红外传感器封装结构制造技术

本实用新型专利技术揭示了一种红外传感器封装结构，其包括：具有收容腔的金属上盖，其上包括基板和环形金属层，该基板包括上表面以及与上表面相背的下表面，上表面设置有环形的第一金属凸块，环形金属层的形状与第一金属凸块相对应，且第一金属凸块与环形金属层键合；红外传感器芯片，其上包括传感区域，以及设置于传感区域外围的与环形金属层形状对应的第二金属凸块，该环形金属层与第二金属凸块键合。本实用新型专利技术红外传感器封装采用了晶圆级封装结构，其工艺简单，且完成后的封装结构尺寸较小。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于半导体制造领域技术，尤其涉及一种红外传感器封装结构。
技术介绍
随着半导体技术的发展，红外传感器的制造技术日益进步。红外传感器作为一种典型的传感器，目前已经被广泛应用于现代科技、国防以及工农业领域。现有的红外传感器封装一般是分离式独立封装，其封装工艺复杂，成本较高，且封装完成后的封装结构体积较大。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种红外传感器封装结构。为实现上述技术目的，本技术提供一种红外传感器封装结构，所述封装结构包括具有收容腔的金属上盖，所述金属上盖包括基板和环形金属层，所述基板包括上表面以及与上表面相背的下表面，所述上表面设置有环形的第一金属凸块，所述环形金属层的形状与所述第一金属凸块相对应，且所述第一金属凸块与所述环形金属层键合；红外传感器芯片，其上包括传感区域，以及设置于所述传感区域外围的与所述环形金属层形状对应的第二金属凸块，所述环形金属层与所述第二金属凸块键合。作为本技术的进一步改进，所述下表面上设有光学薄膜。作为本技术的进一步改进，所述金属上盖的收容腔内壁设有吸气剂。作为本技术的进一步改进，所述红外传感器芯片上与传感区域相背的一侧表面设有半导体致冷器。作为本技术的进一步改进，所述红外传感器芯片内还设置有多个金属柱，该金属柱一端电性连接位于传感区域一侧的焊垫，另一端则暴露在与传感区域相背的一侧。与现有技术相比，本技术红外传感器封装采用了晶圆级封装方法，其工艺简单，且完成后的封装结构尺寸较小。附图说明图I是本技术一实施方式红外传感器封装结构的结构示意图；图2是本技术一实施方式红外传感器封装结构中基板的结构示意图；图3是本技术一实施方式红外传感器封装结构中基板上沉积有金属的结构示意图；图4是本技术一实施方式红外传感器封装结构中基板上制作有第一金属凸块的结构示意图；图5是在图4所示的结构中的基板下表面制作光学薄膜的结构示意图；图6是本技术一实施方式红外传感器封装结构中环形金属层的结构示意图；图7是本技术一实施方式红外传感器封装结构中金属上盖的结构示意图；图8是本技术一实施方式红外传感器封装结构中红外传感器芯片上制作有第二金属凸块的结构示意图；图9图I所示的结构与外接电路板进行连接的结构示意图；图10是本技术又一实施方式红外传感器封装结构与外接电路板进行连接的结构示意图；图11是本技术红外传感器封装方法一实施方式的流程图。具体实施方式以下将结合附图所示的具体实施方式对本技术进行详细描述。但这些实施方式并不限制本技术，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本技术的保护范围内。本技术所提及的上表面、下表面并不带有空间位置上的绝对关系，而仅仅是为了描述的方便。参图I所示，介绍本技术红外传感器封装结构的一具体实施方式。在本实施方式中，该封装结构金属上盖10、以及红外传感器芯片30。其中，该金属上盖10包括基板11和环形金属层16。参图2、图3、图4、图5所示，基板11包括上表面Ila以及与上表面Ila相背的下表面Ilb,基板11的上表面Ila设置有环形的第一金属凸块121。基板11的材质可以选自硅、锗或者其它只允许红外线穿过的材质。基板11的下表面Ilb覆盖有光学薄膜13，在本实施方式中，该光学薄膜13可采用红外线滤光片，其可以降低红外线的反射率，提高穿透率。参图6、图7所示，环形金属层16的形状与第一金属凸块121相对应，基板11通过第一金属凸块121和该环形金属层16键合共同定义具有收容腔15的金属上盖10。在本实施方式中，收容腔15内壁上沉积有吸气剂14，用于吸收封装完成后，红外传感器芯片30上的红外传感区域31释放的少量的非真空气体。参图8所示，红外传感器芯片30包括传感区域31以及与传感区域31电性连接的焊垫32。红外传感器芯片30的传感区域31之外上制作有与环形金属层16形状对应的第二金属凸块33,金属上盖通过环形金属层16与该第二金属凸块33键合。即是该第二金属凸块33实质上是环绕传感区域31设置，在本实施方式中，第二金属凸块33位于传感区域31及焊垫32之间的位置，并且红外传感器芯片30上的传感区域31位于收容腔15内。参图9所示，作为本技术一实施方式，红外传感器芯片30上与传感区域31相背的一侧表面设有半导体致冷器40，红外传感器芯片30通过该半导体致冷器40与外接电路板50连接。该半导体致冷器40用于红外传感器封装结构的温度控制，以确保红外传感器芯片30的正常工作。在本实施方式中，焊垫32与外接电路板50之间通过打线60的方式进行连接，以实现本技术的红外传感器封装结构与外接电路板50的电性连接。参图10所示，本技术红外传感器封装结构的另一实施方式。与上述实施方式不同的是，在本实施方式中，红外传感器芯片30内还设置有多个金属柱34,该金属柱34 —端电性连接位于传感区域一侧的焊垫32，另一端则暴露在与传感区域31相背的一侧，且其上连接有金属球35，红外传感器封装结构通过该金属球35与外接电路板50电性连接。此实施例封装结构尺寸相比较前一实施例的封装结构更微型化。参图11，介绍本技术中红外传感器封装结构的封装方法的一实施方式。SI、提供一基板11,其包括上表面Ila以及与上表面Ila相背的下表面lib。基板11的材质可以选自硅、锗或者其它只允许红外线穿过的材质。在该基板11的上表面Ila采用物理气相沉积方式沉积一层金属12,再通过光刻、电镀、蚀刻，形成多个环形的第一金属凸块121。应当理解的是，这里所说的“环形”不仅仅包括圆形、椭圆环形，也可以是例如包括矩形环、甚至是任意封闭的多边形环等。S2、在基板11的下表面形成光学薄膜13，用以降低红外线的反射率，提高穿透率。S3、提供一金属基板，通过光刻、蚀刻该金属基板以制得与上述多个第一金属凸块121形状对应的多个环形金属层16。此时,该多个环形金属层16仍位于同一金属基板上。S4、将基板11通过多个第一金属凸块121分别与多个环形金属层16通过共晶键合工艺进行键合。此时，多个第一金属凸块121、多个环形金属层16、以及基板11共同形成了多个金属上盖10，该金属上盖10内具有一收容腔15。接着，在收容腔15内壁上通过化学气相沉积的方式沉积一层吸气剂14。S5、提供多个红外传感器芯片30，该红外传感器芯片30上都包括传感区域31以及与传感区域31电性连接的焊垫32。在该红外传感器芯片30上通过物理气相沉积、光刻、蚀刻分别形成包围所述传感区域，且与环形金属层16形状对应的第二金属凸块33。在形成第二金属凸块后，红外传感芯片30上传感区域31微机械结构再释放，具体操作方式先用一层胶把红外传感器芯片的传感区域31覆盖，待第二金属凸块形成完毕，再去除覆盖在传感区域表面上的胶，最后传感区域微机械结构释放。S6、通过共晶键合工艺分别将多个红外传感器芯片30上的第二金属凸块33与金属上盖的环形金属层16键合，如此，红外传感器芯片30上的传感区域31被封装进收容腔15内。当本技术的红外传感器芯片30完成封装后，需要切割基板11，以得到多个独立的封装完成的红外传感器封装结构。值得一提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种红外传感器封装结构，其特征在于，所述封装结构包括：具有收容腔的金属上盖，所述金属上盖包括基板和环形金属层，所述基板包括上表面以及与上表面相背的下表面，所述上表面设置有环形的第一金属凸块，所述环形金属层的形状与所述第一金属凸块相对应，且所述第一金属凸块与所述环形金属层键合；红外传感器芯片，其上包括传感区域，以及设置于所述传感区域外围的与所述环形金属层形状对应的第二金属凸块，所述环形金属层与所述第二金属凸块键合。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：俞国庆，喻琼，王蔚，
申请(专利权)人：苏州晶方半导体科技股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：