CN115101654A - 基于wlcsp的微型热电堆红外传感器及制备方法 - Google Patents

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CN115101654A CN202210691253.2A CN202210691253A CN115101654A CN 115101654 A CN115101654 A CN 115101654A CN 202210691253 A CN202210691253 A CN 202210691253A CN 115101654 A CN115101654 A CN 115101654A
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Abstract

本发明提供一种基于WLCSP的微型热电堆红外传感器及制备方法，通过将晶圆级芯片技术和晶圆级光学技术结合，可将半导体红外透镜和热电堆红外传感器集成，并通过真空键合或者气密键合，可提高热电堆红外传感器的性能；同时通过信号处理电路、TSV导电柱及焊球，可将热电堆红外传感器的信号从背部引出。本发明可实现片上集成红外透镜，提高使用便捷性；可实现片上集成信号处理电路，提高器件集成度；且同时从红外镜头和信号走线两个方面减小了热电堆红外传感器的体积，通过裸芯片封装技术，使得封装后的微型热电堆红外传感器的尺寸和热电堆红外传感器芯片的尺寸保持相当，使得热电堆红外传感器能适合智能穿戴等对传感器体积要求很高的应用场合。

Description

基于WLCSP的微型热电堆红外传感器及制备方法
技术领域
本发明属于半导体领域，涉及一种基于WLCSP的微型热电堆红外传感器及制备方法。
背景技术
微机电***(Micro-Electro-Mechanical-System，MEMS)技术是指一种可将机械构件、驱动部件、光学***、电控***集成为一个整体的微型***，它采用微电子技术和微加工技术，如硅体微加工、硅表面微加工、晶片键合等相结合的制造工艺，制造出各种性能优异、价格低廉、微型化的传感器、执行器、驱动器和微***。
热电堆传感器是一种温度测量元件，由多个热电偶串接构成，通过叠加各个热电偶上的温差电动势，并根据温差电动势与温度的对应关系，得到待测温度差或者待测温度。
热电堆红外传感器使用过程中都需要搭配红外透镜来接受被测物体发出的红外光线，并聚焦到内部的红外传感器芯片表面，但现有的红外传感器封装，一方面是通过金属管帽或者光机结构实现和红外透镜的集成，由于为分离光学器件，这使得红外传感器的整体尺寸较大；另一方面，红外传感器封装多采用TO(Transistor Outline)封装、LGA(LandGrid Array)封装或者SMD(Surface Mounted Devices)封装形式，这些都需要通过金属打线(wire bond)工艺将传感器的信号引出，这同样也会导致封装后的器件尺寸比红外传感器芯片的尺寸要增加很多。从而，现有的热电堆红外传感器难以制备微型热电堆红外传感器，以适用于空间较小的应用环境，使得对传感器尺寸要求极为苛刻的领域无法使用热电堆红外传感器。
因此，提供一种基于WLCSP的微型热电堆红外传感器及制备方法，实属必要。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于WLCSP的微型热电堆红外传感器及制备方法，用于解决现有技术中难以制备微型热电堆红外传感器的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于WLCSP的微型热电堆红外传感器的制备方法，包括以下步骤：
提供第一半导体衬底，所述第一半导体衬底具有相对的第一面及第二面；
于所述第一半导体衬底的第一面上制作红外传感器结构，所述红外传感器结构包括热电堆结构及与所述热电堆结构相连接的信号处理电路；
于所述第一半导体衬底中形成贯穿所述第一半导体衬底的TSV导电柱，所述TSV导电柱具有相对的第一端及第二端，且所述TSV导电柱的第一端与所述信号处理电路相连接，所述TSV导电柱的第二端显露于所述第一半导体衬底的第二面；
于所述红外传感器结构上制作释放孔，并通过所述释放孔于所述热电堆结构下方的所述第一半导体衬底中形成第一空腔，以悬浮所述热电堆结构，完成热电堆红外传感器晶圆制备；
提供第二半导体衬底，所述第二半导体衬底具有相对的第一面及第二面；
于所述第二半导体衬底的第一面上形成半导体红外透镜，及于所述第二半导体衬底中形成自所述第二半导体衬底的第二面向所述第二半导体衬底的第一面延伸的第二空腔，完成红外透镜晶圆制备；
将所述热电堆红外传感器晶圆与所述红外透镜晶圆对准键合，且所述第一空腔及所述第二空腔通过所述释放孔相连通，形成密封空腔；
进行划片，制备微型热电堆红外传感器。
可选地，在所述键合工艺步骤完成后，还包括在所述TSV导电柱的第二端进行植球的工艺步骤，以形成与所述TSV导电柱的第二端相连接的焊球。
可选地，在完成所述红外透镜晶圆的制备后，还包括进行划片的步骤，以制备红外透镜芯片，以及将所述红外透镜芯片与所述热电堆红外传感器晶圆进行所述对准键合工艺的步骤。
可选地，形成的所述微型热电堆红外传感器的尺寸小于4×4mm2。
可选地，形成的所述密封空腔包括空气空腔或真空空腔。
可选地，所述第一半导体衬底包括硅衬底或锗衬底；所述第二半导体衬底包括硅衬底或锗衬底。
本发明还提供一种基于WLCSP的微型热电堆红外传感器，所述微型热电堆红外传感器包括：
第一半导体衬底，所述第一半导体衬底具有相对的第一面及第二面，且所述第一半导体衬底中具有自所述第一半导体衬底的第一面向所述第一半导体衬底的第二面延伸的第一空腔；
红外传感器结构，所述红外传感器结构位于所述第一半导体衬底的第一面上，所述红外传感器结构包括位于所述第一空腔上的悬浮的热电堆结构及与所述热电堆结构相连接的信号处理电路；
TSV导电柱，所述TSV导电柱贯穿所述第一半导体衬底，所述TSV导电柱具有相对的第一端及第二端，且所述TSV导电柱的第一端与所述信号处理电路相连接，所述TSV导电柱的第二端显露于所述第一半导体衬底的第二面；
第二半导体衬底，所述第二半导体衬底具有相对的第一面及第二面，且所述第二半导体衬底的第一面上具有半导体红外透镜，所述第二半导体衬底中具有自所述第二半导体衬底的第二面向所述第二半导体衬底的第一面延伸的第二空腔；
所述第二半导体衬底对准键合于所述红外传感器结构上，且所述第一空腔及所述第二空腔通过位于所述红外传感器结构中的释放孔相连通，形成密封空腔。
可选地，所述微型热电堆红外传感器的尺寸小于4×4mm2。
可选地，还包括位于所述TSV导电柱的第二端上的焊球。
可选地，所述第一半导体衬底包括硅衬底或锗衬底；所述第二半导体衬底包括硅衬底或锗衬底。
如上所述，本发明的基于WLCSP的微型热电堆红外传感器及制备方法，通过将晶圆级芯片技术(WLCSP)和晶圆级光学技术(WLO)结合，可将半导体红外透镜和热电堆红外传感器集成，并通过真空键合或者气密键合，可提高热电堆红外传感器的性能；同时通过信号处理电路、TSV导电柱及焊球，可将热电堆红外传感器的信号从背部引出。
本发明的基于WLCSP的微型热电堆红外传感器及制备方法，可实现片上集成红外透镜，提高使用便捷性；可实现片上集成信号处理电路，提高器件集成度；且同时从红外镜头和信号走线两个方面减小了热电堆红外传感器的体积，通过裸芯片封装技术，使得封装后的微型热电堆红外传感器的尺寸和热电堆红外传感器芯片的尺寸保持相当，使得热电堆红外传感器能适合智能穿戴等对传感器体积要求很高的应用场合。
附图说明
图1显示为本发明实施例中基于WLCSP的微型热电堆红外传感器的结构示意图。
元件标号说明
100 热电堆红外传感器芯片
101 第一半导体衬底
102 绝缘介电层
103 热电堆结构
104 钝化层
105 释放孔
106 第一空腔
107 信号处理电路
108 TSV导电柱
109 焊球
200 红外透镜芯片
201 第二半导体衬底
202 半导体红外透镜
203 第二空腔
300 键合层
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
如在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。此外，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。
在本申请的上下文中，所描述的第一特征在第二特征“之上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，其组件布局型态也可能更为复杂。
实施例一
本实施例提供一种基于WLCSP的微型热电堆红外传感器的制备方法，包括以下步骤：
S1-1：提供第一半导体衬底，所述第一半导体衬底具有相对的第一面及第二面；
S1-2：于所述第一半导体衬底的第一面上制作红外传感器结构，所述红外传感器结构包括热电堆结构及与所述热电堆结构相连接的信号处理电路；
S1-3：于所述第一半导体衬底中形成贯穿所述第一半导体衬底的TSV导电柱，所述TSV导电柱具有相对的第一端及第二端，且所述TSV导电柱的第一端与所述信号处理电路相连接，所述TSV导电柱的第二端显露于所述第一半导体衬底的第二面；
S1-4：于所述红外传感器结构上制作释放孔，并通过所述释放孔于所述热电堆结构下方的所述第一半导体衬底中形成第一空腔，以悬浮所述热电堆结构，完成热电堆红外传感器晶圆制备；
S1-5：提供第二半导体衬底，所述第二半导体衬底具有相对的第一面及第二面；
S1-6：于所述第二半导体衬底的第一面上形成半导体红外透镜，及于所述第二半导体衬底中形成自所述第二半导体衬底的第二面向所述第二半导体衬底的第一面延伸的第二空腔，完成红外透镜晶圆制备；
S1-7：将所述热电堆红外传感器晶圆与所述红外透镜晶圆对准键合，且所述第一空腔及所述第二空腔通过所述释放孔相连通，形成密封空腔；
S1-8：进行划片，制备微型热电堆红外传感器。
本实施例中，通过将晶圆级芯片技术(WLCSP)和晶圆级光学技术(WLO)结合，可将半导体红外透镜和热电堆红外传感器集成，并通过键合形成密封空腔，从而可提高热电堆红外传感器的性能；同时通过信号处理电路及TSV导电柱可将热电堆红外传感器的信号从第一半导体衬底背部引出；因此，本实施例可实现片上集成红外透镜，提高使用便捷性；可实现片上集成信号处理电路，提高器件集成度；且同时从红外镜头和信号走线两个方面减小了热电堆红外传感器的体积，通过裸芯片封装技术，使得封装后的微型热电堆红外传感器的尺寸和热电堆红外传感器芯片的尺寸保持相当，使得热电堆红外传感器能适合智能穿戴等对传感器体积要求很高的应用场合。
以下结合附图1对本实施例中有关所述微型热电堆红外传感器的制备进行进一步的介绍。
首先，执行步骤S1-1，提供第一半导体衬底101，所述第一半导体衬底101具有相对的第一面及第二面。
具体的，所述第一半导体衬底101可包括硅衬底或锗衬底等，本实施例中，所述第一半导体衬底101采用硅衬底作为示例，但所述第一半导体衬底101的材质并非局限于此。
接着，执行步骤S1-2，于所述第一半导体衬底101的第一面上制作红外传感器结构，所述红外传感器结构包括热电堆结构103及与所述热电堆结构103相连接的信号处理电路107。
具体的，可采用CMOS-MEMS技术在所述第一半导体衬底101上制作包含热电堆图形和读出电路图形的所述红外传感器结构，以形成所述热电堆结构103及与所述热电堆结构103相连接的所述信号处理电路107。其中，所述红外传感器结构的制备可包括如绝缘介电层102的制备、热电材料层的制备、钝化层104的制备、接触孔的制备以及信号处理电路107的制备等，关于所述红外传感器结构的材质、结构及制备此处不作过分限制。
接着，执行步骤S1-3，于所述第一半导体衬底101中形成贯穿所述第一半导体衬底101的TSV导电柱108，所述TSV导电柱108具有相对的第一端及第二端，且所述TSV导电柱108的第一端与所述信号处理电路107相连接，所述TSV导电柱108的第二端显露于所述第一半导体衬底101的第二面。
具体的，通过所述TSV导电柱108的制备，可将所述红外传感器结构的信号输出从所述第一半导体衬底101的第一面即正面引到所述第一半导体衬底101的第二面即背面，从而可避免后续采用如金属打线(wire bond)工艺进行电路引出，因此本实施例通过所述TSV导电柱108与所述信号处理电路107的连接，可实现片上集成信号处理电路，提高器件集成度，缩小器件尺寸，且由于所述TSV导电柱108与所述信号处理电路107的连接，可实现RDL与TSV的连接，从而可缩短信号传输路径，为电性连接提供灵活性，且可降低损耗，提高信号处理性能。关于所述TSV导电柱108的材质、尺寸及具体制备工艺步骤等此处不作过分限制。
接着，执行步骤S1-4，于所述红外传感器结构上制作释放孔105，并通过所述释放孔105于所述热电堆结构下方的所述第一半导体衬底101中形成第一空腔106，以悬浮所述热电堆结构103，完成热电堆红外传感器晶圆制备。
具体的，通过图形化所述红外传感器结构，可形成贯穿所述红外传感器结构且显露所述第一半导体衬底101的所述释放孔105，以基于所述释放孔105刻蚀所述第一半导体衬底101，在所述第一半导体衬底101中形成所述第一空腔106，从而悬浮所述热电堆结构。其中，关于所述释放孔105的尺寸、所述第一空腔106的尺寸以及具体制备工艺此处不作过分限制，至此完成所述热电堆红外传感器晶圆的制备。
关于所述热电堆红外传感器晶圆的尺寸及晶圆上的各热电堆红外传感器芯片的尺寸可根据需要进行选择。本实施例中，最终制备的所述微型热电堆红外传感器可应用于智能穿戴中，如TWS耳机等，因此优选所述热电堆红外传感器芯片的尺寸为小于4×4mm2，如0.5×0.5mm2、1×1mm2、1.5×1.5mm2、1.8×1.8mm2、2×2mm2、3×3mm2、4×4mm2等，但所述微型热电堆红外传感器芯片的尺寸并非局限于此。
接着，执行步骤S1-5，提供第二半导体衬底201，所述第二半导体衬底201具有相对的第一面及第二面。
具体的，所述第二半导体衬底201可包括硅衬底或锗衬底等，本实施例中，所述第二半导体衬底201采用与所述第一半导体衬底101相同的硅衬底材质以作为示例，但所述第二半导体衬底201的材质并非局限于此，也可采用其他材质。
接着，执行步骤S1-6，于所述第二半导体衬底201的第一面上形成半导体红外透镜202，及于所述第二半导体衬底201中形成自所述第二半导体衬底201的第二面向所述第二半导体衬底201的第一面延伸的第二空腔203，完成红外透镜晶圆制备。
具体的，可先通过如氧化、涂胶光刻、氧化硅腐蚀、硅腐蚀等方法在所述第二半导体衬底201中形成自所述第二半导体衬底201的第二面向所述第二半导体衬底201的第一面延伸的所述第二空腔203。接着，可于所述第二半导体衬底201的第一面进行涂胶光刻，制作球形结构，以形成所述半导体红外透镜202。其中，关于所述第二空腔203的尺寸以及具体制备工艺此处不作过分限制，至此完成所述红外透镜晶圆的制备。
关于所述红外透镜晶圆的尺寸及晶圆上的各红外透镜芯片的尺寸可根据需要进行选择。本实施例中，最终制备的所述微型热电堆红外传感器可应用于智能穿戴中，如TWS耳机，因此优选所述红外透镜芯片与所述热电堆红外传感器芯片的尺寸对应，均为小于4×4mm2，如0.5×0.5mm2、1×1mm2、1.5×1.5mm2、1.8×1.8mm2、2×2mm2、3×3mm2、4×4mm2等，但所述红外透镜芯片的尺寸并非局限于此。
接着，执行步骤S1-7，将所述热电堆红外传感器晶圆与所述红外透镜晶圆对准键合，且所述第一空腔106及所述第二空腔203通过所述释放孔105相连通，形成密封空腔。
具体的，可在所述第二半导体衬底201的第二面形成键合层300，如在所述第二半导体衬底201的第二面沉积一层焊料层，并通过涂胶光刻对焊料层进行图形化处理，或采用丝网印刷的方法，形成图形化的焊料层，以通过所述焊料层作为所述热电堆红外传感器晶圆与所述红外透镜晶圆的键合层，即所述键合层300，以实现最终的对准键合，但并非局限于此，如所述键合层300也可形成于所述红外传感器结构上，即位于所述热电堆红外传感器晶圆上，以进行键合工艺，关于所述键合层300的材质、厚度、制备工艺等此处不作过分限制。
其中，在进行对准键合的工艺步骤时，可在真空氛围下进行封装键合，以形成真空空腔，从而可进一步的减少最终制备的所述微型热电堆红外传感器的热对流损耗，提供热电堆红外传感器的性能，但并非局限于此，在进行所述对准键合的工艺步骤时，也可在空气氛围下进行，以形成空气空腔，具体可根据需要进行选择，此处不作过分限制。
接着，执行步骤S1-8，进行划片，制备所述微型热电堆红外传感器。
具体的，可采用划片机对键合后的晶圆进行划片，以得到裸芯片封装的所述微型热电堆红外传感器，其中，划片工艺可采用如机械划片或激光划片等，此处不作过分限制。
进一步的，在所述键合工艺步骤完成后以及在进行所述划片工艺步骤前，还可包括在所述TSV导电柱108的第二端进行植球的工艺步骤，以形成与所述TSV导电柱108的第二端相连接的焊球109，关于所述焊球109的材质、尺寸及具体制备此处不作过分限制。
实施例二
本实施例提供另一种基于WLCSP的微型热电堆红外传感器的制备方法，与实施例一的不同之处主要在于：所述微型热电堆红外传感器在制备中先对制备的红外透镜晶圆进行划片，而后再进行键合的工艺步骤，最后再进行键合晶圆的划片，以制备所述微型热电堆红外传感器。具体包括以下步骤：
S2-1：提供第一半导体衬底，所述第一半导体衬底具有相对的第一面及第二面；
S2-2：于所述第一半导体衬底的第一面上制作红外传感器结构，所述红外传感器结构包括热电堆结构及与所述热电堆结构相连接的信号处理电路；
S2-3：于所述第一半导体衬底中形成贯穿所述第一半导体衬底的TSV导电柱，所述TSV导电柱具有相对的第一端及第二端，且所述TSV导电柱的第一端与所述信号处理电路相连接，所述TSV导电柱的第二端显露于所述第一半导体衬底的第二面；
S2-4：于所述红外传感器结构上制作释放孔，并通过所述释放孔于所述热电堆结构下方的所述第一半导体衬底中形成第一空腔，以悬浮所述热电堆结构，完成热电堆红外传感器晶圆制备；
S2-5：提供第二半导体衬底，所述第二半导体衬底具有相对的第一面及第二面；
S2-6：于所述第二半导体衬底的第一面上形成半导体红外透镜，及于所述第二半导体衬底中形成自所述第二半导体衬底的第二面向所述第二半导体衬底的第一面延伸的第二空腔，完成红外透镜晶圆制备；
S2-7：对所述红外透镜晶圆进行划片，以制备红外透镜芯片；
S2-8：将所述红外透镜芯片与所述热电堆红外传感器晶圆进行对准键合，且所述第一空腔及所述第二空腔通过所述释放孔相连通，形成密封空腔；
S2-9：进行划片，制备所述微型热电堆红外传感器。
其中，关于步骤S2-1～步骤S2-6以及划片的工艺步骤均可参阅实施例一，此处不作赘述。本实施例中，在进行步骤S2-7时，在气密环境下进行，从而形成密封空气空腔，但并非局限于此，也可采用真空密封以形成密封真空空腔，此处不作过分限制。
进一步的，在所述键合工艺步骤完成后以及在进行所述划片工艺步骤前，还可包括在所述TSV导电柱的第二端进行植球的工艺步骤，以形成与所述TSV导电柱的第二端相连接的焊球，关于所述焊球的材质、尺寸及具体制备此处不作过分限制。
如图1，本实施例还提供一种基于WLCSP的微型热电堆红外传感器，其中，所述微型热电堆红外传感器的制备可参阅实施例一或实施例二，但并非局限于此，本实施例中，所述微型热电堆红外传感器采用实施例一或实施例二的制备方法制备，因此有关所述微型热电堆红外传感器材质、制备工艺等此处不作赘述。
具体的，所述微型热电堆红外传感器包括：
第一半导体衬底101，所述第一半导体衬底101具有相对的第一面及第二面，且所述第一半导体衬底101中具有自所述第一半导体衬底的第一面向所述第一半导体衬底的第二面延伸的第一空腔106；
红外传感器结构，所述红外传感器结构位于所述第一半导体衬底101的第一面上，所述红外传感器结构包括位于所述第一空腔106上的悬浮的热电堆结构103及与所述热电堆结构103相连接的信号处理电路107；
TSV导电柱108，所述TSV导电柱108贯穿所述第一半导体衬底101，所述TSV导电柱108具有相对的第一端及第二端，且所述TSV导电柱108的第一端与所述信号处理电路107相连接，所述TSV导电柱108的第二端显露于所述第一半导体衬底101的第二面；
第二半导体衬底201，所述第二半导体衬底201具有相对的第一面及第二面，且所述第二半导体衬底201的第一面上具有半导体红外透镜202，所述第二半导体衬底201中具有自所述第二半导体衬底201的第二面向所述第二半导体衬底201的第一面延伸的第二空腔203；
所述第二半导体衬底201对准键合于所述红外传感器结构上，且所述第一空腔106及所述第二空腔203通过位于所述红外传感器结构中的释放孔105相连通，形成密封空腔。
作为示例，所述微型热电堆红外传感器的尺寸小于4×4mm2，如0.5×0.5mm2、1×1mm2、1.5×1.5mm2、1.8×1.8mm2、2×2mm2、3×3mm2、4×4mm2等，但并非局限于此，本实施例中所述微型热电堆红外传感器可应用于智能穿戴，如TWS耳机等。
作为示例，所述微型热电堆红外传感器还可包括位于所述TSV导电柱108的第二端上的焊球109。
作为示例，所述第一半导体衬底101可包括硅衬底或锗衬底；所述第二半导体衬底201可包括硅衬底或锗衬底，关于所述第一半导体衬底101及所述第二半导体衬底201的材质此处不作过分限制。
综上所述，本发明的基于WLCSP的微型热电堆红外传感器及制备方法，通过将晶圆级芯片技术(WLCSP)和晶圆级光学技术(WLO)结合，可将半导体红外透镜和热电堆红外传感器集成，并通过真空键合或者气密键合，可提高热电堆红外传感器的性能；同时通过信号处理电路、TSV导电柱及焊球，可将热电堆红外传感器的信号从背部引出。
本发明的基于WLCSP的微型热电堆红外传感器及制备方法，可实现片上集成红外透镜，提高使用便捷性；可实现片上集成信号处理电路，提高器件集成度；且同时从红外镜头和信号走线两个方面减小了热电堆红外传感器的体积，通过裸芯片封装技术，使得封装后的微型热电堆红外传感器的尺寸和热电堆红外传感器芯片的尺寸保持相当，使得热电堆红外传感器能适合智能穿戴等对传感器体积要求很高的应用场合。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种基于WLCSP的微型热电堆红外传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供第一半导体衬底，所述第一半导体衬底具有相对的第一面及第二面；
于所述第一半导体衬底的第一面上制作红外传感器结构，所述红外传感器结构包括热电堆结构及与所述热电堆结构相连接的信号处理电路；
于所述第一半导体衬底中形成贯穿所述第一半导体衬底的TSV导电柱，所述TSV导电柱具有相对的第一端及第二端，且所述TSV导电柱的第一端与所述信号处理电路相连接，所述TSV导电柱的第二端显露于所述第一半导体衬底的第二面；
于所述红外传感器结构上制作释放孔，并通过所述释放孔于所述热电堆结构下方的所述第一半导体衬底中形成第一空腔，以悬浮所述热电堆结构，完成热电堆红外传感器晶圆制备；
提供第二半导体衬底，所述第二半导体衬底具有相对的第一面及第二面；
于所述第二半导体衬底的第一面上形成半导体红外透镜，及于所述第二半导体衬底中形成自所述第二半导体衬底的第二面向所述第二半导体衬底的第一面延伸的第二空腔，完成红外透镜晶圆制备；
将所述热电堆红外传感器晶圆与所述红外透镜晶圆对准键合，且所述第一空腔及所述第二空腔通过所述释放孔相连通，形成密封空腔；
进行划片，制备微型热电堆红外传感器。
2.根据权利要求1所述的基于WLCSP的微型热电堆红外传感器的制备方法，其特征在于：在所述键合工艺步骤完成后，还包括在所述TSV导电柱的第二端进行植球的工艺步骤，以形成与所述TSV导电柱的第二端相连接的焊球。
3.根据权利要求1所述的基于WLCSP的微型热电堆红外传感器的制备方法，其特征在于：在完成所述红外透镜晶圆的制备后，还包括进行划片的步骤，以制备红外透镜芯片，以及将所述红外透镜芯片与所述热电堆红外传感器晶圆进行所述对准键合工艺的步骤。
4.根据权利要求1所述的基于WLCSP的微型热电堆红外传感器的制备方法，其特征在于：形成的所述微型热电堆红外传感器的尺寸小于4×4mm2。
5.根据权利要求1所述的基于WLCSP的微型热电堆红外传感器的制备方法，其特征在于：形成的所述密封空腔包括空气空腔或真空空腔。
6.根据权利要求1所述的基于WLCSP的微型热电堆红外传感器的制备方法，其特征在于：所述第一半导体衬底包括硅衬底或锗衬底；所述第二半导体衬底包括硅衬底或锗衬底。
7.一种基于WLCSP的微型热电堆红外传感器，其特征在于，所述微型热电堆红外传感器包括：
第一半导体衬底，所述第一半导体衬底具有相对的第一面及第二面，且所述第一半导体衬底中具有自所述第一半导体衬底的第一面向所述第一半导体衬底的第二面延伸的第一空腔；
红外传感器结构，所述红外传感器结构位于所述第一半导体衬底的第一面上，所述红外传感器结构包括位于所述第一空腔上的悬浮的热电堆结构及与所述热电堆结构相连接的信号处理电路；
TSV导电柱，所述TSV导电柱贯穿所述第一半导体衬底，所述TSV导电柱具有相对的第一端及第二端，且所述TSV导电柱的第一端与所述信号处理电路相连接，所述TSV导电柱的第二端显露于所述第一半导体衬底的第二面；
第二半导体衬底，所述第二半导体衬底具有相对的第一面及第二面，且所述第二半导体衬底的第一面上具有半导体红外透镜，所述第二半导体衬底中具有自所述第二半导体衬底的第二面向所述第二半导体衬底的第一面延伸的第二空腔；
所述第二半导体衬底对准键合于所述红外传感器结构上，且所述第一空腔及所述第二空腔通过位于所述红外传感器结构中的释放孔相连通，形成密封空腔。
8.根据权利要求7所述的基于WLCSP的微型热电堆红外传感器，其特征在于：所述微型热电堆红外传感器的尺寸小于4×4mm2。
9.根据权利要求7所述的基于WLCSP的微型热电堆红外传感器，其特征在于：还包括位于所述TSV导电柱的第二端上的焊球。
10.根据权利要求7所述的基于WLCSP的微型热电堆红外传感器，其特征在于：所述第一半导体衬底包括硅衬底或锗衬底；所述第二半导体衬底包括硅衬底或锗衬底。
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