半導(dǎo)體器件和電子裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件和電子裝置。更加特別地，本發(fā)明涉及不會(huì)發(fā)生透鏡變形的半導(dǎo)體器件和電子裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體技術(shù)的最近的發(fā)展中，作為增加集成度的新摩爾(More-Moore)技術(shù)的替代方案，用來(lái)在垂直方向上堆疊元件從而構(gòu)造三維結(jié)構(gòu)的三維多層技術(shù)作為超越摩爾(Beyond-Moore)技術(shù)已經(jīng)吸引了人們的注意。難以設(shè)計(jì)互連配線層的二維布局，這導(dǎo)致大的功耗。已經(jīng)提出了三維互連配線布局能夠降低功耗或提高處理速度，在所述三維互連配線布局中，具有各種功能的電路模塊被劃分成多層，且芯片被連接在一起。也已經(jīng)提出:在封裝中運(yùn)用三維多層技術(shù)的晶圓級(jí)封裝的使用能夠降低成本和尺寸。
[0003]特別地，使用了相機(jī)模塊的電子裝置(諸如移動(dòng)電話(huà)等)要求進(jìn)一步小型化。固態(tài)圖像傳感器被設(shè)置在陶瓷封裝中并且將玻璃板附接至表面以使固態(tài)圖像傳感器得到封裝的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足這樣的要求。
[0004]因此，作為在玻璃與固態(tài)圖像傳感器之間存在空腔的常規(guī)封裝結(jié)構(gòu)的代替方案，當(dāng)前正在研發(fā)玻璃板被直接附接至微透鏡這樣的結(jié)構(gòu)。已經(jīng)提出，在以低背化和小型化為目標(biāo)的這樣的無(wú)腔封裝結(jié)構(gòu)中，微透鏡由SiN(氮化硅)形成，SiN是具有高折射率(高折射)的無(wú)機(jī)材料，以此使微透鏡與填充微透鏡的表面部的空腔的樹(shù)脂之間的折射率具有差異(參見(jiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)I)。
[0005]當(dāng)微透鏡由透明的且具有高折射率的SiN形成時(shí)，SiN具有造成高的膜應(yīng)力的傾向。因此，會(huì)出現(xiàn)這樣的問(wèn)題:由于微透鏡與底層樹(shù)脂之間膜應(yīng)力的顯著差異，產(chǎn)生了諸如斑點(diǎn)(blemish)或變形等缺陷表面。為了解決該問(wèn)題，已經(jīng)提出:插入至少一個(gè)應(yīng)力減小層(參見(jiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)2)。
[0006]引用列表
[0007]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0008]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:JP 2003-338613號(hào)公報(bào)
[0009]專(zhuān)利文獻(xiàn)2:JP 2012-023251號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]技術(shù)問(wèn)題
[0011]當(dāng)微透鏡由高折射率(高折射)的無(wú)機(jī)材料(例如，SiN等)形成在樹(shù)脂上時(shí)，如果微透鏡層的形狀具有非均勻區(qū)域，那么應(yīng)力平衡因SiN而失去，這就會(huì)具有造成高的膜應(yīng)力的傾向，從而導(dǎo)致很可能出現(xiàn)褶皺或變形。
[0012]當(dāng)諸如褶皺或變形等缺陷表面出現(xiàn)時(shí)，晶圓表面或芯片的均勻性等劣化，導(dǎo)致集光特性劣化。因此，需要能夠保持應(yīng)力平衡且因此免于褶皺或變形的構(gòu)造。
[0013]考慮到上述這些情況做出本發(fā)明，本發(fā)明提供了能夠保持應(yīng)力平衡且因此免于褶皺或變形并且具有良好的集光特性的圖像傳感器。
[0014]問(wèn)題的解決方案
[0015]根據(jù)本發(fā)明的方面，提出第一半導(dǎo)體器件，其包括:多層基板，所述基板包含光學(xué)元件；透光板，所述透光板設(shè)置在所述基板上并且覆蓋所述光學(xué)元件；和透鏡，所述透鏡由無(wú)機(jī)材料制成并且設(shè)置在所述基板與所述透光板之間。當(dāng)俯視觀察所述基板時(shí)，在形成有所述光學(xué)元件的有效感光區(qū)域的外側(cè)的一部分設(shè)置有具有與所述透鏡的每單位面積強(qiáng)度相同的強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)。
[0016]還能夠包括設(shè)置在所述透鏡下方的第一有機(jī)材料層和設(shè)置在所述透鏡上方的第二有機(jī)材料層。
[0017]所述結(jié)構(gòu)能夠具有與所述透鏡相同的形狀并且能夠由所述無(wú)機(jī)材料形成。
[0018]所述結(jié)構(gòu)能夠是平面膜，所述平面膜由與所述透鏡相同的材料形成且具有與所述透鏡相同的每單位面積體積。
[0019]所述結(jié)構(gòu)能夠是被設(shè)計(jì)為具有與所述透鏡相同的每單位面積強(qiáng)度的平面膜。
[0020]還能夠包括膜，所述膜的一端被設(shè)置為所述透鏡的延伸且另一端連接至所述基板的預(yù)定層。
[0021]所述膜能夠被連續(xù)地設(shè)置為包圍所述有效感光區(qū)域。
[0022]所述膜能夠被非連續(xù)地設(shè)置為包圍所述有效感光區(qū)域。
[0023]所述無(wú)機(jī)材料能夠是氮化娃。
[0024]所述半導(dǎo)體器件能夠是背面照射型攝像元件。
[0025]所述半導(dǎo)體器件能夠是正面照射型攝像元件。
[0026]根據(jù)本發(fā)明方面的第一半導(dǎo)體器件包括:多層基板，所述基板包含光學(xué)元件；透光板，所述透光板設(shè)置在所述基板上并且覆蓋所述光學(xué)元件；和透鏡，所述透鏡由無(wú)機(jī)材料制成并且設(shè)置在所述基板與所述透光板之間。當(dāng)俯視觀察所述基板時(shí)，在形成有所述光學(xué)元件的有效感光區(qū)域的外側(cè)的一部分設(shè)置有具有與所述透鏡的每單位面積強(qiáng)度相同的強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提出了第二半導(dǎo)體器件，其包括:多層基板，所述基板包含光學(xué)元件；透光板，所述透光板設(shè)置在所述基板上并且覆蓋所述光學(xué)元件；和透鏡，所述透鏡由無(wú)機(jī)材料制成并且設(shè)置在所述基板與所述透光板之間。所述透鏡的一部分被由與所述透鏡相同的材料形成的膜連接至所述基板的預(yù)定層。
[0028]根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的第二半導(dǎo)體器件包括:多層基板，所述基板包含光學(xué)元件；透光板，所述透光板設(shè)置在所述基板上并且覆蓋所述光學(xué)元件；和透鏡，所述透鏡由無(wú)機(jī)材料制成并且設(shè)置在所述基板與所述透光板之間。所述透鏡的一部分被由與所述透鏡相同的材料形成的膜連接至所述基板的預(yù)定層。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提出了一種電子裝置，其包括:半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件包括多層基板、透光板和透鏡，所述基板包含光學(xué)元件，所述透光板設(shè)置在所述基板上并且覆蓋所述光學(xué)元件，所述透鏡由無(wú)機(jī)材料制成并且設(shè)置在所述基板與所述透光板之間，其中，當(dāng)俯視觀察所述基板時(shí)，在形成有所述光學(xué)元件的有效感光區(qū)域的外側(cè)的一部分設(shè)置有具有與所述透鏡的每單位面積強(qiáng)度相同的強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)；和信號(hào)處理單元，所述信號(hào)處理單元對(duì)從所述半導(dǎo)體器件輸出的像素信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理。
[0030]根據(jù)本發(fā)明方面的電子裝置包括:多層基板，所述基板包含光學(xué)元件；透光板，所述透光板設(shè)置在所述基板上并且覆蓋所述光學(xué)元件；和透鏡，所述透鏡由無(wú)機(jī)材料制成并且設(shè)置在所述基板與所述透光板之間。此外，當(dāng)俯視觀察所述基板時(shí)，在形成有所述光學(xué)元件的有效感光區(qū)域的外側(cè)的一部分設(shè)置有具有與所述透鏡的每單位面積強(qiáng)度相同的強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)。此外，對(duì)從所述半導(dǎo)體器件輸出的像素信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理。
[0031]本發(fā)明的有益效果
[0032]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供保持應(yīng)力平衡且因此免于褶皺或變形并且具有良好的集光特性的圖像傳感器。
【附圖說(shuō)明】
[0033]圖1是示出了 CMOS圖像傳感器的示例性構(gòu)造的系統(tǒng)構(gòu)造圖。
[0034]圖2是示出了含有應(yīng)用了本發(fā)明的CMOS圖像傳感器的半導(dǎo)體封裝的示例性構(gòu)造的橫截面圖。
[0035]圖3用于說(shuō)明各區(qū)域。
[0036]圖4是示出了第二實(shí)施例的半導(dǎo)體封裝的構(gòu)造的橫截面圖。
[0037]圖5是示出了第三實(shí)施例的半導(dǎo)體封裝的構(gòu)造的橫截面圖。
[0038]圖6是示出了第四實(shí)施例的半導(dǎo)體封裝的構(gòu)造的橫截面圖。
[0039]圖7是示出了第五實(shí)施例的半導(dǎo)體封裝的構(gòu)造的橫截面圖。
[0040]圖8是示出了第六實(shí)施例的半導(dǎo)體封裝的構(gòu)造的橫截面圖。
[0041 ]圖9用于說(shuō)明固定件(anchoring)的布置。
[0042]圖10是示出了第七實(shí)施例的半導(dǎo)體封裝的構(gòu)造的橫截面圖。
[0043]圖11用于說(shuō)明電子裝置的構(gòu)造。
【具體實(shí)施方式】
[0044]現(xiàn)在將說(shuō)明用于實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施例(以下被稱(chēng)為實(shí)施例)。
[0045]注意，將以下面的順序進(jìn)行說(shuō)明。
[0046]1.攝像裝置的構(gòu)造
[0047]2.第一實(shí)施例的半導(dǎo)體封裝的構(gòu)造
[0048]3.第二實(shí)施例的半導(dǎo)體封裝的構(gòu)造
[0049]4.第三實(shí)施例的半導(dǎo)體封裝的構(gòu)造
[0050]5.第四實(shí)施例的半導(dǎo)體封裝的構(gòu)造
[0051]6.第五實(shí)施例的半導(dǎo)體封裝的構(gòu)造
[0052]7.第六實(shí)施例的半導(dǎo)體封裝的構(gòu)造
[0053]8.第七實(shí)施例的半導(dǎo)體封裝的構(gòu)造
[0054]9.電子裝置的構(gòu)造
[0055]<攝像裝置的構(gòu)造>
[0056]圖1是概略地示出了可應(yīng)用本發(fā)明的攝像裝置(例如，作為一種X-Y尋址攝像裝置的CMOS圖像傳感器等)的構(gòu)造的系統(tǒng)構(gòu)造圖。在這里，CMOS圖像傳感器指的是利用或部分使用CMOS工藝而制成的圖像傳感器。
[0057]圖1的CMOS圖像傳感器100包括像素陣列單元111和周邊電路單元，像素陣列單元111形成在半導(dǎo)體基板(未示出)上，周邊電路單元集成在設(shè)置有像素陣列單元111的同一半導(dǎo)體基板上。周邊電路單元例如包括垂直驅(qū)動(dòng)單元112、列處理單元113、水平驅(qū)動(dòng)單元114和系統(tǒng)控制單元115。
[0058]CMOS圖像傳感器100還包括信號(hào)處理單元118和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元119。信號(hào)處理單元118和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元119可以安裝在設(shè)置有CMOS圖像傳感器100的同一基板上，或可以設(shè)置在與設(shè)置有CMOS圖像傳感器100的基板不同的另一基板上。此外，信號(hào)處理單元118和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元119各自的處理可以是通過(guò)設(shè)置在與設(shè)置有CMOS圖像傳感器100的基板不同的另一基板上的外部信號(hào)處理單元(例如，數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)電路或軟件)進(jìn)行的處理。
[0059]像素陣列單元111包括具有根據(jù)受光量來(lái)產(chǎn)生光電荷并進(jìn)行存儲(chǔ)的光電轉(zhuǎn)換單元的單位像素(以下也被簡(jiǎn)稱(chēng)為“像素”)。單位像素在行方向和列方向上(即，以矩陣的形式)二維地布置。在這里，行方向指的是像素被布置在像素行中的方向(即，水平方向)，且列方向指的是像素被布置在像素列中的方向(即，垂直方向)。
[0060]在像素陣列單元111中，對(duì)于以矩陣的形式布置的像素而言，針對(duì)每一像素行在行方向上設(shè)置有像素驅(qū)動(dòng)線116，且針對(duì)每一像素列在列方向上設(shè)置有垂直信號(hào)線117。像素驅(qū)動(dòng)線116傳送用