[发明专利]用于在晶片级生产透镜元件和封装的辐射敏感器件的方法

说明书

生产方法(100)包括借助于热和压力将半导体材料的球元件(14)固定(200)到载体基板(22)；以及对固定到载体基板(22)的球元件(14)进行一侧减薄(300)，以形成半导体材料的平凸透镜元件(24)。

技术领域

本发明涉及晶片级的于透镜元件的生产方法，并且涉及用于在晶片级生产封装的辐射敏感器件的方法，并且尤其涉及用于在晶片级生产平凸硅透镜以及在晶片级生产封装的IR辐射敏感传感器元件的方法。

背景技术

由于IR传感器的廉价的制造方法，对廉价的光学IR部件的需求也增加了，特别是对于透镜。硅是用于此的合适材料，因为硅在宽范围内（特别是在3-5µm和8-25µm的技术上重要的IR范围内）基本是透明的。由于已经通过微电子工艺和微系统技术工艺的方法在硅晶片上生产了非制冷IR传感器（诸如热电堆或辐射热计），因此也需要在晶片级生产硅透镜。

但是，当前用于硅透镜的基于晶片的生产方法均具有具体的缺点，特别是当透镜要具有短焦距时。这些具有紧密曲率半径（ROC）的透镜还具有相对高的在50-200µm范围内的上升高度，这取决于透镜的孔径的直径。因此，基于等离子体蚀刻方法的生产方法需要相对长且昂贵的蚀刻过程。

当前最重要的晶片级的硅透镜生产方法如下：

a）从光致抗蚀剂生产透镜，通过将光致抗蚀剂结构滴下或将其熔化到硅晶片上，然后将等离子体刻蚀到硅基板上来进行涂覆，其中将抗蚀剂结构剥离到将透镜结构转移到硅基板中的程度。

b）借助于灰色阴影光刻由光致抗蚀剂生产透镜结构。在此，随后，也以尽可能准确的形状通过等离子体蚀刻将抗蚀剂结构转移到硅基板中。

c）湿化学蚀刻：在此，使用具有大量开口的封闭的光致抗蚀剂结构。各向同性蚀刻侵蚀可以经由这些开口的密度、尺寸和位置来控制，使得可以产生透镜状的结构。

但是，所有这些过程的共同点是，很难满足对透镜形状准确性的高要求。特别地，很难确保整个晶片上结构化过程的质量。因此，总而言之，晶片的产量是非常成问题的，尤其是在必须确保单个晶片上的非常大的产量的背景下。

从当前的现有技术出发，本发明的目的是提供改进的且更有效的晶片级的用于诸如硅透镜的透镜元件以及用于IR辐射敏感的传感器元件的生产方法。

特别地，需要在晶片级尽可能精确地生产硅透镜，并且能够将它们仍在晶片级与诸如IR传感器之类的器件以气密密封的方式接合。在此，IR透镜也应当是器件（IR传感器）的真空密封盖的组成部分（integer component）。但是，为此，晶片应当具有非常大的产率（97％），因为否则许多器件由于安装在其上的有缺陷的透镜而失效。

发明内容

一种生产方法100包括以下步骤：提供202在其上布置有球元件14的第一部分基板10，提供包括玻璃材料层30；44；74的第二部分基板30；40；56；60；70；71，将第二部分基板30；40；56；60；70；71布置222在设有球元件14的第一部分基板10上，借助于退火和施加机械压力，将球元件14固定200到第二部分基板的玻璃材料层30；44；54，从固定到玻璃材料层30；44；54；74的球元件14移除第一部分基板10，以及对固定在第二部分基板30；40；56；60；70；71的玻璃材料层30；44；54；74的球元件14进行一侧减薄300以获得平凸透镜元件24。

用于在晶片级生产封装器件的方法包括以下步骤：生产设有平凸透镜元件的载体基板，其中球元件14包括半导体材料，例如借助于压力和热量将半导体材料22的球元件14固定到载体基板22，并且其中在一侧上对固定到载体基板22的球元件14进行减薄，以形成半导体材料的平凸透镜元件24；提供具有多个器件的器件基板；将基板布置在另一基板上，使得布置在载体基板上的透镜元件与器件基板的相关联器件对准；以及切割在其上布置有器件基板的载体基板，以获得每个均设有至少一个透镜元件的切割器件。