本發(fā)明涉及紅外探測(cè)器制作技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種晶圓級(jí)集成光學(xué)窗口及其制作方法。

背景技術(shù)：

目前，紅外技術(shù)在軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境、食品安全等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，主要應(yīng)用在光通信、傳感、熱成像等方面；隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代和“智慧時(shí)代”的到來，對(duì)紅外探測(cè)器的需求會(huì)越來越大，其生產(chǎn)成本和生產(chǎn)效率顯得非常重要。

通常，紅外探測(cè)器主要工作原理為：信號(hào)光通過光學(xué)窗口進(jìn)入器件(紅外探測(cè)器)，被器件內(nèi)的探測(cè)器芯片接收，將紅外信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，再進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。因此，光學(xué)窗口的封裝是紅外探測(cè)器生產(chǎn)過程中最重要的一步，直接關(guān)系到整個(gè)器件的成本、使用壽命和工作可靠性。

目前，紅外探測(cè)器的光學(xué)窗口主要為器件型，適合芯片級(jí)封裝，即單個(gè)光學(xué)窗口與單個(gè)探測(cè)器封裝；而單個(gè)晶圓上有多個(gè)探測(cè)器芯片，需要先對(duì)晶圓進(jìn)行切割獲得單個(gè)芯片，再與光學(xué)窗口進(jìn)行封裝，這種封裝形式效率低下且成本高昂。

另外，為了增加器件工作壽命，在器件中還需要添加吸氣劑，現(xiàn)有光學(xué)窗口上并未集成含有吸氣劑的結(jié)構(gòu)，需要后續(xù)在器件中額外添加吸氣劑，增加了工藝的復(fù)雜性和器件的體積。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種晶圓級(jí)集成光學(xué)窗口及其制作方法。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種晶圓級(jí)集成光學(xué)窗口，包括：

晶圓本體；

光學(xué)窗口，所述光學(xué)窗口與需要封裝的另一晶圓上探測(cè)器芯片的數(shù)量、位置對(duì)應(yīng)，在所述晶圓本體的第一表面上凹陷形成；

所述光學(xué)窗口包括與所述第一表面平行的底面，以及設(shè)置于所述第一表面與所述底面之間的過渡面；

吸氣劑層，設(shè)置于所述過渡面上，并由所述過渡面上延伸至所述底面上，沿所述底面邊緣設(shè)置。

作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，還包括：

增透膜層，以提高信號(hào)光的透過率；

所述增透膜層設(shè)置于所述晶圓本體上與所述第一表面平行相對(duì)的第二表面上；

所述增透膜層還設(shè)置于所述光學(xué)窗口的底面上。

作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，還包括：

焊料層，設(shè)置于所述晶圓本體的第一表面上。

作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述過渡面為一斜面。

為實(shí)現(xiàn)上述另一發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種晶圓級(jí)集成光學(xué)窗口的制作方法，包括以下步驟：

在晶圓本體上制作光學(xué)窗口；

所述光學(xué)窗口與需要封裝的另一晶圓上探測(cè)器芯片的數(shù)量、位置對(duì)應(yīng)，在所述晶圓本體的第一表面上凹陷形成；

所述光學(xué)窗口包括與所述第一表面平行的底面，以及設(shè)置于所述第一表面與所述底面之間的過渡面；

在所述光學(xué)窗口上制作吸氣劑層，所述吸氣劑層設(shè)置于所述過渡面上，并由所述過渡面上延伸至所述底面上，沿所述底面邊緣設(shè)置。

作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，還包括制作增透膜層，以提高信號(hào)光的透過率；

所述增透膜層設(shè)置于所述晶圓本體上與所述第一表面平行相對(duì)的第二表面上；

所述增透膜層還設(shè)置于所述光學(xué)窗口的底面上。

作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，還包括：

制作焊料層，所述焊料層設(shè)置于所述晶圓本體的第一表面上。

作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述過渡面為一斜面。

作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，通過干法蝕刻或濕法蝕刻在所述晶圓本體上制作所述光學(xué)窗口。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的技術(shù)效果在于：

本發(fā)明通過在晶圓本體上與需要封裝的另一晶圓的探測(cè)器芯片對(duì)應(yīng)設(shè)置若干光學(xué)窗口，可以實(shí)現(xiàn)晶圓級(jí)封裝，封裝完成后再進(jìn)行切割，具有生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施方式中一種晶圓級(jí)集成光學(xué)窗口的主視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中A-A向的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖2中A處的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施方式中一種晶圓級(jí)集成光學(xué)窗口的制作方法的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖所示的具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。但這些實(shí)施方式并不限制本發(fā)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)這些實(shí)施方式所做出的結(jié)構(gòu)、方法、或功能上的變換均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

本實(shí)施方式中相同或相似結(jié)構(gòu)采用了相同標(biāo)號(hào)。

以下提供本發(fā)明的一種實(shí)施方式：

請(qǐng)參見圖1至3，一種晶圓級(jí)集成光學(xué)窗口100，包括：

晶圓本體1；

光學(xué)窗口2，所述光學(xué)窗口2與需要封裝的另一晶圓(未圖示)上探測(cè)器芯片的數(shù)量、位置對(duì)應(yīng)，在所述晶圓本體1的第一表面11上凹陷形成；

所述光學(xué)窗口2包括與所述第一表面11平行的底面21，以及設(shè)置于所述第一表面11與所述底面21之間的過渡面22；

吸氣劑層3，設(shè)置于所述過渡面22上，并由所述過渡面22上延伸至所述底面21上，沿所述底面21邊緣設(shè)置。

需要說明的是，晶圓本體1為扁平結(jié)構(gòu)，第一表面11為晶圓本體1的一側(cè)端面。

晶圓本體1與設(shè)有探測(cè)器芯片的另一晶圓為兩塊相互獨(dú)立的晶圓，在晶圓本體1上與需要封裝的另一晶圓的探測(cè)器芯片對(duì)應(yīng)設(shè)置若干光學(xué)窗口2，并在封裝時(shí)將光學(xué)窗口2與探測(cè)器芯片對(duì)齊，可以實(shí)現(xiàn)晶圓級(jí)封裝，封裝完成后再進(jìn)行切割，具有生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低的優(yōu)點(diǎn)。

光學(xué)窗口2上設(shè)有吸氣劑層3，無需后續(xù)在器件中額外添加吸氣劑，降低了工藝的復(fù)雜性和器件的體積。

具體的，在本實(shí)施方式中吸氣劑層3的成份為Ti、Zr、V、Fe等材料。

進(jìn)一步的，一種晶圓級(jí)集成光學(xué)窗口100還包括：

增透膜層5，以提高信號(hào)光的透過率；

所述增透膜層5設(shè)置于所述晶圓本體1上與所述第一表面11平行相對(duì)的第二表面12上；

所述增透膜層5還設(shè)置于所述光學(xué)窗口2的底面21上。

具體的，在本實(shí)施方式中增透膜層5在光學(xué)窗口2的底面21上設(shè)置于不設(shè)有吸氣劑層3的區(qū)域(底面21中部區(qū)域)。

一種晶圓級(jí)集成光學(xué)窗口100，還包括：

焊料層6，設(shè)置于所述晶圓本體1的第一表面11上。

具體的，在本實(shí)施方式中焊料層6設(shè)置在第一表面11上不設(shè)有光學(xué)窗口2的區(qū)域，利用真空鍍膜或電鍍方法鍍制金屬化焊料層6，焊料層6的成份為Ti、Pt、Cr、Ni、Au、Ag、In、Sn、Cu、W等材料的一種或多種組合。

再者，在本實(shí)施方式中所述過渡面22為一斜面。

請(qǐng)參見圖4，一種晶圓級(jí)集成光學(xué)窗口的制作方法，包括以下步驟：

S1.在晶圓本體上制作光學(xué)窗口；

所述光學(xué)窗口與需要封裝的另一晶圓上探測(cè)器芯片的數(shù)量、位置對(duì)應(yīng)，在所述晶圓本體的第一表面上凹陷形成；

所述光學(xué)窗口包括與所述第一表面平行的底面，以及設(shè)置于所述第一表面與所述底面之間的過渡面；

S4.在所述光學(xué)窗口上制作吸氣劑層，所述吸氣劑層設(shè)置于所述過渡面上，并由所述過渡面上延伸至所述底面上，沿所述底面邊緣設(shè)置。

進(jìn)一步的，一種晶圓級(jí)集成光學(xué)窗口的制作方法，還包括:

S2.制作增透膜層，以提高信號(hào)光的透過率；

所述增透膜層設(shè)置于所述晶圓本體上與所述第一表面平行相對(duì)的第二表面上；

所述增透膜層還設(shè)置于所述光學(xué)窗口的底面上。

一種晶圓級(jí)集成光學(xué)窗口的制作方法，還包括：

S3.制作焊料層，所述焊料層設(shè)置于所述晶圓本體的第一表面上。

在本實(shí)施方式中，所述過渡面為一斜面，并且通過干法蝕刻或濕法蝕刻在所述晶圓本體上制作所述光學(xué)窗口。

需要說明的是，以上制作增透膜層、焊料層、吸氣劑層的步驟也可以為其它順序。

以下結(jié)合一實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的制作方法具體說明。

1.在晶圓本體上，采用光刻、蝕刻工藝形成一定深度的凹陷部(光學(xué)窗口)，可以為干法蝕刻或濕法蝕刻。

具體的，在晶圓本體要蝕刻的面上(第一表面上)通過蒸鍍或?yàn)R射工藝制作保護(hù)層，保護(hù)層可以為SiN、SiO₂或SiO等；

在保護(hù)層上旋涂光刻膠、曝光、顯影，露出需要蝕刻的區(qū)域；

蝕刻掉未被光刻膠保護(hù)的保護(hù)層，露出晶圓本體的基底；

去掉光刻膠；

通過濕法蝕刻或干法蝕刻出一定深度的凹陷部；

去掉晶圓本體表面的保護(hù)層，光學(xué)窗口制作完畢。

2.在光學(xué)窗口中，和晶圓本體的第二表面分別鍍制增透膜層以提高信號(hào)光的透過率；

3.在晶圓本體第一表面未蝕刻位置利用真空鍍膜或電鍍方法鍍制金屬化焊料層，其成份為Ti、Pt、Cr、Ni、Au、Ag、In、Sn、Cu、W等材料的一種或多種組合；

4.在光學(xué)窗口的過渡面和底面的邊緣部分位置形成薄膜型吸氣劑層，吸氣劑層的成份為Ti、Zr、V、Fe等。

本發(fā)明通過在晶圓本體上與需要封裝的另一晶圓的探測(cè)器芯片對(duì)應(yīng)設(shè)置若干光學(xué)窗口，可以實(shí)現(xiàn)晶圓級(jí)封裝，封裝完成后再進(jìn)行切割，具有生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低的優(yōu)點(diǎn)。

最后應(yīng)說明的是：以上實(shí)施方式僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施方式所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施方式技術(shù)方案的精神和范圍。