(57)【要約】【課題】パッケージ化されたセンサ組立体を提供すること。【解決手段】センサ組立体は、シリコン基板とその上面に一体形成されたセンサとを含む。ボンディングパッドは、基板の上面に形成されてセンサに電気接続される。トレンチは、上面に形成され、基板の底面に向かって延びるが該底面に到達しない。導電性の第１のトレースの各々は、ボンディングパッドの１つからトレンチの中を下方へ延びる。１又は２以上の孔は、シリコン基板の底面に形成され、上面に向かって延びるが該上面に到達しない。１又は２以上の孔は、複数の導電性の第１のトレースが露出する方法でトレンチの底部で終端する。複数の導電性の第２のトレースの各々は、トレンチの底部での導電性の第１のトレースのうちの１つから、１又は２以上の孔の側壁に沿って、さらにシリコン基板の底面に沿って延びる。【選択図】図２Ｍ
2018074163.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反対側の上面及び底面を有するシリコン基板と、
前記シリコン基板の前記上面の上に又はその中に一体形成されたセンサと、
前記シリコン基板の上面に形成され、前記センサに電気接続される複数のボンディングパッドと、
前記シリコン基板の上面に形成され、前記底面に向かって延びるが該底面に到達しないトレンチと、
各々が、前記ボンディングパッドの１つから、前記シリコン基板の前記上面に沿って、前記トレンチの側壁に沿って、さらに前記トレンチの底部に沿って延びる複数の導電性の第１のトレースと、
前記シリコン基板の前記底面に形成され、前記上面に向かって延びるが該上面に到達しない１又は２以上の孔であって、前記複数の導電性の第１のトレースが露出する方法で前記トレンチの前記底部で終端する１又は２以上の孔と、
前記トレンチの前記底部での前記導電性の第１のトレースのうちの１つから、前記１又は２以上の孔の側壁に沿って、さらに前記シリコン基板の前記底面に沿って延びる、複数の導電性の第２のトレースと、
を備えるセンサ組立体。
【請求項２】
前記トレンチを満たして前記トレンチの前記底部における前記導電性の第１のトレースに対する支持をもたらす封入材をさらに備える、請求項１に記載のセンサ組立体。
【請求項３】
前記複数の導電性の第１のトレースは、前記シリコン基板の前記上面及び前記トレンチの前記側壁から絶縁され、
前記複数の導電性の第２のトレースは、前記シリコン基板の前記底面及び前記１又は２以上の孔の前記側壁から絶縁される、請求項１に記載のセンサ組立体。
【請求項４】
前記１又は２以上の孔は、複数の別個の孔であり、各々は、内部に延びる前記導電性の第２のトレースのうちの１つだけを有する、請求項１に記載のセンサ組立体。
【請求項５】
前記１又は２以上の孔は単一の孔であり、内部に延びる導電性の第２のトレースの全てを有する、請求項１に記載のセンサ組立体。
【請求項６】
前記センサの上に配置された保護材層、
前記センサの上に配置された保護基板、
のうちの少なくとも１つをさらに備える、請求項１に記載のセンサ組立体。
【請求項７】
各々が底面の上に配置された前記導電性の第２のトレースのうちの１つの一部に電気接続される複数の相互接続部をさらに備える、請求項１に記載のセンサ組立体。
【請求項８】
複数の第２のボンディングパッドを有するプリント基板をさらに備え、前記複数の相互接続部の各々は、前記第２のボンディングパッドのうちの１つに電気接続される、請求項７に記載のセンサ組立体。
【請求項９】
フロントスクリーンと、
前記フロントスクリーンの下に配置され、これを通して可視の視覚ディスプレイと、
前記フロントスクリーンの所定の領域の下に配置されてこれを検知するセンサ組立体と、
前記センサ組立体及び前記視覚ディスプレイに電気接続される制御電子回路と、
を備える携帯電話であって、前記センサ組立体は、
反対側の上面及び底面を有するシリコン基板と、
前記シリコン基板の前記上面の上に又はその中に一体形成されたセンサと、
前記シリコン基板の上面に形成されて前記センサに電気接続された複数のボンディングパッドと、
前記シリコン基板の上面に形成され、前記底面に向かって延びるが該底面に到達しないトレンチと、
各々が、前記ボンディングパッドの１つから、前記シリコン基板の前記上面に沿って、前記トレンチの側壁に沿って、さらに前記トレンチの底部に沿って延びる複数の導電性の第１のトレースと、
前記シリコン基板の前記底面に形成され、前記上面に向かって延びるが該上面に到達しない１又は２以上の孔であって、前記複数の導電性の第１のトレースが露出する方法で前記トレンチの前記底部で終端する１又は２以上の孔と、
前記トレンチの前記底部での前記導電性の第１のトレースのうちの１つから、前記１又は２以上の孔の側壁に沿って、さらに前記シリコン基板の前記底面に沿って延びる、複数の導電性の第２のトレースと、
を備える、携帯電話。
【請求項１０】
前記トレンチを満たして前記トレンチの前記底部における前記導電性の第１のトレースに対する支持をもたらす封入材をさらに備える、請求項９に記載の携帯電話。
【請求項１１】
前記フロントスクリーンは、前記センサ組立体の上に凹部を有する上面を含む、請求項９に記載の携帯電話。
【請求項１２】
前記フロントスクリーンは底面を含み、前記視覚ディスプレイ及び前記センサ組立体は、前記フロントスクリーンの前記底面に取り付けられる、請求項９に記載の携帯電話。
【請求項１３】
前記複数の導電性の第１のトレースは、前記シリコン基板の前記上面及び前記トレンチの前記側壁から絶縁され、
前記複数の導電性の第２のトレースは、前記シリコン基板の前記底面及び前記１又は２以上の孔の前記側壁から絶縁される、請求項９に記載の携帯電話。
【請求項１４】
前記１又は２以上の孔は、複数の別個の孔であり、各々は、内部に延びる前記導電性の第２のトレースのうちの１つだけを有する、請求項９に記載の携帯電話。
【請求項１５】
前記１又は２以上の孔は単一の孔であり、内部に延びる導電性の第２のトレースの全てを有する、請求項９に記載の携帯電話。
【請求項１６】
前記センサと前記フロントスクリーンとの間に配置された保護材層、
前記センサと前記フロントスクリーンとの間に配置された保護基板、
のうちの少なくとも１つをさらに備える、請求項９に記載の携帯電話。
【請求項１７】
各々が底面の上に配置された前記導電性の第２のトレースのうちの１つの一部に電気接続された複数の相互接続部をさらに備える、請求項９に記載の携帯電話。
【請求項１８】
複数の第２のボンディングパッドを有するプリント基板をさらに備え、前記複数の相互接続部の各々は、前記第２のボンディングパッドのうちの１つに電気接続される、請求項１７に記載の携帯電話。
【請求項１９】
反対側の上面及び底面を有するシリコン基板と、
前記シリコン基板の前記上面の上に又はその中に一体形成されたセンサと、
前記シリコン基板の上面に形成されて前記センサに電気接続された複数の第１のボンディングパッドと、
前記上面と前記底面との間に延びるトレンチと、
前記底面において前記トレンチを横切って延びる複数の第２のボンディングパッドと、
各々が前記第１のボンディングパッドのうちの１つから、前記トレンチに及んで、前記第２のボンディングパッドのうちの１つまで延びる複数のワイヤと、
各々が、前記第２のボンディングパッドのうちの１つから、前記シリコン基板の前記底面に沿って延びる複数の導電性トレースと、
を備えるセンサ組立体。
【請求項２０】
前記トレンチを満たして前記トレンチの前記底部における前記第２のボンディングパッドに対する支持をもたらす封入材をさらに備える、請求項１９に記載のセンサ組立体。
【請求項２１】
前記複数の導電性のトレースは、前記シリコン基板の前記底面から絶縁される、請求項１９に記載のセンサ組立体。
【請求項２２】
各々が前記底面上に配置された前記導電性トレースのうちの１つの部分に電気接続された複数の相互接続部をさらに備える、請求項１９に記載のセンサ組立体。
【請求項２３】
複数の第３のボンディングパッドを有するプリント基板をさらに備え、前記複数の相互接続部の各々は、前記第３のボンディングパッドのうちの１つに電気接続される、請求項２２に記載のセンサ組立体。
【請求項２４】
センサ組立体を形成する方法であって、
反対側の上面及び底面を有するシリコン基板と、
前記シリコン基板の前記上面の上又はその中に一体形成されたセンサと、
前記シリコン基板の上面に形成されて前記センサに電気接続された複数の第１のボンディングパッドと、
を含むセンサダイを準備する段階と、
前記シリコン基板の前記上面に、前記底面に向かって延びるが該底面に到達しないトレンチを形成する段階と、
前記トレンチの底部に第２のボンディングパッドを形成する段階と、
前記第１のボンディングパッドと前記第２のボンディングパッドとの間に複数のワイヤを接続する段階と、
前記トレンチを絶縁材で満たす段階と、
前記シリコン基板の前記底面を減肉して、前記第２のボンディングパッドを露出させる段階と、
各々が前記第２のボンディングパッドのうちに１つから前記シリコン基板の前記底面に沿って延びる、複数の導電性トレースを形成する段階と、
を含む方法。
【請求項２５】
前記複数の導電性トレースは、前記シリコン基板の前記底面から絶縁される、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
各々が、前記底面上に配置された前記導電性トレースのうちの１つの部分に電気接続される、複数の相互接続部を形成する段階をさらに含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記複数の相互接続部の各々をプリント回路基板の複数の第３のボンディングパッドのうちの１つに接続する段階をさらに含む、請求項２４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話などの電子機器に使用されるセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器、特に携帯式電子機器は、より一層普及してきている。これらの機器で処理されるデータは、データ量が増えると共に重要性が高くなっている。ユーザを潜在的危険性から守るために優れたセキュリティ機器が必要である。新規なセキュリティ機器は、精度、外形寸法、及び有用性に優れている必要がある。
【０００３】
従来型の指紋センサデバイスが知られている。例えば、米国特許第８，３５８，８１６号を参照されたい。このデバイスは、リニア光センサを使用してユーザの指紋を取り込むようになっている。取り込んだ指紋がユーザの指紋と一致すると、電子機器へのアクセスが許可される。しかしながら、リニア光センサはハッキングされる可能性があるので脆弱なセキュリティ機器になる。例えば、単純に一枚の紙の上に指紋をプリントアウトして、センサ上を通過させることができる。リニア光センサは、偽造の紙コピーと実際の指とを全く区別することができない。リニア光センサは、ユーザがスワイプ動作を行うことを必要とする。スワイプ動作は、正確であること及び上手く位置を定める必要があるので、不便な場合もある。この機器パッケージは、通常、小型の形状寸法及び有用なデバイス統合でデザインされない。パッケージングは、典型的にはかさばり、一般には特別にデザインされた窓付き機器カバーを必要とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第８，３５８，８１６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
パッケージ化されたセンサ組立体を提供すること。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の問題点及びニーズは、以下のセンサ組立体で対処される。すなわち、センサ組立体は、反対側の上面及び底面を有するシリコン基板と、シリコン基板の上面の上に又はその中に一体形成されたセンサと、シリコン基板の上面に形成され、センサに電気接続された複数のボンディングパッドと、シリコン基板の上面に形成され、底面に向かって延びるが該底面に到達しないトレンチと、各々がボンディングパッドの１つから、シリコン基板の上面に沿って、トレンチの側壁に沿って、さらにトレンチの底部に沿って延びる複数の導電性の第１のトレースと、シリコン基板の底面に形成され、上面に向かって延びるが該上面に到達しない１又は２以上の孔であって、複数の導電性の第１のトレースが露出する方法でトレンチの底部で終端する１又は２以上の孔と、トレンチの底部での導電性の第１のトレースのうちの１つから、１又は２以上の孔の側壁に沿って、さらにシリコン基板の底面に沿って延びる、複数の導電性の第２のトレースと、を備える。
【０００７】
携帯電話は、フロントスクリーンと、フロントスクリーンの下に配置され、これを通して可視の視覚ディスプレイと、フロントスクリーンの所定の領域の下に配置されてこれを検知するセンサ組立体と、センサ組立体及び視覚ディスプレイに電気接続された制御電子回路と、を備える。センサ組立体は、反対側の上面及び底面を有するシリコン基板と、シリコン基板の上面の上に又はその中に一体形成されたセンサと、シリコン基板の上面に形成され、センサに電気接続された複数のボンディングパッドと、シリコン基板の上面に形成され、底面に向かって延びるが該底面に到達しないトレンチと、各々がボンディングパッドの１つから、シリコン基板の上面に沿って、トレンチの側壁に沿って、さらにトレンチの底部に沿って延びる複数の導電性の第１のトレースと、シリコン基板の底面に形成され、上面に向かって延びるが該上面に到達しない１又は２以上の孔であって、複数の導電性の第１のトレースが露出する方法でトレンチの底部で終端する１又は２以上の孔と、トレンチの底部での導電性の第１のトレースのうちの１つから、１又は２以上の孔の側壁に沿って、さらにシリコン基板の底面に沿って延びる、複数の導電性の第２のトレースと、を備える。
【０００８】
センサ組立体は、反対側の上面及び底面を有するシリコン基板と、シリコン基板の上面の上に又はその中に一体形成されたセンサと、シリコン基板の上面に形成され、センサに電気接続された複数の第１のボンディングパッドと、上面と底面との間に延びるトレンチと、底面においてトレンチを横切って延びる複数の第２のボンディングパッドと、各々が第１のボンディングパッドのうちの１つから、トレンチに及んで、第２のボンディングパッドのうちの１つまで延びる複数のワイヤと、各々が第２のボンディングパッドのうちの１つから、シリコン基板の底面に沿って延びる複数の導電性トレースと、を備える。
【０００９】
センサ組立体を形成する方法であって、（反対側の上面及び底面を有するシリコン基板と、シリコン基板の上面の上又はその中に一体形成されたセンサと、シリコン基板の上面に形成され、センサに電気接続される複数の第１のボンディングパッドとを含む）センサダイを準備する段階と、シリコン基板の上面に、底面に向かって延びるが該底面に到達しないトレンチを形成する段階と、トレンチの底部に第２のボンディングパッドを形成する段階と、第１のボンディングパッドと第２のボンディングパッドとの間に複数のワイヤを接続する段階と、トレンチを絶縁材で満たす段階と、シリコン基板の底面を減肉して、第２のボンディングパッドを露出させる段階と、各々が第２のボンディングパッドのうちの１つからシリコン基板の底面に沿って延びる、複数の導電性トレースを形成する段階と、を含む。
【００１０】
本発明の他の目的及び特徴は、明細書、特許請求の範囲、及び添付図面を検討することで明らかになるはずである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】本発明のセンサ組立体を形成するステップを示す上面図である。
【図１Ｂ】本発明のセンサ組立体を形成するステップを示す上面図である。
【図１Ｃ】本発明のセンサ組立体を形成するステップを示す上面図である。
【図１Ｄ】本発明のセンサ組立体を形成するステップを示す上面図である。
【図１Ｅ】本発明のセンサ組立体を形成するステップを示す上面図である。
【図２Ａ】本発明のセンサ組立体を形成するステップを示す断面図である。
【図２Ｂ】本発明のセンサ組立体を形成するステップを示す断面図である。
【図２Ｃ】本発明のセンサ組立体を形成するステップを示す断面図である。
【図２Ｄ】本発明のセンサ組立体を形成するステップを示す断面図である。
【図２Ｅ】本発明のセンサ組立体を形成するステップを示す断面図である。
【図２Ｆ】本発明のセンサ組立体を形成するステップを示す断面図である。
【図２Ｇ】本発明のセンサ組立体を形成するステップを示す断面図である。
【図２Ｈ】本発明のセンサ組立体を形成するステップを示す断面図である。
【図２Ｉ】本発明のセンサ組立体を形成するステップを示す断面図である。
【図２Ｊ】本発明のセンサ組立体を形成するステップを示す断面図である。
【図２Ｋ】本発明のセンサ組立体を形成するステップを示す断面図である。
【図２Ｌ】本発明のセンサ組立体を形成するステップを示す断面図である。
【図２Ｍ】本発明のセンサ組立体を形成するステップを示す断面図である。
【図３Ａ】携帯電話のフロントスクリーンの上面図である。
【図３Ｂ】携帯電話の断面図である。
【図４Ａ】本発明の他の実施形態のセンサ組立体を形成するステップを示す断面図である。
【図４Ｂ】本発明の他の実施形態のセンサ組立体を形成するステップを示す断面図である。
【図４Ｃ】本発明の他の実施形態のセンサ組立体を形成するステップを示す断面図である。
【図４Ｄ】本発明の他の実施形態のセンサ組立体を形成するステップを示す断面図である。
【図４Ｅ】本発明の他の実施形態のセンサ組立体を形成するステップを示す断面図である。
【図４Ｆ】本発明の他の実施形態のセンサ組立体を形成するステップを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は、生体識別（指紋）センサ、指紋センサのパッケージング、及び当該デバイスの統合に関する。本発明は、指紋の最適な読み込みを実現するために、静電容量、電磁気力、並びに赤外線及び光検出などの知覚技術を用いる様々な知覚デバイスを使用する。また、本発明は、極薄パッケージング及びデバイス統合を含み、センサは、指紋認識及び認証のために携帯機器のトップスクリーンの下に直接配置することができる。
【００１３】
図１Ａ−１Ｅ及び２Ａ−２Ｍは、本発明のパッケージ化されたセンサ組立体を形成するステップを示す。プロセスは、図１Ａ（上面図）及び図２Ａ（横断面図）に示すようなセンサ組立体１０を準備することで始まる。センサ組立体１０は、シリコン基板１２、並びにセンサ１４、センサ１４用の支持電気回路１６、センサ１４及び／又は電気回路１６に電気的に接続されたボンディングパッド１８（外部信号伝達用）、及び誘電体層２０を含み、これら全ては基板１２の上面又はその中に形成される。センサ１４はセンサ組立体１０のアクティブ領域を構成し、容量センサ、電磁センサ、超音波センサ、温度センサ、圧力センサ、及び／又は光センサなどの何らかのタイプのセンサとすることができる。好ましくは、センサ１４は、横並びに、上下に、又はインターレース方式で配置された異なるタイプの複数のセンサを含む。例えば、光センサは、センサ１４を横切る指からの指紋情報を検出するために使用することができるが、上記の１又は２以上の他のタイプのセンサは、光学的に検出された指紋が、何らかの印刷された又は他の偽造媒体ではなく実際の指に由来することを確認するために使用することができる。また、他の１又は２以上のセンサは、検知された指紋データを取り込む及び／又は確認するのを助けることができる。図１Ａ及び２Ａには１つのセンサ組立体１０だけが示されているが、単一ウエハー基板１２上に形成された複数の当該組立体が存在することを理解されたい。
【００１４】
トレンチ２２は、２つの隣接するセンサ組立体１０の各ボンディングパッド１８の間の基板１２の各領域において、誘電体層２０を貫通して、基板１２の上面に入り込んで形成される。トレンチ２２は、フォトリソグラフィープロセス及び異方性ドライエッチプロセスを利用して誘電体層２０を貫通してシリコン基板１２をエッチング処理することで形成することができる。また、機械的鋸切断（ｓａｗｉｎｇ）又は何らかの他の機械的切削（ｍｉｌｌｉｎｇ）プロセスは、トレンチ２２を形成するために使用することができる。また、図１Ｂ及び２Ｂに示すように、隣接するセンサ組立体の間に２つのトレンチが存在することができ、一方のトレンチ２２は、ウエハーがこれに沿ってダイスカットされるスクライブライン２４の一方側にある。代替的に、図１Ｃ及び２Ｃに示すように、スクライブライン２４を横切って広がる単一のトレンチ２２とすることができる。トレンチ２２は、図示のような垂直側壁を有することができ、もしくは傾斜していてもよい。トレンチ２２は、図示のようにセンサ１４の反対側に形成すること、又はセンサ１４の全ての４つの側に形成することができる。好ましくは、トレンチ２２の長さは、センサ１４及びボンディングパッド１８の対応する長さよりも短い。
【００１５】
絶縁材２６は、ボンディングパッド１８及びセンサ１４上の領域を除いて構造体上にランダム（又は擬似的ランダム）に堆積される。例えば、絶縁材２６は、二酸化ケイ素又は窒化ケイ素とすることができる。好ましくは、絶縁材２６は少なくとも０．５μｍの厚さの二酸化ケイ素である。絶縁材２６は、プラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）又は何らかの他の適切な堆積法で形成することができ、ボンディングパッド１８及びセンサ１４上の絶縁材の部分を除去するためのフォトリソグラフィープロセス及びエッチング処理が続く。アルミニウム合金、銅／チタニウム、又は当該技術分野で公知の何らかの他の導電材などの導電材は、構造体上に形成され（好ましくは、アルミニウムがスパッタリングで堆積される）、次に、フォトリソグラフィー及びエッチングプロセスを用いて、電気的トレース２８及びそのボンディングパッド３０を除いて選択的に除去される。図１Ｄ及び２Ｄに示すように、各トレース２８は、ボンディングパッド１８の１つから絶縁材２６に沿って延び、トレンチ２２の１つの側壁に沿って下方に延びて、トレンチ２２の底部のボンディングパッド３０で終端する。
【００１６】
図１Ｅ及び２Ｅに示すように、誘電（絶縁）封入材３２は、ランダムに（又は擬似的ランダムに）トレンチ２２内を含む構造体上に堆積することができるが、センサ１４は露出した状態である。誘電材３２は、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、写真画像形成ポリマー、エポキシ、又は他の適切な材料とすることができる。好ましくは、誘電材３２は、写真画像形成ポリマーで作られている。写真画像形成材料堆積法は、スピン及び／又はスプレーコーティング、又は何らかの他の適切な堆積法とすることができ、センサ１４を露出させるためのフォトリソグラフィープロセス及びエッチング処理を用いた選択的な除去が続く。封入材３２は、トレース２８及びトレンチ２２の底部のボンディングパッド３０のための支持層として機能することができる。
【００１７】
センサ１４は、センサ１４上を覆う透明／半透明基板によって及び／又は保護フイルムによって保護することができる。保護材３４は、ランダムに（擬似的ランダムに）全表面に堆積され、図２Ｆに示すように、センサ１４を覆うように選択的に除去される。保護材３４は、二酸化ケイ素又は窒化ケイ素又は何らかの適切なポリマー材とすることができる。好ましくは、保護材３４は、物理的気相成長法（ＰＶＤ）又は何らかの他の適切な堆積法で堆積された少なくとも０．５μｍの二酸化ケイ素及び窒化ケイ素で作られている。代替的に、図２Ｇに示すように、センサ１４は、センサのアクティブ面にエポキシ接着剤を用いて接合された半透明又は透明基板３６で保護することができる。接合は、ウエハー加圧接合又はスピン接合装置を用いて行うことができる。図２Ｈに示すように、センサ１４は、保護材３４及び基板３６の両方で保護することができる。
【００１８】
シリコン薄肉化は、機械研削、化学機械研磨（ＣＭＰ）、ウェットエッチング、大気下流プラズマ（ＡＤＰ）、ドライ化学エッチング（ＤＣＥ）、前述のプロセスの組み合わせ、又は何らかの他の適切なシリコン薄肉化法によって、基板１２の底面上で行うことができる。薄肉化の後の好適な基板１２の厚さは、約１５０ミクロンである。次に、基板１２の底面に孔（バイア）３８が形成され、図２Ｉに示すように、各孔は、基板１２の底面からトレンチ２２の底部まで延びて絶縁層２６を貫通し、トレース２８及び／又はそのボンディングパッド３０が露出する。封入材３２は、孔３８の形成中又はその後のトレンチ２２の底部のトレース２８及びボンディングパッド３０のための支持層として機能することになる。孔３８は、レーザ、リソグラフィー及びエッチング（プラズマ又は化学的）プロセスの組み合わせ、又は何らかの他の適切な方法で形成することができる。好ましくは、各ボンディングパッド３０に関して個別の孔３８が存在する。代替的に、トレンチ２２と同様の方法で、単一の孔３８が複数のボンディングパッド３０を含むことができる。
【００１９】
絶縁材４０は、孔３８内を含む基板１２の底面上に形成される。絶縁材４０は、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、又は写真画像形成ポリマー材料とすることができる。好ましくは、絶縁材４０は、物理的気相成長法（ＰＶＤ）又は何らかの他の適切な堆積法で形成された少なくとも０．５μｍの二酸化ケイ素で作られている。フォトリソグラフィープロセス及びドライプラズマエッチングは、孔３８内のトレース２８又はそのボンディングパッド領域３０上の絶縁材４０の部分を除去するために使用される。導電層は、基板１２の底面上に形成され、フォトリソグラフィーエッチングを使用して選択的に除去されてトレース４２が形成される。各トレース４２は、図２Ｊに示すように、トレース２８の１つから孔３８の１つの側壁に沿って延び、基板１２の底面に沿った層４０に沿って外に延びる。トレース４２は、アルミニウム、銅、又は当技術分野で公知の何らかの他の導電材で形成することができる。随意的に、トレース４２は、Ｎｉ／Ａｕ又はＮｉ／Ｐｄ／Ａｕ（ニッケル／パラジウム／金）めっきとすることができる。
【００２０】
封入材の絶縁層４４は、基板１２の底面全体及びトレース４２上に堆積され、フォトリソグラフィー及びエッチングによって選択的に除去されて、トレース４２の露出した接触パッド部４２ａが残る。絶縁層４４は、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、写真画像形成ポリマー、又はエポキシとすることができる。好ましくは、絶縁層４４は、写真画像形成ポリマーで作ることができる。相互接続部４６は、接触パッド部４２ａ上に形成することができる。相互接続部４６は、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）、ランドグリッドアレイ（ＬＧＡ）、めっきバンプ、接着バンプ、スタッドバンプ、又は何らかの他の適切な相互接続技術とすることができる。好ましくは、相互接続部４６は、図２Ｋに示すようなＢＧＡである。
【００２１】
スクライブ／ダイシングラインに沿ってウエハーをダイシング／単体化するために、機械ブレードダイシング、レーザカッティング、又は何らかの他のプロセスを用いて構成要素のウェハーレベルダイシング／単体化を行うことができ、個別のセンサ組立体１０がもたらされる。図２Ｌに示すように、センサ組立体１０は、ＢＧＡ相互接続部４６を使用して、接触パッド５０及びトレース又は回路５２を備えた外部回路４８（可撓性又は剛体基板／ＰＣＢ）に接続することができる。代替的に、ＬＧＡの場合、異方性導電フイルム（ＡＣＦ）を利用する相互接続部を使用することができる。
【００２２】
センサ組立体１０は、該組立体１０を用いる電子機器に使用されるフロントスクリーンの下面に直接取り付けることができる。例えば、図２Ｍ及び３Ａ−３Ｂに示すように、センサ組立体１０は、携帯電話５５のフロントスクリーン５４に取り付けられる。スクリーン５４は、プラスチック、ガラス、又は他の当技術分野で使用される適切な材料などの誘電体である。スクリーン５４は光透過性であることが好ましいがこれは随意的である。携帯電話５５は、フロントスクリーン５４、該フロントスクリーン５４に取り付けられた（及び、好ましくはこれを通して可視の）視覚ディスプレイ５５ａ、フロントスクリーン５４に取り付けられたセンサディスプレイ１０、及びセンサ組立体１０からの信号に応答して携帯電話の機能性（当該技術分野では公知の）をもたらす制御電子回路５５ｂを含む。また、スクリーン５４は、コーティング層及び他の電子機器構造体を含むことができる。随意的に、スクリーン５４は、その上面にセンサの感度を向上させるためのセンサ１４真上の窪み（凹面）領域５６、及びその内側面にインクコーティングを含むことができる。センサ感度は、外部環境とセンサ１４との間の距離の短縮に起因して高くなる。窪み領域５６は、エッチング、機械研削、又は特定のカバー基板５４のための何らかの他の適切な方法で形成することができる。窪み深さは、スクリーン厚の最大５０％とすることができる。センサ組立体１０は、カバー基板５４の裏側にピック及び配置することができる。接着層は、熱、圧力、化学物質、又は何らかの他の方法によって活性化することができる。
【００２３】
図２Ｍ及び３Ａ−３Ｂに示すパッケージ化されたセンサは、多くの利点を有する。第１に、センサ組立体１０は、スクリーン５４に何らかの特別な窓又は突出部を必要とせずに携帯電話のフロントスクリーン５４に直接取り付けられる。第２に、トレース２８は、最小の追加厚さでもって基板の上面の上のボンディングパッド１８から遠くにセンサ信号を伝達する。この基板１２の上面の上の最小構造体（絶縁体２０、２６及び３２、トレース２８）は、センサ１４とスクリーン５４との間の距離、結果的にセンサ１４とスクリーン５４の表面で検知される指との間の距離を意味し、最小である（最大センサ性能を目的として）。基板１２の厚さは、トレース２８及び４２が基板１２を貫通して延びるので最小にすることができる。センサ信号を基板１２の底部側に送ることで、相互接続部４６による外部ＰＣＢへの好都合で信頼性の高い電気接続がもたらされる。
【００２４】
図４Ａ−４Ｆは、センサ組立体１０のボンディングパッド１８に電気接続するためにトレースの代わりにワイヤを用いる他の実施形態の構成を示す。プロセスは、図２Ｂに示す構造から始まる。トレンチ２２の中に下方に延びて接触パッド３０を形成するトレース２８を形成する代わりに、図４Ａに示すように、接触パッド３０は、トレンチ２２から外部に広がる何らかのトレース無しでトレンチ２２の底部に形成される。次に、保護材３４は、前述のようにセンサ１４の上に形成される。図４Ｂに示すように、ワイヤボンディングプロセスを使用してボンディングパッド１８の１つとボンディングパッド３０の１つとの間にワイヤ６０を取り付ける（それらの間の電気接続をもたらす）。
【００２５】
次に、前述のように誘電性封入材３２を形成し、これはワイヤ６０を覆うがセンサ１４は露出したままである（図４Ｃに示す）。次に、基板１２は、ボンディングパッド３０が底部から露出するまで（同様に絶縁層２６を除去するまで）シリコン基板１２の底面を減肉することで薄肉化される。この底面減肉は、機械研削、化学機械研磨（ＣＭＰ）、ウェットエッチング、大気下流プラズマ（ＡＤＰ）、ドライ化学エッチング（ＤＣＥ）、又は前述のプロセスの組み合わせ、又は基板１２の底面に施工される何らかの他の適切なシリコン薄肉法によって行うことができる。絶縁材６２の層は、基板１２の底面上に堆積される。基板１２の底面全体又はその一部は、減肉を行うことができる。絶縁層６２は、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、又は写真画像形成ポリマー材料とすることができる。好ましくは、絶縁層６２は、物理的気相成長法（ＰＶＤ）又は何らかの他の適切な堆積法で形成された少なくとも０．５μｍの二酸化ケイ素で作られている。図４Ｄに示すように、フォトリソグラフィープロセス及びドライプラズマエッチングを使用して、ボンディングパッド３０の上の絶縁層６２の部分を除去する。
【００２６】
基板１２の底面上にアルミニウム、銅、又は何らかの他の導電材といった導電材の層が形成される。アルミニウムなどの金属材料が好ましく、スパッタリングプロセスによって堆積させることができる。次に、導電材は、フォトリソグラフィープロセス及びエッチングを使用して選択的に除去され、トレース６４が残り、各トレースは、ボンディングパッド３０の１つから基板１２の底面に沿った絶縁層６２の上に延びる。随意的に、トレース６４は、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕめっきとすることができる。誘電性封止材の絶縁層６６は、トレース６４上を含んで基板１２の底面の上に堆積される。層６６の選択部分が除去され（例えば、フォトリソグラフィー及びエッチングによって）、ボンディングパッド６４ａを構成するトレース６４の部分が露出する。誘電体層６６は、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、写真画像形成ポリマー、エポキシなどとすることができる。好ましくは、誘電体層６６は写真画像形成ポリマーで作られる。写真画像形成材料の堆積法は、スピン及び／又はスプレーコーティング、又は何らかの他の適切な堆積法とすることができる。図４Ｅに示すように、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）などの相互接続部６８は、ボンディングパッド６４ａ上に形成される。相互接続部は、代わりにＬＧＡ、めっきバンプ、接着バンプ、スタッドバンプ、又は何らかの他の適切な相互接続法とすることができる。ボールグリッドアレイ形成のためにステンシル印刷又はボール配置（ｂａｌｌ  ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）技術を使用することができる。次に、この構造体は、前述のように単一化して外部ＰＣＢ４８及びフロントスクリーン５４に取り付けることができ、図４Ｆに示す最終構造体がもたらされる。
【００２７】
本発明は、前述の本明細書に例示した実施形態に限定されず、特許請求の範囲に含まれる何らかの全ての変形例を包含することを理解されたい。例えば、本明細書における本発明への参照は、何らかの請求項又は請求項の用語の範囲を限定することを意図しておらず、代わりに、請求項の１又は２以上でカバーすることができる１又は２以上の特徴について単に言及するものである。前述の材料、プロセス、及び数値の例は、単に例示目的であり、請求項を限定すると見なすべきではない。さらに、請求項及び明細書から明らかなように、全ての方法ステップは、例示の又は請求項に記載の正確な順番で実行する必要はなく、代わりに、パッケージ化されたセンサ組立体の適切な形成を可能にする何らかの順番で実行することができる。材料の単一の層は、当該材料の又は類似の材料の複数の層として形成することができ、その逆も同様である。最後に、本明細書で使用される場合、用語「形成する」及び「形成される」は、材料堆積、材料成長、又は開示される又は請求項に記載される材料を提供する何らかの他の技術を含む。
【００２８】
本明細書で使用される場合、用語「〜の上（ｏｖｅｒ）」及び「〜上（ｏｎ）」の両方は包括的に「直接上に」（その間に配置される中間材料、要素、又は空間が無い）、及び「間接的に上に」（その間に配置される中間材料、要素、又は空間がある）を含むことに留意されたい。同様に「隣接する」は「直接隣接する」（その間に配置される中間材料、要素、又は空間が無い）、及び「間接的に隣接する」（その間に配置される中間材料、要素、又は空間がある）を含み、「〜上に取り付けられる」は、「直接〜上に取り付けられる」（その間に配置される中間材料、要素、又は空間が無い）、及び「間接的に〜上に取り付けられる」（その間に配置される中間材料、要素、又は空間がある）を含み、「電気接続される」は、「直接電気接続される」（各要素を電気接続するその間に配置される中間材料又は要素が無い）、及び「間接的に電気接続される」（各要素を電気接続するその間に配置される中間材料又は要素がある）を含む。例えば、「基板の上に」要素を形成することは、基板の上に直接要素を形成すること（その間に中間材料／要素が無い）、並びに基板の上に間接的に要素を形成すること（その間に１又は２以上の中間材料／要素がある）を含むことができる。
【符号の説明】
【００２９】
10  センサ組立体
12  シリコン基板
14  センサ
16  電気回路
18  ボンディングパッド
26  絶縁材
30  ボンディングパッド
34  保護材
46  相互接続部
48  外部回路
50  接触パッド
52  トレース又は回路
54  フロントスクリーン
56  窪み領域
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図２Ｇ】
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【図２Ｈ】
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【図２Ｉ】
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【図２Ｊ】
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【図２Ｋ】
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【図２Ｌ】
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【図２Ｍ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【外国語明細書】
2018074163000001.pdf