[发明专利]微电子成像单元和以晶片级制造微电子成像单元的方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有图像传感器的微电子成像单元和以晶片级制造此类成像单元的方法。

背景技术

微电子成像器用于数码相机、具有图片能力的无线装置和许多其它应用中。举例来说，手机和个人数字助理(PDA)中正并入微电子成像器以捕获并发送图片。随着微电子成像器变得越来越小且产生具有更高像素数目的更好图像，其成长速率也已经稳定增长。

微电子成像器包括使用电荷耦合装置(CCD)系统、互补金属氧化物半导体(CMOS)系统或其它固态系统的图像传感器。CCD图像传感器已经广泛用于数码相机和其它应用中。CMOS图像传感器还正快速变得非常流行，因为预期其会具有低生产成本、高良率和小尺寸。CMOS图像传感器能够提供这些优点是因为其是使用针对制造半导体装置开发的技术和设备来制造的。因此，对CMOS图像传感器以及CCD图像传感器进行“封装”以保护其精密组件并提供外部电接点。

图像传感器大体上包括排列在焦平面中的像素阵列。每一像素是包括光栅、光导体或光电二极管的光敏元件，其具有用于累积光生电荷的掺杂区。通常在成像器像素上方放置微透镜和彩色滤光片阵列。微透镜将光聚焦到每一像素的初始电荷累积区上。光的光子还可在穿过微透镜之后且在撞击在电荷累积区上之前，穿过彩色滤光片阵列(CFA)。常规技术使用具有聚合物涂层的单个微透镜，所述涂层在相应像素上方被图案化成正方形或圆形。可在制造期间加热微透镜来定形并固化微透镜。通过聚集来自大聚光区域的光并将所述光聚焦到相应像素的小感光区域上，微透镜的使用显著改进了成像装置的感光性。

因为需要减小成像器装置的尺寸并增加成像器分辨率，所以在微电子成像器中使用较小尺寸的像素越来越重要。然而，减小像素尺寸会增加当没有光入射在图像传感器上时图像传感器读出中存在的“噪声”或背景信号的问题。此噪声(称为“暗电流”)是承载图像传感器的衬底材料内的电子活动的结果。更具体地说，暗电流是将热发射电荷聚集在像素的电荷累积区中的结果。暗电流的量值取决于图像传感器结构和操作温度。

一种补偿暗电流的方法是通过掩蔽图像传感器周边处的一组像素，使得其不被暴露于光。因为入射光被阻挡而不能进入这些像素，所以这些像素中含有的信号仅由暗电流造成。这些暗参考像素用作用于校准图像传感器输出的“黑阶”参考。然而，一个问题是，因为极小的像素非常紧密地定位在一起，所以难以准确地将图像传感器周边处的暗参考像素与毗邻的有效像素分开。举例来说，因为暗参考像素并没有完全被遮挡，所以非常接近图像传感器的外边界的暗参考像素可捕捉来自入射光的信号。因此，在此类情况下，测量到的暗电流可能不代表图像传感器的真实暗信号。另外，并不希望将暗参考像素移动到有效像素的更远外侧以避免有关入射光的问题，因为那样做将增加图像传感器的尺寸。因此，需要增强封装微电子成像器的性能和精确度。

发明内容

无

附图说明

图1是说明根据本发明实施例的以晶片级封装微电子成像单元的方法的流程图。

图2A到2O是说明根据本发明实施例的用于形成导电互连件以提供背面接触垫阵列的方法的阶段的侧剖视图，所述方法用于晶片级封装微电子成像单元。

图3是说明具有多个成像电路小片的成像器工件的一部分的侧剖视图，所述成像电路小片具有根据图2A到2O中所描述的方法形成的导电互连件。

图4A是在对光敏层进行图案化和显影以在工件上形成多个离散体积的光敏材料之后的所述工件部分的侧剖视图。

图4B是图4A中所说明的工件部分的示意性俯视平面图。

图5是在向工件上沉积不透明材料之后的所述工件部分的侧剖视图。

图6A是在从工件移除光敏材料之后的所述工件部分的侧剖视图。

图6B是图6A中所说明的工件部分的示意性俯视平面图。

图7是在将覆盖衬底附接到工件之后的所述工件部分的侧剖视图。

图8是在使工件变薄以暴露位于工件背面处的导电互连件的一部分之后的所述工件部分的侧剖视图。

图9是在向工件背面上沉积介电层之后的所述工件部分的侧剖视图。

图10是在从工件背面移除介电层的一部分之后的所述工件部分的侧剖视图。

图11是在覆盖衬底中形成多个沟道之后的所述工件部分的侧剖视图。

图12是在用封装材料填充覆盖衬底中的沟道之后的所述工件部分的侧剖视图。

图13是在工件中形成多个沟道之后的所述工件部分的侧剖视图。

图14是在用封装材料填充工件中的沟道之后的所述工件部分的侧剖视图。