KR940007595B1 - 고체 촬상기 칩을 광학적으로 일치시키는 방법 및 고체 촬상기 - Google Patents
고체 촬상기 칩을 광학적으로 일치시키는 방법 및 고체 촬상기 Download PDFInfo
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Abstract
내용 없음.
Description
제 1 도는 박형 기판 고체 촬상기 칩의 단면도를 도시한 도면.
제2a도, 제2b도 및 제2c도는 칼라 분광 프리즘의 출구에 박형 기판 고체 촬상기 칩의 장착을 도시한 도면.
제 3 도는 제2a도 내지 제2c도에 도시된 촬상기 칩을 광학적으로 일치시키는데 유용한 본 발명에 따른 정렬 표시의 한 형태를 포함하는 프레임-전송 CCD 촬상기의 블럭도를 도시한 도면.
제 4 도는 광학적 일치를 자동적으로 수행하는 장치의 블럭도.
제 5 도는 집적 회로 패키지에 있는 박형 기판 촬상기를 도시한 도면.
제 6 도는 촬상기 칩상의 정렬 표시의 한 형태와 그들의 위치를 도시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 고체 촬상기 칩 12 : 박형기판
210 : 칼라 분광 프리즘 218 : 입력부분
220, 222, 224 : 출구부분 226 : 도체
228 : 접합 도선 229 : 접합 패드
300 : 프레임 전송 CCD 촬상기 402 : 감지기
422 : 램(RAM) 426 : 프로세서
500 : 집적회로 패키지 602 : 촬상 영역
본 발명은 고체 촬상기(solid-state imagers)를 광학적으로 정렬(align)하는 방법과 장치에 관한 것이다.
다수의 고체 촬상기가 동일 영상을 바라보도록 광학적으로 배열(arrange)되고 각 촬상기가 영상의 각 성분인 전기적 신호를 제공할때, 각 촬상기의 감광성 촬상 영역은 다른 촬상기와 일치(registered)될 필요가 있다. 예를들어, 칼라 비데오 카메라에서, 칼라 분광 프리즘은 장면으로부터 반사된 광을 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 성분으로 분리시킬 수 있다. 고체 촬상기는 장면의 각 칼라 영상성분을 수신하여 대응하는 전기신호를 공급하기 위해 상기 프리즘의 각 출구부분(exit port)에 배치(position)될 수 있다. 완전 칼라(full color)로 영상을 적절히 재생하기 위해, R, G, B 성분의 전기 신호는 공간적으로 서로 일치하는 칼라 성분들을 나타낼 필요가 있다. 즉, 고체 촬상기 각각은 상기 촬상기의 각 전기적 신호가 동시에 영상의 동일한 부분을 가리키도록 서로 정밀하게 일치되어야 한다.
벤델(Bendell)이 출원하여 1982년 4월 6일 공고된 발명의 명칭이 "칼라 텔레비젼용 광학 조립체(optical assembly for color television)"인 미합중국 특허 제4,323,918호와 같은 종래 기술에서는, 개개의 고체 촬상기(각 촬상기는 세라믹 절연 집적회로(IC) 패키지로 하우징된 고체 촬상기 칩을 포함함)는 소정량의 자외선(UV)광에 노출될때까지 굳어지거나 또는 경화되지(cure or harden)않는 접착제를 사용하여 각 프리즘의 출구부분에 배치된다. 다음에, 각 촬상기에 대해 전기적 접속이 이루어지고, 촬상기를 정확하게 작동하도록 하기 위해 작동 신호가 인가된다. 그리고 각 촬상기로부터 나온 각 성분의 칼라 전기 신호는 비데오 모니터상에서 동시에 보게 된다. 다음에, 각 촬상기는 각 칼라 래스터가 서로 공간적으로 일치하여 허용 공차 범위내에 들게 되어 영상이 완전 칼라로 정확히 재생될 때까지 각 프리즘의 출구부분상에서 재배치된다. 마지막으로 촬상기 접착제는 그 접착제를 경화시켜 프리즘상에서의 각 촬상기의 상대 위치를 고정시키기 위해 자외선광에 노출된다. 상기 정렬 기술은 일시적인 전기접속을 하여 각 촬상기를 작동시키는 것을 필요로 한다. 이와같이 하는 것은 각 촬상기에 대한 작동 레벨이 공정 변동에 따라 달라질 수 있기 때문에 바람직하지 못하다. 결과적으로, 상기 정렬 기술은 시간 소비적이며 숙련된 조작자를 필요로 하게 되어 어느 경우든지 완성된 카메라의 제조비용을 증가시킨다.
1984년 9월 26일 출원되어 본 발명과 같이 알 씨 에이 코포레이션에 양도된 미합중국 특허출원 제654,556호인 "고체 촬상기 칩 장착(solid-state image chip mounting)"에서는 촬상기 장착 장치가 기술되어 있으며, 여기서는 패키지화되지 않는(unpackaged) 촬상기 칩들이 프리즘의 각 출구 부분에 직접 접합되어 있다. 양호한 실시예에서, 박형 기판의 촬상기 칩(예, 기판들이 예를들어 8 내지 10마이크로미터 정도로 얇게 화학적으로 에칭된 촬상기 칩)의 감광면(photosensitive side)은 프리즘의 광출구부분에 접합이 된다. 접합도선(bonding wire)은 상기 칩에 전기적 접속을 제공하기 위해 칩들의 접합 패드를 프리즘 출구면상의 금속 도체 패턴에 접속시킨다. 접합도선은 잘 파손되기 때문에, 접합도선들을 정위치에 배치하기전에 프리즘 출구 부분상에서의 촬상기 칩의 상대 위치를 고정시키는 것이 바람직하다. 이와같이 정렬을 위한 임시적인 전기 접속은 바람직하지 못하다. 따라서, 촬상기 칩의 전기적 작동이 없이 촬상기 일치를 행할 필요가 있다.
본 발명자는 박형 기판을 가진 형태의 많은 고체 촬상기를 프리즘과 같은 분광 광학 조립체의 출구 부분에 장착할때, 만약 비교적 광선을 투과하지 못하는 정렬표시(패턴)가 예를들어 감광면의 반대측(각 촬상기의 뒷면)에 있는 촬상기 표면상의 소정위치에 증착에 의해 형성되어 있는 경우에도 촬상기의 일치를 광학적으로 행할 수 있는 사실을 발견하였다. 촬상기는 감광면이 프리즘 출구부분과 접하도록 배치되어 경화되지 않은 접착제로 그곳에 보유될 수 있다. 각 칩의 정렬 표시가 프리즘의 광 입력부분에서 볼 수 있도록 각 칩의 뒷면을 비추는데 광이 이용될 수 있다. 그리고 각 촬상기는 프리즘 입력부분에서 볼때 각 칩에 대한 정렬표시가 서로 일치할 때까지 재배치될 수 있다. 그와같이 정렬이 되었을때, 각 칩의 감광 촬상 영역은 서로 정확하게 일치될 것이다. 마지막으로, 촬상기들의 위치는 접착제를 경화시켜 고정된다. 양호하게, 정렬 표시는 촬상기의 뒷면에 있는 촬상 영역 뒤에 위치하게 된다.
제 1 도에서는 박형 기판(12)을 가진 고체 촬상기 칩(10)이 도시되어 있다. 상기와 같은 칩들의 제조는 복수의 고체 촬상기를 형성하기 위하여 선택적인 도핑과 종래에 게이트(gate)라 불리는 부분, 즉, 비교적 두꺼운(예, 약 12 내지 15 밀(mils)) 반도체 웨이퍼의 선면(front side)상에 (예를들어 폴리실리콘으로 구성된) 전극구조(14)의 증착으로 시작된다. 알루미늄 층(16)이 상기 전극 구조(14)상에 증착이 되고, 그로부터 선택적 에칭에 의해 신호버스(signal bus)와 접합패드가 형성된다. 각 촬상기는 예를들어 공지된 프레임 전송 CCD(frame transfer CCD) 형태일 수도 있다. 게이트측과 게이트측의 반대편(즉, 뒷면)에 있는 웨이퍼측의 주변단부는 코팅에 의해 보호가 되고, 다음에 웨이퍼는 화학물용액조(chemical bath)에 넣어 웨이퍼의 뒷면의 중심영역 전체를 약 8 내지 10미크론 정도로 얇게 한다. 웨이퍼에 구조적인 일체화를 제공하기 위해, 유리와 같은 광 투과 재질(18)의 비교적 두꺼운, 예를들어 10 내지 12밀리미터 정도의 판이 통상적으로 유리(18)와 기판(12) 사이에 균일하게 분포된 광투과성 접착제(20)를 사용하여 박형 웨이퍼의 뒷면에 부착이 된다. 웨이퍼는 그 다음에 다수의 촬상기를 개개의 촬상기 칩으로 분리시키기 위해 이른바 절단가공(dicing)이라 불리는 공정에 의해 절단된다. 종래 기술에 의해 촬상기 칩들에 형성된 전자 디바이스는 감광성 화상소자(픽셀)를 만든다. 박형기판 촬상기의 경우, 광은 박형기판측으로부터 유리(18)를 통해 픽셀로 향한다. 광 충돌기판(12)은 전극 구조(14) 바로 아래의 기판(12)에 형성된 포텐셜 웰(potential well)에 모이는 자유전자를 발생하여 픽셀에 충돌된 광을 나타내는 전하를 픽셀에 발생시킨다. 이들 전하는 픽셀로부터 순차적으로 판독되어 영상을 나타내는 전기적 신호를 발생한다. 상기와같은 박형기판 촬상기 칩의 제조에 대한 상세한 방법은 1981년 5월 12일 공고된 에드워드 및 페티팩커(Edwards and Pennypacker)에 의한 발명으로써 본 발명과 마찬가지로 알 씨 에이 코포레이션에 양도된 미합중국 특허 제 4,226,334호인 "박형기판 촬상기 제조"에 개시되어 있다.
제2a도, 제2b도 및 제2c도는 상기에서 언급된 미합중국 특허출원 제654,556호에 따른 박형기판 촬상기 칩의 장착을 도시한다. 간단히 살펴보면, 제2a도에서, 3개의 광투과 프리즘 부분(212, 214, 216)으로 형성된 칼라 분광 프리즘(210)은 종래 기술에서 공지된 바와같이 이색성 표면(dichroic surface)에 의해 분리되어 입력 포트(218)에 입사된 광을 출구부분(220, 222, 224)에서 각각 적색, 청색, 녹색성분으로 분할시킨다. 고체 촬상기 칩(10 : 제 1 도)의 유리쪽 부분(18)은 각 출구부분(220, 222, 224)에서 프리즘(210)의 고정위치에 부착되어 입력부분(218)에 입사된 영상으로부터의 광을 나타내는 적색, 청색, 녹색 칼라 성분 전기신호를 제공한다. 촬상기 칩(10)을 적색 출구부분(220)에 장착하는 것이 제2b도 및 제2c도에서 상세하게 도시되어 있다.
제2b도 및 제2c도에 도시된 바와같이, 프리즘 출구부분(220)은 프리즘 출구부분(220)의 주변으로부터 촬상기 칩(10)이 부착되는 영역으로 뻗어있는 금속 패턴의 도체(226)를 포함한다. 촬상기 칩/프리즘 일체형 조립체의 제조동안, 광투과성 접착제가 촬상기 칩(10)의 유리(18)에 균일하게 부착된후 촬상기 칩(10)의 감광성 촬상 영역의 중심이 출구부분(220)에 있는 프리즘의 광축(234)과 일치되도록 출구부분(220)의 표면상에 배치된다. 촬상기 칩(10)에 전기적 접속을 제공하기 위해, 접합도선(228)이 촬상기 칩의 게이트측면에 있는 접합패드(229)와 금속 도체(226) 사이에 접합된다. 종래의 외부 촬상기 구동펄스 및 비데오 신호 처리회로(도시하지 않았음)는 프리즘 출구부분(220)의 단부에 접합된 커넥터(230)에 의해 도체(226)에 접속된다. 커넥터(230)는 한쪽 단부가 도체(226)에 남땜되어 있으며 다른쪽 단부는 외부회로에 연결되는 전기케이블(232)에 접속된 다른 핀들과 연결이 되는 핀들(도시하지 않았음)을 포함한다. 촬상기 칩을 출구부분(222, 224)에 장착하는 것은 도시하지 않았다. 그러나,촬상기 칩(10)을 출구부분(218)에 장착하는 것과 거의 같다.
촬상기 칩의 감광성 부분을 프리즘에 직접 장착하는 것은 패키지화된 촬상기 칩을 프리즘에 장착하는 것보다 유리하다. 왜냐하면, (IC 패키지화된 경우와 같이), 촬상기 칩의 감광성 표면의 앞에는 접착제의 오물 또는 부스러기가 떨어질 수 있으며, 혹은 응축물을 형성할 수도 있는 공간이 없기 때문이다. 부스러기 또는 응축물은 촬상기의 성능을 저하시킨다. 또한 촬상기 칩은 프리즘에 보다 단단하게 부착될 수 있으며, 따라서 구조적인 견고성과 열적 안정성을 개선하며, 이는 예를들어 휴대용 비데오 카메라용으로 사용되는 촬상기에서는 상당히 중요한 요건이다. 칩이 전기적으로 동작하는 앞서 언급한 종래 기술의 방법에 따라 프리즘상에 상기 박형기판 촬상기 칩들을 정렬 또는 일치시키는 것은 바람직하지 못하다. 왜냐하면, 접합도선은 비교적 쉽게 부서지며 정렬하는 동안 칩의 재배치는 도선(228)을 부서지게 하거나 또는 패드(229) 혹은 도체(226)로부터 분리되게 할 수 있기 때문이다.
칼라 분광 프리즘(210)과 같은 분광 광학 조립체의 출구부분에 장착된 다수의 박형기판 촬상기 칩의 정렬 또는 일치는 금속 라인 패턴과 같은 정렬표시가 각 촬상기의 게이트측에 있는 전극구조상의 소정위치에 증착되어 있는 경우에 광학적으로 이루어질 수 있다는 사실을 본 발명자는 발견하였다. 상기 정렬 표시는 예를들어 각 칩(10)상에 접합패드(229)를 형성하는데 사용되는 알루미늄층(16)으로부터 종래의 포토리쏘그라피 공정(photolithographic processes)에 의해 화학적으로 에칭될 수 있다. 이와같은 경우, 각 칩은 각 칩의 감광성 촬상영역 후면의 정확히 같은 위치에 정렬 표시를 가질 수 있다. 박형 기판 촬상기 칩(10)의 얇은 기판 때문에, 상기 칩이 게이트측으로부터 광에 의해 비추어질때, 상기 광은 칩을 통과하며, 정렬 패턴은 프리즘(210)을 통해 프리즘의 출구부분으로부터 투과되어 입력부분(218)에서 볼 수가 있다. 프리즘을 통한 정렬 패턴의 투과는 프리즘상에서 칩을 일치시키는데 유용하게 사용된다. 만약 정렬패턴이 전혀 없다면, 폴리실리콘 게이트 구조와 도핑된 영역을 수평 및 수직 정렬을 위해 사용하는 것이 아주 어렵다는 것에 유의하여야 할 것이다. 왜냐하면 그들은 비교적 낮은 콘트라스트(contrast)를 가지어 관찰하기가 어렵기 때문이다. 또한 영상구조의 반복성 때문에, 정렬을 위해 특정 촬상기 위치를 수동 또는 자동으로 결정하는 것이 어렵다.
제 3 도는 본 기술에 숙련된 사람에게 잘 공지된 제 1 도의 촬상기(10)에 대응하는 프레임 전송 CCD 촬상기(300)를 도시하고 있으며, A레지스터로 불리는 감광성 촬상영역(302)과, B레지스터로 불리는 라인 순차판독 레지스터(306)를 포함한다. 간단히 말해서, 그물무늬로 표시된 광 차단 마스크는 B 및 C레지스터(304, 306)를 광으로부터 차단시켜서 단지 A레지스터(302)만이 한 필드의 영상을 나타내는 전하를 발생시킨다. 1/60초와 같은 영상 누적 기간의 마지막에 A레지스터(302)에서 발생된 전하는 B레지스터(304)로 전달이 되어 A레지스터(302)는 다음 1/60초의 기간동안 다음 필드의 전하를 누적시킬 수 있다. 다음 필드의 전하가 A레지스터(302)에 누적되는동안, C레지스터(306)는 B레지스터(304)로 부터 한번에 한 라인씩 시프트다운(shift down)되는 이전의 필드로부터 각 라인의 전하를 순차적으로 판독한다.
본 발명의 양호한 실시예에서, 정렬 표시는 갈매기형 패턴(서로를 향해 어떤 각도로 연장된 한쌍의 대각선 표시)을 구비할 수도 있으며, 상기 패턴은 제 3 도에 표시된 바와 같이 A레지스터(302)의 전극 구조상에 증착된다. 이 결과 위치가 각 칩에 대해 정밀하게 제어되는 촬상 영역의 픽셀(즉 전극구조)과 패턴 사이에서 독특한 공간적 위치를 이룬다. 그러나 B 및 C레지스터는 이미 그들의 전극구조상에 광 차단 마스크를 갖고 있기 때문에, 상기 영역에 정렬 표시를 포함하는 것이 가능하지 않다는 것에 유의하여야 한다. 또한, 만약 정렬 표시가 촬상 영역(302)상에 배치되어 있지 않다면, 상기 표시는 프리즘 출구부분의 광축으로부터 멀리 떨어진 곳에 배치되어 필드의 외부에 있을 수 있다. 상기 표시는 전극구조로부터 표시를 전기적으로 절연시키는 산화물층 때문에 촬상기의 전기적 작동을 방해하지 않을 뿐만 아니라 촬상기와 광학적으로도 방해하지 않는다. 왜냐하면, 상기 표시는 칩의 감광성 촬상부분상에 있지 않기 때문이다. 조립하는 동안, 자외선(UV) 경화 광투과성 접착제(227, 제2c도에 도시된 바와 같은)를 프리즘 출구부분(220)과 촬상기 칩(10)의 감광성 부분 사이에 균일하게 분포시켜 촬상기 칩(10)이 프리즘 출구 부분상에 배치되고 감광성 촬상 영역, 즉 A 레지스터(302)가 프리즘(210)의 광축(234)과 일치될때까지 미세 조정기(micromanipulator)(도시하지 않았음)로 이동될 수 있다. 다음에, 접착제는 UV광에 노출되어 경화되고 따라서 A레지스터(302)와 프리즘 출구 부분 사이의 상대위치를 고정시킨다. 적당한 UV 경화성 광투과 접착제는 뉴져지주 노스번스윅에 소재하는 노랜드 프로덕스사(Norland Products Inc. North Brunswick, NJ)의 NOA-60을 사용할 수 있다. UV 경화성 접착제가 기재되어 있지만, 열경화 광투과성 접착제도 또한 사용될 수 있다.
녹색, 청색 프리즘 출구부분(222,224)에 대한 촬상기 칩을 조립하는 동안, 촬상기 칩이 각 프리즘 표면에 부착된 후 그렇지만 접착제가 UV 경화가 되기 전에, 상기 각 촬상기 칩은 게이트측으로부터 빛이 비추어지며 그동안 이전에 장착된 촬상기 칩도 동시에 빛이 비추어진다. 녹색 및 청색 촬상기 칩은, 프리즘 입력 부분(218)에서 그들의 정렬 패턴을 보면서 부가의 미세 조정기에 의해 지배치되어 상기 촬상기 칩의 정렬패턴을 입력 부분(218)에서도 역시 볼수 있는 적색 촬상기의 정렬 패턴과 정확히 일치시킨다. 정렬패턴의 위치가 각 칩의 전극구조와 같기 때문에, 상기 정렬 패턴들의 일치는 장착된 각 칩의 촬상영역에 있는 픽셀의 일치를 가져온다. 청색 및 녹색 촬상기 칩의 정렬 패턴이 한번 정확히 일치되면 접착제는 UV 광에 노출되어 경화되고 따라서 각 촬상기 칩의 위치는 각 프리즘 출구부분에서 고정이 된다.
일치는 입력부(218)로부터 예를들어 스크린(도시하지 않았음)과 같은 곳에 투사된 칩 정렬패턴을 조작자가 들여다 보면서(예를들어 확대렌즈를 통해)수동으로 이루어질 수 있다. 제 4 도는 광학적 일치를 자동으로 수행하기 위한 장치를 구성하는 블럭도이다. 비데오 카메라와 같은 감지기(402)는 프리즘(406)의 광축(404)을 따라서 정렬이 된다. 조립을 하는 동안, 경화되지 않은 접착제는 프리즘(406)상에 장착될 각 촬상기 칩의 감광성 측에 부착되며 전자제어 미세조정기(414, 416, 418)에 의해 프리즘 출구부분(408, 410, 412)의 각각에 유지된다. 다음, 광을 사용하여 촬상기중 하나를 비추고 촬상기 정렬패턴이 감지기(402)상에 상을 만들게 한다. 일치검출기(420) 및 랜덤 억세스 메모리(RAM) (422)를 사용하여 프리즘(406)의 입력 부분으로부터 감지기(402)상에 투영된 정렬패턴의 갈매기 표시를 나타내는 데이타를 검출하여 기억시킨다. 판독 전용 메모리(ROM) (424)는 광학축(404)과 완전한 일치를 위해 갈매기 표시의 정렬위치를 표시하는 데이타가 영구히 기억되어 있다. 프로세서(426)는 RAM(422)에 기억된 데이타를 ROM(424)에 기억된 데이타와 비교하며, 상기 비교를 기본으로 하여 보정 신호를 발생한다. 보정 신호는 미세 조정기(414, 416, 418)의 상대 이동을 전자적으로 제어하기 위해 인가되어, 각 촬상기 칩은 픽셀이 다른 촬상기의 픽셀 및 광축(404)과 완전한 일치상태에 있게되는 위치로 이동이 된다. 한편으로 각 촬상기를 위한 정렬 갈매기표시의 위치를 나타내는 데이타는 기억이 될수 있고 프로세서(426)는 기억된 데이타가 칩이 일치된 상태에 있다는 것을 표시할 때까지 서로에 대해 3개의 촬상기를 이동시키는 제어 신호를 발생한다. 또한 광축과의 정렬은 칩 대 칩의 일치요건 만큼 중요한 것이 아니기 때문에 제 1 촬상기 칩은 광축(404)에 대해 수동으로 배치될 수 있고, 나머지 촬상기 칩은 상술된 자동수단에 의해 제 1 칩과 정밀하게 일치될 수 있다. 제 4 도에 도시된 형태의 회로는 촬상관을 포함하는 카메라의 자동 일치를 수행하는 회로와 유사하며, 자동일치에 익숙한 사람에게 잘 공지되어 있다. 예를들어, 갈매기표시를 포함한 셋업(setup) 표시를 감지하는 감지기로부터 검출된 데이타를 기억하는 메모리를 포함하는 시스템은 1980년 7월 29일 플로리(Flory)등에게 허여된 미합중국 특허 제 4,215,368호인 "자동 셋업 텔레비젼 카메라 시스템을 위한 메모리 어드레싱 시스템"에 상세히 기술되어 있으며, 검출된 에러신호에 응답하여 보정 신호를 발생하는 프로세서는 1979년 1월 2일 플로리(Flory)등에게 허여된 미합중국 특허 제4,133,003호에 공지된 한 형태로 될수 있다.
상술된 바와 같이, 본 발명에 따른 촬상기 칩 정렬은 촬상기상의 감광 픽셀을 활성화시키지 않고 이루어질 수 있다. 이와 같이 촬상기 일치는 광학적으로 완전하게 이루어질 수 있다. 상기는 개개의 촬상기 칩으로부터 나온 영상 표시 신호의 전기적 일치에 의해 정렬되는 촬상기를 가진 종래 기술의 조립체로는 불가능한 것이며, 촬상기가 전기적으로 정렬되었을때, 그들의 감광성 위치는 전극 구조에 인가된구동 펄스의 진폭에 부분적으로 의존한다. 그래서, 다수의 촬상기 칩이 예를들어 프리즘상에 전기적으로 일치되었을때, 이들의 일치는 제조중에 인가된 촬상기 작동 신호의 서로 다른 레벨에 따라 다르며, 그래서 비데오 카메라의 조립중에 작동 신호 레벨 셋트를 재조정할 필요가 있다. 상술된 바와 같이, 전기적 일치는 약간 복잡하며, 촬상기 구동 신호의 적당한 작동 레벨을 설정하는데 숙련된 조작자를 필요로 한다. 다른 한편으로, 광학적 일치는 제 4 도에 도시된 바와 같이 자동 수단에 의해 쉽게 실행될 수 있으며, 따라서 제조 비용을 줄인다. 또한, 광학적 일치는 촬상기 칩이 전기적으로 접속되기 전에 수행될 수 있고, 따라서 촬상기 칩/프리즘 조립체의 제조 공정을 간편화시키며, 일치는 시키는 동안 파괴되기 쉬운 접합도선의 파괴 가능성을 감소시킨다.
본 발명에 따른 정렬은 패키지화되지 않은 촬상기 칩을 사용하여 기술하였지만, 기술된 영상 정렬 방법이 패캐지화된 촬상기 칩에도 사용될 수 있는 것은 본 기술에 숙련된 사람이면 쉽게 알수 있을 것이다. 제 5 도는 집적 회로 패키지(500)에 있는 박형기판 촬상기를 위한 종래 패키징을 도시한다. 패키지(500)는 개구(504) 및 상기 개구(504)와 일치된 내부 쇼울더(Shoulder) 부분(506)을 가진 전기 절연 세라믹 캐리어로 포함한다. 쇼울더 부분(506)은 개구(504)를 통해 들어오는 광이 촬상기 칩(10)의 감광성 기판측으로 향하도록 박형기판 촬상기 칩(10)을 지지한다. 칩(10)의 감광성 측의 주변은 패키지(500)내에 칩(10)을 고정시키기 위해 쇼울더 부분(506)에 에폭시되어 있다. 광 투과창(508)은 촬상기 칩(10)으로 광을 투과하는 반면 오물 및 다른 오염물로부터 촬상기(10)를 보호하기 위해 쇼울더(506) 반대편의 캐리어 부분에 상기 창의 주변이 에폭시되어 있다. 촬상기 칩(10)에 대한 외부구동 및 신호 처리 회로(도시하지 않았음)의 전기적 접속은 캐리어(502)내에서 금속패턴(도시하지 않았음)에 의해 접합 도선(512)에 전기적으로 접속되는 커넥터 핀(510)에 의해 이루어진다. 불투명한 덮개(514)를 덮어 패키지(500)가 완성되며, 이는 패키지(500)에 불필요한 광선이 들어오는 것을 방지하며 기밀밀폐를 위해 상기 창의 반대편에 있는 캐리어(502)측에 에폭시된다. 본 발명에 따른 광학적 정렬은, 만약 칩 각각이 정렬 과정동안 불투명한 덮개(514)가 반드시 제거되는 것을 제외하고는 상기에 기술된 방법과 거의 같은 방법으로 증착된 동일한 정렬 패턴을 가지고 있다면, 다수의 패키지형 촬상기 칩에도 실행될 수 있다. 또 달리, 덮개(514)가 칩 정렬 표시를 덮고 있는 영역에서 광투과를 할수도 있다. 또한 본원에서 사용된 "광"이란 용어는 가시광과 마찬가지로 적외선 및 자외선과 같은 비가시광을 포함한다는 것에 유의하여야 한다. 그리고 갈매기 표시와 다른 정렬 표시도 사용될 수 있으며, 본 발명에 따른 광학적 정렬을 실행하기 위해 칩상의 어느 곳에서나 배치될수 있다는 것은 자명한 사실이다. 예를들어, 정렬 표시는 직각으로 교차된 한쌍의 라인(예, +)형태를 취할수도 있다. 왜냐하면, 교차점은 화학적 에칭 변화에 관계없이 비교적 안정스럽기 때문이다. 따라서, 제 6 도에 도시된 바와 같이 표시는 작은 비율의 픽셀폭내에 각 칩을 정확히 설치시키기 위해 각 칩의 촬상 영역(602)내에서 소정의 픽셀(604)상에 배치될 수 있다. 촬상 영역(602)내의 나머지 픽셀은 도시하지 않았다. 끝으로, 각 칩상의 정렬패턴은 정확히 같은 위치에 배치될 필요는 없다. 왜냐하면 정렬패턴의 위치에서 알수 있는 차이는 자동 정렬장치의 예비 프로그래밍에 의해 고려될 수 있기 때문이다.
Claims (12)
- 공통의 광 입력부분을 가진 분광 광학 조립체의 제1 및 제 2 의 광 출구부분에서 최소한 2개의 박형기판 고체 촬상기 칩의 감광성 촬상영역의 픽셀들을 일치시키는 방법에 있어서, 상기 촬상기 영역의 반대편에 있는 각 촬상기 칩의 측면상의 촬상영역에 대해서 소정의 위치에 광 차단 정렬 표시(604)를 배치하는 단계와, 상기 칩의 촬상 영역들을 상기 각 출구부분과 마주보도록 상기 제1 및 제 2 의 촬상기 칩을 상기 제1 및 제 2 의 출구부분(406, 408)에 각각 위치시키는 단계와, 상기 정렬 표시를 포함하는 상기 제1 및 제 2 의 촬상기 칩의 측면을 광으로 비추는 단계와, 상기 정렬 표시가 상기 광학 조립체에 의해 출구부분으로부터 그의 공통의 입력부분(404)으로 투과될때, 상기 제1 및 제 2 의 촬상기 칩의 비추어진 정렬 표시를 쳐다보는 단계(402)와, 각 칩에서 쳐다본 정렬 패턴들을 일치시키기 위해 상기 쳐다보는 단계에 응답하여 각 출구 부분에서 제1 및 제 2 의 촬상기를 재배치(414, 418)하여, 각 칩의 픽셀들을 서로 일치시키는 단계 및 ; 각 촬상기를 각 출구 부분에 고정 부착시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 고체촬상기 칩을 광학적으로 일치시키는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 배치단계는 상기 감광성 영역의 반대편에 있는 각 촬상기 칩의 측면상의 소정의 동일 위치에 상기 정렬 표시를 증착시키는 단게를 구비하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상기 칩을 광학적으로 일치시키는 방법.
- 제 2 항에 있어서, 상기 동일한 위치는 각 칩의 감광성 촬상영역의 소정의 픽셀상에 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상기 칩을 광학적으로 일치시키는 방법.
- 제 3 항에 있어서, 상기 정렬 표시의 각각은 직각으로 교차된 한쌍의 선을 구비하며, 상기 선의 각 교차점이 상기 소정의 픽셀들중의 서로 다른 픽셀상에 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상기 칩을 광학적으로 일치시키는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 위치시키는 단계는 각 출구부분과 각 촬상기 칩 사이에 경화되지 않는 접착제를 부착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상기 칩을 광학적으로 일치시키는 방법.
- 제 5 항에 있어서, 상기 위치시키는 단계는 상기 접착제를 사용하여 상기 촬상기 칩의 감광성 촬상측면을 각 출구부분에 직접 부착시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상기 칩을 광학적으로 일치시키는 방법.
- 제 5 항에 있어서, 상기 고정 부착시키는 단계는 상기 접착제를 경화시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상기 칩을 광학적으로 일치시키는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 광으로 비추는 단계는 상기 제1 및 제 2 의 촬상기 칩을 동시에 비추는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상기 칩을 광학적으로 일치시키는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 쳐다보는 단계는 감광성 감지기로 상기 정렬 표시를 쳐다보는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상기 칩을 광학적으로 일치시키는 방법.
- 제 9 항에 있어서, 상기 재배치단계는 상기 쳐다보는 단계동안 상기 감지기로부터 공급된 신호를 비교하여 상기 촬상기 칩을 재배치하는데 인가되는 제어 신호를 발생하는 비교 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상기 칩을 광학적으로 일치시키는 방법.
- 공통의 광 입력 부분과 복수의 광출구 부분을 갖는 분광 광학 조립체(210)와, 내부가 선택적으로 도핑되어 있고 박형 반도체 기판의 한쪽 측면상의 감광성 촬상 영역에 해당하는 전극 구조(14)를 가지는 상기 박형 반도체 기판(10)과, 상기 박형 반도체 기판의 상기 한쪽측면에 부착된 광투과 물질 층(18) 및, 상기 광투과 물질층을 상기 분광 광학 조립체의 상기 광출구 부분중 하나에 부착시키는 수단(227)을 구비한 고체 촬상기에 있어서, 상기 감광성 촬상 영역의 경계면내에 있으며 상기 박형 반도체 기판의 상기 한쪽 측변의 반대쪽에 있는 상기 박형 반도체 기판의 측면상의 정렬패턴(604)을 특징으로 하는 고체 촬상기.
- 제11항에 있어서, 상기 정렬 패턴은 상기 박형 반도체 기판의 상기 반대측면에 포토리쓰그라프 방법으로 증착되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상기.
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