弯曲图像传感器、其制备方法及具有弯曲图像传感器的电子器件与流程

本申请要求于2014年12月15日在韩国提交的申请号为10-2014-0180216、标题为“弯曲图像传感器、其制备方法及具有弯曲图像传感器的电子器件”的专利申请的优先权，其整体内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明的典型实施例涉及一种半导体器件，且更具体地，涉及一种弯曲图像传感器。

背景技术：

例如照相机的图像捕捉设备包括图像传感器和透镜。透镜设置于光接收表面。当形成物体的图像时，由于透镜的色像差而导致图像的中心和外围之间存在不良聚焦，即被称作像场弯曲的现象。因此，有必要进行像场弯曲修正(或透镜像差修正)。

为了解决这个问题，弯曲图像传感器被提出。在弯曲图像传感器中，光接收表面被弯曲成对应于透镜的曲率。光电转换元件排列于弯曲表面即光接收表面上以期提升成像质量。

技术实现要素：

各种实施例涉及一种高生产率的图像传感器、其制备方法及包括所述图像传感器的电子器件。

依据本发明的一个实施例的弯曲图像传感器包括：支撑衬底；设置于支撑衬底上的粘合图案；设置于支撑衬底上并与粘合图案接触且具有接收入射光的弯曲表面的感测衬底；以及设置于支撑衬底上并包围感测衬底的外围的固定图案。弯曲图像传感器可以还包括由感测衬底、支撑衬底及固定图案围成的闭合气腔。闭合气腔可以具有比弯曲图像传感器外部更低的气压。

感测衬底可以包括器件晶片。支撑衬底可以包括承载晶片。粘合图案可以与感测衬底的中心接触。粘合图案的面积可以是感测衬底的面积的10～20％。粘合图案的宽-长比可以与感测衬底的宽-长比大致相同。固定图案可以与感测衬底的侧壁接触。感测衬底可以具有倾斜的侧壁。固定图案可以是环状形状。固定图案可以包括热固型材料。

弯曲图像传感器可以还包括逻辑电路层和多个连接器。逻辑电路层设置于支撑衬底上并与粘合图案及固定图案接触。连接器穿过固定图案并适用于把感测衬底电连接到逻 辑电路层。

一种制备依据一个实施例的弯曲图像传感器的方法包括：提供包括多个裸片区和划道的器件晶片；在每个裸片区上形成粘合图案；将承载晶片粘合到器件晶片使得与粘合图案接触，选择性刻蚀与划道相对应的器件晶片以形成沟槽，其中沟槽将裸片区相互分隔开；填充沟槽以形成固定层，其中固定层延伸到沟槽下而形成由固定层、承载晶片和每个裸片区围成的闭合气腔；沿划道切割以将裸片区分成多个裸片；以及使每个裸片的上表面弯曲并形成支撑弯曲表面的固定图案。

粘合图案可以位于每个裸片区的中心。粘合图案的面积可以是每个裸片区面积的10～20％。粘合图案的宽-长比可以大致和每个裸片区的宽-长比相同。所述的方法可以还包括在将承载晶片粘合到器件晶片之前在器件晶片上形成牺牲层，并在形成固定层之前移除牺牲层。牺牲层的表面可以与粘合图案的表面齐平。沟槽可以具有倾斜的侧壁。使每个裸片的上表面弯曲并形成支撑弯曲表面的固定图案的步骤可以包括：通过设定的退火温度使闭合气腔中的空气膨胀并使固定层的图形变形。膨胀和变形可以是同时执行的。固定层可以包括弹性聚合物。弹性聚合物可以是热固型聚合物。

依据一个实施例的电子器件可以包括：光学系统；弯曲图像传感器和信号处理元件。弯曲图像传感器适用于从光学系统接收光；信号处理元件适用于处理从弯曲图像传感器输出的信号。弯曲图像传感器可以包括：支撑衬底；设置于支撑衬底上的粘合图案；设置于支撑衬底上并和粘合图案接触、且具有接收入射光的弯曲表面的感测衬底；以及设置于支撑衬底上并包围感测衬底的外围的固定图案。电子器件可以还包括位于支撑衬底上并和粘合图案及固定图案接触的逻辑电路层；以及穿过固定图案且适用于电连接感测衬底和逻辑电路层的多个连接器。

弯曲图像传感器包括粘合图案和固定图案以形成入射光击中的弯曲的感测衬底。这样的结构可以显著地提高弯曲图像传感器的生产率。而且，包括所述的弯曲图像传感器的封装小型化是可能的。

此外，弯曲图像传感器使用逻辑电路层和连接器来提高其集成度。因此，包括所述弯曲图像传感器的器件可以尺寸小且其运行速度可以提升。

此外，弯曲图像传感器是在封装前的晶片级形成的。因此，所述弯曲图像传感器的生产率提升，且包括所述弯曲图像传感器的封装尺寸(尤其是高度/厚度)可以降低。

附图说明

图1展示了依据本发明的一个实施例的弯曲图像传感器。

图2A和2B展示了依据本发明的第一实施例的弯曲图像传感器。

图3A和3B展示了依据本发明的第二实施例的弯曲图像传感器。

图4A和4F展示了依据本发明的一个实施例的一种制备弯曲图像传感器的方法。

图5展示了包括依据本发明的一个实施例的弯曲图像传感器的电子器件。

具体实施方式

下面将参考附图对各种实施例进行更加详细地描述。本发明可以采用各种形式实现，且本发明的内容不应局限于此处列出的实施例。相反地，实施例的提供是为了使得本发明的公开更加彻底、完全，并将本发明的视野完全传递给本领域技术人员。贯穿整个公开内容中，相似的附图标记指示贯穿本发明的各图和实施例的相似部分。

附图并非按照比例绘制，且在某些情况下，绘图比例可能进行了夸张以清楚地展现实施例的特征。当称第一层位于第二层上或者衬底上时，这不仅仅指第一层直接形成在第二层或者衬底上的情况，还包括在第一层与第二层或衬底之间存在第三层的情况。

依据本发明的实施例提供了一种具有高生产率的弯曲图像传感器、其制备方法以及具有所述弯曲图像传感器的电子器件。常规的弯曲图像传感器是通过三维地弯曲其表面以使所述表面具有与透镜的弯曲表面实质上相同的曲率来。多个光电转换元件设置于图像传感器的弯曲表面上(也就是接收光的表面)。依据常规技术弯曲表面是在封装个体芯片时在封装工艺期间形成的。因此，图像传感器的生产率被显著地降低，且难以减小图像传感器的尺寸。

图像传感器是将光学图像转换为电学信号的半导体器件。图像传感器一般分为CCD(电荷耦合器件)图像传感器和CMOS(互补型金属氧化物半导体)图像传感器。

与CCD图像传感器相比，CMOS图像传感器的优势在于其驱动机制相对简单且可以使用各种扫描方法。此外，通过CMOS工艺可以将电路集成到单个芯片中，例如用于处理从像素传送来的信号的电路。因此，器件尺寸可以减小，且可以节约生产成本，以及可以降低能耗。由于这些优势，CMOS图像传感器已经被广泛地研究，且已经开发了多种CMOS图像传感器。CMOS图像传感器可以进一步归类为正面光照型器件和背面光照型器件。

已知背面光照型器件具有相比于正面光照型器件更优的操作特性(如感光度)。因此，在接下来的描述中，将以背面光照型CMOS图像传感器来例示实施例。

图1展示了依据本发明的一个实施例的弯曲图像传感器。具体地，图1是简略展示本发明的一个实施例的弯曲图像传感器结构的平面图。

如图1所示，依据本发明的一个实施例的图像传感器可以包括像素阵列2。在像素阵列2中，像素是二维排列且光电转换元件包括于其中。像素阵列2的每个像素1耦合到光电转化元件和像素电路(未显示)。像素电路包括多个晶体管和电容器。多个光电转换元件可以共享像素电路的一部分。像素电路可以与光电转换元件设置在同一侧(如接收入射光侧)或者可以设置在光电转换元件的对侧(如接收入射光侧的对侧)。

正如下面将要描述的，在依据本发明的一个实施例的弯曲图像传感器中，固定图案可以具有包围像素阵列2的外围的环状图形。粘合图案可以安置在像素阵列2的中心。在像素阵列2的外围区域，可以设置外围电路，例如垂直驱动电路3、列信号处理电路4、水平驱动电路5、系统控制电路6等。

外围电路和像素阵列2可以设置于同一衬底上(见图2A和2B)。在另一实施例中，外围电路和像素阵列2可以设置在不同衬底上。在后一种情况中，用于将像素阵列2电连接到外围电路的构件例如连接器可以设置在粘合图案及/或固定图案上(见图3A和3B)。

垂直驱动电路3可以是移位寄存器。垂直驱动电路3可以选择连接到像素阵列2的像素驱动线7，提供脉冲信号给选中的像素驱动线7，并按行驱动连接到选中的像素驱动线7并排列在像素阵列2中的像素。垂直驱动电路3可以顺序地选择并驱动像素阵列2的每一行像素(作为基本单位)。响应于入射光强度而产生在相应像素中的像素信号被提供给列信号处理电路4。

在像素阵列2的每个单列提供了列信号处理电路4。列信号处理电路4按列处理从耦合到同一列的像素输出的信号以消除来自信号的噪声。也就是说，列信号处理电路4可以执行如相关双取样(CDS)、信号放大、模数转换(ADC)等。

水平驱动电路5可以是移位寄存器。水平脉冲被顺序地提供以顺序地选择相应的列信号处理电路4。结果，像素信号从相应的列信号处理电路4输出。输出电路处理来自相应的列信号处理电路4的信号并输出处理过的信号。例如，输出电路的处理可以包括缓冲，要么单独、要么结合暗电平调节、行偏差调节、各种类型的数字信号处理等。

系统控制电路6可以接收表示输入时钟、操作方式等的数据并输出图像传感器的内部信息。例如，系统控制电路6可以响应于垂直同步信号、水平同步信号和主时钟以产生时钟信号或控制信号。时钟信号和控制信号是用于垂直驱动电路3、列信号处理电路4 及水平驱动电路5的操作的参考信号。产生的时钟信号和控制信号被提供给垂直驱动电路3、列信号处理电路4以及水平驱动电路5。

图2A和2B展示了依据本发明的第一实施例的弯曲图像传感器。具体地，图2A是平面图，而图2B是沿着图2A所示A-A’线截取的截面图。

如图2A和2B所示，依据本发明的第一实施例的弯曲图像传感器可以包括支撑衬底120、设置于支撑衬底120上的粘合图案130、设置于支撑衬底120上并与粘合图案130接触的感测衬底110、以及设置于支撑衬底上并包围感测衬底110的外围的固定图案140，感测衬底110包括多个光电转换元件(未显示)并具有接收入射光的弯曲表面S1。

气腔由支撑衬底120、感测衬底110以及固定图案140围成。气腔可以是闭合的空气腔且被与外部气阻隔开。闭合气腔150可以具有低于外部(或室压)的气压。

感测衬底110可以是器件晶片。支撑衬底120可以是承载晶片或者操作晶片。例如，感测衬底110可以是上面形成了多个图像传感器的器件晶片的一部分。支撑衬底120可以是承载晶片的一部分。感测衬底110以及支撑衬底120可以通过减薄工艺形成薄的。除了粘合图案130和固定图案140之外，支撑衬底120还可以支撑具有光接收弯曲表面S1的感测衬底。感测衬底110、支撑衬底120、或者二者皆可以包括半导体衬底。所述半导体衬底可以是单晶材料，且可以包括含硅材料。也就是说，感测衬底110、支撑衬底120、或者二者皆可以包括含单晶硅材料。例如，要么感测衬底110、要么支撑衬底120可以是体硅衬底。

当依据第一实施例的图像传感器是背面光照型CMOS图像传感器时，感测衬底110的光接收弯曲表面S1可以构成感测衬底110的背面。光接收弯曲表面S1的对侧S2可以是感测衬底110的正面。尽管未在图中显示，依据一个实施例的弯曲图像传感器可以还包括层间绝缘层。层间绝缘层(未显示)可以形成在感测衬底110的正面(即，对侧S2)并包括信号产生电路。所述层间绝缘层(未显示)可以包括氧化层、氮化物层、氮氧化物层或者他们的叠层。

在层间绝缘层(未显示)内部形成的信号产生电路可以包括多个晶体管、多层式金属线、多个电容器以及多个接触插塞。多个接触插塞将所述多个晶体管、多层式金属线以及多个电容器相互连接。所述信号产生电路可以包括关于图1中描述的像素电路和外围电路。

依据一个实施例的弯曲图像传感器可以还包括在感测衬底110的背面(即，光接收弯曲表面S1)形成的滤色器(未显示)以及形成在滤色器上的微透镜(未显示)。滤色 器(未显示)被排列成与相应的光电转换元件相对应。

在感测衬底110上形成的光电转换元件可以包括光电二极管。例如，光电转换元件可以包括一个或更多个垂直层叠于感测衬底110上的光电转换部件。每个光电转换部件可以包括P型杂质区域和N型杂质区域。此外，光电转换元件可以包括形成于感测衬底110上的有机光电转换元件。

支撑衬底120上的粘合图案130可以充当用于粘合感测衬底110(包括器件晶片)与支撑衬底120(包括承载晶片)的粘合物。粘合图案130可以与感测衬底110的相对面S2相接触。粘合图案130可以包括绝缘材料。具体地，粘合图案130可以包括一种或多种氧化物材料、氮化物材料以及氮氧化物材料。例如，如果感测衬底110和支撑衬底120包括含硅材料，粘合图案130可以包括氧化硅或者氮化硅。此外，粘合图案130可以有助于感测衬底110的光接收弯曲表面的形成。

正如下面将要描述的，粘合图案130可以固持感测衬底110，而闭合气腔150里的空气膨胀以使得光接收表面S1弯曲。因此，粘合图案130可以与感测衬底110的中心接触以使光接收弯曲表面S1可以具有给定的曲率。特定地，粘合图案130可以与感测衬底110上形成的像素阵列的中心接触。俯视时粘合图案可以是四边形形状、多边形形状或者圆形形状。

粘合图案130的宽-长比(或纵横比)可以与感测衬底110的宽-长比相同。为了在支撑衬底120和感测衬底110之间提供足够的粘合，粘合图案130的尺寸(或面积)或者粘合图案130与感测衬底110之间的接触面积可以是感测衬底110的尺寸(或面积)的10～20％。如果粘合图案的尺寸低于10％，很难提供足够的粘附强度。如果粘合图案的尺寸高于20％，光接收弯曲表面S1可能不平整或者不均匀且可能没有恒定的曲率，使得图像传感器的性能退化。

除了粘合图案130之外，固定图案140也可以有助于支撑衬底120与感测衬底110的粘合。除了支撑衬底120和感测衬底110之外，固定图案140还可以有助于闭合气腔150的形成。出于此目的，固定图案140可以具有环状图形。固定图案140可以包括热固型材料。

固定图案140可以将感测衬底110的光接收表面S1保持弯曲。固定图案140可以包围感测衬底110的外围，且可以比粘合图案130更厚(或更高)。具体地，固定图案140可以与感测衬底110的侧壁接触。更具体地，固定图案140可以与感测衬底110的外围的正面、感测衬底110的外围的背面、以及感测衬底110的外围的侧壁接触。也就是说，感测衬底110的外围可以延伸进入固定图案140并可以埋在固定图案140中。为 了增加固定图案140和感测衬底110之间的接触面积并保证固定图案140和感测衬底110之间的粘合，感测衬底110可以具有倾斜的侧壁。

依据第一实施例的弯曲图像传感器使用粘合图案130和固定图案140来提供感测衬底110的光接收弯曲表面S1，从而显著地提高了其生产率。此外，弯曲图像传感器可以包括在缩小了尺寸的封装中。在看了用来制备所述弯曲图像传感器的方法的图示(从图4A到4F)之后，这些优势可能更明显。

图3A和3B展示了依据第二实施例的弯曲图像传感器。具体地，图3A是平面图，而图3B是沿着图3A所示的A-A’线截取的截面图。同样的附图标记既被用在第一实施例又被用在第二实施例以标记相同的或类似的部件。为了简单、简洁，关于第一实施例的已经描述过的对元件的说明将被省略。

如图3A和3B所示，依据第二实施例的弯曲图像传感器可以包括支撑衬底120、设置于支撑衬底120上的逻辑电路层210、设置于逻辑电路层210上的粘合图案130、设置于支撑衬底120上与粘合图案130接触并具有接收入射光的弯曲表面S1的感测衬底110、设置于逻辑电路层210上并包围感测衬底110的外围的固定图案140、以及穿过固定图案140并电连接感测衬底110和逻辑电路层210的多个连接器220。

由支撑衬底120、感测衬底110及固定图案140形成的腔可以是闭合气腔150。外部的空气被阻止流入闭合气腔150。如果依据本实施例的图像传感器是背面光照型图像传感器，感测衬底110的接收光的弯曲表面S1可以构成感测衬底110的背面，且光接收表面S1的对侧S2可以构成感测衬底110的正面。

尽管未在图中显示，依据本实施例的弯曲图像传感器可以还包括在感测衬底110的正面(即，对侧S2)上形成的层间绝缘层。层间绝缘层可以包括信号产生电路。层间绝缘层可以是氧化物层、氮化物层、氮氧化物层或者他们的叠层。在层间绝缘层中形成的信号产生电路可以包括多个晶体管、多层式金属线、多个电容器以及多个接触插塞。多个接触插塞将多个晶体管、多层式金属线以及多个电容器相互连接。

信号产生电路可以包括上面关于图1中描述的像素电路和外围电路。弯曲图像传感器可以还包括滤色器(未显示)和在滤色器上形成的微透镜(未显示)。滤色器形成于感测衬底110的背面(即，光接收弯曲表面S1)，并被排列成与相应的光电转换元件相对应。

形成于支撑衬底120上的逻辑电路210可以还包括上面关于图1描述的外围电路，或者包括图像信号处理(ISP)的图像处理电路。与层间绝缘层类似，逻辑电路层210 可以包括多个晶体管、多层式金属线、多个电容器、多个接触插塞以及连接到连接器220的焊盘。多个接触插塞将多个晶体管、多层式金属线和多个电容器相互连接。

在第二实施例中，多个连接器220形成在固定图案140中。然而，在另一实施例中，除了固定图案140之外，多个连接器220还可以形成在粘合图案130中。

依据第二实施例的弯曲图像传感器使用粘合图案130和固定图案140来提供感测衬底110的光接收弯曲表面S1，从而显著地提高其生产率。此外，弯曲图像传感器可以以更小的尺寸形成。从接下来对一种制备依据一个实施例的弯曲图像传感器的方法的描述来看这些优势将更加明显(见图4A到4F)。弯曲图像传感器还包括逻辑电路层210和连接器220以提高集成度、降低尺寸并提升操作速度。

图4A和4F是图示一种制备依据本发明的一个实施例的弯曲图像传感器的方法的透视图。以下，将要描述一种制备依据第一实施例的弯曲图像传感器的方法。图4A和4F展示了沿着图2A中A-A’线截取的截面图。

如图4A所示，准备了具有多个裸片区和划道的器件晶片10。器件晶片10可以是单晶材料且可以包括含硅材料。例如，器件晶片10可以是体硅晶片。

接下来，在各裸片区形成包括多个光电转换元件(未显示)的图像传感器(未显示)。例如，尽管未在图中显示，器件晶片10上形成了多个光电转换元件。在器件晶片10上可以形成包括信号产生电路的层间绝缘层。

接下来，在各裸片区上形成粘合图案12。粘合图案12可以提升两个晶片之间的粘合强度。粘合图案12形成在两个晶片之间腔。粘合图案12有助于光接收弯曲表面的形成。粘合图案12可以包括绝缘材料。具体地，粘合图案12可以包括氧化物、氮化物、氮氧化物、或者他们的组合。例如，结合图案12可以由氮化硅形成。

粘合图案12可以通过在器件晶片10上形成绝缘层并选择性刻蚀绝缘层而形成。粘合图案12可以形成在器件晶片10的正面并位于裸片区的中心。具体地，粘合图案12可以在裸片区中二维地排列了多个像素的像素阵列的中心形成。粘合图案12的尺寸或者粘合图案12与裸片区的接触面积可以是裸片区的面积的10～20％。

俯视时粘合图案12可以是四边形形状、多边形形状或圆形形状。粘合图案12的宽-长比(纵横比)可以与裸片区的宽-长比(纵横比)相同。这是为了在随后的工艺中形成具有均匀曲率的光接收弯曲表面。

如图4B所示，在器件晶片10上形成填充于粘合图案12之间的牺牲层14。牺牲层 14可以具有与粘合图案12上表面齐平的上表面。因此，可以通过在器件晶片10上施加足够厚度的材料层以填充粘合图案12之间而形成牺牲层14。

然后，对材料层执行平坦化工艺直到粘合材料12的上表面显露。牺牲层14可以用残余容易去除的材料形成。材料对粘合图案12具有刻蚀选择性是更有利的。例如，如果粘合图案12是由氮化硅形成的，则牺牲层14可以由含碳材料或者氧化硅形成。

接下来，准备承载晶片30。承载晶片30可以是单晶材料或者包括含硅材料。例如，承载晶片可以是体硅晶片。

接下来，承载晶片30被粘合到形成有粘合图案12与牺牲层14的器件晶片10上。执行晶片粘合工艺以使粘合图案12与器件晶片10和承载晶片30都接触。可以通过各种传统方法执行晶片粘合工艺。

如图4C所示，对器件晶片10的背面执行减薄工艺以降低器件晶片10的厚度。尽管在图中未显示，滤色器(未显示)和微透镜(未显示)形成于器件晶片10的背面上，并被排列成与相应的光电转换元件相对应。以下，完成减薄工艺后得到的器件晶片10利用附图标记10A来表示。

接下来，刻蚀器件晶片10A的划道以形成将器件晶片10A分割成多个裸片区的沟槽16。沟槽16可以具有倾斜的侧壁。相应地，各裸片区也具有倾斜的侧壁。具体地，沟槽16的宽度可以从底部到顶部增大。沟槽16可以由干法刻蚀工艺形成。可以执行形成沟槽16的刻蚀工艺直到牺牲层14显露或者承载晶片30显露。

接下来，去除牺牲层14。去除牺牲层之后，在器件晶片10A的裸片区与承载晶片30之间可以形成腔18。根据形成牺牲层14的材料牺牲层14可以由各种方法去除。例如，如果牺牲层由含碳材料形成，其可以由灰化工艺去除。如果其由氧化硅材料形成，可以使用如HF蚀刻剂去除。

在用于制备弯曲图像传感器的另一实施例中，可以不形成牺牲层14而执行晶片粘合工艺。在这种情况下，用于去除牺牲层14的额外工艺是不必要的。完成晶片粘合工艺后，在器件晶片10A和承载晶片30之间形成了腔18。

如图4D所示，形成填充沟槽16的固定层20。通过固定层20，腔18成为与外部隔离的闭合腔22。填充沟槽16的固定层20可以与各裸片区的侧壁接触。

为了防止固定层20完全填充闭合气腔22，固定层20可以由具有高粘度的聚合物形成。聚合物可以是热固型材料。如果固定层20是由具有高粘度的聚合物形成的，聚合物 可以延伸到沟槽16下以与承载晶片30及裸片区的外围的正面接触。

由于聚合物的高粘度以及裸片区倾斜的侧壁，固定层20被阻止而不能向粘合图案12延伸。也就是说，固定层20被阻止而不能完全填充闭合气腔22。此外，固定层20可以从沟槽16突出且可以与裸片区的外围的背面接触。因此，固定层20可以形成在承载晶片30上并包围器件晶片10A的各裸片区的外围。因此，固定层20可以与器件晶片10A的各裸片区的外围的正面、侧壁和背面接触。在一个实施例中，裸片区的外围可以卡在固定层20中。

接下来，对固定层20执行退火。通过退火，裸片40的机械强度增加到足够承受接下来的切割工艺。然而，要在固定层20完全固化前停止退火。

如图4E所示，沿着划道执行切割工艺以将裸片40相互分开。固定层20和承载晶片30被切割。下面，通过切割工艺被个体化的承载晶片30和器件晶片10A分别被称作支撑衬底30A和感测衬底10B。通过切割工艺被个体化的固定层20用附图标记20A标记。

通过切割工艺被个体化的每个裸片40可以包括支撑衬底30A、设置于支撑衬底30A上的粘合图案12、设置于支撑衬底30A上并与粘合图案12接触的感测衬底10B以及设置于支撑衬底30A上并包围感测衬底10B的外围的固定层20A。通过完成切割工艺而得到的每个裸片40的感测衬底10B具有平坦的光接收表面。闭合气腔22由支撑衬底30A、感测衬底10B以及固定层20A形成。闭合气腔22的内部具有与外部相同的气压。在切割工艺之前，可以对承载晶片30执行减薄工艺。

如图4F所示，裸片40被装载入腔室中并执行退火，使得裸片40的表面弯曲。同时，固定图案24被形成以固持并维持弯曲表面。所述弯曲表面可以充当光接收表面。下面，具有光接收弯曲表面的感测衬底10B用附图标记10C标记。形成在裸片40中并具有弯曲表面的闭合气腔22用附图标记22A标记。

由于执行了退火，闭合气腔22A中的空气膨胀。在闭合气腔22A内部的空气膨胀而感测衬底10C的中心通过粘合图案12粘合到支撑衬底30A时，感测衬底10C的外围延伸/膨胀而光接收表面变得弯曲。可以执行退火直到具有热固性质的固定层20A使其形状变形。随着感测衬底10C的外围膨胀，与感测衬底10C的外围接触的固定层20A的形状(尤其是高度)改变。也就是说，固定层20A转变成固定图案24。固定图案24可以形成得比固定层20A更高。

在完成退火工艺之后，固定图案24的热固性质可以维持他们变形形状，而无论外 部温度变化如何。因此，光接收弯曲表面可以被维持。由于闭合气腔22A中的空气膨胀，闭合气腔22A内部的空气压强可以低于外部的空气压强，而光接收表面可以保持弯曲。依据上面描述的工艺，可以制备依据一个实施例的弯曲图像传感器。然后，执行常规的封装工艺以生成包括弯曲图像传感器的器件或模块。

如上所述，依据一种制备弯曲图像传感器的方法，所有的工艺都在封装工艺之前的晶片级完成，从而提高了生产率。此外，包括所述弯曲图像传感器的封装的尺寸(尤其是高度/厚度)可以有效地降低。

依据一个实施例的弯曲图像传感器可以在各种电子器件或系统中使用。以下，将参考图5描述使用所述弯曲图像传感器的照相机。

图5展示了依据本发明的一个实施例的包括弯曲图像传感器的电子器件。参见图5，依据一个实施例的具有弯曲图像传感器的电子器件可以是照相机。照相机可以拍摄静止的或者移动的图片。电子器件可以包括弯曲图像传感器300、光学系统(或者光学透镜)310、快门单元311、用于控制并驱动所述弯曲图像传感器300及快门单元311的驱动单元313，以及信号处理单元312。

光学系统310将物体图像(入射光)导向所述弯曲图像传感器300的像素阵列2(见图1)。光学系统310可以包括多个光学透镜。快门单元311控制对入射光的放行与阻挡。驱动单元313控制所述弯曲图像传感器300的传动操作及快门单元311的快门操作。信号处理单元312处理从所述弯曲图像传感器300输出的图像信号。被处理过的图像信号可以或者存储于存储器中或者输出给显示器。

尽管出于说明的目的描述了各种实施例，明显地对于那些所属领域的技术人员，在不背离接下来的权利要求中规定的本发明的精神和范围下可以作出各种改变和修正。

通过以上实施例可以看出，本申请提供了以下的技术方案。

技术方案1.一种弯曲图像传感器，包括：

支撑衬底；

设置在所述支撑衬底之上的粘合图案；

感测衬底，设置在所述支撑衬底之上并与所述粘合图案接触，且具有接收入射光的弯曲表面；以及

固定图案，设置在所述支撑衬底之上并包围所述感测衬底的外围。

技术方案2.根据技术方案1所述的弯曲图像传感器，还包括：

由所述感测衬底、所述支撑衬底和所述固定图案围成的闭合气腔，

其中，所述闭合气腔具有比所述弯曲图像传感器外部更低的气压。

技术方案3.根据技术方案1所述的弯曲图像传感器，

其中，所述感测衬底包括器件晶片，以及

其中，所述支撑衬底包括承载晶片。

技术方案4.根据技术方案1所述的弯曲图像传感器，其中，所述粘合图案与所述感测衬底的中心接触。

技术方案5.根据技术方案1所述的弯曲图像传感器，其中，所述粘合图案的尺寸是所述感测衬底的尺寸的10～20％。

技术方案6.根据技术方案1所述的弯曲图像传感器，其中，所述粘合图案的宽-长比与所述感测衬底的宽-长比大致相同。

技术方案7.根据技术方案1所述的弯曲图像传感器，其中，所述固定图案与所述感测衬底的侧壁接触。

技术方案8.根据技术方案1所述的弯曲图像传感器，其中，所述感测衬底具有倾斜的侧壁。

技术方案9.根据技术方案1所述的弯曲图像传感器，其中，所述固定图案具有环状图形。

技术方案10.根据技术方案1所述的弯曲图像传感器，其中，所述固定图案包括热固型材料。

技术方案11.根据技术方案1所述的弯曲图像传感器，还包括：

逻辑电路层，设置在所述支撑衬底之上并与所述粘合图案及所述固定图案接触；以及

多个连接器，穿过所述固定图案并适用于将所述感测衬底电连接到所述逻辑电路层。

技术方案12.一种制备弯曲图像传感器的方法，包括：

提供包括多个裸片区和划道的器件晶片；

在每个裸片区上形成粘合图案；

将承载晶片粘合到所述器件晶片以与所述粘合图案接触；

对应于所述划道而选择性刻蚀器件晶片以形成沟槽，其中，所述沟槽将所述裸片区相互分隔开；

填充所述沟槽以形成固定层，其中，所述固定层延伸到所述沟槽下以形成由所述固定层、所述承载晶片及每个裸片区围成的闭合气腔；

切割所述划道以将所述裸片区分成多个裸片；以及

使每个裸片的上表面弯曲并形成支撑弯曲表面的固定图案。

技术方案13.根据技术方案12所述的方法，其中，所述粘合图案位于每个裸片区的中心。

技术方案14.根据技术方案12所述的方法，其中，所述粘合图案的尺寸是每个裸片区的尺寸的10～20％。

技术方案15.根据技术方案12所述的方法，其中，所述粘合图案的宽-长比与每个裸片区的宽-长比大致相同。

技术方案16.根据技术方案12所述的方法，还包括：

在将所述承载晶片粘合到所述器件晶片之前，在所述器件晶片之上形成牺牲层，其中，所述牺牲层具有与所述粘合图案表面齐平的表面；以及

在形成所述固定层之前去除所述牺牲层。

技术方案17.根据技术方案12所述的方法，其中，所述沟槽具有倾斜的侧壁。

技术方案18.根据技术方案12所述的方法，其中，使每个裸片的上表面弯曲并形成支撑弯曲表面的固定图案的步骤包括：

通过设定的退火温度来使所述闭合气腔中的空气膨胀并使所述固定层的形状变形，

其中，所述膨胀和所述变形是同时执行的。

技术方案19.根据技术方案18所述的方法，

其中，所述固定层包括弹性聚合物，以及

其中，所述弹性聚合物是热固型聚合物。

技术方案20、一种电子器件，包括：

光学系统；

弯曲图像传感器，适用于从所述光学系统接收光；以及

信号处理元件，适用于处理从所述弯曲图像传感器输出的信号，

其中，所述弯曲图像传感器包括：

支撑衬底；

设置在所述支撑衬底之上的粘合图案；

感测衬底，设置在所述支撑衬底之上并与所述粘合图案接触，且具有接收入射光的弯曲表面；以及

固定图案，设置在所述支撑衬底之上并包围所述感测衬底的外围。

技术方案21、根据技术方案20所述的电子器件，还包括：

逻辑电路层，设置在所述支撑衬底之上并与所述粘合图案及所述固定图案接触；以及

多个连接器，穿过所述固定图案且适用于将所述感测衬底电连接到所述逻辑电路层。