CN114761773A - 芯片级封装中的组合式近红外和中红外传感器 - Google Patents
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Abstract
本文描述了一种具有芯芯片级封装形状系数的传感器。例如，本文描述的非真空封装的传感器芯片包括基板和布置在所述基板上的感测元件。所述感测元件被配置成随着温度改变电阻。此外，所述非真空封装的传感器芯片包括被配置成吸收中红外(“MIR”)辐射的吸收层。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年5月21日提交的并且标题为“组芯片级封装中的组合式近红外和中红外传感器”的美国临时专利申请号62/850,795的权益，该美国临时专利申请的公开内容全文以引用方式明确地并入本文。
技术领域
本公开涉及一种红外(“IR”)传感器。该传感器采用非真空封装的芯芯片级封装形状系数。在一些具体实施中，该传感器能够同时检测近红外(“NIR”)和中红外(“MIR”)两者。该传感器能够利用电调谐将响应与NIR和MIR分开。
背景技术
NIR感测和MIR感测分别具有多种应用。在NIR中，其用于接近感测、夜视或3D映射，而MIR广泛用于房间占用、远程温度感测和热成像。通常，NIR传感器和MIR传感器是分开制造的，并且特别地，MIR需要特殊的真空封装。许多MEMS传感器(包括红外传感器)都需要真空环境，以达到所需的灵敏度。在制造一个或多个传感器元件之后，可建立用于在进一步加工期间保护该一个或多个传感器元件的真空环境。例如，组件级和晶圆级真空封装工艺在本领域中是已知的。此类工艺用于将盖子(例如，无源晶圆)接合到传感器管芯，从而将一个或多个传感器元件密封在真空封装中。没有现有的技术可同时结合MIR和NIR功能，并且还消除了真空封装要求。
发明内容
本公开涉及一种感测NIR和/或MIR的具有芯片级封装形状系数的传感器。本文描述了示例性非真空封装的传感器芯片。该非真空封装的传感器芯片包括基板以及布置在该基板上的感测元件。该感测元件被配置成随着温度改变电阻。此外，该非真空封装的传感器芯片包括被配置成吸收中红外(“MIR”)辐射的吸收层。
此外，该感测元件由p型半导体材料形成。
在一些具体实施中，该基板为n型半导体基板。在其他具体实施中，该基板为具有n型阱的p型半导体基板，并且该感测元件布置在n型阱中。在其他具体实施中，该基板为CMOS基板。
另选地或除此之外，该基板限定顶部表面和底部表面。在一些具体实施中，该非真空封装的传感器芯片包括布置在底部表面上的介电层。可选地，吸收层布置在该介电层上。作为另外一种选择，该吸收层布置在顶部表面上。
另选地或除此之外，该非真空封装的传感器芯片包括被配置成测量感测元件的电阻的多个端子。
另选地或除此之外，该非真空封装的传感器芯片包括被配置成测量由近红外(“NIR”)辐射感应的电流的多个光电流端子。例如，NIR辐射具有介于约900nm和1μm之间的波长。
另选地或除此之外，该吸收层被配置成吸收介于约1μm和约20μm之间的波长。
另选地或除此之外，该吸收层由氮化硅、金属或聚合物形成。
另选地或除此之外，该非真空封装的传感器芯片具有芯片级封装形状系数。
本文还描述了一种示例性传感器***。该传感器***包括本文所述的非真空封装的传感器芯片以及外部电路基板，其中非真空封装的传感器芯片经由焊料凸块或柱状件电耦接和机械耦接到外部电路基板。可选地，该外部电路基板为印刷电路板。
本文描述了另一种示例性传感器芯片。该传感器芯片包括基板以及布置在基板上的感测元件。该感测元件被配置成随着温度改变电阻。此外，该传感器芯片包括被配置成吸收中红外(“MIR”)辐射的吸收层。该传感器芯片还包括被配置成测量感测元件的电阻的多个端子，以及被配置成测量由近红外(“NIR”)辐射感应的电流的多个光电流端子。
此外，该感测元件由p型半导体材料形成。
在一些具体实施中，该基板为n型半导体基板。在其他具体实施中，该基板为具有n型阱的p型半导体基板，并且该感测元件布置在n型阱中。在其他具体实施中，该基板为CMOS基板。
另选地或除此之外，该基板限定顶部表面和底部表面。在一些具体实施中，该传感器芯片包括布置在底部表面上的介电层。可选地，吸收层布置在该介电层上。作为另外一种选择，该吸收层布置在顶部表面上。
另选地或除此之外，NIR辐射具有介于约900nm和1μm之间的波长。
另选地或除此之外，该吸收层被配置成吸收介于约1μm和约20μm之间的波长。
另选地或除此之外，该吸收层由氮化硅、金属或聚合物形成。
另选地或除此之外，传感器芯片具有芯片级封装形状系数。
本文还描述了另一种示例性传感器***。该传感器***包括本文所述的传感器芯片以及外部电路基板，其中传感器芯片经由焊料凸块或柱状件电耦接和机械耦接到外部电路基板。可选地，该外部电路基板为印刷电路板。
通过查看以下附图和详细描述，其它***、方法、特征和/或优点对于本领域技术人员将会或可能变得显而易见。其旨在将所有此类附加的***、方法、特征和/或优点包括在本说明书内，并由所附权利要求书保护。
附图说明
附图中的部件不必相对于彼此成比例。在若干个视图中，相同的附图标记表示对应的部件。这些和其他特征在参考附图所作的详细描述中将变得更加显而易见，其中：
图1示出了在传感器的底部表面处具有n型硅基板和MIR吸收层的IR传感器***。
图2示出了在传感器的顶部表面处具有n型硅基板和MIR吸收层的IR传感器***。
图3示出了在传感器的底部表面处具有p型硅基板和MIR吸收层的IR传感器***。
图4示出了在传感器的顶部表面处具有p型硅基板和MIR吸收层的IR传感器***。
图5示出了图4的组合式NIR和MIR传感器***的电连接。
图6示出了图2的组合式NIR和MIR传感器***的电连接。
图7示出了对示例性传感器芯片的入射光的感应光电流响应。
具体实施方式
通过参考以下详细描述、示例、附图以及它们之前和之后的描述，可更容易地理解本公开。然而，在公开和描述本设备、***和/或方法之前，应当理解的是，除非另有说明，否则本公开内容不限于所公开的特定设备、***和/或方法，并且就其本身而论当然可以变化。另外应当了解，本文使用的术语只是为了描述特定方面的目的，并非旨在进行限制。
提供以下描述作为启发教导内容。为此，相关领域的技术人员将认识并理解到可进行许多改变，同时仍然获得有益的结果。很明显的是，通过选择特征中的一些特征而不利用其他特征可获得期望益处中的一些益处。因此，本领域的技术人员将认识到，在某些情况下，许多修改和改写是可能的，并且甚至是合乎需要的，并且本公开内容涵盖这些修改和改写。因此，提供以下描述作为对原理的说明，而不是对其进行限制。
此外，单数形式“一”、“一个”和“所述”包括多个指代物，除非上下文另有明确指示。因此，例如，除非上下文另有指示，否则对“感测元件”的提及可包括两个或更多个此类传感器感测元件。
如本文所用的术语“包含”及其变体与术语“包括”及其变体同义使用，并且为开放的非限制性术语。
范围可在本文中被表示为从“约”一个特定值和/或至“约”另一个特定值。当表达此类范围时，另一方面包括从一个特定值和/或至另一个特定值。类似地，在使用前词“约”将值表示为近似值时，应当理解的是，该特定值形成另一方面。还应当理解，每一个范围的端点在相对于另一个端点和独立于另一个端点方面都是显著的。
如本文所用，术语“约”或“大约”在用于参考波长时，意指在参考波长的正负20％以内。如本文所用，NIR具有约900纳米(“nm”)至约1微米(“μm”)的波长，并且MIR具有约1μm至约20μm的波长。如本文所用，术语“约”或“大约”在用于参考芯片级封装(“CSP”)的尺寸时，意指在参考尺寸的正负50％以内。如本文所用，芯片级封装形状系数为约1毫米(“mm”)至约5mm。
如本文所用，“可选的”或“可选地”意指随后描述的事件或情况可能发生或可能不发生，并且该描述包括所述事件或情况发生的实例和所述事件或情况不发生的实例。
在一些具体实施中，本公开涉及采用芯片级封装形状系数的非真空封装的传感器芯片(例如，图1-图4中所示的传感器芯片中的任一个传感器芯片)。该非真空封装的传感器芯片被配置成检测MIR。可选地，该非真空封装的传感器芯片还用于同时检测MIR与NIR。本公开还涉及在不需要真空封装的芯片级封装形状系数中的组合式NIR传感器芯片和MIR传感器芯片(例如，图5和图6中所示的传感器芯片中的任一个传感器芯片)。
图1示出了根据本文所述的具体实施的IR传感器***101。该传感器***101包括非真空封装的传感器芯片。在一些具体实施中，非真空封装的传感器芯片被配置成检测MIR。可选地，该非真空封装的传感器芯片还用于同时检测MIR与NIR。该传感器***101包括传感器芯片102，该传感器芯片102包括基板104、感测元件105和被配置成吸收MIR辐射的吸收层109。如本文所述，MIR具有约1μm至约20μm的波长。感测元件105被配置成随着温度改变电阻。因此，MIR辐射被吸收层109吸收并转化为热能，这导致传感器芯片102中的温度变化，温度变化可通过测量感测元件105的电阻检测到。此外，可通过测量传感器芯片102中的光感应电流来检测NIR。如本文所述，NIR具有约900nm至约1μm的波长。感应感测元件105的电阻变化的MIR检测因此可与感应光电流变化的NIR检测分开。此外，如本文所述，传感器芯片102为非真空封装的传感器芯片。换言之，感测元件102在制造期间不是真空密封的。例如，如下图所示，一个或多个感测元件未布置在不透气地密封的腔体或孔隙内。相反地，在基板105的表面上形成(例如，注入、扩散等)一个或多个感测元件，并且之后在下游处理期间不对基板105进行真空封装。如图所示，未真空封装的传感器芯片102经由电连接器(例如，焊料凸块、柱状件等)安装到外部电路。此外，传感器芯片102具有芯芯片级封装形状系数，例如，如本文所述的约1mm至5mm。
如图1所示，传感器芯片102是在n型硅基板104上实现的。尽管提供硅(Si)作为示例性材料，但本公开设想使用由包括但不限于砷化镓(GaAs)的其他n型半导体形成的基板。图1中的传感器芯片102限定了顶部表面和与顶部表面相背对的底部表面。传感器芯片102具有用于电气布线的介电层103(例如，二氧化硅)和导电层106(例如，金属)。应当理解，介电层103和导电层106的数量和布置仅为示例性的。传感器芯片102可包括多于一个介电层103和/或多于一层的导电层106。可提供一个或多个介电层103和一个或多个导电层106以路由一个或多个电信号，例如以促进测量感测元件的电阻和/或测量光感应电流(参见图5和图6)。此外，传感器芯片102包括p型掺杂感测元件105。在一些具体实施中，传感器芯片102包括单个感测元件105。在其他具体实施中，传感器芯片102包括多个感测元件105。感测元件105的电阻取决于温度，即电阻作为温度的函数而变化。感测元件105通过注入或扩散而形成于n型硅基板104上。
如上所述，传感器芯片102还包括设置在传感器芯片102的外表面上的用于IR吸收的吸收层109。尽管单个吸收层109被示出为示例，但本公开设想传感器芯片102可包括多于一个吸收层109。在图1中，吸收层109设置在介电层103上，介电层103布置在传感器芯片102的底部表面上。IR辐射被吸收层109吸收并转化为热能，这导致传感器芯片102中的温度变化。因此，可使用传感器芯片102通过测量感测元件105的电阻来检测IR辐射。在本文所述的具体实施中，吸收层109吸收MIR中的波长，例如，介于约1μm和约20μm之间的一种或多种波长。吸收层109可由氮化硅、金属或聚合物形成。
传感器芯片102可以可选地包括一个或多个电连接器107。电连接器107用于例如在导电层106和外部电路之间路由电信号。例如，在图1中，传感器芯片102通过电连接器107安装在印刷电路板108上。应当理解，图1中的电连接器107的数量、尺寸、形状和/或布置仅作为示例来提供。本公开设想提供具有不同数量、尺寸、形状和/或布置的电连接器的传感器芯片。此外，在一些具体实施中，电连接器107为焊料凸块。尽管提供焊料凸块作为示例，但是本公开设想使用金属柱状件(例如，铜、镍或其他金属)代替具有本文描述的具体实施的焊料凸块。应当理解，焊料凸块和金属柱状件仅作为示例来提供，并且其他类型的电连接器可与本文你描述的具体实施一起使用。印刷电路板108在操作期间用作散热器，并且热通量将流过电连接器107。传感器芯片102、电连接器107和印刷电路板108一起形成传感器***101。由于芯片级封装(CSP)中的传感器芯片102的尺寸，热损失主要是通过电连接器107的热传导导致的。与热传导相比，热辐射损失和空气对流损失(通常不是强制对流)较低。在典型情况下，传感器芯片温度会上升约
并且足以进行适当的MIR检测。因此，传感器芯片102不需要真空封装。
图2示出了根据本文描述的另一具体实施的IR传感器***201。该传感器***201包括非真空封装的传感器芯片。在一些具体实施中，非真空封装的传感器芯片被配置成检测MIR。可选地，该非真空封装的传感器芯片还用于同时检测MIR与NIR。该传感器***201包括传感器芯片202，该传感器芯片202包括基板104、感测元件105和被配置成吸收MIR辐射的吸收层209。如图2所示，传感器芯片202是在n型硅基板104上实现的。图2中的传感器芯片202限定了顶部表面和与顶部表面相背对的底部表面。传感器芯片202还具有用于电气布线的介电层103和导电层106。介电层和导电层在上文相对于图1进行了详细描述，并且因此不再相对于图2进行进一步的详细描述。此外，传感器芯片202包括p型掺杂感测元件105。感测元件105的电阻取决于温度，即电阻作为温度的函数而变化。感测元件105通过注入或扩散而形成于n型硅基板104上。感测元件在上文相对于图1进行了详细描述，并且因此不再相对于图2进行进一步的详细描述。
如上所述，传感器芯片202还包括设置在传感器芯片202的外表面上的用于IR吸收的吸收层209。尽管单个吸收层209被示出为示例，但本公开设想传感器芯片202可包括多于一个吸收层209。在图2中，吸收层209设置在为传感器芯片202的顶部表面的n型硅基板104上。IR辐射被吸收层209吸收并转化为热能，这导致传感器芯片202中的温度变化。因此，可使用传感器芯片202通过测量感测元件105的电阻来检测IR辐射。
传感器芯片202可以可选地包括一个或多个电连接器107。电连接器(例如，焊料凸块、金属柱状件等)在上文相对于图1进行了详细描述，并且因此不再相对于图2进行进一步的详细描述。传感器芯片202通过电连接器107安装在印刷电路板108上。印刷电路板108在操作期间用作散热器，并且热通量将流过电连接器107。传感器芯片202、电连接器107和印刷电路板108一起形成传感器***201。此外，出于以上相对于图1所述的相同原因，传感器芯片202有利于检测MIR，并且传感器芯片202不需要真空封装。
图3示出了根据本文描述的另一具体实施的IR传感器***301。该传感器***301包括非真空封装的传感器芯片。在一些具体实施中，非真空封装的传感器芯片被配置成检测MIR。可选地，该非真空封装的传感器芯片还用于同时检测MIR与NIR。该传感器***301包括传感器芯片302，该传感器芯片302包括基板304、感测元件105和被配置成吸收MIR辐射的吸收层309。如图3所示，传感器芯片302在p型硅基板304上实现。尽管提供硅(Si)作为示例性材料，但本公开设想使用由包括但不限于砷化镓(GaAs)的其他p型半导体形成的基板。图3中的传感器芯片302限定了顶部表面和与顶部表面相背对的底部表面。传感器芯片302还具有用于电气布线的介电层103和导电层106。介电层和导电层在上文相对于图1进行了详细描述，并且因此不再相对于图3进行进一步的详细描述。此外，传感器芯片302包括p型掺杂感测元件105和稍微掺杂n型材料的n型区域或阱(本文称为“N阱”)310。为了确保合适的功能，p型掺杂感测元件105驻留在N阱310中。在一些具体实施中，传感器芯片302包括单个感测元件105/N阱310。在其他具体实施中，传感器芯片302包括多个感测元件105/N阱310。感测元件105的电阻取决于温度，即电阻作为温度的函数而变化。p型掺杂感测元件105和N阱310通过注入或扩散形成在p型硅基板304上。
如上所述，传感器芯片302还包括设置在传感器芯片302的外表面上的用于IR吸收的吸收层309。尽管单个吸收层309被示出为示例，但本公开设想传感器芯片302可包括多于一个吸收层309。在图3中，吸收层309设置在介电层103上，该介电层103布置在传感器芯片302的底部表面上。IR辐射被吸收层309吸收并转化为热能，这导致传感器芯片302中的温度变化。因此，可使用传感器芯片302通过测量感测元件105的电阻来检测IR辐射。
传感器芯片302可以可选地包括一个或多个电连接器107。电连接器(例如，焊料凸块、金属柱状件等)在上文相对于图1进行了详细描述，并且因此不再相对于图3进行进一步的详细描述。传感器芯片302通过电连接器107安装在印刷电路板108上。印刷电路板108在操作期间用作散热器，并且热通量将流过电连接器107。传感器芯片302、电连接器107和印刷电路板108一起形成传感器***301。此外，出于以上相对于图1所述的相同原因，传感器芯片302有利于检测MIR，并且传感器芯片302不需要真空封装。
图4示出了根据本文描述的另一具体实施的IR传感器***401。该传感器***401包括非真空封装的传感器芯片。在一些具体实施中，非真空封装的传感器芯片被配置成检测MIR。可选地，该非真空封装的传感器芯片还用于同时检测MIR与NIR。该传感器***401包括传感器芯片402，该传感器芯片402包括基板304、感测元件105和被配置成吸收MIR辐射的吸收层409。如图4所示，传感器芯片402在p型硅基板304上实现。图4中的传感器芯片402限定了顶部表面和与顶部表面相背对的底部表面。传感器芯片402具有用于电气布线的介电层103和导电层106。介电层和导电层在上文相对于图1进行了详细描述，并且因此不再相对于图4进行进一步的详细描述。此外，传感器芯片402包括p型掺杂感测元件105和稍微掺杂n型材料的n型区域或阱(本文称为“N阱”)310。为了确保合适的功能，p型掺杂感测元件105驻留在N阱310中。在一些具体实施中，传感器芯片402包括单个感测元件105/N阱310。在其他具体实施中，传感器芯片402包括多个感测元件105/N阱310。感测元件105的电阻取决于温度，即电阻作为温度的函数而变化。p型掺杂感测元件105和N阱310通过注入或扩散形成在p型硅基板304上。
如上所述，传感器芯片402还包括设置在传感器芯片402的外表面上的用于IR吸收的吸收层409。尽管单个吸收层409被示出为示例，但本公开设想传感器芯片402可包括多于一个吸收层409。在图4中，吸收层409设置在为传感器芯片402的顶部表面的p型硅基板304上。IR辐射被吸收层409吸收并转化为热能，这导致传感器芯片402中的温度变化。因此，可使用传感器芯片402通过测量感测元件105的电阻来检测IR辐射。
传感器芯片402可以可选地包括一个或多个电连接器107。电连接器(例如，焊料凸块、金属柱状件等)在上文相对于图1进行了详细描述，并且因此不再相对于图4进行进一步的详细描述。传感器芯片402通过电连接器107安装在印刷电路板108上。印刷电路板108在操作期间用作散热器，并且热通量将流过电连接器107。传感器芯片402、电连接器107和印刷电路板108一起形成传感器***401。此外，出于以上相对于图1所述的相同原因，传感器芯片402有利于检测MIR，并且传感器芯片402不需要真空封装。
图5图示出了图4中所示的传感器芯片402的电连接。传感器***501与图4中所示的具有用于感测元件105和N阱310的电连接的传感器***相同。在具体实施中，传感器芯片被配置成组合式MIR和NIR传感器。传感器芯片402分别包括正电位节点510和负电位节点511。正电位节点510和负电位节点511连接到感测元件105。本公开设想正电位节点510和负电位节点511可由导电材料诸如金属制成。正电位节点510和负电位节点511连接在感测元件105的相对端和相应导电层之间。然后可经由电连接器107路由电信号。节点510和511用于测量感测元件105的电阻。例如，测量电流可经由节点510和511穿过感测元件105以测量其与MIR辐射有关的电阻。如本文所述，感测元件105的电阻取决于温度，即电阻作为温度的函数而变化。作为这种关系的结果，可检测到MIR辐射。在图5中，作为示例提供单个感测元件105。在具有多于一个感测元件的具体实施中，应当理解的是，可为每个感测元件提供正电位节点和负电位节点。在后期信号处理期间，绝对电阻变化可转化为电压变化。
同时，应当理解，在N阱到p型基板结二极管之间还有另一个光感应电流。光电流由NIR辐射引起。此类响应在本领域中是已知的。例如，示例性传感器芯片对入射光的感应光电流响应如图7所示。如图7所示，最大感应光电流在900nm到1μm为入射光的波长(即NIR)。再次参考图5，传感器芯片402还分别包括可用于测量光感应电流的正二极管节点512和负二极管节点513。本公开设想正二极管节点512和负二极管节点513可由导电材料诸如金属制成。如图5所示，正二极管节点512连接在p型基板304和导电层之间，并且负二极管节点513连接在N阱310和导电层之间。然后可经由电连接器107路由电信号。应当理解，图5所示的正二极管节点连接和负二极管节点连接仅作为示例来提供。本公开设想使用其他电连接配置用于正二极管节点和负二极管节点。应当理解，流过感测元件105的(例如，在节点510、511处测量的)电流不同于(例如，在节点512、513处测量的)光感应电流。因此，通过转移N阱的结电流，NIR响应与MIR分开。这种测量方法确保在MIR(MIR感应电阻变化)和NIR(NIR感应二极管电流)之间存在间距。在图5中，作为示例提供单个感测元件105/N阱310。在具有多于一个感测元件/N阱的实施方案中，应当理解的是，可为每个N阱提供正二极管节点和负二极管节点。本公开设想硅基板可利用也基本上是p型硅的互补金属氧化物半导体(“CMOS”)基板代替。在具体实施中，电节点510、511、512和513可被转移到CMOS内部节点，而不是通过电连接器107。作为示例，相对于传感器芯片402示出了电连接。应当理解，可为图3所示的传感器芯片提供类似的电连接。
图6图示出了图2中所示的传感器芯片202的电连接。传感器***601与图2所示的具有用于感测元件105和n型硅基板104的电连接的传感器***相同。在具体实施中，传感器芯片被配置成组合式MIR和NIR传感器。传感器芯片202分别包括正电位节点510和负电位节点511。正电位节点510和负电位节点511连接到感测元件105。本公开设想正电位节点510和负电位节点511可由导电材料诸如金属制成。正电位节点510和负电位节点511连接在感测元件105的相对端和相应导电层之间。然后可经由电连接器107路由电信号。节点510和511用于测量感测元件105的电阻。例如，测量电流可经由节点510和511穿过感测元件105以测量其与MIR辐射有关的电阻。如本文所述，感测元件105的电阻取决于温度，即电阻作为温度的函数而变化。作为这种关系的结果，可检测到MIR辐射。在图6中，作为示例提供单个感测元件105。在具有多于一个感测元件的具体实施中，应当理解的是，可为每个感测元件提供正电位节点和负电位节点。在后期信号处理期间，绝对电阻变化可转化为电压变化。
同时，应当理解，在n型硅基板104到p型结二极管之间还存在另一光感应电流。光电流由NIR辐射引起。如上所述，此类响应在本领域中是已知的，并且对示例性传感器芯片的入射光的感应光电流响应如图7所示。再次参考图6，传感器芯片202还分别包括可用于测量光感应电流的正二极管节点512和负二极管节点513。本公开设想正二极管节点512和负二极管节点513可由导电材料诸如金属制成。如图6所示，正二极管节点512和负二极管节点513连接在n型基板104的不同部分和相应的导电层之间。然后可经由电连接器107路由电信号。应当理解，图6所示的正二极管节点连接和负二极管节点连接仅作为示例来提供。本公开设想使用其他电连接配置用于正二极管节点和负二极管节点。应当理解，流过感测元件105的(例如，在节点510、511处测量的)电流不同于(例如，在节点512、513处测量的)光感应电流。因此，通过转移结电流，NIR响应与MIR分开。这种测量方法确保在MIR(MIR感应电阻变化)和NIR(NIR感应二极管电流)之间存在间距。作为示例，相对于传感器芯片202示出了电连接。应当理解，可为图1所示的传感器芯片提供类似的电连接。
尽管已经以特定于结构特征和/或方法动作的语言描述了主题，但是应当理解，所附权利要求中定义的主题不一定限于上述特定特征或动作。相反，上述特定特征和动作被公开为实施权利要求的实例形式。
Claims (31)
1.一种非真空封装的传感器芯片，所述非真空封装的传感器芯片包括：
基板；
感测元件，所述感测元件布置在所述基板上，其中所述感测元件被配置成随温度改变电阻；和
吸收层，所述吸收层被配置成吸收中红外(“MIR”)辐射。
2.根据权利要求1所述的非真空封装的传感器芯片，其中所述感测元件由p型半导体材料形成。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的非真空封装的传感器芯片，其中所述基板为n型半导体基板。
4.根据权利要求1或2中任一项所述的非真空封装的传感器芯片，其中所述基板为具有n型阱的p型半导体基板，并且其中所述感测元件布置在所述n型阱中。
5.根据权利要求1或2中任一项所述的非真空封装的传感器芯片，其中所述基板为CMOS基板。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的非真空封装的传感器芯片，其中所述基板限定顶部表面和底部表面。
7.根据权利要求6所述的非真空封装的传感器芯片，其进一步包括布置在所述底部表面上的介电层，其中所述吸收层布置在所述介电层上。
8.根据权利要求6所述的非真空封装的传感器芯片，其进一步包括布置在所述底部表面上的介电层，其中所述吸收层布置在所述顶部表面上。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的非真空封装的传感器芯片，其进一步包括多个端子，所述多个端子被配置成测量所述感测元件的电阻。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的非真空封装的传感器芯片，其进一步包括多个光电流端子，所述多个光电流端子被配置成测量由近红外(“NIR”)辐射感应的电流。
11.根据权利要求10所述的非真空封装的传感器芯片，其中所述NIR辐射具有介于约900nm和1μm之间的波长。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的非真空封装的传感器芯片，其中所述吸收层被配置成吸收介于约1μm和约20μm之间的波长。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的非真空封装的传感器芯片，其中所述吸收层由氮化硅、金属或聚合物形成。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的非真空封装的传感器芯片，其中所述非真空封装的传感器芯片具有芯芯片级封装形状系数。
15.一种传感器***，所述传感器***包括：
根据权利要求1至14中任一项所述的非真空封装的传感器芯片；和
外部电路基板，其中所述非真空封装的传感器芯片经由焊料凸块或柱状件电耦接和机械耦接到所述外部电路基板。
16.根据权利要求15所述的传感器***，其中所述外部电路基板为印刷电路板。
17.一种传感器芯片，所述传感器芯片包括：
基板；
感测元件，所述感测元件布置在所述基板上，其中所述感测元件被配置成随温度改变电阻；
吸收层，所述吸收层被配置成吸收中红外(“MIR”)辐射；
多个端子，所述多个端子被配置成测量所述感测元件的电阻；和
多个光电流端子，所述多个光电流端子被配置成测量由近红外(“NIR”)辐射感应的电流。
18.根据权利要求17所述的传感器芯片，其中所述感测元件由p型半导体材料形成。
19.根据权利要求17或18中任一项所述的传感器芯片，其中所述基板为n型半导体基板。
20.根据权利要求17或18中任一项所述的传感器芯片，其中所述基板为具有n型阱的p型半导体基板，并且其中所述感测元件布置在所述n型阱中。
21.根据权利要求17或18中任一项所述的传感器芯片，其中所述基板为CMOS基板。
22.根据权利要求17至21中任一项所述的传感器芯片，其中所述基板限定顶部表面和底部表面。
23.根据权利要求22所述的传感器芯片，其进一步包括布置在所述底部表面上的介电层，其中所述吸收层布置在所述介电层上。
24.根据权利要求22所述的传感器芯片，其进一步包括布置在所述底部表面上的介电层，其中所述吸收层布置在所述顶部表面上。
25.根据权利要求17至24中任一项所述的传感器芯片，其中所述吸收层被配置成吸收介于约1μm和约20μm之间的波长。
26.根据权利要求17至25中任一项所述的传感器芯片，其中所述NIR辐射具有介于约900nm和1μm之间的波长。
27.根据权利要求17至26中任一项所述的传感器芯片，其中所述吸收层由氮化硅、金属或聚合物形成。
28.根据权利要求17至27中任一项所述的传感器芯片，其中所述传感器芯片具有芯芯片级封装形状系数。
29.根据权利要求17至28中任一项所述的传感器芯片，其中所述传感器芯片不是真空封装的。
30.一种传感器***，所述传感器***包括：
根据权利要求17至29中任一项所述的传感器芯片；和
外部电路基板，其中所述传感器芯片经由焊料凸块或柱状件电耦接和机械耦接到所述外部电路基板。
31.根据权利要求30所述的传感器***，其中所述外部电路基板为印刷电路板。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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