 있어서, 하나 이상의 외부 에지들이 정렬된다. 하지만, 그것은 요구되지 않는다. 일반적인 구현에 있어서, 구성요소들이, 전기적인 컨택트들이 접촉을 일렬로 세우고 만드는 것을 보장하고, 정렬 및 디바이스의 광학 축이 허용될 수 있는 것을 보장하기 위해서, 다른 구성요소들(예컨대, 칩(들))에 관하여 정렬된다. 정확한 위치를 위한 기준 마커들이 아마도 칩들의 에지들일 수도 있고, 또는 라인을 제조하는데 있어서 정렬을 보조하기 위한 구성요소들상의 다른 임의의 다른 기준 마킹(들) 또는 피쳐들일 수도 있다. 다른 구현들이 청구범위의 권리범위에 속한다.
Claims (20)
- 방사 센서 칩(radiation sensor chip)으로서, 방사 검출 요소(radiation sensing element) 및 상기 방사 검출 요소에 결합되고 상기 방사 센서 칩의 하부면에서 노출되는 전기 전도성 컨택트(contact)를 포함하는, 상기 방사 센서 칩;
상기 방사 센서 칩 아래에 있고 상기 방사 센서 칩에 결합되는 집적 회로 칩으로서, 집적 회로 및 상기 집적 회로에 결합되고 상기 방사 센서 칩의 하부면을 향하는 상기 집적 회로 칩의 상부면에서 노출되는 전기 전도체를 포함하는, 상기 집적 회로 칩; 및
- 상기 방사 센서 칩의 하부면에서 노출되는 상기 전기 전도성 컨택트 는 상기 집적 회로 칩의 상부면에서 노출되는 상기 전기 전도체에 물 리적으로 그리고 전기적으로 결합됨 -
상기 방사 센서 칩 위에 있고 상기 방사 센서 칩에 결합되는 광학 요소로서, 상기 방사 검출 요소가 검출하도록 구성되는 파장에서의 입사되는 방사를 패스(pass)하도록 구성되는 상기 광학 요소를, 수직으로 쌓아올린(stacked) 구성으로 포함하는, 방사 검출 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 방사 센서 칩, 상기 집적 회로 칩 및 상기 광학 요소는 서로 수직으로 정렬되는, 방사 검출 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 방사 센서 칩의 하부면에서 노출되는 상기 전기 전도성 컨택트는 상기 방사 센서 칩의 외주(outer perimeter) 가까이에서 노출되고,
상기 집적 회로 칩의 상부면에서 노출되는 상기 전기 전도체는 상기 집적 회로 칩의 외주 가까이에서 노출되며, 그리고
동작 동안에, 검출될 방사가, 상기 방사 센서 칩의 외주내의 공간을 통과하여 상기 방사 검출 요소에 도달하는, 방사 검출 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 방사 센서 칩이, 상기 광학 요소를 향하는 기판내의 중앙 배치된 개구를 규정하는 상기 기판; 및
상기 기판내의 상기 중앙 배치된 개구의 하단을 가로질러 연장되는 멤브레인(membrane)을 갖는, 방사 검출 장치. - 청구항 4에 있어서,
상기 방사 검출 요소는 적어도 부분적으로 상기 멤브레인상에 배치되는, 방사 검출 장치. - 청구항 5에 있어서,
상기 방사-검출 요소는 상기 광학 요소에 대향되는 상기 멤브레인의 측부상에 있고, 상기 멤브레인은, 상기 방사 검출 요소가 검출하도록 구성되는 파장에서의 방사를 패스하도록 구성되는, 방사 검출 장치. - 청구항 6에 있어서,
상기 집적 회로 칩은 상기 방사 센서 칩쪽으로 열린 중앙 배치된 공동(cavity)이 있는 기판을 갖고,
상기 중앙 배치된 공동은, 상기 멤브레인상의 방사 검출 요소의 적어도 일부의 단열을 촉진시키기 위해서 상기 집적 회로 칩이 상기 방사 센서 칩에 결합될 때 상기 방사 검출 요소 주위에 공간을 제공하도록 구성되는, 방사 검출 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 집적 회로에 결합되고 상기 집적 회로 칩의 외부면에서 노출되는 상기 전기 전도체는 쓰루-실리콘 비어(through-silicon via)를 포함하는, 방사 검출 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 방사 검출 요소는 열전대열(thermopile)과 포토다이오드로 이루어지는 군(group)으로부터 선택되는, 방사 검출 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 집적 회로는 특수 용도 집적 회로(application-specific integrated circuit)인, 방사 검출 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 광학 요소는 렌즈인, 방사 검출 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 방사 센서 칩이 복수의 방사 검출 요소를 포함하는, 방사 검출 장치. - 청구항 12에 있어서,
상기 광학 요소는, 상기 광학 요소의 부분내로의 방사의 통과를 제한하는, 애퍼쳐(aperture)가 있는 커버를 포함하는, 방사 검출 장치. - 청구항 13에 있어서,
상기 애퍼쳐와 상기 복수의 방사 검출 요소가, 동작 동안에, 상기 복수의 방사 검출 요소들의 각각의 개별적인 방사 검출 요소가 임의의 다른 방사 검출 요소와는 상이한 감시중인 공간의 부분으로부터 상기 애퍼쳐를 통해 방사를 받아들이도록, 배열되는, 방사 검출 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 광학 요소는, 상기 방사 검출 요소에 의해 검출되지 않는 특정 파장들의 방사가 상기 방사 검출 요소에 도달하지 않게끔, 방사를 광학적으로 여과하도록 구성되는, 방사 검출 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 집적 회로 칩의 하부면에서 노출되는 복수의 전기 전도성 패드(pad)를 더 포함하고,
상기 전기 전도성 패드들은 회로 기판상의 대응하는 전도성 요소들에 물리적으로 그리고 전기적으로 접합되도록 구성되는, 방사 검출 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 방사 센서 칩, 상기 집적 회로 칩 및 상기 광학 요소는:
주변 방사(ambient radiation)가 상기 광학 요소에 도착할 때, 상기 주변 방사의 적어도 부분이 상기 광학 요소를 통과하고 상기 방사 검출 요소가 위치하는 멤브레인을 통과하여 상기 방사 검출 요소에 부딪치며,
상기 방사 검출 요소에 부딪치는 방사에 응답하여, 상기 방사 검출 요소가 부딪치는 방사에 대응하는 전기적 출력 신호를 생성하고,
상기 출력 신호는 상기 집적 회로에 제공되며, 그리고
상기 집적 회로는 상기 출력 신호를 처리하여 외부 회로 구성요소들과 인터페이스하도록 구성되는, 방사 검출 장치. - 집적 회로 칩, 방사 센서 칩, 및 광학 요소를, 수직으로 쌓아올린 구성으로, 포함하는 방사 검출 장치를 제조하는 방법으로서,
방사 검출 요소 및 상기 방사 검출 요소에 결합되고 방사 센서 칩의 하부면에서 노출되는 전기 전도성 컨택트를 포함하는 상기 방사 센서 칩을 제공하는 단계;
상기 방사 센서 칩 아래의 집적 회로 칩에 상기 방사 센서 칩을 결합하는 - 상기 집적 회로 칩은 집적 회로 및 상기 집적 회로에 결합되고 상기 방사 센서 칩의 하부면을 향하는 상기 집적 회로 칩의 상부면에서 노출되는 전기 전도체를 포함함 - 단계; 및
상기 방사 센서 칩을 상기 방사 센서 칩 위의 광학 요소에 결합하는 - 상기 광학 요소는 상기 방사 검출 요소가 검출하도록 구성되는 파장에서의 입사되는 방사를 패스하도록 구성됨 - 단계를 포함하며,
상기 방사 센서 칩을 상기 집적 회로 칩에 결합하는 단계는, 상기 방사 센서의 하부면에서의 전기 전도성 컨택트를 상기 집적 회로 칩의 상부면에서의 전기 전도체에 물리적으로 그리고 전기적으로 결합하는 것을 포함하는, 방사 검출 장치 제조 방법. - 청구항 18에 있어서,
상기 방사 센서 칩, 상기 집적 회로 칩 및 상기 광학 요소를 수직 방향으로 정렬시키는 단계를 더 포함하는, 방사 검출 장치 제조 방법. - 청구항 19에 있어서,
상기 수직 정렬은, 광학 축의 그리고 상기 집적 회로 칩과 상기 방사 센서 칩간의 전기적 컨택트들의 적절한 정렬을 촉진시키는, 방사 검출 장치 제조 방법.
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2015
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