TW202209690A - 半導體裝置和製造半導體裝置的方法 - Google Patents

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Abstract

在一個實例中，一種半導體裝置包括間隔件基板、在第一間隔件基板上方的第一透鏡基板，以及在第一透鏡電介質上方鄰近於第一透鏡的透鏡保護器。所述間隔件基板包括間隔件電介質、間隔件頂部端子、間隔件底部端子和間隔件通孔。所述第一透鏡基板包括第一透鏡電介質、第一透鏡、第一透鏡頂部端子、第一透鏡底部端子和第一透鏡通孔。第一互連件與所述間隔件頂部端子和所述第一透鏡底部端子耦合。本文中還公開其它實例和相關方法。

Description

半導體裝置和製造半導體裝置的方法
本發明大致上涉及電子裝置，且更明確地說涉及半導體裝置和製造半導體裝置的方法。
先前的半導體封裝和用於形成半導體封裝的方法是不適當的，例如，導致成本過大、可靠性降低、性能相對低或封裝大小過大。通過比較此類方法與本揭示內容並參考圖式，所屬領域的技術人員將清楚常規和傳統方法的其它限制和缺點。
在一個實例中，一種半導體裝置包括：間隔件基板，其包括間隔件電介質；間隔件頂部端子，其在所述間隔件基板的頂側上；間隔件底部端子，其在所述間隔件基板的底側上；以及間隔件通孔，其在所述間隔件電介質中且與所述間隔件頂部端子和所述間隔件底部端子耦合。所述半導體裝置還包括第一間隔件基板上方的第一透鏡基板，所述第一透鏡基板包括：第一透鏡電介質、第一透鏡、在所述第一透鏡電介質的頂側上的第一透鏡頂部端子、在所述第一透鏡電介質的底側上的第一透鏡底部端子，以及在所述第一透鏡電介質中且與所述第一透鏡頂部端子和所述第一透鏡底部端子耦合的第一透鏡通孔。此外，所述半導體裝置包括：透鏡保護器，其在所述第一透鏡電介質上方鄰近於所述第一透鏡；以及第一互連件，其與所述間隔件頂部端子和所述第一透鏡底部端子耦合。
在另一實例中，一種半導體裝置包括第一透鏡基板，所述第一透鏡基板包括：第一透鏡電介質、在所述第一透鏡電介質上方的第一透鏡，以及在所述第一透鏡電介質的頂側上的透鏡頂部端子。所述半導體裝置還包括在所述第一透鏡基板上方的間隔件基板，所述間隔件基板包括間隔件電介質、間隔件頂部端子和間隔件底部端子。所述半導體裝置還包括在所述間隔件基板上方的第二透鏡基板，所述第二透鏡基板包括第二透鏡電介質、在所述第二透鏡電介質上方的第二透鏡，以及在所述第二透鏡電介質的底側上的透鏡底部端子。此外，所述半導體裝置包括：第一互連件，其與所述透鏡頂部端子和所述間隔件底部端子耦合；以及第二互連件，其與所述間隔件頂部端子和所述透鏡底部端子耦合，其中所述第一透鏡具有第一光學特性，且所述第二透鏡具有不同於所述第一光學特性的第二光學特性。
在另一實例中，一種用以製造半導體裝置的方法，包括：提供具有第一透鏡的第一透鏡基板；提供朝向所述第一透鏡基板的第一間隔件基板；以及利用第一互連件耦合所述第一透鏡基板和所述第一間隔件基板。所述第一透鏡基板包括第一透鏡通孔和耦合到所述第一透鏡通孔的第一透鏡端子，所述第一間隔件基板包括第一間隔件通孔和耦合到所述第一間隔件通孔的第一間隔件端子，且所述第一互連件使所述第一透鏡端子與所述第一間隔件端子耦合。
其它實例包含於本揭示內容中。在圖式、申請專利範圍或本揭示內容的說明書中可以找到此類實例。
以下論述提供半導體裝置以及製造半導體裝置的方法的各種實例。此類實例是非限制性的，且所附申請專利範圍的範疇不應限於所公開的特定實例。在下文論述中，術語“實例”和“例如”是非限制性的。
各圖示出大體構造方式，且可能省略眾所周知的特徵和技術的描述和細節以免不必要地混淆本揭示內容。另外，圖式中的元件未必按比例繪製。舉例來說，各圖中的一些元件的尺寸可能相對於其它元件誇示，以幫助改進對本揭示內容中論述的實例的理解。不同圖中的相同參考標號表示相同元件。
術語“或”表示由“或”連接的列表中的項目中的任何一個或多個項目。作為實例，“x或y”表示三要素集合{(x), (y), (x、y)}中的任何要素。作為另一實例，"x、y或z"表示七要素集合{(x), (y), (z), (x、y), (x、z), (y、z), (x、y、z)}中的任何要素。
術語“包括”和/或“包含”為“開放”術語，並且指定所陳述特徵的存在，但並不排除一個或多個其它特徵的存在或添加。在本文中可以使用術語“第一”、“第二”等來描述各種元件，並且這些元件不應受這些術語的限制。這些術語僅用以將一個元件與另一元件區分開來。因此，例如，在不脫離本揭示內容的教示的情況下，可將本揭示內容中論述的第一元件稱為第二元件。
除非另外指定，否則術語“耦合”可以用於描述彼此直接接觸的兩個元件或描述通過一個或多個其它元件間接連接的兩個元件。例如，如果元件A耦合到元件B，則元件A可以直接接觸元件B或通過介入元件C間接連接到元件B。類似地，術語“在……上方”或“在……上”可以用於描述彼此直接接觸的兩個元件或描述通過一個或多個其它元件間接連接的兩個元件。
圖1展示實例半導體裝置1000的橫截面圖。在圖1所示的實例中，半導體裝置1000可包括透鏡單元100和基座單元200。透鏡單元100可包括透鏡基板110、130或150、間隔件基板120或140、透鏡保護器160、囊封劑170或底部填充物180。
透鏡基板110、130或150可包括電介質111、131或151和自對準特徵，例如通孔112、132或152、透鏡頂部端子113、133或153、透鏡底部端子114、134或154，或者互連件115、135或155。電介質111、131或151可包括透鏡111a、131a或151a，或者與透鏡111a、131a或151a耦合。間隔件結構120或140可包括電介質壁121或141和自對準特徵，例如通孔122或142、間隔件頂部端子123或143、間隔件底部端子124或144，或者互連件125或145。在一些實例中，間隔件基板120或140可包括間隔件電介質121或141、在間隔件基板120或140的頂側上的間隔件頂部端子123或143、在間隔件基板120或140的底側上的間隔件底部端子124或144，以及在間隔件電介質121或141中且與間隔件頂部端子123或143和間隔件底部端子124或144耦合的間隔件通孔122或142。
自對準特徵的提供可允許當透鏡基板110、130或150和間隔件結構120或140經由此些自對準特徵彼此耦合時透鏡111a、131a或151a彼此自動對準。在一些實例中，自對準特徵不穿過透鏡單元100或在透鏡單元100內傳導電信號。在一些實例中，透鏡基板110、130或150可在間隔件基板120或140上方，或者可朝向間隔件基板120或140。透鏡基板110、130或150可包括透鏡電介質111、131或151、透鏡111a、131a或151a、在透鏡電介質111、131或151的頂側上的透鏡頂部端子113、133或153，以及在透鏡電介質111、131或151中且與透鏡頂部端子113、133或153及透鏡底部端子114、134或154耦合的透鏡通孔112、132或152。
基座單元200可包括基座基板210、電子構件220、介面元件223、囊封劑230、蓋子260、基座底部端子270和自對準特徵，例如垂直互連件240或囊封劑230的頂側上的基座頂部端子250。在一些實例中，通孔或垂直互連件240可與囊封劑230的頂側上的基座頂部端子250耦合。透鏡基板110、130或150可在基座基板210上方。基座基板210可包括具有一個或多個介電層的介電結構211，以及具有一個或多個導電層的導電結構212。囊封劑230可在介電結構211上方且可接觸電子構件220的側部。電子構件220可包括端子221和介面元件223。內部互連件222可使電子構件220與基座基板210的導電結構212耦合。
自對準特徵的提供可允許當透鏡單元100和基座單元200經由此些自對準特徵耦合在一起時透鏡111a、131a或151a與蓋子260或與介面元件223自動對準。在一些實例中，自對準特徵不在透鏡單元100和基座單元200之間傳導電信號。
基座單元200的基座基板210、囊封劑230、垂直互連件240、基座頂部端子250、蓋子260和基座底部端子270可包括或被稱作半導體封裝，且當與透鏡單元100組合時可被稱為半導體封裝1001或封裝1001。封裝1001可為電子構件220提供保護使其免受外部元件或環境暴露的影響。半導體封裝1001可以提供外部構件與電子構件220之間的電耦合。
圖2A到圖2M展示用於製造實例半導體裝置的實例方法的橫截面圖。圖2A展示在早期製造階段處的半導體裝置1000的橫截面圖。在圖2A中所展示的實例中，透鏡基板110的底側110y可附接到載體10。儘管展示附接到載體10的一個透鏡基板110，但多個透鏡基板110可佈置和附接在載體10上以在逐行方向中或逐列方向中彼此間隔開。
透鏡基板110可包括電介質111、通孔112、透鏡頂部端子113、透鏡底部端子114和互連件115。電介質111的頂側和底側可分別沿著透鏡基板110的頂側110x或底側110y。透鏡111a可大致定位在電介質111的頂側110x或底側110y的中心處。透鏡111a可向上伸出或可向下凹入到電介質111中。透鏡111a可與透鏡基板110成一體式(monolithic)，或者可形成或耦合於透鏡基板110上。在一些實例中，透鏡111a和電介質111可成一體式或可包括相同材料。在一些實例中，透鏡111a和電介質111可彼此不同或可包括不同材料。電介質111可以是在透鏡111a的外部邊緣處具有大致上平面頂側110x和底側110y的面板。電介質111可包括或被稱作玻璃、矽、塑料或透明材料。電介質111可具有約1毫米（mm）到約1,000 mm範圍內的寬度，或者約1微米（μm）到約100 μm範圍內的厚度。電介質111可以是允許透鏡基板110維持在大致上平面狀態的芯層。
通孔112可在電介質111的頂側110x和底側110y處暴露以使透鏡頂部端子113與透鏡底部端子114耦合。在一些實例中，通孔112可包括或被稱作玻璃穿孔（through glass via，TGV）、矽穿孔（through silicon via，TSV）、導電通孔或導電柱。在一些實例中，通孔112可包括金屬材料，例如銅、鐵、鎳、金、銀、鈀或錫。在一些實例中，通孔112可包括絕緣材料，例如插塞材料。在一些實例中，通孔112可具有約1μm到約100 mm範圍內的厚度。
透鏡頂部端子113可設置在電介質111的頂側110x上，且透鏡底部端子114可設置在電介質111的底側110y上。透鏡頂部端子113和透鏡底部端子114可設置成具有行或列的矩陣配置。在一些實例中，透鏡頂部端子113和透鏡底部端子114可包括或被稱作導電焊盤、導電襯墊、佈線襯墊或微襯墊。在一些實例中，透鏡頂部端子113和透鏡底部端子114可包括銅、鐵、鎳、金、銀、鈀或錫。在一些實例中，透鏡頂部端子113或透鏡底部端子114可具有約1μm到約100 mm範圍內的厚度、寬度或間距。
互連件115可耦合到透鏡底部端子114的底側。互連件115可包括錫（Sn）、銀（Ag）、鉛（Pb）、銅（Cu）、Sn-Pb、Sn37-Pb、Sn95-Pb、Sn-Pb-Ag、Sn-Cu、Sn-Ag、Sn-Au、Sn-Bi或Sn-Ag-Cu。舉例來說，互連件115可由含焊料的導電材料經由球落製程（ball-drop process）繼之以執行回焊製程而提供到透鏡底部端子114的底側。互連件115可包括或被稱作導電球（例如焊球）、導電柱（例如銅柱），或具有位於銅柱上的焊料蓋的導電柱。互連件115可具有約1μm到約10 mm範圍內的直徑。
載體10可為大致上平面的。在一些實例中，載體10可包括或被稱作板、晶圓、面板、半導體或條帶。在一些實例中，載體10可包括鋼、不銹鋼、鋁、銅、陶瓷、玻璃或晶圓。載體10可具有約10 mm到約10,000 mm範圍內的寬度，和約1 mm到約1,000 mm範圍內的厚度。載體10可用以在透鏡基板110的附接、間隔件基板120和140的放置、透鏡基板130和150的放置以及透鏡保護器160的附接期間整體地搬運多個構件。載體10可通常應用於本揭示內容的一些實例。
臨時接合膜11可設置在載體10的一側上。臨時接合膜11可接合到電介質111的底側110y以覆蓋透鏡底部端子114和互連件115。臨時接合膜11可與電介質111的底側110y、透鏡底部端子114和互連件115接觸。臨時接合膜11可包括熱可釋放膠帶或膜或者光可釋放膠帶或膜，其中可通過熱或光來削弱或移除黏著性。在一些實例中，可通過物理或化學外力來削弱或移除臨時接合膜11的黏著性。臨時接合膜11的厚度可在約1μm到約10 mm的範圍內。臨時接合膜11可允許載體10在稍後階段分離。臨時接合膜11可通常應用於本揭示內容的一些實例。
圖2B展示在稍後製造階段的半導體裝置1000的橫截面圖。在圖2B中所展示的實例中，間隔件基板120的互連件125可耦合到透鏡基板110的透鏡頂部端子113以使透鏡基板110與間隔件基板120耦合。間隔件基板120可包括電介質壁121、通孔122、間隔件頂部端子123、間隔件底部端子124、互連件125和間隔件腔126。間隔件腔126可穿透間隔件基板120的頂側120x和底側120y。間隔件腔126可設置在間隔件基板120的中心部分處。間隔件基板120的電介質壁121可限定環形形狀，例如圓形環或矩形環。透鏡基板110的透鏡111a可通過間隔件基板120的間隔件腔126暴露。間隔件基板120可調整例如透鏡基板110和透鏡基板130之間的距離。在一些實例中，間隔件基板120可具有約1μm到約100 mm範圍內的厚度。
在一些實例中，間隔件基板120可包括或被稱作層壓物基板、預形成基板、印刷電路板、腔基板印刷線路板、單層或多層基板、貫穿孔基板、玻璃環氧樹脂基板、聚醯亞胺基板、聚酯基板、模製塑料基板或陶瓷基板。
在一些實例中，電介質壁121可具有大致上平面的頂側和底側。電介質壁121的頂側和底側可分別沿著間隔件基板120的頂側120x和底側120y。在一些實例中，穿透間隔件基板120的頂側120x和底側120y的間隔件腔126可設置在電介質壁121的中心部分處。電介質壁121可包括或被稱作一個或多個介電層。在一些實例中，此些介電層中的一個或多個可包括或被稱作芯層，例如纖維加強型芯層。在一些實例中，電介質壁121可包括環氧樹脂、酚醛樹脂、纖維玻璃加強型環氧樹脂、聚醯亞胺、聚酯、環氧模製化合物或陶瓷。電介質壁121可允許間隔件基板120維持在大致上平面狀態。
通孔122可在電介質壁121的頂側120x和底側120y處暴露以將間隔件頂部端子123耦合到間隔件底部端子124。在一些實例中，通孔122可包括或被稱作導電通孔或導電柱。在一些實例中，通孔122可包括延伸穿過電介質壁121的垂直電線。在一些實例中，通孔122可在對應特徵、元件、材料或構形方面類似於通孔112。
間隔件頂部端子123可設置在電介質壁121的頂側120x上，且間隔件底部端子124可設置到電介質壁121的底側120y。間隔件頂部端子123可包括或被稱作通孔122的襯墊、凸塊下金屬層（under-bump-metallurgy，UBM）或頂側。間隔件底部端子124可包括或被稱作通孔122的襯墊、UBM或底側。在一些實例中，間隔件頂部端子123或間隔件底部端子124可在對應特徵、元件、材料或構形方面類似於透鏡頂部端子113或透鏡底部端子114。
互連件125可耦合到間隔件底部端子124的底側。在一些實例中，互連件125可在對應特徵、元件、材料或構形方面類似於互連件115。
在一些實例中，間隔件基板120可由拾取與放置（pick-and-place）設備拾取，且接著放置在透鏡基板110的頂側上。接下來，間隔件基板120的互連件125可使用批量回焊製程、熱壓縮製程或雷射輔助接合製程連接到透鏡基板110的透鏡頂部端子113。當互連件125連接到透鏡頂部端子113時，間隔件基板120可在透鏡基板110上自動對準。
圖2C展示在稍後製造階段的半導體裝置1000的橫截面圖。在圖2C中所展示的實例中，底部填充物127可設置於透鏡基板110和間隔件基板120之間。在一些實例中，底部填充物127可通過毛細作用注入或吸收到透鏡基板110的頂側110x和間隔件基板120的底側120y之間的間隙中，且接著可固化。在一些實例中，底部填充物127可首先被施配以覆蓋透鏡基板110的透鏡頂部端子113，且間隔件基板120的互連件125可接著穿透底部填充物127以耦合到透鏡頂部端子113。在一些實例中，底部填充物127可包括或被稱作黏合劑、電介質或不導電膏體。在一些實例中，底部填充物127可包括無填料樹脂。底部填充物127可防止間隔件基板120歸因於物理或化學震動而與透鏡基板110斷開電連接。
圖2D展示在稍後製造階段的半導體裝置1000的橫截面圖。在圖2D中所展示的實例中，透鏡基板130的互連件135可耦合到間隔件基板120的間隔件頂部端子123。透鏡基板130可由拾取與放置設備在載體20附接到透鏡基板130的頂側130x的狀態中拾取，且接著放置在間隔件基板120的頂側120x上或上方。在一些實例中，透鏡基板130的互連件135可使用批量回焊製程、熱壓縮製程或雷射輔助接合製程連接到間隔件基板120的間隔件頂部端子123。當互連件135連接到間隔件頂部端子123時，透鏡基板130可在間隔件基板130上自動對準。
透鏡基板130可包括電介質131、通孔132、透鏡頂部端子133、透鏡底部端子134和互連件135。電介質131可包括透鏡131a或與透鏡131a耦合。在一些實例中，透鏡基板130或透鏡131a可在對應特徵、元件、材料或構形方面類似於透鏡基板110或透鏡111a。例如放大率、濾光性或焦距等透鏡131a的光學特性可以與透鏡111a的光學特性相同或不同。在一些實例中，透鏡基板130可在間隔件基板120上方，且間隔件基板120可在透鏡基板110上方以在透鏡111a上方且與透鏡111a對準而提供透鏡131a。
載體20可包括設置在其底側上的臨時接合膜21。載體20可通過臨時接合膜21附接到透鏡基板130的頂側130x。載體20用以搬運透鏡基板130。載體20可通常應用於本揭示內容的一些實例。載體20或臨時接合膜21可在對應特徵、元件、材料或構形方面類似於載體10或臨時接合膜11。
圖2E展示在稍後製造階段的半導體裝置1000的橫截面圖。在圖2E中所展示的實例中，底部填充物137可設置於間隔件基板120和透鏡基板130之間。在一些實例中，底部填充物137可通過毛細作用注入或吸收到間隔件基板120的頂側120x和透鏡基板130的底側130y之間的間隙中，且接著可固化。底部填充物137可類似於底部填充物127。
圖2F展示在稍後製造階段的半導體裝置1000的橫截面圖。在圖2F中所展示的實例中，可從透鏡基板130的頂側130x移除載體20。臨時接合膜21可與透鏡基板130分離，同時仍然附接到載體20。在一些實例中，可通過熱、光、化學溶液或物理外力移除或削弱臨時接合膜21的黏著性。相應地，透鏡基板130的頂側130x可暴露。
圖2G展示在稍後製造階段的半導體裝置1000的橫截面圖。在圖2G中所展示的實例中，間隔件基板140的互連件145可與透鏡基板130的透鏡頂部端子133耦合。間隔件基板140可包括電介質壁141、通孔142、間隔件頂部端子143、間隔件底部端子144、互連件145、間隔件腔146和底部填充物147。間隔件基板140可通過間隔件腔146暴露透鏡基板130的透鏡131a。
間隔件基板140可在對應特徵、元件、材料或構形方面類似於間隔件基板120。將互連件145連接到透鏡頂部端子133的過程可類似於圖2B中展示的將互連件125連接到透鏡頂部端子113的過程。底部填充物147可類似於圖2C中展示的底部填充物127。
圖2H展示在稍後製造階段的半導體裝置1000的橫截面圖。在圖2H中所展示的實例中，透鏡基板150的互連件155可耦合到間隔件基板140的間隔件頂部端子143。透鏡基板150可包括電介質151、通孔152、透鏡頂部端子153、透鏡底部端子154和互連件155。電介質151可包括透鏡151a或與透鏡151a耦合。在一些實例中，互連件135或155可使間隔件頂部端子123或143與透鏡底部端子134或154耦合。在一些實例中，透鏡基板150或透鏡151a可在對應特徵、元件、材料或構形方面類似於透鏡基板110或透鏡111a。例如放大率、濾光性或焦距等透鏡151a的光學特性可以與透鏡111a或透鏡131a的光學特性相同或不同。
圖2I展示在稍後製造階段的半導體裝置1000的橫截面圖。在圖2I中所展示的實例中，透鏡保護器160可附接到透鏡基板150。在一些實例中，透鏡保護器160可在透鏡電介質111、131或151上方鄰近於透鏡111a、131a或151a。
透鏡保護器160可包括透鏡腔162。透鏡腔162可在透鏡保護器160的頂側160x和底側160y處暴露。在一些實例中，透鏡腔162可設置在透鏡保護器160的中心部分處。透鏡保護器160可限定環形形狀，例如圓形環或矩形環。透鏡保護器160可通過透鏡腔162暴露透鏡151a。透鏡腔162可具有類似於間隔件腔126的寬度。
在一些實例中，透鏡保護器160可由拾取與放置設備拾取且接著放置在黏合劑161的設置到透鏡基板150的頂側150x的一側上。透鏡保護器160的底側160y可通過黏合劑161黏合到透鏡基板150的頂側150x。在一些實例中，透鏡保護器160可具有約100 μm到約100 mm範圍內的厚度。透鏡保護器160可防止透鏡151a向上突出以保護透鏡151a的頂部或側部。在一些實例中，黏合劑161可包括或被稱作環氧樹脂材料、金屬材料或KOVAR合金。在一些實例中，黏合劑161可類似於底部填充物127。
在一些實例中，透鏡保護器160可由例如聚合物等電絕緣材料或例如金屬等導電材料製成。透鏡保護器160可包括或被稱作透鏡保護結構或透鏡保護層。在一些實例中，透鏡保護器160可類似於間隔件基板120或間隔件基板140。舉例來說，透鏡保護器160可包括類似於間隔件基板120或140的電介質壁121或電介質壁141的電介質壁，但不必包括類似於通孔122或142的通孔。
圖2J展示在稍後製造階段的半導體裝置1000的橫截面圖。在圖2J中所展示的實例中，可從透鏡基板110的底側110y移除載體10。相應地，透鏡基板110的底側110y和互連件115可暴露。可如相對於載體20所描述類似地移除載體10。
圖2K展示在稍後製造階段的半導體裝置1000的橫截面圖。在圖2K中所展示的實例中，可提供囊封劑170來覆蓋透鏡保護器160、透鏡基板110、130或150，以及間隔件基板120或140。在一些實例中，可使囊封劑170與透鏡保護器160的頂側160x和橫向側接觸。在一些實例中，可使囊封劑170與透鏡基板110、130或150的橫向側以及間隔件基板120或140的外部橫向側接觸。在一些實例中，可使囊封劑170與黏合劑161的橫向側以及底部填充物127、137、147或157的橫向側接觸。透鏡151a可保持從囊封劑170暴露。在一些實例中，囊封劑170可接觸透鏡基板110、130或150的橫向側以及間隔件基板120或140的電介質壁121或141。在一些實例中，囊封劑170可設置在透鏡基板150的橫向側上方以及間隔件基板140的電介質壁141或間隔件基板120的電介質壁121上方。
在一些實例中，囊封劑170可包括或被稱作環氧模製化合物、環氧模製樹脂或電介質囊封劑。在一些實例中，囊封劑170可由不透明材料製成。在一些實例中，囊封劑170可包括有機樹脂、無機填料、固化劑、催化劑、偶聯劑、著色劑或阻燃劑。在一些實例中，囊封劑170可通過壓縮模製製程、轉移模製製程、液相囊封劑模製製程、真空層壓製程、膏體印刷製程，或膜輔助模製製程來提供。囊封劑170可具有約10μm到約100 mm範圍內的厚度。可提供囊封劑170來覆蓋透鏡保護器160、透鏡基板110、130或150和間隔件基板120或140，以保護透鏡保護器160、透鏡基板110、130或150和間隔件基板120或140免受外部元件或環境暴露的影響。
可提供囊封劑170以限定透鏡單元100。透鏡單元100可包括透鏡基板110、130或150、間隔件基板120或140、透鏡保護器160和囊封劑170。透鏡單元100可通過圖2A到2K中展示的製造方法製造。
圖2L展示在稍後製造階段的半導體裝置1000的橫截面圖。在圖2L中所展示的實例中，透鏡單元100的互連件115可耦合到基座單元200的基座頂部端子250，且可使基座單元200與透鏡基板110耦合。透鏡單元100可堆疊於基座單元200上。
在一些實例中，透鏡單元100可由拾取與放置設備拾取且接著放置在基座單元200的基座頂部端子250上。接下來，透鏡單元100可使用批量回焊製程、熱壓縮製程或雷射輔助接合製程連接到基座單元200。當互連件115連接到基座頂部端子250時，透鏡單元100可在基座單元200上自動對準。相應地，電子構件220可以與透鏡111a對準。因為互連件115可將透鏡單元100耦合到基座單元200，所以互連件115可被稱作基座互連件。基座單元200可包括基座基板210、電子構件220、囊封劑230、垂直互連件240、基座頂部端子250、蓋子260或基座底部端子270。
基座基板210可包括具有一個或多個介電層的介電結構211，以及具有在介電結構211的所述一個或多個介電層上或穿過所述一個或多個介電層的多個導電路徑、層或圖案的導電結構212。介電結構211的頂側和底側可沿著基座基板210的頂側210x或底側210y。導電結構212可包括頂側210x和底側210y之間的導電路徑212a，其中導電襯墊212b和212c設置在基座基板210的頂側210x或底側210y處。在一些實例中，互連件115可與透鏡底部端子114和囊封劑頂部端子250耦合。在一些實例中，蓋子260可在電子構件220上方，或電子構件220和透鏡111a之間。在一些實例中，透鏡基板110、130或150或者透鏡111a、131a或151a可在基座單元200上方。基座單元200可包括再分佈層（RDL）基座基板210，或可包括預形成基座基板210。
在一些實例中，介電結構211可包括或被稱作一個或多個電介質、焊料遮罩、芯體或預浸體層。在一些實例中，介電結構211可包括環氧樹脂、酚醛樹脂、纖維環氧樹脂、聚醯亞胺、聚酯、環氧模製化合物或陶瓷。
在一些實例中，導電結構212可包括或被稱作一個或多個導電層、跡線、襯墊、端子、UBM或通孔。在一些實例中，導電結構212可包括銅、鐵、鎳、金、銀、鈀或錫。
在一些實例中，基座基板210可包括或被稱作印刷電路板、腔基板、多層基板、貫穿孔基板、剛性基板、柔性基板、玻璃環氧樹脂基板、聚醯亞胺基板、聚酯基板、模製基板、陶瓷基板、蝕箔處理基板、加成製程基板、堆積基板或預模製引線框。在一些實例中，基座基板210可具有約1μm到約100 mm範圍內的厚度。
在一些實例中，基座基板210可包括再分佈層（“RDL”）基板。RDL基板可包括（a）可以在其中RDL基板將電耦合的電子裝置上方逐層形成或（b）可以在載體上方逐層形成且可在電子裝置和RDL基板耦合在一起之後完全移除或至少部分移除的一個或多個導電再分佈層以及一個或多個電介質。RDL基板可以在圓形晶圓上以晶圓級製程逐層製造為晶圓級基板，或在矩形或正方形面板載體上以面板級製程逐層製造為面板級基板。RDL基板可以以加成堆積製程形成，且可包含一個或多個電介質與一個或多個導電層交替堆疊並限定相應導電再分佈圖案或跡線，所述導電再分佈圖案或跡線被配置成共同（a）將電跡線扇出電子裝置的佔用空間外，或（b）將電跡線扇入電子裝置的佔用空間內。可使用例如電鍍製程或無電鍍敷製程等鍍敷製程來形成導電圖案。導電圖案可包括例如銅或其它可鍍敷金屬等導電材料。可以使用例如光刻製程等光圖案化製程和用於形成光刻遮罩的光阻劑材料來製作導電圖案的位置。RDL基板的電介質可利用光圖案化製程圖案化，且可包含光刻遮罩，光穿過所述光刻遮罩暴露以對例如電介質中的通孔等所要特徵進行光圖案化。電介質可以由例如聚醯亞胺（PI）、苯並環丁烯（BCB）或聚苯並噁唑（PBO）等光可限定的有機電介質材料製成。此類電介質材料可以液體形式旋塗或以其它方式塗覆，而非作為預形成膜附接。為了准許所要光限定特徵適當地形成，此類光可限定的電介質材料可省略結構增強劑，或可以是無填料的，而無可能干擾來自光圖案化製程的光的股線、織造物或其它粒子。在一些實例中，無填料電介質材料的此類無填料特性可允許所得電介質的厚度減小。儘管上文描述的光可限定的電介質材料可以是有機材料，但是在其它實例中，RDL基板的電介質材料可以包括一個或多個無機電介質。一個或多個無機電介質的一些實例可以包括氮化矽（Si3 N4 ）、氧化矽（SiO2 ），或氮氧化矽（SiON）。一個或多個無機電介質可以不是通過使用光限定的有機電介質材料而是通過使用氧化或氮化製程生長無機電介質而形成。此類無機電介質可以是無填料的，並且無股線、織造物或其它相異的無機粒子。在一些實例中，RDL基板可以省略永久性芯體結構或載體，例如包括雙馬來醯亞胺三嗪（BT）或FR4的電介質材料，並且這些類型的RDL基板可以稱為無芯基板。本揭示內容中的其它基板也可以包括RDL基板。
在一些實例中，基座基板210可以是預形成基板。預形成基板可在附接到電子裝置之前製造，且可包括在相應導電層之間的電介質。導電層可以包括銅，並且可以使用電鍍製程形成。電介質可以是相對較厚的非光可限定層，且可作為預形成膜而不是作為液體附接，並且可以包含具有用於剛性和/或結構支撐的例如股線、織造物或其它無機粒子等填料的樹脂。由於電介質是非光可限定的，因此可以通過使用鑽孔或雷射來形成例如通孔或開口等特徵。在一些實例中，電介質可以包括預浸體材料或味之素堆積膜（Ajinomoto Buildup Film，ABF）。預形成基板可包含永久性芯體結構或載體，例如包括雙馬來醯亞胺三嗪（BT）或FR4的電介質材料，且電介質和導電層可形成於永久性芯體結構上。在其它實例中，預形成基板可以是無芯基板並且省略永久性芯體結構，且電介質和導電層可形成於犧牲載體上且在形成電介質和導電層之後且在附接到電子裝置之前移除。預形成基板可以稱為印刷電路板（PCB）或層壓基板。此類預形成基板可通過半加成製程或修改後的半加成製程來形成。本揭示內容中的其它基板也可以包括預形成基板。
電子構件220可具有使用黏合劑接合到基座基板210的頂側210x的底側，以及設置在電子構件220的頂側處且在基座基板210的頂側210x處經由內部互連件222耦合到導電襯墊212b的端子221。電子構件220的頂側可包括電耦合到端子221的介面元件223。在一些實例中，介面元件223可包括或被稱作光學感測器或光學發射極。在一些實例中，電子構件220的介面元件223可感測或發射輻射，例如可見或不可見的光，穿過蓋子260以及透鏡單元100的透鏡111a、131a和151a。
電子構件220的端子221可以是電子構件220的輸入/輸出端子。儘管端子221展示為在線接合配置中朝向上，但在一些實例中，端子221可在倒裝芯片配置中朝向下。在一些實例中，端子221可包括或被稱作裸片襯墊、接合襯墊或凸塊。在一些實例中，電子構件220的內部互連件222可包括或被稱作電線或凸塊。在一些實例中，內部互連件222可以包括金、鋁或銅。電子構件220可經由內部互連件222和基座基板210的導電結構212耦合到基座底部端子270。在一些實例中，電子構件220可包括或被稱作裸片、芯片、封裝、感測器或發射極。電子構件220可具有約100 μm到約100 mm範圍內的寬度，和約1μm到約10 mm範圍內的厚度。
可提供囊封劑230來覆蓋電子構件220和基座基板210的頂側210x。可使囊封劑230與電子構件220的側部接觸，且還可使其與端子221和內部互連件222接觸。可使囊封劑230與基座基板210的頂側210x接觸。囊封劑230可包括在電子構件220的頂側處暴露介面元件223的腔231。囊封劑230可在對應特徵、元件、材料或構形方面類似於囊封劑170。囊封劑230可具有約1μm到約1,000 μm範圍內的厚度。
垂直互連件240可在囊封劑230的頂側230x和底側230y處暴露，且可與基座基板210的導電襯墊212b耦合。在一些實例中，垂直互連件240可在對應特徵、元件、材料或構形方面類似於通孔112、122或142。在一些實例中，垂直互連件240可使用電鍍、無電鍍敷、濺鍍、線接合、PVD、CVD、MOCVD、ALD、LPCVD或PECVD提供。在一些實例中，垂直互連件240可包括或被稱作支柱、桿、通孔或垂直電線。垂直互連件240可具有約1μm到約10 mm範圍內的厚度，和類似於囊封劑230的高度。
基座頂部端子250可耦合到囊封劑230的頂側230x處暴露的垂直互連件240。基座頂部端子250可包括或被稱作襯墊、凸塊下金屬層（UBM），或垂直互連件240的頂側。在一些實例中，基座頂部端子250可在對應特徵、元件、材料或構形方面類似於透鏡端子113或114或者間隔件端子123或124。
蓋子260可使用蓋子密封件或黏合劑鄰近於囊封劑230的頂側230x而接合。在一些實例中，囊封劑230可包括到頂側230x中的突出部，且突出部可支撐蓋子260的周邊。在一些實例中，蓋子260的底側可低於囊封劑230的頂側230x延伸。蓋子260可由拾取與放置設備放置在囊封劑230上，其中電子構件220的介面元件223可定位在蓋子260下方。蓋子260可通過囊封劑230與電子構件220的介面元件223分離。在一些實例中，蓋子260可包括或被稱作半透明（不論完全透明還是部分透明）可滲透或玻璃材料。蓋子260可具有約1μm到約10 mm範圍內的厚度。
基座底部端子270可耦合到基座基板210的導電襯墊212c。基座底部端子270可經由基座基板210和內部互連件222耦合到電子構件220。在一些實例中，基座底部端子270可在對應特徵、元件、材料或構形方面類似於互連件115。在一些實例中，基座底部端子270可被稱為半導體裝置1000的外部輸入/輸出端子。
圖2M展示在稍後製造階段的半導體裝置1000的橫截面圖。在圖2M中所展示的實例中，底部填充物180可設置於基座單元200和透鏡單元100之間，例如基座單元200和透鏡基板110之間。在一些實例中，底部填充物180可注入或吸收到基座單元200的頂側和透鏡單元100的底側之間的間隙中，且接著固化。底部填充物180可定位於基座單元200的囊封劑230的頂側230x和透鏡基板110的底側110y之間。在一些實例中，底部填充物180可在蓋子260和透鏡基板110之間限定與透鏡110a和介面元件223對準的腔。底部填充物180展示為延伸以接觸蓋子260的周邊，但在一些實例中，底部填充物180不必延伸而到達蓋子260。透鏡基板110的透鏡110a的底側和蓋子260的頂側可朝向彼此。底部填充物180可防止透鏡單元100歸因於物理或化學震動而與基座單元200斷開電連接。在一些實例中，底部填充物180可類似於底部填充物127。
在一些實例中，透鏡基板150可在間隔件基板140上方，間隔件基板140可在透鏡基板130上方，透鏡基板130可在間隔件基板120上方，且間隔件基板120可在透鏡基板110上方，以提供透鏡131a上方的透鏡151a，以及透鏡111a上方的透鏡131a。透鏡111a可在電子構件220的介面元件223上方或與所述介面元件對準。在一些實例中，透鏡111a、131a或151a可彼此對準，且還可與電子構件220的介面元件223對準。
圖3展示實例半導體裝置2000的橫截面圖。在圖3所示的實例中，半導體裝置2000可包括透鏡單元300和基座單元200。透鏡單元300可包括透鏡基板110、330或350、間隔件基板120或140、透鏡保護器160、囊封劑170以及底部填充物180。透鏡基板330或350可包括電介質331或351、通孔132或152、透鏡頂部端子133或153、透鏡底部端子134或154，或者互連件135或155。電介質331或351可包括或耦合到透鏡331a或351a。
半導體裝置2000可在對應特徵、元件、材料或構形方面類似於半導體裝置1000。舉例來說，透鏡單元300可類似於如圖2A到圖2K中所描述的透鏡單元100，且可包括透鏡單元300的透鏡331a或351a。
透鏡111a、331a和351a是被示出以強調透鏡單元300的不同透鏡（比如，透鏡單元100的透鏡）可具有不同光學特性的示例性透鏡。舉例來說，透鏡單元300的透鏡331a可具有比透鏡111a小的寬度。透鏡131a可以是成形為從透鏡基板110突出的凸透鏡，且透鏡331a可以是成形為凹入到透鏡基板330中的凹透鏡。透鏡531a可具有比透鏡331a小的寬度。此透鏡單元300的透鏡111a、331a和531a可具有以各種方式變化的寬度和形狀。
本揭示內容包含對某些實例的參考。然而，所屬領域的技術人員將理解，在不脫離本揭示內容的範圍的情況下可以進行各種改變且可以取代等效物。另外，在不脫離本揭示內容的範圍的情況下可對所公開的實例作出修改。因此，希望本揭示內容不限於所揭示的實例，而是本揭示內容將包含屬所附申請專利範圍的範疇內的所有實例。
10:載體 11:臨時接合膜 20:載體 21:臨時接合膜 100:透鏡單元 110:透鏡基板 110x:頂側 110y:底側 111:電介質 / 透鏡電介質 111a:透鏡 112:通孔 / 透鏡通孔 113:透鏡頂部端子 114:透鏡底部端子 115:互連件 120:間隔件基板 120x:頂側 120y:底側 121:電介質壁 122:通孔 123:間隔件頂部端子 124:間隔件底部端子 125:互連件 126:間隔件腔 127:底部填充物 130:透鏡基板 130x:頂側 130y:底側 131:電介質 / 透鏡電介質 131a:透鏡 132:通孔 / 透鏡通孔 133:透鏡頂部端子 134:透鏡底部端子 135:互連件 137:底部填充物 140:間隔件基板 141:電介質壁 142:通孔 143:間隔件頂部端子 144:間隔件底部端子 145:互連件 146:間隔件腔 147:底部填充物 150:透鏡基板 150x:頂側 151:電介質 / 透鏡電介質 151a:透鏡 152:通孔 / 透鏡通孔 153:透鏡頂部端子 154:透鏡底部端子 155:互連件 157:底部填充物 160:透鏡保護器 160x:頂側 160y:底側 161:黏合劑 162:透鏡腔 170:囊封劑 180:底部填充物 200:基座單元 210:基座基板 210x:頂側 210y:底側 211:介電結構 212:導電結構 212a:導電路徑 212b:導電襯墊 212c:導電襯墊 220:電子構件 221:端子 222:內部互連件 223:介面元件 230:囊封劑 230x:頂側 230y:底側 231:腔 240:垂直互連件 250:基座頂部端子 260:蓋子 270:基座底部端子 300:透鏡單元 330:透鏡基板 331:電介質 331a:透鏡 350:透鏡基板 351:電介質 351a:透鏡 1000:半導體裝置 1001:半導體封裝 / 封裝 2000:半導體裝置
[圖1]展示實例半導體裝置的橫截面圖。
[圖2A到圖2M]展示用於製造實例半導體裝置的實例方法的橫截面圖。
[圖3]展示實例半導體裝置的橫截面圖。
100:透鏡單元
110:透鏡基板
111:電介質/透鏡電介質
111a:透鏡
112:通孔/透鏡通孔
113:透鏡頂部端子
114:透鏡底部端子
115:互連件
120:間隔件基板
121:電介質壁
122:通孔
123:間隔件頂部端子
124:間隔件底部端子
125:互連件
127:底部填充物
130:透鏡基板
131:電介質/透鏡電介質
131a:透鏡
132:通孔/透鏡通孔
133:透鏡頂部端子
134:透鏡底部端子
135:互連件
137:底部填充物
140:間隔件基板
141:電介質壁
142:通孔
143:間隔件頂部端子
144:間隔件底部端子
145:互連件
150:透鏡基板
151:電介質/透鏡電介質
151a:透鏡
152:通孔/透鏡通孔
153:透鏡頂部端子
154:透鏡底部端子
155:互連件
157:底部填充物
160:透鏡保護器
170:囊封劑
180:底部填充物
200:基座單元
210:基座基板
211:介電結構
212:導電結構
220:電子構件
221:端子
222:內部互連件
223:介面元件
230:囊封劑
240:垂直互連件
250:基座頂部端子
260:蓋子
270:基座底部端子
1000:半導體裝置
1001:半導體封裝/封裝

Claims (20)

  1. 一種半導體裝置，其包括： 間隔件基板，其包括： 間隔件電介質； 間隔件頂部端子，其在所述間隔件基板的頂側上； 間隔件底部端子，其在所述間隔件基板的底側上；以及 間隔件通孔，其在所述間隔件電介質中且與所述間隔件頂部端子和所述間隔件底部端子耦合； 第一透鏡基板，其在所述第一間隔件基板上方，所述第一透鏡基板包括： 第一透鏡電介質； 第一透鏡； 第一透鏡頂部端子，其在所述第一透鏡電介質的頂側上； 第一透鏡底部端子，其在所述第一透鏡電介質的底側上；以及 第一透鏡通孔，其在所述第一透鏡電介質中且與所述第一透鏡頂部端子和所述第一透鏡底部端子耦合； 透鏡保護器，其在所述第一透鏡電介質上方鄰近於所述第一透鏡；以及 第一互連件，其與所述間隔件頂部端子和所述第一透鏡底部端子耦合。
  2. 根據請求項1所述的半導體裝置，其中所述第一透鏡和所述第一透鏡電介質包括相同材料。
  3. 根據請求項1所述的半導體裝置，其中所述第一透鏡和所述第一透鏡電介質包括不同材料。
  4. 根據請求項1所述的半導體裝置，其進一步包括接觸所述第一透鏡基板的橫向側和所述間隔件基板的電介質壁的囊封劑。
  5. 根據請求項1所述的半導體裝置，其進一步包括： 第二透鏡基板，其中所述間隔件基板在所述第二透鏡基板上方，所述第二透鏡基板包括： 第二透鏡電介質； 第二透鏡，其在所述第二透鏡電介質上方； 第二透鏡頂部端子，其在所述第二透鏡電介質的頂側上； 第二透鏡底部端子，其在所述第二透鏡電介質的底側上；以及 第二透鏡通孔，其在所述第二透鏡電介質中且與所述第二透鏡頂部端子和所述第二透鏡底部端子耦合；以及 第二互連件，其與所述第二透鏡頂部端子和所述基板底部端子耦合。
  6. 根據請求項1所述的半導體裝置，其進一步包括： 基座基板，其中所述第一透鏡基板在所述基座基板上方，所述基座基板包括： 介電結構； 導電結構，其在所述介電結構中；以及 電子構件，其在所述介電結構上方，其中所述電子構件與所述導電結構電耦合。
  7. 根據請求項6所述的半導體裝置，其進一步包括： 基座囊封劑，其在所述介電結構上方且接觸所述電子構件的橫向側； 囊封劑頂部端子，其在所述囊封劑的頂側上；以及 囊封劑通孔，其在所述囊封劑中，與所述囊封劑頂部端子耦合；以及 第二互連件，其與所述間隔件底部端子和所述囊封劑頂部端子耦合。
  8. 根據請求項6所述的半導體裝置，其進一步包括在所述電子構件上方在所述電子構件和所述第一透鏡之間的蓋子。
  9. 一種半導體裝置，其包括： 第一透鏡基板，其包括： 第一透鏡電介質； 第一透鏡，其在所述第一透鏡電介質上方；以及 透鏡頂部端子，其在所述第一透鏡電介質的頂側上； 間隔件基板，其在所述第一透鏡基板上方，所述間隔件基板包括： 間隔件電介質； 間隔件頂部端子；以及 間隔件底部端子； 第二透鏡基板，其在所述間隔件基板上方，所述第二透鏡基板包括： 第二透鏡電介質； 第二透鏡，其在所述第二透鏡電介質上方；以及 透鏡底部端子，其在所述第二透鏡電介質的底側上； 第一互連件，其與所述透鏡頂部端子和所述間隔件底部端子耦合；以及 第二互連件，其與所述間隔件頂部端子和所述透鏡底部端子耦合； 其中所述第一透鏡具有第一光學特性，且所述第二透鏡具有不同於所述第一光學特性的第二光學特性。
  10. 根據請求項9所述的半導體裝置，其進一步包括囊封劑，所述囊封劑接觸所述第一透鏡基板的橫向側、所述第二透鏡基板的橫向側以及所述間隔件基板的電介質壁。
  11. 根據請求項9所述的半導體裝置，其進一步包括在所述第二透鏡基板的頂側上且鄰近於所述第二透鏡的透鏡保護器。
  12. 根據請求項11所述的半導體裝置，其進一步包括接觸所述透鏡保護器的頂側的囊封劑。
  13. 根據請求項9所述的半導體裝置，其進一步包括： 基座單元，其中所述第一透鏡基板在所述基座單元上方，所述基座單元包括在所述基座單元的頂側上的基座頂部端子；以及 第三互連件，其與所述基座頂部端子以及所述第一透鏡電介質的底側上的第一透鏡基板底部端子耦合。
  14. 根據請求項13所述的半導體裝置，其中所述基座單元包括再分佈層（RDL）基板。
  15. 根據請求項13所述的半導體裝置，其中所述基座單元包括預形成基板。
  16. 根據請求項13所述的半導體裝置，其進一步包括在所述基座單元和所述第一透鏡基板之間的底部填充物。
  17. 一種製造半導體裝置的方法，其包括： 提供具有第一透鏡的第一透鏡基板； 提供朝向所述第一透鏡基板的第一間隔件基板；以及 利用第一互連件耦合所述第一透鏡基板和所述第一間隔件基板； 其中： 所述第一透鏡基板包括第一透鏡通孔和耦合到所述第一透鏡通孔的第一透鏡端子； 所述第一間隔件基板包括第一間隔件通孔和耦合到所述第一間隔件通孔的第一間隔件端子；以及 所述第一互連件使所述第一透鏡端子與所述第一間隔件端子耦合。
  18. 根據請求項18所述的方法，其進一步包括在所述第一透鏡基板的橫向側上方以及所述第一間隔件基板的電介質壁上方提供囊封劑。
  19. 根據請求項18所述的方法，其進一步包括： 提供具有電子構件的基座單元； 利用基座互連件耦合所述基座單元和所述第一透鏡基板； 其中利用所述基座互連件的所述耦合使所述電子構件與所述第一透鏡對準。
  20. 根據請求項19所述的方法，其進一步包括： 在所述基座單元和所述第一透鏡基板之間提供底部填充物。
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