TW201719480A - 指紋感測器裝置與方法 - Google Patents

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陳志華
余振華
劉重希
林志偉
蔡豪益
陳玉芬
鄭余任
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台灣積體電路製造股份有限公司
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Abstract

本揭露提供指紋感測器封裝與方法。實施例包含感測器與感測器表面材料囊封於該指紋感測器封裝內。感測器的電極陣列的電連接係使用貫穿通路，其係位於感測器中、與感測器分離的連接塊中、或是經由連接塊，或是經由其他連接而連接，例如線接合。附接高電壓晶粒，以增加指紋感測器的靈敏性。

Description

指紋感測器裝置與方法
本揭露係關於指紋感測器裝置與方法。
當使用者裝置變得越小且越可攜帶，人們越容易居心不良而偷取使用者裝置。當此裝置具有使用者之敏感資訊時，除非使用者裝置中已置入阻障，否則竊賊可存取此資訊。一旦此阻障係指紋感測器，其可用以讀取試圖存取該裝置之人的指紋，若該指紋與使用者的指紋不同，可拒絕存取。
然而，當使用者裝置，例如行動電話，變得越小，壓力在於也見使用者裝置內的個別元件尺存同時縮小。因此，有降低指紋封裝尺寸的壓力，該指紋封裝包含未見效能降低之指紋感測器。因此，需要改良以得到所欲之縮小尺寸。
本揭露的一些實施例係提供一種製造指紋掃描器的方法，該方法包括黏附一感測器至一感測器表面材料，其中該感測器包括複數個貫穿基板通路；以一囊封物囊封該感測器與該感測器表面材料；形成一重佈層於該感測器的一表面上並且電連接該等貫穿基板通路，該表面背對該感測器表面材料；以及附接一高電壓晶粒電連接該重佈層。
本揭露的一些實施例係提供一種製造指紋掃描器的方 法，該方法包括電連接一接觸墊至一第一重佈層的一導電區，其中該接觸墊係位於一感測器的一第一表面上，其中該第一重佈層的該導電區係與該感測器側向分離；於該接觸墊上方附接一感測器表面材料；以及連接一高電壓晶片至該第一重佈層。
本揭露的一些實施例係提供一種半導體裝置，其包括一感測器，其包括一半導體基板與延伸穿過該半導體基板的複數個導電通路；一感測器表面材料，其黏附至該感測器；一重佈層，其電連接至該等導電通路並且位於該感測器上與該感測器表面材料對立的一側；以及一高電壓晶粒，其電連接至該重佈層。
101‧‧‧載體基板
103‧‧‧感測器表面材料
105‧‧‧感測器
107‧‧‧保護層
109‧‧‧黏附層
111‧‧‧半導體基板
113‧‧‧正面
115‧‧‧背面
117‧‧‧第一貫穿基板通路
119‧‧‧接觸墊
120‧‧‧電極陣列
122‧‧‧保護層
123‧‧‧第一保護層
125‧‧‧囊封物
127‧‧‧第一膠層
131‧‧‧第一重佈層
133‧‧‧導電層
135‧‧‧介電層
137‧‧‧凸塊下金屬層
139‧‧‧第一外部連接
141‧‧‧高電壓晶片
143‧‧‧第二外部連接
147‧‧‧底膠填充材料
151‧‧‧環狀結構
153‧‧‧紫外線膠帶
160‧‧‧第一感測器封裝
201‧‧‧第二TSV
202‧‧‧鈍化層
203‧‧‧第二重佈層
205‧‧‧第二膠層
207‧‧‧第二感測器封裝
208‧‧‧第二黏附層
301‧‧‧線接合
303‧‧‧第三感測器封裝
401‧‧‧連接塊
403‧‧‧第三TSV
405‧‧‧第二載體基板
407‧‧‧第二保護層
409‧‧‧第三黏附層
411‧‧‧第四感測器封裝
為協助讀者達到最佳理解效果，建議在閱讀本揭露時同時參考附件圖示及其詳細文字敘述說明。請注意為遵循業界標準作法，本專利說明書中的圖式不一定按照正確的比例繪製。在某些圖式中，尺寸可能刻意放大或縮小，以協助讀者清楚了解其中的討論內容。
圖1A至1E係根據一些實施例說明指紋感測器封裝，其使用位於感測器內的貫穿通路。
圖2A至2D係根據一些實施例說明使用貫穿通路與感測器分離的實施例。
圖3A至3B係根據一些實施例說明線接合的實施例。
圖4A至4D係根據一些實施例說明使用連接塊的實施例。
本揭露提供了數個不同的實施方法或實施例，可用於實現本發明的不同特徵。為簡化說明起見，本揭露也同時描述了特定零組件與佈置的範例。請注意提供這些特定範例的目的僅在於示範，而非予以任何限制。舉例而言，在以下說明第一特徵如何在第二特徵 上或上方的敘述中，可能會包括某些實施例，其中第一特徵與第二特徵為直接接觸，而敘述中也可能包括其他不同實施例，其中第一特徵與第二特徵中間另有其他特徵，以致於第一特徵與第二特徵並不直接接觸。此外，本揭露中的各種範例可能使用重複的參考數字和/或文字註記，以使文件更加簡單化和明確，這些重複的參考數字與註記不代表不同的實施例與配置之間的關聯性。
另外，本揭露在使用與空間相關的敘述詞彙，如“在...之下”，“低”，“下”，“上方”，“之上”，“下”，“頂”，“底”和類似詞彙時，為便於敘述，其用法均在於描述圖示中一個元件或特徵與另一個(或多個)元件或特徵的相對關係。除了圖示中所顯示的角度方向外，這些空間相對詞彙也用來描述該裝置在使用中以及操作時的可能角度和方向。該裝置的角度方向可能不同(旋轉90度或其它方位)，而在本揭露所使用的這些空間相關敘述可以同樣方式加以解釋。
實施例描述關於封裝方案之系統中或是整合扇出(InFO)結構中的指紋感測器。然而，實施例可使用於任何合適的封裝中。
參閱圖1A，其繪示載體基板101，以及感測器表面材料103與感測器105係附接至載體基板101。載體基板101包括例如矽基底材料，例如玻璃或氧化矽、或其他材料，例如氧化鋁、或任何這些材料的組合、或類似物。載體基板101係平面的，以容納裝置之附接，例如感測器表面材料103與感測器105。
為了助於穩固感測器表面材料103於載體基板101，在放置感測器表面材料103之前，可在載體基板101上放置保護層107與黏附層109。在一實施例中，保護層107可為光熱轉換(light-to-heat conversion，LTHC)層，然而可使用任何其他合適的材料。取決於所 選擇的材料，保護層107可分配為液體並且被硬化、可為壓層於載體基板101上的壓層薄膜、或類似物。
可在保護層107上方放置黏附層109以協助感測器表面材料103附接至載體基板101。在一實施例中，黏附層109係晶粒附接膜(die attached film，DAF)，例如環氧化合物樹脂、酚樹脂、丙烯酸橡膠、二氧化矽填充物、或其組合，並且使用壓層技術而施用。然而，可使用任何其他合適的材料與形成方法。
感測器表面材料103係被放置接觸黏附層109，並且用於分離感測器105與上覆的指紋(未分別繪示於圖1A中)。在一實施例中，感測器表面材料103係例如藍寶石(sapphire)或玻璃之材料，用於感測器105與上覆之指紋之間的電容變化之量測，以判定手指上的指紋之輪廓。在一實施例中，感測器表面材料103可具有約5mm至約15mm之間的第一寬度W1，例如約10mm，並且可使用實體放置製程放置。此外，感測器表面材料103可具有約50微米至約1000微米的第一厚度T1，例如約100微米。
圖1B係說明感測器105的放大圖式，其中感測器105被放置結合圖1A的感測器材料103。在一實施例中，感測器105包括具有正面113與背面115的半導體基板111、位於與正面113相鄰之電極陣列120、以及複數個第一貫穿基板通路(through substrate via，TSV)117自正面113連接電極120的陣列至背面115。在一實施例中，半導體基板111可包括塊狀矽、摻雜或未摻雜的、或絕緣體上矽(silicon-on-insulator，SOI)基板的主動層。通常，SOI基板包括半導體材料層，例如矽、鍺、矽鍺、SOI、絕緣體上矽鍺(silicon germanium on insulator，SGOI)、或其組合。可使用的其他基板包含多層結構、梯度結構、或混合位向基板。
此外，雖然未分別繪示於圖1B中，感測器105亦可包 括主動裝置與金屬化層，用以控制且接收自電極陣列120的信號之輸入或以其他方式控制感測器105的功能與最終輸出。在一實施例中，感測器105的主動裝置包括廣泛的主動裝置與被動裝置，例如電容器、電阻器、電感、以及可用於產生感測器105設計所欲之結構與功能需求的類似物。可使用任何合適的方法，在半導體基板111內或半導體基板111上，形成第一主動裝置。
金屬化層形成於半導體基板111與感測器105的主動裝置上方，並且設計用於連接各種主動裝置以形成功能性電路。在一實施例中，金屬化層係由介電質與導電材料的交錯層形成，並且可經由任何合適的製程(例如沉積、鑲嵌、雙鑲嵌等)而形成。在一實施例中，可有四層金屬化，藉由至少一層間介電層(interlayer dielectric layer，ILD)而與第二半導體基板分開，然而，金屬化層的精確數目係取決於感測器105的設計。
電極陣列120係電連接至感測器105的金屬化層，並且用於量測上覆之手指的不同區域之間的電容差異，以量測指紋。在一實施例中，電極陣列120包括導電材料，例如鋁或銅，並且使用例如沉積與圖案化製程而形成，其中使用例如CVD、PVD、ALD、或類似方法之製程，沉積導電材料的毯層(blanket layer)，而後使用光微影蝕刻遮罩與蝕刻製程，圖案化毯層材料。然而，可使用任何合適的材料或製造方法，形成電極陣列120。
一旦已經形成電極陣列120，在電極陣列120上方形成保護層122，以保護電極陣列120免於其他進一步的製程或使用造成的缺陷。在一實施例中，保護層122可為保護材料，例如聚苯并噁唑(polybenzoxazole，PBO)或聚亞醯胺(polyimide，PI)、氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、苯并環丁烯(benzocyclobutene，BCB)、或任何合適的保護材料。可使用例如旋塗製程、沉積製程(例如化學氣相沉積)、或 基於所選材料之其他合適的製程，形成保護層122，所形成的保護層122之厚度為約1微米至約100微米之間，例如約20微米。
此外，雖然電極陣列120與保護層122的形成已經描述為使用毯沉積而後圖案化與保護，然而此製程僅用於說明而非用於限制本揭露。甚者，亦可使用製造電極陣列120之任何合適的製程，例如使用鑲嵌或雙鑲嵌製程。所有此等製程皆包含於實施例的範圍內。
使用第一TSV 117電連接位於感測器105之正面113上的電極陣列120與金屬化層至感測器105之背面115。在感測器黏附或接合至感測器表面材料103之前，可形成第一TSV 117穿過半導體基板111，形成這些的製程可始於在形成金屬化層之前，對半導體基板111使用且顯影合適的光阻，而後蝕刻半導體基板111，以產生TSV開口。在此階段可形成第一TSV 117的開口，以延伸至半導體基板111中，其深度至少大於所完成的半導體基板111的最終所欲之高度。
一旦已經形成第一TSV 117的開口，可用例如阻障層與導電材料填充第一TSV 117的開口。阻障層可包括導電材料，例如氮化鈦，然而可使用其他材料，例如氮化鉭、鈦、介電質、或類似物。可使用CVD製程，例如PECVD，形成阻障層。然而，可使用其他製程，例如濺鍍或金屬有機化學氣相沉積(metal organic chemical vapor deposition，MOCVD)。阻障層的形成可符合第一TSV 117的開口下方形狀的輪廓。
導電材料可包括銅，然而可使用其他合適的材料，例如鋁、合金、摻雜的多晶矽、其組合、以及類似物。可藉由沉積晶種層而後在該晶種層上電鍍銅、填充且過度填充第一TCV 117的開口，形成導電材料。一旦已經填充第一TSV 117的開口，可經由研磨製程，例如化學機械拋光(chemical mechanical polishing，CMP)，移除第一TSV 117之開口外部過多的阻障層與過多的導電材料，然而可使 用任何合適的移除製程。
一旦導電材料在第一TSV 117的開口內，可進行半導體基板11的薄化，以暴露第一TSV 117的開口並且自導電材料形成第一TSV 117，其延伸穿過半導體基板111。在一實施例中，可藉由平坦化製程，例如CMP或蝕刻，進行半導體基板111的薄化，留下第一TSV 117與半導體基板111齊平。
然而，如該技藝中具有通常技術者所認知，上述形成第一TSV 117的製程僅為形成第一TSV 117的一方法，其他方法亦皆包含於實施例的範圍內。例如，亦可使用形成第一TSV 117的開口、以介電材料填充第一TSV 117的開口、薄化半導體基板111以暴露該介電質材料、移除該介電質材料、以及用導體填充第一TSV 117的開口。此方法以及所有在半導體基板111中形成第一TSV 117之其他合適的方法皆包含於實施例的範圍內。
於感測器105的背面115上形成複數個可選的(optional)接觸墊，並且該等接觸墊電連接第一TSV 117，提供電連接至後續形成的第一重佈層131(未繪示於圖1A或1B，但繪示且描述如下關於圖1C)。在一實施例中，接觸墊119係由導電材料形成，例如鋁，然而可使用其他合適的材料，例如銅、鎢、或類似物。可使用例如CVD或PVD之製程，形成接觸墊119，然而可使用其他合適的材料與方法。一旦已經沉積接觸墊119的材料，可使用例如光微影蝕刻遮罩與蝕刻製程，將該材料塑形於接觸墊119中。
一旦已經形成接觸墊119，可放置且圖案化第一保護層123。在一實施例中，第一保護層123可為保護材料，例如聚苯并噁唑(PBO)或聚亞醯胺(PI)、氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、苯并環丁烯(BCB)、或任何合適的保護材料。可使用例如旋塗製程、沉積製程(例如化學氣相沉積)、或基於所選材料之其他合適的製程，形成第一保 護層123，所形成的第一保護層123之厚度為約1微米至約100微米之間，例如約20微米。
一旦形成，圖案化第一保護層123以形成開口並且暴露接觸墊119。在一實施例中，可使用例如光微影蝕刻遮罩與蝕刻製程，圖案化第一保護層123。在此製程中，使用第一光阻(未個別繪示於圖1B)至第一保護層123，而第一光阻暴露至圖案化的光源。光源將撞擊在第一光阻並且誘發第一光阻之性質改變，而後其用於選擇性移除暴露的部分或是未暴露的部分，以及暴露第一保護層123。而後，在例如蝕刻製程中，使用第一光阻作為遮罩，該蝕刻製程移除部分的第一保護層123以暴露接觸墊119。一旦已經圖案化第一保護層123，可使用例如灰化製程，移除第一光阻。
在另一實施例中，可薄化第一保護層123，以暴露接觸墊119。在此實施例中，可使用平坦化製程，例如化學機械拋光製程，其中使用化學物質與研磨料(abrasive)於第一保護層123，同時拋光墊研磨去除材料，自接觸墊119上方，移除第一保護層123的材料，藉以暴露接觸墊119，同時亦以接觸墊119平坦化第一保護層123。
返回參閱圖1A，藉由第一膠層127的輔助，感測器105可被放置且黏附至感測器表面材料103。在一實施例中，第一膠層127係彩色膜或是黏膠，例如環氧化合物樹脂、酚樹脂、丙烯酸橡膠、二氧化矽填充物、或其組合，並且使用壓層技術施用。然而，可使用任何其他合適的材料與形成方法。可使用第一膠層127，其具有第二厚度T2為約2微米至約20微米，例如約10微米。
一旦已經使用第一膠層127至感測器105或感測器表面材料103，使用例如取放製程，感測器105可黏附至第一膠層127或感測器表面材料103，其中感測器105對準到所想要的位置並且接著被放下，使得第一膠層127接觸感測器105與感測器表面材料103。此外， 在一實施例中，感測器105可具有第二寬度W2，其係小於(感測器表面材料103的)第一寬度W1。例如，感測器105可具有約5mm至約10mm之間的第二寬度W2，例如約7mm。感測器105亦可具有約50微米至約250微米的第三厚度T3，例如約100微米。然而，可使用任何合適的寬度或其他尺寸。
一旦感測器105已經放置且黏附至感測器表面材料103，以囊封物125囊封感測器105與感測器表面材料103。在一實施例中，囊封物125可為塑封料，並且可使用塑形裝置(未繪示於圖1C)而放置。例如，感測器表面材料103與感測器105可放置於塑形裝置的空腔內，並且該空腔可被密封。囊封物125在空腔密封之前可被放置於空腔內，或是可經由注射埠而被注入空腔中。在一實施例中，囊封物125可為塑封料樹脂，例如聚亞醯胺、PPS、PEEK、PES、抗熱結晶樹脂、其組合、或類似物。
一旦囊封物125已經被放置於空腔中，因而囊封物125囊封感測器表面材料103與感測器105附近的區域，可硬化囊封物125，以硬化囊封物125作為最佳保護。雖然實際硬化製程係至少部分取決於選用於囊封物125的特定材料，在塑封料選擇作為囊封物125的一實施例中，可經由一製程而發生該硬化，例如加熱囊封物125至約100℃至約130℃之間，例如約125℃，達約60秒至約3000秒，例如約600秒。此外，起始劑與/或催化劑可包含於囊封物125內以較佳控制硬化製程。
然而，該技藝中具有通常技術者可理解上述硬化製程僅為例示製程，並非限制目前的實施例。可使用其他硬化製程，例如輻射或甚至使囊封物125於周圍溫度硬化。可使用任何合適的硬化製程，並且所有此等製程皆包含於本文所述之實施例的範圍內。
圖1A另說明薄化囊封物125以暴露感測器105的接觸 墊119。在一實施例中，可使用例如機械研磨或是化學機械拋光(CMP)製程，進行該薄化，其中使用化學蝕刻劑與研磨料以與囊封物125反應並且研磨去除囊封物125。可薄化囊封物125直到已暴露出接觸墊119為止。
然而，雖然上述CMP製程呈現為一說明實施例，但其並非用於限制實施例。可使用任何其他合適的移除製程以囊封感測器105，同時暴露接觸墊119。例如可使用化學蝕刻或一系列的化學蝕刻，或是可使用未涵蓋該接觸墊119的囊封製程。可使用這些製程以及任何其他合適的製程，以薄化囊封物125，並且所有此等製程皆包含於實施例的範圍內。
圖1C係說明在感測器105之背面115與囊封物125上方的第一重佈層131之形成。在一實施例中，第一重佈層131包括一系列的導電層133(例如兩個導電層)包埋在一系列介電層135(例如三個介電層)內。在一實施例中，在囊封物125與接觸墊119上方，形成一系列介電層135的第一個，對於囊封物125與接觸墊119以及其他下方結構，提供保護與隔離。在一實施例中，一系列介電層135的第一層可為例如聚苯并噁唑(PBO)材料，然而可使用任何合適的材料，例如聚亞醯胺、或聚亞醯胺衍生物。可使用例如旋塗製程，放置一系列介電層135的第一層，然而亦可使用任何合適的方法。
在一系列介電層135的第一層已經形成之後，藉由移除一系列介電層135的第一層之部分以暴露在一系列介電層135的第一層下方之至少一部分的接觸墊119，形成開口穿過一系列介電層135的第一層。該開口使得接觸墊119與後續形成之一系列導電層133之間接觸。可使用合適的光微影蝕刻遮罩與蝕刻製程形成該開口，然而可使用任何合適的製程以暴露下方的接觸墊119。
在另一實施例中，未形成連接第一TSV 117的接觸墊 119，可在囊封物125上方以及直接在第一TSV 117上方形成且接觸第一TSV 117之一系列介電層135的第一層。在此實施例中，並非圖案化一系列介電層135的第一層以暴露接觸墊117(因其未存在)，而是圖案化一系列介電層135的第一層以暴露部分的第一TSV 117。電連接第一TSV 117至第一重佈層131的此實施例與所有其他實施例皆包含於實施例的範圍內。
一旦已經形成且圖案化一系列介電層135的第一層，在一系列介電層135的第一層上方形成一系列導電層133的第一層，並且穿過一系列介電層135的第一層內所形成的開口，以形成與第一TSV 117的電連接(直接或經由中間結構，例如任選的接觸墊119)。在一實施例中，可經由合適的形成製程，例如CVD或濺鍍，藉由初始形成鈦銅合金的晶種層(未繪示)，形成一系列導電層133的第一層。而後，可形成光阻(亦未繪示)以覆蓋晶種層，而後圖案化光阻以暴露晶種層的那些部分，其位置係所欲得到之一系列導電層133的第一層所在之處。
一旦已經形成且圖案化光阻，經由沉積製程，例如鍍，可在晶種層上形成導電材料，例如銅。所形成的導電材料可具有約1微米至約10微米的厚度，例如約5微米。然而，雖然所討論的材料與方法適合形成導電材料，但這些材料僅為例示。可使用任何其他合適的材料，例如AlCu或Au，以及任何其他合適的形成製程，例如CVD或PVD，以形成一系列導電層133的第一層。一旦已經形成導電材料，可經由合適的移除製程，例如灰化，移除光阻。此外，在光阻移除之後，可經由例如合適的蝕刻製程，使用導電材料作為遮罩，移除受到光阻覆蓋之那些部分的晶種層。
一旦已經形成一系列導電層133的第一層，可藉由重複類似於一系列介電層135的第一層與一系列導電層133的第一層之步 驟，形成一系列介電層135的第二層與一系列導電層133的第二層。可根據需要重複這些步驟，以將一系列導電層133的各層電連接至一系列導電層133下方一層，並且可根據需要經常重複，直到已經形成一系列導電層133的最上層以及一系列介電層131的最上層。在一實施例中，可繼續一系列導電層133與一系列介電層135的沉積與圖案化，直到第一重佈層131具有第四厚度T4，其為約10微米至約50微米之間，例如約35微米，然而可使用任何合適數目的各層與任何合適的厚度。
一旦一系列導電層133的最上層已經受到一系列介電層135的最上層覆蓋，以及一系列介電層135的最上層已被圖案化以暴露一系列介電層135的最上層之部分，可形成凸塊下金屬層137穿過一系列介電層135的最上層，而實體與/或電接觸一系列導電層133的最上層之部分。在一實施例中，凸塊下金屬層137可包括三層導電材料，例如鈦層、銅層、以及鎳層。然而，該技藝中具有通常技術者可理解有許多合適的材料與層配置，例如鉻/鉻-銅合金/銅/金的配置、鈦/鈦鎢/銅的配置、或銅/鎳/金的配置，其適合形成凸塊下金屬層137。可作為凸塊下金屬層137之任何合適的材料或材料層皆包含於本申請案的範圍內。
可藉由形成各層於一系列介電層135的最上層上方並且與導電層133的最上層電性與/或實體接觸，而產生凸塊下金屬層137。可使用鍍製程，例如電化學鍍，進行各層的形成，然而，可依照所欲之材料，使用其他形成製程，例如濺鍍、蒸鍍、或PECVD製程。所形成的凸塊下金屬層137可具有約0.7微米至約10微米的厚度，例如約5微米。一旦已經形成所欲之層，而後可經由合適的光微影蝕刻遮罩與蝕刻製程移除該層的部分，以移除不需要的材料並且留下所欲之形狀的凸塊下金屬層137，例如圓形、八角形、正方形、或矩形，然而亦可形成任何所欲之形狀。
一旦已經形成凸塊下金屬層137，可使用第一外部連接139，提供外部連接點用於電連接至第一重佈層131，並且第一外部連接139可為例如接點凸塊，成為球柵陣列(ball grid array，BGA)的一部分，然而可使用任何合適的連接。在一實施例中，第一外部連接139可為接點凸塊，第一外部連接139可包括例如錫之材料，或是其他合適的材料，例如銀、無鉛錫、或銅。在一實施例中，其中第一外部連接139係錫焊料凸塊，可經由此通常使用的方法，例如蒸鍍、電鍍、印刷、焊料轉移、植球等，藉由初始形成具有例如約250微米的厚度之錫層，而形成第一外部連接139。一旦在該結構上已經形成錫層，可進行回焊以將材料塑形為所欲之凸塊形狀。
可形成具有第一間距P1為約200微米至約600微米的第一外部連接139，例如約400微米。此外，在一實施例中，其中第一外部連接139係焊球，在該回焊之後，第一外部連接139可具有第一高度H1為約60微米至約250微米，例如約180微米，以及一旦第一外部連接139已經接合至另一裝置(例如，印刷電路板)，第一外部連接139可具有約140微米的聯合高度(joint height)。
圖1C更說明放置與接合經由凸塊下金屬層137與第一重佈層131電連接的高電壓晶片141。在一實施例中，設計且連接高電壓晶片141，以提供高電壓至感測器105，例如約5V至約50V，例如約33V，以放大感測器的靈敏性。例如，藉由整合高電壓晶片141與感測器105，可供應高電壓至感測器105，藉由將輸入電壓自例如3.3V升高至33V，感測器105的靈敏度可增加10倍。
在一實施例中，高電壓晶片141可包括第二半導體基板(未分別繪示)、主動裝置(未分別繪示)、用於互連高電壓晶片141的主動裝置之金屬化層(未分別繪示)、以及第二外部連接143，以互連高電壓晶片141至感測器105。第二半導體基板可包括塊狀矽、摻雜或 未摻雜的、或絕緣體上矽(SOI)基板的主動層。通常，SOI基板包括半導體材料層，例如矽、鍺、矽鍺、SOI、絕緣體上矽鍺(SGOI)、或其組合。可使用的其他基板包含多層基板、梯度基板、或混合位向基板。
該主動裝置包括廣泛種類的主動裝置與被動裝置，例如電容器、電阻器、電感、以及類似物，其可用於產生設計高電壓晶片141的所欲之結構與功能需求。在第二半導體基板內或第二半導體基板上，可使用任何合適的方法，形成主動裝置。
在第二半導體基板與高電壓晶片141的主動裝置上方，形成金屬化層，其被設計用於連接各種主動裝置以形成功能性電路。在一實施例中，金屬化層係由交替的介電質與導電材料層所形成，並且可經由任何合適的製程(例如沉積、鑲嵌、雙鑲嵌等)形成金屬化層。在一實施例中，有四層金屬化層，藉由至少一層間介電層(ILD)而與第二半導體基板分離，但金屬化層的確切數目係取決於高電壓晶片141的設計。
可形成第二外部連接143，以互連高電壓晶片141至感測器105，以及第二外部連接143可為例如接點凸塊，然而可使用任何合適的連接。在一實施例中，其中第二外部連接143係接點凸塊，第二外部連接143可包括例如錫之材料，或是其他合適的材料，例如銀、無鉛錫、或銅。在一實施例中，其中第二外部連接143係錫焊料凸塊，可經由此通常使用的方法，例如蒸鍍、電鍍、印刷、焊料轉移、植球等，藉由初始形成具有例如約100微米的厚度之錫層，而形成第二外部連接143。一旦在該結構上已經形成錫層，可進行回焊以將材料塑形為所欲之凸塊形狀。
可藉由初始施用焊膏至所暴露的凸塊下金屬層137，而後覆晶接合高電壓晶片141至凸塊下金屬層137，而連接高電壓晶片 141至凸塊下金屬層137。在一實施例中，可藉由將高電壓晶片141的第二外部連接143順序浸入助焊劑(flux)，而後使用取放工具，接合高電壓晶片141，以實體對齊高電壓晶片141的第二外部連接143與個別的凸塊下金屬層137。在一實施例中，其中第二外部連接143為焊球，一旦已經放置高電壓晶片141，可進行回焊製程，以實體接合高電壓晶片141與下方的凸塊下金屬層137，並且進行助焊劑清理(flux clean)。然而，可使用任何其他合適的連接體或連接製程，例如金屬對金屬接合、或類似方法。
在一實施例中，按尺寸製造高電壓晶片141，以充分配合第一外部連接139。例如，在實施例中，其中感測器的面積約為6.5x6.5mm2，高電壓晶片141可形成為正方形，面積為約4mm2至約16mm2之間，例如約6mm2。此外，在已經接合高電壓晶片之後，高電壓晶片141可具有第五厚度T5，自第一重佈層131延伸離開，該第五厚度T5約100微米至約200微米之間，例如約125微米。在一特定的實施例中，第二外部連接143的厚度約50微米，而高電壓晶片141的剩餘部分之厚度約75微米。然而，可使用任何合適的尺寸於高電壓晶片141。
一旦高電壓晶片141已經接合至凸塊下金屬層137，可在高電壓晶片141與感測器105之間放至底膠填充材料147，以助於保護與隔離裝置。在一實施例中，底膠填充材料147係保護材料，用於緩和衝擊且支撐高電壓晶片141免受操作與環境退化影響，例如在操作過程中，產熱所造成的應力。底膠填充材料147可包括例如液體環氧化合物或是其他保護材料而後被硬化，並且可藉由例如注射方式而分配底膠填充材料147。
圖1D係說明自感測器表面材料103脫離載體基板101。因此，在一實施例中，第一外部連接139以及包含感測器105與 感測器表面材料103的結構可附接至環狀結構151。環狀結構151可為金屬環，用於脫離製程其間與脫離製程之後，對該結構提供支撐與穩定性。在一實施例中，使用例如紫外線膠帶153，附接第一外部連接139至環狀結構，然而可使用任何其他合適的黏著劑或附接。
一旦第一外部連接139附接至環狀結構151，可使用例如熱製程以改變黏附層109的黏著性質，自結構脫離載體基板101。在一特定實施例中，使用能量來源，例如紫外線(UV)雷射、二氧化碳(CO2)雷射、或紅外線(IR)雷射，以輻射且加熱黏附層109，直到黏附層109失去至少一些其黏著性質。一旦進行，載體基板101與黏附層109可與結構實體分離並且自結構移除，該結構包括第一外部連接139、感測器105、以及感測器表面材料103。
一旦已經移除載體基板101，可自使用單一基板所形成的其他裝置，分離感測器表面材料103與感測器105，以形成第一感測器封裝160。在一實施例中，可使用鋸刀(未繪示)切片通過囊封物125，進行單粒化，藉以分離一區段與另一區段，形成具有感測器105與感測器表面材料103的第一感測器封裝160。然而，如該技藝中具有通常技術者可理解使用鋸刀用於單粒化製程僅為一例示實施例，並非用於限制本揭露。可使用其他用於單粒化的方法，例如使用一或多次蝕刻以分離第一感測器封裝160。可使用這些方法以及任何其他合適的方法，單粒化第一感測器封裝160。
在一實施例中，可單粒化第一感測器封裝160，因而第一感測器封裝160具有第三寬度W3，其係大於(感測器表面材料103的)第一寬度W1或是(感測器105的)第二寬度W2，例如第三寬度W3為約5mm至約15mm之間，例如約12mm。此外，第一感測器封裝160可被單粒化以具有封裝面積為約5*5mm2與15*15mm2之間，例如約7.6*7.6mm2。此外，在移除載體基板101之後，第一感測器封裝160 可具有第二高度H2，其約為200微米與約800微米之間，例如約435微米。在一實施例中，其中第一感測器封裝160具有第二高度H2為435微米，該第二高度H2包括100微米的感測器表面材料103、10微米的第一膠層127、100微米的感測器105、35微米的第一重佈層131、以及190微米的第一外部連接139。因此，第一感測器封裝160的整體高度可自約1mm降低至小於約0.45mm，例如約0.435mm，同時具有感測器105與感測器表面材料103之間的間隙為約10與約30微米之間，例如約10微米(第一膠層127的厚度)。
如上所述，藉由形成第一感測器封裝160，可製造具有小尺寸架構的封裝中系統(system in package，SIP)方案之低成本、高效能系統。隨著電極陣列120與上覆指紋之間的小距離，此小尺寸架構增加感測器105的靈敏性。此封裝可整合於使用者設備中，例如行動電話、個人數位助理、平板電腦、或類似物，包含使用ISO系統的行動電話。
圖1E係說明使用第一TSV 117的另一實施例，以助於互連電極陣列120。然而，在此實施例中，取代具有小於第三寬度W3(第一感測器封裝160的寬度)之第一寬度W1的感測器表面材料103，感測器表面材料103亦具有第三寬度W3。藉由具有與第一感測器封裝160相同寬度之感測器表面材料103，感測器表面材料103可延伸第一感測器封裝160的寬度。
圖2A係說明使用第二TSV 201之實施例，第二TSV 201未形成於感測器105內(如上述關於圖1A-1E)，而是自感測器105之位置側向移除而形成。在此實施例中，在放置感測器105之前，在黏附層109上方，初始形成鈍化層202。在一實施例中，鈍化層202可由一或多種合適的介電材料形成，例如氧化矽、氮化矽、低介電常數介電質，例如摻雜碳的氧化物、極低介電常數介電質，例如摻雜多孔碳 的二氧化矽、其組合、或類似物。可經由例如化學氣相沉積(CVD)的製程，形成鈍化層202，然而可使用任何合適的製程，鈍化層202的厚度可為約0.5微米與約5微米之間，例如約9.25KÅ。
一旦已經形成鈍化層202，可在鈍化層202上方形成凸塊下金屬層137與第一重佈層131。在一實施例中，凸塊下金屬層137與第一重佈層131的形成係如上述關於圖1A-1D所示，然而其係以相反順序形成，因而凸塊下金屬層137係形成於載體基板101與第一重佈層131之間。然而，可使用任何合適的製程、材料、或步驟順序。
一旦載體基板101上方已經形成凸塊下金屬層137與第一重佈層131，形成第二TSV 201電連接第一重佈層131。一實施例中，可藉由初始形成晶種層(未分別繪示於圖2A中)，形成第二TSV 201。在一實施例中，晶種層係導電材料的薄層，其在後續製程步驟過程中有助於較厚層的形成。晶種層可包括厚度約1,000Å的鈦層，而後為厚度約5,000Å的銅層。依照所欲之材料，可使用例如濺鍍、蒸鍍、或PECVD製程，產生晶種層。所形成之晶種層的厚度可為約0.3微米與約1微米之間，例如約0.5微米。
一旦已經形成晶種層，在晶種層上方放置光阻(亦未繪示於圖2A中)。在一實施例中，使用例如旋塗技術，在晶種層上放置光阻至高度約50微米與約250微米之間，例如約120微米。一旦到位，而後藉由將光阻暴露至圖案化能量來源(例如圖案化光源)而圖案化光阻，因而誘發化學反應，藉以對於暴露至圖案化光源的光阻部分誘發物理變化。而後，施加顯影劑於暴露的光阻，以利用該物理變化，並且依照所欲之圖案，選擇形移除光阻的暴露部分或是光阻的未暴露部分。在一實施例中，光阻中所形成的圖案係第二TSV 201的圖案。第二TSV 201形成於此放置中，而位於後續附接之裝置的不同側上，該後續附接之裝置例如感測器105。然而，可使用第二TSV 201的 圖案之任何合適配置。
在一實施例中，第二TSV 201係形成於光阻內。在一實施例中，第二TSV 201包括一或多個導電材料，例如銅、鎢、其他導電材料、或類似物，並且可藉由例如電鍍、無電鍍、或類似方法而形成。在一實施例中，使用電鍍製程，其中晶種層與光阻係浸入或浸沒在電鍍溶液中。晶種層表面係電連接至外部DC電源供應的負測，因而晶種層作為電鍍製程的陰極。固體傳導陽極，例如銅陽極，亦浸沒於溶液中，並且附接至電源供應的正側。來自陽極的原子係溶解於溶液中，陰極，例如晶種層，自該溶液獲取溶解的原子，因而在光阻之開口內，鍍晶種層之暴露的導電區域。
一旦使用光阻與晶種層而已經形成第二TSV 201，可使用合適的移除製程，移除光阻。在一實施例中，可使用電將灰化製程以移除光阻，其中可增加光阻的溫度，直到光阻發生熱分解並且可被移除。然而，可使用任何合適的製程，例如溼式剝除。光阻的移除可暴露下方的晶種層之部分。
一旦暴露，可進行移除晶種層的暴露部分。在一實施例中，可藉由例如溼式或乾式蝕刻製程，移除晶種層之暴露部分(例如，未受到第二TSV 201覆蓋的那些部分)。例如，在乾式蝕刻製程中，可使用第二TSV 201作為遮罩，將反應物導引至晶種層。在另一實施例中，蝕刻劑可被噴霧或是放入接觸晶種層，以移除晶種層的暴露部分。在晶種層的暴露部分已經被蝕刻去除之後，在第二TSV 201之間，暴露第一重佈層131的部分。
一旦已經形成第二TSV 201，使用例如第二黏附層208，在第二TSV 201之間的第一重佈層131上，放置感測器105。在一實施例中，第二黏附層208可與黏附層109為類似材料以及類似的使用方式，然而可使用任何合適的材料。然而，在此實施例中，感測器 105係以面朝上放置，因而正面113係背對載體基板101。此外，由於感測器105係以面朝上放置，因而不需要第一TSV 117，以及可移除第一TSV 117，因而接觸墊119係連接至電極陣列120以及感測器105之正面113上的感測器105之金屬化層。
在特定實施例中，在感測器105的正面113上方，形成電極陣列120，以及一旦形成電極陣列120，在電極陣列120上方形成接觸墊119，並且接觸墊119藉由例如連接至感測器105的金屬化層取代連接至第一TSV 117而電連接電極陣列120。然而，可使用任何合適的方法形成電極陣列120與接觸墊119於感測器105的正面113上方，並且所有此等方法皆包含於實施例的範圍內。
圖2B係說明以囊封物125囊封感測器105與第二TSV 201。在一實施例中，囊封物125的使用可如上述關於圖1A之說明，並且一旦使用，可薄化囊封物125以暴露感測器105的接觸墊119以及暴露第二TSV 201。然而，可使用任何合適的囊封物與使用方法。
在另一實施例中，囊封物125可用於暴露的塑形製程中，其中在已經完成塑形製程且無任何其他薄化製程之後，感測器105係直接暴露。在此實施例中，感測器105與囊封物125的表面有高度差。因此，可進行凹陷製程以形成用於進一步處理的平坦表面。
圖2B亦說明第二重佈層203的形成，以電互連第二TSV 201與感測器105的接觸墊119。在一實施例中，第二重佈層203可類似於上述關於圖1C之第一重佈層131。在一特別實施例中，有一系列導電層133的單一層夾在一系列介電層135的兩層之間。然而，可使用導電層與介電層之任何合適的組合，以互連感測器105的接觸墊119與第二TSV 201。在一實施例中，可形成具有第六厚度T6的第二重佈層203，該第六厚度T6係約10微米與約50微米之間，例如約17微米，然而可使用任何合適的厚度。
一旦已經形成第二重佈層203，感測器表面材料103可使用例如第二膠層205而附接至第二重佈層203。在一實施例中，可藉由初始施加第二膠層205至第二重佈層203，而後施加感測器表面材料103至第二膠層205，以附接感測器表面材料103。第二膠層205可類似於上述關於圖1A所說明的第一膠層127，然而可使用任何合適的材料。此外，在此實施例中，可形成具有第三寬度W3(最終封裝的寬度)的感測器表面材料103，然而可使用任何合適的寬度。
圖2C係說明脫離載體基板101以及圖案化鈍化層202以暴露凸塊下金屬層137。在一實施例中，可藉由初始接合感測器表面材料103至例如環形結構151，脫離載體基板101。一旦附接，可使用例如熱製程，改變黏附層109的黏著性質，如上述關於圖1D之說明，自結構脫離載體基板101，然而可使用任何合適的方法脫離載體基板101。
一旦脫離，圖案化鈍化層202，以暴露下方的凸塊下金屬層137。在一實施例中，可使用例如雷射鑽孔方法，圖案化鈍化層202。在此方法中，在鈍化層202上方，先沉積保護層，例如光熱轉換(LTHC)層或是雷射切割保護層(hogomax layer)(未分別繪示於圖2C)。一旦受到保護，導引雷射至所欲移除的鈍化層202之那些部分，以暴露下方的凸塊下金屬層137。在雷射鑽孔製程中，鑽孔能量的範圍可自0.1mJ至約30mJ，以及對於鈍化層202的法線，鑽孔角度為約0度(垂直於鈍化層202)至約85度。在一實施例，可進行圖案化，以於凸塊下金屬層137上方形成開口，其寬度係約100微米與約300微米之間，例如約200微米。
在另一實施例中，鈍化層202的圖案化可藉由初始施加光阻至鈍化層202，而後暴露該光阻至圖案化的能量來源(例如圖案化的光源)，以誘發化學反應，藉以在該光阻暴露於圖案化光源的那 些部分中誘發物理變化。而後，施加顯影劑於暴露的光阻，以利用該物理變化並且依照所欲之圖案而選擇性移除光阻的暴露部分或是光阻的未暴露部分，以及例如用乾式蝕刻製程，移除下方的鈍化層202之暴露部分。然而，可使用任何合適的方法以圖案化鈍化層202。
圖2D係說明一旦鈍化層202已被圖案化以暴露凸塊下金屬層137，高電壓晶片141可經由鈍化層202而接合至凸塊下金屬層137、可放置底膠填充材料147、以及第一外部連接139可放置於實體與/或電連接凸塊下金屬層137。在一實施例中，可放置第一外部連接139以及可接合高電壓晶片141，如上述關於圖1C所說明。然而，可使用任何合適的製程。
圖2D另說明囊封物125與感測器表面材料103的單粒化形成第二感測器封裝207。在一實施例中，可進行單粒化以形成第二感測器封裝207，如關於圖1D所述。例如，可使用鋸刀以切割穿過囊封物125與感測器表面材料103，分離第二感測器封裝207與其他感測器封裝。然而，可使用任何合適的方法。
在此實施例中，可進行單粒化製程，形成第二感測器封裝207，其面積為約5*5mm2與約15*15mm2之間，例如約8.36*7.6mm2。此外，具有第二重佈層203的第二感測器封裝207可具有第三高度H3，其為約200微米與約800微米之間，例如約452微米。在一實施例中，第二感測器封裝207具有第三高度H3為452微米，第三高度H3包括100微米的感測器表面材料103、10微米的第二膠層205、17微米的第二重佈層203、100微米的感測器105、35微米的第一重佈層131、以及190微米的第一外部連接139。因此，感測器105與感測器表面材料103之間的間隙可為約10微米與約30微米之間，例如約27微米(第二膠層205的厚度與第二重佈層203的厚度)。
藉由製造第二感測器封裝207，如關於圖2A-2D之上 述內容，可製造具有整合扇出結構之感測器105的低成本互連。此外，具有整合高電壓晶片141，可增加感測器105的靈敏性，同時降低整體厚度。此感測器封裝可併入類似的行動電話、個人數位助理、平板電腦、或類似物，例如使用Android操作系統之裝置。
圖3A係說明另一實施例，其中感測器105係面朝上放置，以及其中接觸墊119係形成於感測器105的正面113上方，類似於圖2A-2D所述之實施例。然而，在此實施例中，取代使用第二TSV 201互連接觸墊119與第一重佈層131，使用線接合301，互連接觸墊119與第一重佈層131。在此實施例中，一旦已經形成第一重佈層131於載體基板101上方，感測器105附接至第一重佈層131而未形成第二TSV 201。
此外，在此實施例中，感測器表面材料103已經附接至感測器105，或是在感測器105已附接至第一重佈層131之後而附接至感測器105。在一實施例中，感測器表面材料103係使用例如第一膠層127而附接，然而可使用任何合適的方法或材料用於黏附感測器表面材料103至感測器105。在此實施例中，以免覆蓋感測器105的接觸墊119，感測器表面材料103可具有第四寬度W4，其為約5mm與約10mm之間，例如約7mm。
圖3A亦說明在感測器105之接觸墊119與第一重佈層131之間的線接合301之形成。在一實施例中，可使用放電結球棒(electronic flame off(EFO)wand)，在線夾控制的毛細管內，升高金線(未個別繪示於圖3A)的溫度。一旦金線的溫度升高至約150℃與約250℃之間，金線接觸接感測器105的點墊119，形成第一連接，而後移動金線至第一重佈層131以形成第二連接。一旦連接，金線的剩餘部分係與連接部分分離，形成線接合301。可重複連接製程，根據需要形成盡可能多的連接。
圖3A另說明在已經形成線接合301之後，可用囊封物125囊封線接合301、感測器105、以及感測器表面材料103。在一實施例中，可施加囊封物125，如上關於圖1A所述之內容，並且一旦施加，可薄化囊封物125，以暴露感測器表面材料103。在另一實施例中，可初始施加囊封物125，因而囊封物未覆蓋感測器表面材料103。可使用任何合適的囊封物與施加方法。
圖3B係說明脫離載體基板101、圖案化鈍化層202以暴露凸塊下金屬層137、接合高電壓晶片141、以及放置第一外部連接139。在一實施例中，可藉由初始接合感測器表面材料103與囊封物125至例如環形結構151，而脫離載體基板101。一旦附接，可使用熱製程，改變黏附層109的黏著性質，如上關於圖1A-1D所述，自結構脫離載體接板，然而可使用任何合適的方法脫離載體基板。
一旦已經移除載體基板101，可圖案化鈍化層202、可接合高電壓晶片141、以及可放置第一外部連接139。在一實施例中，可圖案化鈍化層202、可接合高電壓晶片141、以及可放置第一外部連接139，如上關於圖2C至2D所述。然而，可使用任何其他合適的方法與材料。
圖3B另說明囊封物125的單粒化以形成第三感測器封裝303。在一實施例中，可進行單粒化以形成第三感測器封裝302，如上關於圖1D所述。例如，可使用鋸刀，切割穿過囊封物125並且分離第三感測器封裝303與其他感測器封裝。然而，可使用任何合適的方法。
藉由連接接觸墊119經由線接合301(無第二重佈層203)至第一重佈層131，可形成第三感測器封裝303，其面積為約5*5mm2與約15*15mm2之間，例如約8.5*7.6mm2。此外，具有第二重佈層203的第三感測器封裝303可具有第四高度H4，其為約200微米與約 800微米之間，例如約435微米。在一實施例中，其中第三感測器封裝303具有第四高度H4為435微米，第四高度H4包括100微米的感測器表面材料103、10微米的第一膠層127、100微米的感測器105、35微米的第一重佈層131、以及190微米的第一外部連接139。因此，感測器105與感測器表面材料103之間的間隙可為約10微米與約30微米之間，例如約10微米(第一膠層127的厚度)。
藉由製造第三感測器封裝303，如上關於圖3A-3B所述，使用第二TSV 201，製造具有較小高度的感測器105之低成本互連封裝。此外，具有整合高電壓晶片141，可增加感測器105的靈敏性，同時降低整體厚度。此感測器封裝可併入類似的行動電話、個人數位助理、平板電腦、或類似物，例如使用Android操作系統之裝置。
圖4A至4D係說明另一實施例，其中連接塊401，例如矽插入物，係用於連接感測器105的接觸墊119至第一重佈層131。在此實施例中，感測器105係初始被放置在載體基板101上方的黏附層109上。在此實施例中，感測器105係面朝上放置，因而感測器105的正面103係背對載體基板101。此外，由於感測器105面朝上放置，電極陣列120與感測器105的接觸墊119係亦背對載體基板101。
此外，在此實施例中，並非形成第二TSV 201，連接塊401，例如矽插入物，係附接至載體基板101上方的黏附層109。在一實施例中，連接塊401包括結構材料，例如半導體材料或是介電材料，其可形成較高密度結構於其中，例如貫穿通路或是整合的被動裝置。在特定的實施例中，結構材料包括材料例如矽、二氧化矽、玻璃、其組合、或類似物。
在連接塊401內，在感測器105附接至黏附層109之前，已部分形成複數個第三貫穿基板通路(TSV)403。在連接塊401黏附或接合至黏附層109之前，可形成第三TSV 403穿過結構材料，以及 其形成製程始於藉由初始對於結構材料施加且顯影合適的光阻，而後蝕刻結構材料，以產生第三TSV開口。在此階段，可形成第三TSV 403的開口，因而延伸至結構材料中，深度至少大於完成的連接塊401之最終所需要的高度。
一旦已經形成第三TSV 403的開口，可用例如阻障層與導電材料，填充第三TSV 403的開口。阻障層可包括導電材料，例如氮化鈦，然而可使用其他材料，例如氮化鉭、鈦、介電質、或類似物。可使用CVD製程，例如PECVD，形成阻障層。然而，可使用其他製程，例如濺鍍或金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)。阻障層的形成可符合第三TSV 403的開口下方形狀的輪廓。
導電材料可包括銅，然而可使用其他合適的材料，例如鋁、合金、摻雜的多晶矽、其組合、以及類似物。可藉由沉積晶種層而後在晶種層上電鍍銅、填充且過度填充第三TSV 403的開口，形成導電材料。一旦已經填充第三TSV 403的開口，經由研磨製程，例如化學機械拋光(CMP)，可移除第三TSV 403的開口外部之過多的阻障層與過多的導電材料，然而可使用任何合適的移除製程。
一旦已經隨著感測器105放置具有部分形成的第三TSV 403之連接塊401，用囊封物125囊封感測器105與連接塊401。在一實施例中，可施用囊封物125，如上關於圖1A所述，一旦施用，可薄化囊封物125，以暴露接觸墊119與部分形成的第三TSV 403。在其他實施例中，可初始施加囊封物125，因而囊封物125不會覆蓋接觸墊119與部分形成的第三TSV 403。可使用任何合適的囊封物與施加方法。
圖4B係說明一旦已經進行囊封，可移除載體基板101。在一實施例中，可脫離載體基板101，如上關於圖1D所述。例如，可使用熱製程，改變黏附層109的黏著性質，並且可實體移除載 體基板101。
一旦已經移除載體基板101，可形成第二重佈層203以互連接觸墊119與部分形成的第三TSV 403。在一實施例中，在接合結構與另一載體之前，可形成第二重佈層203而無載體基板的存在。此外，可形成第二重佈層203，如上關於圖2B所述。例如，在此實施例中，可形成具有第一介電層、第一導電層、以及第二介電層的第二重佈層203。然而，可使用任何合適數目的層或製造方法。
一旦已經形成第二重佈層203，可使用例如第二保護層407與第三黏附層409，接合第二重佈層203至第二載體基板405。在一實施例中，第二載體基板405、第二保護層407、以及第三黏附層409可類似於載體基板101、保護層107、以及黏附層109，如上關於圖1A所述，然而其亦可為不同。
一旦第二重佈層203已經接合至第二載體基板405，可進行連接塊401的薄化，以暴露第三TSV 402的開口，並且自導電材料形成第三TSV 403，其延伸穿過連接塊401的結構材料，以及移除可保留的任何黏附層109(例如，DAF)。在一實施例中，藉由平坦化製程，例如CMP或蝕刻，可進行薄化連接塊401，留下第三TSV 403與連接塊401的結構材料齊平。此外，相同的平坦化製程將亦薄化囊封物125與感測器105，因而感測器105、囊封物125、連接塊401的結構材料、以及第三TSV 403係彼此齊平。
圖4C係說明在連接塊401已經薄化之後，形成第一重佈層131與凸塊下金屬層137電連接目前暴露的第三TSV 403。在一實施例中，可形成第一重佈層131與凸塊下金屬層137，如上關於圖1C所述，然而可使用任何合適的材料與製造方法，形成第一重佈層131與凸塊下金屬層137。
圖4C另說明一旦已經形成凸塊下金屬層137，高電 壓晶片141可接合至凸塊下金屬層137、可放置底膠填充材料147、以及可放置第一外部連接139實體與/或電連接凸塊下金屬層137。在一實施例中，可放置第一外部連接139，以及可接合高電壓晶片141，如上關於圖1C所述。然而，可使用任何合適的製程。
圖4D係說明移除第二載體基板405以及放置感測器表面材料103。在一實施例中，可藉由初始接合第一外部連接139至例如環形結構151，脫離第二載體基板405。一旦附接，使用例如熱製程，改變第三黏附層409的黏著性質，如上關於圖1A至1D所述，第二載體基板405可自結構脫離，然而可使用任何合適的方法脫離第二載體基板405。
一旦已經移除第二載體基板405以暴露第二重佈層203，感測器表面材料103可黏附至第二重佈層203。在一實施例中，使用例如第一膠層127，附接感測器表面材料103。然而，可使用任何合適的方法或材料，黏附感測器表面材料103至第二重佈層203。
圖4D另說明單粒化囊封物125，形成第四感測器封裝411。在一實施例中，可進行單粒化以形成第四感測器封裝411，如上關於圖1D所述。例如，可使用鋸刀，切割穿過囊封物125，並且分離第四感測器封裝411與其他感測器封裝。然而，可使用任何合適的方法。
藉由連接接觸墊119經由連接塊401內的第三TSV 403至第一重佈層131，可形成第四感測器封裝，其面積為約5*5mm2與約15*15mm2之間，例如約8.6*7.6mm2。此外，具有第二重佈層203的第四感測器封裝411可具有第五高度H5，其為約200微米與約800微米之間，例如約452微米。在一實施例中，其中第四感測器封裝411具有第五高度H5為452微米，第五高度H5包括100微米的感測器表面材料103、10微米的第一膠層127、17微米的第二重佈層203、100微米的感 測器105、35微米的第一重佈層131、以及190微米的第一外部連接139。因此，感測器105與感測器表面材料103之間的間隙可為約10微米與約30微米之間，例如27微米(第一膠層127的厚度與第二重佈層203的厚度)。
藉由製造第四感測器封裝，如上關於圖4A至4D所述，可製造具有較大互連密度之感測器105的低成本互連封裝。此外，具有整合高電壓晶片141，可增加感測器105的靈敏性，同時亦降低整體厚度。此感測器封裝可併入類似的行動電話、個人數位助理、平板電腦、或類似物，例如使用Android操作系統的裝置。
根據一實施例，提供製造指紋掃描器的方法，其包括黏附感測器至感測器表面材料，其中該感測器包括複數個貫穿基板通路。以囊封物囊封感測器與感測器表面材料。在感測器的表面上形成重佈層，其電連接該等貫穿基板通路，該表面背對該感測器表面材料，以及高電壓晶粒附接電連接該重佈層。
根據另一實施例，提供製造指紋掃描器的方法，其包括電連接接觸墊至第一重佈層的導電區，其中該接觸墊係位於感測器的第一表面上，其中該第一重佈層的該導電區係與該感測器側向分離。於該接觸墊上方附接感測器表面材料，以及高電壓晶片連接至該第一重佈層。
根據另一實施例，提供半導體裝置，其包括感測器，其具有半導體基板以及延伸穿過該半導體基板的複數個導電通路。感測器表面材料係附接至該感測器，以及重佈層電連接至該等導電通路並且位於該感測器之與該感測器表面材料對立的一側上。高電壓晶粒係電連接至該重佈層。
前述內容概述一些實施方式的特徵，因而熟知此技藝之人士可更加理解本揭露之各方面。熟知此技藝之人士應理解可輕易 使用本揭露作為基礎，用於設計或修飾其他製程與結構而實現與本申請案所述之實施例具有相同目的與/或達到相同優點。熟知此技藝之人士亦應理解此均等架構並不脫離本揭露揭示內容的精神與範圍，並且熟知此技藝之人士可進行各種變化、取代與替換，而不脫離本揭露之精神與範圍。
103‧‧‧感測器表面材料
105‧‧‧感測器
119‧‧‧接觸墊
120‧‧‧電極陣列
125‧‧‧囊封物
127‧‧‧第一膠層
131‧‧‧第一重佈層
137‧‧‧凸塊下金屬層
139‧‧‧第一外部連接
141‧‧‧高電壓晶片
151‧‧‧環狀結構
153‧‧‧紫外線膠帶
160‧‧‧第一感測器封裝
H2‧‧‧第二高度
W3‧‧‧第三寬度

Claims (10)

  1. 一種製造指紋掃描器的方法，該方法包括：黏附一感測器至一感測器表面材料，其中該感測器包括複數個貫穿基板通路；以一囊封物囊封該感測器與該感測器表面材料；形成一重佈層於該感測器的一表面上並且電連接該等貫穿基板通路，該表面背對該感測器表面材料；以及附接一高電壓晶粒電連接該重佈層。
  2. 如申請專利範圍第1項的方法，進一步包括單粒化該囊封物，以形成一第一感測器封裝，其中該第一感測器封裝具有一第一寬度，該感測器表面材料具有小於該第一寬度的一第二寬度，以及該感測器具有小於該第二寬度的一第三寬度。
  3. 如申請專利範圍第1項的方法，進一步包括形成複數個接觸墊，該等接觸墊電連接該等貫穿基板通路，其中形成該重佈層進一步包括形成一導電區，該導電區實體接觸該等接觸墊。
  4. 一種製造指紋掃描器的方法，該方法包括：電連接一接觸墊至一第一重佈層的一導電區，其中該接觸墊係位於一感測器的一第一表面上，其中該第一重佈層的該導電區係與該感測器側向分離；於該接觸墊上方附接一感測器表面材料；以及連接一高電壓晶片至該第一重佈層。
  5. 如申請專利範圍第4項的方法，進一步包括：於該第一重佈層上形成一貫穿通路；在形成該貫穿通路之後，黏附該感測器至該第一重佈層；其中電連接該接觸墊至該導電區進一步包括形成一第二重佈層 以將該貫穿通路電連接至該接觸墊。
  6. 如申請專利範圍第4項的方法，其中電連接該接觸墊至該導電區進一步包括形成一線接合以將該貫穿通路電連接至該接觸墊，該方法更包括形成囊封該感側器與該線接合。
  7. 如申請專利範圍第4項的方法，進一步包括在電連接該接觸墊至該導電區之前，於一保護層與複數個凸塊下金屬上方形成該第一重佈層；該方法更包括圖案化該保護層，以暴露該等凸塊下金屬。
  8. 如申請專利範圍第4項的方法，進一步包括：放置一基板於該第一重佈層上，該基板包括導電通路；以及薄化該基板與該感測器，以暴露該導電通路。
  9. 一種半導體裝置，其包括：一感測器，其包括一半導體基板與延伸穿過該半導體基板的複數個導電通路；一感測器表面材料，其黏附至該感測器；一重佈層，其電連接至該導電通路並且位於該感測器上與該感測器表面材料對立的一側；以及一高電壓晶粒，其電連接至該重佈層。
  10. 如申請專利範圍第9項的半導體裝置，其中該感測器具有一第一寬度，以及該感測器表面材料具有一第二寬度，其大於該第一寬度，其中該感測器與該感測器表面材料係具有一第三寬度之一第一封裝的部分，該第三寬度係大於該第二寬度，或者該感測器與該感測器表面材料係具有該第二寬度之一第一封裝的部分。
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