TWI735562B - 具有孔徑之薄光電模組及其製造 - Google Patents

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Abstract

晶圓級製造方法可以製造諸如光電模組的超薄光學裝置。透明封裝被施加於包括主動光學部件和晶圓尺寸基板的初始晶圓。其上,產生限定孔徑的可光結構化的光譜濾光片層。然後,產生延伸穿過透明封裝並建立中間產品的側壁的溝槽。然後,對中間產品施加不透明封裝,從而填充溝槽並產生孔徑光闌。切割穿過存在於溝槽中的不透明封裝材料,產生分割的光學模組,其中中間產品的側壁被不透明封裝材料覆蓋。在大多數製程步驟期間,晶圓尺寸的基板可以被附接到剛性載體晶圓。

Description

具有孔徑之薄光電模組及其製造
本揭示關於分別製造諸如光電模組,例如近接感測器,的光學裝置的方法以及對應的裝置和模組。製造可以是晶圓級大規模製造。光學裝置可以非常薄並且可以包括精確定位的孔徑。對應的光學裝置可以整合在例如,消費者取向的產品,如智慧型手機,遊戲系統,筆記本電腦,平板電腦和可穿戴技術。
“晶圓”:基本上盤狀或板狀的物品,其在一個方向(z方向或垂直方向)上的延伸相對於其在另外兩個方向(x和y方向或橫向或水平方向)上的延伸較小。通常,在(非空白)晶圓上,例如在矩形網格上佈置或設置多個類似的結構或物品。晶圓可以具有開口或孔,並且晶圓甚至可以在其橫向區域的主要部分中不含材料。晶圓可以具有任何橫向形狀,其中圓形和矩形形狀是非常普遍的。儘管在許多情況下,晶圓被理解為主要由半導體材料 製成,但在本專利申請中,這顯然不是限制。因此,晶圓可能主要由例如半導體材料,聚合物材料,包括金屬和聚合物或聚合物和玻璃材料的複合材料製成。特別地,結合本發明可以將可硬化材料如熱可UV固化聚合物用作晶圓材料。
“水平”:參照“晶圓”
“橫向”:參照“晶圓”
“垂直”:參照“晶圓”
“光”:大多數電磁輻射;更具體地說是電磁光譜的紅外線,可見光或紫外線部分的電磁輻射。
諸如近接感測器的光電模組在無數的高科技,特別是消費者取向的產品中是普遍存在的。這樣的應用需要具有最佳性能和最小尺寸兩者的光電模組的大規模,成本有效的製造。可以藉由晶圓級技術或其他大規模製造技術製造光電模組來實現成本效益。然而,這些技術通常在最小尺寸(即,覆蓋區和/或高度)和最佳性能之間引入妥協。
例如,孔徑及其對應的孔徑光闌(也簡稱為光闌)是許多光電模組的性能的一部分。它們對光學系統的影響已經很成熟。因此,為了達到最佳性能,它們的精確定位可能是至關重要的。
這在一些情況下藉由將孔徑光闌經由分開的孔徑光闌晶圓或擋板晶圓(例如具有通孔的不透明平坦晶圓)結合到光電模組中而實現。然而,這種分開的晶圓的 高度有助於所得光電模組的高度。
或者,可以藉由在晶圓級上塗覆光電子部件的表面來施加孔徑光闌。然而,在分開部件時,塗覆的孔徑光闌可以分層或破裂。
此外,例如,為了改善孔徑光闌塗層的黏合性以減少裂紋和分層的危險或為了固化所涉及的材料,而將光電模組加熱到相當高的溫度,可能會導致額外的問題,例如在顯著的翹曲下降模組的功能。
已知使用間隔晶圓(或其它中間部件),其將不同的晶圓(例如承載主動光學部件的晶圓,例如,透鏡或濾光片)垂直分開,以承載主動光學部件,例如發光器和/或光檢測器。這樣做導致晶圓之間的相對小的直接接觸面積。這可以是減少翹曲問題的方法,然而卻以間隔晶圓貢獻至模組厚度為代價。
為了藉由省略這種間隔晶圓並接受晶圓之間增加的直接接觸面積來減小模組的厚度,翹曲問題傾向於強烈增加。當使用具有不同熱膨脹係數(Coefficients of thermal expansion;CTE)的材料和/或當使用在固化和/或固化時傾向於顯著收縮的聚合材料時,翹曲問題可能是顯著的。
此外,如果間隔晶圓應被放棄,則間隔晶圓經常實現的另一功能可能必須以某種方式被替代,即光學地隔離光電模組的主動光學部件,例如以避免光由不期望的路徑的模組的主動光學部件發射和/或避免光可以沿著 不期望的路徑進入模組並被模組的主動光學部件檢測;換句話說,該功能可用以隔離主動光學部件與誤入光/雜散光。
此外,分離的間隔晶圓需要具有至少一些最小壁寬以便具有所需的機械穩定性。這可以有助於光電模組的增加的覆蓋區。
為被動光學部件(例如用於透鏡或擋板)設置分開的晶圓也可以被認為有助於增加光電模組的厚度,這可以在實現非常低厚度的光電模組時被避免。
本揭示描述了可以是超薄的光學裝置和光學裝置晶圓,以及藉由批量製造技術製造它們。描述了可以提供以下中的一個的不同的實施例:精確定位的孔徑光闌;沒有分層問題的孔徑光闌;模組側壁,其可以是不透明的(不透明的)並且可以具有最小的覆蓋區;可以是超薄的基板和基板晶圓;低翹曲。
本發明的一個優點的一個例子是產生非常薄的光學裝置,例如光電模組。一方面,應設置對應的光學裝置本身,另一方面應提供製造光學裝置的各種方法。
本發明的一個優點的另一個例子是設置具有非常小的覆蓋區的光學裝置。
本發明的一個優點的另一個例子是使孔徑的準確定位成為可能。
本發明的一個優點的另一個例子是實現在光學裝置的製造和/或使用期間不會發生或僅有非常少的分層和/或破裂問題。
本發明的一個優點的另一個例子是實現光學裝置的主動光學部件與誤入光/雜散光的良好光學隔離。
本發明的一個優點的另一個例子是能夠實現光學裝置的高產量製造。
本發明的一個優點的另一個例子是在期望的地方產生光學裝置-特別是遮光的。
從下面的描述和實施例中出現了其它目的和不同的優點。
這些優點中的至少一個至少部分地藉由根據專利申請專利範圍的裝置和方法來實現。
在本專利申請中描述了幾個態樣,其可以分開地使用,也可以彼此組合。
第一態樣
在根據第一態樣的方法中,製造了包括至少一個主動光學部件的光學裝置。每個主動光學部件可以被操作以發射或感測特定波長範圍的光。
在例子中,光學裝置是雙通道裝置,例如近接感測器,包括至少一個光發射器和至少一個光檢測器。對於這些主動光學部件,所述特定的波長範圍可以是相同的。
注意,除了所述特定波長範圍的所述光之外,光發射器和光檢測器還可以分別發射和感測進一步的光,即還包括另外波長範圍的光。
所述特定波長範圍可以是例如電磁光譜的紅外範圍。
設置了包括主動光學部件和晶圓尺寸基板的初始晶圓。作為選擇,主動光學部件包括在基板中。在替代選擇中,主動光學部件安裝在基板上。
在隨後的步驟中,將透明封裝施加於主動光學部件。透明封裝的施加可以包括在基板上施加透明封裝材料,例如液體聚合材料,其對於特定波長範圍的光是半透明的。
在其施加之後,透明封裝材料可以被硬化,例如固化。
可以設置透明封裝以為主動光學部件提供機械保護。此外,它還可以作為光學裝置的其它成分的結構基礎。
在隨後的步驟中,將不透明塗層材料施加到透明封裝的表面上。該表面可以例如平行於基板排列。該表面可以佈置在與基板相對的位置。
不透明塗層材料可以是可光結構化的材料,例如光致抗蝕劑。藉由光結構,可以以非常高的精度實現結構化,並且可以使用非常薄的塗層。這可以使得能夠產生例如高品質孔徑的產生。
隨後,不透明塗層材料例如光刻地構造,以在透明封裝的表面上產生不透明塗層,其對於特定波長範圍的光是不透明的。在結構化期間,不透明塗層材料可以選擇性地暴露於諸如UV輻射的輻射。在隨後的顯影過程中,可以從透明封裝中選擇性地去除部分不透明塗層材料(照射部分或未照射部分)。
不透明塗層限定多個孔徑,其中每個孔徑可以與主動光學部件中的一個相關聯,並且可以相對於個別的相關聯的主動光學部件對準。參考對應的孔徑光闌,可以選擇地說,不透明塗層包括多個光闌,其中每個光闌可以與主動光學部件中的一個相關聯並且相對於個別的相關聯的主動光學部件而被對準。
上述不排除一些孔徑和光闌分別與兩個(或多個)主動光學部件相關聯。並且它也不排除一些主動光學部件不分別與孔徑和孔徑光闌中的一個相關聯。
隨後的步驟中,產生中間產品的晶圓級佈置,其中每個中間產品具有側壁並且包括透明封裝的一部分,主動光學部件中的一個以及如果其中一個孔徑與所述主動光學部件相關聯,也是個別的相關聯的孔徑。產生中間產品的晶圓級佈置包括產生延伸穿過透明封裝材料並建立側壁的溝槽。
溝槽可延伸穿過不透明塗層。
透明封裝的部分可以彼此分離,而沒有透明封裝的透明封裝材料互連它們。
物品(例如中間產品)的術語“晶圓級佈置”包括將物品保持在固定的相對位置(跨越晶圓)。這可以例如藉由基板來實現。
在隨後的步驟中,對中間產品施加不透明封裝,其包括向中間產品的晶圓級佈置施加不透明封裝材料,例如液體聚合物材料,從而(以不透明封裝材料)填充溝槽。藉由填充溝槽,中間產品(例如所有中間產品)的側壁(例如所有側壁)被不透明封裝材料覆蓋。
隨後,使不透明封裝材料硬化。不透明封裝材料(至少在硬化後)對於特定波長範圍的光是不透明的。為了實現硬化,例如藉由固化,可以進行熱處理。
在隨後的步驟中,產生分割的光學模組。這包括切穿存在於溝槽中的不透明封裝材料。分割的光學模組包括每個中間產品中的一個,並且每個個別的中間產品的至少一個側壁(例如每個所述側壁)被不透明封裝材料的個別的部分覆蓋。
例如,可以藉由沿著相鄰中間產品的相互相對的側壁之間運行的分割線切割穿過存在於溝槽中的不透明封裝材料來實現分割。分割線可以沿著溝槽並穿過溝槽。
分割可以包括切割,例如藉由雷射光切割來切割或借助於切割鋸。
光學裝置可以包括被動光學部件,例如每個光學裝置一個和/或每個通道一個。
被動光學部件可以包括例如透鏡或透鏡元件。
被動光學部件中的每一個可以與主動光學部件中的一個相關聯。
每個被動光學部件可以相對於該等孔徑中的一個孔徑對準。
在例子中,透明封裝的產生包括成型步驟,例如在透明封裝材料在液態下施加期間或之後,並且在硬化透明封裝材料之前。在所述成形步驟中,透明封裝的形狀被確定(在“被固定”的意義上)。
在被動光學部件被包括在透明封裝中的情況下,在所述成形步驟中,被動光學部件也可以被成形。
例如,可以使用複製技術來施加透明封裝。 例如,可以使用諸如真空注射模製的模製製程來施加透明封裝。
因此,可以在複製過程中產生透明封裝,包括產生(在相同的複製過程中)被動光學部件。
例如,可以藉由諸如模具的複製工具來形成透明封裝。
這種複製工具可以包括多個成形部分,每個成形部分具有成形表面,該成形表面是被動光學部件中的一個的表面的複製陰模。
在一些實施例中,該方法包括在施加透明封裝之前,向主動光學部件施加彈性封裝。為了實現這一 點,可以對主動光學部件施加對於特定波長範圍的光具有彈性和半透明性的彈性封裝材料。
在一些實施例中,透明封裝具有階梯式結構,包括由階梯限制的凹部和/或突起。在階梯中,可以停止不透明塗層中裂紋的傳播。這樣,例如在製造溝槽期間,可以防止孔徑(和分別對應的光闌)免受損壞。
在例子中,產生階梯式結構包括從透明封裝中去除透明封裝材料的一部分,例如藉由在透明封裝材料中產生凹槽,例如在硬化透明封裝材料之後。
在其他情況下,在施加透明封裝材料期間,透明封裝具有階梯式結構。例如,階梯式結構可以使用結構化的複製工具來產生,該複製工具包括用於在複製過程中成形透明封裝材料的階梯式結構的複製陰模。
在例子中,複製工具被構造用於產生階梯式結構和被動光學部件。
在一些實施例中,每個孔徑藉由至少一個不含不透明塗層材料的區域而與任何溝槽分離。在產生溝槽之前就可以這樣。例如,可以藉由構造不透明塗層材料來產生該至少一個區域。
至少一個區域可以保護孔徑免受例如破裂的損傷。
因此,例如已經在產生溝槽之前,不透明塗層可被構造成包括至少一個不含不透明塗層材料的區域。
例如,在同一結構化過程中,例如在同一光 刻製程中,可以製造孔徑和所述區域。
在一些實施例中,沿著溝槽線的溝槽。
溝槽線可以限定矩形網格。
在一些實施例中,施加不透明封裝包括執行複製過程。在複製過程中,複製工具可用於成形不透明封裝材料。
複製過程可以包括例如真空注射模製製程。
在一些實施例中,施加不透明封裝包括使用包括至少一個彈性內壁的彈性複製工具執行複製過程。彈性內壁可以由例如PDMS的矽樹脂製成。不透明封裝材料可以藉由彈性內壁成形。不透明封裝材料可以藉由由彈性內壁的表面構成的複製表面成形。
由於彈性,複製工具在某種程度上可以調整到晶圓可能存在的缺乏平坦度。
在一些實施例中,施加不透明封裝包括使用包括彈性內壁的模具的模製製程。模製製程可以是真空注塑模製製程。
在一些實施例中,施加不透明封裝包括- 使用包括包含用於成形所述不透明封裝材料的複製表面的表面的複製工具在複製過程中成形所述不透明封裝材料;和- 在使不透明封裝材料成形的同時將複製表面壓製在不透明塗層上。
複製工具可以是例如彈性複製工具,其包括 如上所述的至少一個彈性內壁。
在壓製期間,可以建立多個中空部,並且可以建立大量的密封件。每個密封件可以完全圍繞其中一個中空部,並防止任何不透明封裝材料進入個別的包圍的中空部。每個中空部可以封入其中一個孔徑。每個密封件可以由鄰接複製工具的表面的個別的部分的不透明塗層的個別的部分形成。
因此,可以避免由不透明封裝材料在其施加期間污染或損壞孔徑。
不透明封裝可以與不透明塗層鄰接和/或部分重疊。這可以有助於光學裝置的光密封性。
不透明封裝材料的施加可以限於遠離任何孔徑的位置。這是確保孔徑僅藉由不透明塗層限定,而不藉由不透明封裝限定的方式。這可以使得可以產生更高精度的孔徑(和對應的光闌),例如在不透明塗層的厚度比不透明封裝的厚度低的情況下,例如在低3倍以上的情況下。這些厚度可以沿垂直方向被確定,即垂直於基板的方向被確定。
在一些實施例中,該方法包括在不透明封裝材料中產生切口。產生切口可以保護基板,不透明封裝和中間產品的佈置。儘管在不透明封裝材料中切口,透明封裝仍可保持未切割。切口可以在硬化不透明封裝之後並且在製造分割的光學模組之前產生。
在這種情況下,切口可以釋放存在於晶圓中 的機械應力。
在這種情況下,切口可以減少由隨後的步驟(例如隨後的熱處理)引起的晶圓中機械應力的聚集。
在例子中,切口可以在先前執行的熱處理之後產生,其中熱處理中不透明封裝材料被硬化(例如固化)。
在例子中,在產生切口之後,對晶圓進行熱處理,例如用於改善不透明塗層對透明封裝的黏合之熱處理,和/或在分割之前進行的熱處理。這種熱處理可以例如在從用於成形不透明封裝材料的複製工具移除晶圓之後進行(參見上文)。
在一些實施例中,不透明封裝材料的硬化包括施加第一熱處理,並且在第一熱處理之後產生不透明封裝材料中的切口;在產生該等切口後且在分割之前,進行第二次熱處理。
切口可以沿著切割線行進。它們只能部分延伸到不透明封裝中。切口可以不延伸到透明封裝中。
切口可以被產生而不因此將不透明封裝或任何中間產品分段成段。
在例子中,該方法包括在施加不透明封裝之後並在產生分割的光學模組之前-並且如果切口被產生:在切口被產生之前-施加熱處理的步驟。
該熱處理可以被施加用於加強不透明塗層和透明封裝之間的黏合。
在一些實施例中,該方法包括在分割的光學模組上施加光譜濾光片層。
光譜濾光片層可以在產生分割的光學模組之後被施加。濾光片可以讓,例如IR光通過。
光譜濾光片層的施加可以包括例如用光照射,例如用UV光照射的硬化步驟。
在一些實施例中,光譜濾光片層覆蓋該等孔徑。
在一些實施例中,不透明封裝材料中的切口至少部分地由光譜濾光片層的材料填充。然而,在替代實施例中,不透明封裝材料中的切口不含光譜濾光片層的材料。
當在施加光譜濾光片層之前發生分割時,由於例如來自固化期間的收縮之應力的施加光譜濾光片層而引起的機械應力及其如裂紋形成和分層之有害的影響可以被降低。
在一些實施例中,該方法包括在產生分割的光學模組之後施加熱處理。在這種熱處理中,分割的光學模組可以是熱穩定的。如果在施加光譜濾光片層之後提供熱處理,可以進行熱處理(參見上文)。
在本發明的另一變形例(“其他變形例”)中,以與上述方式不同的方式施加光譜濾光片層。在這種“其他變形例”中,光譜濾光片層(因此在該過程中更早)在透明封裝的表面上產生。事實上,在這種“其他變 形例”中,可以省略描述的不透明塗層。此外,由不透明塗層實現的一些功能可以藉由光譜濾光片層來實現。例如,孔徑可以由光譜濾光片層與不透明塗層一起限定。
這可以藉由使光譜濾光片層材料佔據孔徑應位於的(橫向)區域並且藉由施加不透明封裝材料來實現,孔徑光闌匹配光譜濾光片材料(並且因此匹配孔徑)被產生。
藉由確保由光譜濾光片層材料佔據的(橫向)面積(以及因此孔徑應該位於的(橫向)區域)藉由不透明封裝保持裸露,可以產生高精度的孔徑。例如,光譜濾光片層材料可以是可光結構化的,使得孔徑的形狀和位置由光結構化技術確定。然後可以相對放鬆對不透明封裝的施加的精確要求。不透明封裝可以例如藉由複製技術來施加,例如藉由模製施加。
根據“其他變形例”的光學裝置可以包括一個或多個孔徑,其中每個孔徑由不透明封裝材料限定(從而形成對應的孔徑光闌),並且每個孔徑被光譜濾光片層填充。
在“其他變形例”中,根據第一態樣的方法可以被描述為用於製造包括主動光學部件的光學裝置的方法,每個都包括主動光學部件,所述主動光學部件是用於發射或感測特定範圍的光的光學部件的波長,其中所述方法包括:- 設置包括主動光學部件和晶圓尺寸基板的初始晶圓; - 對主動光學部件施加透明封裝,包括跨越基板施加透明封裝材料,透明封裝材料對於特定波長範圍的光是半透明的;- 在透明封裝的表面上施加光譜濾光片層材料;- 在透明封裝的表面上產生光譜濾光片層,其中產生光譜濾光片層包括構建光譜濾光片層材料;- 產生中間產品的晶圓級佈置,每個中間產品具有側壁並且包括透明封裝的一部分和該等主動光學部件中的一個,所述產生中間產品的晶圓級佈置包括產生溝槽,其中溝槽延伸穿過透明封裝材料並建立側壁;- 對中間產品施加不透明封裝,包括向中間產品的晶圓級佈置施加不透明封裝材料,從而填充溝槽,並硬化不透明封裝材料,不透明封裝材料對於特定的波長範圍是不透明的;- 產生分割的光學模組,包括切割穿過出存在於溝槽中的不透明封裝材料,分割的光學模組包括每個中間產品中的一個,每個個別的中間產品的至少一個側壁被不透明封裝材料的個別的部分覆蓋。
對於特定波長範圍的光,光譜濾光片層可以是半透明的,並且對於另一波長範圍的光而言是不透明的。例如,每個光學裝置可以包括光發射器(即,用於發光的光學部件)和光檢測器(即,用於感測光的光學部件),並且從光發射器發射的光波長可被光檢測器檢測,但是光檢測器對於不能從光發射器發射的其它波長的光敏 感。在這種情況下,對於從光發射器可發射的所述波長的光,光譜濾光片層可以是例如半透明的,對於所述另外的波長的光,光譜濾光片層可以是例如不透明的。
光譜濾光片層可以讓,例如IR光通過。
施加光譜濾光片層材料可以藉由例如噴塗方法或旋轉塗佈製程來實現。例如,在透明封裝包括被動光學部件的情況下,可以在噴塗製程中施加光譜濾光片層材料。在另一示例中,透明封裝不包括被動光學部件和/或透明封裝的表面是平面的,並且光譜濾光片層材料可以在旋塗製程中施加到表面上。
產生光譜濾光片層可以包括硬化步驟,例如用光照射,例如用UV光照射。
可以藉由所描述的製造方法中的一個製造的光學裝置可以包括所描述的分割的光學模組。它們可以是例如,與其相同。
在下文中,我們藉由描述它們個別的可能的結構特徵來揭示光學裝置。當然,光學裝置可以繼承下面可能未被明確提及但由製造方法引起和/或描述的特徵。
光學裝置可以包括- 基板構件;- 一個或多個主動光學部件,其可操作以發射或感測特定波長範圍的光;- 對於特定波長範圍的光透明的透明封裝材料;- 對於特定波長範圍的光不透明的不透明塗層材料,限 定與所述一個或多個主動光學部件相關聯的至少一個孔徑;- 由不透明的特定波長範圍的光的不透明封裝材料製成的不透明的壁結構。
一個或多個主動光學部件可以附接到基板構件。
透明封裝材料可以建立用於一個或多個主動光學部件的包覆模製。
透明封裝材料可以建立基板構件的至少一部分的包覆模製。
一個或多個主動光學部件可以被透明封裝材料封裝。
不透明塗層材料可以是不同於不透明封裝材料的材料。
不透明塗層材料可以是可光結構化的。
基板構件可以是平板形的。
基板構件可以具有相互平行和相對的第一和第二構件表面。
大部分透明封裝材料可被不透明封裝材料包圍。
不透明塗層材料可以存在於透明封裝材料上並且與透明封裝材料接合。
不透明塗層材料可以存在於透明封裝材料的表面上,其中所述表面可以與面向基板構件的透明封裝材 料的另一表面相對。
壁結構可以包括一個或多個垂直對準的壁。
不透明壁結構可以與基板構件,透明封裝材料和不透明塗層材料接合。
在一些實施例中,光學裝置包括由透明封裝材料製成的一個或多個被動光學部件。
在一些實施例中,不透明壁結構鄰接基板構件的第一區域中的基板構件的厚度小於由第一區域包圍的第二區域中的基板構件的厚度。例如,一個或多個主動光學部件可以在第二區域中附接到基板構件。
在一些實施例中,光學裝置包括彈性封裝材料,其建立用於一個或多個主動光學部件的包覆模製,其中透明封裝材料建立彈性封裝材料的包覆模製。在這樣的實施例中,透明封裝材料仍然可以建立用於一個或多個主動光學部件的包覆模製。同時,它可以建立彈性封裝材料的包覆模製。
在一些實施例中,透明封裝具有包括一個或多個階梯的階梯式結構。不透明塗層可以延伸穿過該一個或多個階梯。不透明塗層也可以具有階梯式結構。
在一些實施例中,不透明壁結構包括在橫截面中呈現L形的至少一個壁。L形可以與上述階梯式結構有關。橫截面可以穿過基板構件,透明封裝材料,不透明塗層材料和不透明壁結構。橫截面也可以穿過一個或多個被動光學部件中的至少一個。橫截面可以是垂直橫截面。
在一些實施例中,對於特定波長範圍的光,基板構件是不透明的,並且除了至少一個孔徑之外,該一個或多個主動光學部件對於特定波長範圍的光藉由基板構件,不透明壁結構和不透明塗層材料被遮光地封閉。當一個或多個主動光學部件(除了至少一個孔徑除外)藉由基板構件,不透明壁結構和不透明塗層材料完全不透明地覆蓋特定波長範圍的光時,不期望的光路可以被抑制。
在一些實施例中,光學裝置沒有任何中空夾雜物。術語中空夾雜物意味著夾雜物包含真空或氣體或液體,並被固體材料(光學裝置)完全包圍。藉由堆疊晶圓產生的幾個現有技術的光學裝置包括大的中空夾雜物,例如在透鏡晶圓的一部分,間隔晶圓的一部分和基板晶圓的一部分之間的空間中。
在一些實施例中,光學裝置是雙通道裝置,例如近接感測器。雙通道裝置可以包括(作為主動光學部件)至少一個光發射器和至少一個光感測器。並且不透明的壁結構可以包括有助於光學裝置的外殼的壁,另外,作為雙通道裝置的內壁的壁可以將通道彼此光學分離。
根據“其他變形例”的光學裝置包括由光譜濾光片層材料覆蓋的一個或多個孔徑,並且不需要包括,不特別包括,不透明塗層和相關聯的不透明塗層材料。
光學裝置(根據“其他變形例”)可以包括- 基板構件;- 一個或多個主動光學部件,其可操作以發射或感測特 定波長範圍的光;- 對於特定波長範圍的光透明的透明封裝材料;- 光譜濾光片層材料;- 不透明封裝材料,其對於形成不透明壁結構的特定波長範圍的光不透明;其中所述一個或多個主動光學部件附接到所述基板構件,並且其中所述透明封裝材料建立用於所述一個或多個主動光學部件的包覆模製並且具有所述光譜濾光片層材料存在其上的面。
在一個實施例中,不透明封裝材料建立與所述一個或多個主動光學部件的每個相關聯的一個或多個孔徑光闌,每個所述一個或多個孔徑光闌限定孔徑,其中該等孔徑被光譜濾光片層材料覆蓋。
只要邏輯上是可能的,以下所描述的任何態樣可以與包括“其他變形例”的上述第一態樣組合。例如,可以將以下態樣實現為第一態樣的具體實施例,可能也可以在“其他變形例”中實現。但是,它們也可以分開地實現。而且,如上所述,各個態樣也可以相互組合,成對組合或組合它們中的三個或更多個。
第二態樣
本態樣關於彈性封裝,例如上文描述的彈性封裝和/或本文別處描述的彈性封裝。
根據第二態樣的方法是一種用於製造包括主 動光學部件的光學裝置的方法,每個主動光學部件是用於發射或感測特定波長範圍的光的光學部件,其中所述方法包括:- 設置包括主動光學部件和晶圓尺寸基板的初始晶圓;- 藉由向主動光學部件施加彈性封裝材料,將彈性封裝施加於主動光學部件,所述彈性彈性封裝可以減少例如在進一步的製造步驟期間主動光學部件被暴露的應力。
不僅是主動光學部件本身,而且是在主動光學部件和基板之間的電連接可以由彈性封裝材料塗覆。這種電連接可以是例如佈線接合或焊球。
符合規定,彈性封裝可以至少部分地吸收另外作用在主動光學部件上的力和/或吸收主動光學部件和基板之間的電連接上的力。
彈性封裝材料可以跨越過基板施加。因此,可以產生晶圓尺寸的彈性封裝。然而,也可以將彈性封裝材料僅局部施加於主動光學部件。
在一些實施例中,彈性封裝材料是矽樹脂,例如PDMS。
在一些實施例中,藉由噴塗製程的協助來施加彈性封裝材料。
在一些實施例中,所施加的彈性封裝材料被硬化,例如固化。這可以例如藉由用諸如UV光的光的照射來實現。替代地或另外,可以施加熱以實現硬化。
在一些實施例中,彈性封裝材料被以兩個或更多個連續的噴塗步驟施加。
在一些實施例中,除了施加彈性封裝的最終硬化步驟之外,所施加的彈性密封材料在一個或多個這樣的連續噴塗步驟之後硬化。
在一些實施例中,該方法包括在施加彈性封裝之後- 對主動光學部件施加透明封裝,包括跨越基板施加透明封裝材料,透明封裝材料對於特定波長範圍的光是半透明的。
透明封裝可以為主動光學部件提供機械保護。此外,如上所述,被動光學部件可以藉由透明封裝來建立。
在彈性封裝存在的情況下,在一些實施例中,透明封裝沒有與基板的任何直接接觸。彈性封裝可以將透明封裝與晶圓尺寸基板分開。在其他情況下,僅僅局部存在透明封裝材料的地方,存在其中透明封裝與基板直接接觸的區域,及存在其中透明封裝藉由彈性封裝與晶圓尺寸基板分離的其它區域。
根據第二態樣的光學裝置包括:- 基板構件;- 可操作以發射或感測特定波長範圍的光的一個或多個主動光學部件;- 對於特定波長範圍的光是透明的彈性封裝材料; 其中所述一個或多個主動光學部件附接到所述基板構件,並且其中所述彈性封裝材料建立用於所述一個或多個主動光學部件的包覆模製。
在一些實施例中,光學裝置還包括:- 透明封裝材料,透明封裝材料對於特定波長範圍的光是透明的。
在一些實施例中,透明封裝材料和彈性封裝材料一起建立用於一個或多個主動光學部件的包覆模製。
在一些實施例中,至少在存在一個或多個主動光學部件的區域中,透明封裝材料藉由彈性封裝材料與基板構件分離。
第三態樣
該態樣關於具體結構化封裝上已經存在的塗層,例如關於已經上文所述透明封裝上存在的和/或關於本文別處描述的透明封裝,已經上文所述的不透明塗層和/或關於本文別處描述的不透明塗層。封裝可以被構造成表現出上述和/或下面描述的階梯式結構。
根據第三態樣的方法是一種用於製造光學裝置的方法,其中所述方法包括:- 設置包括其上存在封裝的晶圓尺寸基板的晶圓,例如在其上存在對於特定波長範圍的光是透明的透明封裝;- 將包覆材料(例如不透明塗層材料)施加到封裝的表 面上;- 在透明封裝的表面上產生由塗層材料製成的塗層,例如對於特定波長範圍的光是不透明的不透明塗層;其中所述封裝具有在其具有階梯式結構的表面,所述階梯式結構包括受階梯限制的凹部和/或突起。
這可以在階梯阻止塗層中的裂紋傳播。這可以保護塗層的部分免於被分層,例如保護特定的結構化部分,例如形成孔徑的部分。
凹部可以是凹槽。
在一些實施例中,塗層也具有階梯式結構。該階梯式結構可以是封裝的階梯式結構的再現,其中再現不一定需要是相同的再現。例如,階梯高度可以是不同的,例如高達1.5倍,並且階梯的位置可以是不同的,例如可以被移位,例如高達塗層厚度的5倍。
在一些實施例中,塗層的階梯式結構從塗覆材料施加到封裝材料的表面上。
在一些實施例中,封裝建立被動光學部件,例如透鏡。
在一些實施例中,表面是背離基板的表面。
在一些實施例中,塗料是可光結構化的。
在一些實施例中,塗層具有1μm至10μm的厚度。
在一些實施例中,製備(可選地不透明的)塗層包括構建(可選不透明的)塗層材料。
在一些實施例中,製備(可選地不透明的)塗層包括硬化(可選地不透明的)塗層材料。
在一些實施例中,塗層限定多個孔徑。
在一些實施例中,光學裝置包括主動光學部件,每個主動光學部件是用於發射或感測特定波長範圍的光的光學部件。
在一些實施例中,塗層限定多個孔徑,每個孔徑與主動光學部件中的一個相關聯並且相對於個別的相關聯的主動光學部件而被對準。
在一些實施例中,當封裝包括多個被動光學部件(例如透鏡)時,塗層限定多個孔徑,每個孔徑與被動光學部件中的一個相關聯並且相對於個別的相關聯被動光學部件而被對準。
在一些實施例中,該方法包括- 將(可選地)透明封裝施加於主動光學部件;其中所述施加所述封裝包括越過所述基板上施加封裝材料,例如越過所述基板施加透明封裝材料,所述透明封裝材料對於所述特定波長範圍的光是半透明的。
在一些實施例中,該方法包括在複製過程中製備階梯式結構,例如,如在真空注射模製製程中在模製過程中。例如,可以使用結構化複製工具來形成封裝材料以展現階梯式結構。或者,該方法可以包括藉由去除一部分透明封裝材料來產生階梯式結構。這可以例如藉由切割鋸來實現。
在一些實施例中,塗層限定多個孔徑,並且每個孔徑被階梯式結構的至少一個階梯包圍。
在一些實施例中,該方法包括隨後產生塗層,- 產生延伸穿過(可選地不透明的)塗層並延伸進入或穿過(可選地透明的)封裝材料中的溝槽。
在一些實施例中,該方法包括隨後產生塗層,- 產生中間產品的晶圓級佈置,每個中間產品具有側壁並且包括(可選地透明的)封裝(以及-如果存在的話-主動光學部件中的一個)的部分;其中產生中間產品的晶圓級佈置包括產生溝槽,其中溝槽延伸穿過(可選地透明的)封裝材料並穿過(可選地不透明的)塗層並建立側壁。
產生溝槽可以在塗層中產生相當大的應力,這可能導致塗層中的分層問題。塗層中對應裂紋的傳播可以在階梯式結構的階梯被停止。
可以存在其中塗層被構造以形成例如,孔徑的區域,諸如已經描述或下面描述的孔徑,並且藉由階梯式結構的階梯可以保護這些區域,例如藉由設置在每個溝槽和每個區域之間存在階梯式結構的階梯可以保護這些區域。例如,每個區域可以藉由至少一個不含不透明塗層材料的區域與任何溝槽分離。
例如,每個孔徑可以藉由至少一個不含(任 選不透明的)塗層材料的區域與任何溝槽分離。
在一些實施例中,其中塗層建立孔徑並且其中產生溝槽,階梯式結構的階梯沿著階梯線行進,並且階梯線中的一個存在於每個孔徑和任何溝槽之間。
在一些實施例中,該方法包括產生階梯式結構,並且產生階梯式結構包括在透明封裝材料中產生凹槽。那些槽可以沿著階梯線行進。
在一些實施例中,溝槽和凹槽彼此平行對準。
在一些實施例中,塗層的厚度小於階梯式結構的階梯高度,例如厚度小於階梯高度的兩倍。
根據第三態樣的光學裝置包括:- 封裝材料,例如對於特定波長範圍的光而半透明的透明封裝材料;- 塗層材料,例如對於特定波長範圍的光不透明的不透明塗層材料;其中所述封裝材料具有其上存在所述塗層材料的面,並且其中所述封裝材料在所述面處具有階梯式結構。
在一些實施例中,塗層也具有階梯式結構,例如在封裝材料的表面複製階梯式結構。
在一些實施例中,階梯式結構包括由至少一個階梯限制的至少一個凹部和/或至少一個突起。
在一些實施例中,光學裝置包括側壁結構,例如橫向圍繞封裝材料的側壁。在這種情況下,階梯式結 構的階梯可以被側壁結構所包圍。例如,階梯式結構的任何階梯可以由側壁結構的側壁橫向包圍。
在一些實施例中,塗層建立至少一個孔徑,並且所述至少一個孔徑藉由階梯式結構的階梯與壁結構橫向分離。
在一些實施例中,光學裝置包括其上存在封裝材料的基板構件。(這並不排除彈性封裝材料位於其之間,參見例如上述第二態樣)。
在一些實施例中,光學裝置包括- 可操作地發射或感測特定波長範圍的光的一個或多個主動光學部件。
它們可以被封裝在(可選地透明的)封裝材料中。
第四態樣
該態樣關於溝槽,諸如已經描述的溝槽和/或本文別處描述的溝槽,其可以填充有不透明封裝材料,例如已經描述的不透明封裝材料和/或不透明封裝材料,例如,以便能夠製造具有由不透明封裝材料製成的側壁的光學模組。
根據第四態樣的方法是一種用於製造包括主動光學部件的光學裝置的方法,每個所述主動光學部件各自包括用於發射或感測特定波長範圍的光的光學部件,其中所述方法包括: - 設置包括其上存在透明封裝的晶圓尺寸基板的晶圓,其對於特定波長範圍的光是半透明的;- 產生中間產品的晶圓級佈置,每個中間產品具有側壁並且包括透明封裝的一部分和主動光學部件中的一個,該產生中間產品的晶圓級佈置包括產生溝槽,其中溝槽延伸穿過透明封裝材料並建立側壁;- 對中間產品施加不透明封裝,包括向中間產品的晶圓級佈置施加不透明封裝材料,從而填充溝槽,並硬化不透明封裝材料,不透明封裝材料對於特定範圍波長的光是不透明的。
這可以使得產生具有期望的光密度的光學裝置成為可能。
溝槽可以例如藉由用切割鋸切片來產生。
在一些實施例中,溝槽延伸到基板中,但不延伸穿過基板。這可以有助於可再現地實現高的光密封性,例如在溝槽分別靠近或延伸到基板的區域中。
如果存在上述和下文所述的彈性封裝,則溝槽也可延伸穿過對應的彈性封裝材料。
在一些實施例中,該方法包括- 產生分割的光學模組,包括切割穿過存在於溝槽中的不透明封裝材料,分割的光學模組包括每個中間產品中的一個,每個個別的中間產品的至少一個側壁被不透明封裝材料的個別的部分覆蓋。
在一些實施例中,該方法包括 - 將透明封裝施加於主動光學部件,其中施加透明封裝包括在基板上施加透明封裝材料,透明封裝材料對於特定波長範圍的光是半透明的。
在一些實施例中,該方法包括- 將可光結構化的不透明塗層材料施加到透明封裝的表面上;和- 在透明封裝的表面上產生不透明塗層,不透明塗層對於特定波長範圍的光是不透明的,其中產生不透明塗層包括構造不透明塗層材料。
其中,不透明塗層可以限定多個孔徑,每個孔徑與主動光學部件中的一個相關聯並且相對於個別的相關聯的主動光學部件而被對準。
除了由光學裝置的不透明塗層材料限定的一個或多個孔徑之外,光學裝置可以以這種方式被製造,其(相對於特定波長範圍的光)是遮光的。
不透明塗層的產生可以在施加不透明封裝之前完成。其可能的後果可以是可以與不透明塗層的產生相關的製程,例如,在光結構化不透明塗層材料期間所施加的製程,如(用於施加不透明塗層材料)旋轉塗佈製程和/或(可選地濕化學)的顯影製程,皆在透光封裝材料仍然是晶圓尺寸物品而非中間產品的晶圓級佈置的同時之情況下被施加。這可以提高可製造性和/或可實現的精度。例如,根據所施加的過程,由於所施加的製程和/或中間產品的相對位置可能由於施加過程而改變,所以一些中間 產品可能離開其位置。
溝槽的寬度可以在50μm和1000μm之間,或者例如在100μm和800μm之間。一方面,這種機制可以適用於製造小橫向尺寸的光學裝置,另一方面可重複地產生溝槽並用不透明封裝材料填充它們。
在一些實施例中,使用複製技術(例如模製方法,例如真空注射模製法)實現不透明封裝材料的施加。
根據第四態樣的光學裝置包括- 基板構件;- 可操作以發射或感測特定波長範圍的光的一個或多個主動光學部件;- 對於特定波長範圍的光是半透明的透明封裝材料;- 由不透明封裝材料製成的不透明壁結構,不透明於特定波長範圍的光;其中所述一個或多個主動光學部件附接到所述基板構件,並且其中所述透明封裝材料建立用於所述一個或多個主動光學部件的包覆模製,其中所述不透明壁結構鄰接所述透明封裝材料的側壁。
不透明的壁結構可以橫向圍繞透明封裝材料。
該裝置還可以包括對於特定波長範圍的光不透明的不透明塗層材料,限定與一個或多個主動光學部件相關聯的至少一個孔徑。
在一些實施例中,其中不透明壁結構鄰接基板構件的第一區域中的基板構件的厚度小於由第一區域包圍的第二區域中的基板構件的厚度。這可以有助於光學裝置的增強的遮光性。
在一些實施例中,不透明塗層材料的垂直延伸可以與不透明壁結構的不透明封裝材料的垂直延伸重疊。在例子中,不透明塗層材料的垂直延伸可以被包括在不透明壁結構的不透明封裝材料的垂直延伸中。
在一些實施例中,不透明塗層材料的垂直延伸(例如,沿著從基板構件偏離的方向)與不透明壁結構的不透明封裝材料的垂直延伸一起終止。
在一些實施例中,不透明壁結構包括在橫截面中呈現L形的至少一個壁。這可以是例如當透明封裝材料呈現階梯式結構時,例如當第四態樣與第三態樣(參見上文)組合時。
在一些實施例中,不透明壁結構包括在橫截面中呈現(至少基本上)T形的至少一個壁。這可以是例如當透明封裝材料呈現階梯式結構時,例如當第四態樣與第三態樣(參見上文)被組合時。此外,如果光學裝置包括至少兩個中間產品和/或是多通道裝置(因此具有至少兩個通道),則可能是這種情況。
第五態樣
該態樣關於降低晶圓級製造中的應力以及對 應晶圓級製造的裝置的方法。這可以找到應用,例如在本文所述的其它方法中,例如所描述的製造光學裝置的方法。並且晶圓級製造的裝置可以是例如本文所述的光學裝置。
這態樣可以例如,關於如上所述或本專利申請中的別處產生不透明封裝中的切口。
根據第五態樣的方法可以是一種用於製造包括主動光學部件的光學裝置的方法,每個所述主動光學部件是用於發射或感測特定波長範圍的光的光學部件,其中所述方法包括:- 設置包括主動光學部件和晶圓尺寸基板的初始晶圓;- 向主動光學部件施加透明封裝,包括跨越基板施加透明封裝材料,透明封裝材料對於特定波長範圍的光是半透明的;- 產生中間產品的晶圓級佈置,每個中間產品具有側壁並且包括一部分透明封裝和一個主動光學部件,產生中間產品的晶圓級佈置包括產生溝槽,其中溝槽延伸穿過透明封裝材料並建立側壁;- 向中間產品施加不透明封裝,包括將不透明封裝材料施加到中間產品的晶圓級佈置,從而填充溝槽,並硬化不透明封裝材料,不透明封裝材料對於特定範圍波長的光是不透明的;- 產生不透明封裝的切口,同時保持透明封裝和中間產品的佈置不被切口切割,特別是不被分段; - 產生分割的光學模組,包括切割穿過存在於溝槽中的不透明封裝材料,分割的光學模組包括每個中間產品中的一個,每個個別的中間產品的至少一個側壁被不透明封裝材料的個別的部分覆蓋。
產生切口還可以保留未分段的不透明封裝。
可以在施加不透明封裝材料之後,而在產生分割的模組之前實現產生切口。這可以在例如施加不透明封裝之後實現。
在例子中,在產生切口之後,對晶圓進行熱處理,例如在產生切口之前進行的熱處理。這種熱處理可以例如在從用於成形不透明封裝材料的複製工具去除晶圓之後進行(參見上文)。
切口可以沿著切割線行進。
在一些實施例中,切口僅部分地延伸到存在於溝槽中的不透明封裝材料中。
在一些實施例中,切口橫向定位在溝槽的橫向位置內。
在一些實施例中,該方法包括- 施加不透明塗層材料至透明封裝的表面上,其中不透明塗層材料可以是可光結構化的;和- 在透明封裝的表面上產生不透明塗層,其對於特定波長範圍的光是不透明的,並且限定多個孔徑,每個孔徑與主動光學部件中的一個相關聯並且相對於個別的相關聯主動光學部件而被對準,其中產生不透明塗層 包括構造不透明塗層材料。
這些步驟可以例如在施加透明封裝之後並且在產生中間產品的晶圓級佈置之前完成。
根據第五態樣的裝置,其可以例如是光學裝置,包括- 基板構件;- 可操作以發射或感測特定波長範圍的光的一個或多個主動光學部件;- 透明封裝材料對於特定波長範圍的光線是透明的;- 由不透明封裝材料製成的不透明壁結構,不透明於特定波長範圍的光;其中所述一個或多個主動光學部件附接到所述基板構件,並且其中所述透明封裝材料建立用於所述一個或多個主動光學部件的包覆模製,並且其中存在延伸到所述不透明壁結構中的至少一個切口。
在一些實施例中,至少一個切口僅部分地延伸到(並且因此不穿過)不透明壁結構的不透明封裝材料中。
在一些實施例中,至少一個切口不延伸到透明封裝材料中。換句話說,至少一個切口位於與透明封裝材料一定的距離處。
在一些實施例中,至少一個切口位於裝置的外邊緣處。
該裝置還可以包括 - 對於特定波長範圍的光不透明的不透明塗層材料,限定與一個或多個主動光學部件相關聯的至少一個孔徑。
第六態樣
這態樣關於一種光譜濾光片層的施加,例如已經在上面描述的光譜濾光片層和/或本文別處描述的光譜濾光片層。更具體地說,第六態樣關於上面已經介紹的本發明的“其他變形例”,其中在施加透明封裝之前將光譜濾光片層材料施加到透明封裝的表面上(並且也可能在產生中間產品的晶圓級佈置之前)。
在第六態樣中,該方法是一種用於製造包括主動光學部件的光學裝置的方法,所述主動光學部件各自包括用於發射或感測特定波長範圍的光的光學部件,所述方法包括:- 設置包括主動光學部件和晶圓尺寸基板的初始晶圓;- 向主動光學部件施加透明封裝,包括跨越基板施加透明封裝材料,透明封裝材料對於特定波長範圍的光是半透明的;- 將透明封裝的表面施加到光譜濾光片層材料上;- 在透明封裝的表面上產生光譜濾光片層,其中產生光譜濾光片層包括構造光譜濾光片層材料;- 產生中間產品的晶圓級佈置,每個中間產品具有側壁並且包括一部分透明封裝和一個主動光學部件,產生 中間產品的晶圓級佈置包括產生溝槽,其中溝槽延伸穿過透明封裝材料並建立側壁;- 向中間產品施加不透明封裝,包括將不透明封裝材料施加到中間產品的晶圓級佈置,從而填充溝槽,並硬化不透明封裝材料,不透明封裝材料對於特定範圍波長的光是不透明的;特別地,光譜濾光片層可以限定多個孔徑,每個孔徑與主動光學部件中的一個相關聯並且相對於個別的相關聯的主動光學部件而被對準,並且封裝材料可以建立多個孔徑光闌,該等孔徑光闌匹配由光譜濾光片層限定的孔徑。
該方法可以另外包括- 產生分割的光學模組,包括切割穿過存在於溝槽中的不透明封裝材料,分割的光學模組包括每個中間產品中的一個,每個個別的中間產品的至少一個側壁被不透明封裝材料的個別的部分覆蓋。
結構化光譜濾光片層材料可以例如被光刻地完成。
藉由構建光譜濾光片層材料,可以製造光譜濾光片層材料的補片。那些補片可以定義孔徑。
在一些實施例中,施加光譜濾光片層包括硬化步驟,例如用諸如UV光的光的照射和/或施加熱處理。
藉由產生溝槽,光譜濾光片層可保持不變。
在例子中,溝槽僅存在於不與光譜濾光片層重疊的位置。
這可以防止由於產生溝槽而引起的光譜濾光片層材料的分層。
對於特定波長範圍的光,光譜濾光片層可以是半透明的。
對於在特定波長範圍之外的波長範圍的光,光譜濾光片層可以是不透明的。
在一些實施例中,光譜濾光片層構成IR濾光片。
應當理解,第六態樣可以繼承本文所描述的其他方法的不同的特徵和步驟。然而,當不透明塗層被消除時,與不透明塗層有關的特徵和步驟不能被適用或必須被藉由與不透明塗層不相關的類似特徵和步驟替換。
第七態樣
這態樣關於將不透明封裝材料成形為例如已經描述的不透明封裝材料和/或本文別處描述的不透明封裝材料的細節。
根據第七態樣的方法是一種用於製造包括主動光學部件的光學裝置的方法,各主動光學部件是用於發射或感測特定波長範圍的光的光學部件,其中該方法包括:- 設置包括主動光學部件和晶圓尺寸基板的初始晶圓; - 向主動光學部件施加透明封裝,包括跨越基板施加透明封裝材料,透明封裝材料對於特定波長範圍的光是半透明的;- 施加不透明塗層材料至透明封裝的表面上,不透明塗層材料可以是例如可光結構化的;- 在透明封裝的表面上產生不透明塗層,不透明塗層對於特定波長範圍的光是不透明的,並且其限定多個孔徑,每個孔徑與主動光學部件中的一個相關聯並且相對於個別的相關聯的主動光學部件而被對準,其中產生不透明塗層包括構造不透明塗層材料;- 產生中間產品的晶圓級佈置,每個中間產品具有側壁並且包括透明封裝的部分和主動光學部件中的一個,該產生中間產品的晶圓級佈置包括產生溝槽,其中溝槽延伸穿過透明封裝材料並建立側壁;- 向中間產品施加不透明封裝,包括將不透明封裝材料施加到中間產品的晶圓級佈置,從而填充溝槽,並硬化不透明封裝材料,不透明封裝材料對於特定範圍波長的光是不透明的;其中所述不透明封裝的施加包括- 使用包括包含用於成形不透明封裝材料的複製表面的表面的複製工具在複製過程中對不透明封裝材料進行成型;和- 將複製表面壓製在不透明塗層上,同時成形不透明封裝材料。
並且在壓製期間,建立了大量的中空部並且建立了大量的密封件,每個密封件完全圍繞中空部的其中一個,並且防止任何不透明封裝材料進入個別的包圍的中空部。並且每個中空部包圍其中一個孔徑,並且每個密封件由鄰接複製工具的表面的個別的部分的不透明塗層的個別的部分形成。
因此,在成形不透明封裝材料期間,不透明封裝與複製工具(以及更精確地與複製工具的表面部分)相互作用,以防止不透明封裝材料滲入某些區域,即進入所形成的中空部。
可以避免被不透明封裝材料對孔徑的污染或損壞。
複製工具的平面(非結構化)表面的使用可以藉由這種方式實現。當使用其表面包括複製表面的複製工具是平坦(非結構化)表面的複製工具時,可以省略用於完成不透明封裝材料成型的複製工具的精確橫向調整。
在一些實施例中,包括複製表面的複製工具的表面是平坦的(非結構化的)。
在例子中,複製工具是包括至少一個彈性內壁的彈性複製工具。例如,彈性內壁可以包括包含複製表面的複製工具的表面。
不透明封裝材料的成型可以包括真空注塑模製製程。
在一些實施例中,藉由透明封裝建立的被動 光學部件(例如,透鏡)有助於限定中空部。
在一些實施例中,該方法包括- 產生分割的光學模組,包括切割穿過存在於溝槽中的不透明封裝材料,每個分割的光學模組包括中間產品中的一個,每個個別的中間產品的至少一個側壁被不透明封裝材料的個別的部分覆蓋。
在一些實施例中,每個中空部被以下所述限制- 透明封裝材料的一部分,其中該部分可以例如包括由透明封裝材料形成的被動光學部件;- 不透明塗層的一部分;和- 複製表面的一部分。
在這種情況下,每個中空部都被不超過這三個物品限制。
根據第七態樣的裝置是一種光學裝置,包括:- 基板基板構件;- 可操作以發射或感測特定波長範圍的光的一個或多個主動光學部件;- 透明封裝材料對於特定波長範圍的光線是半透明的;- 對於特定波長範圍的光不透明的不透明塗層材料,限定與所述一個或多個主動光學部件相關聯的至少一個孔徑;- 由不透明封裝材料製成的不透明壁結構,不透明於特 定波長範圍的光;其中所述一個或多個主動光學部件附接到所述基板構件,並且其中所述透明封裝材料建立用於所述一個或多個主動光學部件的包覆模製,並且其中所述不透明塗層材料的面向遠離所述透明封裝材料的面是佈置在平行於由基板構件限定的橫向平面(水平面)對準的第一平面中,並且其中不透明壁結構還具有佈置在第一平面中的另外的面。
另外的面可以背離基板構件。
不透明塗層的表面可以與不透明封裝材料的另外的面相鄰。
當不透明壁結構和不透明塗層的不透明封裝材料都延伸到公共平面時,它可以有助於光學裝置的機械穩定性。例如,不透明壁結構可以為不透明塗層提供側向機械保護。
第八態樣
該態樣關於包括兩種不同的不透明材料的光學裝置,兩種的其中一種限定孔徑,其中該等不透明材料鄰接和/或重疊,以及該態樣關於製造光學裝置的方式。光學裝置可以是例如上面已經描述的光學裝置和/或本文別處描述的光學裝置。並且兩種不同的不透明材料可以是例如本文其它地方已經和/或描述的不透明塗層材料和材料上描述的不透明封裝。
根據第八態樣的方法是一種用於製造包括主 動光學部件的光學裝置的方法,所述主動光學部件各自包括用於發射或感測特定波長範圍的光的光學部件,其中所述方法包括:- 施加不透明塗層材料,其中不透明塗層可以是例如可光結構化的;- 產生對於特定波長範圍的光不透明並且限定多個孔徑的不透明塗層,每個孔徑與主動光學部件中的一個相關聯並且相對於個別的相關聯的主動光學部件而被對準,其中產生不透明塗層包括構造不透明塗層材料;- 施加不透明封裝,包括施加不透明封裝材料並硬化不透明封裝材料,不透明封裝材料對於特定波長範圍的光是不透明的;其中施加所述不透明封裝材料以鄰接所述不透明塗層。
不透明塗層材料可以重現地實現具有高精度對準的高精度孔徑。選擇可光緻密化的不透明塗層材料可以對其進行貢獻,並且選擇不透明塗層的低厚度也可以對其作出貢獻。
例如可以是可硬化聚合物材料例如可固化環氧樹脂的不透明封裝可以提供光學裝置的機械穩定性。它可以建立一個不透明的壁結構,例如可以建立光學裝置的側壁。
在例子中,在產生不透明塗層之後施加不透明封裝。
在例子中,不透明塗層具有包括至少一個孔徑的多個區域,並且不透明封裝僅施加在所述區域外部。
不透明封裝和不透明塗層可以彼此重疊,這可以有助於光學裝置(至少在特定的波長範圍內)的增強的光密封性。例如,如果在透明封裝材料的表面上產生不透明塗層,並且將透明封裝材料施加在晶圓尺寸的基板上,例如跨越初始晶圓中所包括的基板(初始晶圓包括基板和主動光學部件),可以施加以下所述:橫向定義的區域,其中材料的序列存在沿著指向遠離基板的垂直方向為:透明封裝材料/不透明塗層材料/不透明封裝材料。此外,可實現的光密度可以特別地持續,因為在個別的光學裝置暴露於熱和/或機械應力之後它仍然可以繼續存在。
在一些實施例中,該方法包括- 設置包括主動光學部件和晶圓尺寸基板的初始晶圓;- 向主動光學部件施加透明封裝,包括跨越基板施加透明封裝材料,透明封裝材料對於特定波長範圍的光是半透明的;其中將所述不透明塗層材料施加到所述透明封裝的表面上,並且其中在所述透明封裝的表面上產生所述不透明塗層。
在一些實施例中,該方法包括- 產生中間產品的晶圓級佈置,每個中間產品具有側壁並且包括一部分透明封裝和一個主動光學部件,產生中間產品的晶圓級佈置包括產生溝槽,其中溝槽延伸 穿過透明封裝材料並建立側壁;其中所述不透明封裝被施加到所述中間產品,並且其中所述不透明封裝材料被施加到中間產品的晶圓級佈置並且由此填充所述溝槽。
在一些實施例中,該方法包括- 產生分割的光學模組,包括切割穿過存在於溝槽中的不透明封裝材料,分割的光學模組包括每個中間產品中的一個,每個個別的中間產品的至少一個側壁被不透明封裝材料的個別的部分覆蓋。
在一些實施例中,在真空注射模製製程中施加不透明封裝材料。
在一些實施例中,不透明塗層材料藉由噴塗施加。
在一些實施例中,不透明塗層材料是被光刻地構建。
根據第八態樣的光學裝置包括:- 基板構件;- 可操作以發射或感測特定波長範圍的光的一個或多個主動光學部件;- 透明封裝材料對於特定波長範圍的光線是半透明的;- 對於特定波長範圍的光不透明的不透明塗層材料,限定與所述一個或多個主動光學部件相關聯的至少一個孔徑;- 由不透明封裝材料製成的不透明壁結構,不透明於特 定波長範圍的光;其中所述一個或多個主動光學部件附接到所述基板構件,並且其中所述不透明塗層材料和所述不透明封裝材料重疊。
在一些實施例中,替代地與其重疊或附加,其適用於至少一個橫向限定的區域存在,其中沿著指向遠離基板構件的垂直方向之材料的順序是:- 透明封裝;- 不透明塗料;- 不透明封裝材料。
當然,這裡使用的術語“橫向”表示與由基板構件限定的平面(橫向平面/水平面)平行的方向;和“垂直”表示垂直於所述平面(因此垂直於任何橫向方向)的方向。
在一些實施例中,透明封裝材料建立用於一個或多個主動光學部件的包覆模製。
在一些實施例中,所述至少一個橫向定義的區域橫向地包圍所述至少一個孔徑。
從附屬申請專利範圍和附圖中可以看出進一步的實施例。如將理解的,上面已經描述了各個態樣的進一步的特徵和細節,並在下面進一步描述。
1a‧‧‧初始晶圓
1b‧‧‧彈性塗覆的晶圓
1c‧‧‧透明封裝晶圓
1d‧‧‧階梯結構晶圓
1e‧‧‧不透明塗層晶圓
1f‧‧‧溝槽晶圓
1f’‧‧‧溝槽晶圓
1h‧‧‧晶圓
1g‧‧‧不透明封裝晶圓
1g’‧‧‧不透明封裝晶圓
2‧‧‧主動光學部件
3‧‧‧基板
3a‧‧‧導電板
3b‧‧‧導電板
3c‧‧‧互連框架
4‧‧‧佈線接合
5‧‧‧互連框架
6‧‧‧載體晶圓
7‧‧‧彈性封裝材料
8‧‧‧透明封裝材料、不透明封裝材料
9‧‧‧被動光學部件
10‧‧‧表面
11‧‧‧複製工具
11a‧‧‧頂部
11b‧‧‧側部
11c‧‧‧表面
12‧‧‧成形部分
13‧‧‧成形表面
17‧‧‧凹陷
18‧‧‧階梯
19‧‧‧凹槽
20‧‧‧階梯線
21‧‧‧複製工具
22‧‧‧突起
23‧‧‧不透明塗層
24‧‧‧不透明塗層材料
25‧‧‧孔徑
26‧‧‧區域
27‧‧‧溝槽
28‧‧‧中間產品
29‧‧‧晶圓級佈置
30‧‧‧側壁
31‧‧‧不透明封裝材料
32‧‧‧不透明封裝
33‧‧‧複製工具
34‧‧‧彈性內壁
35‧‧‧表面
36‧‧‧複製表面
37‧‧‧剛性背部
41‧‧‧密封件
42‧‧‧部分
42a‧‧‧頂表面
43‧‧‧部分
44‧‧‧中空部
45‧‧‧部分
46‧‧‧部分
47‧‧‧部分
47a‧‧‧表面部分
48‧‧‧切口
49a‧‧‧基板部分
50‧‧‧光學模組
52‧‧‧光譜濾光片層
52’‧‧‧光譜濾光片層材料(不透明封裝材料)
53‧‧‧輔助層
54‧‧‧壁結構
54’‧‧‧壁
54”‧‧‧壁
55‧‧‧佈置
56‧‧‧間隙
60‧‧‧光學裝置
61‧‧‧基板構件
63‧‧‧圓周部分
65‧‧‧膠帶
66‧‧‧載體組合件
68‧‧‧臨時層
69‧‧‧晶圓框架
70‧‧‧溝槽
81‧‧‧側面
82‧‧‧部分
83‧‧‧表面
D1‧‧‧厚度
D2‧‧‧厚度
以下,藉由實施例和附圖更詳細地說明本發 明。附圖示意地顯示:圖1A是初始晶圓的橫截面圖;圖1B是包括人造晶圓的初始晶圓的截面圖;圖1C是包括接觸板的初始晶圓的橫截面圖;圖1D是包括半導體晶圓的初始晶圓的橫截面圖;圖1E是載體組合件的橫截面圖;圖2是彈性塗覆的晶圓的橫截面圖;圖3是透明封裝晶圓的橫截面圖;圖4是圖3的透明封裝晶圓和複製工具的橫截面圖;圖4A是載體組合件和用於模製透明封裝的模具的橫截面圖;圖5A是階梯式晶圓的橫截面圖;圖5B是頂視圖中的圖5A的階梯式結構晶圓的細節;圖5C是複製工具和藉由複製工具成形的階梯式晶圓的橫截面圖;圖6A是未完成狀態的晶圓的截面圖,即在透明封裝材料表面上的非結構化不透明塗層材料;圖6B是藉由構造圖6A的晶圓的不透明塗層材料可以獲得的不透明塗層晶圓的橫截面圖。
圖6C是具有以特定方式構造的不透明塗層的不透明塗層晶圓的橫截面圖;圖6D是圖6C的不透明塗層晶圓的細節的俯視圖;圖7是溝槽晶圓的橫截面視圖;圖8是不透明封裝晶圓的細節的橫截面圖,例如藉由 施加不透明封裝材料從圖7的溝槽晶圓獲得;圖9是具有在不透明封裝中切口的晶圓的細節的橫截面圖,例如可從圖8的不透明封裝晶圓獲得;圖9A是具有穿過不透明封裝晶圓的溝槽的基板佈置的細節的橫截面圖,例如可從圖8的不透明封裝晶圓獲得;圖9B是圖9A的基板佈置的一部分的示意性俯視圖;圖10是其上存在光譜濾光片層的分割的光學模組的晶圓級佈置的細節的橫截面圖;圖11是晶圓級上的光學裝置的製造方法的一例的流程圖。
圖12A是沒有被動光學部件並且沒有透明封裝的階梯式結構的單通道光學裝置的截面圖;圖12B是對應於圖12A中的該一個的光學裝置的橫截面視圖,但是其中主動光學部件被彈性密封材料所彈性地封裝;圖12C是與圖12A中的該一個相對應的光學裝置的橫截面圖,但是其中藉由透明封裝材料建立被動光學部件;圖12D是與圖12C相對應的光學裝置的橫截面圖,但是其中主動光學部件包含在源自人造晶圓的基板部分中;圖12E是對應於圖12A中的該一個的光學裝置的橫截面圖,但是其中透明封裝是階梯式的;圖12F是與圖12E中的該一個對應的光學裝置的橫截面圖,但是包括被動光學部件和光譜濾光片層;圖12G是每通道包括一個被動光學部件並且在兩個通 道中具有透明封裝的階梯式結構的雙通道光學裝置的橫截面視圖;圖13A是已經施加有臨時層的載體組合件的橫截面圖圖13B是藉由在圖13A的臨時層上分割獲得的分割的模組的橫截面圖;圖14是根據本發明的“其他變形例”的透明封裝晶圓的細節的橫截面圖,其中透明封裝晶圓上施加有光譜濾光片層材料;圖15是根據本發明的“其他變形例”的透明封裝晶圓的細節的截面圖,其中透明封裝晶圓上存在光譜濾光片層;圖16是根據本發明的“其他變形例”的溝槽晶圓的細節的橫截面圖;圖17是根據本發明的“其他變形例”的不透明封裝晶圓的細節的橫截面圖,例如可藉由施加不透明封裝材料從圖16的溝槽晶圓獲得的;圖18是根據本發明的“其他變形例”的不包括被動光學部件而沒有擋板的雙通道光學裝置的橫截面圖;圖19是表示本發明的“其他變形例”的晶圓級的光學裝置的製造方法的一例的流程圖。
所描述的實施例意在作為示例或用於澄清本發明,而不限制本發明。
在下文中,描述了具有可以但不一定需要成為要求保護的發明的一部分的不同的選項和變形例的特別詳細的方法。
藉由所描述的方法,可以在晶圓級上製造裝置,更具體地說是製造光學裝置。
所有附圖僅為示意圖。
圖1A以橫截面圖示出了包括多個主動光學部件2和晶圓尺寸基板3的初始晶圓1a。
主動光學部件2中的每一個可以是光發射器,例如發光二極體(light-emitting diode;LED),垂直腔表面發射雷射光器(vertical-cavity surface-emitting laser;VCSEL),邊緣發射雷射光器,任何前述部件,和/或任何前述部件的任何組合。
光發射器可以可操作地發射調變光,例如空間地調變的光或時間地調變的光。
光發射器可以可操作地產生特定波長範圍的光,例如紅外光(infrared light;IR),紫外光(ultraviolet light;UV)或可見光。例如,它們可以用於產生紅外線(IR)或紫外線(UV)或可見光的一個或多個跨距的選擇。
在其他情況下,主動光學部件2可以是光檢測器,例如光電二極體(photodiode;PD),互補金屬氧化物半導體裝置(complementary metal-oxide-semiconductor device;CMOS device),電荷耦合裝置(charge-coupled device;CCD)解調變像素,任何前述元件的陣列,和/或任何前述元件的任何組合。
光檢測器可操作以檢測調變光,例如空間地調變光或時間地調變光。
光檢測器可操作用於檢測特定波長範圍的光,例如紅外光(infrared light;IR),紫外光(ultraviolet light;UV)或可見光。例如,它們可以用於檢測紅外(IR)或紫外(UV)或可見光的一個或多個特定跨距的選擇。
應注意的是,以上不排除主動光學部件2可操作地分別發射和檢測另外的波長範圍(除了所述特定波長範圍之外)的光。
所述特定波長範圍可以例如在IR範圍內,例如在800nm和900nm之間,例如在850nm±20nm的範圍內。
在製造單通道裝置的情況下,所有主動光學部件2可以是但不必是同源的主動光學部件,例如所有光發射器或全部光檢測器。
在雙通道裝置的情況下,主動光學部件2的一部分可以是發光器,而主動光學部件2的另一部分可以是光檢測器。例如,多個主動光學部件2的一半可以是發光器,另一半可以是光檢測器。
主動光學部件可以是裸晶片。替代地,主動光學部件2可以是封裝部件,例如晶片級封裝。
基板3可以具有非常小的厚度(垂直延伸,z 高度),例如低於200μm甚至低於100μm。在具體情況下,厚度可以低於70μm或甚至低於50μm。
與在製造方法(或在結束時)期間的以將要變薄的較厚晶圓來開始的製造方法相反,當分別從薄的初始晶圓和薄的基板開始時,可以省略這種變薄步驟。
可以設置基板3不是自支撐的。這可能是由於基板3的材料選擇和/或由於基板3的低厚度導致的。
基板3可以是板狀的。例如,基板3可以具有兩個相對且相互平行的基板表面。這些基板表面的表面積可以大於基板的任何其它表面的表面積。基板3可以沒有任何開口。
基板3可以包括連續的電介質體,例如聚合物或聚合物化合物體,其中聚合物可以是例如環氧樹脂或聚醯亞胺。體可以被纖維增強。
基板3可以是印刷電路板(printed circuit board;PCB)。
主動光學部件2可以例如藉由佈線接合4或藉由焊球(圖1A中未示出)安裝在基板3上並電連接到基板3。
在其他情況下,基板3可以包括人造晶圓。人造晶圓由多個半導體晶片(例如,裸片或構成主動光學部件2之晶片級封裝)組成,這些半導體晶片藉由互連框架5機械互連以形成連續的晶圓,例如互連框架可以被柵格狀,其中主動光學部件2位於由柵格形成的(和填充)孔 中。互連框架5可以由諸如環氧樹脂的聚合物材料的電介質製成。
基板3可以包括主動光學部件2,並且在這種情況下,初始晶圓1a可以與基板3相同。這可以是例如當基板3包括人造晶圓時的情況。
圖1B以橫截面圖示出了包括多個主動光學部件2的初始晶圓1a和包括人造晶圓的晶圓尺寸基板3。人造晶圓可以使用模製製程製造,其中主動光學部件2處於嵌入模塑料中的垂直側,例如聚合物材料中。
在其他情況下,基板3可以是接觸板。接觸板由多個導電板3a,3b(例如,諸如銅板的金屬板)組成,其藉由互連框架3c機械地互連以形成鄰接的板狀板,例如類似於互連結合圖1B描述的人造晶圓的框架5。互連框架3c可以描述柵格,其中導電板3a,3b位於由研磨器所形成的(和填充)孔中。互連框架3c可以由諸如環氧樹脂的聚合物材料的電介質製成。
類似於晶圓,接觸板也是基本上盤形或板狀的物品,其在一個方向(z方向或垂直方向)上的延伸(厚度)相對於其在其他兩個方向(x和y方向或橫向或水平方向)延伸(寬度)較小。導電板3a,3b可以完全延伸穿過接觸板的厚度。在導電板3a和互連框架3c處,接觸板的厚度可以是相同的,但是這不一定是這種情況。
如圖1C所示,可以有兩種導電板:導電板3a和導電板3b。導電板3a和導電板3b彼此機械互連,但是藉 由互連框架3c彼此電絕緣。
在每個導電板3a上,安裝主動光學部件2,其可以與對應的導電板3a電接觸和/或熱接觸。並且每個主動光學部件2例如藉由佈線接合4與一個導電板3b電接觸。
導電板3a可以是固體金屬板。這可以改善從與其連接的各個主動光學部件2的散熱。
導電板3b也可以是固體金屬板。
導電板3a,3b可以被認為是接觸板的通孔觸點或固體通孔。
與標準PCB相比,接觸板可以沒有任何導體軌跡,這意味著沒有在電介質互連框架互連框架3c上存在的任何橫向運行的電連接,例如電互連兩個通孔觸點。
在其他情況下,基板3可以是半導體晶圓,例如矽晶圓,包括主動光學部件2,參見例如圖1D。
當基板3是半導體晶圓時,初始晶圓1a可以與基板3相同。
半導體晶圓可以是單件半導體晶圓。
半導體晶圓可以具有矽通孔(Through-silicon via;TSV),使得其在其主面之間具有電連接,即跨越其厚度具有電連接。
圖1D以橫截面圖示出了包括多個主動光學部件2和作為半導體晶圓的晶圓尺寸基板3的初始晶圓1a。
在下文中,為了簡單起見,初始晶圓1a和基板3將主要如圖1A所示進行說明,其中基板3構成例如 PCB。然而,至少在大多數情況下,其他初始晶圓1a和基板3(例如,如圖1B所示)也可以在以下適用。
在圖1D中,繪製了指示橫向x,y和垂直方向z的坐標系,其也可適用於其他橫截面圖。
在不同的處理步驟期間,初始晶圓1a及其後續晶圓(參見下文)可以附接到載體晶圓,例如,如圖1E所示,附接到到載體晶圓6。載體組合件66可以有助於使晶圓暴露的應力最小化,其中載體組合件66中待處理的晶圓被附接到載體晶圓6。例如,可以在很大程度上防止晶圓的彎曲。諸如初始晶圓1a的晶圓可以例如藉由雙面膠帶65而被附接到載體晶圓6。
膠帶65可以是高溫膠帶,即,強烈降低其反應於加熱的黏合性能的膠帶。
載體晶圓6可以是剛性的。
載體晶圓6可以由例如玻璃製成。
如下面將要描述的,載體組合件可以保持被組裝,例如直到分割步驟,或更準確地,直到晶圓轉移到另一層,例如下面進一步描述的臨時層,其中晶圓將例如,藉由切割而在臨時層上被分離成分割的光學模組。
為了說明如下並且如圖1E所示的原因,可以設置載體晶圓6周向地橫向突出超過晶圓或基板3,並且其也可以周向地橫向突出超過膠帶65。而且,膠帶65也可以周向地橫向突出超過晶圓或超出基板3。
如果初始晶圓1a包括其上需要例如,藉由拾 取和放置而使主動光學部件2被組裝的基板3,則可以在基板3被包括在載體組合件中的同時完成組裝。
或者,在組裝期間,基板3可以附接到初始膠帶。
為了能夠在組裝的(初始)晶圓被附接到載體晶圓6(從而形成載體組合件66)的同時處理組裝的(初始)晶圓,從初始膠帶到載體晶圓6(或到膠帶65)的轉移必須完成。
為了使這種轉移期間的應力最小化,應盡可能地避免基板3和初始晶圓1a的彎曲。
實現該目的之一種方式是在組裝之後將初始晶圓1a附接到特殊的真空吸盤。真空吸盤具有可以施加負壓的多個開口,並且這些開口分佈在初始晶圓1a上。另外,在不存在主動光學部件的基板的周邊部分中,真空卡盤可以具有一個或多個另外的開口,在該開口處可以施加負壓,並且可以例如連續地或逐段地圍繞初始晶圓1a的主動光學部件。
為了設置開口可以與基板3接觸的空間,可以在基板3上提供空間,其間被分散在主動光學部件之間。
開口可以位於真空卡盤的突出部分的端部處,以避免真空卡盤和初始晶圓之間的不期望的機械接觸,例如在主動光學部件處或不被觸摸的其他部分。
為了促進真空卡盤和初始晶圓之間的對準,諸如基準的對準標記可以存在於初始晶圓上。對準標記可 以藉由一個或相機透過真空吸盤的觀察開口觀察。
從初始膠帶到載體晶圓6(或膠帶65)的轉移可以如下完成:真空卡盤相對於初始晶圓橫向對準,例如借助對準標記。然後,使真空吸盤和初始晶圓(例如基板3)接觸,並施加負壓。
這樣,初始晶圓1a被真空卡盤保持,並且可以去除(存在於基板3的相對側上)初始膠帶。初始膠帶可以是例如UV膠帶,其強烈地降低其對暴露於UV輻射的反應的黏合性能。在這種情況下,藉由UV照射可以促進初始膠帶的去除。
然後,當仍然被真空卡盤保持時,載體晶圓6可以例如,藉由在它們之間設置膠帶65而被附接到初始晶圓1a。此後,可以去除負壓,並且可以從初始晶圓1a去除真空卡盤。
即使在隨後的處理步驟期間,晶圓可以被組裝在載體組合件66中,但是載體晶圓6和膠帶65在不同的情況下在圖中未被示出。
圖2以橫截面圖示出了藉由將彈性封裝材料7施加到初始晶圓1a(參見圖1A)而獲得的彈性塗覆的晶圓1b,由此產生主動光學部件2的彈性封裝。彈性封裝可以是可選的。
彈性密封材料7是彈性的,並且因此可以為主動光學部件2提供一些保護,並且特別地減少在主動光學部件2上及其電連接上的機械應力,例如在佈線接合4上的 機械應力。機械應力可以是由溫度變化與所涉及材料的不同熱膨脹係數(coefficients of thermal expansion;CTE)和/或由於涉及濕度變化的材料的響應相結合。溫度變化和濕度變化可能例如,藉由進一步製造步驟期間的熱處理或最終產品的使用期間發生。機械應力的另一個可能的來源可以是在可能在稍後進行的模製過程中的脫模期間產生的應力,例如參見在下面進一步描述透明封裝和/或不透明封裝的產生。機械應力的另一個可能的來源可以是發生作為固化過程的尺寸變化引起的應力,例如下面進一步描述透明封裝材料和/或不透明封裝的固化。
降低應力可以提高製造裝置的製造產品率和可靠性。
彈性密封材料7可以是彈性材料,例如彈性聚合物材料,例如矽氧烷如聚二甲基矽氧烷(polydimethylsiloxane;PDMS)。也可以使用其他彈性材料。
彈性封裝材料7對於由主動光學部件2發射或可檢測的特定波長範圍的光是半透明的。
作為選擇,彈性封裝材料7可以包括光譜影響材料,例如吸收吸收粒子或顏料的光吸收顆粒或顏料,其吸收由主動光學部件2發射或可檢測的特定波長範圍之外的波長的光,或光譜選擇性反射粒子。
在這種情況下,如果該裝置是發射裝置,則這可能使得所產生的裝置對於在檢測到主動光學部件的情 況下不被檢測的波長的入射光敏感並且/或縮小由發射主動光學部件發射的波長範圍主動光學部件。因此,透明封裝可以建立一個濾光片。
光譜影響材料可以在另外的情況下影響彈性封裝材料7的期望視覺外觀。
彈性封裝材料7的施加可以藉由例如噴塗來實現。例如,可以順序地施加一個或兩個(可能甚至多於兩個)噴塗層,其中該材料可以在最終硬化步驟中硬化,其中可施加一個或多個中間硬化步驟。例如,在施加另外的層之前,每個噴塗層可以被部分或完全硬化。
也可以施加蒸發或施加彈性封裝材料7的其它方式。
彈性封裝材料7的硬化可以藉由例如用紫外(UV)光照射彈性封裝材料7來實現。用於硬化彈性封裝材料7的替代或附加措施可以是施加熱處理。
每個單一噴塗層的層厚度(平均厚度)可以是例如在4μm和40μm之間,更具體地在8μm和25μm之間。
彈性封裝的層厚度t可以是例如在5μm和50μm之間,更具體地在10μm和50μm之間。
獨立於是否已經施加可選的彈性封裝,製造方法可以繼續分別對初始晶圓1a和彈性塗覆的晶圓1b施加透明封裝。
為了簡單起見,至少在大多數情況下,即使存在可選的彈性封裝材料7,也不會在後面的圖中繪出。
可以藉由向晶圓(1a或1b)施加透明封裝材料8來施加透明封裝,透明封裝材料8對於特定波長範圍的光是半透明的。
所獲得的晶圓將被稱為透明封裝晶圓1c。
透明封裝可以為主動光學部件2提供保護,例如防止機械損傷和/或防止污染。
作為選擇,透明封裝材料8可以包括光譜影響材料,例如吸收顆粒或顏料,吸收波長在由主動光學部件2發射或由主動光學部件2檢測的特定波長範圍之外的波長的光,或者光譜選擇性反射顆粒。
在檢測到主動光學部件的情況下,這可以使得所產生的裝置對於不被檢測的波長的入射光較不敏感,且/或者如果裝置是發射主動光學裝置,則可以減小了由發射主動光學部件所發射的波長範圍。因此,透明封裝可以建立一個濾光片。
光譜影響材料在另外的情況下可以影響透明封裝材料8的期望視覺外觀。
圖3以截面圖示出了透明封裝晶圓1c。如圖3所示,透明封裝可以可選地包括可以是透鏡元件的被動光學部件9。透鏡元件可以是例如折射或繞射或折射和繞射透鏡元件。被動光學部件9不需要包括透鏡元件,它們可以是例如稜鏡或其它被動光學部件。
被動光學部件9中的每一個可以與主動光學部件2中的一個相關聯。這當然可以包括每個被動光學部件9 與兩個(或甚至更多)主動光學部件2相關聯的情況以及除了與(至少)一個主動光學部件2相關聯的被動光學部件9之外,初始晶圓1a還包括另外(不與主動光學部件2中的一個相關聯)的被動光學部件的情況。
被動光學部件9中的每一個可以相對於主動光學部件2中的一個對準,例如相對於其相關聯的主動光學部件2對準。
透明封裝材料8可以是可硬化材料,例如可固化環氧樹脂。
透明封裝可以是整體部件,因此是連續的部件。它可以有晶圓尺寸。
透明封裝可以具有與基板3的界面。如果存在透明封裝材料7,則透明封裝可以附加或替代地具有彈性封裝材料7(參見圖2)的界面,例如透明封裝材料7可以僅僅黏合到彈性封裝材料7。
透明封裝可以具有與基板3相對的表面10,其可以例如藉由包括被動光學部件9來構造,或其可以是非結構化(“平坦”)。
透明封裝材料8可以在複製過程中被施加,例如在模製過程中,例如藉由真空注射模製(Vacuum injection molding;VIM)被施加。VIM是已知的模製製程,其中待模製材料借助於施加到模具上的負壓引入模具中。
在複製過程中,透明封裝材料藉由例如模具 等複製工具成型,例如同時仍然是液體或黏性的。此後,透明封裝材料被硬化,例如被固化。
硬化可以藉由施加熱處理和/或藉由例如用紫外(Ultraviolet;UV)光照射透明封裝材料8來實現。
硬化可以從兩側來完成,即從基板側和從存在透明環氧樹脂的一側完成。例如,硬化可以包括從兩側用UV光照射晶圓。在將透明封裝材料施加在相當厚的層中和/或如果透明封裝材料覆蓋載體晶圓的側面(參見下面的詳細信息)的情況下,這可能是特別有益的。
在一些情況下,當製造具有非常低z高度的裝置時,藉由照射的硬化(例如,固化)可以影響透明封裝晶圓1c的翹曲可能不如若該硬化包括熱處理來得明顯。
為了在隨後的製程期間增強的機械和化學穩定性,透明封裝材料8可以在此刻完全硬化,例如完全固化。
可以規定透明封裝材料8的硬化是僅藉由照射完成的,即不進行補充熱處理。這樣,在某些情況下,能夠將透明封裝晶圓1c保持為低的翹曲量。當然,照射本身可以引起一些熱量,但這不是熱處理。在一些情況下,在熱處理中,施加高於80℃的溫度,例如施加高於100℃的溫度。
圖4示出了圖3的透明封裝晶圓1c和複製工具11的部分,其可操作以形成圖3的透明封裝晶圓1c,該透明封裝晶圓1c與透明封裝的表面10被拉出一段距離,如似 在將其固化後從透明封裝材料8中除去。
複製工具11包括多個成形部分12,其中每個成形部分12具有成形表面13,成形表面13是被動光學部件9中的一個的表面的複製陰模。
如果在複製過程中在透明封裝材料8中不產生被動光學部件,則複製工具11可以是非結構化的,即平坦的。在這種情況下,表面10可以是平坦的(非結構化的)。
在複製過程期間,基板3可由載體晶圓(未示出)支撐。
圖4A是用於產生/成形透明封裝的載體組合件和複製工具(例如模具)的橫截面圖。該工具包括一個或多個側部11b和在模製期間彼此鄰接的頂部11a。
打開的箭頭表示透明封裝材料可以進入在工具和載體組合件之間形成的空間。由於膠帶65的表面83和載體晶圓6的上表面的部分82和載體晶圓6的側面81暴露於載體組合件的特殊的錐體狀分層結構,載體組合件的特殊的錐體狀分層結構可被透明封裝材料覆蓋。這可以導致透明封裝與膠帶65非常穩定的互連,特別是與載體晶圓6非常穩定的互連。透明封裝在載體組合件的周邊部分中的良好錨定可使透明封裝晶圓對不同的應力相對不敏感,如對熱誘導的應力相對不敏感。並且還可以藉由這種方式大幅度地減少透明封裝的潛在分層問題。
複製工具的特殊之處在於它包括頂部11a和可 相互拆卸/可除去的一個或多個側部11b。這樣,頂部11a可以從與透明封裝(例如在硬化之後)去除一個或多個側部11b的方向相反的方向從透明封裝(例如,在硬化之後)去除。
在一些實施例中,複製工具僅包括單個側部11b(例如,除了頂部之外)。它可以是例如環形的。側部11b可以是整體部件(單件部件)。
如圖4A所示,側部11b可以具有倒角側成形表面11c。表面11c被倒角以與側部11b的去除方向相反的方向開口。在模製期間,側成形表面11c與透明封裝材料接觸。
側成形表面11b可以沒有面向具有從基板3指向(在模製位置中)載體晶圓6的垂直方向的分量的方向的表面部分。
因此,施加透明封裝可以包括,- 將側部11b和載體組合件佈置在側部11b圍繞(更具體地:橫向包圍)載體組合件的模製位置中,使得側成形表面被倒角以在從載體晶圓6指向基板3的垂直方向上打開;和- 在保持模製位置的同時,藉由側成形表面11b使透明封裝材料成形。
在藉由複製工具成形透明封裝材料之後,透明封裝材料可以被硬化(同時保持模製位置)。
側成形表面11c的倒角形狀可以減小機械應 力,其中當複製工具被(並且特別是當側部11b)從硬化封裝材料去除時,載體組合件(特別是透明封裝晶圓)被暴露至該機械應力。
對於下面更詳細描述的不透明封裝材料,也可以使用具有對應特性的複製工具(可分離的頂部和側部;倒角的側成形表面)。
在隨後的步驟中,將不透明塗層施加在透明封裝的表面10上(參見下文關於不透明塗層的細節)。並且在另一個步驟中,這種不透明塗層被施加到應力,這應力可能會導致不透明塗層中的裂紋和/或來自透明封裝的不透明塗層的分層。應力的一個可能的來源可以是在透明封裝中溝槽(參見下文關於溝槽的細節)的產生,特別是其中不透明塗層被切割穿過以產生溝槽。
為了避免不透明塗層的某些區域中的分層和/或裂紋,例如在不透明塗層限定孔徑的區域(參見下文關於孔徑的細節)中,可以採取謹慎的措施。
一種這樣的措施是設置透明封裝的表面10具有階梯式結構。可以在階梯中停止裂縫和分層的傳播。因此,階梯可以避免或至少降低某些面積出現裂縫或分層的可能性。因此,階梯式結構在表面10上建立了階梯。
表面10可以具有由階梯限定的凹部和/或突起。
例如,表面10可以具有凹槽。
圖5A以橫截面圖示出了具有階梯式結構的被 稱為階梯結構晶圓1d的晶圓。圖5B以俯視圖示出了圖5A的階梯結構晶圓1d的細節。
在圖5A,5B所示的示例中,階梯式結構包括以凹槽19為形式的凹部17,其建立階梯18,該階梯沿著階梯線20行進。階梯線20(在圖5B中繪製為粗點線)可以是直線。凹槽19可以限定矩形網格。
當然,如果存在凹部和/或突起以及凹槽的其它分佈和形狀,可以實現這些其它分佈和形狀。
階梯的階梯高度h可以在5μm和50μm之間,特別是在10μm和30μm之間。關於上述和稍後施加在表面10上的下面描述的不透明塗層23的厚度d(參見圖6B),可以施加階梯高度h至少為三倍厚度d或至少四倍厚度d。可以施加階梯高度h在兩倍厚度d和十倍厚度d之間,或高度h在三倍厚度d和八倍厚度d之間。
參考上述和下面描述的溝槽和孔徑,可以設置在每個孔徑和任何溝槽之間,存在沿著表面10被階梯化的階梯線。例如,所述溝槽可以在凹槽19內運行,溝槽具有比該凹槽更小的寬度。
凹槽19可以具有在50μm和1000μm之間的寬度,例如在150μm和800μm之間的寬度。
可以藉由在透明封裝材料8被施加和硬化之後去除透明封裝材料8的一部分來產生階梯式結構,從而產生例如凹槽19。這可以例如藉由切割鋸來實現。例如,切割鋸的刀片進入透明封裝材料8的深度可以被調節以產生 所需的階梯高度h,可以選擇切割刀片的寬度以產生期望的槽,可以選擇鋸切線以沿著期望的階梯線產生階梯,其中刀片沿著鋸切線從透明封裝中去除材料。用切割鋸切割的替代方法可以是例如磨料水射切除,雷射光燒蝕,或研磨。
產生階梯式結構的另一種方法是在施加透明封裝材料8時已經形成階梯式結構。例如,如果透明封裝材料在複製過程中成形,則對應的複製工具可被構造成產生(在複製過程)階梯式結構。在這種情況下,這可以簡化製造過程,例如藉由消除階梯,諸如去除用於產生階梯式結構的透明封裝材料8的一部分的前述階梯。
圖5C描繪了一種複製工具21,其被構造用於在透明封裝中產生階梯式結構,以及如此獲得的階梯結構晶圓1d,其可以具有與圖5A的階梯結構晶圓1d相同的形狀。複製工具21可以類似於如圖4所示的複製工具11,其中兩者都被構造用於產生被動光學部件9(僅僅是一可選項),但複製工具21不同於複製工具11,其被構造用於產生透明封裝的階梯式結構。特別地,複製工具21可以具有突起22,並且因此具有例如用於產生凹槽19的突起22。
複製工具21可以被用於模製過程中,例如在如上所述的VIM製程中。
避免在不透明塗層的某些區域中的分層和/或裂紋的另一種方法,其可以是上述在透明封裝中設置階梯式結構的替代或附加措施,其基於特定方式構造不透明 塗層,並將在下面進一步描述。
在隨後的步驟中,將不透明塗層施加到透明封裝。不透明塗層的功能是限定孔徑,其中每個孔徑與主動光學部件中的一個相關聯並且被對應地對準。
每個孔徑,即每個開口,可以由光闌限定,其中光闌被包括在不透明塗層中。儘管在本專利申請中大部分是指孔徑,但是也可以分是指參考限定孔徑的材料結構,即分是指包括在不透明塗層中的光闌。
可以設置每個孔徑,以分別限定由一個(或多個)主動光學部件檢測的光和從光發射的光錐。這不排除存另外的設置相同光錐和相同光錐的另外限定的孔徑的情況。
可能存在不與一個孔徑相關聯的主動光學部件,並且還有可能兩個(或甚至更多個)主動光學部件與單個孔徑相關聯。然而,孔徑和主動光學部件之間可以是一對一的關係,即每個孔徑不超過正好一個主動光學部件,反之亦然,每個主動光學部件與不超過精確的一個孔徑相關聯。
圖6B以橫截面圖示出了不透明塗層晶圓1e。在所示示例中,圖5A的包括被動光學部件9的階梯結構晶圓1d是底層晶圓,其中不透明塗層23已被施加至底層晶圓上。然而,也可以將不透明塗層23施加至未階梯化的晶圓(不包括階梯式結構,例如,如圖3,圖4所示)和/或施加至不包括任何被動光學部件9的晶圓,因此即使是在透 明封裝中既不包括階梯式結構也不包括被動光學部件9的非結構化晶圓。
不透明塗層23對於由主動光學部件2發射或可檢測的特定波長範圍的光是不透明的。
產生結構化不透明塗層的一種方式,例如類似於圖6B所示的塗層是使用光穩定材料。例如,將可光結構化的材料施加越過在底層晶圓上,然後選擇性地照射並隨後顯影。
例如,可以使用抗蝕劑材料(例如光致抗蝕劑材料),但是也可以使用其它可光結構化的材料。
圖6A以橫截面圖示出了在不透明塗層23完成之前晶圓的狀態,即,將不透明塗層材料24施加到透明封裝材料8的表面10之後的狀態。如圖6A所示,不透明塗層材料24仍然是非結構化的。此後,其結構是為了產生多個孔徑25,從而產生如圖6B所示的不透明塗層23。
不透明塗層材料24可以被噴塗至透明封裝材料8上。可以使用施加不透明塗層材料24的其它方式,例如旋塗。
不透明塗層材料24可以例如藉由例如藉由雷射光直接成像(Laser direct imaging;LDI)的選擇性照射或使用光罩來構造。
顯影選擇性照射的不透明塗層材料24可以例如藉由旋轉來實現,例如藉由旋轉晶圓同時將合適的顯影劑(例如,液體顯影劑)施加到所施加的不透明塗層材料 24上。顯影選擇性照射的不透明塗層材料24的其它方式也是可能的。
如被動光學部件9存在於透明封裝材料8中,如圖所示,例如在圖6A,6B中,每個被動光學部件9可以與孔徑25中的一個相關聯。例如,每個被動光學部件9可以相對於其關聯的孔徑25而被置中。
為了製造明確定義和良好對準的孔徑25,將特定薄的不透明塗層材料24中的孔徑25限定是有利的。
可以高精度地實現光刻結構,這對於產生明確定義的和/或小孔徑是有利的。
不透明塗層23的厚度d可以是例如在0.5μm和10μm之間,更特別地在1μm到8μm之間,例如在2μm和6μm之間。
如上所述,以下將描述避免不透明塗層的某些區域中的分層和/或裂紋的另一種方式。這可以是上述在透明封裝中提供階梯式結構的替代方案,或者也可以作為除此之外的措施。
可以施加結構化不透明塗層23的特定方式,即,例如以產生不含不透明塗層24並且(全部或部分地)圍繞要被“保護”的面積的區域的方式,該面積例如:孔徑25被不透明塗層23所限定的面積。
圖6C以橫截面圖示出了具有適當結構的不透明塗層23的不透明塗層晶圓1e。圖6D示出了圖6C在頂視圖的不透明塗層晶圓1e的細節。
圖6C和圖6D的不透明塗層23類似於圖6B中的該一個,除了孔徑25之外,它還包括不含不透明塗層材料24的區域26。
在構造施加的不透明塗層材料24期間,例如藉由適當地照射(和顯影)施加的不透明塗層材料24,可以產生區域26。
在圖6D中,還描繪了溝槽27,其中中間產品的側壁藉由溝槽27而被產生,如下面將描述的(參見圖7)。如圖6D所示,溝槽27可以在區域26內運行。如圖6D所示,溝槽27不穿過不透明塗層23。這可以是這種情況,但不必然一定是這種情況。
並且區域26可以分別位於凹部17和凹槽19內,如圖6C所示。
可以設置的是,每個孔徑25藉由沒有不透明塗層材料24的至少一個區域26而被與任何溝槽27(待製造,參見下文)分離。溝槽27可以至少部分地穿過不透明塗層23的不透明塗層材料24。
對於不同的應用,將盡可能多的不期望的雜散光保持在所產生的光學裝置之外和/或將光保持盡可能完全地沿著不期望的路徑離開裝置是有利的。
這是後續製造步驟的一個可能的原因,其中藉由產生延伸穿過透明封裝的溝槽並藉由不透明封裝材料覆蓋側壁來產生側壁。
這些後續製造步驟的另一個可能原因是可能 因此可以提高產品的可靠性和/或機械穩定性。
為了簡單起見,進一步的步驟將至少部分地用圖6B的不透明塗層晶圓1e作為底層晶圓示出。然而,這些步驟也可以基於其他晶圓來實現。
在第一隨後的步驟中,製造出如圖7的橫截面圖所示的晶圓1f。藉由產生完全延伸穿過透明封裝的溝槽27來產生溝槽晶圓1f。溝槽27可如圖7所示部分地延伸到基板3中。
為了保持溝槽晶圓1f的內聚力並保持透明封裝材料8的分開部分的精確相對定位,可以設置溝槽27不完全延伸穿過基板3。
使溝槽27部分地延伸到基板3中可有助於在基板3附近的個別位置獲得良好的遮光性,如下將進一步變得清楚。
溝槽27可以延伸到基板3中在0μm和50μm之間,更特別地在2μm和30μm之間,例如在5μm和25μm之間。側壁30可以是被垂直對準的壁。
溝槽27可以延伸到基板3中5%至75%之間,更特別地在基板3的厚度的10%至50%之間,例如15%至35%之間。
溝槽27可以藉由例如鋸切來產生,例如使用切割鋸產生。當調整切割鋸的刀片的深度去除材料時,必須小心。
產生溝槽27產生透明封裝中的側壁30。側壁 30可以是被垂直對準的壁。產生側壁30也可以被理解為產生大量的中間產品28。其中,每個中間產品可以包括透明封裝的一部分,一個(或多個)主動光學部件2和個別的相關聯的孔徑25。後者不排除存在一些不包括孔徑的中間產物28,並且不存在包括兩個(或多個)孔徑的中間產物。
每個中間產品還可以包括側壁30中的至少一個,特別是至少三個,例如四個。
製造側壁30更具體地可以被理解為產生中間產品28的晶圓級佈置29。
物品的晶圓級佈置意味著存在多個物品,其具有(跨越晶圓,例如穿過溝槽晶圓1f)固定的相對位置。至少如果基板3並未例如,藉由產生溝槽27而被劃分成分開的部分-例如,可以藉由基板3而達成將物品(中間產品28)保持在適當位置以(至少橫向)具有恆定的相對位置。
最終產生的裝置可以包括一個或多個中間產品28。例如,在單通道裝置的情況下,其可以包括例如不超過單個中間產品28。並且例如,在雙通道裝置,其可以包括例如不超過兩個中間產品28,例如其可以是晶圓級佈置29中的相鄰中間產品28。
如上所述,製造溝槽27可以在不透明塗層23中引起裂紋或分層。上面已經描述了可以採取避免孔徑25由於這種裂紋或分層而惡化的不同的措施。
溝槽的示例性可能位置已經在圖6D中描繪。
溝槽27可以限定矩形網格。
從實施例可以清楚地看出,可以設置每個溝槽27(相對於其橫向位置和延伸)位於凹部17中的一個內,例如,在凹槽19中的一個內。
從示例(參見圖6D)可以看出,可以設置每個溝槽27(相對於其橫向位置和延伸)位於區域26中的一個內。
當然,在這裡可以有很多變化。
溝槽27的寬度可以是例如在50μm和1000μm之間,更特別地在100μm和600μm之間。
在另外的後續步驟中,溝槽27由不透明封裝材料填充。
圖8以橫截面圖示出了可以藉由施加不透明封裝材料31到諸如圖7的溝槽晶圓1f的溝槽晶圓1f獲得的不透明封裝晶圓1g的細節。之前產生的溝槽27(參見圖7)可以藉由施加不透明封裝材料31來填充。
圖8示出了不透明封裝材料31可以被施加於圖7所示的中間產品28的晶圓級佈置29。
這樣,中間產品28的側壁30被不透明封裝材料31覆蓋。
每個中間產品28可以被不透明封裝材料31橫向包圍。
每個主動光學部件2可以被不透明封裝材料31 橫向包圍。
相鄰中間產品28的相互相對的側壁之間存在的空間可以用不透明封裝材料31填充,特別是完全填充。
不透明封裝材料31對於由主動光學部件2發射或可檢測的特定波長範圍的光是不透明的。
在施加不透明封裝材料31之後,其被硬化,例如固化。因此,它變得僵硬。
不透明封裝材料31可以是可以被硬化的聚合物基材料,該硬化例如固化,其中硬化可以藉由例如對材料施加能量來實現,例如以熱的形式和/或以輻射的形式。例如,不透明封裝材料31可以包括環氧樹脂,例如可固化環氧樹脂。
可以實現硬化,例如固化過程,以便實現不透明封裝材料31在此刻從而分別被完全硬化和完全固化。
硬化過程可以包括熱處理,例如施加至少100℃的溫度,例如至少110℃,例如110℃至140℃的溫度,持續一段時間,例如至少10分鐘,例如10分鐘至60分鐘。
可以設置在不透明封裝材料31的硬化過程之前,在所描述的製造製程(從初始晶圓1a開始)中不施加熱處理。這可以使得在施加之前可以減少晶圓的翹曲不透明封裝材料31。
除了熱處理之外,可以施加例如用UV輻射照射。這可以加速硬化過程。
如此獲得的不透明封裝32可以有助於最終產 品(在需要的地方)的遮光性,並且還可以增強最終產品的機械穩定性,這將在下面進一步變得更清楚。
不透明封裝材料31的施加可以以孔徑25保持不含不透明封裝材料31的方式來實現。
不透明封裝材料31可以以不透明封裝32與不透明塗層23一起或與不透明塗層23的一部分一起構成連續部分的方式施加。
不透明封裝32和不透明塗層23一起可以形成用於每個中間產品28的連續不透明殼,其中每個殼包含(在其內部上)透明封裝材料8的個別的部分,並且每個殼體(經由不透明塗層23)限定個別的孔徑25。
不透明封裝32和不透明塗層23可以相互鄰接和/或重疊。它們可以相互鄰接和/或重疊,以避免在不透明封裝32和不透明塗層23之間存在裂縫,所述特定波長範圍的光可以通過該不透明塗層23。
就避免所述裂縫而言,具有不透明封裝32和不透明塗層23之間的重疊可有助於更安全的製造製程。
不重疊的情況下,必須非常好地控制不透明封裝材料31的施加,以便防止例如來自空氣夾雜物或空隙的形成,其中不透明封裝32和不透明塗層23應該鄰接。
施加不透明封裝材料31的一種方式是在複製過程中進行,例如在模製過程中。例如,藉由真空注射模製(vacuum injection molding;VIM)可以施加不透明封裝材料31。
如圖8所示,不透明封裝晶圓1g與複製工具33一起被描繪,複製工具33可操作以形成不透明封裝材料31。
如上所述藉由複製透明封裝進行成型,也可以藉由複製工具來形成不透明封裝,所述複製工具包括具有倒角側成形表面的一個或多個側部(參見圖4A中的物品1c)。同樣地,這可以提供對於透明封裝之改進的不透明封裝的錨固。這可以減少晶圓暴露於機械應力。圖9A(參見下文)示出了所得到的不透明封裝的示例。
並且,不透明封裝材料的硬化可以從兩側實現,即從基板側和存在透明環氧樹脂的一側實現。例如,硬化可以包括從兩側用UV光照射晶圓和/或包括從兩側施加熱量。在將不透明封裝材料施加在相當厚的層中,和/或如果不透明封裝材料覆蓋載體晶圓的側面和/或覆蓋載體晶圓的側面的透明封裝的表面的情況下,這可以是特別有益的。
複製工具33可以包括至少一個彈性內壁34。不透明封裝材料31可以由彈性內壁34成形,更具體地,由彈性內壁34的表面35構成的複製表面36成形。在這種情況下,複製工具33也可以被稱為彈性複製工具33。此外,複製工具33可以包括作為用於彈性內壁34的機械支撐的剛性背部37。
在成形不透明封裝材料31期間,複製表面36可以與不透明塗層材料31接觸以使其成形。
彈性內壁34可以由彈性聚合物材料製成,例如矽氧烷,例如PDMS。在例子中,設置彈性內壁34可以提高產量和/或可製造性,特別是對於非常薄的溝槽晶圓1f。
在複製過程期間,基板3可以由載體晶圓支撐,參見以上詳細說明(圖8中未示出)。
彈性內壁34的彈性在某種程度上可以適應於溝槽晶圓1f和不透明封裝晶圓1g的翹曲,這可有助於最小化裂紋形成和分層。
作為用於硬化不透明封裝材料31的熱處理和晶圓(溝槽晶圓1f或不透明封裝晶圓1g)所暴露的其它機械應力源的結果所產生的CTE失配問題可以藉由彈性內壁34的彈性而被減輕。
如果中間產品28的晶圓級佈置29被適當地設計,則如圖8所示的示例中的情況,複製工具33可以是非結構化的,即平坦的。在這種情況下,表面35可以是平坦的。
或者,可以設置複製工具33包括多個成形部分,其中每個成形部分具有結構化表面。
複製工具33的可能功能是避免不透明封裝材料31進入任何孔徑25中,如果有被動光學部件9的話,是避免不透明封裝材料31進入到任何被動光學部件9上。
彈性內壁34的彈性可以支持該功能。
如圖8中藉由開放箭頭所標示,在施加不透明 封裝材料31期間,複製工具33的表面35(更具體地說是:彈性內壁34的表面35)被壓靠在溝槽晶圓1f,更具體地說,表面35與不透明塗層23的部分42直接接觸。
施加的壓力可能是由於施加於VIM製程的負壓。替代地或另外,可以(外部地)施加進一步的壓力。這樣,不透明塗層23的部分42和複製工具33的表面35的部分43可以一起形成密封件41,其中密封件41在其施加至溝槽晶圓1f期間不能被不透明封裝材料31穿過。
密封件41可以防止不透明封裝材料31從密封件41的一側向密封件41的另一側擴散穿過密封件41。
在壓製期間,可以建立多個中空部44,並且可以建立多個密封件41,其中每個密封件41完全(橫向地)圍繞中空部44其中的一個。
密封件41可以防止任何不透明封裝材料31進入個別的包圍的中空部44,其中每個中空部44可以包圍孔徑25其中的一個。如果設置被動光學部件9,則它們也可以被中空部包圍。並且每個密封件41可以由不透明塗層23的個別的部分42形成,不透明塗層23鄰接複製表面33的表面35的個別的部分43。圍繞每個中空部44,密封件41可以由不透明塗層23形成,不透明塗層23鄰接複製工具33的表面35的部分。
每個中空部44可以被以下限制- 透明封裝材料8的表面10的部分45,其中該部分可以(但不必須)包括被動光學部件9的表面部分,例如 透鏡表面;- 不透明塗層23的部分46;和- 複製工具33的表面35的部分47。
可以設置的是,中空部被不超過這三個物品限制。
在施加不透明封裝材料31期間,每個中空部44可以相對於不透明封裝材料31的穿透而氣密地封閉。
如圖所示,如圖7、圖8所示,可以規定,對於每個被動光學部件9,個別的被動光學部件9離基板3最遠的點比透明封裝材料8離基板3最遠的點更靠近基板3,或至少比不透明塗層23離基板3最遠的點更靠近基板3。
類似地,可以設置被動光學部件9的沒有部分(在從基板3指向不透明塗層23的方向上)延伸到不透明塗層23之外。
在這些情況下,例如,可以使用非結構化複製工具33(具有平坦表面35),使得可以省略相對於溝槽晶圓1f橫向調整複製工具33的精確對準步驟。
然而,如果被動光學部件的部分(或甚至透明封裝材料8的其它部分)延伸超過不透明塗層材料24,則在施加不透明封裝材料31期間可藉由使用適當結構的複製工具形成中空部和密封件(用於保持孔徑25和被動光學部件9不含不透明封裝材料31)。例如,這種複製工具可以被構造成包括相對於孔徑橫向對準的開口(距離基板3的距離大於孔徑25與基板3的距離),以便容納被動光學 部件9的所述部分。
考慮到隨後的熱處理和後果的尺寸問題(例如,CTE失配問題)潛在地導致翹曲,分層,破裂,而且為了釋放已經存在於不透明封裝晶圓1g中的應力,例如由於為了使不透明封裝材料31硬化的熱處理,可以採取與不透明封裝的切口有關的以下措施。
為了上述一個或多個原因,切口48可以在不透明封裝材料31中產生。這些切口48不將基板3分段或不將不透明封裝32分段(亦不將中間產品28的晶圓級佈置29分段)。
圖9以橫截面圖示出了具有切口48的晶圓1h的細節,其可以例如從圖8的不透明封裝晶圓1g獲得。切口48可以例如藉由雷射光切割或使用切割鋸來產生。
當使用諸如模具的複製工具施加不透明封裝32時,參見例如圖8中的物品33,不透明封裝晶圓1g可以保持被附著到複製工具,使得不透明封裝晶圓1g被機械地支撐,並且其組成部分在施加不透明封裝32期間保持其相對位置。例如,施加真空和/或機械夾緊可以施加於確保不透明封裝晶圓1g保持被附著到複製工具。
在製備切口48之前,去除複製工具33以便進入(與基板3相對的)不透明封裝晶圓1g的上表面以產生切口48。在此期間,機械支撐繼續由剛性載體晶圓(圖9中未示出)提供。
切口48可以沿著透明封裝材料8中的溝槽27延 伸,並且它們可以在溝槽27內延伸。
它們可以定義矩形網格。
切口48可以沿著相對於溝槽27而被對準的切割線延伸,例如相對於溝槽27而被置中。
切口48可以非常窄。切口48的寬度可以例如在1μm至500μm之間,更特別地在5μm和300μm之間。
當切口48沿著溝槽27延伸時,它們可以具有小於溝槽27的寬度的(橫向)寬度。例如,它們可以具有至多例如0.8倍個別的溝槽27(切割位置)寬度的寬度,或者例如至多0.5倍所述個別的溝槽27之所述寬度的寬度。
在50μm至300μm之間的情況下,切口48進入不透明封裝材料31的穿透深度可以例如在5μm和1000μm之間。這可以取決於例如材料性質和取決於加工過程期間施加的溫度。
可以設置切口48不延伸到透明封裝材料8中,即,透明封裝材料8可以在施加該等切口時保持未切割。
在製造切口48之後,不透明封裝32仍然完全覆蓋中間產品的所有側壁30。
切口48可以在其中製造分割的光學模組的分割步驟之前產生。參看在下文中用於分割步驟,例如,圖10。並且,在施加進一步的熱處理之前可以產生切口48,其中在分割步驟之前,施加所述進一步的熱處理。
另一種選擇可以是分別以切口產生一個或多 個延伸(完全)穿過不透明封裝晶圓1g和(完全)穿過晶圓1h的溝槽。這樣的溝槽70以圖9A的橫截面圖示出。溝槽70(完全)延伸穿過透明封裝材料31,(完全)延伸穿過透明封裝材料8,和(完全)延伸穿過基板3。溝槽70可以部分地延伸進入或甚至分別延伸(完全)穿過晶圓1g和晶圓1h。
一個或多個溝槽70可以橫向包圍,例如完全包圍所有中間產品被佈置的區域。這在圖9B的頂視圖中示出。因此,要被分割的所有光學模組(在圖9B中示出為小正方形)可以橫向位於由一個或多個溝槽70描述的線的內側。
一個或多個溝槽70可以有助於使晶圓從膠帶65(和從載體晶圓6)去除時被暴露的應力最小化,例如在分割之前使晶圓被暴露的應力最小化。溝槽70在其從膠帶65移除期間(在平行於垂直方向的方向上)可以提供一些至晶圓(或晶圓部件)的引導。並且可以(至少部分地)防止源於圓周部分63的變形有害地影響晶圓的內部部分,並且因此也影響要被分割的光學模組。
一個或多個溝槽70可以延伸到基板3中,例如穿過基板3。
一個或多個溝槽70可以延伸到膠帶65中,例如延伸穿過膠帶65。
因此,作為在上述不透明封裝中產生切口48(和如果存在的溝槽70)之後的步驟,例如為了加強將不 透明塗層23對透明封裝材料8的黏合的目的,可任選地施加另一種熱處理。不透明塗層23對透明封裝材料8的太小的黏合可導致在隨後的分割步驟期間不透明塗層23從透明封裝材料8分層,其中分割的光學模組被產生。
藉由提供上述切割,在熱處理之前晶圓1h的翹曲相當低(足夠低以確保沒有分層或僅有很小的分層)並且可以在熱處理期間和熱處理後的冷卻期間保持相當低(足夠低以確保沒有分層或僅有很小的分層)。
以下的順序(次序)
- 施加用於硬化不透明封裝材料31的熱處理,然後- 產生切口(以及可選的溝槽70),然後- 用於增強不透明塗層23與透明封裝材料8的黏合的熱處理(所有這些在下面描述的分割之前)可以產生沒有分層或只有很小的分層的產品,以獲得高的產量,並產生高可靠性的產品。
在用於加強不透明塗層23與透明封裝材料8的黏合的熱處理期間,可以施加高於100℃的溫度,例如在110℃至160℃之間的溫度,例如115℃和150℃。
可以設置施加的溫度至少與用於硬化不透明封裝材料31的溫度一樣高。
熱量可以被施加5分鐘至120分鐘的持續時間,例如10分鐘至60分鐘。
熱可以被施加例如至少10分鐘。
熱可以被施加例如至多50分鐘。
可以提供的是,在不透明封裝材料31的硬化處理之後和用於加強不透明塗層23對透明封裝材料8的黏合的熱處理之前,在所描述的製造製程中不進行熱處理。
並且可以例如同時提供在不透明封裝材料31的硬化過程之前之在所描述的製造製程(從初始晶圓1a開始)中不進行熱處理。
在已經公佈的分割步驟中,晶圓(具有或不具有進行熱處理以加強不透明塗層23對透明封裝材料8的黏合之不透明封裝晶圓1g或具有切口48的晶圓1h和可選地具有溝槽70的晶圓1h)被分割以產生分割的光學模組。
特別地,可以以這種方式獲得分割的光學模組的晶圓級佈置。
在圖9中,用粗點線示出了晶圓(在圖示的情況下,具有切口48的晶圓1h)被分段(用於分割)的位置。如該示例所示,以這種方式製造的每個分割的光學模組50可以包括例如兩個通道,每個通道包括一個主動光學部件2和(可選地)一個被動光學部件9。單通道光學模組或其它模組可以當然是以對應的方式被產生。
在分割步驟中,基板3可以轉變成基板部分49a。可以藉由切割來實現分割,例如使用切割鋸。其它完成分割的方法可以適用,例如雷射光切割。
在分割期間,臨時層,例如膠帶可以被施加到晶圓,例如,施加到晶圓之與基板3相對的表面上。因此,臨時層可以黏合到不透明塗層23的至少部分。然後可 以從晶圓的基板側進行分割,使得在分割期間不透明塗層23暴露的應力較低,例如來自以切割鋸切割的機械應力較低。
臨時層可以是膠帶,更具體地是黏合膠帶,例如當暴露於UV光時強烈地降低黏合性能之UV帶。
如在選項中所提出的那樣,在大多數製造步驟(例如,藉由膠帶65)期間,如果基板3被附著到載體晶圓6,基板3(或者分別是晶圓1g和1h)將在分割之前從其中被去除,以便能夠從載體晶圓65(或例如從膠帶65)轉移到臨時層68。這在橫截面圖13A和圖13B中被符號化。在圖13A示出了包括晶圓1g(其以強烈簡化的方式示出,並且其在另一實施例中也可以是晶圓1h)的載體組合件66被附接到臨時層68。在此期間,臨時層68可以附接到可以是環形的晶圓載體69。然後,例如藉由熱強烈地降低膠帶65的黏合性從晶圓1g去除膠帶65(和載體6)。
圖13B示出了去除載體晶圓6之後和分割後的情況。因此,分割的光學模組50的晶圓級佈置55附接到臨時層68。小箭頭表示完成分離的位置。基板構件49(圖13A,13B中未具體指出)面向遠離臨時層68。
在分割之後,臨時層68可以從晶圓上被去除,例如包括用UV光照射。
在從佈置55去除臨時層68之前,可以將輔助層53(參見圖10)(例如膠帶)施加到晶圓的相對側,即基板部分49a。
這樣,即使去除臨時層68,也可以保持分割的光學模組的相對位置(以及因此的分割的光學模組的晶圓級佈置)。
在一些情況下,可能需要最終產品包括光譜濾光片。
至少在所有的孔徑25中都可以存在光譜濾光片。這樣一來,分別由主動光學部件2發射和檢測的光可以當通過個別的孔徑25時被光譜濾光片層濾光。
在分割之前,將光譜濾光片層施加到晶圓是可能的。在這種情況下,可以在施加用於加強不透明塗層23對透明封裝材料8的黏合的熱處理之後實施光譜濾光片層的施加,或者替代地如果這種熱處理被施加,在這種熱處理之前可以實施光譜濾光片層的施加。
然而,也可以在分割後施加光譜濾光片層。
圖10以橫截面圖示出了其上存在光譜濾光片層52的分割的光學模組50的晶圓級佈置55的細節。可能存在於側壁30處或側壁30處之間的光譜濾光片層52的部分在圖10中未畫出。
在分割的光學模組50的晶圓級佈置55中,存在相鄰的分割的光學模組50之間的間隙56。它們可能是由於分割過程。每個分割的光學模組50可以具有不透明的壁結構54,其可以包括垂直取向的壁(其可以形成分割的光學模組50的不透明側壁),其可由不透明封裝材料31的部分51和/或其可以限定間隙56。中間產品28的側壁30可以 被不透明封裝材料31的部分51覆蓋。
光譜濾光片層52的施加可以例如藉由噴塗或藉由旋轉或以其它方式實現。特別是在分割後施加光譜濾光片層52時,噴塗可能比旋轉更合適。
可以將光譜濾光片層52選擇性地施加到孔徑25。
光譜濾光片層52可以讓一個或多個特定波長範圍內的光通過,同時阻擋例如吸收其它波長範圍的光。例如,可以設置光譜濾光片層52對於由主動光學部件2所發射或可檢測的特定波長範圍的光是半透明的。
例如,光譜濾光片層52可以是IR濾光片,被動光學部件2可操作地發射IR光和/或可操作以檢測IR光。
光譜濾光片層52的厚度可以是例如在0.5μm和50μm之間,例如在1μm到20μm之間,例如在1μm到10μm之間。
在將光譜濾光片層52施加到晶圓上或分離的光學模組50的晶圓級佈置55上之後,光譜濾光片層可被硬化,例如被固化。硬化可以藉由例如光譜濾光片層52的照射,例如用UV輻射來完成。替代地或另外,可以施加熱處理或乾燥步驟來實現硬化。
結合上述步驟,可以作為示例並參考如圖10所示,產生分割的光學模組52的晶圓級佈置55,其中藉由例如施加到光學模組50的基板側的輔助層53來確保分離的 光學模組50在產生分割的光學模組期間保持固定的相對位置中。然後,例如藉由噴塗將光譜濾光片層52施加到分割的光學模組50的晶圓級佈置55。然後,例如藉由UV照射,光譜濾光片層52被硬化,例如被固化。
在分割之後(而不是在分割之前)施加和固化光譜濾光片層52可以減少分層問題和/或裂紋形成。
在分割之後,即,在產生分割的光學模組50之後,例如以分割的光學模組50的晶圓級佈置55的形式,可以施加另一種熱處理,其可以是製造過程的最終熱處理。如果施加光譜濾光片層52(參照圖10),則可以在施加光譜濾光片層52之後施加該熱處理。
藉由這種熱處理,分割的光學模組50可以被熱穩定。可以改善不同材料之間的黏合性和/或可以在不同材料之間降低和/或平衡機械應力。
在該熱處理期間加熱分割的光學模組50的溫度可以在100℃至160℃之間,例如在115℃至150℃之間。
施加的溫度可以是例如至少與用於硬化不透明封裝材料31的溫度一樣高的溫度。
施加的溫度可以例如在與加熱處理中施加的溫度相同的10℃內,用於加強不透明塗層23與透明封裝材料8的黏合。
熱可以被施加30分鐘至240分鐘之間的持續時間,例如在60分鐘和180分鐘之間的持續時間。
熱可以被例如施加2倍至15倍的時間,例如3 倍和10倍的時間,其中在這樣的時間期間,用於加強不透明塗層23與透明封裝材料8的黏合的熱被施加。
自動光學檢查(Automated optical inspection;AOI)可以例如在執行上述製造步驟的最後一個之後完成。例如,AOI可以施加於(施加光譜濾光片層52或不施加光譜濾光片層52)分割的光學模組50的晶圓級佈置55。
特別設計了幾個步驟和/或步驟順序用於製造非常薄的晶圓,並且在晶圓主要由基於聚合物的材料製成的情況下,例如超過50%或甚至大於70%的晶圓體積可以是基於聚合物的材料。在這種情況下,必須特別注意材料特性,例如聚合物基板料的CTE(當與典型地使用的金屬或半導體材料的CTE相比時是在相對較高的情況下)和其濕度攝取量及其後果的膨脹(也可能相對較高)。至少在這種情況下,也必須並且已經考慮了在硬化期間材料的收縮,特別是在固化期間材料的收縮。
例如,與在所有處理步驟期間嘗試迫使晶圓完全平坦相反,取而代之的是建議允許晶圓在一定程度上顯示翹曲,其藉由使用彈性材料例如藉由彈性來實現模具和/或附接的彈性層而被促成。
並且,作為另一個例子,熱處理在可能的情況下延伸到製造過程的結束(可能是在分割之後)和/或被分開成分開的熱處理,而在分開的熱處理之間的同時,機械應力例如藉由將基板分段和/或藉由分割而被減少。
此外,製造的裝置可以沒有任何中空部和氣體夾雜物。
圖11是上述方法的一個例子的流程圖,其中並非所有的選項在圖11中被明確地示出。
可選步驟100可關於例如將主動光學部件安裝在基板上。步驟101關於設置初始晶圓。可選步驟105可以關於例如設置彈性封裝。步驟105可以附加地或替代地關於將初始晶圓附接到載體晶圓和/或例如藉由於前述的特殊真空卡盤,將初始晶圓從初始帶傳送到載體晶圓。在步驟110中,施加透明封裝。可選步驟115可以關於例如階梯式結構的產生。步驟120關於將不透明塗層材料施加至透明封裝上。在步驟130中,構造不透明塗層材料以產生包括孔徑的不透明塗層。步驟140關於延伸穿過透明封裝材料的溝槽的產生和側壁的建立,以便產生中間產品的晶圓級佈置,其中每個中間產品具有側壁。步驟150關於對中間產品的不透明封裝的施加,包括用不透明封裝材料填充溝槽。可選步驟155可以關於例如在不透明封裝中設置溝槽和/或為了例如:加強不透明塗層與透明封裝材料的黏合的目的,提供熱處理。步驟160關於切割穿過存在於溝槽中的不透明封裝材料以產生分割的光學模組,其中每個分割的產品包括中間產品,並且其中每個中間產品的側壁被不透明封裝材料覆蓋。可選步驟165可以關於例如光譜濾光片的施加和/或熱處理,其可以是該方法和/或AOI步驟的最終處理。
可以藉由所描述的製造方法所製造的光學裝置可以包括所描述的分割的光學模組50。它們可以例如與其所具有的相同。
在下文中,將描述一些示例性光學裝置,其中它們對應於分割的光學模組。然而,應當理解,根據所描述的方法,取決於分別執行哪些步驟和省略哪些步驟,許多其他類型的光學裝置可以被製造。
圖12A以橫截面圖示出了單通道光學裝置60,其不包括被動光學部件,並且沒有透明封裝的階梯式結構,並且其中不透明塗層23和不透明封裝32僅僅是鄰接的。
光學裝置60包括基板部分49a,主動光學部件2,(由不透明封裝材料31製成,例如,圖8-10)不透明壁結構54和還限定孔徑25(由不透明塗層材料24製成)的不透明塗層23。其還包括由不透明的壁結構54(側向),不透明塗層23(在頂部上)和基板部分49a(在下面)包圍的透明封裝材料8。在所示示例中,主動光學部件2被安裝在基板部分49a上並且例如藉由佈線接合4與其電連接。主動光學部件2被透明封裝材料8封裝。這也可以被認為是被透明封裝材料8之主動光學部件2的包覆模製。
在假定基板部分49a也是不透明(這裡總是在對於由主動光學部件2發射或可檢測的特定波長範圍的光的不透明的意義上)的情況下,透明封裝材料8(藉由不透明的壁結構54,不透明塗層23和基板部分49a)被完全不透明 地覆蓋,僅孔徑25為例外。透明封裝材料8和主動光學部件2可以以所描述的方式被遮光地封閉-且因此以孔徑25為例外。
當描述最終被包括在光學裝置中的初始晶圓的截面而不是參考基板部分49a和至少一個主動光學部件2(其中至少一個主動光學部件2可以可選地被包括在基板部分49a中)時,也可以說初始晶圓的部分包括基板構件61,另外,還包括至少一個主動光學部件2。在該術語中,如果基板部分49a不包括至少一個主動光學部件2,基板構件61可以與基板部分49a相同,並且如果基板部分49a包括在至少一個主動光學部件2,則其在沒有至少一個主動光學部件2之下可以與基板部分49a相同。
基板構件61可以包括兩個(位於橫向平面中)相對並相互平行的構件表面。這些構件表面的表面積可以大於基板構件61的任何其它表面的表面積。
基板構件61可以包括多個開口。這可以是例如當至少一個主動光學部件2被包括在基板部分49a中時的情況。參看例如,圖12D,對應地,並且圖1B和圖1D。
開口可以例如從該一個延伸到另一個構件表面。
在替代方案中,基板構件61可以沒有任何開口。這可以是例如,當至少一個主動光學部件2不被包括在基板部分49a中時的情況。參看例如,圖12A-圖12C和圖12E-圖12G,並且對應地,圖1A和圖1C。
在圖12A的光學裝置60中,基板部分49a在其不透明壁結構54(或更精確地:在其鄰接不透明壁結構54的橫向限定區域中)具有厚度D2,厚度D2相對於其厚度D1在不透明壁結構54之間被減少;例如,其鄰接不透壁結構54的基板部分49a的平均厚度可以小於其在不透明壁結構54的相對壁之間橫向所具有的平均厚度。這可以是由於產生溝槽27(參見圖7),其不僅完全穿過透明封裝材料8,而且(並且僅部分地)延伸到基板3中,從而延伸到基板部分49a中。在以下各圖中未示出的情況下(如圖12E至圖12G中),也可以在任何光學裝置中存在該特徵。
圖12B以橫截面圖示出了對應於圖12A中的該一個的光學裝置60。但是它不同之處在於,主動光學部件2被彈性密封材料7彈性地封裝(也參見圖2)。在以下各圖中未示出的情況下,也可以在任何光學裝置中存在該特徵。
圖12C以截面圖示出了對應於圖12A中的該一個的光學裝置60,但是它不同之處在於,被動光學部件9藉由透明封裝材料8而被建立。在以下各圖中未示出的情況下,也可以在任何光學裝置中存在該特徵。
被動光學部件9和孔徑25可以橫向重疊。它們可以例如相對於彼此而被橫向置中。
圖12D以橫截面圖示出了對應於圖12C中的一個的光學裝置60,但是參照圖1B,主動光學部件2被包括在源自包括人造晶圓的基板3的基板部分49a中。在這種情 況下,參照圖1B,基板部分49a可以包括主動光學部件2和人造晶圓的互連框架5的部分5a。
在以下各個圖中未示出的情況下,也可以在任何光學裝置中存在該特徵。
當然,除了圖1A和1B之外,光學裝置也可以基於其它初始晶圓和對應不同的基板3來製造,例如圖1C和1D。
圖12E以截面圖示出了對應於圖12A中的該一個的光學裝置60,但是與其不同之處在於,透明封裝是階梯式的,如在指定階梯的18所示。不透明塗層材料24不是平坦的,而且如在指定不透明塗層23中的階梯的18所示。
如圖12E所示,不透明封裝材料31和不透明塗層材料24相互重疊。因此,在橫向限定的區域中,存在不透明封裝材料31和不透明塗層材料24。
所述區域可以例如描述封閉形狀,例如環(其中環不需要是圓形,而可以描述例如矩形線)。
不透明壁結構54的壁可以在垂直橫截面中呈現L形,例如如圖12E所示。
當然,如圖12E所示的該一者之光學裝置60也可以被製造成包括被動光學部件,例如在圖12C或圖12D中。
在圖12F中示出了這種光學裝置60包括被動光學部件9,其中另外在光學裝置60中包括光譜濾光片層52。光譜濾光片層52至少覆蓋由孔徑25橫向限定的區域。 如圖12F所示,它可以完全覆蓋光學裝置60的上側。所述上側可以與基板部分49a相對。
圖12G以橫截面圖示出了雙通道光學裝置60,雙通道光學裝置60在每個通道包括一個被動光學部件9,並且在兩個通道中都具有透明封裝的階梯式結構。圖12G的光學裝置60可以被理解為圖12F的單通道光學裝置的雙通道版本,只是在圖12G中省略了可選的光譜濾光片層52。
雖然在之前描述的單通道光學裝置中,(由不透明封裝材料31製成的)不透明壁結構54的所有壁可以形成不透明側壁,其可以是個別的光學裝置的外壁,在如圖12G所示的該一個的雙通道(或甚至更多通道)光學裝置60中,除了(不透明)壁54”之外,不透明壁結構54可以包括(不透明)壁54’。其中,壁54’是光學裝置的內壁,其光學地分開通道,而壁54”是光學裝置的外壁。
不透明壁54’可以在垂直橫截面中呈現T形,例如,如圖12G所示。也是在壁中存在裂縫或切口48的情況下,T形仍然(基本上)T形。
當然,雙通道(或甚至更多通道)的光學裝置60可以包括具有相對於其厚度在壁54和/或壁54’之間橫向減小的厚度之基板部分49a,類似地如圖12A和圖12B所示,其中其鄰接(不透明的)壁(54或54’)中的一個。
具有壁54’的光學裝置可以包括切口48(參照 圖12G以及圖9)。這樣的切口48可以延伸到(但不是穿過)不透明的壁54’中。切口48可以位於壁54’的頂端,該頂端背離基板構件61。
在圖12G中,繪製了表示橫向x,y和垂直方向z的坐標系,其也可適用於其他橫截面圖。
如所描述的,所製造的光學裝置可以包括透明封裝材料8(其可以與基板部分49a相對的)的上表面上之不透明塗層23,該不透明塗層23是可光結構化的並且特別薄,同時其可以包括外壁(不透明的壁結構54),該外壁由不透明封裝材料31製成,其可以具有是不透明塗層23的厚度的至少5倍,例如至少10倍,甚至是至少20倍之厚度。不透明封裝材料31可以是例如不可光結構化的。
可以設置不透明封裝材料31用於改善光學裝置的機械穩定性,而不透明塗層23可以被設置用於限定孔徑25。
光學裝置可以包括- 基板構件;- 可操作以發射或感測特定波長範圍的光的一個或多個主動光學部件;- 對於特定波長範圍的光線是透明的透明封裝材料;- 對於特定波長範圍的光是不透明的不透明塗層材料,限定與所述一個或多個主動光學部件相關聯的至少一個孔徑;- 由不透明封裝材料製成的不透明壁結構,不透明於特 定波長範圍的光。
一個或多個主動光學部件2可以附接到基板構件61。在一些實施例中,其可以被放置在基板構件61上,參照例如,圖12A-12C,圖12E-12G,及對應地如圖1A,1C。在其他實施例中,其可以整合在基板構件61中和/或由基板構件61橫向地包圍,參照例如圖12D,及對應地如圖1B,1D。
參照例如,圖12A-12G,透明封裝材料可以建立用於一個或多個主動光學部件2包覆模製。
參照例如,圖12A-12G,透明封裝材料可以建立用於基板構件的至少一部分的包覆模製。
參照例如,圖12A-12G,不透明塗層材料31可以存在於透明封裝材料5的表面上,其中所述表面可以與透明封裝材料5面向基板構件61的另一表面相對。
參照例如,圖12A-12G,不透明壁結構54可以是單件模製件。
參照例如,圖12A-12G,不透明的壁結構54可以與基板構件61,透明封裝材料8和不透明塗層材料24相接合。參照圖12B,如果存在,它也可以與彈性封裝材料7相接觸。
不透明壁結構的不透明封裝材料與由基板構件61限定的平面的最大距離可以等於不透明塗層材料與所述平面的最大距離,參見圖12A-12G。圖12G中用點線示出了示例性平面,所述距離用點線雙端箭頭表示。平面是 垂直平面。並且平面可以穿過基板構件61。
這可以與在現有技術中已知的在孔徑晶圓和基板晶圓之間構建具有分開的孔徑晶圓和間隔晶圓的光學裝置相反;在這種情況下,可以藉由間隔晶圓的部分建立壁,並且可以藉由孔徑晶圓的部分建立孔徑,並且孔徑-軸承部分(孔徑晶圓的部分)與所述平面的最大距離大於側壁建立部分(間隔晶圓的部分)與所述平面的最大距離。它典型地大於孔徑晶圓的厚度。
此外,不透明塗層材料的垂直延伸可以與不透明壁結構的不透明封裝材料的垂直延伸重疊。例如,不透明塗層材料的垂直延伸可以包括在不透明壁結構的不透明封裝材料的垂直延伸部分中。而且,不透明塗層材料的垂直延伸可以與不透明壁結構的不透明封裝材料的垂直延伸一起終止。所有這些的示例顯示在例如圖12A-12G中。
光學裝置60可以沒有任何中空夾雜物,參照例如,圖12A-12G。術語中空夾雜物意味著包含真空或氣體或液體並且被固體材料完全包圍的夾雜物。這可以有助於提高可製造性並提高光學裝置60的穩定性和耐久性。
到目前為止,參考附圖,已經在假設在分割後施加光譜濾光片層材料的情況下描述了方法和裝置。在下文中,將參照附圖進一步描述之前已經介紹的本發明的“其他變形例”。在該“其他變形例”中,不施加不透明封裝材料(參見圖6A-6D中的物品24),但是將光譜濾光片層材料施加到透明封裝上並構造成產生光譜濾光片層。 因此,在“其他變形例”中不需要設置與不透明塗層相關的特徵。否則,根據“其他變形例”的方法和光學裝置可具有與本文別處所述相同的特徵。
圖14以橫截面圖示出了其上施加有光譜濾光片層材料52’的透明封裝晶圓。透明封裝材料8可以是非結構化的,具有其上施加有光譜濾光片層材料52’的平面(如圖14所示)。或者,透明封裝材料8可以例如類似於圖4中或圖5A或圖5C中的結構。然而,因為沒有不透明塗層材料被施加在“其他變形例”中,可以省略凹部/突起17,階梯18或凹槽19(參見圖5A,5C),因為它們避免不透明塗層材料24(參照圖6A)的分層的功能是多餘的。但是,可以設置被動光學部件(諸如圖3中的被動光學部件9),並且在下面的附圖中將不再說明。
光譜濾光片層材料52’的施加可以例如藉由噴塗或藉由旋轉或以其它方式實現。
然後藉由結構化施加的光譜濾光片層材料52’產生光譜濾光片層,其可以使用光刻技術來實現。這可以實現諸如孔徑的結構的形狀和位置的高精度。
例如,可以例如使用光罩或無光罩,例如,使用直接雷射光寫入,來選擇性地照射光譜濾光片層材料52’,然後,例如濕化學地去除照射(或未照射)光譜濾光片層材料。
圖15以截面圖示出了其上存在這種光譜濾光片層的透明封裝晶圓。例如,光譜濾光片層可以包括光譜 濾光片層材料52’的多個補片。例如,每個補片可以與一個或多個主動光學部件2相關聯。
光譜濾光片層52’可以在阻擋例如吸收其它波長範圍內的光同時,使一個或多個特定波長範圍內的光通過。例如,可以設置光譜濾光片層52’針對於藉由主動光學部件2發射或藉由主動光學部件2可檢測的特定波長範圍的光是半透明的。
例如,光譜濾光片層52’可以是IR濾光片,並且被動光學部件2可操作地發射IR光和/或可操作以檢測IR光。
當光譜濾光片材料存在於所有孔徑25中時,分別由主動光學部件2發射和檢測的光可以在穿過個別的孔徑25時被光譜濾光片層濾光。
光譜濾光片層52的厚度可以是例如在0.5μm和50μm之間,例如在1μm到20μm之間,例如在1μm到10μm之間。
類似於上面結合圖7描述的內容,在隨後的步驟中,製造出如圖16的橫截面圖所示的晶圓1f’。例如,在完全穿過透明封裝的圖15的晶圓中,藉由形成溝槽27來產生溝槽晶圓1f’。溝槽27可如圖16所示,部分地延伸到基板3中(為了所製造出之光學裝置的更好的光密封性)。
溝槽27不穿過光譜濾光片層材料52’。因此,在目前描述的“其他變形例”的情況下,可以省略防止光 譜濾光片層材料52’分層的特別的謹慎措施,如被採取用於防止不透明封裝分層的那些。
產生溝槽27(和側壁30)可以更具體地被理解為產生中間產品28的晶圓級佈置29。
類似於上面結合圖8描述的內容,在隨後的步驟中,施加不透明封裝材料31。
圖17以截面圖的方式示出了可以藉由施加不透明封裝材料31到諸如圖16的溝槽晶圓1f’的溝槽晶圓1f’獲得的不透明封裝晶圓1g’的細節。之前產生的溝槽27(參見圖16)可以藉由施加不透明封裝材料31來填充。
圖17示出了不透明封裝材料31可以施加於圖16所示的中間產品28的晶圓級佈置29。
如圖17所示,不透明封裝晶圓1g’與可操作以成形不透明封裝材料31的複製工具33一起被描繪。
如上所述,藉由複製透明封裝進行成形,也可以藉由複製工具33來成形不透明封裝,複製工具33包括具有倒角側成形表面的一個或多個側部(參見圖4A中的物品1c)。同樣地,這可以將不透明封裝之改善的錨定提供給透明封裝。這可以減少晶圓暴露於機械應力。
作為選項,複製工具33可以包括至少一個彈性內壁,例如圖8中的彈性內壁34。在這種情況下,複製工具33也可以被稱為彈性複製工具33。此外,複製工具33可以包括剛性背部作為用於彈性內壁34的機械支撐件,例如圖8中的剛性背部37。
在成形不透明封裝材料31期間,複製工具的表面部分47a可以與光譜濾光片層材料52’接觸,以防止不透明封裝材料沉積在其上。更具體地說,光譜濾光片層具有背離透明封裝材料8的頂表面(具體地說:光譜濾光片層材料52’的每個補片可以具有一個這樣的頂表面)。複製工具33的表面部分47a例如在施加不透明封裝材料31之前,與頂表面接觸以密封頂表面。然後,例如藉由真空注射模製將不透明封裝材料8施加以圍繞光譜濾光片層(和例如光譜濾光片層材料52’的每個補片)並且與其側向接觸,並且儘管如此,如圖17所示光譜濾光片層的頂表面保持被不透明封裝材料8裸露。
這樣,由光譜濾光片層限定的孔徑被設置有藉由不透明封裝建立的(完全)匹配的孔徑光闌,並且孔徑本身保持獨立於光譜濾光片層材料52’。因此,孔徑由光譜濾光片層(以高精度)保持定義。並且準備好產生高精度的孔徑光闌。
複製工具33與光譜濾光片層一起形成不透明封裝材料52’。
複製工具33可以被非結構化,即平坦的。這樣,相對於光譜濾光片層,複製工具33的橫向對準要求非常低。
或者,可以設置複製工具33被結構化,例如,以便包括多個突起,其中突起(其可以例如包括表面部分47a)可以是平面的,例如,如在圖17中所示。每個 突起的橫向延伸可以在所有橫向方向上超過光譜濾光片層的相關部分的橫向去延伸。這樣,複製工具33相對於光譜濾光片層的相對寬鬆之橫向對準要求是可以實現的。
如圖17藉由打開的箭頭所示,複製工具33(或更具體地,在複製工具的彈性內壁的一些實施例中)在施加不透明封裝材料31期間被壓靠在溝槽晶圓1f’上,更具體地,頂表面42a與光譜濾光片層的完全直接接觸。
施加的壓力可能是由於施加於VIM製程的負壓。或者或另外,(外部)可以施加額外的壓力。這種方式,表面部分42a和頂表面可以一起形成密封件,其中密封件在其施加至溝槽晶圓1f’期間不能被不透明封裝材料31越過。
藉由複製工具33的突起,可以產生擋板(藉由不透明封裝材料31建立)。這種擋板可以有助於經由個別的孔徑分別定義用於主動光學部件2的視場和照射場。此外,這樣的擋板可以有助於保護該等孔徑(和光譜濾光片層分別)免受機械損傷,這僅僅是因為擋板垂直延伸超過光譜濾光片層。
此外,如圖17所示,切口48以點線示出。這些可選擇的切口48,產生它們的方式及其效果已經在上面進一步描述。
圖17下部中的箭頭顯示了何處可以發生隨後的分割。例如,如果在由具有不間斷線的箭頭指示的位置處(而不是在用短劃線箭頭指示的位置處)被達成分開, 則可以產生多通道光學裝置,例如雙通道光學裝置;並且如果在由任何(以不間斷的線或以短劃線)箭頭指示的位置被達成分開,則可以獲得單通道光學裝置。
圖18以橫截面圖示出了不包括被動光學部件的雙通道光學裝置60。當然,可設置一個或多個被動光學部件,例如圖12G中的被動光學部件9。此外,光學裝置60不包括擋板。例如,參照將導致可選的擋板之圖17的結構化複製工具33,不透明封裝可以使用非結構化複製工具而被成形。
光學裝置60可以是例如近接感測器。
光學裝置60呈現包括L形壁54”和T形壁54’的不透明封裝材料31的壁結構。T形壁54’藉由在其中間頂部(“T”的兩個桿相遇)處具有切口48而分開。
此外,不透明壁結構鄰接基板構件61的第一區域中的基板構件61的厚度小於由第一區域包圍的第二區域中的基板構件61的厚度。一個或多個主動光學部件2在第二區域中附著到基板構件61。
光譜濾光片層材料52’限定孔徑,並且由與其(橫向)相鄰的不透明封裝材料31側向包圍。
圖19顯示根據本發明的“其它變形例”的晶圓級上的光學裝置的製造方法的一例的流程圖。除了步驟120和130被步驟122和132代替之外,圖19與圖11相同。在步驟122中,光譜濾光片層材料被施加(參見圖14)。在步驟132中,光譜濾光片層材料被建構(參見圖15)。
1g’‧‧‧不透明封裝晶圓
2‧‧‧主動光學部件
3‧‧‧基板
8‧‧‧透明封裝材料、不透明封裝材料
30‧‧‧側壁
31‧‧‧不透明封裝材料
32‧‧‧不透明封裝
33‧‧‧複製工具
47a‧‧‧表面部分
48‧‧‧切口
52’‧‧‧光譜濾光片層材料(不透明封裝材料)

Claims (30)

  1. 一種用於製造複數個光學模組的方法,每個該等光學模組包含主動光學部件,該等主動光學部件具有用於發射或感測特定波長範圍的光的光學部件,該方法包含:-設置包含該等主動光學部件和晶圓尺寸基板的初始晶圓;-向該等主動光學部件施加透明封裝,包含越過該基板施加透明封裝材料,該透明封裝材料對於該特定波長範圍的光是半透明的;-將光譜濾光片層材料施加到該透明封裝的表面上;-在該透明封裝的該表面上產生光譜濾光片層,其中該產生該光譜濾光片層包含構建該光譜濾光片層材料;-產生中間產品的晶圓級佈置,每個中間產品具有側壁並且包含該透明封裝的部分和該等主動光學部件中的一個,該產生該等中間產品的晶圓級佈置包含產生溝槽,其中該等溝槽延伸穿過該透明封裝材料並建立該等側壁;-向該等中間產品施加不透明封裝,包含將不透明封裝材料施加到該等中間產品的晶圓級佈置,從而填充該等溝槽,並且硬化該不透明封裝材料,該不透明封裝材料對於該特定波長範圍的光是不透明的;-產生分割的光學模組,包含切割穿過存在於該等溝槽中的該不透明封裝材料,每個該等分割的光學模組包 含該等中間產品中的一個,每個個別的中間產品的至少一個側壁被該不透明封裝材料的個別的部分覆蓋。
  2. 根據請求項1之方法,其中該光譜濾光片層材料是可光結構化的。
  3. 根據請求項1或2之方法,其中該光譜濾光片層被結構化在該透明封裝材料的面上以設定多個孔徑,每個孔徑與該等主動光學部件中的一個相關聯並且被相對於個別的相關聯的該等主動光學部件對準,並且其中該封裝材料建立與該光譜濾光片層所設定的該等孔徑匹配的多個孔徑光闌。
  4. 根據請求項1之方法,其中該光譜濾光片層對於該特定波長範圍的光是半透明的。
  5. 根據請求項1之方法,其中該光譜濾光片層對於在該特定波長範圍之外的波長範圍的光是不透明的。
  6. 根據請求項1之方法,包含設置剛性載體晶圓,並且在施加該透明封裝之前藉由將該基板附接到該載體晶圓來產生包含該基板和該載體晶圓的載體組合件,其中該載體組合件在以下期間保持被組裝:-施加該光譜濾光片層材料並產生該光譜濾光片層;-產生該等中間產品的晶圓級佈置,以及-施加該不透明封裝。
  7. 根據請求項6之方法,其中在該載體組合件中 -該載體晶圓具有該基板位於其上的第一載體側;以及-該第一載體側的邊緣部分被該基板裸露。
  8. 根據請求項6至7中任一項之方法,包含設置具有第一黏合側和第二黏合側的黏合膠帶,其中將該基板附接到該載體晶圓包含將該基板附接到該第一黏合側並且將該載體晶圓附接到該第二黏合側。
  9. 根據請求項8之方法,其中在該載體組合件中,該第一黏合側的邊緣部分被該基板裸露。
  10. 根據請求項8之方法,其中在該載體組合件中,該第一載體側的該邊緣部分保持被該黏合膠帶裸露。
  11. 根據請求項6之方法,該載體晶圓具有上側和下側以及互連該上側和該下側的一個或多個側面,其中施加該透明封裝包含以該透明封裝材料的部分至少部分地覆蓋該等一個或多個側面。
  12. 根據請求項11之方法,其中該一個或多個側面至少部分地被該透明封裝的該部分覆蓋在以下期間-施加該光譜濾光片層材料並產生該光譜濾光片層;-產生該等中間產品的晶圓級佈置;以及-施加該不透明封裝。
  13. 根據請求項6之方法,包含設置第一複製工具,包含具有倒角側成形表面的側部,其中,以下的一或兩者被進行: -施加該透明封裝;以及-施加該不透明封裝;包含-將該側部和該載體組合件佈置在其中該側部圍繞該載體組合件的模製位置中,使得該側成形表面被倒角以在從該載體晶圓指向該基板的垂直方向上打開;-藉由該側成形表面分別成形該透明封裝材料和該不透明封裝材料,同時保持該模製位置。
  14. 根據請求項13之方法,其中在該模製位置中,該側成形表面的任何部分指向具有從該載體晶圓指向該基板的垂直方向中的部件的方向中。
  15. 根據請求項1之方法,包含在施加該不透明封裝件之後並且在產生該等分割的模組之前,產生延伸到該基板中的一個或多個溝槽。
  16. 根據請求項15之方法,其中在產生該一個或多個溝槽期間,以膠帶介於二者之間的方式將該基板附接到剛性載體晶圓上,其中該一個或多個溝槽延伸到該膠帶中。
  17. 根據請求項1之方法,包含藉由向該等主動光學部件施加彈性封裝材料來對該等主動光學部件施加彈性封裝,該彈性封裝材料是彈性的和對於該特定波長範圍的光是半透明的。
  18. 根據請求項1之方法,包含在該產生該等分割的光學模組之後施加熱處理。
  19. 根據請求項1之方法,其中該等光學模組是近接感測器。
  20. 一種光學裝置,包含-基板構件;-可操作以發射或感測特定波長範圍的光的一個或多個主動光學部件;-對於該特定波長範圍的光是半透明的透明封裝材料,其中該透明封裝材料建立用於該一個或多個主動光學部件的包覆模製;-光譜濾光片層材料,被結構化在該透明封裝材料的面上,以設定一個或多個孔徑在每個該一個或多個主動光學部件上並與每個該一個或多個主動光學部件相關聯;-對於建立不透明壁結構的該特定波長範圍的光是不透明的不透明封裝材料;-對於該特定波長範圍的光並鄰接該不透明封裝材料的不透明塗層,其中該不透明塗層建立一個或多個孔徑光闌,其中該一個或多個孔徑光闌界定了由該光譜濾光片層材料設定的該一個或多個孔徑;其中該一個或多個主動光學部件被附接到該基板構件;其中該透明封裝材料被該不透明壁結構橫向包圍,其中該不透明塗層被設置在該透明封裝材料上;其中每個孔在由該不透明壁結構限定的壁之間;並且 其中該基板構件被設置在該透明封裝材料下。
  21. 根據請求項20之光學裝置,其中該光譜濾光片層材料對於該特定波長範圍的光是半透明的。
  22. 根據請求項20或21之光學裝置,其中該光譜濾光片層材料對於在該特定波長範圍之外的波長範圍的光是不透明的。
  23. 根據請求項20之光學裝置,其中該不透明壁結構包含至少一個壁,該至少一個壁具有背離該基板構件的頂端,其中存在以下的至少一個:-在該頂端的該壁的該不透明封裝材料是分裂的;-在該壁的該頂端中有一個切口。
  24. 根據請求項20之光學裝置,包含由該透明封裝材料製成的一個或多個被動光學部件。
  25. 根據請求項20之光學裝置,其中該不透明壁結構鄰接該基板構件的第一區域中的該基板構件的厚度小於由該第一區域包圍的第二區域中的該基板構件的厚度。
  26. 根據請求項20之光學裝置,包含彈性封裝材料,該彈性封裝材料建立用於該一個或多個主動光學部件的包覆模製,其中該透明封裝材料建立用於該彈性封裝材料的包覆模製。
  27. 根據請求項20之光學裝置,其中該不透明壁結構包含在橫截面中呈現L形的至少一個壁。
  28. 根據請求項20之光學裝置,其中該不透 明壁結構包含在橫截面中呈現大致T形的至少一個壁。
  29. 根據請求項20之光學裝置,其中該基板構件對於該特定波長範圍的光是不透明的,並且其中除了該一個或多個孔徑不被遮光之外,該光學裝置包含對於該特定波長範圍的光是遮光的外殼,該外殼包含該基板構件的至少一部分和該不透明封裝材料的至少一部分,並且其中該一個或多個主動光學部件位於該外殼之內。
  30. 根據請求項20之光學裝置,其中該光學裝置是近接感測器。
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