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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201380035447.6 (22)申请日 2013.06.28 61/667,659 2012.07.03 US H01L 21/67(2006.01) H01L 21/683(2006.01) B65G 49/07(2006.01) B25B 11/00(2006.01) (71)申请人 赫普塔冈微光有限公司 地址 新加坡 (72)发明人 哈特穆特鲁德曼 斯蒂芬海曼加特纳 约翰A维达隆 (74)专利代理机构 北京律诚同业知识产权代理 有限公司 11006 代理人 徐金国 吴启超 (54) 发明名称 使用真空吸盘固持晶片或晶片子堆叠 。
2、(57) 摘要 本文描述用于固持晶片或晶片子堆叠以便于 进一步处理所述晶片子堆叠的技术。在一些实施 中，晶片或晶片子堆叠由真空吸盘以可帮助减少 所述晶片或晶片子堆叠的弯曲的方式固持。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2014.12.31 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/SG2013/000269 2013.06.28 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2014/007758 EN 2014.01.09 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书4页 说明书8页 附图7页 (10)申请公布号 CN 104。
3、471695 A (43)申请公布日 2015.03.25 CN 104471695 A 1/4 页 2 1.一种使用复制工艺在晶片上形成特征的方法，所述方法包含 ： 将晶片放置在真空吸盘上，其中所述晶片的面向所述真空吸盘的第一表面包括朝向所 述真空吸盘凸出的特征，且其中所述真空吸盘包括中心凹入表面，硅胶垫安置在所述中心 凹入表面上 ； 将压力施加到所述晶片的在所述晶片的一侧上的第二表面，所述侧与所述晶片的第一 表面相对，以使得所述晶片在所述晶片的第一表面上的所述特征接触所述硅胶垫，且其中 所述晶片的所述第一表面的靠近所述晶片周边的部分接触包括真空通道的所述真空吸盘 的升高部分 ； 使用所述真。
4、空通道产生真空以将晶片固持到所述真空吸盘 ；及 随后使复制工具接触所述晶片的所述第二表面以使用复制工艺在所述晶片的所述第 二表面上形成特征。 2.如权利要求 1 所述的方法，其中所述晶片是光学晶片，且所述晶片的朝向所述真空 吸盘凸出的所述特征是透镜元件。 3.一种在晶片上形成特征的方法，所述方法包含 ： 将晶片放置在真空吸盘上，其中所述晶片的面向所述真空吸盘的第一表面包括朝向所 述真空吸盘凸出的特征，且其中所述真空吸盘包括凹入表面，非粘性、软性、弹性及非研磨 性的材料安置在所述凹入表面上，以使得所述晶片的所述特征接触所述真空吸盘的所述凹 入表面上的所述材料，且其中所述晶片的所述第一表面靠近所述。
5、晶片的周边的部分接触包 括真空通道的所述真空吸盘的升高部分 ； 产生真空以将所述晶片固持到所述真空吸盘 ；及 随后使复制工具接触所述晶片的在所述晶片的一侧上的第二表面，所述侧与所述晶片 的第一表面相对，以在所述晶片的所述第二表面上形成复制的特征。 4.如权利要求 3 所述的方法，所述方法进一步包括 ：在产生所述真空以将所述晶片固 持到所述真空吸盘之前将压力施加到所述晶片的所述第二表面。 5.如权利要求 3 所述的方法，其中将所述晶片放置在所述真空吸盘、产生所述真空及 使所述复制工具接触所述晶片的所述第二表面中的一或多者是自动的。 6.如权利要求 3 所述的方法，其中所述非粘性、软性、弹性及非研。
6、磨性的材料由硅胶组 成。 7.如权利要求 3 所述的方法，其中所述非粘性、软性、弹性及非研磨性的材料由硅基有 机弹性聚合物组成。 8.如权利要求 7 所述的方法，其中所述聚合物是聚二甲基硅氧烷。 9.如权利要求 3 所述的方法，其中所述晶片是光学晶片，且所述晶片的朝向所述真空 吸盘凸出的所述特征是透镜元件。 10.如权利要求 3 所述的方法，其中所述非粘性、软性、弹性及非研磨性的材料的厚度 为至少 0.2mm。 11.如权利要求 10 所述的方法，其中所述非粘性、软性、弹性及非研磨性的材料的厚度 为至少 0.5mm。 12.一种形成晶片堆叠的方法，所述方法包含 ： 使用真空吸盘固持第一晶片，其。
7、中所述真空吸盘包括具有真空凹槽的第一表面，其中 权 利 要 求 书CN 104471695 A 2/4 页 3 所述真空吸盘的所述第一表面包括由所述真空凹槽围绕的中心区域及围绕所述真空凹槽 的外部区域，且其中所述真空吸盘的所述第一表面的所述中心区域及所述外部区域处于大 体上相同的高度，其中所述第一晶片的面向所述真空吸盘的第一表面包括在所述第一表面 上的多个特征，所述特征接触所述真空吸盘的第一表面的所述中心区域所述第一晶片的 所述第一表面进一步包括接触所述真空吸盘的第一表面的所述外部区域的密封环 ；及 使第二晶片接触所述第一晶片的第二表面，其中所述第一晶片的所述第二表面在所述 第一晶片的与所述第。
8、一晶片的第一表面相对的一侧上。 13.如权利要求 12 所述的方法，其中所述密封环与所述第一晶片的所述第一表面上的 所述特征延伸超出所述第一晶片的所述第一表面大体上相同的距离。 14.如权利要求 13 所述的方法，其中所述第一晶片的所述第一表面上的所述特征包含 焊盘。 15.如权利要求 14 所述的方法，其中所述焊盘及所述密封环中的每一者包含电触点及 焊膏。 16.如权利要求 14 所述的方法，其中所述特征及所述密封环中的每一者由相同材料组 成且延伸超出所述第一晶片的所述第一表面大体上相同的距离。 17.如权利要求 14 所述的方法，其中所述第二晶片是间隔晶片。 18.如权利要求 12 所述的。
9、方法，所述方法进一步包括 ：在产生所述真空以将所述第一 晶片固持到所述真空吸盘之前将压力施加到所述第一晶片的所述第二表面。 19.如权利要求 12 所述的方法，其中将所述第一晶片放置在所述真空吸盘、产生所述 真空及使所述第二晶片接触所述第一晶片的所述第二表面中的一或多个是自动的。 20.如权利要求 12 所述的方法，所述方法包括 ：产生真空以将所述第一晶片固持到所 述真空吸盘。 21.一种形成晶片堆叠的方法，所述方法包含 ： 使用真空吸盘固持包含彼此堆叠的多个晶片的晶片子堆叠，所述真空吸盘包括具有真 空凹槽的第一表面，其中所述真空吸盘的所述第一表面包括由所述真空凹槽围绕的中心区 域及围绕所述真。
10、空凹槽的外部区域，且其中所述真空吸盘的所述第一表面的所述中心区域 及所述外部区域处于大体上相同的高度，其中所述晶片子堆叠的面向所述真空吸盘的第一 表面包括在所述第一表面上的多个特征，所述特征接触所述真空吸盘的第一表面的所述中 心区域，所述晶片子堆叠的所述第一表面进一步包括接触所述真空吸盘的第一表面的所述 外部区域的密封环 ；及 使第二晶片接触所述晶片子堆叠的第二表面，其中所述晶片子堆叠的所述第二表面在 所述晶片子堆叠的与所述晶片子堆叠的第一表面相对的一侧上。 22.如权利要求 21 所述的方法，其中所述晶片子堆叠的所述第一表面上的所述特征包 含焊盘。 23.如权利要求 22 所述的方法，其中所。
11、述焊盘及所述密封环中的每一者包含电触点及 焊膏。 24.如权利要求 21 所述的方法，其中所述特征及所述密封环中的每一者由相同材料组 成且延伸超出所述晶片子堆叠的所述第一表面大体上相同的距离。 25.如权利要求 21 所述的方法，所述方法包括 ：产生真空以将所述晶片子堆叠固持到 权 利 要 求 书CN 104471695 A 3/4 页 4 所述真空吸盘。 26.一种形成晶片堆叠的方法，所述方法包含 ： 由第一真空吸盘固持包含彼此堆叠的多个晶片的晶片子堆叠，所述第一真空吸盘包括 具有真空凹槽的第一表面，其中所述第一真空吸盘的所述第一表面包括由所述真空凹槽围 绕的中心区域及围绕所述真空凹槽的外部。
12、区域，且其中所述第一真空吸盘的所述第一表面 的所述中心区域及所述外部区域处于大体上相同的高度，其中所述晶片子堆叠的面向所述 第一真空吸盘的第一表面包括在所述第一表面上的多个特征，所述特征接触所述真空吸盘 的第一表面的所述中心区域，所述晶片子堆叠的所述第一表面进一步包括接触所述第一真 空吸盘的第一表面的所述外部区域的密封环 ； 由第二真空吸盘固持第二晶片，其中所述第二晶片的面向所述第二真空吸盘的第一表 面包括朝向所述第二真空吸盘凸出的特征，且其中所述第二真空吸盘包括中心凹入表面， 非粘性、软性、弹性及非研磨性的材料安置在所述中心凹入表面上，且其中所述第二晶片的 在所述第二晶片的第一表面上的所述特。
13、征接触所述非粘性、软性、弹性及非研磨性的材料， 且其中所述第二晶片的所述第一表面的靠近所述第二晶片的周边的部分接触包括真空通 道的所述第二真空吸盘的升高部分 ；及 使所述第二晶片接触所述晶片子堆叠的第二表面，其中所述晶片子堆叠的所述第二表 面在所述晶片子堆叠的与所述晶片子堆叠的第一表面相对的一侧上。 27.如权利要求 26 所述的方法，其中所述非粘性、软性、弹性及非研磨性的材料是硅胶 垫。 28.如权利要求 26 所述的方法，其中所述晶片子堆叠上的所述特征包含由与所述密封 环相同的材料组成的焊盘。 29.如权利要求 28 所述的方法，其中所述第二晶片上的所述特征包含透镜元件。 30.一种形成晶。
14、片堆叠的方法，所述方法包含 ： 将第一晶片安装在切割胶带上，其中所述第一晶片的第一表面包括在所述第一表面上 的多个特征及围绕所述多个特征的密封环，其中所述多个特征及所述密封环延伸超出所述 第一晶片的所述第一表面大体上相同的距离 ；及 使用真空吸盘固持所述第一晶片，其中所述切割胶带安置在所述真空吸盘与所述第一 晶片之间，其中所述真空吸盘包括具有真空凹槽的第一表面，其中所述真空吸盘的所述第 一表面包括由所述真空凹槽围绕的中心区域及围绕所述真空凹槽的外部区域，且其中所述 真空吸盘的所述第一表面的所述中心区域及所述外部区域处于大体上相同的高度，其中所 述第一晶片的所述第一表面上的所述多个特征接触所述真。
15、空吸盘的第一表面的所述中心 区域，且所述密封环接触所述真空吸盘的第一表面的所述外部区域。 31.如权利要求 30 所述的方法，所述方法包括 ：使第二晶片接触所述第一晶片的第二 表面，其中所述第一晶片的所述第二表面在所述第一晶片的与所述第一晶片的第一表面相 对的一侧上。 32.如权利要求 31 所述的方法，其中所述第一晶片包括一或多个通孔，且所述第二晶 片包括 UV 固化粘附材料，所述 UV 固化粘附材料在使所述第一及第二晶片彼此接触时进入 所述一或多个通孔。 33.如权利要求 30 所述的方法，其中所述第一晶片的所述第一表面上的所述多个特征 权 利 要 求 书CN 104471695 A 4/。
16、4 页 5 包含焊盘，且其中所述焊盘及所述密封环中的每一者包含电触点及焊膏。 权 利 要 求 书CN 104471695 A 1/8 页 6 使用真空吸盘固持晶片或晶片子堆叠 技术领域 0001 本公开案涉及晶片堆叠 ( 例如用于制造光电模块的那些晶片堆叠 ) 的制造及组 装。 背景技术 0002 光学器件 ( 例如，照相机及集成照相机光学器件 ) 有时集成到电子器件 ( 例如，尤 其是手机及计算机 ) 中。以晶片级制造用于此类器件的有源及无源光学组件和有源及无源 电子组件变得越来越有吸引力。一个原因是降低此类器件的成本的持续趋势。 0003 因此，在一些应用中，各种组件以晶片级进行制造及组装。
17、。晶片级封装或晶片堆叠 可包括沿最小晶片尺寸 ( 即，轴向方向 ) 堆叠并彼此附接的多个晶片。晶片堆叠可包括并 排设置的大体上相同的光学器件或光电器件。 0004 有时在此类晶片形成过程及晶片级组装过程期间发生的一个问题是晶片的轻微 弯曲(例如，翘曲)。所述弯曲可例如由于晶片的相对小的厚度或由于晶片上的各种层而造 成，所述层有时以不对称排列形成在晶片的整个表面上或在晶片的相对表面上具有不同密 度。在某些情况下，弯曲可多达 0.5mm，所述弯曲降低晶片的平面度且可导致晶片的一或多 个表面上的特征的不可接受的不均匀性水平。当晶片堆叠在彼此上方时，弯曲还可不利地 影响晶片之间的对齐。 发明内容 00。
18、05 本文描述用于固持晶片或晶片子堆叠以便于进一步处理子堆叠的晶片的技术。在 一些实施中，晶片或晶片子堆叠由真空吸盘以可帮助减少晶片或晶片子堆叠的弯曲的方式 固持。 0006 例如，在一个方面，一种在晶片上形成特征的方法包括 ：将晶片放置在真空吸盘 上。晶片的面向真空吸盘的第一表面包括朝向真空吸盘凸出的特征，所述真空吸盘包括凹 入表面，非粘性、软性、弹性及非研磨性的材料 ( 例如，硅基有机弹性聚合物 ( 例如，硅胶 ) 安置在所述凹入表面上，以使得晶片的特征接触真空吸盘的凹入表面上的材料。晶片的第 一表面的靠近晶片的周边的部分接触包括真空通道的真空吸盘的升高部分。方法包括 ：产 生真空以将晶片。
19、固持到真空吸盘及随后使复制工具接触晶片的第二表面以在晶片的第二 表面上形成复制的特征。 0007 根据另一方法，一种形成晶片堆叠的方法包括 ：使用真空吸盘固持第一晶片，其中 真空吸盘包括具有真空凹槽的第一表面。真空吸盘的第一表面包括由真空凹槽围绕的中心 区域及围绕真空凹槽的外部区域。真空吸盘的第一表面的中心区域及外部区域处于大体上 相同的高度，其中第一晶片的面向真空吸盘的第一表面包括在所述第一表面上的多个特征 ( 例如，焊盘 )，所述特征接触真空吸盘的第一表面的中心区域。第一晶片的第一表面进一 步包括接触真空吸盘的第一表面的外部区域的密封环。方法包括 ：使第二晶片接触第一晶 片的第二表面，其中。
20、第一晶片的第二表面在第一晶片的与第一晶片的第一表面相对的一侧 说 明 书CN 104471695 A 2/8 页 7 上。 0008 根据另一方面，一种在晶片上形成光学特征的方法包括 ：使用第一真空吸盘固持 晶片及使用第二真空吸盘固持框架。晶片的第一表面具有形成于所述第一表面上的光学元 件。框架包括开口，所述开口的直径略大于光学元件的直径，且框架的高度大于光学元件的 高度。方法包括 ：定位晶片及框架，以使得晶片上的光学元件与框架的开口对齐且配合在所 述开口内。晶片及框架的对齐可 ( 例如，由夹具或胶带 ) 固定，且晶片 - 框架堆叠可由真空 吸盘中的一或两者释放。随后，光学特征形成于晶片的第二。
21、表面上，第二表面在晶片的与第 一表面相对的一侧上。在将光学特征形成于第二表面期间，晶片 - 框架堆叠还可由真空吸 盘固持。框架可例如由玻璃增强环氧树脂层压材料组成。光学特征 ( 例如，透镜元件 ) 可 例如由复制工艺形成于晶片的第二表面上。 0009 在又一方面，一种形成晶片堆叠的方法包括 ：将第一晶片安装在切割胶带上，其中 第一晶片的第一表面包括在所述第一表面上的多个特征及围绕所述多个特征的密封环。多 个特征及密封环延伸超出第一晶片的第一表面大体上相同的距离。方法还包括 ：使用真空 吸盘固持第一晶片，其中切割胶带安置在真空吸盘与第一晶片之间。真空吸盘包括具有真 空凹槽的第一表面，其中真空吸盘。
22、的第一表面包括由真空凹槽围绕的中心区域及围绕真空 凹槽的外部区域，且真空吸盘的第一表面的中心区域及外部区域处于大体上相同的高度。 第一晶片的第一表面上的多个特征接触真空吸盘的第一表面的中心区域，且密封环接触真 空吸盘的第一表面的外部区域。 0010 公开的技术还可用于晶片子堆叠，所述晶片子堆叠包含彼此堆叠的多个晶片。 0011 在一些实施中，公开的技术可在晶片或晶片子堆叠的表面上提供更大机械支持， 以使得晶片在由真空吸盘固定就位时 ( 例如，在复制或结合工艺期间 ) 晶片存在少许或无 弯曲。在某些情况下，此可导致晶片的一或多个表面上的特征的改善的均匀性和 / 或更好 的对齐。 0012 其他方。
23、面、特征及优点将从描述、附图及权利要求书变得显而易见。 附图说明 0013 图 1 是用于形成用于制造多个模块的晶片堆叠的晶片的横截面视图。 0014 图 2 是用于制造多个模块的晶片堆叠的横截面视图。 0015 图 3 是图示第一真空吸盘的特征的高视图。 0016 图 4 图示具有硅胶垫或中心凹入区域中的其他软性材料的第一真空吸盘。 0017 图 5 是由图 4 的第一真空吸盘固持的光学晶片的横截面视图。 0018 图 6 是包括使用图 4 的第一真空吸盘的方法的流程图。 0019 图 7 是光学晶片的横截面视图，所述光学晶片在由真空吸盘固持时附接到框架以 减少对光学晶片的损坏。 0020 。
24、图 8A 及图 8B 分别是第二真空吸盘的俯视图及侧视图。 0021 图 9 是由第二真空吸盘固持的衬底晶片的横截面视图。 0022 图 10 是包括使用第二真空吸盘的方法的流程图。 0023 图 11A 至图 11C 图示使用第一及第二真空吸盘形成晶片堆叠的步骤的实例。 0024 图 12 图示安装到切割胶带且由真空吸盘固持的衬底晶片。 说 明 书CN 104471695 A 3/8 页 8 具体实施方式 0025 图 1 图示用于形成如图 2 中所示的晶片堆叠 10 的晶片的示意性横截面视图。堆 叠的晶片随后可划分成单个微光学结构。举例来说，如由图 2 中的垂直虚线所指示，在形成 晶片堆叠。
25、10之后，堆叠可切割成多个模块12。在以下段落中，描述所示晶片的进一步细节。 然而，用于形成如本公开案中描述的晶片堆叠的技术也可用于形成用于其他类型模块的晶 片堆叠。 0026 在所示实例中，堆叠 10 包括第一晶片 PW、第二晶片 SW 及第三晶片 OW。一般来说， 晶片是指大体上圆盘或板状形状的物件，所述晶片在一个方向(z轴方向或垂直方向)上的 延伸相对于所述晶片在另外两个方向(x轴及y轴方向或横向方向)上的延伸较小。在(非 空白 ) 晶片上，多个相似结构或物件可例如以矩形网格设置或提供在所述晶片中。晶片可 具有开口或孔，且在某些情况下，晶片在所述晶片的侧区域的主要部分中可没有材料。取决 。
26、于实施，晶片可例如由半导体材料、聚合物材料、包含金属及聚合物的复合材料或聚合物及 玻璃材料组成。晶片可包含可硬化材料，诸如，热或紫外线 (UV) 固化聚合物。在一些实施 中，晶片的直径在 5cm 与 40cm 之间，且可例如在 10cm 与 31cm 之间。晶片可为圆柱形的，其 中直径例如为 2、4、6、8 或 12 英寸，一英寸为约 2.54cm。晶片厚度可例如在 0.2mm 与 10mm 之间，且在某些情况下在 0.4mm 与 6mm 之间。 0027 虽然图 1 及图 2 的晶片堆叠 10 图示提供了三个模块 12，但在一些实施中，在一个 晶片堆叠中可能存在每一横向方向上提供至少十个模块。
27、，且在某些情况下在每一横向方向 上提供至少三十个或甚至五十个或更多模块。晶片中的每一者的尺寸的实例为 ：横向上至 少 5cm 或 10cm，且高达 30cm 或 40cm 或甚至 50cm ；及垂直方向上 ( 在无组件设置于衬底晶 片 PW 上的情况下测量 ) 至少 0.2mm 或 0.4mm 或甚至 1mm，且高达 6mm 或 10mm 或甚至 20mm。 0028 在图 1 及图 2 的所示实例中，第一晶片 PW 是衬底晶片，第二晶片 SW 是间隔晶片， 且第三晶片 OW 是光学晶片。在其他实施中，晶片堆叠 10 可包括仅两个晶片或可包括超过 三个晶片。而且，晶片可具有与所示实例中的那些类。
28、型不同的类型。 0029 在所示实例中，每一晶片 PW、SW、OW 包含在所述每一晶片 PW、SW、OW 的一或多个表 面上的多个大体上相同的部件。举例来说，衬底晶片 PW 可为包含标准 PCB 材料的印刷电路 板 (PCB) 组件，所述组件具备一侧上的焊盘 20 及焊接到另一侧的有源光电组件 22、24。焊 盘 20 可由覆盖有焊膏的电触点组成。在一些实施中，稍后涂覆焊膏。 0030 有源组件 22、4 可例如使用标准取放机器通过取放安装到衬底晶片 PW 上。有源 光学组件的实例包括光敏或发光组件，例如，光电二极管、图像传感器、LED、OLED 或激光芯 片。举例来说，用于发出光的发射部件 。
29、22( 例如，包括用于发出红外光或近红外光的发光二 级管的光学发射器晶粒 ) 及用于检测由发射部件 22 发出的具有频率 / 波长 ( 频率 / 波长 范围 ) 光的检测部件 24( 例如，包括用于检测红外光或近红外光的光电二极管的光学接收 器晶粒 )。有源电子组件 22、4 可为封装或未封装电子组件。为接触衬底晶片 PW，可使用 例如引线结合或覆晶技术或任何其他已知表面安装技术的技术，也可使用常规通孔技术。 0031 无源光学组件还可与有源组件 22、4 安装在衬底晶片 PW 的相同侧上。无源光学 组件的实例包括通过折射和/或衍射和/或反射重定向光的光学组件，例如，透镜、棱镜、镜 子或光学系。
30、统 ( 例如，可包括机械元件的一些无源光学组件，例如，孔径光阑、图像屏幕或 说 明 书CN 104471695 A 4/8 页 9 支架 )。 0032 在所示实例中，间隔晶片SW具有开口36，以使得当晶片被堆叠以形成晶片堆叠10 时，光发射部件 22 及光检测部件 24 由壁 38 横向地围绕 ( 参见图 2)。间隔晶片 SW 可帮助 将衬底晶片 PW 及光学晶片 OW 维持在彼此大体上恒定的距离处。因此，将间隔晶片 SW 并入 晶片堆叠可实现较高成像性能及复杂度。壁 38 还可通过对通常由检测部件 24 可检测的光 大体上不透明来提供保护检测部件 24 不受由发射部件 22 发出的光的影响。
31、，所述光不应到 达检测部件24，以减少发射部件22与检测部件24之间的光学交叉干扰。在一些实施中，间 隔晶片 SW 由聚合物材料 ( 例如，可硬化 ( 例如，可固化 ) 聚合物材料 ( 例如，环氧树脂 ) 组成。 0033 在所示实例中，光学晶片OW包括挡光部分30，所述挡光部分30中的每一者分离一 对透明元件 32、34，一个透明元件用于允许由发射部件 22 发出的光离开模块 12，且另一个 用于允许光从模块 12 外侧进入模块 12 且到达检测部件 24。挡光部分 30 优选地对通常由 检测部件 24 可检测的光大体上不透明。 0034 可具有与光学晶片OW相同的垂直尺寸的每一透明元件32。
32、、34包括无源光学组件， 例如，用于引导光的透镜 28。各个透镜元件 26 提供在每一透镜 28 上方及下方以通过折射 和 / 或衍射重定向光。举例来说，透镜元件 26 可具有凸形形状，但透镜元件 26 中的一或多 者可具有不同形状，例如，凹形。透镜 28 及相关联的透镜元件 26 可例如以矩形晶格设置。 0035 为提供不受检测无用光的影响的最大保护，晶片 PW、SW、OW 中的每一者可由一种 材料组成，这种材料对由光检测部件 24 可检测的光大体上不透明，特定设计为透明的区域 ( 例如，透明元件 32、34) 除外。 0036 光学晶片 OW 的透镜元件 26 可例如使用双面复制工艺形成。。
33、美国专利公开案第 2008/0054508 号中描述复制工艺的实例。举例来说，用于复制工艺的复制工具可包括复制 部分，所述复制部分中的每一者界定负面结构特征，所述特征进而界定各个光学元件的形 状。复制材料的个别部分可应用于衬底 ( 例如，光学晶片 OW) 和 / 或复制工具。每一个别 部分与各个负面结构特征相关联。复制工具相对于衬底 ( 例如，光学晶片 OW) 移动以成形 复制材料的个别部分。复制材料接着被硬化以形成光学元件 ( 例如，透镜元件 26)、为光学 透明的且附接到衬底 ( 例如，光学晶片 OW)，所述光学元件中的每一者是离散的。根据一些 实施的复制工艺的进一步细节在前述公开的申请案。
34、中描述，所述申请案以引用的方式并入 本文中。 0037 在复制工艺期间，衬底 ( 例如，光学晶片 OW) 可例如通过真空吸盘固持，复制特征 ( 例如，透镜元件 26) 将形成到所述衬底上，在所述真空吸盘中，空气从衬底后面的空腔抽 入，且大气压力提供夹持力。在双面复制工艺中，复制特征形成于衬底的第一表面上，且接 着衬底被翻转且放置在真空吸盘上，但其中衬底的相对表面面向复制工具，以使得复制特 征也可形成于第二表面上。衬底的第二表面上的复制特征可与衬底的第一表面上的复制特 征相同或不同。 0038 如以下段落中所描述，真空吸盘可设置，以使得在复制工艺期间机械力大体上施 加在光学晶片 OW( 或其他衬。
35、底 ) 的大部分表面上。特别是，在透镜元件 26 或其他复制特征 已形成于光学晶片 OW( 或其他衬底 ) 的第一表面上之后，真空吸盘可用于在复制工艺期间 在透镜元件 26 或其他复制特征形成于光学晶片 OW( 或其他衬底 ) 的第二表面上时固持光 说 明 书CN 104471695 A 5/8 页 10 学晶片 OW( 或其他衬底 )。 0039 如图 3 中所示，真空吸盘 40 包括在真空吸盘 40 的靠近吸盘周边的表面处的环状 真空通道 ( 例如，凹槽 42)。真空吸盘 40 包括在真空吸盘 40 的中心部分中的大凹入区域 44。凹入区域 44 可设计为略小于将由吸盘 40 固持的晶片 。
36、( 例如，光学晶片 OW) 的大小。凹 入区域 44 包括透明窗 48 以便于使用位于真空吸盘下方的显微镜观察光学晶片 OW( 或其他 衬底 ) 的底面。在所示实例中，真空由环状真空凹槽 42 提供。在某些情况下，中心真空销 50 还可连接到真空管路。在一些实施中，整个凹入区域 44 处于真空。 0040 如图 4 中所示，凹入区域 ( 图 3 中的 44) 由软性材料 ( 例如，由硅胶组成的垫 46) 覆盖。在一些实施中，凹入区域由硅基有机弹性聚合物(例如，聚二甲基硅氧烷(PDMS)或俗 称为硅胶的群组内的一些其他聚合有机硅化合物 ) 覆盖。可使用具有相似机械及化学性质 的其他材料。优选地，。
37、覆盖凹部 44 的材料 46 是非粘性、相对软性、弹性及非研磨性的。在 一些应用中，垫 46 的厚度应为至少 0.2mm，且在某些情况下至少 0.5mm。更一般来说，材料 46 的厚度取决于透镜元件 26 的高度、凹部 44 的深度及晶片的任何弯曲的程度。在一些实 施中，材料 46 的厚度范围为 0.5mm 至 2mm。 0041 如图 5 及图 6 中所示，光学晶片 OW 放置在真空吸盘 40 上，其中光学晶片 OW 的第 一表面 60A 面向真空吸盘，且光学晶片 OW 的第二 ( 相对 ) 表面背向真空吸盘 ( 图 6 的方块 102)。光学晶片 OW 早已可在面向真空吸盘 40 的表面 。
38、60A 上具有复制的或其他特征 ( 例 如，透镜元件26)。在此状态下，光学晶片OW的轻微弯曲可导致晶片的边缘升高高出真空吸 盘40的表面多达几毫米。接着，手动地或使用自动或半自动设备将压力施加到光学晶片OW 的第二表面 60B，以使得第一表面 60A 上的透镜元件 26 在真空吸盘 40 的凹入区域 44 内且 与覆盖凹入区域的软性材料 46( 例如，硅胶垫 ) 接触 ( 方块 104)。接着打开真空泵 ( 方块 106)，这导致光学晶片 OW 以少许或无弯曲在真空吸盘 40 上固定就位。在光学晶片 OW 在真 空吸盘 40 上固定就位的情况下，可执行复制工艺 ( 方块 108)，包括使复制。
39、工具接触光学晶 片 OW 的第二表面 60B 以在第二表面上形成透镜元件 26。在一些实施中，图 6 的整个过程是 自动的。 0042 在某些情况下，前述技术可在光学晶片 OW 的整个表面上提供更大机械支持，以使 得在用于将透镜元件26形成于晶片的第二表面60B上的复制工艺期间，在晶片由真空吸盘 40 固定就位时晶片存在少许或无弯曲。在某些情况下，使用非粘性、相对软性、弹性及非研 磨性的材料 46 覆盖凹入区域 44 可允许第一表面 60B 上的透镜元件 26 在不损坏透镜元件 26 的情况下且在从真空吸盘 40 移除光学晶片 OW 时透镜元件 26 上不残留任何剩余材料 46 的情况下接触材。
40、料 46。而且，可允许材料 46 在从真空吸盘 40 移除光学晶片 OW 之后大体上 恢复到材料 46 的初始形状，以使得真空吸盘可用于处理另一晶片。 0043 虽然结合用于光学晶片OW的复制工艺描述图6的技术，但所述工艺还可用于将应 用双面复制工艺的其他类型的晶片。 0044 一些实施使用其他技术而不是 ( 或除了 ) 硅胶垫或其他非粘性、相对软性、弹性 及非研磨性的材料 46 在光学晶片 OW 放置在真空吸盘 40 时保护光学晶片 OW 上的透镜元 件 26。举例来说，如图 7 中所示，相对坚固的模版框架 402 可与光学晶片 OW 对齐且附接到 光学晶片 OW，以保护透镜元件在光学晶片由。
41、真空吸盘固持时免受损坏。框架 402 可例如由 印刷电路板 (PCB) 材料 ( 例如 ,FR4) 组成，所述材料为指派给玻璃增强环氧树脂层压材料 说 明 书CN 104471695 A 6/8 页 11 的等级名称。框架 402 可例如通过微加工工艺制造。可形成为单一件的框架 402 包括开口 404，所述开口 404 的直径优选地仅略大于透镜元件 26 的直径。框架 402 的高度优选地至 少稍微大于透镜元件 26 的高度。因此，每一透镜元件 26 由框架 402 的部分 406 围绕。框 架402允许光学晶片OW由真空吸盘固持，以使得透镜元件可在不损坏先前复制在光学晶片 的第一侧上的透镜。
42、元件 26 的情况下复制到光学晶片的第二侧上。同时，由框架 402 提供的 支撑可帮助减少光学晶片 OW 的翘曲及顺弯。 0045 在特定实施中，框架 402 由具有外部真空源的平面吸盘固持，且光学晶片 OW 由第 二吸盘固持。提供对齐设备以使框架 402 与光学晶片 OW 相对于彼此对齐。如果需要，可进 行位置调整，且真空吸盘的一或两者朝向彼此移动，以使得光学晶片 OW 的第一表面上的透 镜元件 26 与框架 402 中的开口 404 对齐且配合在所述开口 404 内以形成晶片 - 框架堆叠 412，如图 7 中所示。举例来说，在一些实施中，框架 402 降低到光学晶片 OW 上。光学晶片 。
43、OW 及框架 402 的对齐可例如使用夹具或胶带固定。真空吸盘接着可释放晶片 - 框架堆叠， 如果需要，所述堆叠可被移动用于进一步处理 ( 例如，清洗 )。晶片 - 框架堆叠随后放置在 真空吸盘上，且透镜元件通过复制或另一技术形成在光学晶片 OW 的第二侧 410 上。 0046 在提供各个晶片 PW、SW 及 OW 之后，晶片被对齐且结合在一起以形成晶片堆叠 10( 图 2)。最初，晶片中的两者可放置在彼此上以形成子堆叠。举例来说，在一些实施中， 间隔晶片 SW 放置在衬底晶片 PW 上，以使得衬底晶片 PW 上的有源光学组件 22、24 位于间隔 晶片 SW 中的开口 26 内。粘合剂可提。
44、供在间隔晶片 SW 与衬底晶片 PW 之间的界面处的接触 表面中的一或两个上。 0047 为形成堆叠10，光学晶片OW与子堆叠对齐且放置在子堆叠上，以使得光学晶片OW 的下表面在间隔晶片 SW 的上表面上。这里也一样，粘合剂可安置在间隔晶片 SW 与光学晶 片 OW 之间的界面处的接触表面中的一或两个上。 0048 在一些实施中，晶片或子堆叠中的一或多者可在对齐及附接步骤期间由真空吸盘 固持。此外，在某些情况下，一些或所有所述步骤可在掩膜对准器中发生，其中各个晶片或 子堆叠由真空吸盘固持。为固持光学晶片OW，例如，可使用如结合图3至图5描述的真空吸 盘。以下段落描述真空吸盘的实例，所述真空吸盘。
45、可用于固持衬底晶片 PW 或包括衬底晶片 PW 的子堆叠。 0049 图8A及图8B图示真空吸盘200的实例，所述真空吸盘200包括环状真空凹槽202。 除了凹槽 202，真空吸盘 200 的顶面可为大体上平坦的。具体来说，真空吸盘的顶面的中心 内区域 204 与顶面的周边区域 206 处于大体上相同高度。 0050 如上所述，衬底晶片 PW 包括在衬底晶片 PW 的背面上的焊盘 20。当衬底晶片 PW 及 间隔晶片 SW 将要彼此附接时，衬底晶片 PW 可安装在真空吸盘 200 上，以使得焊盘 20 面向 真空吸盘的上表面。除了焊盘 20 外，衬底晶片 PW 的背面还包括靠近晶片的周边的密封。
46、环 21( 参见图 9)。密封环 21 应为与焊盘 20 大体上相同的高度，且可在与焊盘相同的处理步 骤期间形成。举例来说，在一些实施中，焊盘 20 及密封环 21 由电触点及焊膏组成。电触点 ( 例如，铜或其他导电层 ) 可层压成箔且使用筛选工艺通过电流生长来应用。焊膏随后也 可使用丝网印刷工艺添加到电触点上。鉴于焊盘 20 是与例如各个有源组件 22、4 相关联 的离散结构，当真空由真空通道 202 施加时，靠近衬底晶片 PW 边缘的密封环 21 充当密封。 因此，密封环 21 应足够接近衬底晶片 PW 的周边定位，以使得当晶片放置在真空吸盘 200 上 说 明 书CN 104471695。
47、 A 7/8 页 12 时，密封环在环状真空凹槽 202 外。因此，密封环 21 的直径应略大于环状真空凹槽 202 的 直径。 0051 如由图 10 所示，衬底晶片 PW 放置在真空吸盘 200 上，其中衬底晶片 PW 的背面面 向真空吸盘，且衬底晶片 PW 的正面 ( 相对 ) 背向真空吸盘 ( 方块 302)。具体来说，衬底晶 片 PW 定位在真空吸盘 200 上，以使得焊盘 20 面向吸盘表面的中心内区域 ( 即，由真空凹槽 202 界定的吸盘表面上的区域 )，且以使得密封环 21 面向吸盘表面的外部区域 ( 即，靠近吸 盘周边、在真空凹槽202界定的区域外)。在此状态下，衬底晶片P。
48、W的轻微弯曲可导致晶片 的边缘升高高出真空吸盘 200 的表面多达几毫米 ( 例如，4mm)。接着，手动地或使用自动或 半自动设备将压力施加到衬底晶片 PW 的正面，以使得所有或大体上所有结合触点 20 以及 密封环 21 与真空吸盘 200 的上表面接触 ( 方块 304)。接着打开真空泵 ( 方块 306)，此举 导致衬底晶片 PW 以少许或无弯曲在真空吸盘 200 上固定就位。在衬底晶片 PW 由真空吸盘 200 固定就位的情况下，可使间隔晶片 SW 及衬底晶片 PW 接触以彼此附接 ( 方块 308)。在 一些实施中，图 6 的整个过程是自动的。 0052 在某些情况下，前述技术可在衬。
49、底晶片 PW 的表面上提供更大机械支持，以使得在 对齐及附接期间在晶片由真空吸盘 200 固定就位时晶片存在少许或无弯曲。 0053 虽然结合固持衬底晶片 PW 以附接到间隔晶片 SW 描述图 10 的技术，但技术还可用 于固持其他类型的晶片或子堆叠以附接到另一晶片或子堆叠。举例来说，真空吸盘 200 可 用于固持由衬底晶片 PW 及间隔晶片 SW 组成的子堆叠以附接到光学晶片 OW，所述子堆叠可 由真空吸盘 40 固持 ( 参见图 3 及图 4)。类似地，真空吸盘 200 可用于固持衬底晶片 PW 以 附接到由间隔晶片 SW 及光学晶片 OW 组成的子堆叠，所述子堆叠由真空吸盘 40 以上述的方 式固持。 0054 图 11A 至图 11C 图示形成晶片堆叠的步骤的实例，其中衬底晶片 PW 放置在由光学 晶片 OW 及间隔晶片 SW 组成的子堆叠上。如图 11A 中所示，间隔晶片 SW 放置在光学晶片 OW 上以形成子堆叠。热固化粘合剂 104 可存在于接触界面处。间隔晶片 SW 包括靠近间隔晶 片 SW 的周边的开口 ( 例如，通孔 )，所。