一种制造具有参考电容的传感器的方法与流程

本发明涉及敏感元器件的传感器领域，具体涉及一种制造具有参考电容的传感器的方法。

背景技术：

光敏传感器中最简单的电子器件是光敏电阻，它能感应光线的明暗变化，输出微弱的电信号，通过简单电子线路放大处理，可以控制LED灯具的自动开关。因此在自动控制、家用电器中得到广泛的应用，对于远程的照明灯具，例如：在电视机中作亮度自动调节，照相机种作自动曝光；另外，在路灯、航标等自动控制电路、卷带自停装置及防盗报警装置中等

光敏传感器是最常见的传感器之一，它的种类繁多，主要有：光电管、光电倍增管、光敏电阻、光敏三极管、太阳能电池、红外线传感器、紫外线传感器、光纤式光电传感器、色彩传感器、CCD和CMOS图像传感器等。国内主要厂商有OTRON品牌等。光传感器是目前产量最多、应用最广的传感器之一，它在自动控制和非电量电测技术中占有非常重要的地位。最简单的光敏传感器是光敏电阻，当光子冲击接合处就会产生电流。

图1为一种常见的图像传感器的结构示意图，其包括具有半导体元件11的衬底12，在半导体元件周围具有间隔件14（Spacer），封装玻璃板13通过粘结层固定在间隔件14上。该传感器只能对正面的光进行感测，而无法对其背面的光进行感测，限制了传感器的应用范围。随着超大规模集成电路对高集成度和高性能的需求逐渐提高，如何实现传感器的双面感测，并保证传感器的尺寸小型化是本领域技术人员亟待解决的问题。此外，对于传感器而言，一般会使用一个参考电容进行参照，以得到准确的感测结果，然而电容在厚度方向上的叠加，大大增加了传感器的厚度。

技术实现要素：

基于解决上述问题，本发明提供了一种制造具有参考电容的传感器的方法，包括以下步骤：

（1）提供第一衬底，所述第一衬底包括具有第一光接收区的正面和与所述正面相对的背面；

（2）所述第一衬底的背面制作凹槽，所述凹槽深度小于或等于所述第一衬底的厚度的一半；

（3）提供第二衬底，并将所述第二衬底固定于所述凹槽内，所述第二衬底包括具有第二光接收区的正面和与所述正面相对的背面，所述第二衬底的正面与所述第一衬底的背面共面；

（4）制作一垂直电容器，所述电容器平行于所述第一衬底的侧面，所述电容器由绝缘材料包覆。

根据本发明的实施例，还包括在所述第一衬底的正面上通过第一感光树脂层粘合第一滤光玻璃片。

根据本发明的实施例，还包括在所述第二衬底的正面和第一衬底的背面上设置第二感光树脂层。

根据本发明的实施例，还包括光照固化所述第一和第二感光树脂层。

根据本发明的实施例，还包括制作第一导电通孔和第二导电通孔，第一导电通孔电连接在所述第一衬底的正面上的多个第一焊盘并穿过所述第一衬底和第二感光树脂层，第二导电通孔电连接在所述第二衬底的正面上的多个第二焊盘并穿过所述第二感光树脂层。

根据本发明的实施例，还包括将所述第一导电通孔和第二导电通孔通过焊球与第二滤光玻璃片的导电图案电连接，将与所述电容器的两个电极板电连接的第三导电通孔通过焊球与所述第二滤光玻璃片的导电图案电连接，并在第二感光树脂层和第二滤光玻璃片之间、绝缘材料与和第二滤光玻璃片之间填充透明填充层。

根据本发明的实施例，所述电容器包括平行于所述第一衬底的侧面的第一电极板、高介电材料层和第二电极板。

根据本发明的实施例，所述绝缘材料为二氧化硅。

根据本发明的实施例，所述第一感光树脂层和第二感光树脂层为感光环氧树脂。

根据本发明的实施例，所述第二衬底通过粘合胶固定在所述凹槽底部。

本发明的技术方案，具有如下优点：

（1）采用嵌入的第二衬底实现双面传感器的同时，保证器件的薄型化；

（2）采用纵向电容器结构，而非采用横向电容器结构，大大减小传感器的厚度；

（3）第二滤光玻璃片上具有导电图案，既有滤光保护的作用，也用作导电基板，保证薄型化，省去了电路板。

附图说明

图1为现有技术的图像传感器的剖面图；

图2为本发明的具有参考电容的传感器的剖面图；

图3-8为本发明制造具有参考电容传感器的方法的流程示意图；

图9-13为本发明制造电容的具体流程示意图。

具体实施方式

参见图2，一种具有参考电容的传感器件2，包括：

第一衬底21a，其可以是硅衬底，在其上形成电子元件（半导体元件），所述第一衬底21a包括具有第一半导体元件22a的正面和与所述正面相对的背面；

在所述第一衬底21a的背面的凹槽25，所述凹槽25深度小于或等于所述第一衬底的厚度的一半，所述凹槽25底部应远离所述第一半导体元件22a；

固定于所述凹槽25底部的第二衬底21b，所述第二衬底21b包括具有第二半导体元件22b的正面和与所述正面相对的背面，所述第二衬底21b的正面与所述第一衬底21a的背面共面；

平行于所述第一衬底21a的侧面的电容器，所述电容器由绝缘材料34包覆，所述绝缘材料为二氧化硅。

在所述第一衬底21a的正面上具有通过第一感光树脂层28a粘合的第一滤光玻璃片24a，所述第一滤光玻璃片24a可以是具有固定波长截止膜的玻璃片。

在所述第二衬底21b的正面和第一衬底21a的背面上具有通过第二感光树脂层28b、透明填充层29粘合的第二滤光玻璃片24b，所述透明填充层可以是透明硅胶或环氧树脂。

所述电容器包括第一电极板33、高介电材料层32和第二电极板31，所述第一电极板33和第二电极板31通过第三导电通孔27c、和焊球30c与第二滤光玻璃片24b的导电图案电连接。

在所述第一衬底21a的正面上具有多个第一焊盘23a，在所述第二衬底21b的正面上具有多个第二焊盘23b。

还包括电连接所述第一焊盘23a的、穿过所述第一衬底21a和第二感光树脂层28b的第一导电通孔27a，以及电连接所述第二焊盘23b的、穿过所述第二感光树脂层28b的第二导电通孔27b。

所述第一导电通孔27a和第二导电通孔27b分别通过第一焊球30a和第二焊球30b与所述第二滤光玻璃片24b的导电图案电连接。

根据该实施例，所述第一感光树脂层28a和第二感光树脂层28b为感光环氧树脂。

根据该实施例，所述第二衬底21b通过粘合胶26固定在所述凹槽25底部。

根据该实施例，所述凹槽25内填充有封装树脂以环绕所述第二衬底21b的侧面。

由此，本发明提供了一种制造具有参考电容的传感器的方法，包括以下步骤：

（1）参考图3，提供第一衬底，所述第一衬底包括具有第一光接收区的正面和与所述正面相对的背面；

（2）所述第一衬底的背面制作凹槽，所述凹槽深度小于或等于所述第一衬底的厚度的一半；

（3）参考图4，提供第二衬底，并将所述第二衬底固定于所述凹槽内，所述第二衬底包括具有第二光接收区的正面和与所述正面相对的背面，所述第二衬底的正面与所述第一衬底的背面共面；

（4）参考图5，在所述第一衬底的正面上通过第一感光树脂层粘合第一滤光玻璃片；在所述第二衬底的正面和第一衬底的背面上设置第二感光树脂层；光照固化所述第一和第二感光树脂层。

（5）参考图6，制作第一导电通孔和第二导电通孔，第一导电通孔电连接在所述第一衬底的正面上的多个第一焊盘并穿过所述第一衬底和第二感光树脂层，第二导电通孔电连接在所述第二衬底的正面上的多个第二焊盘并穿过所述第二感光树脂层。

（6）参考图7，制作一垂直电容器，所述电容器平行于所述第一衬底的侧面40，所述电容器由绝缘材料包覆。

（7）参考图8，将所述第一导电通孔和第二导电通孔通过焊球与第二滤光玻璃片的导电图案电连接，将与所述电容器的两个电极板电连接的第三导电通孔通过焊球与所述第二滤光玻璃片的导电图案电连接，并在第二感光树脂层和第二滤光玻璃片之间、绝缘材料与和第二滤光玻璃片之间填充透明填充层。

其中，所述电容器包括平行于所述第一衬底的侧面的第一电极板、高介电材料层和第二电极板。所述绝缘材料为二氧化硅。所述第一感光树脂层和第二感光树脂层为感光环氧树脂。所述第二衬底通过粘合胶固定在所述凹槽底部。

参考图9-13，是本发明制造电容器的具体步骤：

参考图9，在第一衬底侧面40形成绝缘材料层41，并在平行于侧面40的方向上形成两个深度不同的水平通孔；

参考图10，在垂直于侧面40的方向上形成两个分别连接上述水平通孔的垂直通孔；

参考图11，刻蚀或机械加工出一阶梯结构，两个垂直通孔位于不同的台阶上；

参考图12，分别形成第一电极板、高介电材料层和第二电极板；

参考图13，覆盖绝缘材料，并经过研磨抛光最终形成电容器。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。