專利名稱：半導體制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種半導體元件，且特別是有關于一種光感測元件的結構及其制造方法。
背景技術：
半導體工業(yè)是近年來發(fā)展速度最快的高科技工業(yè)之一，隨著電子技術的日新月異，高科技電子產(chǎn)業(yè)的相繼問世，使得更人性化、功能更佳的電子產(chǎn)品不斷地推陳出新。
就半導體元件的前段工藝而言，整個制作將使用至少五道掩模，分別用來定義出有源區(qū)、柵極結構、金屬層與源極/漏極接觸窗、金屬內(nèi)連線的線路圖案以及焊接墊(bonding pad)窗口。此外，光感測元件(photosensitive device)的制作，在源極以及漏極的離子注入之后，多加一道定義照光區(qū)域(illumination area)的掩模，而投射至照光區(qū)域的光二極管陣列(photo diodearray)之中的光能，將可轉換成電信號并擷取成影像信號。最為人所熟知的光感測元件，例如電荷耦合元件(CCD)、互補式金屬氧化物半導體(CMOS)元件。
圖1顯示現(xiàn)有一種光感測元件的封裝結構的示意圖。在半導體的后段工藝中，以模塊化的方式，將光感測元件之類的半導體元件100(或芯片)切割并封裝至基板、導線架或其它類型的承載器110上，最后再藉由印刷電路板120或其它印刷線路，例如軟式印刷電路板加以電性連接，以構成一光感測模塊或影像感測模塊。此外，光感測模塊的分辨率愈高，表示所定義的照光區(qū)域愈大，且照光區(qū)域內(nèi)部的光二極管陣列(未顯示)的密度也愈高。
值得注意的是，現(xiàn)有光感測元件于封裝完成之后，必須先將一鏡頭130組裝于光感測模塊上，以增加光通量，并配置一紅外線阻斷層(IR CuttingFilm)140于鏡頭與光感測模塊之間，用來阻斷非可見光的照射，而鏡頭130以及紅外線阻斷層140必須以一固定架(Holder)150加以固定，因此其組裝后的體積非常的大。此外，在模塊化的過程中，其后段工藝常因切割所產(chǎn)生的微?；蚍庋b環(huán)境的微粒過多而降低光感測模塊的合格率。此外，鏡頭130與紅外線阻斷層140的封裝作業(yè)無法在后段工藝中一貫完成，同樣也降低封裝的效率。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的就是在提供一種半導體制造方法，將紅外線阻斷層的制造方法結合于半導體的前段工藝中，以提高光感測模塊的制造品質(zhì)。
本發(fā)明的另一目的是提供一種光感測模塊，用來簡化光感測模塊的封裝工藝，并縮小光感測模塊的體積。
為達本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提出一種半導體制造方法，首先提供一晶片，而晶片至少具有一有源元件以及一光二極管陣列，分別位于晶片的有源層上，且晶片的表面還具有一金屬內(nèi)連線層，分別與有源元件以及光二極管陣列的柵極相電連接，此外，晶片的表面還具有一照光區(qū)域，位于該光二極管陣列的上方。接著，形成至少一微透鏡于晶片的照光區(qū)域上，之后再形成一阻斷層于微透鏡上。
為達本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提出一種光感測模塊，主要由一襯底、一有源層、一金屬內(nèi)連線層、至少一微透鏡以及一阻斷層所構成。有源層配置于該襯底上，該有源層至少具有一有源元件以及一光二極管陣列，而光二極管陣列與有源元件以金屬內(nèi)連線層而相電連接。此外，微透鏡配置于最外層的金屬內(nèi)連線層的表面上，且覆蓋于該光二極管陣列之上，微透鏡之上還配置一阻斷層。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實施例所述，上述的微透鏡以及阻斷層的制作在半導體制造方法中一并完成，之后再進行模塊化的步驟，以將此光感測元件切割并封裝至基板、導線架或其它類型的承載器上，并構成一光感測模塊或一影像感測模塊。
本發(fā)明在芯片制作完成之后，可結合低溫磁控濺射設備來沉積二氧化硅以作為保護層及封膠材料，并在其上涂布紅外線阻斷層，并結合芯片于軟片(Chip On Film，COF)的封裝技術，可以一貫作業(yè)，并節(jié)省封裝的時間與成本，更可避免微粒污染。
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉一優(yōu)選實施例，并配合附圖，作詳細說明如下。


圖1顯示現(xiàn)有一種光感測元件的封裝結構的示意圖；圖2A～2D依序顯示本發(fā)明一優(yōu)選實施例的一種半導體制造方法的流程示意圖。
附圖標記說明100 半導體元件 110 承載器120 印刷電路板 130 鏡頭140 紅外線阻斷層150 固定架200 晶片200a 芯片202 N型阱 204 P型阱206 柵極氧化物層210 有源層212 有源元件214 光二極管陣列220 金屬內(nèi)連線層222 第一金屬層224 保護層 226 第二金屬層228 焊接墊 230 照光區(qū)域240 微透鏡 242 保護層244 阻斷層 246 開口248 異方性導電膠250 軟片承載器具體實施方式
請參考圖2A～2E，其依序顯示本發(fā)明一優(yōu)選實施例的一種半導體制造方法的流程示意圖。請參考圖2A，提供一晶片200，而晶片200上經(jīng)由多道掩模工藝來形成有源層210的有源元件212以及光二極管陣列214，其中有源元件212例如為金屬氧化物半導體(MOS)晶體管，常見的有PMOS晶體管或CMOS晶體管。PMOS晶體管一般位于N型阱202的硅襯底(即晶片)200的表面上，而光二極管陣列214可位于P型阱204的硅襯底200的表面上，之后再形成柵極氧化物層(gate oxide)206以區(qū)隔有源元件212與光二極管陣列214。接著再利用第二道掩模工藝來決定有源元件212以及光二極管陣列214的柵極(源極以及漏極)結構的接點窗口，用來接觸金屬內(nèi)連線220的導體材料，例如以濺射法所沉積的鋁合金。此外，金屬內(nèi)連線層220的第一金屬層222與第二金屬層226之間還沉積一保護層224，例如為絕緣能力良好的介電材料如二氧化硅，以防止短路。接著，金屬內(nèi)連線層220的最外層表面上，同樣以掩模工藝定義出焊接墊228的接觸窗口，以作為集成電路對外連接的接點。至此，集成電路的前段制作大致完成。
同樣請參考圖2A，在集成電路的前段工藝中，再以掩模工藝來定義出一照光區(qū)域230，而位于照光區(qū)域230的光二極管陣列214可接受外來的可見光的照射，并將光子轉換成電信號，經(jīng)由有源元件212以及金屬內(nèi)連線220傳輸至外界，以構成一光感測元件。接著，在照光區(qū)域230的表面上形成一微透鏡240或一組微透鏡陣列，對應于照光區(qū)域230的光二極管陣列214，以增加其光通量。其中，微透鏡240的材料可為高分子聚合物，其形成的方式可藉由高分子材料的表面張力作用而以曲面輪廓的形狀，來達成聚光的效果，且微透鏡240的制作成本低且效果良好，因此不需先完成模塊化的作業(yè)之后，再來組裝透鏡以及紅外線阻斷層等復雜的封裝程序，其制作流程可連貫，故可減少封裝的時間與成本。
接著，請參考圖2B，形成一阻斷層244于微透鏡240之上。阻斷層244例如用來阻止紅外線或遠紅外線的照射，并可讓可見光通過以照射至光二極管陣列214中。在本實施例中，阻斷層244與微透鏡240之間還具有一保護層242，例如以低溫磁控濺射設備所沉積的二氧化硅形成，并以化學機械研磨(CMP)機臺進行平坦化的工藝，而阻斷層244可以涂布或濺射的方式，覆蓋于保護層242的平坦表面。另外，阻斷層244亦可以濺射的方式直接覆蓋于微透鏡240的曲面上。
請參考圖2C及2D，上述的阻斷層244可經(jīng)由構圖的步驟，最常見的方式例如微影蝕刻來定義其開口246的位置以及大小，如此未被阻斷層244覆蓋的焊接墊228的表面上則形成一開口246。其中，阻斷層244以及微透鏡240的制作可于半導體的前段工藝中完成，因此，在后段工藝中，僅需將元件切割成獨立的芯片200a之后，再進行模塊化制造方法，以將芯片200a藉由導線而焊接在一基板、一導線架或其它類型的承載器(未顯示)上。或是，芯片200a的焊接墊228亦可藉由一異方性導電膠(ACF)248而連接至一軟片式承載器250上，以構成圖2D所示的芯片于軟片上(COF)的光感測模塊。
綜上所述，本發(fā)明的半導體制造方法具有下列優(yōu)點(1)光感測元件的微透鏡以及阻斷層的制作在半導體制造方法中一并完成，之后再進行模塊化的步驟，以將此光感測元件切割并封裝。因此，整個制造方法一貫作業(yè)，故可節(jié)省封裝的時間與成本，更可避免切割所造成的微粒污染。
(2)本半導體的前段工藝可結合一阻斷層的工藝，其中阻斷層可直接形成于微透鏡的曲面上，或先形成于一保護層于微透鏡上，之后再覆蓋一阻斷層于保護層的表面上。因此，最后所形成的光感測模塊其體積可達到最小化，不占用空間，且結構完備，并使得光感測模塊的制造合格率進一步提高。
雖然本發(fā)明已結合一優(yōu)選實施例披露如上，然其并非用來限定本發(fā)明，任何本領域內(nèi)的技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍以權利要求所界定的為準。
權利要求
1.一種半導體制造方法，至少包括提供一晶片，該晶片至少具有一有源元件以及一光二極管陣列，分別位于該晶片上，且該晶片上具有一金屬內(nèi)連線層，分別與該有源元件以及該光二極管陣列相電連接，而該金屬內(nèi)連線層具有多個焊接墊，位于最外層的該金屬內(nèi)連線層的表面上，且該晶片還具有一照光區(qū)域，位于該光二極管陣列的上方；形成至少一微透鏡于該晶片的該照光區(qū)域上；以及形成一阻斷層于該微透鏡之上。
2.如權利要求1所述的半導體制造方法，其中該阻斷層直接覆蓋于該微透鏡的曲面上。
3.如權利要求1所述的半導體制造方法，其中形成該阻斷層之前，還包括先形成一保護層于該微透鏡上，接著再覆蓋該阻斷層于該保護層上。
4.如權利要求1所述的半導體制造方法，其中形成該阻斷層之后，還包括構圖該阻斷層，以形成多個開口，并暴露出該些焊接墊。
5.如權利要求1所述的半導體制造方法，還包括切割該晶片，以形成獨立分開的芯片。
6.一種光感測模塊，至少包括一襯底；一有源層，配置于該襯底上，該有源層至少具有一有源元件以及一光二極管陣列；一金屬內(nèi)連線層，配置于該有源層上，該金屬內(nèi)連線層分別電性連接該有源元件與該光二極管陣列，且最外層的該金屬內(nèi)連線層的表面還具有多個焊接墊；至少一微透鏡，配置于最外層的該金屬內(nèi)連線層的表面上，且覆蓋于該光二極管陣列之上；以及一阻斷層，配置于該微透鏡之上。
7.如權利要求6所述的光感測模塊，其中該阻斷層覆蓋于該微透鏡的曲面上。
8.如權利要求6所述的光感測模塊，還包括一保護層，配置于該阻斷層與該微透鏡之間。
9.如權利要求6所述的光感測模塊，其中該阻斷層具有多個開口，分別暴露出該些焊接墊。
10.如權利要求6所述的光感測模塊，其中該阻斷層是一紅外線阻斷層。
11.如權利要求6所述的光感測模塊，其中該微透鏡的材料包括高分子聚合物。
12.如權利要求6所述的光感測模塊，還包括一承載器，與該些焊接墊電性連接。
13.如權利要求12所述的光感測模塊，其中該承載器包括一基板、一導線架以及一軟片式承載器其中之一。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種半導體制造方法，結合一阻斷層的工藝于半導體的前段工藝中。其中，阻斷層可直接形成于微透鏡的曲面上，或先形成于一保護層于微透鏡上，之后再覆蓋一阻斷層于保護層的表面上。因此，最后所形成的光感測模塊其體積可達到最小化，并且可使封裝工藝一貫作業(yè)，故可節(jié)省封裝的時間與成本，更可避免切割所造成的微粒污染。
文檔編號H01L27/14GK1607672SQ20031010121
公開日2005年4月20日 申請日期2003年10月15日 優(yōu)先權日2003年10月15日
發(fā)明者孫正光, 李光興, 潘瑞祥 申請人:聯(lián)華電子股份有限公司