TWI762532B

TWI762532B - 光電模組和光電成形模具及用於製造該光電模組及該光電成形模具的製程

Info

Publication number: TWI762532B
Application number: TW106141989A
Authority: TW
Inventors: 羅伯特李納特; 孫雅韓塞爾曼; 歐茲康亞細沙利
Original assignee: 新加坡商海特根微光學公司
Priority date: 2016-12-01
Filing date: 2017-11-30
Publication date: 2022-05-01
Also published as: US11114593B2; CN110168739B; CN110168739A; EP3549174A1; TW201830170A; US20190288166A1; EP3549174A4; WO2018101889A1

Abstract

本發明描述光電模組、用於製造複數個離散光電模組之方法及光電成形模具。該等方法包含使用一感光材料來塗佈一基板晶圓及複數個光電組件，且進一步包含將該感光材料之選定部分暴露於電磁輻射。該等暴露部分至少部分劃定光學通道之尺寸，其中該等光學通道與至少一光電組件相關聯。在一些例項中，將光學元件併入至該等光學通道中。在一些例項中，該等暴露部分係該等光學通道。在一些例項中，該等暴露部分係介於該等光學通道之間之間隔物。

Description

光電模組和光電成形模具及用於製造該光電模組及該光電成形模具的製程

本發明係關於光電模組和光電成形模具及用於製造此等模組及模具之方法。

用於製造光電模組之最先進晶圓級方法存在限制。例如，可採用注射成形或膜輔助成形來有效製造大型模組(例如晶圓級)。然而，此等模組之尺寸對於一些應用(例如，在可攜式小型電子器件中)而言太大了。在此等例項中，可併入至成形模具中之最小尺寸有效地指示可經由此等方法達成之最小模組尺寸。需要製程來將較精細尺寸併入至晶圓級程序及成形模具中以產生具有極小尺寸(例如數十微米)之模組。

本發明描述光電模組、採用(例如)感光材料之光電成形模具及用於製造此等光電模組及模具之方法。可將感光材料依大量空間精確度暴露於電磁輻射。暴露部分可界定光電模組包括之各種組件及特徵之尺寸。例如，在一態樣中，一種用於製造複數個離散光電模組之方法包含： ○ 將一基板晶圓新增至一晶圓總成，該基板晶圓包含安裝至該基板晶圓之一第一側之複數個光電組件； ○ 使用一感光材料來塗佈該基板晶圓之該第一側及該複數個光電組件，該複數個光電組件對一特定波長之電磁輻射敏感及/或可經操作以發射一特定波長之電磁輻射； ○ 將該感光材料之一第一側暴露於電磁輻射，使得複數個界定部分形成於該感光材料內，其中各界定部分至少部分劃定與該等光電組件之至少一者相關聯之至少一光學通道之尺寸； ○ 使該感光材料顯影，使得並非為該複數個界定部分之該感光材料自該晶圓總成移除； ○ 將一回填晶圓安裝至該複數個界定部分，該回填晶圓包含複數個通道且界定相鄰於該複數個界定部分之複數個空腔； ○ 經由該複數個通道將一可成形材料引入至該回填晶圓中，使得該可成形材料至少部分填充該複數個空腔； ○ 固化該可成形材料，使得該複數個空腔內之該可成形材料實質上為固體；及 ○ 將該晶圓總成切割成該複數個離散光電模組。在一些實施方案中，該等至少部分經填充之空腔係間隔物且該等界定部分係光學通道。該等間隔物不透射電磁輻射之該特定波長，且該等光學通道可透射電磁輻射之該特定波長。在一些實施方案中，該等至少部分經填充之空腔係光學通道且該等界定部分係間隔物。該等光學通道可透射電磁輻射之該特定波長，且該等間隔物可不透射電磁輻射之該特定波長。在一些實施方案中，該方法進一步包含：將該基板晶圓之一第二側安裝至一真空卡盤。在一些實施方案中，至少一光學通道包含一光學元件。在一些實施方案中，該方法進一步包含：將該晶圓總成暴露於電漿。在一些實施方案中，暴露該感光材料之該第一側包含：使用電磁輻射來選擇性地暴露該感光材料之該第一側。在一些例項中，使用電磁輻射來選擇性地暴露該感光材料之該第一側包含：透過包含第一側及第二側之一遮罩內之複數個遮罩孔暴露該第一側。在一些例項中，該遮罩之該第一側與該感光材料之該第二側接觸。在一些例項中，該複數個遮罩孔包含複數個通孔。在一些實施方案中，該方法進一步包含： ○ 使用一額外感光材料層來塗佈該感光材料之該第一側； ○ 將該額外感光材料層之一第一側暴露於電磁輻射，使得複數個額外界定部分形成於該額外感光材料層內，各額外界定部分劃定與該等光學通道之至少一者相關聯之一光學通道延伸段之尺寸； ○ 使該感光材料顯影，使得並非為該複數個額外界定部分之該感光材料自該晶圓總成移除； ○ 將該回填晶圓安裝至該複數個額外界定部分，該回填晶圓界定相鄰於該複數個額外界定部分之複數個空腔延伸段； ○ 經由該複數個通道將一可成形材料引入至該回填晶圓中，使得該可成形材料至少部分填充該複數個空腔延伸段；及 ○ 固化該可成形材料，使得該複數個空腔延伸段內之該可成形材料實質上為固體。在一些實施方案中，該方法包含：加熱該晶圓總成，使得該可成形材料及/或該感光材料實質上為固體。在一些實施方案中，引入可成形材料包含：將一真空及/或高壓施加至該等通道。在一些實施方案中，該方法進一步包含：將一額外感光層安裝或沈積至該等間隔物之至少一者上；及將該額外感光層之一第一側暴露於電磁輻射。在一些實施方案中，該等光電組件包含以下之任何者或任何組合：雷射二極體、發光二極體、光二極體、電荷耦合裝置、互補金屬氧化物半導體及/或包含一感光組件之半導體晶片。在一些實施方案中，該方法包含：使用一光學濾光器層來塗佈該基板晶圓之該第一側及該複數個光電組件，該光學濾光器層安置於該基板晶圓與該感光材料之間。在一些例項中，該方法包含：使用一彈性材料層來塗佈該基板晶圓之該第一側及該複數個光電組件，該彈性材料層安置於該基板晶圓與該感光材料之間。在一些實施方案中，該方法包含：將至少一光學元件安裝於該複數個光電組件之至少一者上，該至少一光學元件安置於該基板晶圓與該感光材料之間。在一些例項中，可藉由三維印刷來形成該至少一光學元件。在一些實施方案中，該方法包含：將一孔隙施加至該複數個光學通道之至少一者，該孔隙實質上不透射該特定波長。例如，在另一態樣中，一種用於自一晶圓總成製造一光電成形模具之方法包含： ○ 將一基板晶圓新增至該晶圓總成，該基板晶圓具有第一側及第二側； ○ 將複數個光學元件安裝至該基板晶圓之該第一側，該複數個光學元件係光學元件預成型體； ○ 使用一感光材料來塗佈該基板晶圓之該第一側及該複數個光學元件； ○ 將該感光材料之一第一側暴露於電磁輻射，使得複數個界定部分形成於該感光材料內，各界定部分至少部分劃定至少一光學通道之尺寸；及 ○ 使該感光材料顯影，使得並非為該複數個界定部分之該感光材料自該晶圓總成移除。在一些實施方案中，用於製造該光電成形模具之該方法包含：使該至少一光學通道為一光學元件。在一些實施方案中，暴露該感光材料之該第一側包含：使用電磁輻射來選擇性地暴露該感光材料之該第一側。在一些實施方案中，使用電磁輻射來選擇性地暴露該感光材料之該第一側包含：透過一遮罩內之複數個遮罩孔暴露該第一側。該等實施方案之若干者可提供具有特別小尺寸及/或特徵之光電模組。將自[實施方式]、附圖及申請專利範圍容易明白其他態樣、特徵及優點。

圖1A至圖1J描繪用於製造複數個離散光電模組之步驟之一實例性序列。光電模組可包含發射光及/或對光敏感之數個組件之任何者且可操作為(例如)結構化光產生器、近接感測器、環境光感測器、三維或二維成像攝影機或測距設備。此外，光電模組可依特別小尺寸製造於具有小至數十微米之尺寸之晶圓級上(即，其可數百、數千或甚至數萬地被經濟有效製造)。圖1A描繪一晶圓總成102。晶圓總成102包含一基板晶圓104 (例如一印刷電路板)。基板晶圓104具有一第一側106及一第二側108。複數個光電組件110安裝至基板晶圓104之第一側106上。如上文所提及，光電組件110可包含以下之任何者或任何組合：一雷射二極體、一發光二極體、光二極體、一電荷耦合裝置、一互補金屬氧化物半導體及/或包含一感光組件之一半導體晶片。光電組件110對一特定波長之電磁輻射敏感及/或可經操作以發射一特定波長之電磁輻射(即，以一單一波長為中心或橫跨一波長範圍)。光電組件110可經電安裝(例如，經焊接或依一些其他方式電接合)且進一步可包含熱管理組件(散熱化合物)。圖1B描繪具有塗佈至基板晶圓104之第一側106及複數個光電組件110上之一感光材料112之晶圓總成102。感光材料112可為一感光彈性材料(諸如所描繪之負光阻劑)且可(例如)經由旋塗施加至基板晶圓104及複數個光電組件110。可使用其他最先進方法來用感光材料112之一均勻塗層塗佈基板晶圓104及複數個光電組件110。再者，可使用其他感光材料(例如光微影中所使用)。例如，可在一些例項中使用正光阻劑，而可在其他例項中使用負光阻劑。在一些例項中，可在感光材料112下方將另一層塗佈至基板晶圓104之第一側106及複數個光電組件110上。例如，可將一光學濾光器膜或一彈性材料(例如聚矽氧)塗佈至基板晶圓104之第一側106及複數個光電組件110上。在一些例項中，彈性材料可最小化機械應力。此外，彈性材料可在後續處理步驟期間保護光電組件110免受來自(例如)苛性或腐蝕性溶劑之損害。圖1C描繪具有一遮罩114之晶圓總成102。遮罩114包含一第一側116及一第二側118。此外，遮罩114包含孔120。在一些例項中，孔120係通孔，而在其他例項中(如圖1C中所描繪)，孔120可採用另一形式。例如，在後一例項中，孔120可具有較大機械穩定性。另外，可防止感光材料112滲入至遮罩孔120中。在一些例項中(如圖1C中所描繪)，遮罩114可安裝於感光材料112之一第一側122上(例如，與第一側122接觸及對準)。然而，在一些例項中，遮罩無需與感光材料112接觸。遮罩114可至少部分由黑鉻、鋼、玻璃、鋁或可經操作以透射電磁輻射124之其他材料組成。此外，在其中遮罩114之第一側116與感光材料112之第一側122接觸的例項中，遮罩114之第一側116可具有比基板晶圓104之第一側106少之對感光材料112之親和力。在將遮罩114安裝至感光材料112之後，將感光材料112之第一側122暴露於電磁輻射124 (例如紫外光)。在一些例項中，可在無遮罩114的情況下將第一側122暴露於電磁輻射124。例如，電磁輻射124可被聚焦且橫掃感光材料112之第一側122。在將感光材料112暴露於電磁輻射之後，形成界定部分126。在一些例項中(如圖1C中所描繪)，界定部分126可與暴露於電磁輻射124之區域重合，而在其他例項中，界定部分126可與未暴露於電磁輻射124之區域重合。無論何種情況，各界定部分126至少部分劃定光學通道128之至少一者。各光學通道128與至少一光電組件110相關聯。在一例項中，如圖1C中所描繪，各光學通道128對應於一界定部分126，但針對包含於本發明內之其他實施方案所描述之情況無需如此。此外，如圖1C中所描繪，一光學元件129可形成於感光材料112內(即，形成於光學通道128之一者內)。光學元件129可包含以下之任何者或任何組合：一折射透鏡、一繞射透鏡、一微透鏡陣列、一漫射器及/或一光學濾光器。可藉由相同遮罩114或經不同組態之其他遮罩來多次重複且可藉由相同或不同電磁輻射124暴露條件(例如強度、波長)來重複涉及使用電磁輻射124來暴露感光材料112之上述步驟。在一些例項中，需要(例如)在將光學元件129併入至光學通道128中時重複上述步驟。圖1D描繪具有一額外感光材料層130之晶圓總成102。在一些例項中，期望得到具有不同高度之光學通道128。在此等例項中，可包含額外感光材料層130以產生介於晶圓總成102內之各種光學通道128之間之一光學通道延伸段131。可如上文所描述般施加額外感光材料層130。例如，可在將感光材料112暴露於電磁輻射124且移除遮罩114之後藉由旋塗來將額外感光材料層130塗佈至感光材料112之第一側122上。可將額外感光材料層130暴露於電磁輻射124，如上文所描述；例如，可使用一額外遮罩115 (其具有第一側117及第二側119)，或可將電磁輻射124聚焦且使其橫掃額外感光材料層130之表面，如圖1E中所描繪。無論何種情況，額外界定部分127由暴露所致，可類似於界定部分126。圖1F描繪將額外感光材料層130暴露於電磁輻射124之後之晶圓總成102。光學通道128包含光學通道延伸段131。在一些例項中，如圖1E及圖1F中所描繪，額外界定部分127可與暴露於電磁輻射124之區域重合，而在其他例項中，額外界定部分127可與未暴露於電磁輻射124之區域重合。在前一情況中，藉由電磁輻射124來固化額外界定部分127。圖1G描繪顯影之後之晶圓總成102。一般技術者將明白，使用適當顯影溶液(例如光微影顯影液)來移除未暴露於電磁輻射124之感光材料112。儘管可在顯影之後移除未暴露於電磁輻射124之感光材料112 (如圖1G中所描繪)，但情況無需總是如此。在一些例項中，稍後在一顯影步驟期間移除暴露於電磁輻射之感光材料，如針對包含於本發明內之其他實施方案所描述。圖1H描繪具有一回填晶圓132之晶圓總成102。回填晶圓132分別與經固化界定部分126及經固化額外界定部分127一起形成複數個空腔134及空腔延伸段135 (空腔延伸段135對應於圖1H中所描繪之實施方案中之光學通道延伸段131)。在一些例項中，回填晶圓132包含通道136及額外空腔、特徵、壓印、結構等等，如圖1H中所描繪。回填晶圓132可由一彈性材料(例如聚矽氧)組成或可由一剛性材料(例如蝕刻玻璃、鋼、鋁)組成。將可成形材料138引入至回填晶圓132中。在一些例項中，可經由一真空、高壓或兩者將可成形材料138引入至回填晶圓132中。可成形材料138至少部分填充空腔134及空腔延伸段135。可成形材料138可包含經設計以影響材料之透射率之填充劑(諸如碳黑)，且可進一步包含經設計以影響材料之機械/結構性質之填充劑(諸如無機陶瓷)。在至少部分填充空腔134及空腔延伸段135之後，固化可成形材料138 (例如，經由電磁輻射及/或熱能)。在一些例項中，經固化之可成形材料138形成介於光學通道128之間之複數個間隔物140 (如圖1I中所描繪)。在此等例項中，可成形材料138不透射特定波長。圖1I進一步描繪切割晶圓總成102所沿之切割線142；因此，將經切割之晶圓總成102分割成複數個離散光電模組144，如圖1J中所描繪。圖2係進一步繪示用於製造圖1A至圖1J中所描繪之複數個離散光電模組之步驟之一實例性序列的一流程圖。在202中，將基板晶圓104新增至晶圓總成102。基板晶圓104包含安裝至基板晶圓104之第一側106之複數個光電組件110。在204中，使用感光材料112來塗佈(例如旋塗、噴塗)基板晶圓104之第一側106及複數個光電組件110。如上文所描述，複數個光電組件110對一特定波長之電磁輻射敏感及/或可經操作以發射一特定波長之電磁輻射。在206中，將感光材料112之第一側122暴露於電磁輻射124，使得複數個界定部分126形成於感光材料112內。在此實施方案中，界定部分126之至少一者包含光學元件129之至少一者。如上文所提及，界定部分126之各者至少部分劃定光學通道128之至少一者之尺寸，且光學通道128之各者與光電組件110之至少一者相關聯。在208中，使用一額外感光材料層130來塗佈感光材料112之第一側122。將額外感光材料層130暴露於電磁輻射124，使得如上文所更詳細描述般形成複數個額外界定部分127 (例如，參閱圖1D至圖1G)。在210中，使感光材料112顯影，使得並非為複數個界定部分126及複數個額外界定部分127之感光材料112自晶圓總成102移除。在212中，將回填晶圓132安裝至複數個界定部分126及複數個額外界定部分127。回填晶圓132包含複數個通道136且回填晶圓132至少部分界定相鄰於複數個界定部分126之複數個空腔134及相鄰於複數個額外界定部分127之空腔延伸段135，如上文所更詳細描述(例如，參閱圖1H)。在214中，經由複數個通道136將可成形材料138引入至回填晶圓132中，使得可成形材料138至少部分填充複數個空腔134及空腔延伸段135。在216中，固化可成形材料138，使得複數個空腔134及空腔延伸段135內之可成形材料138實質上為固體。在此實施方案中，由經固化之可成形材料形成間隔物140。如上文所描述，間隔物140不透射電磁輻射之特定波長，且界定部分126及額外界定部分127係光學通道128。光學通道128透射電磁輻射之特定波長。最後，在218中，將晶圓總成102切割成複數個離散光電模組144。上文所描述之步驟可包含其他步驟。例如，晶圓總成102可在上述步驟之任何者之間經受氧電漿處理。此外，可熱處理晶圓總成102或可使用溶劑來清洗各種組件。一些實施方案可包含額外步驟。圖3A至圖3L描繪用於製造複數個離散光電模組之步驟之另一實例性序列。圖3A至圖3L描繪具有下文將進一步描述之若干修改之上文所描述之組件及步驟。圖3A描繪使用感光材料112來塗佈複數個光學元件129及基板晶圓104之第一側106之前之具有安裝至晶圓基板104之第一側106之複數個光學元件129之晶圓總成102。複數個光學元件129內之各光學元件與光電組件110之至少一者相關聯。可經由諸多大型方法製造複數個光學元件129。例如，可經由三維印刷、真空注射成形/注射成形及其他複製方法形成光學元件129。光學元件129可至少部分由光學樹脂或其他聚合物組成。在一些例項中，光學元件129可在後續處理步驟期間保護對應光電組件110。例如，光學元件129可密封光電組件110以使其免受後續顯影步驟期間所使用之苛性或腐蝕性溶劑侵蝕。在一些例項中，可在安裝複數個光學元件129之前將光學濾光器膜及/或彈性材料(上文所描述之兩者)塗佈至基板晶圓104之第一側106上。圖3B描繪將感光材料112塗佈至基板晶圓104之第一側106上之後之晶圓總成102。圖3C及圖3D描繪替代暴露步驟。在圖3C中，經由遮罩114暴露感光材料112之第一側122，而在圖3D中，經由聚焦電磁輻射124完成暴露。上文已更詳細描述兩個步驟。圖3E及圖3G將感光材料112描繪為負光阻劑，如同圖1A至圖1J。然而，儘管在圖1A至圖1J中且如圖2中所進一步繪示，界定部分126與光學通道重合，但在此實施方案中，界定部分126與間隔物140重合，如圖3E及圖3F中所繪示。因此，在圖3G中，回填晶圓132與間隔物140接觸。經由通道136將可成形材料138引入至空腔134中。在此實施方案中，空腔134與光學通道128重合。因此，可成形材料138可為光學樹脂或其他聚合材料，其在經固化之後透射特定波長(即，光電組件110對其敏感及/或可經操作以發射之電磁輻射之特定波長)。圖3I描繪額外感光層130之一替代實施方案。在此實施方案中，可經由絲網印刷或其他沈積技術將額外感光層130沈積或安裝至複數個間隔物140上。接著，將額外感光層130暴露於電磁輻射124，如圖3J中所描繪。在一些例項中，可將額外感光層130暴露於熱能(例如紅外線輻射)。在一些例項中，可將額外感光層130暴露於紫外線輻射。額外感光層130可具有任何數目個功能。在圖3L中，將額外感光層130用作與一主機裝置146 (例如智慧型電話、膝上型電腦、平板電腦)直接接觸之一間隔物或緩衝器。間隔物可使離散光電模組144能夠相對於主機裝置146精確放置且在一些例項中可提供機械優點(例如，用於安裝或減緩振動或機械衝擊)。在一些例項中，額外感光層130可充當一擋板(即，限制或至少部分影響入射於一對應光電組件110上或自一對應光電組件110發射之光之數量)。圖4係進一步繪示用於製造圖3A至圖3L中所描繪之複數個離散光電模組之步驟之一實例性序列的一流程圖。在402中，將基板晶圓104新增至晶圓總成102。基板晶圓104包含安裝至基板晶圓104之第一側106之複數個光電組件110，且進一步包含上文所描述之複數個光學元件129。在404中，使用感光材料112來塗佈(例如旋塗、噴塗)基板晶圓104之第一側106及複數個光電組件110。在此實施方案中，感光材料112係負光阻劑。在406中，將感光材料112之第一側122暴露於電磁輻射124，使得複數個界定部分126形成於感光材料112內。如上文所提及，界定部分126之各者至少部分劃定光學通道128之至少一者之尺寸，且光學通道128之各者與光電組件110之至少一者相關聯。在408中，使感光材料112顯影，使得並非為複數個界定部分126之感光材料112自晶圓總成102移除。在410中，將回填晶圓132安裝至複數個界定部分126。回填晶圓132包含複數個通道136且回填晶圓132至少部分界定相鄰於複數個界定部分126之複數個空腔134，如上文所更詳細描述(例如，參閱圖3E)。在412中，經由複數個通道136將可成形材料138引入至回填晶圓132中，使得可成形材料138至少部分填充複數個空腔134。在414中，固化可成形材料138，使得複數個空腔134內之可成形材料138實質上為固體。在此實施方案中，由經固化之可成形材料形成光學通道128之至少一者。如上文所描述，間隔物140不透射電磁輻射之特定波長，且界定部分126與間隔物140重合。光學通道128透射電磁輻射之特定波長。在416中，將額外感光材料層130安裝或沈積至複數個間隔物140上。接著，固化額外感光材料層130。在418中，將晶圓總成102切割成複數個離散光電模組144。如先前所提及，上述程序亦可包含其他步驟。例如，晶圓總成102可在上述步驟之任何者之間經受氧電漿處理。此外，可熱處理晶圓總成102或可使用溶劑來清洗各種組件。圖5A至圖5L描繪用於製造複數個離散光電模組之步驟之另一實例性序列。在此實施方案中，除感光材料112係正光阻劑之外，圖5A至圖5L描繪上文所描述之組件及步驟。複數個界定部分126與複數個間隔物140重合且至少部分劃定複數個光學通道128之尺寸，如上文所詳細描述。圖6係進一步繪示用於製造圖5A至圖5L中所描繪之複數個離散光電模組之步驟之一實例性序列的一流程圖。在602中，將基板晶圓104新增至晶圓總成102。基板晶圓104包含安裝至基板晶圓104之第一側106之複數個光電組件110，且進一步包含複數個光學元件129，如上文所描述。在604中，使用感光材料112來塗佈(例如旋塗、噴塗)基板晶圓104之第一側106及複數個光電組件110。在此實施方案中，感光材料112係正光阻劑。在606中，將感光材料112之第一側122暴露於電磁輻射124，使得複數個界定部分126形成於感光材料112內。如上文所提及，界定部分126之各者至少部分劃定對應光學通道128之一者之尺寸，且光學通道128之各者與光電組件110之至少一者相關聯。在608中，使感光材料112顯影，使得並非為複數個界定部分126之感光材料112自晶圓總成102移除。在610中，將回填晶圓132安裝至複數個界定部分126。回填晶圓132包含複數個通道136且回填晶圓132至少部分界定相鄰於複數個界定部分126之複數個空腔134，如上文所更詳細描述(例如，參閱圖5E)。在612中，經由複數個通道136將可成形材料138引入至回填晶圓132中，使得可成形材料138至少部分填充複數個空腔134。在614中，固化可成形材料138，使得複數個空腔134內之可成形材料138實質上為固體。在此實施方案中，由經固化之可成形材料形成光學通道128之至少一者。如上文所描述，間隔物140不透射電磁輻射之特定波長，且界定部分126與間隔物140重合。光學通道128透射電磁輻射之特定波長。在616中，將額外感光材料層130安裝或沈積至複數個間隔物140上。接著，固化額外感光材料層130。在618中，將晶圓總成102切割成複數個離散光電模組144。如先前所提及，上文所描述之步驟亦可包含其他步驟。例如，晶圓總成102可在上述步驟之任何者之間經受氧電漿處理。此外，可熱處理晶圓總成102或可使用溶劑來清洗各種組件。圖7A至圖7E描繪用於製造一光電成形模具之步驟之一實例性序列。除光電成形模具包括完成圖7E中所描繪之顯影步驟之後之晶圓總成102之外，步驟係如上文所描述。此外，在此實例中，光學元件129係藉由任何已知技術(例如複製)所製造之一光學元件預成型體。所描繪之全部其他組件可如上文所描述。隨後，包括晶圓總成102之光電成形模具用於製造複數個光電模組144，如圖7F至圖7J中所描繪。圖8係進一步繪示用於製造圖7A至圖7E中所描繪之光電成形模具之步驟之一實例性序列的一流程圖。在802中，將基板晶圓104新增至晶圓總成102。基板晶圓104包含複數個光學元件129，光學元件129係光學元件預成型體。在804中，使用感光材料112來塗佈基板晶圓104之第一側106及複數個光學元件129。在此實施方案中，感光材料112係正光阻劑。在806中，將感光材料112之第一側122暴露於電磁輻射124，使得複數個界定部分126形成於感光材料112內。在808中，使感光材料112顯影，使得並非為複數個界定部分126之感光材料112自晶圓總成102移除。在本文中，晶圓總成102包括用於製造複數個光電模組144 (如圖7F至圖7J中所描繪)之一光電成形模具。如先前所提及，上文所描述之步驟亦可包含其他步驟。例如，晶圓總成102可在上述步驟之任何者之間或其期間經受氧電漿處理。此外，可熱處理晶圓總成102或可使用溶劑來清洗各種組件。上述實例及實施方案描述用於製造複數個離散光電模組之步驟之序列。各種步驟被依序描述，但步驟無需依所描述之(若干)序列發生。再者，在一些例項中，可同時實施依序描述之步驟。此外，可在一些例項中重複上文所描述之實例性步驟。此外，可對上述實施方案作出其他修改；例如，上述實施方案之若干者可包含安裝或沈積於光學通道128之若干者上(例如，經由光微影技術、絲網印刷等等)之一孔隙(例如，其至少部分由黑鉻組成)。此外，可在上述實施方案之任何者中執行涉及施加脫模劑之步驟。此外，可在相同實施方案中組合上文在不同實施方案中所描述之特徵。因此，其他實施方案係在申請專利範圍之範疇內。

102‧‧‧晶圓總成104‧‧‧基板晶圓106‧‧‧第一側108‧‧‧第二側110‧‧‧光電組件112‧‧‧感光材料114‧‧‧遮罩115‧‧‧額外遮罩116‧‧‧第一側117‧‧‧第一側118‧‧‧第二側119‧‧‧第二側120‧‧‧孔122‧‧‧第一側124‧‧‧電磁輻射126‧‧‧界定部分127‧‧‧額外界定部分128‧‧‧光學通道129‧‧‧光學元件130‧‧‧額外感光材料層131‧‧‧光學通道延伸段132‧‧‧回填晶圓134‧‧‧空腔135‧‧‧空腔延伸段136‧‧‧通道138‧‧‧可成形材料140‧‧‧間隔物142‧‧‧切割線144‧‧‧離散光電模組146‧‧‧主機裝置202‧‧‧將基板晶圓新增至晶圓總成204‧‧‧使用感光材料來塗佈基板晶圓之第一側及複數個光電組件206‧‧‧將感光材料之第一側暴露於電磁輻射，使得複數個界定部分形成於感光材料內208‧‧‧使用額外感光材料層來塗佈感光材料之第一側210‧‧‧使感光材料顯影，使得並非為複數個界定部分及複數個額外界定部分之感光材料自晶圓總成移除212‧‧‧將回填晶圓安裝至複數個界定部分及複數個額外界定部分214‧‧‧經由複數個通道將可成形材料引入至回填晶圓中，使得可成形材料至少部分填充複數個空腔及空腔延伸段216‧‧‧固化可成形材料，使得複數個空腔及空腔延伸段內之可成形材料實質上為固體218‧‧‧將晶圓總成切割成複數個離散光電模組402‧‧‧將基板晶圓新增至晶圓總成404‧‧‧使用感光材料來塗佈基板晶圓之第一側及複數個光電組件406‧‧‧將感光材料之第一側暴露於電磁輻射，使得複數個界定部分形成於感光材料內408‧‧‧使感光材料顯影，使得並非為複數個界定部分之感光材料自晶圓總成移除410‧‧‧將回填晶圓安裝至複數個界定部分412‧‧‧經由複數個通道將可成形材料引入至回填晶圓中，使得可成形材料至少部分填充複數個空腔414‧‧‧固化可成形材料，使得複數個空腔內之可成形材料實質上為固體416‧‧‧將額外感光材料層安裝或沈積至複數個間隔物上，接著固化額外感光材料層418‧‧‧將晶圓總成切割成複數個離散光電模組602‧‧‧將基板晶圓新增至晶圓總成604‧‧‧使用感光材料來塗佈基板晶圓之第一側及複數個光電組件606‧‧‧將感光材料之第一側暴露於電磁輻射，使得複數個界定部分形成於感光材料內608‧‧‧使感光材料顯影，使得並非為複數個界定部分之感光材料自晶圓總成移除610‧‧‧將回填晶圓安裝至複數個界定部分612‧‧‧經由複數個通道將可成形材料引入至回填晶圓中，使得可成形材料至少部分填充複數個空腔614‧‧‧固化可成形材料，使得複數個空腔內之可成形材料實質上為固體616‧‧‧將額外感光材料層安裝或沈積至複數個間隔物上，接著固化額外感光材料層618‧‧‧將晶圓總成切割成複數個離散光電模組802‧‧‧將基板晶圓新增至晶圓總成804‧‧‧使用感光材料來塗佈基板晶圓之第一側及複數個光學元件806‧‧‧將感光材料之第一側暴露於電磁輻射，使得複數個界定部分形成於感光材料內808‧‧‧使感光材料顯影，使得並非為複數個界定部分之感光材料自晶圓總成移除

圖1A至圖1J描繪用於製造複數個離散光電模組之步驟之一實例性序列。圖2係繪示用於製造圖1A至圖1J中所描繪之複數個離散光電模組之步驟之實例性序列的一流程圖。圖3A至圖3L描繪用於製造複數個離散光電模組之步驟之另一實例性序列。圖4係繪示用於製造圖3A至圖3L中所描繪之複數個離散光電模組之步驟之實例性序列的一流程圖。圖5A至圖5L描繪用於製造複數個離散光電模組之步驟之又一實例性序列。圖6係繪示用於製造圖5A至圖5L中所描繪之複數個離散光電模組之步驟之實例性序列的一流程圖。圖7A至圖7E描繪用於製造一光電成形模具之步驟之一實例性序列。圖7F至圖7J描繪使用圖7E中所描繪之光電成形模具來製造複數個光電模組。圖8係繪示用於製造圖7A至圖7J中所描繪之光電成形模具之步驟之實例性序列的一流程圖。

110‧‧‧光電組件

128‧‧‧光學通道

129‧‧‧光學元件

140‧‧‧間隔物

144‧‧‧離散光電模組

Claims

一種用於自一晶圓總成製造複數個離散光電模組之方法，該方法包括：將一基板晶圓新增至該晶圓總成，該基板晶圓包含安裝至該基板晶圓之一第一側之複數個光電組件；使用一感光材料來塗佈該基板晶圓之該第一側及該複數個光電組件，該複數個光電組件對一特定波長之電磁輻射敏感及/或可經操作以發射一特定波長之光電輻射；將該感光材料之一第一側暴露於電磁輻射，使得複數個界定部分形成於該感光材料內，各界定部分至少部分劃定與該等光電組件之至少一者相關聯之至少一光學通道之尺寸；使該感光材料顯影，使得並非為該複數個界定部分之該感光材料自該晶圓總成移除；將一回填晶圓安裝至該複數個界定部分，該回填晶圓包含複數個通道且至少部分界定相鄰於該複數個界定部分之複數個空腔；經由該複數個通道將一可成形材料引入至該回填晶圓中，使得該可成形材料至少部分填充該複數個空腔；固化該可成形材料，使得該複數個空腔內之該可成形材料實質上為固體；及將該晶圓總成切割成該複數個離散光電模組。
如請求項1之用於製造複數個離散光電模組之方法，其中該等至少部分經填充之空腔係間隔物，該等間隔物不透射電磁輻射之該特定波長，且該等界定部分係光學通道，該等光學通道透射電磁輻射之該特定波長。
如請求項1之用於製造複數個離散光電模組之方法，其中該等至少部分經填充之空腔係光學通道，該等光學通道透射電磁輻射之該特定波長，且該等界定部分係間隔物，該等間隔物不透射電磁輻射之該特定波長。
如請求項1之用於製造複數個離散光電模組之方法，其進一步包含：將該基板晶圓之一第二側安裝至一真空卡盤。
如請求項1之用於製造複數個離散光電模組之方法，其中至少一光學通道包含一光學元件。
如請求項1之用於製造複數個離散光電模組之方法，其進一步包含：將該晶圓總成暴露於電漿。
如請求項1之用於製造複數個離散光電模組之方法，其中暴露該感光材料之該第一側包含：使用電磁輻射來選擇性地暴露該感光材料之該第一側。
如請求項7之方法，其中使用電磁輻射來選擇性地暴露該感光材料之該第一側包含：透過一遮罩內之複數個遮罩孔暴露該第一側。
如請求項8之方法，其中該遮罩包含第一側及第二側，且該遮罩之該第一側與該感光材料之第二側接觸。
如請求項8之方法，其中該複數個遮罩孔包含複數個通孔。
如請求項1之方法，其進一步包含：使用一額外感光材料層來塗佈該感光材料之該第一側；將該額外感光材料層之一第一側暴露於電磁輻射，使得複數個額外界定部分形成於該額外感光材料層內，各額外界定部分至少部分劃定與該等光學通道之至少一者相關聯之至少一光學通道延伸段之尺寸；使該感光材料顯影，使得並非為該複數個額外界定部分之該感光材料自該晶圓總成移除；將該回填晶圓安裝至該複數個額外界定部分，該回填晶圓至少部分界定相鄰於該複數個額外界定部分之複數個空腔延伸段；經由該複數個通道將一可成形材料引入至該回填晶圓中，使得該可成形材料至少部分填充該複數個空腔延伸段；及固化該可成形材料，使得該複數個空腔延伸段內之該可成形部分實質上為固體。
如請求項1之方法，其進一步包含：加熱該晶圓總成，使得該可成形材料及/或該感光材料實質上為固體。
如請求項1之方法，其中引入可成形材料包含：將一真空及/或高壓施加至該等通道。
如請求項1之方法，其進一步包含：將一額外感光層安裝或沈積至該等間隔物之至少一者上；及將該額外感光層之一第一側暴露於電磁輻射。
如請求項1之方法，其中該等光電組件包含以下之任何者或任何組合：一雷射二極體、一發光二極體、一光二極體、一電荷耦合裝置、一互補金屬氧化物半導體、包含一感光組件之一半導體晶片。
如請求項1之方法，其進一步包含：使用一光學濾光器層來塗佈該基板晶圓之該第一側，該光學濾光器層安置於該基板晶圓與該感光材料之間。
如請求項1之方法，其進一步包含：將至少一光學元件安裝於該複數個光電組件之至少一者上，該至少一光學元件安置於該基板晶圓與該感光材料之間。
如請求項1之方法，其進一步包含：將一孔隙施加至該複數個光學通道之至少一者，該等孔隙實質上不透射該特定波長。
如請求項17之方法，其中安裝至少一光學元件包含：藉由三維印刷來形成該至少一光學元件。
如請求項1之方法，其進一步包含：使用一彈性材料層來塗佈該基板晶圓之該第一側及該複數個光電組件，該彈性材料層安置於該基板晶圓及該等光電組件與該感光材料之間。
一種光電模組，其包括：一光電組件，其安裝至一基板之一第一側，該光電組件對一特定波長之電磁輻射敏感及/或可經操作以發射一特定波長之電磁輻射；一光學通道，其與該光電組件相關聯，該光學通道實質上透射該特定波長；及一間隔物，其經安置以界限該光學通道，該間隔物不透射電磁輻射之該特定波長；該光學通道由一顯影感光材料組成，使得複數個界定部分形成於該感光材料內，各界定部分至少部分劃定與該光電組件相關聯之該光學通道之尺寸。
如請求項21之光電模組，其中該光學通道進一步包含一光學元件，該光學元件係以下之任何者或任何組合：一折射透鏡、一繞射透鏡、一微透鏡陣列、一漫射器或一光學濾光器。
如請求項21之光電模組，其進一步包含一孔隙。