專利名稱：一種圖像傳感器的芯片尺度封裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的芯片尺度封裝領(lǐng)域，尤其涉及一種圖像傳感器芯 片尺度封裝方法。
背景技術(shù)：
目前，芯片尺度封裝(chip scale packaging)已經(jīng)成為消費類電子產(chǎn)品的主 流封裝技術(shù)。芯片尺度封裝融合了大規(guī)模集成電路十分成熟的微加工工藝，使 得電子器件越來越微型化，電子產(chǎn)品越來越輕巧，越來越功能多樣化。
常見的消費電子產(chǎn)品中的圖像傳感器通常是電荷耦合器件(CCD)傳感器 或CMOS圖像傳感器。這類圖像傳感器芯片尺度的封裝，通常都是在晶圓(wafer) 上制作好圖像傳感器的傳感電路部分，通過硅貫通電極方法實現(xiàn)傳感電路與圖 像傳感器光學(xué)元件的連接。硅貫通電極(through silicon via )技術(shù)的出現(xiàn)使得這 些圖像傳感器可進(jìn)行更小尺寸的芯片尺度封裝，使圖像傳感器的封裝密度得到 更進(jìn)一步的提高。硅貫通電極技術(shù)通常包括硅過孔刻蝕步驟、絕緣層淀積步驟、 過孔底部開孔步驟、金屬電極形成步驟等。
傳統(tǒng)的方法均是先在晶圓上制備圖像傳感器的光學(xué)元件，然后制作硅貫通 電極。由于光學(xué)元件較脆弱，高溫承受能力差，因此在已制備光學(xué)元件的晶圓 上，硅貫通電極制作中的絕緣層淀積溫度不宜過高。目前淀積絕緣層材料為硅 氧化物材料，淀積溫度一般不超過200。C。在這樣的溫度范圍下硅氧化物絕緣層 的質(zhì)地容易不均勻，質(zhì)量較差。硅貫通電極的制作步驟易使已制作在晶圓上的 光學(xué)元件變形或受污染和損傷。從而導(dǎo)致圖像傳感器芯片性能的不穩(wěn)定，良品 率降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種圖像傳感器芯片尺度封裝方法，以解決圖像傳感器的光學(xué)元件在封裝過程中易變形或受到污染損傷的問題和硅貫通制作中淀 積的絕緣層質(zhì)量較差的問題。
為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明的圖像傳感器的芯片尺度封裝方法，所述圖 像傳感器包括具有傳感電路的晶圓和光學(xué)元件，該方法包括先在所述晶圓上進(jìn) 行硅貫通電極的制作；然后在晶圓上制備圖像傳感器的光學(xué)元件。
所述晶圓上已制作好硅貫通電極連接的金屬壓焊點。所述硅貫通電極的制 作包括硅過孔刻蝕步驟、絕緣層淀積步驟、過孔底部開通步驟、金屬電極形成
步驟。所述絕緣層淀積的溫度范圍包括300 40(TC。所述的硅過孔刻蝕步驟之前
還包括加入晶圓打薄、拋光步驟。所述的晶圓拋光、打薄步驟之前還包括在晶 圓上加載上硅襯底。所述的加載上硅襯底是通過在晶圓上面涂敷粘附劑來加載。 所述制備圖像傳感器的光學(xué)元件在制備所述光學(xué)元件之前加入先去除所述 上硅襯底和后加載下硅襯底兩個步驟?；蛟谒鲋苽鋱D像傳感器的光學(xué)元件在 制備所述光學(xué)元件之前加入先去除所述上硅襯底和后加載下硅襯底兩個步驟。 所述加載下硅襯底是通過在晶圓背面涂敷粘附劑來加載。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的圖像傳感器的芯片尺度封裝方法通過將光學(xué)元 件的制備步驟放在硅貫通電極形成的步驟之后，可有效解決傳統(tǒng)圖像傳感器芯 片尺度封裝方法中光學(xué)元件易在硅貫通電極的制作過程中變形或受污染損傷的 問題，同時可提高硅貫通電極制備中絕緣層淀積溫度，保證絕緣層質(zhì)量，提高 光學(xué)元件性能可靠性和穩(wěn)定性，最終保證圖像傳感器的芯片尺度封裝的良品率。


通過以下實施例并結(jié)合其附圖的描述，可以進(jìn)一步理解其發(fā)明的目的和特
點。其中，附圖為
圖1是本發(fā)明的硅貫通電極形成的流程圖。
圖2是本發(fā)明的圖像傳感器光學(xué)元件的制備過程流程圖。
圖3是本發(fā)明的圖像傳感器光學(xué)元件的另 一制備過程流程圖。
圖4是本發(fā)明的圖像傳感器封裝中覆蓋保護(hù)層示意圖。
圖5是本發(fā)明的圖像傳感器的芯片尺度封裝整個流程圖。
圖6是本發(fā)明的圖像傳感器的芯片尺度封裝另 一 流程示意圖。
具體實施例方式
以下將對本發(fā)明的圖像傳感器芯片尺度封裝方法作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。所 述圖像傳感器包括已做好圖像傳感器特定功能的傳感電路部分的晶圓和圖像傳 感器的光學(xué)元件。芯片尺度封裝方法用以實現(xiàn)圖像傳感器的微型光學(xué)元件與晶 圓上傳感器傳感電路部分的連接，提高圖像傳感器的封裝密度。
本發(fā)明的具體實施例包括先在已做好圖像傳感器傳感電路部分的晶圓上進(jìn)
行硅貫通電極的制作。通常硅貫通電極的制作包括硅過孔(Through hole)刻蝕步 驟、絕緣層淀積步驟、過孔底部開通步驟、金屬電極形成步驟。其中絕緣層淀 積步驟中絕緣層通常采用硅氧化物。目前為滿足更小和更高密度圖像傳感器的 芯片尺度封裝，會在硅過孔刻蝕步驟之前進(jìn)行晶圓的打薄和拋光步驟，如果晶 圓的厚度薄到幾個到幾十個微米時，會在晶圓上加載上硅襯底(dummy substrate ) 以便進(jìn)行硅貫通電極的制作。上硅襯底的加載一般是通過在晶圓上涂敷粘附劑 來力口載。
上述硅貫通電極的制作過程請參閱圖1,圖1中晶圓上1已制作好^6圭貫通電
極連接的金屬壓焊點4,硅貫通電極制作過程包括先在晶圓1上涂敷粘附劑2 加載上硅襯底3;然后對晶圓l進(jìn)行打薄、拋光；最后在拋光后的晶圓1以特定 掩模版圖案進(jìn)行硅過孔5刻蝕，再淀積硅氧化物以隔絕晶圓1與即將形成的銅 電極6,進(jìn)一步地，刻蝕掉孔底部的氧化物打通硅過孔5底部以使即將形成的銅 電極6與金屬壓焊點4形成良好的接觸，進(jìn)一步地，可采用化學(xué)電鍍方法形成 銅電極6。這樣就完成了晶圓上的硅貫通電極的制作。
然后在上述所述制作好的硅貫通電極的晶圓上制備圖像傳感器的光學(xué)元 件。制備步驟請參閱圖2或圖3,如圖2所示該步驟包括去除上硅襯底3以及 晶圓上的粘附劑2的步驟、涂敷粘附劑7、加載下硅襯底8、制備光學(xué)元件9、 去除下粘附劑7和下硅襯底8。如圖3所示的該步驟包括涂敷粘附劑7、加載下 硅襯底8、去除粘附劑2和上硅襯底3步驟、制備光學(xué)元件9、去除下粘附劑7 和下硅襯底8。圖2或圖3中加載下硅襯底8是通過在晶圓背面涂敷粘附劑7來 加載的。采用圖2或圖3的方法均可實現(xiàn)在晶圓上制備圖像傳感器的光學(xué)元件 步驟。
一般在制備圖像傳感器的光學(xué)元件后會在在晶圓上覆蓋一層圖像傳感器的保護(hù)層10。請參見圖4，覆蓋的保護(hù)層為玻璃層，且在保護(hù)層和晶圓的鉛壓焊 點之間加入隔離墊片11。
參閱圖5，圖5是基于圖2的圖像傳感器的光學(xué)元件制備過程的整個圖像傳 感器的芯片尺度封裝方法的整個流程圖。參閱圖6,圖6是基于圖3的圖像傳感 器的光學(xué)元件制成過程的另 一 圖像傳感器芯片尺度封裝方法的流程圖。
權(quán)利要求
1、一種圖像傳感器的芯片尺度封裝方法，所述圖像傳感器包括具有傳感電路的晶圓和光學(xué)元件，其特征在于，所述芯片尺度封裝方法包括先在所述晶圓上進(jìn)行硅貫通電極的制作；然后在晶圓上制備圖像傳感器的光學(xué)元件。
2、 如權(quán)利要求1所迷的芯片尺度封裝方法，其特征在于所述晶圓上已制 作好硅貫通電極連接的金屬壓焊點。
3、 如權(quán)利要求1所述的芯片尺度封裝方法，其特征在于所述硅貫通電極 的制作包括硅過孔刻蝕步驟、絕緣層淀積步驟、過孔底部開通步驟、金屬電極 形成步驟。
4、 如權(quán)利要求3所述的芯片尺度封裝，其特征在于所述絕緣層為硅氧化 物層或硅氮化物層。
5、 如權(quán)利要求4所迷的芯片尺度封裝方法，其特征在于所述絕緣層的淀 積溫度范圍包括300 400°C 。
6、 如權(quán)利要求3所述的芯片尺度封裝方法，其特征在于所述的硅過孔刻 蝕步驟之前還包括加入晶圓打薄、拋光步驟。
7、 如權(quán)利要求6所述的芯片尺度封裝方法，其特征在于所述晶圓打薄、 拋光步驟之前還包括在晶圓上加載上硅襯底。
8、 如權(quán)利要求7所述的芯片尺度封裝方法，其特征在于所述的加載上硅 襯底是通過在晶圓上面涂敷粘附劑來加載。
9、 如權(quán)利要求6所述的芯片尺度封裝方法，其特征在于所述制備圖像傳 感器的光學(xué)元件在制備所述光學(xué)元件之前先去除所述上硅襯底，后加載下硅襯 底。
10、 如權(quán)利要求6所述的芯片尺度封裝方法，其特征在于所迷制備圖像 傳感器的光學(xué)元件在制備所述光學(xué)元件之前先加載下硅襯底，后去除所述上硅^M。
11、 如權(quán)利要求9或IO所述的芯片尺度封裝方法，其特征在于所述加載 下硅襯底是通過在晶圓背面涂敷粘附劑來加載。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種圖像傳感器的芯片尺度封裝方法，所述圖像傳感器包括具有傳感電路的晶圓和光學(xué)元件，該芯片尺度封裝方法包括先在所述晶圓上進(jìn)行硅貫通電極的制作；然后在晶圓上制備圖像傳感器的光學(xué)元件。該方法通過將光學(xué)元件的制備步驟放在硅貫通電極形成的步驟之后，可有效解決傳統(tǒng)圖像傳感器的芯片尺度封裝方法中圖像傳感器的光學(xué)元件易在硅貫通電極形成過程中受變形，污染或損傷的問題，保證光學(xué)元件性能可靠性和穩(wěn)定性，同時可提高硅貫通電極制備中絕緣層淀積溫度，確保絕緣層質(zhì)量良好，最終提高圖像傳感器的芯片尺度封裝的良品率。
文檔編號H01L21/50GK101419921SQ20071004736
公開日2009年4月29日 申請日期2007年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月24日
發(fā)明者三重野文健, 鮑震雷 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司