自發(fā)光互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體影像傳感器封裝的制作方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體影像傳感器產(chǎn)品有許多用途，舉例來說，使用在相機(jī)內(nèi)，在智能手機(jī)內(nèi)，和在醫(yī)學(xué)影像成像器內(nèi)。所有上述的裝置需要外部的光源。這在醫(yī)學(xué)的內(nèi)視鏡產(chǎn)品上尤其明顯。因?yàn)樵谏眢w里是黑暗的，內(nèi)視鏡的尖端需要一光源。第二，由于內(nèi)科檢查必須深入身體內(nèi)的孔洞，內(nèi)視鏡末端必須小型化，例如氣道的支流或血管。因此，輔助光源的需求有時(shí)候可能成為進(jìn)一步小型化內(nèi)視鏡的限制因素。尤其如該照明源需要一電源傳遞是統(tǒng)會(huì)使設(shè)計(jì)復(fù)雜化。
[0002]傳統(tǒng)的內(nèi)視鏡產(chǎn)品具有分離的照明是統(tǒng)和檢測(cè)是統(tǒng)。這些可以透過授權(quán)給Shipp的美國(guó)專利號(hào)6，449，006，和其相關(guān)的光學(xué)組裝或可在授權(quán)給Ishigami的美國(guó)專利號(hào)8，308，637中舉例說明。圖1說明在先前技術(shù)中一般性質(zhì)的一內(nèi)視鏡是統(tǒng)100。一內(nèi)視鏡102是由成像頭104所組成可選性的連接在鎖環(huán)106的上，一互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體影像封裝108包括一透鏡與一光偵測(cè)器數(shù)組，像是一光電二極管數(shù)組(沒有圖標(biāo))。該影像封裝108是被許多發(fā)光二極管110，112所包圍。線束114藉由各自獨(dú)立的導(dǎo)線分配至各發(fā)光二極管110，112和互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體影像封裝108將該成像頭104與一主控制器116耦合以提供訊號(hào)接收，經(jīng)由處理形成可見的影像。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明揭露的方式克服了上述的問題，且藉由結(jié)合了可能需要為成像提供照明的一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管的一互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體影像封裝提升該技術(shù)。
[0004]在一實(shí)施例中，一微電子芯片載有一互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體影像傳感器是藉由整合一發(fā)光二極管發(fā)射器和該芯片來改良，使得該二極管發(fā)射器和該芯片共享一相同基板。舉例來說，此整合組件是可形成于一芯片封裝且利于一內(nèi)視鏡，照相機(jī)或其他成像設(shè)備的照明時(shí)使用。
[0005]就一方面而言，該基板是可由硅所組成，但是較佳選擇為砷化鎵。該微電子芯片的一發(fā)光二極管部分區(qū)域是可形成于砷化鋁鎵的上。在此范例中，該互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器部分區(qū)域是可形成于砷化銦鎵的上。該微電子芯片是可包含其他該微電子芯片的協(xié)助運(yùn)作電路且該電路是可形成于未處理的砷化鎵的上。
[0006]在一方面，該微電子芯片是可包括一發(fā)光二極管透鏡間隔，其是用以提供該發(fā)光二極管發(fā)射器所投射的光線一第一光學(xué)路徑。一互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器透鏡間隔是可提供一使光線傳遞至該互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器的一第二光學(xué)路徑。一光分路器是可設(shè)置于該發(fā)光二極管透鏡間隔與該互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器透鏡間隔的間，是實(shí)質(zhì)上將該第一光學(xué)路徑與該第二光學(xué)路徑隔離。
[0007]在一方面，該發(fā)光二極管發(fā)射器和該互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體影像傳感器經(jīng)由在該微電子芯片上的至少一共享電性連接來共享電源。舉例來說，該共享電性連接是可為一共享電源線與/或一共享接地線。
[0008]在該微電子芯片上的該互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器是可配置在一前面照射方向或一背面照射方向。
【附圖說明】
[0009]圖1是為一先前技術(shù)的一具照明的內(nèi)視鏡尖端。
[0010]圖2是為一發(fā)光二極管。
[0011]圖3是為可適用于本發(fā)明的一發(fā)光二極管芯片。
[0012]圖4A顯示由一發(fā)光二極管芯片自復(fù)數(shù)個(gè)方向所發(fā)射的光，且圖4B顯示光源被一反射表面制約而限制方向的一類似結(jié)構(gòu)。
[0013]圖5顯示于一發(fā)光二極管芯片上整合一互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器，且共享基板與電源線。
[0014]圖6是為一類似圖5的組件，但具有不同的共享電源的配置。
[0015]圖7是為建構(gòu)在一共享基板的一互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器與一發(fā)光二極管芯片且在該基板上具有共享導(dǎo)線以共享電源的一芯片封裝，其中該封裝包括同時(shí)覆蓋于一發(fā)光二極管芯片與互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器的一透鏡。
[0016]圖8是為建構(gòu)在一共享基板的一互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器與一發(fā)光二極管芯片且在該基板上具有共享導(dǎo)線以共享電源的一芯片封裝，其中該封裝包括一透鏡，是至少覆蓋于該發(fā)光二極管芯片及該互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器的其中的一者。
[0017]圖9是為一包含一發(fā)光二極管芯片與一互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器的芯片封裝的制造工序流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]一照明光源是可根據(jù)如下說明的不同實(shí)施例與一互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體成像封駐么士入衣彡口口 O
[0019]共享電性連接的互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器與光學(xué)二極管
[0020]一光學(xué)二極管，例如一發(fā)光二極管，是可形成一芯片置入一互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器封裝的周圍結(jié)構(gòu)。更具體的說，該發(fā)光二極管使用互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器封裝既有的電性導(dǎo)線。典型的互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體封裝使用30到50毫瓦的功率，但是發(fā)光二極管是可使用100到150毫瓦的功率，所以此需求是可很容易地容納在互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體電源線的設(shè)計(jì)中。而且，發(fā)光二極管是可具有或不具有透鏡。如果需要50毫米的一光照范圍，則該發(fā)光二極管可能需要一透鏡來向外投射光線。如果光照范圍小于50毫米，則該發(fā)光二極管可能不需要一透鏡來向外投射光線。
[0021]圖2顯示一習(xí)知技術(shù)的發(fā)光二極管200的一基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。發(fā)光二極管的芯片202是該發(fā)光二極管的核心，但它是該發(fā)光二極管很小的部分。該發(fā)光二極管芯片202是被大型支架結(jié)構(gòu)所環(huán)繞，包括與一陰極206連接的一砧座204，與一陽極210連接的一支柱208，圍繞該芯片202且集中光線至一正面方向214的一反射空腔212，一焊線216，和一透鏡218，例如一環(huán)氧樹脂透鏡外殼。在如下討論實(shí)施例的上下文中會(huì)明白該發(fā)光二極管芯片202是被挑出且藉共享電源和/或接地線與該互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器結(jié)合。不再需要如圖2所示包括該砧座204和支柱208的額外的大型發(fā)光二極管組件。
[0022]圖3是該發(fā)光二極管芯片202的一剖視圖。該發(fā)光二極管芯片202是形成在一包括三族和/或五族元素的一基板300上，例如磷砷化鎵(GaAsP)或磷化鋁銦鎵(AlGaInP)。值得注意的，該發(fā)光二極管基板是可由硅以外的物質(zhì)所制成，而傳統(tǒng)上互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體用硅來構(gòu)成。光源產(chǎn)生部分區(qū)域是為夾在一 η型摻雜層304與一 P型摻雜層306的發(fā)光磊晶層302。藉由在發(fā)光二極管芯片202的頂端的一 P型接觸308來形成至ρ型摻雜層的電性連接。
[0023]一般而言，發(fā)光磊晶層302在兩個(gè)方向放出光線-朝上和側(cè)向。圖4Α說明光源是從一矩形磊晶層302a內(nèi)的一點(diǎn)光源400a朝向上方402a和側(cè)面方向404a，406a被放射出來。圖4B說明光源是從一圓柱型磊晶層302b內(nèi)的一點(diǎn)光源400b藉由一圓錐形反射空腔408的作用后僅朝上方402b發(fā)射光線。
[0024]圖5中說明第一個(gè)共享電性接線的實(shí)施例。在此，一發(fā)光二極管芯片500與其關(guān)聯(lián)的反射表面502和互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器504在該傳感器的載體506上結(jié)合。舉例來說，電性導(dǎo)線的電源線508和接地線510是位于載體506上。該發(fā)光二極管芯片500與互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器504共享這些電性導(dǎo)線，舉例來說，在該傳感器504的周圍512共享電源藕合配置。然而圖5僅說明了一個(gè)發(fā)光二極管芯片500與該互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器504相連，但也可存在著許多發(fā)光二極管與一單一個(gè)傳感器結(jié)合。該互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器504是可是為金屬層是位于光電二極管的上的前面照射型或金屬層是位于光電二極管的相反方向的背面照射型的兩者的一。因?yàn)樵撾娦詫?dǎo)線是位于載體層，前面照射型和背面照射型兩種架構(gòu)都能運(yùn)作。
[0025]在第二個(gè)實(shí)施例中，該發(fā)光二極管芯片與其相關(guān)的反射面是在該互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器芯片周圍結(jié)合。圖6顯示一具有0.9毫米乘0.9毫米的互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器數(shù)組600，包含有圍繞在像素?cái)?shù)組或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器608的周圍的一電源線602和一接地線604后，具有0.25毫米乘0.25毫米大小。該發(fā)光二極管芯片(未顯示)是可位于電源線和接地線602，604的上，而且是可跟互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器608共享電源和接地。在此實(shí)施例中，該互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器608必須為前面照射，因?yàn)樵谥車?06的電性導(dǎo)線是在可觸及包含光電二極管的影像數(shù)組或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器608的同一側(cè)。
[0026]與發(fā)光二極管結(jié)合的透鏡化攝影機(jī)芯片
[0027]前述圖5與圖6的實(shí)施例可以進(jìn)一步藉由增加的一單一光學(xué)分割透鏡分割由發(fā)光二極管所投射光線與互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器所收集光線來改進(jìn)。這概念運(yùn)用于半導(dǎo)體堆棧方法來制造如晶圓結(jié)構(gòu)層的晶圓級(jí)光學(xué)組件。將光學(xué)晶圓結(jié)構(gòu)整合到互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器封裝中形成一單一芯片。產(chǎn)生一整合芯片產(chǎn)品，可以在具有非常小的芯片覆蓋區(qū)和用來制造超