半导体结构

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，更具体地，涉及一种半导体结构。

背景技术

随着封装技术的演进，各式各样的封装结构亦推陈出新，整体封装尺寸也越来越小。以传统的光学传感器(optical sensor)来说，通常需要透镜(Lens)与盖体(Lid)组合形成一透镜模组(Lens Module)，以利于将外界光线传导至传感器上。

目前的环境光传感器(Ambient light sensor)需要透过MLA(micro lens array，微透镜阵列)进行收光校正，MLA之间的公差将会明显影响收光结果，故公差越小越好。公差的来源包含有:MLA生产制作、MLA间的接合线厚度(bond-line thickness，BLT)、盖体射出成形、芯片研磨。BLT受限于所选用胶种特性(部份胶种的组成包含纤维)及其适用制程，不可能将公差改善幅度下限不可能为零。MLA生产制作公差取决于模具精度，Lid公差的来源包含模具制造能力与原物料射出后收缩比率；芯片公差则取决于研磨精度。现行来料的MLA模组已组装完成，但价格昂贵。

另一方面，如图1所示，还要求MLA10的像素12之间的间隔(gap)19保持在允许距离，通常要求间隔19保持在95微米。然而，现有的方法难以将各个透镜之间的间隔都均匀地保持为相同距离。

发明内容

针对相关技术中的MLA之间的公差较大的问题，本发明提出一种半导体结构，能够大幅减少光学元件间的公差来源。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种半导体结构，其包括：基板；光学元件，位于基板上方；支撑元件，用于支撑光学元件，并且支撑元件通过第一胶体连接在基板上。

在一些实施例中，光学元件包括第一光学元件和位于第一光学元件下方的第二光学元件，支撑元件包括用于支撑第一光学元件的第一表面。

在一些实施例中，支撑元件与第一光学元件之间在第一表面上方具有间隔，间隔内设置有连接支撑元件和第一光学元件的第二胶体。

在一些实施例中，第一光学元件的侧壁与第二光学元件的对应侧壁对准。

在一些实施例中，第一光学元件的侧壁与第二光学元件的侧壁在横向上偏移，并且第一光学元件和支撑元件之间的间隔与第二光学元件和支撑元件之间的间隔在横向上偏移。

在一些实施例中，支撑元件还包括用于支撑第二光学元件的第二表面，第一表面和第二表面均背向基板。

在一些实施例中，半导体结构还包括：管芯，位于光学元件与基板之间，支撑元件围绕管芯，并且支撑元件还在管芯上方限定开口。

在一些实施例中，支撑元件包括：间隔件，位于第一光学元件与第二光学元件之间。

在一些实施例中，支撑元件具有用于支撑第一光学元件的第一表面和用于支撑间隔件的第二表面，其中，间隔件与支撑元件的第二表面之间设置有第三胶体。

在一些实施例中，第一光学元件与支撑元件之间设置有第四胶体。

附图说明

当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳理解本发明的各个方面。应当注意，根据工业中的标准实践，各个部件并非按比例绘制。事实上，为了清楚讨论，各个部件的尺寸可以任意增大或减小。

图1是示出相对设置的两个MLA的示意图。

图2至图6是根据本发明多个实施例的半导体结构的结构示意图。

具体实施例

下列公开提供了许多用于实现所提供主题的不同特征的不同实施例或实例。下面将描述元件和布置的特定实例以简化本发明。当然这些仅仅是实例并不旨在限定本发明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触的实施例，也可以包括在第一部件和第二部件之间形成额外的部件使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。而且，本发明在各个实例中可重复参考数字和/或字母。这种重复仅是为了简明和清楚，其自身并不表示所论述的各个实施例和/或配置之间的关系。

本发明的实施例提供了一种半导体结构。下面将结合附图对本发明的多个实施例进行描述。

图2是根据本发明一个实施例的半导体结构200的结构示意图。参考图2所示，光学元件220设置在基板210上方。光学元件220可以包括MLA元件或其他适用的光学元件。支撑元件230连接在基板210上并用于支撑光学元件220。支撑元件230通过第一胶体215连接在基板210上。

在本发明的半导体结构200中，藉由支撑元件230来顶抵支撑光学元件220，进而可控制光学元件220间的高度、位移等变因，使得光学元件220可以在封装制程中完成。使得由支撑元件230与基板210之间接合的高BLT来抵消(cover)原有的光学元件之间公差的多种来源，本发明的公差仅需要考量支撑元件230的制作能力。因此，本发明提供的结构具有大幅减少的公差来源，使得公差得到有效改善。此外，还可以减小光学元件220的像素之间的最大距离与最小距离的差异，例如可以将像素之间的距离均保持在95微米至110微米的范围内，进而可以改进光学元件的性能。

继续参考图2，光学元件220包括第一光学元件222和位于第一光学元件222下方的第二光学元件224。第一光学元件222和第二光学元件224中的任意一个都可以是MLA元件。

支撑元件230具有用于支撑第一光学元件222的第一表面231。支撑元件230还具有用于支撑第二光学元件224的第二表面232。在本实施例中，第一表面231背向基板210，并且第二表面232面向基板210。具体的，支撑元件230可以构造为具有在横向上突出的第一突出部234，用于支撑第一光学元件222的第一表面231是第一突出部234的背向基板210的表面。用于支撑第二光学元件224的第二表面232是第一突出部234的与第一表面231相对的表面。

第一光学元件222的下表面与第一表面231可以直接接触。第二光学元件224的上表面与第二表面232可以直接接触。第二光学元件224的下表面朝向基板210。在一些实施例中，如图2所示，在基板210上方和第二光学元件224下方可以设置有管芯240。在一些实施例中，管芯240可以是ASIC管芯。第二光学元件224的下表面可以与管芯240连接，并且在一些实施例中，管芯240的上表面是主动面，第二光学元件224的下表面连接到管芯240的主动面。

支撑元件230围绕管芯240，并且支撑元件230还在管芯240上方限定开口223。在图2所示的实施例中，支撑元件230可以包括在竖直方向上延伸并与第一突出部234连接的竖直部236。支撑元件230通过竖直部236连接至基板210，并且第一胶体215位于基板210和竖直部236之间。支撑元件230的竖直部236围绕管芯240设置，并且第一突出部234的相对端部之间限定位于管芯240上方的开口223。

支撑元件230与第一光学元件222之间在第一表面231上方具有间隔229，间隔229内设置有连接支撑元件230和第一光学元件222的第二胶体225。第二胶体225连接并接触支撑元件230和第一光学元件222。更具体的，如图2所示，支撑元件230还具有在第一突出部234上方并与竖直部236和第一突出部234都接触的第二突出部238。间隔229可由第二突出部238和第一光学元件222的侧壁限定。在本实施例中，第一光学元件222的侧壁与第二光学元件224的侧壁对准。第一光学元件222与支撑元件230(与第二突出部238)之间的间隔229小于第二光学元件224与支撑元件230(与竖直部236)之间的间隔。

在一些实施例中，可以在将第二光学元件224与管芯240贴合之后将支撑元件230直接压在第二光学元件224上，然后在将第一光学元件222放置在支撑元件230上之后在第一光学元件222的侧壁处形成第二胶体225。

图3是根据本发明一个实施例的半导体结构300的结构示意图。如图3所示，支撑元件230包括竖直部236、与竖直部236连接的第一突出部234、和位于第一突出部234下面的第二突出部238。在本实施例中，支撑元件230的用于支撑第一光学元件222的第一表面231是第一突出部234的上表面，用于支撑第二光学元件224的第二表面232是第二突出部238的上表面。第一表面231和第二表面232都背向基板210。

第二突出部238的宽度大于第一突出部234的宽度，即，第二突出部238比第一突出部234的突出距离更大。第二胶体225设置在第一光学元件222与支撑元件230的竖直部236之间并位于第一突出部234上方。在本实施例中，第二突出部238上方的第二光学元件224与第一突出部234之间也设置有第二胶体225。在本实施例中，第一光学元件222的宽度大于第二光学元件224的宽度。第一光学元件222的侧壁与第二光学元件224的相应侧壁在横向上偏移(不对准)。相应地，第一光学元件222和支撑元件230(与竖直部236)之间的间隔229与第二光学元件224和支撑元件230(与第一突出部234)之间的间隔在横向上偏移。通过第一突出部234和第二突出部238的配置，使得支撑元件230面向第一光学元件222和第二光学元件224一侧形成阶梯状设计，从而将第一光学元件222和第二光学元件224分别放置于不同高度再分别在其侧壁处处形成第二胶体225。

图3所示的半导体结构的其它方面与关于图2所讨论的类似，并且为了简明此处不再重复描述。

图4是根据本发明一个实施例的半导体结构400的结构示意图。如图4所示，支撑元件230包括第一突出部234、位于第一突出部234下面的第二突出部238和连接在第二突出部238下面的竖直部236。在本实施例中，支撑元件230的用于支撑第一光学元件222的第一表面231是第一突出部234的下表面。支撑元件230的用于支撑第二光学元件224的第二表面232是第二突出部238的下表面，第一表面231和第二表面232均面向基板210。

第二突出部238的宽度小于第一突出部234的宽度，即，第一突出部234比第二突出部238的突出距离更大。在第一表面231处，第二胶体225设置在第一光学元件222与支撑元件230的第二突出部238之间的间隔229内。在第二表面232处，第二胶体225还设置在第二光学元件224与支撑元件230的竖直部236之间的间隔228内。在本实施例中，第一光学元件222的宽度小于第二光学元件224的宽度。第一光学元件222的侧壁与第二光学元件224的侧壁在横向上偏移(不对准)。

图4所示的半导体结构的其它方面与关于图2所讨论的类似，并且为了简明此处不再重复描述。

图5是根据本发明一个实施例的半导体结构500的结构示意图。如图5所示，支撑元件230包括竖直部236和与竖直部236连接的第一突出部234。第一突出部234的下表面用作支撑第一光学元件222的第一表面231。第一光学元件222和第二光学元件224设置在第一突出部234和管芯240之间。在本实施例中，间隔件260设置在第一光学元件222与第二光学元件224之间。间隔件260可用于第一光学元件222与第二光学元件224之间的高度卡控。

图6是根据本发明一个实施例的半导体结构600的结构示意图。如图6所示，支撑元件230包括竖直部236、与竖直部236连接的第一突出部234、和位于第一突出部234下面的第二突出部238。在本实施例中，支撑元件230的用于支撑第一光学元件222的第一表面231是第一突出部234的上表面，用于支撑第二光学元件224的第二表面232是第二突出部238的上表面。第一表面231和第二表面232都背向基板210。间隔件260设置在第一光学元件222与第二光学元件224之间。间隔件260可用于第一光学元件222与第二光学元件224之间的高度卡控。

第一光学元件222在第一突出部234上方，第二光学元件224在第二突出部238上方。第一光学元件222的宽度大于第二光学元件224的宽度。间隔件260的上表面与第一光学元件222的下表面接触。间隔件260的部分的下面与与第二光学元件224的上表面接触。间隔件260的另外部分的下表面设置在第二表面232上方，并且通过第三胶体235将间隔件260连接至第二表面232。此外，第一光学元件222在横向上延伸超出间隔件260的侧壁到达第一突出部234的上方，并且通过第四胶体245将第一光学元件222连接至第一表面231，第四胶体245还从支撑元件230的竖直部236延伸到接触间隔件260。

在本发明的上述半导体结构中，藉由支撑元件230来顶抵支撑第一光学元件222和第二光学元件224(如MLA元件)，进而可控制第一光学元件222和第二光学元件224间的高度、位移等变因，使得光学元件可以在封装制程中完成。原有的光学元件之间的公差来源(包含诸如ASIC的管芯、管芯的BLT、底部的光学元件、底部的光学元件的BLT)交由支撑元件230与基板210之间接合的高BLT来抵消，公差仅须考量支撑元件的制作能力，使得公差来源大幅减少。

上述内容概括了几个实施例的特征使得本领域技术人员可更好地理解本公开的各个方面。本领域技术人员应该理解，可以很容易地使用本发明作为基础来设计或更改其他的处理和结构以用于达到与本发明所介绍实施例相同的目的和/或实现相同优点。本领域技术人员也应该意识到，这些等效结构并不背离本发明的精神和范围，并且在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以进行多种变化、替换以及改变。