[发明专利]晶片堆叠、集成电路器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于集成光学器件领域，特别是集成照相机模块，其具有诸如CCD传感器的图像捕捉元件和例如折射和/或衍射透镜的用于在图像捕捉元件上对对象进行成像的至少一个透镜元件。集成器件意指所有组件被布置成明确限定的位置关系。此类集成照相机模块是例如优选地以低成本在批量生产过程中制造的移动电话的照相机。

更具体而言，本发明设计用于包括遮光罩的照相机模块的光学器件，所述遮光罩限定图像捕捉器件的预定视场(FOV)，同时抑制来自此FOV外的点的射束路径。本发明还涉及表示多个此类光学器件的晶片规模封装，具有多个遮光罩的遮光罩阵列及用于制造多个照相机模块和用于制造遮光罩衬底的方法。

背景技术

特别是在具有照相机的移动电话领域，以及对于其它应用，期望的是具有能够在尽可能简单的过程中以低成本批量生产的且仍具有良好的图像质量的照相机模块。此类照相机模块包括沿着公共轴布置的至少一个透镜元件和图像捕捉元件且可从例如WO 2004/027880已知。已知照相机模块是通过在盘形衬底(晶片)上复制多个透镜元件、将衬底堆叠且连接以形成晶片规模封装(晶片堆叠)并切割该堆叠以便将单独的照相机模块相互分离在晶片规模制造的。

照相机模块是集成光学器件，其包括诸如沿着光传播的大体方向堆叠在一起的至少一个透镜和图像捕捉器件的功能元件。这些元件被相互之间布置成预定空间关系(集成器件)，使得不需要其它相互对准，使得只有集成器件就本身而言要与其它系统对准。

透镜元件的晶片规模复制允许用单个步骤来制造几百个大体相同的器件，例如单面或双面UV压印工艺。复制技术包括注塑成型、辊子热压印、平热压印、UV压印。作为示例，在UV压印过程中，将靠模(master)结构的表面拓扑复制到在衬底顶部上的诸如UV可固化环氧树脂的UV可固化复制材料的薄膜中。复制表面拓扑可以是折射或衍射光学有效结构，或两者的组合。为了进行复制，例如由靠模制备承载多个复制部的复制工具，所述复制部为要制造的光学结构的负拷贝(negative copy)。然后使用该工具来对环氧树脂进行UV压印。靠模可以是在熔融硅石或硅中的光刻制造结构、激光或电子束写入结构、经过金刚石切削的结构或任何其它类型的结构。靠模还可以是通过从(主)靠模((super)master)的复制在多级生成过程中产生的次靠模(submaster)。

在本文中所使用的意义的衬底或晶片是盘形或矩形板或任何在维度上稳定、通常透明的材料的任何其它形状的板。晶片盘的直径通常在5cm与40cm之间，例如，在10cm与31cm之间。其常常是圆筒形的，具有2、4、6、8或12英寸的直径，一英寸约为2.54cm。晶片厚度例如在0.2mm与10mm之间，通常在0.4mm与6mm之间。

如果光需要穿过衬底，则衬底至少是部分透明的。否则，衬底也可以是不透明的。在照相机模块的情况下，至少一个衬底承载电光组件，类似于图像捕捉器件，因此其可以是硅或GaAs或其它基于半导体的晶片；其也可以是CMOS晶片，或承载CCD阵列或位敏检测器阵列的晶片。

可以通过沿着对应于最小晶片尺度的方向(轴向)的轴堆叠晶片来制造此类集成光学器件。该晶片包括功能元件，例如透镜元件或图像捕捉元件，在晶片上呈明确限定的空间布置。通过以适当的方式来选择此空间布置，可以形成包括多个大体相同的集成光学器件的晶片堆叠，其中，光学器件的元件具有相互之间明确限定的空间关系并限定器件的主光轴。

通过隔离装置，例如US 2003/0010431或WO 2004/027880中公开的多个单独隔离物或互连隔离矩阵，可以将晶片相互隔离，并且还可以在晶片之间的面对另一晶片的晶片表面上布置透镜元件。

已知将遮光器或遮光罩设置在照相机模块的顶部透镜元件的前面。遮光器或遮光罩是通过抑制来自视场(FOV)外面的点的射束路径来限定图像捕捉元件的此FOV的元件。已知遮光罩由具有沿轴向的给定厚度的一层不透明材料和用于光透射的通孔组成。该通孔通常沿着光可通过的轴向限定具有给定范围的圆锥体。通孔的侧壁的厚度以及形状确定入射光可以通过遮光罩并进入照相机模块的FOV和最大角度(收集角)。常常期望收集角不超过预定值。这是因为在较高角度下进入器件的光是漫射光和/或可以不直接落到图像捕捉元件的感光部分上，而是可以仅在照相机模块内部的一次或多次反射之后撞击感光部分。这可以导致由图像捕捉元件生成的图像中的伪象，并因此导致图像质量降低。