使用张力的图像传感器弯曲的制作方法

光学系统通常用在许多装置中，诸如相机、望远镜、双筒望远镜、办公设备以及科学仪表，仅列举少数示例。光学系统可以包括透镜、反射镜和/或一个或多个光感测装置。光学系统的性能部分地取决于系统的每个元件的设计以及系统的整体设计，系统的整体设计阐述了元件之间的光学相互作用。例如，一个透镜的光输出可以是后续透镜或光感测装置的光输入。

诸如电荷耦合器件(CCD)或光电二极管之类的光感测装置存在于各种光学系统中。通常，CCD配置在制造于硅衬底上的阵列中。可以至少部分地基于CCD阵列的特定细节诸如CCD阵列的大小、CCD阵列的分辨率以及CCD阵列相对于光学系统剩余部分的定位而设计向CCD阵列提供光的光学系统的一部分。

技术实现要素：

本公开描述了用于弯曲并整形图像传感器的技术和架构。具体而言，例如可以弯曲制造在诸如硅或锗之类的相对脆弱衬底上的图像传感器，从而图像传感器的光敏感表面被弯曲以具有球面、非球面或其他形状。

为了弯曲图像传感器，可以将弯曲衬底接合或沉积至图像传感器的光敏感表面上。施加力或扭矩至弯曲衬底以便于将张力引入图像传感器。张力导致图像传感弯曲成任意许多弯曲形状。可以取决于所需的弯曲形状而相对均匀或非均匀地施加力或扭矩。

提供该发明内容部分以简化形式介绍以下详细说明书中进一步所述的概念的选集。该发明内容部分并非意在标识所请求保护主题的关键特征或必要特征，也并非意在用于限制所请求保护主题的范围。术语“技术”例如可以涉及可以用于执行如由以上的上下文和遍及本文所允许的技术的制造设备、控制系统、方法、计算机可读指令、模块、算法或硬件逻辑(例如现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、复杂可编程逻辑器件(CPLD))。

附图说明

参照附图阐述详细说明书。在附图中，参考数字的最左位标识其中参考数字首次出现的附图。在不同附图中相同参考数字的使用指示类似或等同的项目或特征。

图1是根据各个示例性实施例的图像传感器芯片的俯视图。

图2是根据各个示例性实施例的图像传感器芯片和弯曲衬底的侧视图。

图3是根据各个示例性实施例的经受所施加力和扭矩的被弯曲的图像传感器芯片和弯曲衬底的侧视图。

图4是根据各个示例性实施例的放置至背侧衬底上的被弯曲的图像传感器芯片和弯曲衬底的侧视图。

图5是根据各个示例性实施例的被弯曲的图像传感器芯片、弯曲衬底和背侧衬底的侧视图。

图6是根据各个示例性实施例的在移除了弯曲衬底之后被弯曲的图像传感器芯片和背侧衬底的侧视图。

图7是根据各个实施例的图像传感器芯片以及通过沉积放置至图像传感器芯片上的弯曲衬底的侧视图。

图8是根据各个示例性实施例的经受所施加力和扭矩的被弯曲的图像传感器芯片和弯曲衬底的侧视图。

图9是根据各个示例性实施例的被弯曲图形传感器芯片和背侧衬底的侧视图。

图10是根据各个示例性实施例的包括被弯曲的图像传感器芯片、弯曲衬底和背侧衬底的光学系统的剖视图。

图11是根据各个示例性实施例的包括被弯曲的图像传感器芯片和背侧衬底的光学系统的剖视图。

图12是根据各个示例性实施例的图像传感器芯片以及包括各个槽口和沟槽的弯曲衬底的侧视图。

图13是根据许多示例性实施例的包括在弯曲衬底的中心区域周围同心地分布的一系列槽口和/或沟槽的弯曲衬底的俯视图。

图14是根据各个示例性实施例的被弯曲的图像传感器芯片以及包括各个槽口和沟槽的弯曲衬底的侧视图。

图15是根据各个示例性实施例的中性轴线、图像传感器芯片和弯曲衬底的侧视图。

图16是根据各个示例性实施例的示出了被弯曲的图像传感器芯片和背侧衬底的曲率的剖视图。

图17和图18是根据各个示例性实施例的被弯曲的图像传感器芯片的光敏感表面的剖视图。

图19是根据各个示例性实施例的图像传感器芯片和弯曲衬底的俯视图。

图20是示出了根据一些示例性实施例的用于弯曲图像传感器芯片的示例性方法的流程图、

具体实施方式

概述

通常，光学系统可以包括透镜、反射镜和/或一个或多个光感测装置，诸如电荷耦合器件(CCD)或可以将光能转换为电信号的其他装置。多个CCD可以配置在制造于衬底上的阵列(例如像素化阵列)中，衬底例如可以是硅、锗或其他半导体材料。诸如在衬底上制造的在任意许多配置中的CCD或其他光感测实体的阵列之类的光敏装置在此称作“图像传感器芯片”。然而应该注意的是，该名称可以指代无需被配置用于感测图像而是相反地感测任何光信号(可见或不可见)的光传感器。

图像传感器芯片可以弯曲，从而图像传感器芯片的光敏感表面具有弯曲形状，这与平坦表面图像传感器芯片相比可以提供光学系统设计的许多优点。特别地，当光学系统包括被弯曲的图像传感器芯片时，与平坦表面图像传感器芯片相比，包括透镜和/或反射镜的光学系统具有较少的设计约束。例如，具有球面或非球面表面的图像传感器芯片可以导致高性能光学系统，其产生跨越图像传感器芯片表面的相对均匀的光强度和空间频率响应。

在各个实施例中，可以在包括将“弯曲衬底”接合或沉积至图像传感器芯片的光敏感表面上的工艺中弯曲图像传感器芯片。施加力或扭矩至弯曲衬底以便于施加剪切力至图像传感器芯片。这引入跨越芯片表面的相对均匀的张力。该均匀性帮助避免相对脆弱的图像传感器芯片的不希望的破裂或翘曲。张力导致图像传感器芯片弯曲成被弯曲的形状。在一些实施例中，可以选择性地引入非均匀的张力而无不希望的破裂或翘曲。

此外，弯曲衬底可以通过张力变形或弯曲图像传感器芯片。因为图像传感器芯片当处于拉张状态时与处于压缩状态相比具有较低的暗电流，使用张力弯曲图像传感器芯片可以是有利的。因此，可以设计弯曲衬底以使得当被弯曲或变形成所希望形状时图像传感器芯片的区域的大部分处于拉应变。该设计可以至少部分地基于弯曲衬底的刚度和/或厚度以便于在中性弯曲轴线的拉应变侧放置图像传感器芯片。

在各个实施例中，将被弯曲的图像传感器芯片接合至帮助维持图像传感器芯片的弯曲形状的背侧衬底。将图像传感器芯片接合至背侧衬底之后，可以移除弯曲衬底(例如暴露图像传感器芯片的光敏感表面)。

在各个实施例中，接合至弯曲衬底的被弯曲的图像传感器芯片的组合可以包括独立光学装置，其可以随后包括至光学系统中。在一些实现方式中，该组合可以包括附接至图像传感器芯片的背侧(例如与光敏感表面的侧边)的背侧衬底。例如，制造者可以制造包括接合至弯曲衬底(并且在一些情形中接合至背侧衬底)的被弯曲的图像传感器芯片的组合的光学装置。制造者可以向制造光学系统的另一制造者提供该光学装置。光学装置可以包括至该光学系统中。在一些实现方式中，制造光学系统的制造者可以移除弯曲衬底，其可以用于保护光敏感表面在存储或运输期间免受来自图像传感器芯片的损害。

在各个实施例中，接合至背侧衬底的被弯曲的图像传感器芯片的组合可以包括独立光学装置，其可以随后包括至光学系统中。例如，制造者可以制造包括接合至背侧衬底的被弯曲的图像传感器芯片的组合的光学装置。制造者可以向制造光学系统的另一制造者提供该光学装置。光学装置可以包括至该光学系统中。

参照图1－图20进一步描述各个示例性实施例。

示例性环境

图1是根据各个实施例的图像传感器芯片100的俯视图。图像传感器芯片100包括半导体衬底102，在其上构建了光敏感部分104。可以是CCD阵列的光敏感部分104包括多个光敏感元件106。每个光敏感元件106例如可以对应于部分地由光敏感部分104所产生的图像的像素。光敏感部分104可以称作“活性区域”，其能够将光能转换为电能或电信号。除非另外陈述，术语“光”涉及在频谱任意部分中的电磁能量。因此，例如，光或光能包括电磁频谱的可见、红外(IR)、近红外(NIR)和紫外(UV)部分。

非活性区域108至少部分地围绕光敏感部分104。没有光敏感元件的非活性区域108可以包括用于操作光敏感部分104的各种电路元件、导电迹线等等。例如，如果光敏感部分104是CCD阵列，非活性区域108可以包括用于控制CCD元件的行和列的电路。光敏感部分104和非活性区域108的每一个可以占据图像传感器芯片100的区域的任意部分。光敏感部分104可以是方形或具有任何宽高比(例如宽度比高度)的矩形。

半导体衬底102可以包括任意数目的元素，包括这些元素的组合，其任意可以包括添加的杂质(例如掺杂剂)。例如，半导体衬底102可以是硅或锗。在一些示例中，图像传感器芯片100的厚度可以范围从约5至10微米直至约1毫米。

图像传感器芯片100可以并入光学系统中，该光学系统以特定方式向图像传感器芯片100提供光。例如，在一些实现方式中，可以配置透镜系统以具有与图像传感器芯片100的位置重合的焦平面。在一个具体的实现方式中，可以配置透镜系统以具有与图像传感器芯片100的弯曲版本的弯曲表面重合的焦表面。在其他一些实现方式中，可以配置透镜系统以具有与图像传感器芯片100的焦距重合的焦距。光学系统的光学元件(例如透镜和/或反射镜)可以至少部分地确定焦平面的位置和焦距。具体而言，可以至少部分地基于光敏感部分104的细节(诸如光敏感部分104的大小、光敏感部分104的分辨率、以及光敏感部分104)相对于光学系统剩余部分的定位而设计向光敏感部分104提供光的光学系统的一部分。光学系统的性能取决于光学系统的每个光学元件的设计以及光学系统的整体设计，其阐述了光学元件之间的光学相互作用。例如，一个透镜的光输出可以是后续透镜的光输入。通常，光学元件和它们相对于相互的排列布置的质量随着分辨率(例如光敏感元件106诸如对应于像素的CCD元件的密度)提高而增加。例如，该质量可以至少部分地基于单个光学元件的参数，包括但不限于结构和光学像差，光学传输或反射，光均匀性，定位等等。

图2－图6示出了根据一些实施例的弯曲或整形图像传感器芯片诸如图像传感器芯片100的示例性方法的各个部分。该方法可以由任何实体手动地(例如由人)、自动地(例如由机器)或者其组合而执行。可以例如是生产者、组装者、制造者或构建者的该实体在此称作“制造者”。

图2是根据各个实施例的图像传感器芯片200和弯曲衬底202的侧视图。图像传感器芯片200包括光敏感部分204，其可以例如与图1中所示的光敏感部分104相同或类似。在一些实现方式中，将弯曲衬底202接合或层叠至图像传感器芯片200的第一表面206。制造者可以使用粘附剂208以执行该接合或层叠。然而，在一些实现方式中，无需使用粘附剂。在各个实现方式中，第一表面206的一部分不必接合或粘合至弯曲衬底202。例如，第一表面206的特定区域可以接合或粘合至弯曲衬底202，而第一表面206的其他特定区域可以i)包括在弯曲衬底202和第一表面206之间的空洞(未示出)或者ii)在弯曲衬底202和第一表面206之间缺乏粘附剂208。例如，制造者可以通过包括具有空洞或缺乏粘附剂的第一表面206的特定区域而至少部分地控制张力从弯曲衬底202转移至图像传感器芯片202(并且因此整形)。

第一表面206包括光敏感部分204，其是图像传感器芯片200的光敏感部分。第一表面206可以也包括非活性区域210，其可以例如与图1中所示的非活性区域108相同或类似。箭头212指示图像传感器芯片200被配置用于接收的入射光的方向。

图像传感器芯片200的边缘214可以与弯曲衬底202的边缘216对准或不对准。在一些实现方式中，如图2中所示，弯曲衬底202可以延伸越过图像传感器芯片200的边缘214。在其他一些实现方式中，图像传感器芯片200可以延伸越过弯曲衬底202的边缘216。

弯曲衬底202可以包括任意多种材料，诸如例如塑料、聚合物、其他有机化合物、或其组合等等。在一些示例中，弯曲衬底202的厚度可以比图像传感器芯片200的厚度至少大数倍。对于特定的示例而言，图像传感器芯片200可以约5至10微米厚并且弯曲衬底202可以约50至100微米厚。图像传感器芯片200的厚度可以远远大于10微米，并且弯曲衬底202可以比图像传感器芯片200至少大数倍。在一些实现方式中，弯曲衬底202的不同部分可以具有不同厚度。对于弯曲衬底202的材料的选择可以至少部分地基于与图像传感器芯片200刚度相比材料的刚度。图像传感器芯片200的刚度可以至少部分地取决于图像传感器芯片200的可以是硅或锗的衬底材料，以及图像传感器芯片200的厚度。弯曲衬底202的刚度可以至少部分地取决于用于弯曲衬底202的材料和厚度。在一些实现方式中，用于弯曲衬底202的材料和厚度可以对于弯曲衬底202的不同部分而不同。因此，弯曲衬底202的当读可以在图像传感器芯片200的不同部分之上改变。例如，在图像传感器芯片200的中心区域之上的弯曲衬底202的一部分与在图像传感器芯片200的边缘区域之上的弯曲衬底202的部分相比可以相对较刚硬。

对于弯曲衬底202的材料的选择可以至少部分地基于材料的热学特性。例如，可以以基本上低于可以发生对于图像传感器芯片200的损害的温度，将所选择的材料施加至图像传感器芯片200。过量的温度可以损害图像传感器芯片200的光敏感部分204、半导体衬底和/或非活性区域。例如，在硅基图像传感器芯片的情形中，低于约200摄氏度的温度可以是安全的并且不会损害图像传感器芯片200。类似地，该温度考虑可以适用于用于从图像传感器芯片200移除用于弯曲衬底202的材料的方法。

除了温度考虑之外，对于弯曲衬底202的材料的选择可以至少部分地基于施加材料至图像传感器芯片200以及随后从图像传感器芯片200移除材料的能力。例如，可以选择材料以使其相对较容易将材料层叠或粘合至图像传感器芯片200，并且其从图像传感器芯片200脱离而并未留下任何残留材料和/或并未改变光敏感部分204的任何物理特性。

图3是根据一些实施例的经受各种所施加力和扭矩的被弯曲的图像传感器芯片300和弯曲衬底302的侧视图。在一些示例中，被弯曲的图像传感器芯片300和弯曲衬底302可以分别与在图3中所示弯曲之前图像传感器芯片200和弯曲衬底202相同或类似。例如，制造者可以施加力304和/或扭矩306至弯曲衬底202以引入张力，这导致图像传感器芯片100变形以产生被弯曲的图像传感器芯片300。施加至弯曲衬底和/或图像传感器芯片的该力和/或扭矩可以引起反作用力，这可以位于结构(未示出)支撑或保持弯曲衬底和图像传感器芯片所在的接触点处。例如，向下推动桌面上物体的力将引起桌面向上推动物体的反作用力。为了在附图中清楚，在此未示出反作用力。

被弯曲的图像传感器芯片300包括布置在被弯曲的第一表面310上的被弯曲光敏感部分308。可以与粘附剂208相同或类似的粘附剂312可以将被弯曲的图像传感器芯片300和弯曲衬底302接合在一起。

制造者可以向弯曲衬底302施加任意多种力以弯曲图像传感器芯片300。例如，与弯曲衬底302相邻的受压流体或气体314可以在弯曲衬底302上施加力304。在一些实现方式中，由图3中箭头所示的受压流体或气体314可以包括与弯曲衬底302的表面316的至少一部分相邻的所包含流体或气体(例如包含在柔性气囊或机械促动器中)。受压流体或气体314可以在表面316上不同位置处施加不同力304。在一些情形中，由具有任意多种形状的实心物体(未示出)的机械接触可以替代受压流体或气体314并且施加力304。

在其他实现方式中，制造者可以将其中之一示意性示出在图3中的一个或多个机械装置318应用于弯曲衬底302的一部分，以在弯曲衬底302上施加扭矩(例如旋转力)。例如，制造者可以应用机械装置318至弯曲衬底302的靠近边缘320的一部分。在一些情形中，机械装置318可以靠近弯曲衬底302的边缘施加扭矩而受压流体或气体314靠近弯曲衬底302的中心区域产生力。扭矩和线性力(例如由受压流体或气体314产生)的该组合可以以相互任何比例而施加。例如，由受压流体或气体314施加在弯曲衬底302上的力可以是由机械装置318所施加的两倍。该比例以及是否同时施加线性力或扭矩还是仅一个可以至少部分地取决于图像传感器芯片300(在其被弯曲之前)的物理细节(例如刚度、厚度等)以及被弯曲的图像传感器芯片300的所需形状。在一些实现方式中，除了施加机械装置318至弯曲衬底302的边缘320之外或者作为其替代，制造者可以施加机械装置318至图像传感器芯片302的边缘322。

被弯曲的图像传感器芯片300和弯曲衬底302的组合下文称作组件324。在一些实现方式中，组件324可以放置成与诸如背侧衬底之类的刚度物体接触。以此方式，组件324的形状可以在不再向弯曲衬底302施加力和/或扭矩之后保持未改变。

图4是根据各个实施例的包括放置至背侧衬底400上的被弯曲的图像传感器芯片300和弯曲衬底302的组件324的侧视图。特别地，制造者可以将图3中所示与被弯曲第一表面310相对的被弯曲图像传感器芯片300的被弯曲的第二表面402与背侧衬底400的整形表面404接触，从而被弯曲的第二表面402的至少一部分与整形表面404接触。箭头406指示将被弯曲的第二表面402和整形表面404朝向相互接合的过程。在一些实现方式中，诸如夹持或保持机构(未示出)之类的物理装置可以通过由弯曲衬底302的边缘408保持被弯曲的图像传感器芯片而运输被弯曲的图像传感器芯片300。

背侧衬底400包括与整形表面404相对的底表面410。在俯视图中，背侧衬底400可以是方形、矩形、圆形或任何其他形状。尽管被弯曲的图像传感器芯片300和背侧衬底400在图4中示出为具有相同大小，它们的大小可以不同。例如，背侧衬底400可以大于被弯曲的图像传感器芯片300。整形表面404可以具有对应于被弯曲的图像传感器芯片300的所需形状的形状。整形表面404可以是球面、抛物面、非球面、或具有一个或多个反射点的复合形状，仅列举少数示例。

背侧衬底400可以包括足够刚度以抵抗组件324可以具有从被弯曲形状的线性化的趋势的任意多种材料。这些材料可以例如包括金属、半导体材料、塑料、玻璃、陶瓷等等。组件324和背侧衬底400的组合下文中称作组件412。

背侧衬底400的底表面410和/或侧面可以包括孔洞和/或突起414以用于例如在光学系统中安装组件412。因此，组件412可以是可以包括在光学系统中的独立光学装置。粘附剂416可以放置在整形表面404上或者在被弯曲的第二表面402上以将整形表面404和被弯曲的第二表面402接合在一起。

图5是根据各个实施例的包括被弯曲的图像传感器芯片300、弯曲衬底302和背侧衬底400的组件412的侧视图。在一些实现方式中，被弯曲的第二表面402和整形表面404的形状可以相互不同。例如，当不再向弯曲衬底302施加力和/或扭矩(例如图3中所示)以将图像传感器芯片300整形为弯曲形状时，弯曲衬底和被弯曲的图像传感器芯片300可以具有伸直的趋势(例如通过回弹力)。在一些情形中，可以施加力和/或扭矩以过整形被弯曲的图像传感器芯片300以补偿该趋势。在其他一些情形中，该伸直可以导致被弯曲的第二表面402具有不同于整形表面404的曲率或形状。该差异可以导致在被弯曲的第二表面402的任意部分与整形表面404之间的间隙或空洞500。该间隙或空洞不必有害地影响被弯曲的图像传感器芯片300的光学性能，因为间隙或空洞在图像传感器芯片300与被弯曲光敏感部分308相对的侧边上(图3)。在一些情形中，粘附剂416可以填入间隙或空洞500中，从而组件412是刚度和实心的。然而，该间隙或空洞可以指示被弯曲的图像传感器芯片300的形状并非精确地是所需形状。因此，制造者可以施加一个或多个力至组件324和背侧衬底400以迫使被弯曲的图像传感器芯片300的形状采取整形表面404的形状。换言之，制造者可以将组件324和背侧衬底400挤压在一起，从而被弯曲的图像传感器芯片300变形至整形表面404的形状。伴生地，可以从组件324和背侧衬底400之间挤出任何过量的粘合剂416。

图6是根据各个实施例的在移除了弯曲衬底302之后被弯曲的图像传感器芯片300和背侧衬底400的侧视图。该移除暴露了光敏感部分308，从而光敏感部分308可以接收由包括图像传感器芯片300的光学系统所提供的光。图像传感器芯片300和背侧衬底400的组合称作整形光传感器模块600。整形光传感器模块600可以被并入作为在光学系统中的光学元件，并且可以使用孔洞和/或突起414而安装在光学系统中。特别地，制造者可以构建整形光传感器模块600并且向组装者(其可以是与制造者相同或不同的实体)提供整形光传感器模块600。组装者可以使用整形光传感器模块600作为图像传感器，其可以包括在光学系统中。

图7是根据各个实施例的包括图像传感器芯片702以及通过沉积放置至图像传感器芯片上的弯曲衬底704的配置700的侧视图。图像传感器芯片702包括光敏感部分706，其可以例如与图1中所示光敏感部分104相同或类似。将弯曲衬底704沉积至图像传感器芯片702的第一表面708上。制造者可以使用任意多种沉积技术以将弯曲衬底放置至图像传感器芯片702上。沉积技术的一些示例是旋涂、气相沉积、溅射等等。在各个实现方式中，第一表面708的一些部分不必与弯曲衬底704接触。例如，弯曲衬底704可以直接地沉积在第一表面708的特定区域上，而第一表面708的其他特定区域可以包括在弯曲衬底704和第一表面708之间的非接触区域(未示出)。该非接触区域可以是缺乏存在于第一表面708和弯曲衬底704之间的粘附或接合特征方面的区域。该非接触区域因此不会将剪切力或应力从弯曲衬底704传递至第一表面708。

第一表面708包括光敏感部分706，其是图像传感器芯片702的光敏感部分。第一表面708也可以包括非活性区域710，其可以例如与图1中所示的非活性区域108相同或类似。箭头712指示图像传感器芯片702所配置用于接收的入射光的方向。

图像传感器芯片702的边缘714可以与弯曲衬底704的边缘716对准或不对准。在一些实现方式中，图像传感器芯片702可以延伸越过弯曲衬底704的边缘716。

弯曲衬底704可以包括任意多种材料，诸如例如塑料、聚合物、其他有机化合物、其组合等等。当考虑材料的许多特征时，诸如沉积的容易性、足够跨越弯曲衬底704和图像传感器芯片702之间界面而传递应力和剪切力的粘附强度、以及化学和热稳定性，制造者可以选择用于弯曲衬底704的材料。

具体而言，可以至少部分地基于材料的热学特性选择用于弯曲衬底704的材料。例如，可以在基本上低于可以发生对于图像传感器芯片702的损害的温度下将所选择的材料施加至图像传感器芯片702。过量的温度可以损害光敏感部分706、半导体衬底、和/或图像传感器芯片的非活性区域710。例如，在硅的情形中，低于200摄氏度的温度可以是安全的并且不会损害图像传感器芯片702。类似地，该温度考虑适用于从图像传感器芯片702移除用于弯曲衬底704的材料的方法。

除了温度考虑之外，可以至少部分地基于施加材料至图像传感器芯片702以及随后从图像传感器芯片702移除材料的能力而选择用于弯曲衬底704的材料。例如，材料可以被选择为相对容易将材料沉积至图像传感器芯片702上，并且其从图像传感器芯片702脱离、蒸发或者分裂而并不留下任何残留材料或者并不改变光敏感部分708的任何物理特性。例如，制造者可以使用热解接合工艺以从图像传感器芯片702脱离弯曲衬底704。在一些实现方式中，该方法可以在氮气净化的管道熔炉内执行。

在一些示例中，弯曲衬底704的厚度可以至少数倍大于图像传感器芯片702的厚度。对于特别的示例，图像传感器芯片702可以约5至10微米厚，并且弯曲衬底704可以约50至100微米厚。图像传感器芯片702的厚度可以远大于10微米，并且弯曲衬底704可以至少数倍厚于图像传感器芯片702，其可以直至一毫米或数毫米厚。在一些实现方式中，弯曲衬底704的不同部分可以具有不同厚度。对于弯曲衬底704的材料选择可以至少部分地基于与图像传感器芯片702的刚度相比材料的刚度。图像传感器芯片702的刚度可以至少部分地取决于图像传感器芯片702的可以是硅或锗的衬底材料，以及厚度。弯曲衬底704的刚度可以至少部分地取决于用于弯曲衬底704的材料和厚度。在一些实现方式中，用于弯曲衬底704的材料和厚度可以对于弯曲衬底704的不同部分而不同。因此，弯曲衬底704的刚度可以在图像传感器芯片702的不同部分之上改变。例如，在图像传感器芯片702的中心区域之上的弯曲衬底704的一部分与在图像传感器芯片702的边缘区域之上的弯曲衬底704的部分相比可以相对刚硬。

图8是根据一些实施例的包括经受各个所施加力和扭矩的被弯曲的图像传感器芯片802和弯曲衬底804的配置800的侧视图。在一些示例中，被弯曲的图像传感器芯片802和弯曲衬底804可以分别与图8中所示弯曲之前的图像传感器芯片702和弯曲衬底704相同或类似。例如，制造者可以施加力806和/或扭矩808至弯曲衬底804以得到被弯曲的图像传感器芯片802。被弯曲的图像传感器芯片802包括布置在被弯曲第一表面812上的被弯曲光敏感部分810。

制造者可以施加任意多种类型力至弯曲衬底804以弯曲图像传感器芯片802。例如，邻接弯曲衬底804的受压流体或气体可以在弯曲衬底804上施加力806。在一些实现方式中，由图8中箭头所示的受压流体或气体814可以包括挤压至弯曲衬底804的表面816的至少一部分上的所包含的受压流体或气体。所包含的受压流体或气体814的不同部分可以在表面816上施加由跨越表面816的位置而改变的力806。在一些情形中，由具有任意多种形状的实心物体(未示出)的机械接触可以替代受压流体或气体814并且施加力806。

在其他实现方式中，制造者可以应用其中一个示意性示出在图8中的一个或多个机械装置818至弯曲衬底804的一部分，以在弯曲衬底804上施加扭矩(例如旋转力)。例如，制造者可以应用机械装置818至弯曲衬底804靠近边缘820的部分。在一些情形中，机械装置818可以靠近弯曲衬底804的边缘施加扭矩，而受压流体或气体814靠近弯曲衬底804的中心区域产生力。该扭矩和线性力(例如由受压流体或气体814所产生)的组合可以以相对于彼此的任意比例而应用。例如，由受压流体或气体814施加在弯曲衬底804上的力可以是由机械装置818所施加力的两倍。该比例、以及是否同时施加线性力或扭矩还是仅一个可以至少部分地取决于图像传感器芯片802(在其被弯曲之前)的物理细节(例如刚度、厚度等)以及被弯曲的图像传感器芯片802的所需形状。在一些实现方式中，制造者可以应用机械装置8181至弯曲衬底804的边缘820。被弯曲的图像传感器芯片802的被弯曲的第二表面824与被弯曲第一表面812相对。被弯曲的第二表面824可以放置为与刚度物体(诸如背侧衬底)接触。以此方式，配置800的形状可以在不再向弯曲衬底804施加力和/或扭矩之后保持不变。

图9是根据各个实施例的包括被弯曲的图像传感器芯片802和背侧衬底902的组件900的侧视图。特别地，制造者可以将被弯曲的图像传感器芯片802的被弯曲的第二表面824与背侧衬底902的整形表面904接合，从而被弯曲的第二表面824的至少一部分与整形表面904接触。在一些实现方式中，诸如夹持或保持机构之类的物理装置(未示出)可以通过由弯曲衬底804的边缘820保持被弯曲的图像传感器芯片而运输被弯曲的图像传感器芯片802。

在一些实现方式中，制造者可以在将被弯曲的图像传感器芯片802接合至背侧衬底902之后从被弯曲的图像传感器芯片802移除弯曲衬底804。弯曲衬底804可以由不会损害光敏感部分810的任意多种技术而移除。例如，弯曲衬底804可以包括一旦充分加热则蒸发、气化、或分解的材料。在其他示例中，弯曲衬底804可以包括可以被化学刻蚀或溶解的材料。

弯曲衬底804的移除暴露了光敏感部分810，从而光敏感部分810可以接收可以由包括被弯曲的图像传感器芯片802的光学系统所提供的光。组件900可以作为光学元件被并入在光学系统中，并且可以使用可以布置在背侧衬底902的侧边或底表面908上的孔洞和/或突起906而安装在光学系统中。底表面908与整形表面904相对。特别地，制造者可以构建组件900并且向组装者(其可以是与制造者相同的实体)提供组件900。组装者可以使用组件900作为图像传感器，其可以被并入在光学系统中。

在俯视图中，背侧衬底902可以是方形、矩形、圆形或任何其他形状。尽管被弯曲的图像传感器芯片802和背侧衬底902在图9中示出为具有相同尺寸，但是它们的尺寸可以不同。例如，背侧衬底902可以大于被弯曲的图像传感器芯片802。整形表面904可以具有对应于被弯曲的图像传感器芯片802的所需形状的形状。整形表面904可以是球面、抛物面、非球面，或者具有一个或多个反射点的复合形状，仅列举少数示例。

背侧衬底902的材料和其他特性可以与如上所述的背侧衬底400相同或相似。粘附剂910可以放置在整形表面904上或在被弯曲的第二表面824上以将整形表面904和被弯曲的第二表面824接合在一起。

在一些实现方式中，被弯曲的第二表面824和整形表面904的形状可以相互不同。例如，当不再向弯曲衬底804施加力和/或扭矩(例如图8中所示)以用于将图像传感器芯片802整形为弯曲形状时，弯曲衬底和被弯曲的图像传感器芯片802可以具有伸直的趋势(例如通过回弹力)。在一些情形中，可以施加力和/或扭矩至过整形的被弯曲的图像传感器芯片802以补偿该趋势。在其他情形中，该伸直可以导致具有不同于整形表面904的曲率或形状的被弯曲的第二表面824。因此，制造者可以施加一个或多个力至配置800和背侧衬底902以迫使被弯曲的图像传感器芯片802的形状采取整形表面804的形状。换言之，制造者可以将配置800和背侧衬底902挤压在一起，从而被弯曲的图像传感器芯片802偏转至整形表面904的形状。

图10是根据各个实施例的包括图像传感器模块1002和透镜组件1004的光学系统1000的剖视图。特别地，图像传感器模块1002包括被弯曲的图像传感器芯片1006、弯曲衬底1008以及背侧衬底1010。被弯曲的图像传感器芯片1006包括光敏感部分1012。弯曲衬底1008可以是允许来自透镜组件1004的光到达光敏感部分1012的透明材料。被弯曲的图像传感器芯片1006、弯曲衬底1008和背侧衬底1010可以类似于分别示出在图4、图8和图9中的弯曲图像传感器芯片300或802、弯曲衬底302或804、以及背侧衬底400和902或者与其相同。在一些实现方式中，图像传感器模块1002不必包括背侧衬底1010。在该情形中，弯曲衬底可以足够刚硬以维持被弯曲的图像传感器芯片1006的弯曲形状。弯曲衬底1008可以包括在将被弯曲的图像传感器芯片1006弯曲的工艺之后可以制成刚硬的材料。例如，该材料可以在相对较低温度处变为刚度而在较高温度处柔软和可延展。因此，可以在升高的温度处发生用于整形被弯曲传感器芯片1006的弯曲工艺，并且随后冷却工艺“冻结”被弯曲的图像传感器芯片1006的形状。

被弯曲的图像传感器芯片1006(或更确切地，光敏感部分1012)可以具有引起焦距的形状。当在光学系统1000中放置图像传感器模块1002时可以考虑该焦距。具体而言，可以设计透镜组件1004以接收光1014，光学地对光操作，并且产生将图像聚焦至被弯曲的图像传感器芯片1006上的光输出1016，其可以是从透镜组件1004的距离1018。距离1018可以至少近似地等于被弯曲的图像传感器芯片1006的焦距。在一些实现方式中，被弯曲的图像传感器芯片1006的焦距的倒数至少近似地等于被弯曲的图像传感器芯片1006的曲率半径。透镜组件1004和图像传感器模块1002可以沿着光轴1020被对准。

图11是根据各个实施例的包括图像传感器模块1102和透镜组件1104的光学系统1100的剖视图。透镜组件1104可以类似于例如图10中所示的透镜组件1004或者与其相同。图像传感器模块1102包括被弯曲的图像传感器芯片1106和背侧衬底1108。尽管图像传感器模块1102并未包括弯曲衬底，但是制造者可以已经使用弯曲衬底以产生被弯曲的图像传感器芯片1006的形状。可以在将被弯曲的图像传感器芯片1006附接至背侧衬底1108之后，已经移除该弯曲衬底。

被弯曲的图像传感器芯片1106包括光敏感部分1110，其暴露至由透镜组件1104所产生的光(例如可以是在光敏感部分1110表面处的图像)。被弯曲的图像传感器芯片1106和背侧衬底1108可以分别类似于或等同于图4、图8和图9中所示的被弯曲的图像传感器芯片300或802、以及背侧衬底400和902。

被弯曲的图像传感器芯片1106(或更确切地，光敏感部分1110)可以具有适用于特定焦距的透镜的形状。当在光学系统1100中放置图像传感器模块1102时可以考虑该焦距。特别地，可以设计透镜组件1104以接收光1112，光学地操作光，并且产生将图像聚焦至被弯曲的图像传感器芯片1106上的光输出1114，其可以是从透镜组件1104的距离1116。距离1116可以至少近似地等于被弯曲的图像传感器芯片1106的焦距。在一些实现方式中，被弯曲的图像传感器芯片1106的焦距的倒数至少近似地等于被弯曲的图像传感器芯片1106的曲率半径。透镜组件1104和图像传感器模块1102可以沿着光轴1118被对准。

图12是根据一些实施例的包括图像传感器芯片1202和弯曲衬底1204的配置1200的侧视图，弯曲衬底1204包括各种槽口和沟槽1206。尽管弯曲衬底1204的边缘示出为延伸越过图像传感器芯片1202的边缘，但是这些边缘可以相互对准或不对准。在一些实现方式中，图像传感器芯片1202的边缘延伸至或越过弯曲衬底1204的边缘，如果将弯曲衬底1204沉积至图像传感器芯片1202则可以是这样的情形。

槽口和/或沟槽1206可以存在于弯曲衬底1204中以响应于所施加的力和/或扭矩1208而至少部分地控制在弯曲衬底1204中弯曲应力的量和分布。通过引入弯曲应力的该控制，可以修整弯曲衬底1204的响应于所施加力和/或扭矩1208的变形的形状，以赋予图像传感器芯片1202所需形状。槽口和/或沟槽1206影响弯曲衬底1204的部分的厚度。例如，弯曲衬底1204可以具有厚度T1，槽口和/或沟槽1206并未位于此处。然而，弯曲衬底1204可以由槽口和/或沟槽1206薄化至厚度T2。弯曲衬底1204的该变化的厚度可以影响弯曲衬底1204的弯曲程度。

除了由于存在槽口和/或沟槽1206所致的改变厚度之外，弯曲衬底1204的不同部分可以在不同区域中具有不同厚度。换言之，T1可以对于弯曲衬底1204的不同部分而不同。同样，用于弯曲衬底1204的材料可以对于弯曲衬底1204的不同部分而不同。因此，可以至少部分地基于槽口和/或沟槽1206的存在和位置、弯曲衬底1204的材料、和/或弯曲衬底1204的各个部分的厚度而在图像传感器芯片1202的不同部分之上改变弯曲衬底1204的刚度。

任意数目的槽口和/或沟槽1206可以位于弯曲衬底1204的任意部分中。槽口和/或沟槽1206可以与图像传感器芯片1202的光敏感部分1210相邻地布置。槽口和/或沟槽1206可以位于弯曲衬底1204内。槽口和/或沟槽1206可以具有任何形状、大小或深度。在一些实现方式中，可以采用不同于弯曲衬底1204的材料填充槽口和/或沟槽1206。

图13是根据许多实施例的包括在弯曲衬底1300的中心区域周围同心地分布的一系列槽口和/或沟槽1302的弯曲衬底1300的俯视图。可以改变同心槽口和/或沟槽1302之间或之中的距离以影响附接(例如接合或粘合)至弯曲衬底1300的图像传感器芯片(图13中未示出)的特定弯曲形状。槽口和/或沟槽1302可以位于弯曲衬底1300的与图像传感器芯片相同侧或相对侧的表面。

图14是根据一些实施例的包括被弯曲的图像传感器芯片1402和弯曲衬底1404的配置1400的侧视图，弯曲衬底包括各种槽口和沟槽1406。例如，配置1400可以与如图12中所示经受力和/或扭矩1208的配置1200相同或类似。被弯曲的图像传感器芯片1402包括也被弯曲的光敏感部分1408。图像传感器芯片1402和光敏感部分1408的该曲率可以至少部分地取决于槽口和/或沟槽1406的特性，诸如它们的布置、形状、大小等等。

图15是根据各个实施例的示出了包括图像传感器芯片1504和弯曲衬底1506的配置1502的中性轴线1500的侧视图。中性轴线1500源自所施加的力和/或扭矩1508。中性轴线是分离了处于张应变的材料与处理压应变材料的虚拟表面。例如，响应于力和/或扭矩1508，弯曲衬底1506在1500之上处于压应变并且在中性轴线1500之下处于张应变。图像传感器芯片1504位于中性轴线1500之下，因此其处于张应变。中性轴线1500相对于图像传感器芯片1504位置的位置可以影响图像传感器芯片1504的弯曲量。中性轴线1500的位置和“形状”可以至少部分地取决于许多因素，诸如可以存在于弯曲衬底1506中的槽口和/或沟槽的布置、形状和大小，以及图像传感器芯片1504和弯曲衬底1506的刚度和厚度。因此，制造者可以基于这些因素控制何处定位中性轴线1500。

图16是根据各个实施例的示出了附接至背侧衬底1602的被弯曲的图像传感器芯片1600的曲率的剖视图。接合至背侧衬底的被弯曲的图像传感器芯片的组合可以包括独立光学装置，其可以随后包括至光学系统中。相对于图像传感器芯片1600示出了该光学系统的光轴1604。至少部分地基于图像传感器芯片1600的弯曲形状的图像传感器芯片1600的焦距可以是当在光学系统中并入图像传感器芯片1600时的重要因素。当图像传感器芯片1600的形状基本上是球面时，图像传感器芯片1600的焦距可以至少近似地等于图像传感器芯片1600的曲率半径R的倒数。如果图像传感器芯片1600具有非球面形状，则图像传感器芯片1600的曲率半径随着从光轴1604的距离而改变。可以设计包括图像传感器芯片1600的光学系统以适应该可变的曲率半径。

图17和图18是示出了根据各个实施例的被弯曲的图像传感器芯片的光敏感部分的形状的剖视图。在图17中，被弯曲的图像传感器芯片1702的光敏感部分1700具有球面或非球面形状。该形状不具有反射点。光敏感部分1700是内凹的。另一方面，如图18中所示，被弯曲的图像传感器芯片1802的光敏感部分1800具有包括一个或多个反射点的复杂形状。光敏感部分1800的部分可以包括球面或非球面形状。该复杂形状可以在许多光学系统中是有用的。可以与所施加的力和/或扭矩组合而设计如上所述的弯曲衬底以产生光敏感部分1800的复杂形状。

图19是根据各个实施例的包括图像传感器芯片1902和弯曲衬底1904的配置1900的俯视图。弯曲衬底1904在图像传感器芯片1902的包括光敏感部分1906的侧边上。尽管弯曲衬底1904的边缘在图19中示出为延伸越过图像传感器芯片1902的边缘，该边缘可以相互对准。可以圆化图像传感器芯片1902的一个或多个角1908以避免相对尖锐的角，该相对尖锐的角趋向于集中应力。这可以源自施加至弯曲衬底1904的力和/或扭矩。该集中的应力可以导致图像传感器芯片1902的不希望的破裂或翘曲。例如，开始于角1908处或附近区域的裂缝可以沿任何方向传播跨越图像传感器芯片1902，并且可以使得图像传感器芯片1902无用。在一些实现方式中，弯曲衬底1904可以包括圆化的角部1910。

图20是示出了根据一些实施例的用于弯曲图像传感器芯片的示例性方法2000的流程图。例如，该图像传感器芯片可以分别与图3和图8中所示的图像传感器芯片300或图像传感器芯片802相同或类似。方法2000可以与图2－图6以及图7－图9中所示的方法类似或相同，并且可以由制造者执行。在方框2002处，制造者可以在图像传感器芯片的第一表面上放置弯曲衬底。图像传感器芯片的第一表面包括光传感器以响应于接收光而产生电信号。在方框2004处，制造者可以将弯曲衬底弯曲以便于在图像传感器芯片上施加力以产生被弯曲的图像传感器芯片。在方框2006处，制造者可以将被弯曲的图像传感器芯片的第二表面粘合至背侧衬底。第二表面与被弯曲的图像传感器芯片的第一表面相对。在方框2008处，制造者可以从图像传感器芯片的第一表面移除弯曲衬底。

示例条目

A.一种方法，包括：在成像传感器芯片的第一表面上放置弯曲衬底，其中成像传感器芯片的第一表面包括光传感器以响应于接收光而产生电信号；以及将弯曲衬底弯曲以便于在成像传感器芯片上施加力以产生被弯曲的成像传感器芯片。

B.根据段落A所述的方法，进一步包括：将被弯曲的成像传感器芯片的第二表面粘合至背侧衬底，其中第二表面与第一表面相对，以及从成像传感器芯片的第一表面移除弯曲衬底。

C.根据段落B所述的方法，其中，从成像传感器芯片的第一表面移除弯曲衬底包括从成像传感器芯片的第一表面热解接合弯曲衬底。

D.根据段落B所述的方法，其中，背侧衬底包括至少一个弯曲表面，具有至少近似地等于成像传感器芯片的第一表面的焦距倒数的曲率半径。

E.根据段落A所述的方法，其中，在成像传感器芯片的第一表面上放置弯曲衬底包括使用粘附剂将弯曲衬底粘合至成像传感器芯片的第一表面。

F.根据段落A所述的方法，其中，在成像传感器芯片的第一表面上放置弯曲衬底包括使用沉积工艺在成像传感器芯片的第一表面上形成弯曲衬底。

G.根据段落A-F中任一项所述的方法，进一步包括：在成像传感器芯片的第一表面上放置弯曲衬底之前，在弯曲衬底中形成槽口或沟槽。

H.根据段落A-G中任一项所述的方法，其中，将弯曲衬底弯曲包括施加受压气体或液体至弯曲衬底上。

I.根据段落A-H中任一项所述的方法，其中，被弯曲的成像传感器芯片的第一表面是内凹的。

J.一种设备，包括：被弯曲的成像传感器芯片，具有第一侧和相对的第二侧，其中第一侧包括光传感器以响应于接收到光而产生电信号；以及弯曲衬底，覆盖被弯曲的成像传感器芯片的第一侧。

K.根据段落J所述的设备，进一步包括背侧衬底，覆盖被弯曲的成像传感器芯片的第二侧。

L.根据段落J-K中任一项所述的设备，其中，弯曲衬底包括通过沉积而接合至被弯曲的成像传感器芯片的第一侧的沉积材料。

M.根据段落J-K中任一项所述的设备，其中，由粘附剂将弯曲衬底接合至被弯曲的成像传感器芯片的第一侧。

N.根据段落J-M中任一项所述的设备，其中，弯曲衬底包括一个或多个槽口或沟槽。

O.根据段落J-N中任一项所述的设备，其中，被弯曲的成像传感器芯片包括被圆化的角部。

P.根据段落J-O中任一项所述的设备，其中，被弯曲的成像传感器芯片具有至少近似地等于被弯曲的成像传感器芯片的第一侧的焦距倒数的曲率半径。

Q.一种系统，包括：被弯曲的图像传感器芯片，具有第一侧和相对的第二侧，其中第一侧包括光传感器以响应于接收到光而产生电信号；衬底，覆盖被弯曲的成像传感器芯片的第一侧；以及背侧衬底，覆盖被弯曲的成像传感器芯片的第二侧。

R.根据段落Q所述的系统，进一步包括一个或多个透镜，以将电磁能量引导至被弯曲的成像传感器芯片的第一侧。

S.根据段落Q-R中任一项所述的系统，其中，被弯曲的成像传感器芯片包括锗并且被引导的电磁能量包括红外能量。

T.根据段落Q-S中任一项所述的系统，其中，被弯曲的成像传感器芯片的刚度显著大于弯曲衬底的刚度。

结论

尽管以专用于结构特征和/或方法动作的语言已经描述了主题，应该理解的是所附权利要求中限定的主题不必限定于所述的具体特征或动作。相反，具体特征和步骤公开作为实施权利要求的示例性形式。

如上所述方法和工艺的全部可以具体化在由一个或多个通用计算机或处理器所执行的软件代码模块中并且经由其完全自动化。代码模块可以存储在任意类型的计算机可读媒介、计算机存储媒介、或其他计算机存储装置中。一些或全部方法可以备选地具体化在专用的计算机硬件中，诸如例如量子计算机或量子退火机。

除了其他之外诸如“可以”(can，could，may)的条件性语言除非另外规定应该在所展示的上下文内理解为某些示例包括而其他示例不包括某些特征、元件和/或步骤。因此，该条件性语言通常并非意在暗示某些特征、元件和/或步骤以任何方式需要用于一个或多个示例，或者一个或多个示例必须包括逻辑以用于决定采用或不采用用户输入或提示，是否在任何特定示例中包括或执行某些特征、元件和/或步骤。

除非另外规定，连接性语言诸如短语“X、Y或Z的至少一个”应该理解为展示项目、条目等可以是X、Y或Z，或者其组合。

在此流程图中所述的和/或附图中所示的任何例行程序描述、要素或组块应该理解为潜在地标识包括一个或多个可执行指令以用于实施例行程序中具体逻辑功能或元件的模块、代码段或代码的部分。备选的实施方式包括在在此所述示例的范围内，其中可以删除元件或功能，或者以不同于所示或所述的顺序而执行，包括基本上同时或以相反顺序，取决于如由本领域技术人员应该理解的所涉及的功能。

应该强调的是可以对上述示例做出许多改变和修改，其要素应该理解为是其中可接受的示例。所有这些修改和改变意在包括在该公开的范围内并且由以下权利要求所保护。