TW478020B - Integrated circuit with opposed spatial light modulator and processor - Google Patents

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Description

478020 A7 -_____B7 五、發明説^-- 發明背i .本發明係概括地有關空間光調變器和有關微處理器。 對於用於多種電子裝置之相對小型之數位顯示器的需求 增加。例如，蜂巢電話和多種其他器具有一相當小型之顯示器 的兩长j_在某些情形下，一整個裝置可夠小型以便手持。這 ，裝=具有以處理器為主的系統用來執行各種應用及該顯示 器s知技術上，利用一印刷電路板來組織各種積體電路晶 片，以完成該處理器和用於一空間光調變器之電路。此趨於擴 展該裝置的尺寸，橫向地增加該最低可能之裝置尺寸。 一些新興之顯示器技術，使得提供相當小型之顯示器成為 可能。例如，反射光閥可以矽上液晶（1^：〇3)技術為基礎來合 併成熟矽技術與液晶光學技術。用於手持行動電話中的微顯示 器以及用於個人電腦和家庭娛樂之背面投影顯示器係混合之 反射光調變器技術的應用。除此之外，來自德州儀器之矽光機 和數位微一平面鏡裝置（DMMD)的光栅光閥亦可用來產生顯 示器。 該空間光調變器係調變一媒介物之光學性質，使得當該媒 介物曝光時顯示影像。該空間光調變器之性質實質上與該微處 理器之性質不一致。該微處理器係完全是一種石夕裝置且可形成 在一晶粒上’並以有多種不同的接點封裝來連接至外界。該空 間光調變器則涉及一液晶的使用，該液晶係侷限在一對間隔板 之間。習知技術上，認為用來封裝以液晶為主之裝置與微顯示 器的所需條件大體上被認為不同。 因此’一直都有較佳的方法來整合微處理器和空間光調變 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） -4- 478020 五、發明説明（ 器的需求，以達成具有更小型顯示器配置之以微處理器為主的 系統。 …' 發明概要 根據一方面，一積體電路包含一具有相對侧之支持體。一 空間光調變器係形成在該支持體之_側上…處理器係形成在 該支持體之另-側上。-導體通過該支持體來電搞合該調變器 和該處理器。 ) 其他方面則敘述在以下的詳細說明和申請專利範圍内。 圖式簡單說明 第1圖係一半導體支持體被餘刻而形成一渠溝陣列在該支 持體之頂側上的放大橫截面圖； 第2圖係第1圖所形成之該等渠溝在經氧化之後的放大橫 截面圖； 第3圖係第2圖所示之該等經氧化渠溝在被金屬化並以内 層介電材料層和金屬化層覆蓋之後的放大橫截面圖； .第4圖係第3圖所示之該支持體被穿透而形成多數之完全 延伸通過該支持體的孔洞之後，該支持體的放大橫截面圖； 第5圖係第4圖所示之實施態樣之該等橫向穿過之孔洞氧 化後的放大橫截面圖； 第6圖係第5圖所示之實施態樣之該等孔洞被金屬化後的 放大橫截面圖； 第7圖係第6圖所示之實施態樣之該等被金屬化之孔洞被 表面金屬化和拋光後的放大橫截面圖；以及 第8圖係根據本發明之一實施態樣完成之積體電路的放大 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） ------------------------裝------------------訂------------------線· (請先閲讀背面，5-注意事項再填寫本頁) 478020 A7 B7 五、發明説明（3 ) 橫截面圖。 圖式詳細說明 一積體電路可包含在一表面上的空間光調變器以及一相 對表面上的微處理器。該空間光調變器和該微處理器可被一或 多個的完全延伸通過該積體電路之導電互連體電耦合。 參考第1圖，最初一支持體10可被蝕刻而在該支持體10之 頂側13形成多數之各別孔洞或渠溝12。在本發明之一實施態樣 中，該支持體10可由一P型矽半導體基板所形成。任擇地，該 支持體可包含如在絕緣材料上之半導體（SOI)技術中之藍寶 石。 該等渠溝12可被氧化而形成一氧化物14，如第2圖所示。 如今已被氧化之該等渠溝12可以是相當深入之渠溝，延伸通過 該支持體10至一實質之距離。例如，該等渠溝12在氧化之後， 可從該頂側13至該背側11延伸通過該支持體10之一半以上的 厚度。任擇地，該氧化物14可被沈積。又或者，如氮化碎之一 介電材料可用以取代該氧化物14。 該等渠溝12可被一金屬化層所覆蓋，該金屬化層形成所謂 的金屬一金屬化層（metal one metallization)，在第3圖中以16來 表示。該金屬一金屬化層16可被一内層介電材料（ILD)和額外 之金屬化層18所覆蓋。該等額外之金屬化層可包括有插入介電 材料層之第二、第三和第四或甚至更高之金屬化層。該等金屬 化層可完成一習知的微處理器之所欲結構和功能。 之後，渠溝20從該支持體10之該背側11形成，以配合先前 形成在該頂側13之該渠溝12陣列。結果，該等孔洞或渠溝20 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐〉 -6- ------------------、可--------------#線| (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 478020 A7 B7 五、發明説明（4 ) 完全延伸通過該支持體10。該等渠溝20可藉由化學或雷射切除 作用而從該背側11形成。有利地，它們不會對該金屬一層16 造成有害的影響。 其後，該渠溝20之該等曝露表面被氧化形成一渠溝氧化物 14a，覆蓋該渠溝20之内表面。該氧化物14a亦可為一沈積氧化 物。再者，其他如氮化矽之介電材料，可取代或加上氧化物而 沈積。在本發明之一實施態樣中，該等渠溝可形成為一圓形橫 截面的形狀。 下一步，如第6圖所示，該等渠溝20可被金屬化，以24表 示，而形成導電貫穿孔24，從該支持體10之該頂側13到該支持 體10之該背側11延伸。在該頂側13，該等導電貫穿孔24電接觸 該金屬一層16,且在該底部，該等貫穿孔電接觸該平面鏡墊 26。多種習知材料可用來形成該等貫穿孔24,包括鋁、銅和金。 此外，使用其他導電材料例如金屬矽化物是可能的。取代以一 ， 塗覆方法來形成該等貫穿孔24的方式，該等貫穿孔24可以是一 1 固態導電插塞的形式，實質地填充該等渠溝20。 其後，該背側11可被金屬化，且多數的金屬墊26被圖案化 及界定。該等金屬墊26形成該空間光調變器之所謂的金屬零層 或平面鏡墊。可使用矽上液晶（LCOS)技術來形成該等金屬墊 26。一對準層28可形成在該等平面鏡墊26上。該對準層28可以 是如一銦鍚氧化物所形成。一液晶材料30夾在一塗覆於一透明 頂板34之對準層32與該層28之間。該層32亦可以是銦錫氧化物 所形成。間隙壁（未顯示）可提供在該對準層28和該頂板34之 間，以維持該所欲之間距。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） -7- 、可 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 478020 A7 --B7____ 五、發明説明（5 ) 、 ： --- 曠…： (請先閱讀背面之注意事項再填窝本頁) 一散熱36可固設在該支持㈣之周邊，以絲由該微處理 器和/或該空間光調變器所產玉之熱，而不干擾光電子到 變器之通路，其以雙重箭頭表示。可提供一電接點38以電輕i 至該等對準層32和28。可提供_密封件4〇以維持在該等對準: 28和32之間的該液晶材料％。 該支持體10可由P型矽半導體材料組成，且N型高濃度擴 散50可形成在該等金屬内連體24之間。該等擴散5〇可形成控制 該空間光調變器運作之該等電晶體。 " 多數金屬接點42可被圖案化並界定在該微處理器之頂 部，以容許該微處理器之輪入和輸出連接。在本發明之一實施 態樣中，該等接點42可在一金屬五金屬化層形成。在本發明之 一實施態樣中，可使用焊球或隆起物44來完成一覆晶型封裝， 該覆晶型封裝耦合該微處理器之輸入和輸出至一印刷電路板 46。該等隆起物44亦可通過該等貫穿孔24來完成用於該空間光 ' 調變器之該等輸入/輸出連接。在另一實施態樣中，一膠帶自 動接合(TAB)系統可用來取代該等隆起物44。 該等平面鏡墊26界定用於該空間光調變器之該等平面 鏡。施加於該液晶材料30之電位能調變該入進光以產生影像。 這些影像可直接觀看或投影到一投影螢幕上。通常，該等金屬 墊26可以是長方形或正方形且一起形成一平面鏡的長方形陣 列。該平面鏡陣列可結合位在該等平面鏡上的液晶材料以界定 一像素元素的陣列。該液晶材料30之透射率可由形成於該支持 體10中之LCOS主動元件所控制。 因為一晶粒或支持體10之兩側都可使用，一些實施態樣可 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) M規格（210X297公釐） ' 478020 A7 _B7_ 五、發明説明（6 ) 增加單一矽晶粒的使用。再者，該微處理器和該空間光調變器 可相近並列。通常耗用石夕液晶裝置背板顯示器内之大量面積的 像素儲存電容器，可籍由該等金屬貫穿孔24和在該背側13上氧 化物14b之上的該等平面鏡墊26所自然形成。此可降低大型電 子裝置的需求並可容納額外之像素平面處理電晶體或其他功 能之整合，例如一圖形顯示器控制或處理器功能。一些實施態 樣可特別適合用在微顯示器和背面投影顯示器，藉由在框架順 序和多通道應用之兩者中，製造非常小型之光學系統。 當使用一絕緣體來形成該支持體10,不需要使用一氧化物 或其他絕緣層來絕緣該等導電貫穿孔24。 雖然本發明以有限之幾個實施態樣來說明，但那些熟習該 項技術者將感知，可從該等實施態樣作許多的變更和變異。該 等隨附之申請專利範圍含蓋在本發明之真實精意和範圍内之 盡所有的這些變更和變異。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) :線· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 478020 A7 B7 五、發明説明（/ ) 元件標號說明 10...支持體 11…背側 12...孔洞或渠溝 13...頂側 14, 14a，14b··.氧化物 16···金屬一金屬化(層） 18...額外之金屬化層 20...渠溝 24··.貫穿孔 26…平面鏡墊 28, 32...對準層 30...液晶材料 34…透明頂板 36…散熱 38...電接點 40...密封件 42...金屬接點 44...焊球或隆起物 46···印刷電路板 50…擴散 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

  1. 六、申請專利範圍 L 一種積體電路，包含： 一支持體，具有相對側； 一空間光調變器，係形成在該支持體之一側上； 一處理器，係形成在該支持體之另一侧上；以及 一導體，通過該支持體來電耦合該調變器和該處理 器。 2·如申請專利範圍第1項之積體電路，其中該空間光 调變器係使用矽上液晶技術來形成。. 3·如申請專利範圍第1項之積體電路，其中該支持體 係由一半導體材料所形成。 4·如申請專利範圍第1項之積體電路，其中該支持體 係由一電絕緣體所形成。 5·如申請專利範圍第1項之積體電路，其中該積體電 路包括多數之導體，形成為介電材料絕緣之貫穿孔，從該 支持體之一對側到該支持體之另一對側延伸。 ，包括一外部散 6.如申請專利範圍第丨項之積體電路 熱’耦合至該支持體之該等側之一。 7·如申請專利範圍第1項之積體電路 該支持體之多數導電貫穿孔，在該調鐵
    接隆起物在該處理器上， 1項之積體電路，包括多數之焊 用來作成外部裝置之電接點。 六、申請專利範圍 . 9·如中凊專利範圍第1項t積體電路，包括-透明導 . f層和'液晶層，-電接觸形成Γ通過該空間光調變器至該 導電層。 _10·如申請專利範圉第1項之積體電路，包括-孔洞形 成完全通過該支持體而形成一管狀壁、一介電材料層形成 在該壁上以及一導電層形成在該孔洞内，以致該介電材料 ^ Μ在料電層和該支持體之間，-平面鏡墊形成與該導 電層電接觸，該平面鏡墊形成部份之該空間光調變器。 11·如中請專利範圍第i項之電路，其中該等電容器自 完全延伸通過該支持體之絕緣金屬貫穿孔形成。 if·如申請專利範圍第u項之電路，其中該等貫穿孔 之一係一固態金屬插塞。 13· —種積體電路，包含·· 一晶粒，具有相對側； 一空間光調變器，係形戒在該晶粒之一側上； 一處理器，係形成在該晶粒之另一側上；以及 一絕緣導體，從一對側至另一對侧延伸且形成一用 於該空間光調變器之電容器。 14.如申請專利範圍第13項之積體電路，其中該積體 電路包括多數之導體，形成為介電材料絕緣之貫穿孔，從 該晶粒之一對側到該晶粒之另一對側延伸。 15·如申請專利範圍第13項之積體電路，包括延伸通 • 過該晶粒之多數金屬貫穿孔，在該調變器中之多數平面鏡 墊以及在該處理器中之多數導電墊，該等貫穿孔之各個電 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐) -12- A8 B8 C8 D8
    六 申請專利範圍 接觸-在該晶粒之一側上之該空間光調變器中 墊，並電接觸一在該晶粒之另-側上之導電塾。 '兄 請專利範㈣13項之積體電路，包括—孔祠 ^成凡王通過該晶粒而形成__管狀壁，—介電材料層形成 在》亥壁上金制形成在該孔㈣，以致該介電材料 層夹在該導電層和該晶粒之間，一平面鏡墊形成在該金屬 層上，該平面鏡墊形成部份之該空間光調變器。 17·如申請專利範圍帛13項之積體電路，其中該支持 體包括一半導體。 18·如申請專利範圍第13項之積體電路，其中該支持 體包括一絕緣體。 19·種用於耦合微處理器以及空間光調變器之方 法，包含： 形成一處理器在一積體電路晶粒之一側上； 形成一空間光調變器在該積體電路晶粒之另一側 上；以及 通過該晶粒電耦合該調變器和該處理器。 2〇·如申請專利範圍第19項之方法，其中電耦合包括 形成完全延伸通過該晶粒之孔洞。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（21〇χ297公釐） :…-------------•丨…·........-:訂---------------Φ (請先閲讀背面之注意事^再填窝本頁) -13-
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