多芯片型晶圆级封装（wlp）光学器件的制作方法
【专利摘要】描述了一种光学器件，所述光学器件将多异构元件集成为单一紧凑封装体。在一个或多个应用方式中，光学器件包括具有表面的承载基底，所述表面包括形成在其中的两个或多个腔体。一个或多个光学组成元件以预先设定结构布置在各个腔体内。封盖被布置在承载基底表面上，以使得封盖将光学组成元件至少基本上包封在它们的各个腔体内。可以是玻璃的封盖被配置成透射预先设定波长频谱内的光。
【专利说明】多芯片型晶圆级封装(WLP)光学器件
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]根据35U.S.C.§ 119 (e)，本申请要求2013年2月20日提交的标题为“多芯片型晶圆级封装(WLP)光学器件”的美国临时专利申请N0.61/766，938、以及2013年3月11日提交的标题为“多芯片型晶圆级封装(WLP)光学器件”的美国临时专利申请N0.61/775，849的优先权。美国临时专利申请N0.61/766，938和N0.61/775,849以其全文并入本文作为参考。
【背景技术】
[0003]诸如智能电话、平板装置、手提和台式电脑、数字媒体播放器等等电子设备越来越多地采用光学器件来控制由该设备提供的各种功能的操作。例如，光敏元件常被电子设备用来检测环境照明条件，以控制设备的显示屏和键盘的亮度。典型的光学器件利用传感器，所述传感器采用诸如光电二极管、光电晶体管或类似物的光电探测器，所述光电探测器将接收到的光转换为电信号(例如模拟的或数字的电流或电压)。
[0004]光学器件常被用在手势或近距感应中。手势感应使得很大程度上平行于显示器表面的物理移动(例如，“手势”)能够被检测，而无需使用者实际上接触内置有手势感应器件的设备。近距感应使得很大程度上垂直于显示器表面(例如，接近显示器表面)的物理移动能够被检测。被检测到的移动能够随后被用作设备的输入命令。在这些应用方式中，电子设备被编程为识别明显的非接触手部运动，诸如从左到右、从右到左、从上到下、从下到上、从内到外、从外到里，等等。手势和近距感应普遍用于诸如平板计算设备和智能电话等手持电子设备、以及诸如手提电脑、视频游戏机等其它便携式电子设备中。
【发明内容】
[0005]描述了这样一种光学器件，所述光学器件将多个异构元件集成在单一紧凑型封装体中。在一个或多个应用方式中，光学器件包括具有表面的承载基底，所述表面包括形成在其中的两个或多个腔体。一个或多个光学组成元件以预先设定结构布置在各个腔体内。例如，光源可以被布置在基底的第一腔体中。光源被配置成发射预先设定波长频谱中的光。类似地，传感器可以被布置在基底的第二腔体中。传感器被配置成检测预先设定波长频谱中的光，并且响应于检测到所述预先设定波长频谱中的光而提供信号。封盖被布置在承载基底表面上，以使得封盖将光学组成元件至少基本上包封在它们各自的腔体内(例如，光源在第一腔体内，并且传感器在第二腔体内)。可以是玻璃的封盖被配置成透射预先设定波长频谱内的光。
[0006] 提供本
【发明内容】
部分以通过简化形式介绍经过选择的构思，所述构思还将在以下【具体实施方式】中进一步描述。本
【发明内容】
部分并非旨在定义所要求保护主题的关键特征或基本特征，也不旨在被用于协助确定所要求保护主题的范围。
【专利附图】
【附图说明】[0007]参考附图详细描述【具体实施方式】。说明书和附图中的不同实施例中使用的附图标记可以代表类似或相同的元件。
[0008]图1是示出根据本申请的示例性实施方式的多芯片晶圆级封装(WLP)光学器件的示意性俯视图。
[0009]图2是沿平面2-2截取的图1中示出的光学器件的示意性局部剖视图，其进一步示出根据本申请的示例性实施方式的光学器件的特征。
[0010]图3是沿平面3-3截取的图1中示出的光学器件的示意性局部剖视图，其进一步示出根据本申请的示例性实施方式的光学器件的特征。
[0011]图4是沿平面4-4截取的图1中示出的光学器件的示意性局部剖视图，其进一步示出根据本申请的示例性实施方式的光学器件的特征。
[0012]图5是示出晶圆的示意性分解图，所述晶圆被用于制造根据本申请的示例性实施方式的图1中示出的光学器件。
【具体实施方式】
[0013]MM
[0014]为了提供手势和/或近距感应功能，电子设备在过去已经采用离散元件，诸如发光二极管(例如，红外光发射二极管(IR-LED))和传感器(例如，IR光敏元件、集成的IR/环境光敏元件，等等)，这些离散元件被分开封装并且安装到设备的印刷电路板(PCB)。这种结构需要印刷电路板上的相对大量的空间。而且，为了减轻各个元件(例如，发光二极管和光学传感器之间)之间的串扰，物理屏障将在形成于近距传感器上方的玻璃封盖中，位于多个元件封装体之间或电路板自身之上。这个物理屏障增加被各个元件使用的印刷电路板的空间量。
[0015]因此，已经开发这样一种光学器件，所述光学器件将包括发光二极管和光敏元件在内的组件集成到单一集成封装体中，所述单一集成封装体被安装到利用传统引线框架的印刷电路板、或被安装到带有(例如，发光二极管和光学传感器)金属盖的印刷电路板，以支撑器件的元件。然而，这些集成封装体由于被传统封装技术施加约束而具有大的体形系数。例如，在传统引线框架中使用的预模制成型处理要求相对高宽的腔体壁，以实现机械强度和耐用性。类似地，利用印刷电路板和金属盖制造的集成封装体趋向于具有非期望的高轮廓或厚度。而且，这些集成封装体都不会有助于将光学器件的元件之间的串扰减轻的物理屏障的安装，并且这些集成封装体如果暴露于周围环境可能会易于被沾染。
[0016]为此，描述了这样一种光学器件，所述光学器件采用晶圆级封装(WLP)处理技术，以将多个异构元件集成为具有小占用面积的单一紧凑型封装体。光学器件采用光学封装体，所述光学封装体包括具有表面的承载基底，所述表面包括形成(例如，以晶圆级)在其中的多个腔体。一个或多个光学组成元件，诸如光源、传感器(例如，光学传感器，光敏元件，热电传感器，等)、集成电路芯片(例如，模拟前端(AFE)，等)等等以预先设定结构布置在各个腔体内。例如，在一些实施方式中，光学封装体能够包括布置在基底的第一腔体中的光源，诸如发光二极管(LED)、激光二极管、垂直腔面发射激光器(VCSEL)或类似物。如在此使用的，术语“光”被认为是包含在可见光频谱中和/或近红外光频谱中发生的电磁辐射。可见光频谱(可见光)包括在从大约三百九十纳米(390nm)到大约七百五十纳米(750nm)的波长范围中发生的电磁辐射。类似地，近红外光频谱(红外光)包括从大约七百纳米(700nm)到大约三微米(3 μ m)的波长范围的电磁辐射。在一些实施方式中，所述光可能包含紫外(UV)光频谱中发生的电磁福射。紫外(UV)光包括在大约十纳米(IOnm)到大约四百纳米(400nm)的波长范围中发生的电磁辐射。
[0017]光源被配置成发射预先设定波长频谱中(例如，光)的电磁辐射。类似地，诸如光学传感器、光敏元件、热电传感器等等的传感器被布置在基底的大体邻近于第一腔体的第二腔体中。传感器被配置成检测预先设定波长频谱中的电磁辐射，并且响应于检测到所述预先设定波长频谱中的电磁辐射而提供信号。电互连通过诸如直通基底通孔(TSV)、再分配结构等等的背面连接技术被提供给光学组成元件。例如，承载基底可以包括将电连接提供给光源或传感器、或提供给两者的TSV。封盖被布置在承载基底表面上，以使得封盖将组成元件(例如，光源和传感器)至少基本上包封在它们各自的腔体内。可以是玻璃的封盖被配置成透射预先设定波长频谱内的光。
[0018]因此，合成的光学器件可以与传统光学器件/组件相比具有更小的占用面积。而且，所述光学器件在潮湿和高温条件下更加耐用。附加地，可以是硅的承载基底提供与光学组成元件匹配的改进的CTE (热膨胀系数)，所述光学组成元件可以是晶圆级封装(WLP)器件(采用由硅制造的晶片)。
[0019]在以下讨论中，描述了具有透镜的光感应器件的示例性应用方式。
[0020]示例性应用方式
[0021]图1至4展示了根据本申请的示例性应用方式的光学器件100。如所示，光学器件100包括封装体102，所述封装体包括承载基底104。在这些实施方式中，承载基底104可以由硅(Si)制造。例如，如图5所示，承载基底104可以通过利用晶圆级封装(WLP)处理技术在硅晶圆50中制造并且由所述硅晶圆单粒化(切割)而成。然而，可以构思到的是，承载基底104利用其它材料经由其它处理技术制造。承载基底104包括表面106，所述表面具有在其中以预先设定结构形成的腔体108 (展示了三个腔体108-1、108-2、108-3)。
[0022]一个或多个光学组成元件110 (展示了三个光学组成元件110-1、110-2、110-3)被布置在各个腔体108 (例如，腔体108-1、108-2、108-3)内。如所示，腔体108的尺寸和形状可以被设置成使得光学组成元件110装配在腔体108内，并且不会伸出基底104的表面106。在图1中，展示了横截面大体为矩形(例如，长方形或正方形)的腔体108。然而，可以构思到的是，腔体108可以根据设计要求具有不同形状的横截面(例如，圆形、椭圆形、多边形、不规则形状等)。附加地，腔体108可以具有这样的轮廓(例如，内部形状(体积))，所述轮廓配置成容纳将安装在所述腔体中的光学组成元件110。例如，在图2至4中，腔体108展示成具有侧壁108-4，所述侧壁向下延伸，然后向内倾斜至底部表面108-5。然而，腔体108的侧壁108-4并非必然受限于这种配置方式。例如，腔体108的一个或多个侧壁108-4可以向下延伸(而不倾斜)到底部表面108-5，可以持续地倾斜至底部表面108，等等。合适的晶圆级封装(WLP)处理技术(例如，湿式蚀亥IJ、干式蚀亥IJ、二者的结合，等等)可以被用于形成晶圆级腔体，以使得侧壁108-4和底部表面108-5可以具有期望轮廓。
[0023]可以构思出的是，提供各种光学组成元件110。示例性光学组成元件110包括但不限于:光源，诸如发光二极管(LED)，激光二极管，垂直腔面发射激光器(VCSEL)，等等；传感器，诸如光学传感器，光敏元件，热电传感器，等等；包括模拟元件和/或数字元件(例如，模拟前端(AFE)等)、或二者的结合的集成电路芯片。
[0024]在被展示的实施方式中，可以包括发光二极管(LED)、激光二极管、垂直腔面发射激光器(VCSEL)或类似物的光源110-1、110-2被布置于在基底104的表面106中形成的腔体108-1、108-2中。光源110-1、110-2被配置成发射预先设定波长频谱中的电磁辐射(例如，光)。传感器110-3被布置在腔体108-3中，所述腔体108-3形成在基底104的大体邻近于前述两个腔体的表面106中。可以包括光学传感器、光敏元件、热电传感器、或类似物的传感器110-3被配置成检测预先设定波长频谱中的电磁辐射(例如，光)，并且响应于检测到所述预先设定波长频谱中的电磁辐射而提供信号。在这种方式下，光学器件100可以被配置成提供手势检测或近距检测功能。
[0025]封盖112被布置在承载基底104的表面106上，以使得封盖112将组成元件110(例如，光源110-1、110-2和传感器110-3)至少基本上包封在它们各自的腔体108内(例如，腔体108-1、108-2、108-3内)。在这些实施方式中，封盖112由玻璃制造。然而，可以构思到的是，封盖112也可以包括其它材料，所述其它材料能够透射期望波长频谱(例如，比由光源110-1、110-2发射的波长频谱更宽的波长频谱；大体等于由光源110-1、110-2发射的波长频谱内的波长频谱；或比由光源110-1、110-2发射的波长频谱更窄的波长频谱，等等)内的电磁辐射。封盖112可以通过利用合适的附接技术，诸如经由粘合剂粘结等等，附接到基底的表面106。例如，封盖110可以由附接(例如，粘结或粘合)到晶圆50表面的玻璃晶圆52 (图5)制造，承载基底由所述晶圆50制造以形成晶圆组件，然后所述封盖可以与晶圆组件54 —起单粒化。
[0026]在这些实施方式中，封盖112被配置成至少基本上允许光穿过封盖112。在一个应用方式中，封盖112被配置成允许光充分地穿过封盖112。在一个实施例中，封盖112被配置成至少基本上允许至少百分之九十(90%)的光穿过封盖112。然而，也可以构思其它百分t匕。例如，封盖112可以至少基本上穿过从接近(例如，在上方)传感器110-3的物体反射的光。
[0027]封盖112可以包括一个或多个透镜组件114，所述一个或多个透镜组件被配置成调整(例如，阻挡、过滤、聚焦、准直、散射等)入射到封盖112上的电磁辐射。在被展示的实施方式中，透镜组件114被示为凹嵌在通路中，所述通路在封盖112的与承载基底104表面106邻近的内表面中形成。然而，根据传感器件100的配置方式，透镜组件114可以在封盖112的任一侧上，和/或可以附接到封盖112的内表面或外表面，而不是凹嵌在通路中。通过将透镜组件114集成在封盖112中(例如，将透镜组件114集成在通路中，所述通路形成在制造封盖112的玻璃中)，透镜组件114能够对正腔体108和光学组成元件110 (例如，对正光源110-1、110-2 ;或传感器110-3)。而且，在这种方式下，封盖112 (例如，玻璃)可以被集成在应用光学器件100的电子设备的封盖玻璃中，所述电子设备诸如智能电话、平板电脑，等等。
[0028]在图2至4中，封盖112被展示为包括透镜组件114-1，所述透镜组件在腔体108_1上方被集成到封盖112中，以准直由光源110-1发射的光(第二透镜组件(未示出)可以在腔体108-2上方被集成到封盖112中，以准直由光源110-2发射的光)。类似地，透镜组件114-2被展示为在腔体108-3上方被集成到封盖中，以准直入射到第二透镜组件114-2上的光并且将被准直的光传递到传感器110-3。附加地，透镜组件114可以被提供在容纳在腔体内的光学组成元件Iio上。例如，如所示，传感器110-3可以包括透镜组件114-3，以调整(例如，阻挡、过滤、聚焦、准直、散射等)入射到传感器110-3上的电磁辐射。
[0029]透镜组件114可以具有多种配置方式。例如，一个或多个透镜组件114可以包括透镜，所述透镜配置成聚焦和透射从多个角度入射到封盖112上的光。透镜组件114可以配置为菲涅耳透镜、球透镜、衍射透镜、衍射光学元件(DOE)透镜、梯度折射率(GRIN)光学透镜、被配置成准直入射到透镜组件114上的光的其它类型的透镜或类似物。透镜组件114可以包括作为透镜的补充或替代的散射器。
[0030]在这些实施方式中，透镜组件可以还包括过滤器，诸如色通过滤器(color passfilters)、红外(IR)抑制过滤器，等等。色通过滤器被配置成过滤可见光和使有限波长频谱中的光(例如，具有在第一波长和第二波长之间的波长的光)通过。在这些实施方式中，色通过滤器可以包括吸收过滤器，所述吸收过滤器允许有限波长频谱中的可见光穿过过滤器，同时阻挡(例如，吸收或反射)第二波长频谱内的可见光。因此，色通过滤器可以对于第一波长频谱内的可见光而言基本透明，而在第二波长频谱内基本不透明。在其它实施方式中，色通过滤器可以包括干涉过滤器，所述干涉过滤器允许特定范围波长中的可见光穿过。IR抑制过滤器被配置成从由光敏元件接收的光中过滤红外光，以至少基本上阻挡红外光。例如，在特定应用方式下，可以提供IR抑制过滤器，其能够阻挡入射到IR抑制过滤器上的大约百分之五十(50)到一百(100)的红外光(B卩，红外频谱中的光)，同时使可见光(B卩，可见频谱中的光)至少基本上穿过(例如，穿过大约大于百分之五十(50))。然而，前述值(例如，代表由IR抑制过滤器阻挡和/或从所述IR抑制过滤器穿过的红外光的比例的百分比值)可以取决于光学器件100的具体应用要求。因此，可以构思这样的IR抑制过滤器，其能够阻挡更高或更低比例的红外光和/或透射更高或更低比例的可见光。
[0031 ] 通过背面连接技术给光学组成元件110提供电互连。例如，在这些实施方式中，承载基底104包括直通基底通孔(TSV) 116，所述直通基底通孔配置成给容纳在承载基底104的腔体108中的光学组成元件110提供电连接。如图2、3和4中所示，直通基底通孔(TSV)116-1,116-2穿过承载基底104延伸到腔体108-1的底部表面108-5上的相应的接触垫118。光学组成元件，即容纳在腔体108-1中的光源110-1包括焊料凸点120，所述焊料凸点将元件110-1与接触垫118且因此与直通基底通孔116-1、116-2电连接，以提供电连接到(以及可选的机械支撑)元件110-1。光学组成元件110可以通过利用合适的粘合剂(诸如苯并环丁烯(BCB)聚合物)粘合到各个腔体108的底部表面108-5。承载基底104的腔体108可以包括底层填充材料(未示出)，以机械支撑腔体108内的光学组成元件110。例如，一个或多个腔体108可以包括底层填充材料，所述底层填充材料被提供到腔体108的底部表面108-5和光学组成元件110之间的空间，以机械支撑(例如，稳固)腔体108内的光学组成元件 110。
[0032]类似地，直通基底通孔(TSV) 116-3,116-4穿过承载基底104延伸到腔体108-3的底部表面108-5。腔体108-3的底部表面108-5上的再分配迹线122提供直通基底通孔(TSV) 116-3,116-4与光学组成元件的电接头124之间的电互连和路径分布(例如，电接头可以被连接到再分配迹线122的接触垫)，所述光学组成元件是容纳在腔体108-3内的传感器110-3。在这些实施方式中，电接头124可以由组成元件110-3内的直通基底通孔(TSV)126形成，以提供电连接(以及可选的机械支撑)到元件110-1。[0033]直通基底通孔(TSV) 116可以通过利用合适的晶圆级封装(WLP)处理技术形成在承载基底104中。例如，在一个实施方式中，制造承载基底104的晶圆50可以减薄。直通基底通孔(TSV) 116然后可以从腔体108的底部表面108-5穿过晶圆形成。在另一实施方式中，在晶圆50中的腔体108形成之前，直通基底通孔(TSV) 116可以在晶圆50中从晶圆50的背部形成。直通基底通孔(TSV)116可以由导电材料形成，所述导电材料诸如金属(铜)或类似物。附加地，直通基底通孔(TSV) 116可以是实体的(例如，由导电材料(例如，铜)填充)或中空的(例如，以导电材料(例如，铜)作为引线)。
[0034]在这些实施方式中，光学组成元件110 (例如，传感器110-3)可以包括晶圆级封装(WLP )晶片128，所述晶圆级封装(WLP )晶片具有在其上形成的玻璃基底(例如，透镜组件114-3)。如图2、3和4所示，晶圆级封装晶片128包括在其中形成的直通基底通孔(TSV)126，以有助于元件110 (例如传感器110-3)如以上讨论地在各个腔体108内连接到承载基底104。而且，一个或多个光学组成元件110可以包括堆叠式晶圆级封装(WLP)晶片128。堆叠式晶圆级封装(WLP)晶片可以被配置成提供多种功能(例如，感应(检测)、信号处理、存储等)。例如，如图4所示，光学组成元件(传感器110-3)可以包括诸如传感器晶片的第一晶圆级封装(WLP)晶片128-1，所述第一晶圆级封装(WLP)晶片以堆叠结构附接到诸如集成电路的第二晶圆级封装(WLP)晶片128-2。形成在第一晶圆级封装(WLP)晶片128-1中的直通基底通孔(TSV) 126-1有助于将第一晶圆级封装晶片128-1电连接到第二晶圆级封装晶片128-2。形成在第二晶圆级封装(WLP)晶片128-2中的直通基底通孔(TSV) 126-2类似地有助于穿过第二晶圆级封装(WLP)晶片128-2将第二晶圆级封装晶片128-2 (和/或第一晶圆级封装(WLP)晶片128-1电连接到在此描述的再分配迹线122。附加地，可以构思到的是，附加的(例如，三个(3)或更多)晶圆级封装(WLP)晶片128可以经由直通基底通孔(TSV) 126被包括在堆叠和互连的结构中。
[0035]反射衬层130被设置在一个或多个腔体108内。反射衬层130被配置成反射腔体108内的光并且抑制(例如，减少或消除)容纳在腔体108内的光学组成元件110之间的串扰。例如，如图2、3和4所示,腔体108-1包括反射衬层130-1,所述反射衬层配置成反射由光源110-1发射的光(腔体108-2可以同样地包括反射衬层130，所述反射衬层配置成反射由光源110-2发射的光)。类似地，腔体108-3包括反射衬层130-2，所述反射衬层配置成反射入射到第二腔体上的光。在这些实施方式中，反射衬层130可以通过利用合适的晶圆级涂覆处理(例如，沉积过程、涂覆处理、溅射过程等)由形成在腔体108的侧壁108-4 (和/或底部表面108-5)上的合适的金属形成，诸如铝。
[0036]在图3和4展示的这些实施方式中，一个或多个光学隔挡部132可以被设置在各个腔体108之间，以抑制(例如，减少或消除)容纳在腔体108内的光学组成元件110之间的串扰。如所示，光学隔挡部132从承载基底104的表面106伸入封盖112，以阻挡在容纳于腔体108-1中的光源110-1与容纳于腔体108-3中的传感器110-3之间直接穿过封盖112透射(以及被封盖112的外表面反射)的光(光学隔挡部132也可以被设置在腔体108-2与腔体108-1和腔体108-3之一或两者之间，以抑制容纳在这些腔体108内的光学组成元件之间的串扰)。在这种方式下，光学隔挡部132可以被用于防止从光源110-1、110-2穿过封盖112到传感器110-3的串扰光的透射。在其它实施方式中，如光学波导那样，没有使用屏障(例如，光学隔挡部132)，而是封盖112被配置成反射从光源(一个或多个)(例如，光源110-1、110-2)向传感器(一个或多个)(例如，传感器110-3)发射的光。
[0037]在一个或多个实施方式中，可以以晶圆级制造的光学隔挡部132可以包括在封盖112的内表面中形成的沟槽。所述沟槽至少部分地填充有光阻挡(不透明)材料134，所述光阻材料被配置成阻挡预先设定波长频谱(例如，由光源110-1、110-2发射和/或由传感器110-3感应的波长频谱)中的光。示例性光阻材料的包括金属(例如，铝)等等。
[0038]益论
[0039]虽然已经以具体到结构特征和/或处理操作的语言描述了本主题，但是应该理解，在所附权利要求中限定的主题并不局限于上述的具体特征或操作。相反，上述的具体特征和操作是作为实施权利要求的示例性形式公开的。
【权利要求】
1.一种光学器件，包括: 具有表面的承载基底，所述表面至少包括形成在其中的第一腔体和第二腔体； 布置在第一腔体中的光源，所述光源被配置成发射预先设定波长频谱中的光； 布置在第二腔体中的传感器，所述传感器被配置成检测预先设定波长频谱中的光，并且响应于检测到所述预先设定波长频谱中的光而提供信号；以及 封盖，所述封盖被布置在承载基底表面上，以使得封盖至少基本上将光源包封在第一腔体内并且将传感器包封在第二腔体内，并且所述封盖配置成透射预先设定波长频谱中内的光。
2.如权利要求1所述的光学器件，其中，封盖包括:第一透镜组件或第二透镜组件中的至少一个，所述第一透镜组件被布置在第一腔体上方以准直由光源发射的光，第二透镜组件被布置在第二腔体上方以准直入射到第二透镜组件上的光、并且将被准直的光传递到传感器。
3.如权利要求1所述的光学器件，其中，承载基底包括至少一个直通基底通孔(TSV)，所述直通基底通孔从第一腔体或第二腔体中的至少一个穿过承载基底，以提供电连接到光源或传感器。
4.如权利要求3所述的光学器件，还包括在第一腔体或第二腔体中的至少一个内布置的再分配迹线，所述再分配迹线被配置成提供光源或传感器与直通基底通孔之间的电连接。
5.如权利要求1所述的光学器件，还包括布置在第一腔体内的第一反射衬层或布置在第二腔体内的第二反射衬层中的至少一个，第一反射衬层配置成反射由光源发射的光，第二反射衬层配置成反射入射到第二腔体上的光。
6.如权利要求1所述的光学器件，还包括设在第一腔体和第二腔体之间并且从载基底的表面伸入封盖的光学隔挡部，所述光学隔挡部被配置成至少基本上防止从光源穿过封盖到传感器的串扰光的透射。
7.如权利要求6所述的光学器件，其中，光学隔挡部包括形成在封盖中以接收光阻材料的沟槽，所述光阻材料被配置成阻挡预先设定波长频谱中的光。
8.如权利要求1所述的光学器件，其中，封盖被配置成以光学波导的形式至少部分地反射从光源向传感器发射的光。
9.如权利要求1所述的光学器件，其中，光源包括发光二极管(LED)或垂直腔面发射激光器(VCSEL)。
10.如权利要求1所述的光学器件，其中，传感器包括光学传感器。
11.如权利要求1所述的光学器件，其中，光学传感器包括晶圆级封装晶片，所述晶圆级封装晶片具有形成在其上的玻璃基底。
12.如权利要求11所述的光学器件，其中，所述晶圆级封装晶片包括形成在其中的直通基底通孔(TSV)，以有助于传感器连接到承载基底。
13.如权利要求1所述的光学器件，其中，封盖包括玻璃。
14.一种光学器件,包括: 具有表面的承载基底，所述表面至少包括形成在其中的第一腔体和第二腔体； 布置在第一腔体中的光源，所述光源被配置成发射预先设定波长频谱中的光；布置在第二腔体中的传感器，所述传感器被配置成检测预先设定波长频谱中的光，并且响应于检测到所述预先设定波长频谱中的光而提供信号； 玻璃封盖，所述玻璃封盖被布置在承载基底表面上，以使得封盖至少基本上将光源包封在第一腔体内并且将传感器包封在第二腔体内，并且所述玻璃封盖被配置成透射预先设定波长频谱内的光； 第一透镜组件，所述第一透镜组件在第一腔体上方被布置在玻璃封盖中，以准直由光源发射的光； 第二透镜组件，所述第二透镜组件在第二腔体上方被布置在玻璃封盖中，以准直入射到第二透镜组件上的光、并且使被准直的光传递到传感器；以及 布置在承载基底中的至少一个直通基底通孔(TSV)，所述直通基底通孔从第一腔体或第二腔体之一穿过承载基底，以提供电连接到光源或传感器中的至少一个。
15.如权利要求14所述的光学器件,还包括布置在第一腔体内的第一反射衬层和布置在第二腔体内的第二反射衬层中的至少一个，所述第一反射衬层被配置成反射由光源发射的光，所述第二反射衬层被配置成反射入射到第二腔体上的光。
16.如权利要求14所述的光学器件，还包括布置在第一腔体或第二腔体中的至少一个内的再分配迹线，所述再分配迹线被配置成提供光源或传感器与直通基底通孔之间的电连接。
17.如权利要求 14所述的光学器件，还包括布置在第一腔体和第二腔体之间且从承载基底表面伸入封盖的光学隔挡部，所述光学隔挡部被配置成至少基本上防止从光源穿过封盖到传感器的串扰光的透射。
18.如权利要求17所述的光学器件，其中，光学隔挡部包括形成在玻璃封盖中以接收光阻材料的沟槽，所述光阻材料被配置成阻挡预先设定波长频谱中的光。
19.如权利要求14所述的光学器件，其中，光源包括发光二极管(LED)。
20.如权利要求14所述的光学器件，其中，传感器包括光学传感器。
21.如权利要求20所述的光学器件，其中，光学传感器包括晶圆级封装晶片，所述晶圆级封装晶片具有形成在其上的玻璃基底。
22.如权利要求21所述的光学器件，其中，晶圆级封装晶片包括形成在其中的直通基底通孔(TSV)，以有助于晶圆级封装晶片的电连接。
23.如权利要求22所述的光学器件，还包括第二晶圆级封装晶片，所述晶圆级封装晶片以堆叠结构附接到第二晶圆级封装晶片，其中，直通基底通孔(TSV)被配置成有助于晶圆级封装晶片到第二晶圆级封装晶片的电连接。
24.一种制造光学器件的方法，包括: 在晶圆表面中形成多个第一腔体和多个第二腔体； 将光源安装到多个第一腔体的相应一个中，光源被配置成发射预先设定波长频谱中的光; 将传感器安装到多个第二腔体的相应一个中，传感器被配置成检测预先设定波长频谱中的光，并且响应于检测到所述设定波长频谱中的光而提供信号； 将封盖附接到晶圆，以使得封盖至少基本上将光源包封在第一腔体内并且将传感器包封在第二腔体内，所述封盖被配置成透射预先设定波长频谱内的光；在晶圆中形成至少一个直通基底通孔(TSV)，直通基底通孔从第一腔体或第二腔体之一穿过晶圆，以提供电连接到光源或传感器中的至少一个；并且 单粒化晶圆和附接到所述晶圆的封盖，以形成光学器件，所述光学器件包括:至少一个第一腔体，所述第一腔体在其中布置有光源；至少一个第二腔体，所述第二腔体在其中布置有传感器；和至少一个直通基底通孔。
25.如权利要求24所述的方法，还包括:在封盖中布置多个第一透镜组件和多个第二透镜组件，以使 得当封盖被附接到晶圆时，多个第一透镜组件中的相应一个被布置在多个第一腔体中的相应一个的上方，并且多个第二透镜组件中的相应一个被布置在多个第二腔体中的相应一个的上方。
26.如权利要求24所述的方法，还包括在第一腔体和第二腔体中的至少一个内形成再分配迹线，所述再分配迹线被配置成提供光源或传感器与直通基底通孔之间的电连接。
27.如权利要求24所述的方法，还包括形成第一腔体内的第一反射衬层或第二腔体内的第二反射衬层中的至少一个，所述第一反射衬层被配置成反射由光源发射的光，所述第二反射衬层被配置成反射入射到第二腔体上的光。
28.如权利要求24所述的方法，还包括形成光学隔挡部，所述光学隔挡部位于第一腔体和第二腔体之间且从晶圆表面伸入封盖，光学隔挡部被配置成至少基本上防止从光源穿过封盖到传感器的串扰光的透射。
29.如权利要求28所述的方法，其中，形成光学隔挡部的步骤包括在封盖中形成沟槽和将光阻材料放置在沟槽内，所述光阻材料被配置成阻挡预先设定波长频谱中的光。
30.如权利要求24所述的方法，其中，光源包括发光二极管(LED)。
31.如权利要求24所述的方法，其中，传感器包括光学传感器。
32.如权利要求24所述的方法，其中，封盖包括玻璃。
33.一种光学器件,包括: 具有表面的承载基底，所述表面包括形成在其中的至少第一腔体和第二腔体； 布置在第一腔体中的光学组成兀件； 布置在第二腔体中的传感器，所述传感器被配置成检测预先设定波长频谱中的光，并且响应于检测到所述设定波长频谱中的光而提供信号；以及 封盖，所述封盖布置在承载基底表面上，以使得封盖至少基本上将光学组成元件包封在第一腔体内并且将传感器包封在第二腔体内，并且所述封盖被配置成透射预先设定波长频谱内的光。
34.如权利要求33所述的光学器件，其中，光学组成元件包括光源、传感器、或集成电路芯片中的至少一个。
【文档编号】H01L23/04GK104009030SQ201410057381
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年2月20日 优先权日:2013年2月20日
【发明者】N·D·谢内斯, J·T·琼斯, C·F·爱德华兹, A·V·萨莫伊洛夫, P·J·本泽尔, R·I·奥尔森, P·R·哈珀 申请人:马克西姆综合产品公司