[发明专利]由叠置元件组成的微结构的集体性制造过程

说明书

技术领域

本发明整体涉及叠置粘接的微结构的集体性制造，尤其应用于集成电路的制造，并且可扩展至采用与集成电路采用的工艺相类似的集体性工艺所制造的微型机器结构。这些微型机器结构在其结合了电和机械功能(例如压力微传感器，加速度微传感器等)时称为MEMS，在其结合了电和光学功能(图像传感器，显示器)时称为MOEMS。

背景技术

为了仅仅通过举例而使得本发明更加清楚的理解，将更精确地描述制造电子图像传感器的应用。电子图像传感器通常用于例如形成数字相机的核心部件。其将投影至其检测表面的图像转换为电子信号。

传统上，图像传感器是在硅衬底上形成的单片电子集成电路。在该衬底的表面上，一方面形成光检测器矩阵，另一方面还形成称为“驱动器”的外围电子电路。驱动器用于驱动该矩阵以及提取并处理电子信号，该电子信号由矩阵输出并且以电子形式表示物镜投影于该矩阵上的图像。

因此，该单片集成电路用于在相机中与投影光学系统(一个透镜或几个叠置的透镜)组合，该投影光学系统将待检测的图像投影至该矩阵的光敏表面上。该投射光学系统可以形成传感器的一部分，即，其可以与位于其上表面前面的传感器集成在一起，或者其可以是独立的并形成相机的一部分。然而，即使其是独立的，在传感器本身上提供另外一种光学元件，例如在传感器制造过程中直接安放在传感器上的透明保护晶片或者光学滤光器，也是非常有用的。这不仅仅可以用于可见光范围内的摄影，也可以用于例如X射线成像领域，在该情况下，最好在传感器的制造过程中将闪烁器物质的晶片以及光学上的在闪烁器与光检测器矩阵之间的纤维光学晶片安放在传感器上。

因此，可以给出多个示例，其中，有用的是将具有电子功能的集成电路与机械或光学结构相结合，该机械或光学结构在最初并没有形成与实际集成电路相同的衬底的一部分，而是在其制造过程中必须附着于该衬底。最简单的示例是在图像传感器上的透明晶片，将继续针对此简单情形进行解释，尽管本发明能够应用于上面提及的其他结构(透镜，纤维晶片等)，或者甚至于是简单的保护覆盖层(不管透明与否)，或者电子电路板的叠置。将会看到的是，将保护平板或者另一个结构转移至集成电路上迄今为止仍然存在很多问题，并且本发明的目的是解决这些问题。

传统上，集成电路的制造是从硅晶片开始集体性地执行的。通过连续操作，即层的沉积、这些层的光刻以及化学蚀刻或离子蚀刻，可以在该晶片上形成按照行和列的阵列排列的大量相同的单个集成电路。接下来，将该晶片切割成单个的“芯片”，其每一个都对应于单个的集成电路。随后将每个芯片安放在单个封装中。

当必须将透明玻璃平板附着至集成电路的前表面上时，在将该集成电路安放在其单个的封装中之前，首先要将该平板切割为期望的尺寸(比芯片自身的尺寸稍小)，然后将其粘接至所述芯片的上表面。以下，术语芯片或衬底的“上表面”或“前表面”指的是这种表面：即，在该表面上通过连续的沉积和蚀刻操作形成了构成图像传感器电子功能的电路部件。在这些部件中，存在多个触点，用于与传感器外部进行电连接、控制传感器以及接收表示图像的信号。这些触点位于所述芯片的外围并且必须保持是可接触到的，以便能够被焊接至封装上的连接管脚。这就是为什么要将透明玻璃平板切割为比芯片的表面更小的尺寸-芯片外围的触点必须不会被玻璃平板所遮盖。

此制造技术意味着透明晶片必须单个地粘接至每个芯片。因此该粘接步骤并不是用于由多个芯片组成的整个晶片的集体性步骤。为了减少制造成本，则希望该步骤是集体性步骤。另外，如果该粘接步骤在切割之前集体性地实行，则该透明平板能够保护芯片免受由切割操作造成的灰尘污染，这和粘接仅发生在切割之后的情况是不同的。

然而，集体性制造技术遇到了基本困难：如果将玻璃平板粘结至晶片，则此玻璃平板将覆盖所有的芯片，即，不仅覆盖光敏矩阵及其驱动器，而且还覆盖所述触点，因此难以接触到它们。

解决此困难的集体性制造技术已经提出。因此，美国专利6040235提出了一项技术，其在于：在粘接了透明平板之后制造具有倾斜侧壁的沟渠，该侧壁切割触点，随后将金属沉积在该沟渠中并与触点的切割部分相接触。该沟渠中沉积的金属最高可以达到所述平板的上表面，以形成可接触到的新触点。此技术比较复杂——其使用在微电子技术中不常用工艺步骤，并且构造在沟渠内的触点并不容易。