具有互連層的接近檢測器設備及相關方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種接近檢測器設備，可以包括：第一互連層，包括第一電介質層以及由其承載的多個第一導電跡線；IC層，在所述第一互連層之上并且具有圖像傳感器IC以及與所述圖像傳感器IC橫向間隔的光源IC。所述接近檢測器可以包括第二互連層，其在所述IC層之上并且具有第二電介質層以及由其承載的多個第二導電跡線。所述第二互連層可以具有在其中的分別與所述圖像傳感器IC和所述光源IC對準的第一開口和第二開口。所述圖像傳感器IC和所述光源IC中的每個可以被耦合到所述第一導電跡線和第二導電跡線。所述接近檢測器可以包括透鏡組件，其在所述第二互連層之上并且包括分別與所述第一開口和第二開口對準的第一透鏡和第二透鏡。
【專利說明】具有互連層的接近檢測器設備及相關方法

【技術領域】
[0001] 本公開涉及圖像傳感器設備領域，并且更具體地涉及接近檢測器設備及相關方 法。

【背景技術】
[0002] -般而言，電子設備包含一個或者多個用于提供增強的媒體功能的圖像傳感器模 塊。例如，典型的電子設備可以利用圖像傳感器模塊來進行影像捕獲或者視頻電話會議。一 些電子設備包括用于其它目的的附加的圖像傳感器設備，諸如接近檢測器。
[0003] 例如，電子設備可以使用接近檢測器來提供對象距離，用于向相機專用的圖像傳 感器模塊提供聚焦調整。在移動設備應用中，當用戶的手在附近時，可以使用接近檢測器來 檢測，從而快速地并且準確地將設備從省電睡眠模式中喚醒。一般而言，接近檢測器包括將 輻射指向潛在的附近對象的光源，以及接收由附近對象反射的輻射的圖像傳感器。
[0004] 例如，已轉讓給本申請的受讓人的發(fā)明人為布羅迪等的第2009/0057544號美國 專利申請公開了用于移動設備的圖像傳感器模塊。該圖像傳感器模塊包括透鏡，承載透鏡 的外殼，以及在透鏡和外殼上方的透鏡蓋。該圖像傳感器模塊包括用于調整透鏡的鏡筒構 件。在制造包括一個或者多個圖像傳感器模塊的電子設備期間，尤其在大批量生產(chǎn)中，希望 盡可能快速地制造電子產(chǎn)品。
[0005] 在多步驟過程中制造典型的圖像傳感器模塊。第一步包括半導體處理以提供圖像 傳感器集成電路（1C)。下一步包括一些形式的針對圖像傳感器1C的測試和封裝。如果需 要，可以將圖像傳感器1C連同透鏡和可移動鏡筒一起裝配到圖像傳感器模塊中。可以手動 地或者經(jīng)由機器執(zhí)行圖像傳感器模塊的這一裝配。例如，在使用表面安裝組件的電子設備 中，拾取和放置（pick-and-place(P&P))機器可以將組件裝配到印刷電路板（PCB)上。此 類單獨封裝的缺點在于，其效率可能相當?shù)筒⑶移溥€可能要求獨立地檢測每個設備，增加 了制造時間。
[0006] 在已轉讓給本申請的受讓人的、發(fā)明人為科菲等的第2012/0248625號美國專利 申請公開中公開了圖像傳感器的方法。這個圖像傳感器包括透明支承、在透明支承上的一 對1C、以及在透明支承上并且圍繞這一對1C的封裝材料。
[0007] 現(xiàn)在參考圖1，如在現(xiàn)有技術中，接近檢測器20包括電介質層26、在電介質層上的 圖像傳感器IC24、同樣在電介質層上的光源設備22以及在圖像傳感器1C和電介質層之間 的粘接材料25。接近檢測器20包括定位在電介質層26上并且具有在其中具有多個開口 31、32a-32b的蓋體21，以及覆蓋光源設備22的透明粘接材料23。接近檢測器20還包括由 蓋體21承載的透鏡27,以及多個焊線29a-29c，該焊線29a-29c將圖像傳感器IC24和光源 設備22耦合到電介質層26上的導電跡線。接近檢測器20還包括在圖像傳感器IC24和透 鏡27之間的附加的透明粘接材料28。這種接近檢測器20的潛在缺點包括使用P&P設備的 多步驟高精度封裝過程。同樣，由于尺寸約束，該接近檢測器20可能較不可靠并且難以集 成到移動設備中。


【發(fā)明內容】

[0008] 鑒于前述的【背景技術】，因此本公開的目的在于提供一種高效制造的接近檢測器設 備。
[0009] 根據(jù)本公開的這個目的和其它目的、特征和優(yōu)勢由以下接近檢測器設備提供，該 接近檢測器設備包括：第一互連層，包括第一電介質層以及由其承載的多個第一導電跡線； 1C層，在第一互連層之上并且包括圖像傳感器1C以及與圖像傳感器1C橫向間隔的光源 1C。接近檢測器可以包括第二互連層，其在1C層之上并且包括第二電介質層以及由其承載 的多個第二導電跡線。第二互連層可以具有在其中的分別與圖像傳感器1C和光源1C對準 的第一和第二開口。圖像傳感器1C和光源1C中的每個可以被耦合到多個第一和第二導電 跡線。接近檢測器可以包括透鏡組件，其在第二互連層之上并且包括分別與第一和第二開 口對準的第一和第二透鏡。優(yōu)選地，接近檢測器可以通過使用穩(wěn)健的晶片級工藝技術來制 造并且具有減小的尺寸。
[0010] 具體而言，1C層可以包括橫向圍繞圖像傳感器1C和光源1C的封裝材料。封裝材 料可以包括多個導電過孔，每個導電過孔均被耦合在分別對準的成對的多個第一與第二導 電跡線之間。
[0011] 接近檢測器設備還可以包括在第二互連層的第一和第二開口中的透明粘接材料。 在一些實施例中，透鏡組件還可以包括模制原料，其圍繞第一和第二透鏡并且具有分別與 第一和第二透鏡的其中之一對準的第一和第二開口。
[0012] 此外，接近檢測器設備還可以包括分別耦合到多個第一導電跡線的多個接觸。例 如，多個接觸可以包括多個球柵陣列（BGA)接觸。第一透鏡可以包括濾光透鏡。光源1C可 以包括發(fā)光二極管。
[0013] 另一方面涉及制造接近檢測器設備的方法。該方法可以包括：形成第一互連層，該 第一互連層包括第一電介質層以及由其承載的多個第一導電跡線；形成1C層，該1C層在第 一互連層之上并且包括圖像傳感器1C以及與圖像傳感器1C橫向間隔的光源1C。該方法可 以包括形成第二互連層，該第二互連層在1C層之上并且包括第二電介質層以及由其承載 的多個第二導電跡線。第二互連層可以具有在其中的分別與圖像傳感器1C和光源1C對準 的第一和第二開口。圖像傳感器1C和光源1C中的每個可以被耦合到多個第一和第二導電 跡線。該方法還可以包括形成透鏡組件，該透鏡組件在第二互連層之上并且包括分別與第 一和第二開口對準的第一和第二透鏡。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術的接近檢測器設備的示意性截面圖。
[0015] 圖2是根據(jù)本公開的接近檢測器設備的示意性截面圖。
[0016] 圖3是用于制造圖2的接近檢測器設備的方法的流程圖。
[0017] 圖4至圖13是用于制造圖2的接近檢測器設備的步驟的示意性截面圖。
[0018] 圖14至圖16是用于制造根據(jù)本公開的接近檢測器設備的另一實施例的步驟的示 意性截面圖。

【具體實施方式】
[0019] 現(xiàn)在，在下文中將參照在其中示出了本公開的優(yōu)選實施例的附圖更加充分地描述 本實施例。然而，本實施例可以被具體化為許多不同的形式，不應被理解為被限制到本文提 出的實施例。相反，提供這些實施例使得本公開將變得周密和完善，并且將充分地向本領域 的技術人員傳達本實施例的范圍。相同數(shù)字始終涉及相同部件，并且在備選實施例中使用 最初符號來指示相似元件。
[0020] 首先參考圖2,現(xiàn)在描述依據(jù)本公開的接近檢測器設備40。接近檢測器設備40示 例性地包括第一互連層41，第一互連層41包括第一電介質層45和由其承載的多個第一導 電跡線48a-48b。接近檢測器設備40示例性地包括1C層42,1C層42在第一互連層41之 上并且包括圖像傳感器IC56以及與圖像傳感器1C橫向間隔的光源IC55。光源IC55可以 包括發(fā)光二極管（LED)，諸如紅外LED。
[0021] 接近檢測器設備40示例性地包括在1C層42之上的第二互連層43,并且第二互連 層43包括第二電介質層46以及由其承載的多個第二導電跡線51a-51b。第二互連層43示 例性地包括在其中的分別與圖像傳感器IC56和光源IC55對準的第一開口 62a-62b和第二 開口 61。圖像傳感器IC56和光源IC55中的每個可以被耦合到多個第一導電跡線48a-48b 和第二導電跡線51a-51b。
[0022] 在圖示的實施例中，第一開口 62a_62b示例性地與圖像傳感器IC56對準。成對的 第一開口 62a-62b為圖像傳感器IC56提供了到第一和第二透鏡腔的通路。
[0023] 接近檢測器設備40示例性地包括在第二互連層43之上的透鏡組件44。透鏡組件 44示例性地包括第一透鏡53和第二透鏡52,其分別與第一開口 62a-62b和第二開口 61對 準。
[0024] 具體而言，1C層42包括橫向圍繞圖像傳感器IC56和光源IC55的封裝材料47。 封裝材料47示例性地包括貫穿其中的多個導電過孔50a-50b。每個導電過孔50a-50b被耦 合在分別對準的成對的多個第一導電跡線48a_48b與第二導電跡線51a_51b之間。
[0025] 接近檢測器設備40示例性地包括在第二互連層的第一開口 62a_62b和第二開口 61中透明粘接材料54a-54b。在示出的實施例中，透鏡組件44包括圍繞第一透鏡53和第 二透鏡52的模制原料57。透鏡組件44示例性地包括第一開口 59a-59b和第二開口 58,其 分別與第一透鏡53和第二透鏡52的其中之一對準。在示出的實施例中，第一開口 59a-59b 與第一透鏡53對準。
[0026] 此外，接近檢測器設備40示例性地包括多個接觸49a_49b (圖16)，其分別耦合到 多個第一導電跡線48a-48b，例如，多個接觸49a-49b(圖16)可以包括多個BGA接觸。第一 透鏡53可以包括濾光透鏡（例如玻璃濾鏡或帶有濾光涂覆層的透明薄片）。此外或者作為 備選，第一透鏡53還可以包括聚焦元件。
[0027] 另一方面涉及制造接近檢測器設備40的方法。該方法可以包括形成第一互連層 41，第一互連層41包括第一電介質層45以及由其承載的多個第一導電跡線48a-48b。該方 法可以包括形成1C層42,1C層42在第一互連層41之上并且包括圖像傳感器IC56以及與 圖像傳感器IC56橫向間隔的光源IC55。該方法可以包括形成第二互連層43，第二互連層43 在1C層42之上并且包括第二電介質層46以及由其承載的多個第二導電跡線51-51b。第二 互連層可以具有在其中的分別與圖像傳感器IC56和光源IC55對準的第一開口 62a-62b和 第二開口 61，圖像傳感器1C和光源1C中的每個可以被耦合到多個第一導電跡線48a-48b 和第二導電跡線51-51b。該方法還可以包括形成透鏡組件44,透鏡組件44在第二互連層 43之上并且包括分別與第一開口 62a_62b和第二開口 61對準的第一透鏡53和第二透鏡 52〇
[0028] 此外，現(xiàn)在參考圖3至圖16,流程圖70圖示了用于制造半導體器件20 (方框71) 的方法。在示出的實施例中，示出了用于制造成對相同的接近檢測器設備40的晶片級工藝 技術，但是應當理解的是，典型的過程將包括大量接近檢測器設備的制造（有時包括在單 個制造過程中的變化的實施例，即示出的鄰近的接近檢測器不需要相同）。該方法包括形成 承載層90,以及在承載層90上的粘接層91 (圖4以及方框73)。該方法包括將圖像傳感器 IC56和光源IC55定位在粘接層91上（圖5和方框74)。在這一點上，還可以定位任意其 他期望的表面安裝設備（例如電容器）。該方法包括在圖像傳感器IC56和光源IC55上形 成封裝材料47以定義1C層42 (圖6和方框75)。
[0029] 該方法包括通過加熱粘接層91以分離1C層并且在1C層的相反面上再次將1C層 應用到粘接層來將1C層42倒裝在承載層90上（圖7和方框77)。該方法還包括形成第二 互連層43以及由其承載的多個第二導電跡線51a-51b (圖8和方框78)。
[0030] 該方法包括在第二互連層43的第一開口 62a-62b和第二開口 61中形成透明粘接 材料54a-54b。該方法還包括將第一透鏡53和第二透鏡52定位在透明粘接材料54a-54b 上（圖9和方框79)。
[0031] 該方法包括在第一透鏡53和第二透鏡52上形成模制原料57以限定透鏡組件 44(圖10和方框80)。在一些實施例中，模制原料57的形成可以是薄膜輔助的。該方法包 括將IC42、第二互連層43和透鏡組件44倒裝在承載層90上（圖11和方框81)(再次使用 加熱步驟使粘接層91停止作用）。該方法包括研磨1C層42的背部的一部分（圖12和方 框 82)。
[0032] 該方法包括形成第一互連層41，其包括第一電介質層45以及由其承載的多個第 一導電跡線48a-48b (圖13和方框84)。在這個實施例中，多個第一導電跡線48a-48b定義 LGA接觸。該方法還包括切割步驟（圖15)(方框84-86)。
[0033] 優(yōu)選地，可以使用穩(wěn)健的晶片級工藝技術制造接近檢測器設備40。此外，可以大量 制造接近檢測器設備40。此外，由于第一透鏡53和第二透鏡52被堅固地與透鏡組件模型 原料57集成在一起，因此該結構在機械上堅固。同樣，透鏡組件44被堅固地與第一互連層 41、第二互連層43和1C層43集成在一起，同樣增加了機械上的剛性。接近檢測器設備40 的封裝比典型的方法要薄，因此允許其更加容易地集成到移動設備中。此外，接近檢測器設 備40為圖像傳感器IC55和光源IC56提供了良好的共面性，因此減少了接近檢測計算的計 算負荷（即來自具有鄰近源和接收器位置）。
[0034] 現(xiàn)在再參考圖14至圖16,描述用于制造接近檢測器設備40的方法的另一實施例 的步驟。在這一用于制造接近檢測器設備40的方法的實施例中，給予在上文中已經(jīng)結合 圖2至圖13描述的步驟和元件初始符號并且在此無需贅述。這一實施例與前述實施例不 同之處在于，該方法示例性地包括在多個第一導電跡線48a' -48b'上形成多個球柵陣列接 觸49a' -49b'（圖14和方框85)。該方法示例性地包括使用切割刀片97'的切割步驟（圖 15-圖 16)。
[0035] 獲益于前述說明書和附圖中存在的教導，本領域的技術人員可以想到本公開的許 多修改和其它實施例。因此，應該理解本公開不僅限于所公開的具體實施例，并且修改和實 施例都旨在包含在所附權利要求的范圍內。
【權利要求】
1. 一種接近檢測器設備，包括： 第一互連層，包括第一電介質層以及由其承載的多個第一導電跡線； 集成電路（1C)層，在所述第一互連層之上并且包括 圖像傳感器1C，以及 光源1C，與所述圖像傳感器1C橫向間隔； 第二互連層，在所述1C層之上并且包括第二電介質層以及由其承載的多個第二導電 跡線，所述第二互連層具有在其中的分別與所述圖像傳感器1C和所述光源1C對準的第一 開口和第二開口； 所述圖像傳感器1C和所述光源1C中的每個被耦合到所述多個第一導電跡線和第二導 電跡線，以及 透鏡組件，在所述第二互連層之上并且包括分別與所述第一開口和所述第二開口對準 的第一透鏡和第二透鏡。
2. 如權利要求1所述的接近檢測器設備，其中所述1C層包括橫向圍繞所述圖像傳感器 1C和所述光源1C的封裝材料。
3. 如權利要求2所述的接近檢測器設備，其中所述封裝材料包括多個導電過孔，每個 導電過孔被耦合在分別對準的成對的所述多個第一導電跡線與所述第二導電跡線之間。
4. 如權利要求1所述的接近檢測器設備，還包括在所述第二互連層的所述第一開口和 所述第二開口中的透明粘接材料。
5. 如權利要求1所述的接近檢測器設備，其中所述透鏡組件還包括模制原料，所述模 制原料圍繞所述第一透鏡和所述第二透鏡并且具有分別與所述第一透鏡和所示第二透鏡 的其中之一對準的第一開口和第二開口。
6. 如權利要求1所述的接近檢測器設備，還包括分別耦合到所述多個第一導電跡線的 多個接觸。
7. 如權利要求6所述的接近檢測器設備，其中所述多個接觸包括多個球柵陣列（BGA) 接觸。
8. 如權利要求1所述的接近檢測器設備，其中所述第一透鏡包括濾光透鏡。
9. 如權利要求1所述的接近檢測器設備，其中所述光源1C包括發(fā)光二極管。
10. -種接近檢測器設備，包括： 第一互連層，包括第一電介質層以及由其承載的多個第一導電跡線； 多個接觸，分別耦合到所述多個第一導電跡線； 集成電路（1C)層，在所述第一互連層之上并且包括 圖像傳感器1C， 光源1C，與所述圖像傳感器1C橫向間隔，以及 封裝材料，橫向圍繞所述圖像傳感器1C和所述光源1C ; 第二互連層，在所述1C層之上并且包括第二電介質層以及由其承載的多個第二導電 跡線，所述第二互連層具有在其中的分別與所述圖像傳感器1C和所述光源1C對準的第一 開口和第二開口； 所述圖像傳感器1C和所述光源1C中的每個被耦合到所述多個第一導電跡線和第二導 電跡線，以及 透鏡組件，在所述第二互連層之上并且包括分別與所述第一開口和第二開口對準的第 一透鏡和第二透鏡。
11. 如權利要求10所述的接近檢測器設備，其中所述封裝材料包括多個導電過孔，每 個導電過孔被耦合在分別對準的成對的所述多個第一導電跡線與所示第二導電跡線之間。
12. 如權利要求10所述的接近檢測器設備，還包括在所述第二互連層的所述第一開口 和第二開口中的透明粘接材料。
13. 如權利要求10所述的接近檢測器設備，其中所述透鏡組件還包括模制原料，所述 模制原料圍繞所述第一透鏡和第二透鏡并且具有分別與所述第一透鏡和第二透鏡的其中 之一對準的第一開口和第二開口。
14. 如權利要求10所述的接近檢測器設備，其中所述多個接觸包括多個球柵陣列 (BGA)接觸。
15. -種制造接近檢測器設備的方法，包括： 形成第一互連層，所述第一互連層包括第一電介質層以及由其承載的多個第一導電跡 線. 形成集成電路（1C)層，所述1C層在所述第一互連層之上并且包括 圖像傳感器1C，以及 光源1C，與所述圖像傳感器1C橫向間隔， 形成第二互連層，所述第二互連層在所述1C層之上并且包括第二電介質層以及由其 承載的多個第二導電跡線，所述第二互連層具有在其中的分別與所述圖像傳感器1C和所 述光源1C對準的第一開口和第二開口，所述圖像傳感器1C和所述光源1C中的每個被耦合 到所述多個第一導電跡線和第二導電跡線；以及 形成透鏡組件，所述透鏡組件在所述第二互連層之上并且包括分別與所述第一開口和 所述第二開口對準的第一透鏡和第二透鏡。
16. 如權利要求15所述的方法，其中形成所述1C層包括形成橫向圍繞所述圖像傳感器 1C和所述光源1C的封裝材料。
17. 如權利要求16所述的方法，其中形成所述1C層包括形成所述封裝材料中的多個導 電過孔，每個導電過孔被耦合在分別對準的成對的所述第一導電跡線與所述第二導電跡線 之間。
18. 如權利要求15所述的方法，還包括在所述第二互連層的所述第一開口和所述第二 開口中填充透明粘接材料。
19. 如權利要求15所述的方法，其中形成所述透鏡組件還包括形成模制原料為圍繞所 述第一透鏡和第二透鏡，并且具有分別與所述第一透鏡和第二透鏡的其中之一對準的第一 開口和第二開口。
20. 如權利要求15所述的方法，還包括形成分別耦合到所述多個第一導電跡線的多個 接觸。
【文檔編號】H01L25/16GK104122541SQ201310158554
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2013年4月28日 優(yōu)先權日:2013年4月28日
【發(fā)明者】欒竟恩 申請人:意法半導體研發(fā)(深圳)有限公司