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CN105516563A - 晶圆级照相模块 - Google Patents

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CN105516563A
CN105516563A CN201510933545.2A CN201510933545A CN105516563A CN 105516563 A CN105516563 A CN 105516563A CN 201510933545 A CN201510933545 A CN 201510933545A CN 105516563 A CN105516563 A CN 105516563A
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lens
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杜茂华
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Samsung Semiconductor China R&D Co Ltd
Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Semiconductor China R&D Co Ltd
Samsung Electronics Co Ltd
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Abstract

提供了一种晶圆级照相模块，其包括：图像传感器，包括形成在其顶表面上的成像区域；顺序地堆叠在图像传感器上的第一和第二变焦单元，第一和第二变焦单元中的每个包括压电薄膜、可变形层和透镜，压电薄膜具有用于暴露成像区域的开口，可变形层设置在压电薄膜上以覆盖开口，透镜对应于成像区域附着到可变形层；第一和第二支撑层，第一支撑层设置在图像传感器与第一变焦单元之间，第二支撑层设置在第一变焦单元与第二变焦单元之间；第一和第二导电通路，第一导电通路贯穿图像传感器和第一支撑层并电连接到第一变焦单元，第二导电通路贯穿图像传感器、第一支撑层、第一变焦单元和第二支撑层并电连接到第二变焦单元。

Description

晶圆级照相模块
技术领域
本发明涉及半导体封装，更具体地说，涉及一种晶圆级照相模块。
背景技术
随着摄像技术的发展，照相模块与各种便携式电子装置如智能电话、便携式摄像机、平板电脑等结合，使得对小型化照相模块(也称作镜头模块)的需求增加。
下面将参照附图来描述相关技术中的照相模块。图1是示出根据相关技术的一种晶圆级照相模块的示意性剖视图，图2是示出根据相关技术的包括电致变形层的另一照相模块的示意性剖视图。
参照图1，晶圆级照相模块100包括：图像传感器110，包括形成在其顶表面上的成像区域111，其中成像区域111可具有多个微透镜；第一玻璃层120，设置在图像传感器110上并覆盖图像传感器110的成像区域111；第二玻璃层130，设置在第一玻璃层120上；下透镜140，对应于成像区域111设置在第二玻璃层130的中心部上；第三玻璃层150，设置在第二玻璃层130的外围部分上并限定容纳下透镜140的空间S；第四玻璃层160，设置在第三玻璃层150上并具有面对空间S的下表面；上透镜170，对应于成像区域111附着在第四玻璃层160的下表面上，并且面对下透镜140；第五玻璃层180，设置在第四玻璃层160上；以及外部连接端子190，设置在图像传感器110的与成像区域111相反的表面上以将图像传感器110与外部设备电连接。由于玻璃是硬质材料，并且为了减小体积而无法在晶圆级封装中设置机械传动装置，因此采用图1中示出的晶圆级照相模块100只能制作定焦镜头。定焦镜头在光学成像方面的性能要差于变焦镜头。此外，晶圆级照相模块100可能无法实现聚焦。
参照图2，可变焦的照相模块200包括第一透镜玻璃层210和第二透镜玻璃层220以及设置在其间的电致变形层230。电致变形层230通过流过其的电流而变形，使得电致变形层230具有可变的厚度，从而实现变焦。然而，在该可变焦的照相模块200中，难以实现多组透镜的变焦。此外，在变焦时，照相模块200的整体厚度会发生明显变化。因此为了便于将照相模块200安装在便携式电子装置中，需要在照相模块200外设置保护壳。保护壳需要单独制作，因此无法完全实现晶圆级封装。
在该背景技术部分中公开的上述信息仅用于增强对本公开的背景的理解，因此上述信息可以包含不形成本领域普通技术人员在本国已经知晓的现有技术的信息。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种晶圆级照相模块。
本发明的另一目的在于提供一种可变焦的晶圆级照相模块。
本发明的又一目的在于提供一种在光学成像方面性能优良的可变焦的晶圆级照相模块。
本发明的再一目的在于提供一种能够实现多组透镜的变焦的可变焦的晶圆级照相模块。
本发明的再一目的在于提供一种在变焦过程中厚度基本上不发生变化的可变焦的晶圆级照相模块。
在一方面中，提供了一种晶圆级照相模块，该晶圆级照相模块包括：图像传感器，包括形成在其顶表面上的成像区域；第一支撑层，设置在图像传感器上并具有用于暴露成像区域的第一开口；第一变焦单元，包括第一压电薄膜、第一可变形层和第一透镜，第一压电薄膜设置在第一支撑层上并具有用于暴露成像区域的第二开口，第一可变形层设置在第一压电薄膜上以覆盖第二开口，第一透镜对应于成像区域附着到第一可变形层；第二支撑层，设置在第一可变形层上并具有用于暴露成像区域的第三开口；第二变焦单元，包括第二压电薄膜、第二可变形层和第二透镜，第二压电薄膜设置在第二支撑层上并具有用于暴露成像区域的第四开口，第二可变形层设置在第二压电薄膜上以覆盖第四开口，第二透镜对应于成像区域附着到第二可变形层；第一导电通路，贯穿图像传感器的未形成有成像区域的至少一部分和第一支撑层以电连接到第一压电薄膜；以及第二导电通路，贯穿图像传感器的未形成有成像区域的至少一部分、第一支撑层、第一压电薄膜、第一可变形层和第二支撑层以电连接到第二压电薄膜。
图像传感器还可包括设置在图像传感器的底表面上以将从光转换而来的电信号传输到外部装置的第一外部连接端子。
第一压电薄膜可包括第一压电材料层以及分别设置在第一压电材料层的相反的表面上的第一电极层和第二电极层。第二压电薄膜可包括第二压电材料层以及分别设置在第二压电材料层的相反的表面上的第三电极层和第四电极层。
第一导电通路可包括电连接到第一电极层的第一导电子通路和电连接到第二电极层的第二导电子通路，图像传感器还可包括设置在图像传感器的底表面上并分别电连接到第一导电子通路和第二导电子通路的第二外部连接端子和第三外部连接端子。第二导电通路可包括电连接到第三电极层的第三导电子通路和电连接到第四电极层的第四导电子通路，图像传感器还可包括设置在图像传感器的底表面上并分别电连接到第三导电子通路和第四导电子通路的第四外部连接端子和第五外部连接端子。
该晶圆级照相模块还可包括：第三支撑层，设置在第二可变形层上并具有用于暴露成像区域的第五开口；以及保护层，设置在第三支撑层上以覆盖第五开口。
该晶圆级照相模块还可包括设置在保护层的至少边缘部分上的遮光层。
当通过第一导电通路将驱动电压施加到第一压电薄膜和/或通过第二导电通路将驱动电压施加到第二压电薄膜时，第一透镜和第二透镜可相对于彼此运动。
当通过第一导电通路将驱动电压施加到第一压电薄膜时，第一压电薄膜可变形，使得第一可变形层可变形并且第一透镜可运动。
当通过第二导电通路将驱动电压施加到第二压电薄膜时，第二压电薄膜可变形，使得第二可变形层可变形并且第二透镜可运动。
在另一方面中，提供了一种晶圆级照相模块，该晶圆级照相模块包括：图像传感器，包括形成在其顶表面上的成像区域；顺序地堆叠在图像传感器上的第一和第二变焦单元，第一和第二变焦单元中的每个包括压电薄膜、可变形层和透镜，压电薄膜具有用于暴露成像区域的开口，可变形层设置在压电薄膜上以覆盖开口，透镜对应于成像区域附着到可变形层；第一和第二支撑层，第一支撑层设置在图像传感器与第一变焦单元之间，第二支撑层设置在第一变焦单元与第二变焦单元之间；第一和第二导电通路，第一导电通路贯穿图像传感器和第一支撑层并电连接到第一变焦单元，第二导电通路贯穿图像传感器、第一支撑层、第一变焦单元和第二支撑层并电连接到第二变焦单元。
在另一方面中，提供了一种晶圆级照相模块，该晶圆级照相模块包括：图像传感器，包括形成在其顶表面上的成像区域；顺序地堆叠在图像传感器上的多个变焦单元，多个变焦单元中的每个包括压电薄膜、可变形层和透镜，压电薄膜具有用于暴露成像区域的开口，可变形层设置在压电薄膜上以覆盖开口，透镜对应于成像区域附着到可变形层；多个支撑层，分别设置在图像传感器与多个变焦单元中最靠近图像传感器的变焦单元之间，以及彼此相邻的两个变焦单元之间；多个导电通路，贯穿图像传感器和设置在图像传感器与最靠近图像传感器的变焦单元之间的支撑层，并电连接到各个变焦单元，其中，多个导电通路中的相应的一个还贯穿设置在图像传感器与所电连接到的变焦单元之间的变焦单元和支撑层。
附图说明
通过下面结合附图对实施例的描述，本发明的以上和/或其它方面和优点将变得清楚且更容易理解，其中：
图1是示出根据相关技术的一种晶圆级照相模块的示意性剖视图；
图2是示出根据相关技术的包括电致变形层的另一照相模块的示意性剖视图；
图3是示出根据本发明示例性实施例的晶圆级照相模块的示意性剖视图；
图4是示出根据本发明示例性实施例的晶圆级照相模块的示意性仰视图；
图5是用于描述根据本发明示例性实施例的晶圆级照相模块的制造方法的示意性局部剖视图；以及
图6是用于描述图3中示出的根据本发明示例性实施例的晶圆级照相模块执行变焦操作的示意性剖视图。
具体实施方式
在下文中，将通过参考附图对示例性实施例进行解释来详细描述本发明构思。然而，本发明构思可以按照多种不同形式具体实施，而不应当解释为限制为本文所阐述的各实施例；相反，提供这些实施例是为了使得本公开是清楚且完整的，并且将向本领域普通技术人员充分地传达本发明构思。因此，关于本发明构思的一些实施例，不再描述已知的工艺、元件和技术。除非另外指出，否则在整个附图和书面描述中同样的附图标记表示同样的元件，因此，将不再重复描述。此外，各个元件和区域是示意性示出的。因而，本发明构思不限于图中所示出的相对尺寸或距离。
应该理解的是，尽管在这里可使用术语第一、第二、第三等来描述不同的元件、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分不应该受这些术语的限制。这些术语仅是用来将一个元件、组件、区域、层或部分与另一个元件、组件、区域、层或部分区分开来。因此，在不脱离本发明的教导的情况下，下面讨论的第一元件、组件、区域、层或部分可被称作第二元件、组件、区域、层或部分。
为了便于描述，在这里可使用空间相对术语，如“在…之下”、“在…下方”、“下面的”、“在…上方”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应该理解的是，空间相对术语意在包含除了在附图中描述的方位之外的装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的装置被翻转，则描述为“在”其它元件或特征“下方”或“之下”的元件随后将被定位为“在”其它元件或特征“上方”。因而，示例性术语“在…下方”可包括“在…上方”和“在…下方”两种方位。所述装置可被另外定位(旋转90度或者在其它方位)，并对在这里使用的空间相对描述语做出相应的解释。另外，还将理解的是，当层被称为“在”两层“之间”时，该层可以是所述两层之间的唯一层，或者也可以存在一个或更多个中间层。
这里使用的术语是出于描述具体实施例的目的，而不意图限制本发明构思。如这里所使用的，单数形式的“一个”、“一种”、“该”、“所述”也意图包括复数形式，除非在上下文中清楚地另外指出。还将要理解的是，术语“包括”和/或“包括……的”当用在本说明书中时，说明存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。如这里所使用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关列出项的任意和所有组合。另外，术语“示例性”意图是指示例或举例说明。
将理解的是，当元件或层被称为“在”另一元件或层“上”、“连接到”另一元件或层、“结合到”另一元件或层或者“邻近于”另一元件或层时，该元件或层可以直接在所述另一元件或层上、直接连接到所述另一元件或层、直接结合到所述另一元件或层或者直接邻近于所述另一元件或层，或者可以存在中间元件或中间层。相反，当元件被称为“直接在”另一元件或层“上”、“直接连接到”另一元件或层、“直接结合到”另一元件或层或者“紧邻于”另一元件或层时，不存在中间元件或中间层。
参照作为示例性实施例的理想实施例(以及中间结构)的示意图的剖视图来描述示例性实施例。如此，例如由制造技术和/或公差所导致的图示形状的变化是可预期的。因此，不应当将示例性实施例解释为局限于在这里所示出的区域的特定形状，而是包括了例如由制造导致的形状方面的偏差。例如，示出为矩形的注入区域将通常在其边缘具有倒圆或弯曲的特征和/或具有注入浓度的梯度，而不是从注入区域到非注入区域的二元变化。同样，通过注入形成的埋区会导致在埋区和通过其发生注入的表面之间的区域中的一些注入。因此，在图中示出的区域本质上是示意性的，它们的形状并不意图示出装置的区域的实际形状，也不意图限制本发明的范围。
除非另外定义，否则这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与该发明构思所属领域的普通技术人员所通常理解的含义相同的含义。进一步将理解的是，除非这里明确这样定义，否则诸如在通用字典中定义的术语应该被解释为具有与相关领域和/或本说明书的背景中它们的意思一致的意思，并且将不以理想的或过于形式化的含义来解释。
在下文中，将参照附图来详细说明本发明的实施例。
图3是示出根据本发明示例性实施例的晶圆级照相模块的示意性剖视图。图4是示出根据本发明示例性实施例的晶圆级照相模块的示意性仰视图。
参照图3和图4，根据本发明示例性实施例的晶圆级照相模块300包括：图像传感器310，包括形成在其顶表面上的成像区域311；第一支撑层321，设置在图像传感器310上并具有用于暴露成像区域311的第一开口OP1；第一变焦单元330，包括第一压电薄膜331、第一可变形层332和第一透镜333，第一压电薄膜331设置在第一支撑层321上并具有用于暴露成像区域311的第二开口OP2，第一可变形层332设置在第一压电薄膜331上以覆盖第一压电薄膜331的第二开口OP2，第一透镜333对应于成像区域311附着到第一可变形层332；第二支撑层322，设置在第一可变形层332上并具有用于暴露成像区域311(例如，与第一支撑层321的第一开口OP1叠置)的第三开口OP3；第二变焦单元340，包括第二压电薄膜341、第二可变形层342和第二透镜343，第二压电薄膜341设置在第二支撑层322上并具有用于暴露成像区域311(例如，与第一压电薄膜331的第二开口OP2叠置)的第四开口OP4，第二可变形层342设置在第二压电薄膜341上以覆盖第二压电薄膜341的第四开口OP4，第二透镜343对应于成像区域311附着到第二可变形层342；第一导电通路351，贯穿图像传感器310的未形成有成像区域311的至少一部分和第一支撑层321以电连接到第一压电薄膜331；以及第二导电通路352，贯穿图像传感器310的未形成有成像区域311的至少一部分、第一支撑层321、第一压电薄膜331、第一可变形层332和第二支撑层322以电连接到第二压电薄膜341。
这里使用的术语“暴露”可表示使得向着某构件行进的光透过，即，不阻挡向着某构件行进的光。
图像传感器310是一种在其顶表面上形成有成像区域311以用于使光成像并将成像的光作为电信号输出的成像装置。成像区域311可形成在图像传感器310的顶表面的中心部分上。成像区域311可具有多个微透镜。图像传感器310还可包括设置在图像传感器310的与成像区域311相反的表面上以将从光转换而来的电信号传输到外部装置的第一外部连接端子312，以及将成像区域311与第一外部连接端子312电连接的布线。图像传感器310还可包括对从光转换而来的电信号进行处理的处理器，和/或存储所述电信号的存储器。图像传感器310可具有基本上矩形、正方形或圆形的形状。
图像传感器310可以是相关技术中常用的任何合适的图像传感器，例如CCD或CMOS类型的图像传感器。
第一支撑层321可设置在图像传感器310的边缘部上。在示例性实施例中，第一支撑层321可沿着图像传感器310的边缘设置在图像传感器310上，使得第一支撑层321具有框架形状。第一支撑层321具有用于暴露成像区域311的第一开口OP1。在示例性实施例中，第一开口OP1可以对应于图像传感器310的顶表面的中心部分形成。第一支撑层321可由适用于支撑布置在其上的元件的任何材料形成，例如，由玻璃、硅、塑料材料或金属形成。
第一变焦单元330设置在第一支撑层321上，并可用于改变晶圆级照相模块300中包括的透镜组的焦距。第一变焦单元330包括第一压电薄膜331、第一可变形层332和第一透镜333。
第一压电薄膜331设置在第一支撑层321上，并可设置在图像传感器310的边缘部处。在示例性实施例中，第一压电薄膜331可沿着图像传感器310的边缘设置在第一支撑层321上，使得第一压电薄膜331具有框架形状。第一压电薄膜331可以在水平方向(即，第一压电薄膜331的宽度或长度方向)和/或竖直方向(即，第一压电薄膜331的厚度方向)上运动(例如，变形)。虽然未在附图中示出，但是第一压电薄膜331可包括压电材料层以及分别设置在压电材料层的相反的表面上的第一电极层和第二电极层。压电材料层可由诸如压电晶体或压电陶瓷的无机压电材料或者诸如聚偏氟乙烯(PVDF)或其共聚物的有机压电材料制成。第一电极层和第二电极层均可由金属或导电氧化物制成。压电材料层在通过第一电极层和第二电极层施加的电场的作用下在水平方向和/或竖直方向上运动(例如，变形)，使得第一压电薄膜331在水平方向和/或竖直方向上运动。
第一压电薄膜331具有用于暴露成像区域311的第二开口OP2，以留出用于放置第一透镜333的空间。第一压电薄膜331的第二开口OP2可以比第一支撑层321的第一开口OP1小，以有利于第一压电薄膜331的运动。
第一可变形层332附着在第一压电薄膜331上以覆盖第一压电薄膜331的第二开口OP2。第一可变形层332可以从第一压电薄膜331的一侧延伸到第一压电薄膜331的与所述一侧相对的另一侧，换言之，第一可变形层332可以完全覆盖第一压电薄膜331的第二开口OP2。因为第一可变形层332附着在第一压电薄膜331上，所以第一可变形层332可以通过第一压电薄膜331的电致变形而在水平方向(即，第一可变形层332的宽度或长度方向)和/或竖直方向(即，第一可变形层332的厚度方向)上运动(例如，变形)。第一可变形层332可由诸如聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚碳酸酯(PC)的具有柔性的透明塑料制成，从而通过第一压电薄膜331的电致变形而容易地变形。
第一透镜333对应于成像区域311(例如，面对成像区域311)附着到第一可变形层332。第一透镜333可设置在第一压电薄膜331的第二开口OP2限定的空间中。第一透镜333可设置在第一可变形层332的面对成像区域311的表面(即，下表面)上，如图3所示。然而，本发明不限于此。第一透镜333可设置在第一可变形层332的背对成像区域311的表面(即，上表面)上。虽然图3中示出了第一变焦单元330包括设置在第一可变形层332的下表面上的一个第一透镜333，但是本发明不限于此，第一变焦单元330可包括分别设置在第一可变形层332的上表面和下表面上的两个透镜。第一透镜333可由玻璃或塑料制成。
第一透镜333可以根据第一可变形层332的运动(例如，变形)而运动。在示例性实施例中，第一透镜333可以根据第一可变形层332的运动(例如，变形)而在竖直方向(即，第一透镜333的厚度方向)上运动，即，上下移动。在另一示例性实施例中，第一透镜333还可以根据第一可变形层332的运动而变形。
第二支撑层322可设置在第一可变形层332的边缘部上。在示例性实施例中，第二支撑层322可沿着第一可变形层332的边缘设置在第一可变形层332上，使得第二支撑层322具有框架形状。第二支撑层322具有用于暴露成像区域311的第三开口OP3。第三开口OP3可以与第一支撑层321的第一开口OP1叠置，并可具有与第一支撑层321的第一开口OP1基本上相同的尺寸。在示例性实施例中，第三开口OP3可以对应于图像传感器310的顶表面的中心部分形成。第二支撑层322可由适用于支撑布置在其上的元件的任何材料形成，例如，由玻璃、硅、塑料材料或金属形成。
第二支撑层322可具有与第一支撑层321基本上相同的设置和结构。
第二变焦单元340设置在第二支撑层322上，并可用于改变晶圆级照相模块300中包括的透镜组的焦距。第二变焦单元340包括第二压电薄膜341、第二可变形层342和第二透镜343。
第二压电薄膜341设置在第二支撑层322上，并可设置在图像传感器310的边缘部处。在示例性实施例中，第二压电薄膜341可沿着图像传感器310的边缘设置在第二支撑层322上，使得第二压电薄膜341具有框架形状。第二压电薄膜341可以在水平方向(即，第二压电薄膜341的宽度或长度方向)和/或竖直方向(即，第二压电薄膜341的厚度方向)上运动(例如，变形)。虽然未在附图中示出，但是第二压电薄膜341可包括压电材料层以及分别设置在压电材料层的相反的表面上的第三电极层和第四电极层。压电材料层可由诸如压电晶体或压电陶瓷的无机压电材料或者诸如聚偏氟乙烯(PVDF)或其共聚物的有机压电材料制成。第三电极层和第四电极层均可由金属或导电氧化物制成。压电材料层在通过第三电极层和第四电极层施加的电场的作用下在水平方向和/或竖直方向上运动(例如，变形)，使得第二压电薄膜341在水平方向和/或竖直方向上运动。
第二压电薄膜341具有用于暴露成像区域311的第四开口OP4，以留出用于放置第二透镜343的空间。第二压电薄膜341的第四开口OP4可以与第一压电薄膜331的第二开口OP2叠置，并可具有与第一压电薄膜331的第二开口OP2基本上相同的尺寸。第二压电薄膜341的第四开口OP4可以比第一支撑层321的第一开口OP1和第二支撑层322的第三开口OP3小，以有利于第二压电薄膜341的运动。
第二压电薄膜341可具有与第一压电薄膜331基本上相同的设置和结构。
第二可变形层342附着在第二压电薄膜341上以覆盖第二压电薄膜341的第四开口OP4。第二可变形层342可以从第二压电薄膜341的一侧延伸到第二压电薄膜341的与所述一侧相对的另一侧，换言之，第二可变形层342可以完全覆盖第二压电薄膜341的第四开口OP4。因为第二可变形层342附着在第二压电薄膜341上，所以第二可变形层342可以通过第二压电薄膜341的电致变形而在水平方向(即，第二可变形层342的宽度或长度方向)和/或竖直方向(即，第二可变形层342的厚度方向)上运动(例如，变形)。第二可变形层342可由诸如聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚碳酸酯(PC)的具有柔性的透明塑料制成，从而通过第二压电薄膜341的电致变形而容易地变形。
第二可变形层342可具有与第一可变形层332基本上相同的设置和结构。
第二透镜343对应于成像区域311附着到第二可变形层342。第二透镜343可包括设置在第二可变形层342的背对成像区域311的表面(即，上表面)上的第一子透镜343-1和设置在第二可变形层342的面对成像区域311的表面(即，下表面)上的第二子透镜343-2。第二子透镜343-2可设置在第二压电薄膜341的第四开口OP4限定的空间中。在另一示例性实施例中，第二变焦单元可仅包括设置在第二可变形层342的背对成像区域311的表面(即，上表面)上的第二透镜或设置在第二可变形层342的面对成像区域311的表面(即，下表面)上的第二透镜。第二透镜343可由玻璃或塑料制成。
第二透镜343可以根据第二可变形层342的运动(例如，变形)而运动。在示例性实施例中，第二透镜343可以根据第二可变形层342的运动(例如，变形)而在竖直方向(即，第二透镜343的厚度方向)上运动，即，上下移动。在另一示例性实施例中，第二透镜343还可以根据第二可变形层342的运动而变形。
第二透镜343可具有与第一透镜333的光轴重合或对准的光轴。第一透镜333的光轴和第二透镜343的光轴均可经过成像区域311，例如，成像区域311的中心。
第一导电通路351贯穿(例如，垂直地贯穿)图像传感器310的未形成有成像区域311的至少一部分和第一支撑层321以电连接到第一压电薄膜331，从而将驱动电压提供到第一压电薄膜331。第一导电通路351可以从图像传感器310的与成像区域311相反的表面贯穿图像传感器310延伸到图像传感器310的设置有成像区域311的表面。第一导电通路351可由诸如铜、钨或钛的金属制成。
如上所述，第一压电薄膜331可包括压电材料层以及分别设置在压电材料层的相反的表面上的第一电极层和第二电极层。第一导电通路351可包括电连接到(例如，电接触)第一压电薄膜331的第一电极层的第一导电子通路351-1和电连接到(例如，电接触)第一压电薄膜331的第二电极层的第二导电子通路351-2，从而将用于驱动压电材料层的相应的驱动电压施加到第一电极层和第二电极层。
图像传感器310还可包括设置在图像传感器310的与成像区域311相反的表面上并电连接到(例如，电接触)第一导电通路351的第二外部连接端子313。第二外部连接端子313可以是焊球。第二外部连接端子313可包括分别电连接到(例如，电接触)第一导电子通路351-1和第二导电子通路351-2的第二外部连接子端子313-1和313-2。
第二导电通路352贯穿(例如，垂直地贯穿)图像传感器310的未形成有成像区域311的至少一部分、第一支撑层321、第一压电薄膜331、第一可变形层332和第二支撑层322以电连接到第二压电薄膜341，从而将驱动电压提供到第二压电薄膜341。第二导电通路352可以从图像传感器310的与成像区域311相反的表面贯穿图像传感器310延伸到图像传感器310的设置有成像区域311的表面。第二导电通路352可由诸如铜、钨或钛的金属制成。
如上所述，第二压电薄膜341可包括压电材料层以及分别设置在压电材料层的相反的表面上的第三电极层和第四电极层。第二导电通路352可包括电连接到(例如，电接触)第二压电薄膜341的第三电极层的第三导电子通路352-1和电连接到(例如，电接触)第二压电薄膜341的第四电极层的第四导电子通路352-2，从而将用于驱动压电材料层的相应的驱动电压施加到第三电极层和第四电极层。
图像传感器310还可包括设置在图像传感器310的与成像区域311相反的表面上并电连接到(例如，电接触)第二导电通路352的第三外部连接端子314。第三外部连接端子314可以是焊球。第三外部连接端子314可包括分别电连接到(例如，电接触)第三导电子通路352-1和第四导电子通路352-2的第三外部连接子端子314-1和314-2。
这里，虽然第二导电通路352贯穿第一压电薄膜331，但是第二导电通路352不电连接到第一压电薄膜331。可通过在第二导电通路352与第一压电薄膜331之间设置绝缘层来使得第二导电通路352与第一压电薄膜331绝缘。
多个第一外部连接端子312可以设置在图像传感器310的与成像区域311相反的表面的中心部，第二外部连接端子313和第三外部连接端子314可以设置在图像传感器310的与成像区域311相反的表面的边缘或外围。
根据本发明示例性实施例的晶圆级照相模块300还可包括第三支撑层323和设置在第三支撑层323上的保护层360。
第三支撑层323设置在第二可变形层342上并具有用于暴露成像区域311(例如，与第一支撑层321的第一开口OP1和第二支撑层322的第三开口OP3叠置)的第五开口OP5。第三支撑层323可设置在第二可变形层342的边缘部上。在示例性实施例中，第三支撑层323可沿着第二可变形层342的边缘设置在第二可变形层342上，使得第三支撑层323具有框架形状。第五开口OP5可具有与第一支撑层321的第一开口OP1和第二支撑层322的第三开口OP3基本上相同的尺寸。在示例性实施例中，第五开口OP5可以对应于图像传感器310的顶表面的中心部分形成。第三支撑层323可由适用于支撑布置在其上的元件的任何材料形成，例如，由玻璃、硅、塑料材料或金属形成。
保护层360设置在第三支撑层323上以覆盖第三支撑层323的第五开口OP5，从而保护晶圆级照相模块300免受诸如潮气、氧或外部冲击的影响。保护层360可以从第三支撑层323的一侧延伸到第三支撑层323的与所述一侧相对的另一侧，换言之，保护层360可以完全覆盖第三支撑层323的第五开口OP5。保护层360可由玻璃或透明的塑料制成。
根据本发明示例性实施例的晶圆级照相模块300还可包括设置在保护层360的至少边缘部分上的遮光层(未示出)。例如，遮光层可以设置在保护层360的与第三支撑层323接触的部分上。遮光层还可覆盖晶圆级照相模块300的侧表面，例如，依次堆叠的第一支撑层321、第一压电薄膜331、第一可变形层332、第二支撑层322、第二压电薄膜341、第二可变形层342、第三支撑层323和保护层360的侧表面。遮光层可防止不必要的光进入晶圆级照相模块300而使成像质量降低。
在下文中将描述制造根据本发明示例性实施例的晶圆级照相模块300的示例性方法。图5是用于描述根据本发明示例性实施例的晶圆级照相模块的制造方法的示意性局部剖视图。
参照图5，可通过在图像传感器310上对准并顺序地堆叠其中形成有导电通路的第一支撑层321、第一压电薄膜331、第一可变形层332(其上形成有第一透镜333)、第二支撑层322、第二压电薄膜341、第二可变形层342(其上形成有第二透镜343)来制造晶圆级照相模块300，或可通过在图像传感器310上对准并顺序地堆叠其中形成有导电通路的第一支撑层321、第一可变形层332(其上形成有第一压电薄膜331和第一透镜333)、第二支撑层322、第二可变形层342(其上形成有第二压电薄膜341和第二透镜343)来制造晶圆级照相模块300。在这种情况下，可以在图像传感器310与第一支撑层321之间设置第一各向异性导电胶371，可以在第一支撑层321与第一压电薄膜331之间设置第二各向异性导电胶372，可以在第一可变形层332与第二支撑层322之间设置第三各向异性导电胶373，可以在第二支撑层322与第二压电薄膜341之间设置第四各向异性导电胶374，并按压通过各个各向异性导电胶连接的部件，从而形成第一导电通路351和第二导电通路352。在另一实施例中，可以代替各向异性导电胶而使用焊料。
其中形成有导电通路的第一支撑层321、第一压电薄膜331、第一可变形层332、第二支撑层322、第二压电薄膜341、第二可变形层342可通过在相应的部件中形成(例如，通过蚀刻或钻孔)通孔并用导电材料填充通孔来形成。
在晶圆级照相模块300还包括第三支撑层323和设置在第三支撑层323上的保护层360的情况下，还可以在图像传感器310上顺序地堆叠第三支撑层323和保护层360。
可选择地，可通过在图像传感器310上对准并顺序地堆叠第一支撑层321、第一压电薄膜331、第一可变形层332(其上形成有第一透镜333)、第二支撑层322、第二压电薄膜341、第二可变形层342(其上形成有第二透镜343)，或对准并顺序地堆叠第一支撑层321、第一可变形层332(其上形成有第一压电薄膜331和第一透镜333)、第二支撑层322、第二可变形层342(其上形成有第二压电薄膜341和第二透镜343)，在堆叠的结构中形成通孔并用导电材料填充相应的通孔来制造晶圆级照相模块300。在这种情况下，可以在彼此堆叠的各个层之间设置不导电粘合层。
可以在图像传感器310的形成有成像区域311的表面上堆叠各个部件之前或之后形成第一外部连接端子312至第三外部连接端子314。
在下文中将描述操作根据本发明示例性实施例的晶圆级照相模块300的示例性方法。图6是用于描述图3中示出的根据本发明示例性实施例的晶圆级照相模块300执行变焦操作的示意性剖视图。
参照图6，连接到外部器件(例如，控制器件)的第二外部连接端子313从外部器件接收驱动电压，并通过第一导电通路351将驱动电压提供到第一压电薄膜331。具体地讲，可通过连接到第二外部连接子端子313-1的第一导电子通路351-1将第一电压提供到第一压电薄膜331的第一电极层，可通过连接到第二外部连接子端子313-2的第二导电子通路351-2将不同于第一电压的第二电压提供到第一压电薄膜331的第二电极层。因此，第一压电薄膜331通过作为第一电压与第二电压之差的驱动电压而运动，使得附着到第一压电薄膜331的第一可变形层332通过第一压电薄膜331的运动而运动(例如，变形)。例如，第一压电薄膜331通过驱动电压在水平方向(即，第一压电薄膜331的宽度或长度方向)和/或竖直方向(即，第一压电薄膜331的厚度方向)上运动(例如，变形)，使得附着到第一压电薄膜331的第一可变形层332通过第一压电薄膜331的运动而在水平方向(即，第一可变形层332的宽度或长度方向)和/或竖直方向(即，第一可变形层332的厚度方向)上运动(例如，变形)。如图6所示，第一压电薄膜331的两侧相对于彼此靠近地运动，使得第一可变形层332朝向成像区域311弯曲。
因为第一压电薄膜331的至少一部分被按压在第一支撑层321与第二支撑层322之间，所以在第一压电薄膜331的至少另一部分运动的同时，第一压电薄膜331的至少一部分可以相对地固定。
随着第一可变形层332运动，附着到第一可变形层332的第一透镜333也运动，例如在竖直方向上运动。如图6所示，第一透镜333朝向成像区域311移动。在另一个示例性实施例中，第一透镜333还可以根据第一可变形层332的运动而变形。当停止驱动电压的供应时，第一压电薄膜331、第一可变形层332和第一透镜333可以恢复到其初始位置和/或形状。
参照图6，连接到外部器件(例如，控制器件)的第三外部连接端子314从外部器件接收驱动电压，通过第二导电通路352将驱动电压提供到第二压电薄膜341。具体地讲，可通过连接到第三外部连接子端子314-1的第三导电子通路352-1将第三电压提供到第二压电薄膜341的第三电极层，可通过连接到第三外部连接子端子314-2的第四导电子通路352-2将不同于第三电压的第四电压提供到第二压电薄膜341的第四电极层。因此，第二压电薄膜341通过作为第三电压与第四电压之差的驱动电压而运动，使得附着到第二压电薄膜341的第二可变形层342通过第二压电薄膜341的运动而运动(例如，变形)。例如，第二压电薄膜341通过驱动电压在水平方向(即，第二压电薄膜341的宽度或长度方向)和/或竖直方向(即，第二压电薄膜341的厚度方向)上运动(例如，变形)，使得附着到第二压电薄膜341的第二可变形层342通过第二压电薄膜341的运动而在水平方向(即，第二可变形层342的宽度或长度方向)和/或竖直方向(即，第二可变形层342的厚度方向)上运动(例如，变形)。如图6所示，第二可变形层342的两侧相对于彼此靠近地运动，使得第二可变形层342远离成像区域311弯曲。
因为第二压电薄膜341的至少一部分被按压在第二支撑层322与第三支撑层323之间，所以在第二压电薄膜341的至少另一部分运动的同时，第二压电薄膜341的至少一部分可以相对地固定。
随着第二可变形层342运动，附着到第二可变形层342的第二透镜343也运动，例如在竖直方向上运动。如图6所示，第二透镜343远离成像区域311移动。在另一个示例性实施例中，第二透镜343还可以根据第二可变形层342的运动而变形。当停止驱动电压的供应时，第二压电薄膜341、第二可变形层342和第二透镜343可以恢复到其初始位置和/或形状。
来自外部的光经过第一透镜333和第二透镜343入射在图像传感器310的成像区域311上，图像传感器310使光成像并将成像的光作为电信号通过第一外部连接端子312输出到外部器件，例如，图像处理器或存储器。
因为第一透镜333和/或第二透镜343的运动，所以第一透镜333和第二透镜343之间的相对位置改变，使得包括第一透镜333和第二透镜343的透镜组的焦距改变。因此，与定焦镜头相比，根据本发明示例性实施例的晶圆级照相模块300在光学成像方面具有优良的性能。
虽然上面描述了第一透镜333和第二透镜343中的每个均运动，但是本发明不限于此。第一透镜333和第二透镜343中的一个可以运动，而第一透镜333和第二透镜343中的另一个可以保持静止。
虽然上面参照图6描述了第一透镜333和第二透镜343运动的方向，但是本发明不限于此。晶圆级照相模块300中包括的透镜组中的透镜可以各种各样地运动。
此外，因为第一透镜333和/或第二透镜343的运动，还可实现包括第一透镜333和第二透镜343的透镜组的聚焦。因此，根据本发明示例性实施例的晶圆级照相模块300在光学成像方面具有优良的性能。
虽然上面描述了在根据本发明示例性实施例的晶圆级照相模块300中，包括第一透镜333和第二透镜343的一组透镜的焦距改变，但是本发明不限于此。除了第一变焦单元330和第二变焦单元340之外，根据本发明示例性实施例的晶圆级照相模块还可包括具有与第一变焦单元330或第二变焦单元340的设置或结构基本相同的设置或结构的另外的变焦单元。例如，根据本发明示例性实施例的晶圆级照相模块还可包括设置在第二变焦单元340上并具有与第一变焦单元330或第二变焦单元340的设置或结构基本相同的设置或结构的第三变焦单元。例如，根据本发明示例性实施例的晶圆级照相模块还可包括设置在第二变焦单元340上并具有与第一变焦单元330或第二变焦单元340的设置或结构基本相同的设置或结构的第三变焦单元和第四变焦单元，第三变焦单元设置在第二变焦单元340上，第四变焦单元设置在第三变焦单元上。因此，包括至少两个变焦单元的晶圆级照相模块可具有多组透镜，每组透镜包括至少两个透镜。因此，可以实现多组透镜的变焦。此外，还可实现多组透镜的聚焦。
此外，因为第一压电薄膜331和/或第二压电薄膜341具有相对小的厚度，所以在通过第一压电薄膜331和/或第二压电薄膜341的电致变形执行变焦和/或聚焦时，晶圆级照相模块300具有基本上不变的整体厚度，例如，变化非常小的整体厚度。因此，为了将晶圆级照相模块300安装在例如便携式电子装置中，不需要在晶圆级照相模块300外部设置另外的保护壳，从而可以容易地实现晶圆级封装。
虽然已经结合附图和示例性实施例描述了本发明，但是本发明不限于所公开的实施例，而是相反，本发明意在覆盖包括在权利要求的精神和范围内的各种修改和等同布置。

Claims (10)

1.一种晶圆级照相模块，包括：
图像传感器，包括形成在其顶表面上的成像区域；
第一支撑层，设置在图像传感器上并具有用于暴露成像区域的第一开口；
第一变焦单元，包括第一压电薄膜、第一可变形层和第一透镜，第一压电薄膜设置在第一支撑层上并具有用于暴露成像区域的第二开口，第一可变形层设置在第一压电薄膜上以覆盖第二开口，第一透镜对应于成像区域附着到第一可变形层；
第二支撑层，设置在第一可变形层上并具有用于暴露成像区域的第三开口；
第二变焦单元，包括第二压电薄膜、第二可变形层和第二透镜，第二压电薄膜设置在第二支撑层上并具有用于暴露成像区域的第四开口，第二可变形层设置在第二压电薄膜上以覆盖第四开口，第二透镜对应于成像区域附着到第二可变形层；
第一导电通路，贯穿图像传感器的未形成有成像区域的至少一部分和第一支撑层以电连接到第一压电薄膜；以及
第二导电通路，贯穿图像传感器的未形成有成像区域的至少一部分、第一支撑层、第一压电薄膜、第一可变形层和第二支撑层以电连接到第二压电薄膜。
2.根据权利要求1所述的晶圆级照相模块，其中，图像传感器还包括设置在图像传感器的底表面上以将从光转换而来的电信号传输到外部装置的第一外部连接端子。
3.根据权利要求1所述的晶圆级照相模块，其中，第一压电薄膜包括第一压电材料层以及分别设置在第一压电材料层的相反的表面上的第一电极层和第二电极层。
4.根据权利要求1所述的晶圆级照相模块，其中，第二压电薄膜包括第二压电材料层以及分别设置在第二压电材料层的相反的表面上的第三电极层和第四电极层。
5.根据权利要求3所述的晶圆级照相模块，其中，第一导电通路包括电连接到第一电极层的第一导电子通路和电连接到第二电极层的第二导电子通路，
图像传感器还包括设置在图像传感器的底表面上并分别电连接到第一导电子通路和第二导电子通路的第二外部连接端子和第三外部连接端子。
6.根据权利要求4所述的晶圆级照相模块，其中，第二导电通路包括电连接到第三电极层的第三导电子通路和电连接到第四电极层的第四导电子通路，
图像传感器还包括设置在图像传感器的底表面上并分别电连接到第三导电子通路和第四导电子通路的第四外部连接端子和第五外部连接端子。
7.根据权利要求1所述的晶圆级照相模块，所述晶圆级照相模块还包括：
第三支撑层，设置在第二可变形层上并具有用于暴露成像区域的第五开口；以及
保护层，设置在第三支撑层上以覆盖第五开口。
8.根据权利要求7所述的晶圆级照相模块，所述晶圆级照相模块还包括设置在保护层的至少边缘部分上的遮光层。
9.根据权利要求1所述的晶圆级照相模块，其中，当通过第一导电通路将驱动电压施加到第一压电薄膜时，第一压电薄膜变形，使得第一可变形层变形并且第一透镜运动。
10.根据权利要求1所述的晶圆级照相模块，其中，当通过第二导电通路将驱动电压施加到第二压电薄膜时，第二压电薄膜变形，使得第二可变形层变形并且第二透镜运动。
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