CN101512767B - 制造光电子部件的方法以及由其制造的产品 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光电子部件的制造，光学部件安装在复合晶片中。为此提供一种用于制造光电子部件、尤其是图像信号获取或图像信号输出部件的方法，在该情况下光学部件分别被提供、拾取和安装在晶片上，光学部件优选分别相对于晶片的或将被连接的晶片的分配的光电子或光学部件的位置单独地或成组地定位。

Description

制造光电子部件的方法以及由其制造的产品
技术领域
本发明一般地涉及光电子部件及其产品。具体地，在这里本发明涉及光学部件与光电子功能基板的结合(joining)，所述光电子功能基板例如光电子芯片或具有光电子芯片的功能晶片。
背景技术
即使在光电子部件的情况下也将观察到日益小型化。由此，为了用其配备移动电话，正在开发甚至更小的照相机模块。随着照相机芯片的日益小型化，相关的光学***也在缩小。由此，芯片常常具有一个或几个平方毫米数量级的有效传感器表面。为了确保相关物镜的足够的聚光能力，光学元件离芯片表面的距离也相应降低。于是，存在的常见问题是：如果目的是要保持记录质量，那么光学元件相对传感器表面的对准的容差(tolerance)也必须越来越小。由此，在布置在离芯片一固定距离的小型化光学***或光学元件的焦距非常短的情况下，距离上很小的偏离就会导致可实现的图像锐度的严重损失。这同样也适用于光学***相对于传感器表面的横向定位。
因此，本发明的目的是提供质量提高的光电子部件。依靠独立权利要求的主题，用非常不可思议的简单方式，已经实现了这个目的。在从属权利要求中具体说明了有利的改进和发展。
发明内容
为此，本发明提供一种制造光电子部件、尤其是图像信号获取或图像信号输出部件的方法，在该方法的情况下，光学部件分别被提供、拾取和安装在晶片上，光学部件优选相对于该晶片的或将要连接到其上的晶片的已分配的光电子或光学部件的位置分别单独定位或按组定位。
因此，在这里该晶片是在其上面已经制造了各个部件的光电子电路的功能晶片。尤其是，这里考虑了上面制造了光电子电路的硅晶片。
根据第一方案，光学部件是面平行(plane-parallel)基板。后者用来覆盖作为光学窗口的传感器区域，并且具体地，还能够被使用为具有规定的厚度，作为对于其它光学部件的准确间隔元件。该光学部件还能够具有频谱滤光性质。在这里具体考虑了UV阻挡和/或IR阻挡作用。例如，在这种情况下，先前描述的面平行基板可以是滤光玻璃(filter glass)，其目的是滤除红外和/或紫外成分。
在本发明的方案中，具体提供的是：该光学部件具有光束成形和频谱滤光作用。作为光束成形光学元件，具体考虑了折射、衍射或折射/衍射作用透镜、非球面透镜或自由形状的光学部件基本体。为了实现光谱滤光作用，光学部件可以包括滤光玻璃，或者被适当地涂覆。除了这种滤光涂层(干涉涂层特别适合于该滤光涂层)之外，还能够替换地或另外地存在抗反射涂层或无刮擦(nonscratch)涂层。此外，还可以采用可容易清洁的疏水涂层。举例来说，对于疏水作用，可以采用含氟的层(fluoric layer)，例如，包含溶胶-凝胶层的氟烷基硅烷(fluorine alkylsilane)。不仅是容易清洁的疏水涂层对以后使用是有利的，而且使得早在制造期间就容易进行清洁。
根据本发明的另一个实施例，具有光电子电路的单独芯片或它们的组被拾取并安装在具有光学部件的透明晶片上，所述光学部件例如也是集成光学部件，相对该晶片的分配的光学部件的位置，芯片分别被单独或按组对准，借助于在对准期间测量的至少一个控制参数进行该对准。在这种情况下，控制参数可以是套准标志(register mark)、相对于光轴的干涉测量信号(interferometric signals)、照相机记录和照相机评估。通常，还能够采用在平板印刷(lithography)中使用的对准技术。
根据本发明的另一个实施例，提供一种具有多个光电子电路的功能晶片，该光电子电路具有传感器和/或发射器区，并且用于光电子电路的传感器和/或发射器区的光学部件紧固在该晶片上，对于该光电子电路分别拾取至少一个光学部件，将其安装并且与各个传感器和/或发射器区的位置单独对准，借助在该对准期间测量的至少一个控制参数进行对准。该技术尤其还适用于发射型光电子部件，例如激光器和激光棒。该光学部件可以是单个部件，例如，单透镜，或者是给定的多个光学部件，例如，尤其是，具有多个单独部件的光学模块。
通常，可以通过阳极接合、粘合剂接合或机械紧固来紧固该部件。光学部件也不必直接应用到功能晶片上。例如，该功能晶片还可以已经提供有透明的盖部分，然后在该透明盖部分上布置、对准和紧固光学部件。
对于先前描述的本发明的所有实施例来说，共同的是：与先前使用的所谓的拾取和放置技术相反，单独部件不是在每种情况下都是装配的，而是单独部件都装配在晶片上。在这种情况下，该装配可包括：一方面，在功能晶片上光学部件的单独对准和紧固，或者另一方面，在具有光学部件的晶片上光电子芯片的单独对准和紧固。
在本发明的一个方案中，例如，光学部件可以以绳(strand)的形式或以网络的形式相对彼此预先定位，优选在它们之间布置有分离点。尤其是通过纤维的坯件压制(blank press)可以制造光学部件的这种阵列。例如，在申请号为10 2006 001790的德国专利申请中，公开了光学部件(特别是例如透镜)的这种方法和由此制造的这种布置，该专利申请的关于制造光学部件的公开也全部包括在本申请书中。用于制造光学部件的这种方法包括以下步骤：
-将玻璃纤维***到具有至少两个模具半部分和至少一个光学元件的压制表面区域的压模中，并关闭该模具；
-加热该模具和纤维，直到纤维的包覆(cladding)区域和模具至少达到压制温度(pressing temperature)；
-对该纤维进行坯件压制，以使得获得具有光学元件的玻璃部分；
-在转化温度Tg之下冷却该玻璃部分；和
-移除通过坯件压制制造的玻璃部分。
预定位意图便于成组装配，并且可以包括连接到玻璃绳和断裂点并且尤其是通过坯件压制制造的部件。如果在这种情况下压模具有彼此以限定的距离布置的用于光学部件的多个空腔，则光学部件还可以以限定的距离布置在玻璃绳上，并由此预定位。
此外，预定位还能够借助由平板印刷技术获得的间隔物实现，并且其以预定位的形式保持光学部件。如根据本发明的该实施例，由于避免了在将光学晶片上的所有光学部件相对于具有半导体电路的功能晶片上的所有传感器和发射器区对准的困难，所以即使在以多组来定位多个光学部件的情况下，也能够获得高的对准精度。
预定位的另一种可能在于使用定位载体(carrier)中的预装配光学模块，在每种情况下安装具有多个光学模块的一个定位载体，所述多个光学模块被共同地横向定位。
为了实现光学部件相对于传感器区和/或发射器区的单独或成组形式的对准，有利的是能够连接光电子部件，并且为了对准的目的，通过该连接获得光电子部件的电子信号作为控制参数。一个实例是连接照相芯片并经由光学部件或模块将光聚焦在传感器上。然后可以借助由该传感器提供的信号进行对准。由此，例如，可以使用点光源或多个点光源的布置，并且可以通过优化焦点的尺寸进行对准。
根据另一个方案，通过另外的光学传感器装置，例如，提供有照相机的干涉测量(interferometic)装置，来记录、监测和控制对准。再次地，例如，能够获得经由各个光学部件或光学模块聚焦的传感器和/或发射器区的图像，并借助该图像进行对准。
在描述的单独对准的情况下，使用机器人来安装和对准是特别有利的。
在光电子电路上高精度地定位光学***的其它的、替换的或附加的可能是：在具有该电路的功能晶片上紧固具有相应高精确地定义的厚度的透明晶片，以使得透明晶片的外部被布置在在电路的传感器和/或发射器区之上精确限定的高度处。然后能够安装光学部件，例如相应精确度在光轴的方向上定位的透镜或光学模块。同样，光学部件还能够在连接到功能晶片之前已被预装配在透明晶片上。本发明的该实施例使得短焦距的光学***能够被精确地在光轴方向上定位在传感器和/或发射器区上，而无需在该方向上的主动对准。
因此，本发明还提供了一种用来封装光电子部件的方法，其中将具有传感器和/或发射器区的光电子电路封装在复合晶片中，并且其中制造透明晶片，例如，尤其是玻璃、玻璃陶瓷和/或光陶瓷(optoceramic)晶片，并将该透明晶片安装和紧固在功能侧上具有电路的功能晶片上，制造的透明晶片具有小于±10微米的平均厚度容差，优选小于±6微米。在尤其适合于短焦距光学***的方法中，晶片的厚度优选在50和500微米之间。100至400微米范围内的厚度尤其是优选的，并且250至350微米的厚度是最优选的。
不仅平均厚度对于在光轴方向上的高精度定位是决定性的，而且，当延晶片的厚度波动尽可能小，使得光学部件离功能晶片的距离分别以相应的精确形式固定时，也是有利的。为此，在本发明的方案中提供：制造透明晶片，尤其是，例如玻璃、玻璃陶瓷和/或光陶瓷晶片，其沿着侧表面的厚度波动最大±10微米，优选最大±6微米。
为了制造平均厚度的容差小于±10微米的玻璃、玻璃陶瓷和/或光陶瓷晶片，提出了：由一个或多个玻璃、玻璃陶瓷和/或光陶瓷板提供多个玻璃、玻璃陶瓷和/或光陶瓷晶片；对该玻璃、玻璃陶瓷和/或光陶瓷晶片进行厚度测量；以及借助该厚度测量，进行分选，分选成至少两组，使得至少一个分选并选择的晶片组中的晶片具有小于±10微米的层厚度容差。在最简单的情况，选择特定的需要的或期望的厚度的晶片以供进一步处理，并丢弃其余的晶片。然而，也可以选择具有不同的厚度或厚度范围的多个组。在这种情况下，能够使用适合各个晶片厚度的相应的光学元件组。例如，可以以具有不同焦距的组来提供透镜或透镜模块，并且进一步与各个合适的晶片组一起处理，以使得焦距分别适合于晶片的厚度。
对于制造具有小于±10微米的平均厚度容差的晶片，其它的、替换的或附加的可能在于抛光晶片并由此减小其厚度，在抛光期间和/或在多个抛光步骤之间的暂停期间，进行厚度控制。
根据再一个更可选或另外的方案，对玻璃、玻璃陶瓷和/或光陶瓷晶片进行厚度测量，随后沉积涂层，选择该涂层的层厚度使得玻璃、玻璃陶瓷和/或光陶瓷晶片及其沉积的涂层的总厚度达到预期厚度，平均厚度容差小于±10微米。例如，可以气相沉积合适的玻璃层，优选通过电子束蒸发。在这种情况下，已证明硼硅酸盐玻璃尤其适合于气相沉积。此外，对于本发明的该实施例，当气相沉积的层的和晶片的dioptic功率彼此匹配时，是有利的。在这种情况下，晶片材料也用作气相沉积材料时，是理想的。
为了提供具有要与传感器和/或发射器区精确对准的光学部件的光电子部件，根据本发明的一个实施例，能够执行如下的制造光电子部件的方法，其中：具有多个光电子电路的功能晶片连接到具有多个光学部件的玻璃、玻璃陶瓷和/或光陶瓷晶片，光学部件分别被分配给光电子电路，通过在等离子体中的干法蚀刻，尤其是反应离子蚀刻、离子束蚀刻、离子铣，在玻璃、玻璃陶瓷和/或光陶瓷晶片中制造光学部件，晶片上的光学部件的结构是通过应用结构化的中间层和在蚀刻工艺期间通过反应离子移除中间层的材料和玻璃、玻璃陶瓷和/或光陶瓷晶片的材料来制造的。该方法甚至允许在精确限定的横向位置中制造非球面透镜。尤其优选使用光刻(photolithography)结构化，以制造结构化的中间层。由于光电子电路也是通过光刻掩模制造的，所以能够实现与通过光刻结构化中间层的电路制造的情况相同的定位精度。由于精确定位，完全可以在该复合晶片中进行光学部件与光电子部件的组装。
特别适合移除该晶片材料的是含氟的气氛，尤其是用于制造用于与玻璃、玻璃陶瓷和/或光陶瓷晶片协同的反应离子蚀刻的等离子体的含CF4的气氛，该晶片具有这样的材料，该材料包括至少一种与氟形成易挥发性氟化物的成分。为此，尤其是，该晶片材料包括SiO2、GeO2、B2O3、P2O5中的至少一种成分。
如果将由玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷制成的光学晶片接合在半导体功能晶片上，则产生这样的问题：材料的不同热膨胀系数可能会导致机械应力，该机械应力可能会导致相当大的变形和光学晶片的分离。如果目的是避开该问题，则例如，能够选择具有与硅类似的热膨胀系数的玻璃。然而，在这种情况下，在选择能够用于光电子部件的盖玻璃方面存在严重的限制，或者选择甚至是固定的。因此，已经期望能够将光电子部件封装在复合晶片中而没有上述的限制。根据本发明，利用一种制造光电子部件的方法解决了该问题，在该方法中，用于光电子电路的透明玻璃、玻璃陶瓷或光陶瓷盖被安装在具有多个光电子电路的功能晶片上，玻璃、玻璃陶瓷和/或光陶瓷晶片连接到牺牲基板，且将该玻璃、玻璃陶瓷和/或光陶瓷晶片分成经由牺牲晶片互连的多个单独的盖，且通过盖的暴露侧将具有牺牲晶片和盖的复合物紧固在功能晶片上，以及解除牺牲晶片和盖之间的连接并移除牺牲晶片以使得获得具有功能晶片和紧固在光电子电路上且相互横向间隔开的盖的中间产品。
由于光学晶片被以这种方式***成连接至复合晶片中的功能晶片的多个单独部分，所以能够减少将要出现的应力以防止强烈造渣(slagging)或盖基板从光学晶片的分离。因此，于是根据本发明还能够使用其热膨胀系数在室温下相差至少3.5＊10-6K-1的功能晶片和玻璃、玻璃陶瓷和/或光陶瓷晶片。只要盖部分单独地或成组地安装在功能晶片上，或者，相反，芯片安装在光学透明晶片(例如，尤其是玻璃、玻璃陶瓷或光陶瓷晶片)上，也是可以的。
例如，能够使用具有光谱滤光玻璃(尤其是红外滤光玻璃)的玻璃晶片或玻璃盖。这种玻璃的实例是Schott玻璃BG 50。红外滤光玻璃一般具有从8-9＊10-6K-1范围内的膨胀系数，而作为用于功能晶片或芯片的半导体材料，硅具有仅接近2＊10-6K-1的膨胀系数。关于它们的膨胀系数部分地但仍更清楚地偏离的其他玻璃，例如，是尤其适合于坯件压制的光学玻璃。在这里已知甚至高达约17＊10-6K-1的膨胀系数。根据本发明也可以使用这种玻璃。因此，在线性膨胀系数中也会出现至少8＊10-6K-1或者甚至至少14＊10-6K-1的差异。
获得光谱滤光性质且除了滤光玻璃之外也可以使用的另一种可能性是使用具有光谱活性涂层、尤其是红外和/或UV滤光涂层的玻璃晶片或玻璃盖。具体地，为了获得具有固定边缘的宽带的、限定的滤光作用，滤光玻璃与滤光涂层的组合是有利的。因此，在本发明的方案中提供了使用具有光谱滤光玻璃(尤其是红外滤光玻璃)和光谱活性涂层(尤其是红外和/或UV滤光涂层)的玻璃晶片或玻璃盖。
除了通过反应性离子蚀刻提供有结构化的中间层的表面来制造光学部件的上述可能性之外，或者作为其替换方案，还可以通过坯件压制来制造集成光学***。为此，提供这样一种方法，其中：使用玻璃晶片或玻璃盖、优选具有转化温度在600℃之下、优选在550℃之下、尤其优选在450至550℃范围内的低Tg玻璃，以及通过对玻璃进行坯件压制制造光学部件。在这种情况下，硅压模尤其适合用于小的光学元件。可以借助平板印刷步骤，例如半导体制备中使用的平板印刷步骤，来加工这些硅压膜以制造相应的空腔。令人吃惊地呈现出：除了使用转化温度在600℃以上的玻璃之外，还给定使用用于压模的合适材料，例如硅，和给定对温度和模具压力的特定控制，也是可以的。控制温度和压力的尤其优选的方式在光学部件中在压制之后的冷却期间提供降低的接触压力。
除适合于在光学晶片上制造折射透镜布置之外，坯件压制还适合于制造衍射元件，例如衍射透镜。
替换地或另外地，还能够通过坯件压制在光学晶片或单独的透明盖上制造凹陷。在连接到功能晶片之后，这些则形成密封地围住传感器和/或发射器区的空腔。
此外，还能够叠置多个光学晶片，以在复合晶片中的功能晶片上组装集成的光学***和光电子电路。为此提供的用于制造光电子部件的是这样一种方法，在该方法的情况下，使用至少两个玻璃、玻璃陶瓷和/或光陶瓷晶片的叠层，它们中至少一个具有在它们的位置中分配给功能晶片上的光电子部件的多个光学部件。
此外，对于具有要用作光学部件的多个透镜的玻璃、玻璃陶瓷和/或光陶瓷晶片是优选的。这些通常可以通过坯件压制来制造。
用于制造具有集成的光学***的光学晶片的其它的、替换的或附加的可能是将光学部件紧固在玻璃、玻璃陶瓷和/或光陶瓷晶片上，优选以预定位的方式来紧固。由此对于多元件光学***，例如物镜，能够将其预组装在透明晶片上，且后者然后能够连接至功能晶片上。
本发明的实施例的共同特征是获得了中间产品，在该情况下在复合晶片中将光电子部件与光学部件组装在一起。根据本发明的一个实施例，中间产品包括具有光电子电路的功能晶片和紧固在光电子电路上且相互横向分隔开的盖。例如，当如上进一步所述的，将光学晶片紧固在牺牲基板上、划分且然后连接到功能晶片上时，获得了这样一种中间产品。根据另一实施例，具有多个光学或光电子部件的中间产品包括分别安装在晶片上的分离的光学或光电子部件，该光学或光电子部件分别与该晶片的所分配的光电子或光学部件的位置单独对准。例如，在该情况下对于具有光电子电路的分离芯片能够安装在具有光学部件(优选集成的光学部件)的透明晶片上，且在每种情况下能够与晶片的分配的光学部件的位置单独对准。如上进一步所述的，当将分离的光电子芯片安装、对准和接合在光学或透明晶片例如玻璃、玻璃陶瓷或光陶瓷晶片上时，获得了该中间产品。
相反地，如果将光学部件安装、对准和接合在具有光电子电路的功能晶片上，则因此获得了中间产品，在该情况下紧固在具有多个具有传感器和/或发射器区的光电子电路的功能晶片上的是用于晶片上的光电子电路的传感器和/或发射器区的光学部件，对于光电子电路在所有情况下都安装至少一个分离的光学部件，且该至少一个分离的光学部件与各自的传感器和/或发射器区的位置单独地对准。
对于光电子芯片或部件能够通过从晶片分离而由上述的中间产品制造。在该情况下优选的应用领域是具有这种光电子芯片的数字图像记录装置。这种图像记录装置例如可以是数字静态和视频照相机以及包括这些的装置，例如：监视照相机，应用于汽车工程、航空电子、导航、机器人、安全和医学工程(例如在内视镜、关节镜中)的成像装置。
作为用于盖部分、光学部件和光学、透明玻璃晶片的玻璃，考虑滤光玻璃，例如已知在品名BG 50下的玻璃，硼硅酸盐玻璃，例如硼浮法(borofloat)玻璃、无碱硼硅酸盐玻璃，例如品名AF 37和AF 45或D 263下的那些玻璃。硼硅酸盐玻璃是很合适于连接到作为功能晶片的硅晶片，等等，因为上述的玻璃具有与硅类似的膨胀系数。
附图说明
下面借助示范性实施例并参考附图，更详细地说明本发明，其中：
图1至图4示出了制造具有半导体功能晶片和低厚度容差的透明玻璃盖的复合晶片的方法步骤；
图5至8示出了图1至4中示出的方法步骤的发展过程；
图9示出了用来进行进一步处理的方法步骤的布置，该功能晶片提供有透镜；
图10示出了图9中示出的布置的变形；
图11示出了共同地(jointly)放置透镜组情况下的变形；
图12示出了安装和对准光学模块情况下的进一步变形；
图13至15示出了制造具有功能晶片和与其连接的具有集成的光学部件的光学晶片的中间产品的方法步骤；
图16和17示出了利用坯件压制制造具有透镜装置的光学晶片的方法步骤，
图18示出了由坯件压制形成的、具有透镜的玻璃晶片的照片；
图19示出了在压模的空腔和由此制造的透镜的分布型(profile)测量；
图20示出了图4中示出的复合晶片的变形；和
图21和22示出了滤光涂层和红外滤光玻璃以及它们的组合的透射分布型。
具体实施方式
借助图1至4描述制造具有用于功能晶片上的光电子电路的透明盖的复合晶片的方法步骤。该方法基于通过制造玻璃晶片以及然后在具有电路的功能晶片的功能侧上将玻璃晶片安装和紧固在该功能晶片上，来将光电子部件封装在复合晶片中。在这种情况下，玻璃晶片优选制造成具有在50和500微米之间的厚度，和小于±10微米优选小于±6微米的平均厚度容差。在这种情况下，光学玻璃晶片的厚度波动最大±10微米，优选最大±6微米。
为此，由一个或多个玻璃板制成多个玻璃晶片，对玻璃、玻璃陶瓷和/或光陶瓷晶片进行厚度测量，并且使用该厚度测量来进行分选，分选成至少两组，以使得至少一个分选的晶片组具有小于±10微米的层厚度容差。
为此，图1示出了利用下拉设备1制造该玻璃板。设备1包含填充有玻璃熔融物5的坩埚3。该玻璃熔融物5流出开缝喷嘴4成为绳(strand)7，并冷却下来形成固体玻璃绳。后者经由分离设备切割成单独的玻璃板11。
如图2中玻璃板的平面图所示意性示出的，然后，从玻璃板11切除出玻璃晶片13，其例如具有8英寸直径。
如图3所示，随后进行厚度测量，并分选成不同厚度的组20、21、22。在示出的实例中通过三角测量设备进行厚度测量。在这种情况下，激光器15的激光束倾斜地指向到晶片13上。在这种情况下，激光在两侧的表面上反射，形成被传感器17检测的两条平行光束。晶片越厚，光束之间的平行间隔就越大。在组内进行分类，分成不同的组20、21和22，以便晶片13的平均厚度相差最大为±10微米，优选小于±6微米。
然后，如图4所示，将玻璃晶片13接合到以具有多个例如照相机传感器的光电子电路的半导体晶片25形式的功能晶片10上。例如，可以通过接合(bond)连接、阳极接合、在晶片13和25之间形成无机网络的低温接合，或者通过金属涂层的快速局部熔化(例如通过激光)，来进行接合。
现在通过光学晶片13封闭地封装该光电子电路27。而且，基于厚度选择，光学晶片13的外部位于离具有光电子电路27的半导体晶片25的被包封表面精确限定的距离处。现在这允许光学部件，例如尤其是，透镜或透镜模块，直接安装在玻璃晶片13上。因此，可以省略距离的调整。
借助图5至8说明上述示范性实施例的方案。该方案基于如下事实：功能晶片25提供有多个光电子电路27，具有用于该光电子电路的单独的玻璃盖，玻璃晶片连接到牺牲基板，并且玻璃晶片被分成经由该牺牲晶片互连的单独的盖，且具有牺牲晶片和盖的复合物通过该盖的暴露侧紧固在功能晶片上，且没有进行牺牲晶片和盖之间的连接，并移除牺牲晶片，由此获得了具有功能晶片和紧固在光电子电路上并且彼此横向隔开的盖的中间产品。
以如此获得的方式，例如，根据利用图1至3说明的方法，首先将晶片13紧固在牺牲晶片30上，如图5所示。尤其可以使用可以被解除的接合连接用于紧固。例如，可考虑可热移除的粘合剂，当牺牲晶片对UV光透明时，可考虑UV可移除粘合剂。随后引入玻璃晶片13的是切口32，其切断该玻璃晶片13。如图6所示，在这种情况下，该切口还到达了牺牲晶片30中，但没有切断牺牲晶片30。***的切口提供了相互分离的盖部分130，然而盖部分130经由牺牲晶片30互连。
然后将该复合物接合到半导体晶片25上的盖部分上，并移除牺牲晶片30，使得在每种情况下，光电子电路27都被盖部分130覆盖和包封。
这具有如还能够使用其膨胀系数与功能晶片25的明显不同的玻璃，等等优点。由此，例如，能够使用其在室温下的热膨胀系数与功能晶片的膨胀系数相差3.5×10-6K-1或更大的玻璃。如果硅晶片用作功能晶片，则从而线性热膨胀系数可以由硅的值α＝2.0×10-6K-1偏离α＝3.5×10-6K-1或更多。于是，例如，还能够使用具有强偏离的线性膨胀系数的特定滤光玻璃。
从图8中所示的中间产品开始，图9示出了用来进一步处理提供有玻璃盖部分130的功能晶片25的方法步骤。同样该方法可以使用图4中示出的中间产品进行。具体地，现在将透镜35安装到晶片25上。现在该方法基于如下事实：功能晶片25提供有具有传感器和/或发射器区的多个光电子电路27，以及用于光电子电路的传感器和/或发射器区的透镜35形式的光学部件紧固在晶片25上，对于光电子电路至少一个透镜35分别被拾取、安装和单独地对准各个传感器和/或发射器区的位置，该对准借助在对准期间测量的至少一个控制参数进行。
机械臂38用来拾取、安装和对准。在这里机械臂38可以配备有用来夹持透镜35的吸盘。由于透镜35的间距已经通过精确定义的盖部分130或光学晶片13的厚度优化了，所以在该实例中进一步进行横向对准。
通过另外的传感器装置探测透镜相对于位于其下面的所分配的光电子电路或相对于传感器和/或发射器区的对准，借助该传感器装置的数据进行该精确对准。具体地，在这里提供记录透镜位置的照相机。该机械人借助该图像进行监测和控制。如果该透镜35的横向位置是最佳的，则这被固定。例如，可以使用UV固化粘合剂。透镜35和盖部分130之间的粘合剂首先是液态的，或者至少是粘性的，以使得该透镜可以被横向移动位置。一旦发现了正确的位置，就可以通过UV照射快速固化该粘合剂，并且由此将透镜永久性紧固。
图10示出了图9中示出的布置的变形。在该变形中，光电子部件或者光电子电路是互连的，并且为了对准，通过互连检测光电子部件的电信号作为控制参数。在图10所示出的实例的情况下，光电子电路经由传导通道(conducting channel)与晶片背侧接触。现在各个电路27经由这些通道互连且连接到控制装置45。光源41的图像通过控制装置45估算，且通过该估算控制机械臂38。例如，可以横向移动透镜，直到存在到光电子电路27的传感器区域上的最佳聚焦。随后，最终紧固透镜35，如借助图9已经描述的。
图11示出了另一变形的示意图。在该变形中，借助多个透镜35将玻璃绳47分别紧固在功能晶片25上。透镜35以与功能晶片上光电子电路27的间隔对应的限定的间隔布置在玻璃绳47上。因此，已经在一个方向上预定位了透镜35。现在机械臂38放置绳47，以使得透镜35与光电子电路27最优地对准。这里，可以如借助图9或图10所描述的那样执行定位。这里，当对至少两个透镜或分配的光电子电路27进行对准时，这是有利的。例如，为此可以互连两个光电子电路，且它们的信号可以用于控制该对准。
图12示出了在安装和对准光学模块的情况下的另一变形。与图10和11的两个示范性实施例不同，这里使用如图4所示的中间产品。如同在图9和10中所示的实例的情况下的那样，通过受控制的机械臂38将光学部件安装在功能晶片25上，且将光学部件与各个光电子电路27单独对准并且固定。然而，与上述的实例不同，安装和定位所预制备的具有多个透镜351、352、353的光学模块50。
根据图12中所示的方法的一种变形，在将晶片13接合到功能晶片25之前，在光学晶片13上安装并紧固光学模块50。此外，在这种情况下，例如通过借助(例如适合掩模的)对准标记执行对准，能够与各个传感器和/或发射器区的位置单独对准。
在该变形中，其中提供了具有预组装的光学***的光学晶片，因此光学部件被以光学模块的形式分别提供，被拾取并被安装在晶片上，光学部件相对于随后将要连接的功能晶片的分配的光电子部件的位置被分别单独地或成组地定位。
图13至15示出了用于制造具有功能晶片和与其连接且具有集成的光学部件的光学晶片的中间产品的方法步骤。在该实例中，在组装之前，光学晶片提供有光学部件，在这里具体的，提供有透镜。该方法基于如下事实：具有多个光电子电路的功能晶片连接到具有多个光学部件的玻璃、玻璃陶瓷和/或光陶瓷晶片，光学部件分别被分配给光电子电路，光学部件是在玻璃、玻璃陶瓷和/或光陶瓷晶片中通过在等离子体中干法蚀刻制造的，所述干法蚀刻尤其是反应离子蚀刻、离子束蚀刻、离子铣，晶片上的光学部件的结构是通过应用结构化的中间层以及在蚀刻工艺期间通过反应离子移除中间层的材料和玻璃、玻璃陶瓷和/或光陶瓷晶片的材料来制造的。
为此，如图13所示，第一步骤是将具有透镜状结构52的结构化的中间层52应用到玻璃晶片13上。透镜状结构的分布在该情况下对应于功能晶片上光电子电路的分布和布置。例如，可以光刻地制造中间层。例如，可以使用灰调光刻(gray tone lithography)，以从光刻制造的中间层结构获得以透镜形状弯曲的结构。另外的可能是在结构化之后融化(fuse)中间层，使得融化的材料的表面张力将该结构转换成滴状。
如图14所示，随后通过等离子体55中的反应离子蚀刻处理晶片13的具有透镜状结构54的一侧。为此，使用含氟气氛，优选含CF4的气氛，用于制造用于反应离子蚀刻的等离子体。在这种情况下，晶片13包括这样的材料，该材料含有至少一种与氟形成易挥发性氟化物的成分。优选使用具有成分SiO2、GeO2、B2O3、P2O5中至少一种的玻璃。在这种情况下通过形成易挥发性氟化物来移除未被结构54覆盖的晶片的暴露区域。同时，还移除了结构54使得在蚀刻操作期间，在它们的边缘处，暴露和蚀刻晶片表面的其他区域。然后还基于该蚀刻操作在玻璃中形成了透镜状结构。如图15所示，然后可以将以这种方式制造的且具有透镜35的晶片接合到功能晶片25上。
图16和17示出了用于制造具有透镜布置的光学晶片13的另一种可能性。该方法基于通过坯件压制玻璃在玻璃晶片上制造光学部件。为此，使用具有压模半部分58、62的压模。压模半部分58具有多个空腔60。将空腔构造成将要制造的透镜的负片形状(negativeshape)。尤其是，这些空腔也可以是非球面的，以制造相应的非球面透镜。优选使用由低Tg玻璃(也就是说相变温度在600℃之下的玻璃)制成的玻璃晶片13。如图16所示，玻璃晶片13被置于预加热的压模半部分58、62之间，且将压模半部分压在一起。然后玻璃晶片的热玻璃开始流动并填充空腔60使得构造透镜35，如图17所示。
使用硅作为压模半部分58的材料。可以以这种方式通过平板印刷步骤，例如在半导体制备中使用的平板印刷步骤，来制造空腔。
图18示出了这种玻璃晶片13的照片画面。晶片13的边缘在照片的角部可见。在照片画面下，以放大的形式示出了部分64。可以看出，通过坯件压制，可以以透镜中心离所希望的位置小于20微米距离的容差生成晶片13上透镜的横向位置。
因此，透镜35的横向位置被如此精确地限定，以致于即使在一或几平方毫米区域中的给定的小传感器表面，通过根据图15所示的实例将光学晶片对准和接合在具有光电子电路的功能晶片上，也能够执行透镜相对于光电子电路的精确对准。
图19示出了空腔60(粗虚线)和由其制得的透镜35(实线)的分布型的测量。借助该测量清楚说明，实际上两个分布型一个位于另一个之上，没有能检测到的偏离。因此将空腔的透镜形状很好地成像到了制得的透镜上。尤其是，还能够将形状与所希望形状的偏离限制到1微米之下。
图20示出了图4中所示的复合晶片的变形。该示范性实施例的光学晶片13包括有色玻璃65(例如由申请人在品名BG 50下销售的玻璃)和红外滤光涂层67。红外滤光涂层是单层或优选多层的干涉涂层。在所示实例的情况下，将红外滤光涂层67应用到光学晶片13的与功能晶片25避开的一侧。然而，红外滤光涂层67也可以应用到面向功能晶片25的相对侧或两侧。
乍一看，由红外滤光玻璃和基于相似的作用另外的滤光涂层的组合好象没有产生好处。然而，组合这两种措施导致很有利的性能，使它们尤其适合于照相机传感器的红外滤光。
为此图21和22示出了滤光涂层和红外滤光玻璃以及它们的组合的透射分布型。在图21中示出了可见光和红外光之间的光谱过渡区。曲线70是在垂直光入射的情况下红外滤光涂层67的透射。曲线71示出了在光以相对于表面法线测量的35°角入射时的情况下该红外滤光涂层67的透射。
曲线72和73进一步示出了BG5滤光玻璃在给定的垂直入射(曲线72)和倾斜入射的透射，倾斜入射为同样相对于法线成35°。从曲线72和73可以看出，滤光玻璃仅显示出透射与入射角之间的可忽略的依赖关系。相反，在红外滤光涂层67的情况下，当光倾斜地入射时，截止边缘(cut off edge)会显著地转移到可见区中。另一方面，红外滤光涂层67的透射的下降沿比较陡峭，尤其是在光垂直入射时。
由于透射分布型的轻微的角度依赖关系，滤光玻璃65很适合于广角(wide angle)光学***。另外，在到红外区的过渡期间，可以使用红外滤光涂层67来获得透射的陡峭边缘，且因此削除了短波红外分量。
由于其它的原因，红外滤光玻璃与干涉涂层的组合也是有利的。图22示出了在相对大波长区域上的透射分布型。为了清楚起见，这里没有示出对于光的倾斜入射的透射分布型。曲线74是对于红外滤光涂层与BG50滤光玻璃组合的透射率，也就是说，对于如图20中示出的光学盖晶片13的透射。
红外滤光涂层67的透射分布型70再次显示出在1微米波长以上的区域中的透射增加。然而，硅照相机传感器在该波长区域中仍很敏感，且因此会出现不希望的曝光(exposure)效应。然而，滤光玻璃非常有效地阻挡了这些分量，因此在组合了滤光玻璃的红外滤光涂层67的透射分布型74中，在该波长区域中仅有很轻微的透射。另外，在过渡到红外区域中时，透射的下降比在没有红外滤光涂层67的滤光玻璃的情况下更陡。
对于本领域技术人员很显然的是，本发明不限于上述示范性实施例。而且，示范性实施例的单个特征也可以以多种方式相互组合。

Claims (23)

1.一种用于制造光电子部件的方法，在该方法的情况下光学部件分别被提供、拾取和安装在晶片上，
所述光学部件分别相对于所述光学部件要分别被提供、拾取和安装在其上的晶片的或将要与其连接的晶片的分配的光电子电路或光学部件的位置单独地或成组地定位，其中所述光电子电路具有传感器和/或发射器区，并被设置在所述光学部件要分别被提供、拾取和安装在其上的晶片的或将要与其连接的晶片的功能侧上，并且所述光电子电路被封装在复合晶片中，在该情况下制造玻璃、玻璃陶瓷和/或光陶瓷晶片并将其安装和紧固在所述光学部件要分别被提供、拾取和安装在其上的晶片的或将要与其连接的晶片的功能侧上，
其中，所述玻璃、玻璃陶瓷和/或光陶瓷晶片被制造为具有在50和500微米之间的厚度以及小于±10微米的平均厚度容差。
2.一种用于制造光电子部件的方法，在该方法的情况下光学部件分别被提供、拾取和安装在晶片上，
所述光学部件分别相对于所述光学部件要分别被提供、拾取和安装在其上的晶片的或将要与其连接的晶片的分配的光电子电路或光学部件的位置单独地或成组地定位，其中所述光学部件要分别被提供、拾取和安装在其上的晶片或将要与其连接的晶片具有多个光电子电路，并且
所述方法还包括：将玻璃、玻璃陶瓷和/或光陶瓷晶片连接至牺牲基板，并将所述玻璃、玻璃陶瓷和/或光陶瓷晶片分成经由牺牲基板互连的单独的盖，且通过盖的暴露侧将具有牺牲基板和盖的复合物紧固在所述光学部件要分别被提供、拾取和安装在其上的晶片或将要与其连接的晶片上，以及解除牺牲基板和盖之间的连接并移除牺牲基板，从而获得如下的中间产品，该中间产品具有所述光学部件要分别被提供、拾取和安装在其上的晶片或将要与其连接的晶片和紧固在所述光电子电路上且相互横向间隔开的盖，以使得用于所述光电子电路的玻璃盖安装在所述光学部件要分别被提供、拾取和安装在其上的晶片或将要与其连接的晶片上。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述光电子部件是图像信号获取或图像信号输出部件。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述光谱滤光玻璃是红外滤光玻璃。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述光谱活性涂层是红外和/或UV滤光涂层。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述平均厚度容差小于±6微米。
7.如权利要求1所述的方法，其中提供具有多个具有传感器和/或发射器区的光电子电路的、所述光学部件要分别被提供、拾取和安装在其上的晶片或将要与其连接的晶片，并将用于光电子电路的传感器和/或发射器区的光学部件紧固在所述光学部件要分别被提供、拾取和安装在其上的晶片或将要与其连接的晶片上，对于所述光电子电路分别拾取至少一个光学部件，并将所述至少一个光学部件安装并与各自的传感器和/或发射器区的位置单独地对准，借助在对准的期间测量的至少一个控制参数进行该对准。
8.如权利要求1所述的方法，其中互连所述光电子部件，且为了对准目的，通过互连检测所述光电子部件的电信号作为控制参数。
9.如权利要求1所述的方法，其中制造玻璃、玻璃陶瓷和/或光陶瓷晶片，其厚度沿着一侧表面波动至多±10微米。
10.如权利要求1所述的方法，其中为了制造平均厚度容差小于±10微米的玻璃、玻璃陶瓷和/或光陶瓷晶片，由一个或多个玻璃、玻璃陶瓷和/或光陶瓷板制造多个玻璃、玻璃陶瓷和/或光陶瓷晶片，对所述玻璃、玻璃陶瓷和/或光陶瓷晶片执行厚度测量，且厚度测量用于执行分选，分选成至少两组，使得至少一个分选的玻璃、玻璃陶瓷和/或光陶瓷晶片组的玻璃、玻璃陶瓷和/或光陶瓷晶片具有小于±10微米的层厚度容差。
11.如权利要求9所述的方法，其中为了制造平均厚度容差小于±10微米的玻璃、玻璃陶瓷和/或光陶瓷晶片，对所述玻璃、玻璃陶瓷和/或光陶瓷晶片进行抛光且由此减少它们的厚度，在抛光期间和/或在多个抛光步骤之间的暂停期间进行厚度控制。
12.如权利要求9所述的方法，其中对所述玻璃、玻璃陶瓷和/或光陶瓷晶片执行厚度测量，且随后沉积涂层，选择该涂层的层厚度使得玻璃、玻璃陶瓷和/或光陶瓷晶片及其沉积的涂层的总厚度达到预期的厚度，平均厚度容差小于±10微米。
13.如权利要求1所述的方法，其中使用玻璃晶片或玻璃盖，所述玻璃晶片或玻璃盖具有转化温度低于600℃的低Tg玻璃，且光学部件和/或空腔是通过对所述玻璃进行坯件压制制造的。
14.如权利要求1所述的方法，其中使用具有多个透镜的玻璃、玻璃陶瓷和/或光陶瓷晶片。
15.如权利要求1所述的方法，其中使用具有光学部件的玻璃、玻璃陶瓷和/或光陶瓷晶片，所述光学部件是通过坯件压制制造的。
16.如权利要求6所述的方法，其中通过坯件压制在光学晶片或单独的透明盖上制造凹陷，且所述光学晶片或单独的透明盖连接至所述光学部件要分别被提供、拾取和安装在其上的晶片或将要与其连接的晶片以形成密封地围住所述光学部件要分别被提供、拾取和安装在其上的晶片的或将要与其连接的晶片的传感器和/或发射器区的空腔。
17.如权利要求1所述的方法，其中所述光学部件是集成光学部件。
18.如权利要求9所述的方法，其中所述厚度沿着所述的一侧表面波动至多±6微米。
19.一种具有多个光电子部件的中间产品，其特征在于：
所述光电子部件能够借助于权利要求1所述的方法制造，其中，所述光学部件或光电子电路安装在所述光学部件要分别被提供、拾取和安装在其上的晶片或将要与其连接的晶片上。
20.一种具有多个光电子部件的中间产品，其特征在于：
所述光电子部件能够借助于权利要求1所述的方法制造，其包含具有光电子电路的所述光学部件要分别被提供、拾取和安装在其上的晶片或将要与其连接的晶片以及紧固在所述光电子电路上的盖，所述盖相互横向间隔开。
21.一种具有多个光学或光电子部件的中间产品，其特征在于：
所述光电子部件能够借助于权利要求1所述的方法制造，其中各个光学或光电子部件安装在所述光学部件要分别被提供、拾取和安装在其上的晶片或将要与其连接的晶片上，且其中所述光电子部件相对于所述光学部件要分别被提供、拾取和安装在其上的晶片或将要与其连接的晶片的分配的光电子或光学部件的位置单独地对准。
22.一种由如前述权利要求19-21中之一所述的中间产品制造的光电子模块。
23.一种具有如权利要求22所述的光电子模块的数字图像记录器。
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