[发明专利]具有集成光传感器的片上系统型相机以及制造片上系统型相机的方法

说明书

片上系统型相机包括具有集成电路(40)的半导体本体(1)、传感器衬底(2)、根据像素阵列布置在传感器衬底中的传感器元件(3)、在传感器衬底中与传感器元件分开的光传感器(4)，以及入射表面(30)上的透镜或透镜阵列(15)。尤其可以是用于红色、绿色或蓝色的干涉滤光器的滤光器元件(11、12、13)布置在传感器元件和入射表面之间。

技术领域

本发明涉及一种片上系统型相机及其制造方法。

背景技术

在片上系统(SoC)中，电子系统或设备的所有部件被集成到单个芯片中或单个芯片上。

US 7,875,947 B2公开了由交替堆叠的不同折射率的无机材料(如SiO₂、SiON、SiN或Si)形成的滤色器。

US 8,284,291 B2公开了一种光学透镜组件，其包括在图像侧具有凹面的透镜，该凹面具有至少一个拐点。

US 8,964,062 B1公开了一种计算设备的相机，其在相机模块中具有集成的环境光传感器。微处理器分析从该传感器获得的数据。

US 9,232,150 B2公开了一种用于使用图像传感器和每个由多个相邻像素组成的网格元素矩阵来估计计算环境光的系统。

US 2014/0022650 A1公开了一种光学单元，其包括布置在两个衬底之间的两个透镜，用于诸如照相机等图像处理单元。

US 2016/0006913 A1公开了一种光学装置，其包括具有图像传感器和环境光传感器和/或接近传感器的半导体衬底，以及具有透镜元件的光学衬底。

发明内容

本发明的目的是公开一种具有集成光传感器的片上系统型相机和一种制造具有集成光传感器的片上系统型相机的方法。

片上系统型相机包括含有半导体材料的传感器衬底、根据像素阵列布置在传感器衬底中的传感器元件、在传感器衬底中与传感器元件分开的光传感器，以及在传感器元件和光传感器上方的入射表面。传感器衬底连接到包括集成电路的半导体本体，并且布置在半导体本体和入射表面之间。每个传感器元件具有布置在传感器元件和入射表面之间的另外的部件，该另外的部件是滤光器元件或另外的传感器元件的堆叠。

在片上系统型相机的实施例中，前介电层布置在传感器衬底和入射表面之间，并且所述另外的部件中的每个是布置在前介电层中的滤光器元件。每个滤光器元件尤其可以是用于红光、绿光或蓝光的带通滤光器。

在另一实施例中，金属间隔物横向地布置在滤光器元件或另外的传感器元件处。

在另一实施例中，用于红光、绿光或蓝光的另一带通滤光器被布置为光传感器和入射表面之间的滤光器层。

在另一实施例中，所述另外的部件中的每个是所述另外的传感器元件的堆叠，所述传感器元件和所述另外的传感器元件布置在距入射表面不同的距离处。

在另一实施例中，透镜或透镜阵列由布置在入射表面上的半导体材料的氧化物形成。

在另一实施例中，模制材料覆盖透镜或透镜阵列，并且通过模制材料的修改区域(modified region)在光传感器上方形成漫射器。

另一实施例包括在半导体本体和传感器衬底之间的金属化层、接触垫、半导体本体中的通孔以及通孔中的金属化部。半导体本体位于金属化层和接触垫之间。通孔中的金属化部与金属化层和接触垫电连接。

另一实施例包括在半导体本体和传感器衬底之间的金属化层，在入射表面上方的光学部件和与金属化层与光学部件电连接的穿衬底互连部。

另一实施例包括穿透半导体本体的光学通孔和在与背离传感器衬底的一侧上与光学通孔相对的光学部件。