TWI698559B - 使用熱塑性基板材料之彎曲影像感測器 - Google Patents

使用熱塑性基板材料之彎曲影像感測器 Download PDF

Info

Publication number
TWI698559B
TWI698559B TW108120861A TW108120861A TWI698559B TW I698559 B TWI698559 B TW I698559B TW 108120861 A TW108120861 A TW 108120861A TW 108120861 A TW108120861 A TW 108120861A TW I698559 B TWI698559 B TW I698559B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
image sensor
semiconductor material
layer
curved
carrier wafer
Prior art date
Application number
TW108120861A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202001013A (zh
Inventor
源偉 鄭
繆佳君
剛 陳
錢胤
杜立 毛
戴森 H 戴
林德賽 葛蘭特
Original Assignee
美商豪威科技股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 美商豪威科技股份有限公司 filed Critical 美商豪威科技股份有限公司
Publication of TW202001013A publication Critical patent/TW202001013A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI698559B publication Critical patent/TWI698559B/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
    • H01L27/14607—Geometry of the photosensitive area
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462—Coatings
    • H01L27/14621—Colour filter arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
    • H01L27/14627—Microlenses
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14634—Assemblies, i.e. Hybrid structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H01L27/14645—Colour imagers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • H01L27/14685—Process for coatings or optical elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • H01L27/14687—Wafer level processing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • H01L27/1469—Assemblies, i.e. hybrid integration
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/702—SSIS architectures characterised by non-identical, non-equidistant or non-planar pixel layout
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/78—Readout circuits for addressed sensors, e.g. output amplifiers or A/D converters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • H04N25/75—Circuitry for providing, modifying or processing image signals from the pixel array

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

一種影像感測器包含複數個光電二極體，其配置成一陣列並安置於一半導體材料中以透過該半導體材料之一第一表面接收光。該半導體材料之至少部分係彎曲的。一載體晶圓附接至該半導體材料之與該第一表面相對之一第二表面，且一聚合物層附接至該載體晶圓，使得該載體晶圓安置於該聚合物層與該半導體材料之間。

Description

使用熱塑性基板材料之彎曲影像感測器
本發明大體上係關於影像感測器製造，且特定而言(但非排他性地)，係關於彎曲影像感測器。
影像感測器已變得無處不在。其等廣泛應用於數位靜態相機、蜂巢電話、安全攝影機，以及醫療、汽車及其他應用中。用於製造影像感測器之技術持續以迅猛之速度進步。舉例而言，對更高解析度及更低功耗之需求已促進此等裝置之進一步微型化及整合。雖然像素設計之進步已經顯著改良影像感測器效能，但已證明難以單獨藉由最佳化像素電路來克服若干光學限制。
本文描述一種用於具有聚合物裝配之一彎曲影像感測器之設備及方法之實例。在以下描述中，闡述諸多特定細節以提供對該實例之透徹理解。然而，熟習相關技術者將認識到，能夠在不具有一或多個特定細節之情況下或配合其他方法、組件、材料等等實踐本文所描述之技術。在其他情況下，未展示或詳細地描述熟知結構、材料或操作以避免混淆某些態樣。
貫穿本說明書之對「一個實例」或「一個實施例」之參考意指接合實例所描述之一特定特徵、結構或特性包含於本發明之至少一個實例中。因此，貫穿本說明書之各種地方之片語「在一個實例中」或「在一個實施例中」之出現未必皆係指同一實例。此外，特定特徵、結構或特性可以任何適合方式組合於一或多個實例中。
平坦影像感測器可能不具有用於影像捕獲之最優形狀。當一透鏡安置於一相機前面以聚焦影像光時，透鏡焦平面可為彎曲的，但影像感測器係平坦的。此可能導致影像邊緣周圍模糊，此係因為光線離焦。彎曲感測器概念可在根本上改變光到達CMOS或其他類型之影像感測器陣列中之像素陣列之邊緣之方式。藉由使感測器彎曲，邊緣處之影像品質可在亮度、清晰度、順應性及角回應方面與中心處之影像品質相當。另外，利用一彎曲影像感測器(其可為前側或背側照射)，可改進綠色及藍色像素之量子效率。
一般而言，本文描述之設備、系統及方法之實例可具有以下共同特徵。將成像晶圓(例如，具有光電二極體之晶圓)及載體晶圓減薄至5 μm至20 μm，然後將其接合至一熱塑性基板上。在一些實例中，將兩個晶圓減薄至此厚度範圍，以便使其在不折斷之情況下充分彎曲，否則晶圓在彎曲時會破裂。熱塑性基板在一相對高之溫度下變形(針對一聚合物)並且彎曲表面在冷卻後仍保持。成像晶圓、載體晶圓及熱塑性基板接合在具有複數個彎曲表面區域之一模具上，該複數個彎曲表面區域與個別晶粒對準。成像晶圓上之各晶粒與模具表面上之各彎曲表面區域對準。整個結構(包含模具)被加熱至一高溫，熱塑性材料經變形以遵循模具之彎曲表面。由於熱塑性材料與成像晶圓及載體晶圓接合，因此成像晶圓及載體晶圓將隨熱塑性塑膠變形。如下文圖式中所繪示，各晶粒將對準並跟隨模具表面上之彎曲表面區域。如將展示，可在成像晶圓及載體晶圓與熱塑性基板接合之前處理整個影像感測器及晶圓封裝兩者。應瞭解，可藉由自組裝(例如，基於矽烷之單層)或其他表面塗層來輔助將熱塑性塑膠接合至載體晶圓。
以下揭示內容描述上文論述之實例以及其他實例，因為其等與圖式有關。
圖1繪示根據本發明之一實例之一彎曲影像感測器。在所描繪實例中，彎曲影像感測器100包含：半導體材料101、複數個光電二極體103、聚合物層121 (例如，熱塑性塑膠)、載體晶圓123、光柵層131 (具有光柵133)、濾色器層141 (具有紅色濾色器143、綠色濾色器145及藍色濾色器147-其等可配置成一拜耳圖案、EXR圖案、反式X圖案或類似者)、微透鏡層161及光學透鏡181。如在實例繪示中展示，複數個光電二極體103安置於半導體材料101中，半導體材料101具有面向影像光之一凹形表面。在一些實例中，釘紮阱(其可包含摻雜半導體材料、金屬/半導體氧化物、金屬/半導體氮化物、聚合物或類似者)可安置於個別光電二極體103之間，以電隔離個別光電二極體103。濾色器層141安置於微透鏡層161與半導體材料101之間並且亦係凹形的。濾色器層141及微透鏡層161與複數個光電二極體103光學對準，以將入射光引導至複數個光電二極體103中。在所描繪實例中，濾色器層141、光柵層131及微透鏡層161與半導體材料101之凹形橫截面輪廓共形。此可有助於最小化彎曲影像感測器100之邊緣上之光學缺陷。光柵層131安置於濾色器層141與半導體材料101之間，並且光柵層131與複數個光電二極體103光學對準，使得光柵層131經由一內部反射過程將光引導至複數個光電二極體103中。在一個實例中，光柵133可包含一金屬網。在另一實例中，光柵133可包含透過例如熱蒸發、化學氣相沈積或類似者之處理技術製造之金屬、氧化物或半導體結構。
在一個實例中，複數個光電二極體103經配置成包含列及行之陣列(參見下文圖4)，並且半導體材料101之凹形橫截面輪廓之頂點位於複數個光電二極體103之陣列之中心。在所描繪實例中，光學透鏡181安置於影像光之一源與半導體材料101之間，並且光學透鏡181經定位以將影像光引導至半導體材料101中。為最佳化裝置效能，在一個實例中，半導體材料101之凹形橫截面輪廓之一曲率半徑近似於光學透鏡181之一曲率半徑。在一個實例中，一快門可安置於影像光與彎曲影像感測器100之間，以在圖框之間或校準量測期間阻擋影像光到達彎曲影像感測器100。
如稍後將更詳細描述，聚合物層121可接合至載體晶圓123之背部(其接合至半導體材料101)，以便使載體晶圓123及半導體材料101兩者彎曲成凹形形狀。聚合物層121可橫跨光電二極體103陣列之寬度以完全黏附至晶圓堆疊並促進彎曲。
在操作中，複數個光電二極體103將吸收影像光以產生影像電荷。影像光經由光學透鏡181聚焦至半導體材料101 (及對應光學結構，例如微透鏡層161、濾色器層141及光柵層131)上。在習知影像感測器中，透鏡焦平面係彎曲的但半導體裝置堆疊係平坦的，從而導致影像感測器邊緣模糊，此係因為其等失焦(與透鏡之曲率不相符)。此處，彎曲影像感測器100可沿彎曲影像感測器100之邊緣自光學透鏡181接收聚焦影像光，此係因為彎曲影像感測器100之曲率現在近似於光學透鏡181之一表面之曲率。沿彎曲影像感測器100之邊緣接收到影像光可接著有效地行進通過微透鏡層161及濾色器層141進入複數個光電二極體103。應瞭解，影像感測器100可為前側(例如，影像傳感器具有電路之側)照明或背側(例如，影像傳感器具有較少電路之側)照明。
圖2A至圖2B繪示根據本發明之一實例之製造及彎曲圖1之影像感測器之一方法之部分。圖2A中描繪的是半導體材料201 (包含接合至半導體材料201之載體晶圓)、聚合物層221及模具251。熟習此項技術者將瞭解在製程中之此步驟，半導體材料可已經包含圖1中之架構，例如光電二極體、光柵層、濾色器層及微透鏡層，除了控制電路及讀出電路之元件(將在別處對其等進行論述)之外。然而，為了簡化繪示，已自圖2A移除此等元件及其他元件。
在圖2A中，聚合物層221 (以及相應的半導體材料201)已經放置在一扇形(例如，具有彎曲而非平坦凹痕之一模具)模具251上。在一些實例中，模具251可由金屬或陶瓷製成。如上所述，在製程中之此時，光電二極體可能已經在半導體材料201中形成陣列，並且陣列與模具251之彎曲部分對準，而各影像感測器之周邊在模具251之平坦部分上對準。此等平坦部分界定用於將載體晶圓上之影像感測器彼此分離之劃線區域。模具251、半導體材料201、載體晶圓及聚合物層221 (以及在一些實例中，圖1中描繪之其他裝置架構件)被加熱至160℃至240℃之一溫度範圍(更具體而言大約200℃，此取決於聚合物之類型)。並且在一些實例中，此溫度範圍包含聚合物層221之一玻璃轉換溫度或熔融溫度。因此，經軟化聚合物層221 (其可包含聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚碳酸酯或類似者)改變形狀以與模具251之表面大體上共形。此致使半導體材料201彎曲至模具251之凹形部分中。如上文描述，半導體材料201之此彎曲可藉由化學機械拋光半導體材料201 (包含載體晶圓)至厚度為5 μm至20 μm (自750 μm或更大向下)來促進。一旦返回至室溫，半導體材料201、載體晶圓、聚合物層221、微透鏡層、濾色器層及光柵層都可永久變形為彎曲(即，不平坦)的。
圖2B展示模具中之半導體材料201 (例如，完整未切割之晶圓)之一俯視圖。如所展示，各正方形表示一個別影像感測器200。並且根據本發明之教示，在被放置在模具中之後，各影像感測器200經彎曲以產生彎曲感測器。如稍後將展示，此等影像感測器200之各者可經由切割(例如，機械或雷射切割)彼此分離。
圖3繪示根據本發明之一實例之製造及彎曲圖1之影像感測器之方法300之部分。一般技術者將瞭解，圖301至圖317可以任何順序發生，甚至可並行發生，並且為簡化繪示，可能已省略步驟及特徵。此外，根據本發明之教示，可將額外圖/步驟添加至方法300或自方法300移除。
圖301展示在已經在半導體材料(「S.M.」)中形成複數個光電二極體(及圖1中所展示之其他裝置架構)之後之裝置之一劃線部分。描繪的是將半導體材料之劃線部分接合至玻璃層(「G.L.」)，並經由化學機械拋光(參見所描繪之拋光輪)將半導體材料(及載體晶圓)減薄至5 μm至20 μm之一組合厚度。光電二極體經安置以透過半導體材料之一第一表面(玻璃附近)接收光，但在圖301中之影像圖框之外，此係因為僅描繪劃線區域。在一些實例中，藉由最佳化裝備、輪及研磨條件，可達成5 μm之薄晶圓。
圖303繪示在劃線區域中蝕刻半導體材料之一部分以形成溝渠。溝渠可用於形成通孔以接觸電路或類似者。
圖305展示半導體材料之部分之表面上之金屬層濺射(MLS)。此可用於形成影像感測器中採用之各種金屬層(觸點、互連件等)。
圖307展示沈積或形成隔離材料(例如，氧化矽、氧化鉿或類似者)以隔離影像感測器之部分。如所展示，材料可給形成在劃線區域中之溝渠加襯裡。
圖309繪示打開一通孔至一電觸點，在一些實例中，可藉由自圖表307蝕刻沈積氧化物材料來執行。可使用一濕法或乾法蝕刻來執行蝕刻。
圖311展示在溝渠及通孔中濺射塗層AlCu (或另一種金屬或導體)，以與圖309中之蝕刻步驟中曝露之觸點形成電連接。因此，圖311展示在使半導體材料變形之前在半導體材料中形成控制電路之至少一部分或讀出電路之一部分。
圖313展示將半導體材料之第二側(「S.M.」)附接至一載體晶圓(「C.W.」)。亦繪示形成聚合物層(例如，熱塑性「T.P.」)，使得載體晶圓安置於半導體材料與聚合物層之間。圖313亦展示使用圖2A中展示之技術使聚合物層、載體晶圓及半導體材料變形，使得半導體材料係至少部分彎曲的。
儘管在別處描述(參見例如圖1)，但在此製造階段，在使半導體材料變形之前已經形成一微透鏡層，以及安置於半導體材料與微透鏡層之間之一濾色器層。類似地，可在使半導體材料變形之前已形成一光柵層，其中光柵層安置於濾色器層與半導體材料之間。在一些實例中，使半導體材料變形包含使微透鏡層、濾色器層及光柵層變形，使得微透鏡層、濾色器層及光柵層係至少部分彎曲的(參見例如圖1)。
圖315展示在使半導體材料變形之後經由切割將影像感測器與安置於載體晶圓上之其他影像感測器分離。此可借助於雷射切片機或機械(例如，基於刀片之)切片機來達成。
圖317繪示拾取個別彎曲影像感測器並將其放置在影像感測器封裝中以進行最終組裝。
圖4繪示根據本發明之實例之可包含圖1之影像感測器之成像系統。成像系統400包含像素陣列405、控制電路421、讀出電路411及功能邏輯415。在一個實例中，像素陣列405係光電二極體或影像感測器像素(例如，像素P1、P2…、Pn)之二維(2D)陣列。如所繪示，光電二極體配置成列(例如，列R1至Ry)及行(例如，行C1至Cx)以獲取一人員、位置、對象等等之影像資料，該影像資料可隨後用於呈現人員、位置、對象等等之一2D影像。然而，列及行不必必須為線性，並且可取決於使用情形而採取其他形狀。
在一個實例中，在像素陣列405中之各影像感測器光電二極體/像素已獲取其影像資料或影像電荷之後，該影像資料由讀出電路411讀出且隨後被轉移至功能邏輯415。讀出電路411可經耦合以自像素陣列405中之複數個光電二極體讀出影像資料。在各種實例中，讀出電路411可包含放大電路、類比轉數位(ADC)轉換電路或其他電路。功能邏輯415可僅儲存影像資料或甚至藉由應用後影像效果(例如，裁剪、旋轉、移除紅眼、調整亮度、調整對比度或以其他方式)操縱影像資料。在一個實例中，讀出電路411可沿讀出行線一次讀出一行影像資料(已繪示)或可使用各種其他技術讀出影像資料(未繪示)，例如，串列讀出或同時完全並行讀出全部像素。
在一個實例中，控制電路421耦合至像素陣列405以控制像素陣列405中之複數個光電二極體之操作。控制電路421可經組態以控制像素陣列405之操作。舉例而言，控制電路421可產生用於控制影像獲取之一快門信號。在一個實例中，該快門信號係一全域快門信號，其用於同時啟用像素陣列405內之所有像素以在一單個獲取視窗期間同時獲取其各自影像資料。在另一實例中，該快門信號係一捲動快門信號，使得像素之各列、各行或各群組在連續獲取窗口期間被循序地啟用。在另一實例中，影像獲取與照明效果(諸如一閃光)同步。
在一個實例中，成像系統400可包含於數位相機、手機、膝上型電腦或類似物中。另外，成像系統400可耦合至其他硬體塊，諸如一處理器、記憶體元件、輸出(USB埠、無線傳輸器、HDMI埠等等)、照明/閃光、電輸入(鍵盤、觸摸顯示器、追蹤板、滑鼠、麥克風等等)及/或顯示器。其他硬體/軟體塊可將指令傳送至成像系統400，自成像系統400提取影像資料，操縱由成像系統400供應之影像資料。
圖5繪示根據本發明之教示之經由溫度之基板曲率之一曲線圖500。應瞭解，曲線圖500僅僅係溫度(及晶粒數目)如何影響晶粒翹曲(彎曲)之實例繪示。如所展示，隨著溫度之升高，正翹曲增加。受益於本發明之熟習此項技術者將瞭解，天然基板可翹曲~70 μm，並且本文揭示之熱程序(使用熱塑性基板)可引起0.5 mm之翹曲。因此，所提供之技術允許容易地操縱半導體曲率。因此，可達成彎曲影像感測器而無需諸多額外處理步驟。
不希望本發明之所繪示之實例之以上描述(包含摘要中所描述之內容)為窮舉性或將本發明限於所揭示之具體形式。儘管本文描述本發明之特定實例係出於繪示性目的，但熟習此項技術者將認識到，在本發明範疇內各種修改係可能的。
依據以上詳細描述可對本發明做出此等修改。申請專利範圍中使用之術語不應解釋為將本發明限於本說明書中所揭示之特定實例。實情係，本發明之範疇應全部由申請專利範圍判定，申請專利範圍應根據請求項解釋之既定原則來解釋。
100‧‧‧彎曲影像感測器 101‧‧‧半導體材料 103‧‧‧複數個光電二極體 121‧‧‧聚合物層 123‧‧‧載體晶圓 131‧‧‧光柵層 133‧‧‧光柵 141‧‧‧濾色器層 143‧‧‧紅色濾色器 145‧‧‧綠色濾色器 147‧‧‧藍色濾色器 161‧‧‧微透鏡層 181‧‧‧光學透鏡 200‧‧‧影像感測器 201‧‧‧半導體材料 221‧‧‧聚合物層 251‧‧‧模具 301‧‧‧圖 303‧‧‧圖 305‧‧‧圖 307‧‧‧圖 309‧‧‧圖 311‧‧‧圖 313‧‧‧圖 315‧‧‧圖 317‧‧‧圖 400‧‧‧成像系統 405‧‧‧像素陣列 411‧‧‧讀出電路 415‧‧‧功能邏輯 421‧‧‧控制電路 500‧‧‧曲線圖
參考以下諸圖描述本發明之非限制性及非窮舉性實例，其中相似元件符號貫穿各種視圖指代相似部分，除非另有規定。
圖1繪示根據本發明之一實例之一彎曲影像感測器。
圖2A至圖2B繪示根據本發明之一實例之製造並彎曲圖1之影像感測器之一方法之部分。
圖3繪示根據本發明之一實例之製造並彎曲圖1之影像感測器之一方法之部分。
圖4繪示根據本發明之一實例之可包含圖1之影像感測器之一成像系統。
圖5繪示根據本發明之一實例之經由溫度之基板曲率之曲線圖。
對應參考字元貫穿圖式之若干視圖指示對應組件。熟習此項技術者應瞭解，圖式中之元件出於簡單及清楚之目的而繪示，且未必係按比例繪製。舉例而言，圖式中一些元件之尺寸相對於其他元件可被誇大以幫助提高對本發明之各種實施例之理解。此外，為了促進對本發明之此等各種實施例之更容易之觀察，通常不描繪在商業上可行之實施例中有用之或必需之常見但熟知之元件。
100‧‧‧彎曲影像感測器
101‧‧‧半導體材料
103‧‧‧複數個光電二極體
121‧‧‧聚合物層
123‧‧‧載體晶圓
131‧‧‧光柵層
133‧‧‧光柵
141‧‧‧濾色器層
143‧‧‧紅色濾色器
145‧‧‧綠色濾色器
147‧‧‧藍色濾色器
161‧‧‧微透鏡層
181‧‧‧光學透鏡

Claims (16)

  1. 一種影像感測器，其包括：複數個光電二極體，其等配置成一陣列並安置於一半導體材料中以透過該半導體材料之一第一表面接收光，其中該半導體材料之至少部分係彎曲的而形成該半導體材料的一彎曲部分，該半導體材料的該彎曲部分被該半導體材料的一平坦部分所環繞；及一載體晶圓，其附接至該半導體材料之與該第一表面相對之一第二表面；及一聚合物層，其附接至該載體晶圓並橫跨該陣列之一寬度，使得該載體晶圓安置於該聚合物層與該半導體材料之間，且其中橫跨該陣列之該寬度的該聚合物層的一內表面和一外表面各自係彎曲的。
  2. 如請求項1之影像感測器，其中該載體晶圓的一表面係彎曲的。
  3. 如請求項1之影像感測器，其進一步包括安置於該半導體材料之該第一表面附近之一濾色器層，使得該半導體材料安置於該濾色器層與該載體晶圓之間。
  4. 如請求項3之影像感測器，其進一步包括安置於該半導體材料與該濾色器層之間之一光柵層，以將光引導至該複數個光電二極體中。
  5. 如請求項4之影像感測器，其進一步包括一微透鏡層，該微透鏡層經 定位以將光引導至該濾色器層中，並且其中該濾色器層安置於該光柵層與該微透鏡層之間。
  6. 如請求項5之影像感測器，其中該微透鏡層、該光柵層及該濾色器層的各自的一表面係彎曲的。
  7. 如請求項1之影像感測器，其中該聚合物層包含一熱塑性塑膠，且其中該影像感測器係一背側照射影像感測器。
  8. 如請求項1之影像感測器，其中該載體晶圓及該半導體材料具有5μm至20μm之一組合厚度。
  9. 如請求項1之影像感測器，其中該半導體材料之一頂點位於該複數個光電二極體之該陣列之一中心。
  10. 如請求項6之影像感測器，其進一步包括一透鏡，該透鏡經定位以將光聚焦至該半導體材料中，其中該半導體材料之該彎曲部分之一曲率與該透鏡之一表面基本上相同。
  11. 如請求項1之影像感測器，其中該半導體材料、該載體晶圓和該聚合物層形成一材料堆疊，該材料堆疊接合至具有一彎曲表面區域之一模具，該彎曲表面區域使該材料堆疊的至少一部分遵循該彎曲表面區域變形。
  12. 如請求項11之影像感測器，其中該模具包括包含該彎曲表面區域的複數個彎曲表面區域，且其中該複數個彎曲表面區域各自藉由該模具的該等平坦部分彼此分隔開來，使得該半導體材料、該載體晶圓和該聚合物層各自具有對應的該等平坦部分，該等平坦部分環繞該半導體材料、該載體晶圓和該聚合物層的該等彎曲部分。
  13. 如請求項1之影像感測器，其中該載體晶圓和該聚合物層各自包括一分別的平坦部分，分別地環繞該載體晶圓和該聚合物層的該等彎曲部分。
  14. 如請求項1之影像感測器，其中該聚合物層具有一玻璃轉換溫度為160℃至240℃。
  15. 如請求項1之影像感測器，其中該聚合物層具有一材料組成，該材料組成包括聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯之至少一者。
  16. 如請求項1之影像感測器，其中該半導體材料、該載體晶圓和該聚合物層隨至少部分基於暴露溫度而以一曲率程度永久地變形。
TW108120861A 2018-06-22 2019-06-17 使用熱塑性基板材料之彎曲影像感測器 TWI698559B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/016,057 2018-06-22
US16/016,057 US10418408B1 (en) 2018-06-22 2018-06-22 Curved image sensor using thermal plastic substrate material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202001013A TW202001013A (zh) 2020-01-01
TWI698559B true TWI698559B (zh) 2020-07-11

Family

ID=67908984

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW108120861A TWI698559B (zh) 2018-06-22 2019-06-17 使用熱塑性基板材料之彎曲影像感測器

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10418408B1 (zh)
CN (1) CN110634895B (zh)
TW (1) TWI698559B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI762364B (zh) * 2021-06-29 2022-04-21 環球晶圓股份有限公司 晶錠評估方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3099290B1 (fr) * 2019-07-26 2021-07-02 Commissariat Energie Atomique Procédé de mise en courbure collective d’un ensemble de puces électroniques
CN111491085B (zh) * 2020-04-21 2021-11-05 Oppo广东移动通信有限公司 图像传感器、摄像装置及电子设备
US20210343574A1 (en) * 2020-04-29 2021-11-04 Semiconductor Components Industries, Llc Curved semiconductor die systems and related methods

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080151089A1 (en) * 2006-12-22 2008-06-26 Palo Alto Research Center Incorporated. Flexible segmented image sensor
US20150334324A1 (en) * 2014-05-16 2015-11-19 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. Semiconductor device and method of forming the same

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3784440A (en) 1969-12-31 1974-01-08 Macdermid Inc Aluminum-clad plastic substrate laminates
US4814295A (en) 1986-11-26 1989-03-21 Northern Telecom Limited Mounting of semiconductor chips on a plastic substrate
US5608267A (en) 1992-09-17 1997-03-04 Olin Corporation Molded plastic semiconductor package including heat spreader
US5693956A (en) 1996-07-29 1997-12-02 Motorola Inverted oleds on hard plastic substrate
US5894108A (en) 1997-02-11 1999-04-13 National Semiconductor Corporation Plastic package with exposed die
US6541832B2 (en) 2000-01-31 2003-04-01 Texas Instruments Incorporated Plastic package for micromechanical devices
JP2005278133A (ja) * 2003-07-03 2005-10-06 Fuji Photo Film Co Ltd 固体撮像装置および光学機器
WO2008060630A2 (en) 2006-11-17 2008-05-22 Tessera North America, Inc. Internal noise reducing structures in camera systems employing an optics stack and associated methods
US20090101947A1 (en) * 2007-10-17 2009-04-23 Visera Technologies Company Limited Image sensor device and fabrication method thereof
KR101378418B1 (ko) * 2007-11-01 2014-03-27 삼성전자주식회사 이미지센서 모듈 및 그 제조방법
KR101410002B1 (ko) * 2007-11-19 2014-06-20 삼성전자주식회사 인공 낱눈을 구비한 이미지 검출장치 및 인공 낱눈 유닛의제조방법
US20090189233A1 (en) * 2008-01-25 2009-07-30 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Cmos image sensor and method for manufacturing same
US8183510B2 (en) 2008-02-12 2012-05-22 Omnivision Technologies, Inc. Image sensor with buried self aligned focusing element
US7968923B2 (en) 2008-03-12 2011-06-28 Omnivision Technologies, Inc. Image sensor array with conformal color filters
US8450821B2 (en) 2009-03-26 2013-05-28 Micron Technology, Inc. Method and apparatus providing combined spacer and optical lens element
CA2765702A1 (en) * 2009-06-17 2010-12-23 The Regents Of The University Of Michigan Photodiode and other sensor structures in flat-panel x-ray imagers and method for improving topological uniformity of the photodiode and other sensor structures in flat-panel x-ray imagers based on thin-film electronics
US20100327389A1 (en) 2009-06-26 2010-12-30 Mccarten John P Back-illuminated image sensors having both frontside and backside photodetectors
US20100330728A1 (en) 2009-06-26 2010-12-30 Mccarten John P Method of aligning elements in a back-illuminated image sensor
US8314469B2 (en) 2009-09-04 2012-11-20 United Microelectronics Corp. Image sensor structure with different pitches or shapes of microlenses
CN102024829B (zh) * 2009-09-17 2014-03-26 联华电子股份有限公司 影像传感器结构及其制法
US8614112B2 (en) 2010-10-01 2013-12-24 Omnivision Technologies, Inc. Method of damage-free impurity doping for CMOS image sensors
JP5724322B2 (ja) 2010-11-24 2015-05-27 ソニー株式会社 固体撮像装置の製造方法
US20130256822A1 (en) 2012-03-28 2013-10-03 Omnivision Technologies, Inc. Method and device with enhanced ion doping
US10056426B2 (en) 2013-07-08 2018-08-21 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Apparatus and method for fabricating a light guiding grid
US9553118B2 (en) 2014-06-18 2017-01-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Formation of buried color filters in a back side illuminated image sensor using an etching-stop layer
US9111993B1 (en) * 2014-08-21 2015-08-18 Omnivision Technologies, Inc. Conductive trench isolation
US9570488B2 (en) * 2014-09-19 2017-02-14 Microsoft Technology Licensing, Llc Image sensor bending by induced substrate swelling
KR102328149B1 (ko) 2014-10-31 2021-11-18 에스케이하이닉스 주식회사 커브드 이미지 센서, 그 제조방법 및 이를 구비한 전자장치
KR102328140B1 (ko) 2014-12-15 2021-11-18 에스케이하이닉스 주식회사 커브드 이미지 센서, 그 제조방법 및 이를 구비한 전자장치
US9349763B1 (en) 2015-02-10 2016-05-24 Omnivision Technologies, Inc. Curved image sensor systems and methods for manufacturing the same
US20160307942A1 (en) 2015-04-16 2016-10-20 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Deeply buried color filter array (cfa) by stacked grid structure
US9570493B2 (en) 2015-04-16 2017-02-14 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Dielectric grid bottom profile for light focusing
US9991307B2 (en) 2015-04-16 2018-06-05 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Stacked grid design for improved optical performance and isolation
US9893058B2 (en) * 2015-09-17 2018-02-13 Semiconductor Components Industries, Llc Method of manufacturing a semiconductor device having reduced on-state resistance and structure
US9691810B1 (en) * 2015-12-18 2017-06-27 Omnivision Technologies, Inc. Curved image sensor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080151089A1 (en) * 2006-12-22 2008-06-26 Palo Alto Research Center Incorporated. Flexible segmented image sensor
US20150334324A1 (en) * 2014-05-16 2015-11-19 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. Semiconductor device and method of forming the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI762364B (zh) * 2021-06-29 2022-04-21 環球晶圓股份有限公司 晶錠評估方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110634895B (zh) 2024-02-27
US10418408B1 (en) 2019-09-17
TW202001013A (zh) 2020-01-01
CN110634895A (zh) 2019-12-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI698559B (zh) 使用熱塑性基板材料之彎曲影像感測器
KR101899596B1 (ko) 고체 촬상 장치와 그 제조 방법, 및 전자 기기
US10211254B2 (en) Methods of fabricating an image sensor
CN106206626B (zh) 弯曲图像传感器、其制备方法及具有弯曲图像传感器的电子器件
EP2669948A1 (en) Solid-state image pickup device, method for manufacturing solid-state image pickup device, and electronic apparatus
TWI615959B (zh) 彎曲之影像感測器
TWI750457B (zh) 具相位偵測自動聚焦像素之影像感測器
TWI605579B (zh) 具有非平坦光學介面之背側照明影像感測器
JP2022516790A (ja) ウェハレベルシム処理
US9196762B2 (en) Method for manufacturing solid-state imaging device, and solid-state imaging device
JP2009512216A (ja) ３つのハンドルウェハを用いた高性能ｐｉｎ焦点面構造を製造するための方法
TWI693706B (zh) 影像感測器製造方法
CN110634897B (zh) 一种背照式近红外像素单元及其制备方法
KR100720514B1 (ko) 이미지 센서의 제조방법
US10211253B1 (en) Self-alignment of a pad and ground in an image sensor
US10164141B2 (en) Image sensor device with damage reduction
CN102479794B (zh) 固体摄像装置及其制造方法和电子装置
JP2009277885A (ja) 固体撮像素子の製造方法
FR3077159A1 (fr) Capteur d'image et son procede de fabrication
TW201731084A (zh) 具有多步蝕刻之光通道