影像傳感器封裝結(jié)構(gòu)及其晶圓級制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種影像傳感器封裝結(jié)構(gòu)及其晶圓級制備方法，使用內(nèi)側(cè)壁呈齒條狀，且高于100微米的圍堰代替低的光刻膠聚合物圍堰，增加了圍堰的高度，透光蓋板表面污染顆粒與感光區(qū)的距離增加，光線經(jīng)顆粒阻擋到達感光區(qū)的影響面積變??；圍堰內(nèi)側(cè)壁呈齒條狀，且齒槽為弧形，可使圍堰內(nèi)側(cè)壁粗糙，無法形成鏡面，從而有效抑制斜射光線或感光區(qū)反射光線在圍堰內(nèi)側(cè)壁的反射，減少入射到感光區(qū)的干擾光線，提高成像質(zhì)量。在透光蓋板四周外壁包覆一層遮光層，阻擋了光線從透光蓋板側(cè)面或遠端斜射入空腔內(nèi)，影響拍攝畫質(zhì)。
【專利說明】
影像傳感器封裝結(jié)構(gòu)及其晶圓級制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體芯片的晶圓級封裝，尤其涉及一種影像傳感器封裝結(jié)構(gòu)及其晶圓級制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]影像傳感器的晶圓級封裝方案，目前主流是由普通玻璃蓋板及其表面的低于70微米的光刻膠聚合物圍堰與影像傳感器的晶圓功能面鍵合，各圍堰分別對應(yīng)各圖像傳感器芯片，使得感光區(qū)位置形成密封空腔。在晶圓非功能面進行TSV制程，并制備金屬線路將功能面的焊墊通過TSV開口，引到晶圓非功能面。在非功能面上制備凸點后，切割形成單顆芯片。
[0003]但是，目前的封裝方案主要是針對中低像素的影像傳感器，隨著像素及拍攝質(zhì)量要求的提高，上述封裝方案的玻璃外污染對入射到感光區(qū)的光線產(chǎn)生的影響必須最小化，光線在各結(jié)構(gòu)件上的反射也需要嚴格控制，炫光、鬼影等現(xiàn)象對拍攝質(zhì)量的干擾不容忽視了。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種影像傳感器封裝結(jié)構(gòu)及其晶圓級制備方法，可有效抑制光線在圍堰側(cè)壁的反射，降低透光蓋板表面污染對成像的不良影響，減少入射到感光區(qū)的干擾光線，提高成像質(zhì)量。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:
[0006]—種影像傳感器封裝結(jié)構(gòu)，包括功能面含有至少一感光區(qū)及若干焊墊的影像傳感器芯片，所述功能面上粘合一圍護所述感光區(qū)的圍堰，所述圍堰內(nèi)側(cè)壁剖面呈上下延伸的齒條狀，且齒條的每個齒槽呈弧形;所述圍堰上貼一透光蓋板，覆蓋所述感光區(qū)。
[0007]進一步的，所述圍堰高度不小于100微米，所述圍堰的內(nèi)側(cè)壁垂直或者具有一定傾角。
[0008]進一步的，所述圍堰內(nèi)側(cè)壁每個齒槽寬度為0.5μηι?3μηι，深度為0.2μηι?Ιμπι。
[0009]進一步的，所述透光蓋板為濾光玻璃或者鍍膜玻璃。
[0010]進一步的，所述透光蓋板尺寸小于所述圍堰的側(cè)壁尺寸，且大于所述圍堰的空腔尺寸。
[0011 ]進一步的，所述透光蓋板側(cè)面及外表面覆蓋有遮光層，且所述遮光層至少暴露出所述透光蓋板上對應(yīng)感光區(qū)的區(qū)域。
[0012]進一步的，所述影像傳感器芯片的非功能面制作有引出功能面焊墊電性的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。
[0013]—種影像傳感器封裝結(jié)構(gòu)的晶圓級封裝方法，包括以下步驟:
[0014]a、提供一基板，在基板上制作若干穿透基板的空腔，空腔邊緣為圍堰，所述圍堰的側(cè)壁剖面呈自上而下延伸的齒條狀，且齒條的每個齒槽呈弧形；
[0015]b、在基板正面上對應(yīng)每個空腔的位置粘貼一透光蓋板；
[0016]C、在透光蓋板側(cè)面及外表面上覆蓋遮光層，該遮光層覆蓋住透光蓋板的側(cè)面，且至少暴露出所述透光蓋板上對應(yīng)感光區(qū)的區(qū)域；
[0017]d、提供一具有若干影像傳感器芯片的晶圓，將基板背面與晶圓功能面鍵合，使基板上的空腔罩住其對應(yīng)的影像傳感器芯片的感應(yīng)區(qū)，并在晶圓背部進行TSV制程，將功能面焊墊引出到晶圓背面；
[0018]e、切割形成單顆影像傳感器封裝結(jié)構(gòu)。
[0019]進一步的，所述基板材質(zhì)為硅，所述圍堰的齒條狀側(cè)壁使用Bosch工藝形成。
[0020]進一步的，所述遮光層采用注塑或者嵌套或者貼膜或者光刻方式制備。
[0021]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提供一種影像傳感器封裝結(jié)構(gòu)及其晶圓級制備方法，使用內(nèi)側(cè)壁呈齒條狀，且高于100微米的圍堰代替低的光刻膠聚合物圍堰，增加了圍堰的高度，透光蓋板表面污染顆粒與感光區(qū)的距離增加，光線經(jīng)顆粒阻擋到達感光區(qū)的影響面積變??；圍堰內(nèi)側(cè)壁呈齒條狀，且齒槽為弧形，可使圍堰內(nèi)側(cè)壁粗糙，無法形成鏡面，從而有效抑制斜射光線或感光區(qū)反射光線在圍堰內(nèi)側(cè)壁的反射，減少入射到感光區(qū)的干擾光線，提高成像質(zhì)量。在透光蓋板四周外壁包覆一層遮光層，阻擋了光線從透光蓋板側(cè)面或遠端斜射入空腔內(nèi)，影響拍攝畫質(zhì)。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明實施例影像傳感器封裝結(jié)構(gòu)剖面示圖；
[0023]圖2a為本發(fā)明實施例圍堰齒條狀內(nèi)側(cè)壁的剖面示圖；
[0024]圖2b為本發(fā)明實施例圍堰齒條狀內(nèi)側(cè)壁的立體示圖；
[0025]圖3為本發(fā)明實施例影像傳感器封裝結(jié)構(gòu)的晶圓級制作流程圖；
[0026]圖4a為本發(fā)明在基板上制作圍堰的俯視圖；
[0027]圖4b為本發(fā)明在基板上制作圍堰的剖視圖(圖4a中虛線處)；
[0028]圖5a為本發(fā)明在圍堰上貼上單顆透光蓋板的俯視圖；
[0029]圖5b為本發(fā)明在圍堰上貼上單顆透光蓋板的剖視圖(圖5a中虛線處)；
[0030]圖6為本發(fā)明在透光蓋板側(cè)面及外表面邊緣位置制作遮光層的剖視圖；
[0031 ]圖7為本發(fā)明在晶圓背部進行TSV制程剖視圖；
[0032]結(jié)合附圖做以下說明:
[0033]1-影像傳感器芯片，2-圍堰，3-空腔，4-透光蓋板，5-遮光層，6-焊墊，7-開口，8-金屬線路，9-導(dǎo)電體。
【具體實施方式】
[0034]為使本發(fā)明的技術(shù)方案能夠更加易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做詳細的說明。為方便說明，實施例附圖的結(jié)構(gòu)中各組成部分未按正常比例縮放，故不代表實施例中各結(jié)構(gòu)的實際相對大小。其中所說的結(jié)構(gòu)或面的上面或上側(cè)，包含中間還有其他層的情況。
[0035]本發(fā)明實施例如圖1所示，一種影像傳感器封裝結(jié)構(gòu)，包括功能面含有至少一感光區(qū)及若干焊墊6的影像傳感器芯片I，所述功能面上粘合一圍堰2，所述圍堰的空腔3罩住所述感光區(qū)，所述圍堰的側(cè)壁覆蓋在感光區(qū)外圍的芯片表面上，所述圍堰內(nèi)側(cè)壁剖面呈上下延伸的齒條狀，且齒條的每個齒槽呈弧形;所述圍堰上貼一透光蓋板4。其中，若干焊墊作為影像傳感器芯片功能面的電性引出端，圍堰的空腔截面積至少大于感光區(qū)的面積，便于光線入射到感光區(qū)，形成圖像信息。
[0036]圍堰內(nèi)側(cè)壁非光滑平整，而是呈上下延伸的齒條狀，且齒條的每個齒槽呈弧形，具體可為陣列排布的許多微小的圓弧依次連接成齒條狀，如圖2a和圖2b所示。該內(nèi)側(cè)壁圓弧形狀使外入光線在側(cè)壁的鏡面反射降低，減少了光線干擾。優(yōu)選的，所述圍堰內(nèi)側(cè)壁每個齒槽寬度為0.5μηι?3μηι，深度為0.2μηι?Ιμπι。
[0037]圍堰為擋光(可見光)材料，優(yōu)選的為低CTE材料，如硅，圍堰厚度可以為30μπι至700μπι不等。
[0038]優(yōu)選的，所述圍堰高度不小于100微米，所述圍堰的內(nèi)側(cè)壁垂直或者具有一定傾角。如封裝的影像傳感器像素大于等于500萬像素，圍堰高度至少做到ΙΟΟμπι以上。圍堰內(nèi)側(cè)壁可垂直于感光區(qū)平面，在其他實施例中，還可以與感光區(qū)平面呈一定角度，即圍堰空腔上開口大于下開口，或者小于下開口。
[0039]優(yōu)選的，透光蓋板尺寸大于圍堰空腔尺寸并小于圍堰尺寸，形成密閉的圍堰空腔，且與圍堰外側(cè)邊緣有一定間距。透光蓋板的外表面以及側(cè)面包封一層遮光材料，形成遮光層5，阻擋光線從透光蓋板側(cè)面或者遠端斜射入內(nèi)。遮光層可完全填充玻璃與圍堰外側(cè)的間隙，也可部分填充，僅保證透光蓋板側(cè)面覆蓋有遮光材料。這樣設(shè)計透光蓋板是為了使影像傳感器芯片感光區(qū)能捕捉到外界光線，并保護感光區(qū)不受外界環(huán)境的污染。較優(yōu)的，透光蓋板為濾光玻璃或者鍍膜玻璃，濾除或者反射掉紅外光線。玻璃的厚度可由實際情況選定，50μπι 至 300μηι 不等。
[0040]影像傳感器芯片的非功能面制作有引出功能面焊墊電性的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的絕緣、保護層。本實施例使用公知的TSV技術(shù)，打開焊墊上的阻擋材料，形成暴露焊墊的開口 7，再于開口 7內(nèi)制備金屬線路8，并延伸到非功能面，進行重新布線。金屬線路材質(zhì)包括鋁、鈦、鉻、鎢、銅、鎳、金、銀、錫中的一種或幾種。金屬線路與影像傳感器襯底之間做好絕緣，且金屬線路上制作保護層防止環(huán)境的侵蝕，由于是現(xiàn)有較常見的組成結(jié)構(gòu)，這里不再贅述，并在附圖上做了簡化，未示出。
[0041]金屬線路上合適位置植有便于外部電連接的導(dǎo)電體9，如焊球(solder ball)、焊料凸點(solder bump)或金屬柱凸點(piliar)，其材質(zhì)包括鈦、絡(luò)、媽、銅、鎳、金、銀、錫中的一種或幾種。如圖1所示的導(dǎo)電體以錫球為例。
[0042]—種影像傳感器封裝結(jié)構(gòu)的晶圓級封裝方法，如圖3所示，具體包括如下步驟:
[0043]首先，提供一基板，該基板有一定的機械強度，且為遮光材料，如硅。在其他實施例中，基板材質(zhì)還可以為FR4或塑封材料。在基板內(nèi)制作若干穿透基板的空腔3，空腔邊緣為圍堰，如圖4a所示的俯視圖及圖4b所示的剖面示圖。圍堰的側(cè)壁剖面呈自上而下延伸的齒條狀，且齒條的每個齒槽呈弧形，如圖2a和圖2b所示。如硅材質(zhì)基板，利用光刻工藝繪制出空腔位置圖案，再使用Bosch工藝，通過在反應(yīng)離子刻蝕的過程中，內(nèi)側(cè)壁沉積抗刻蝕層或鈍化層，及底部刻蝕兩工藝不斷循環(huán)進行，從而形成垂直性較好，內(nèi)側(cè)壁有很多圓弧形齒槽的齒條狀空腔，如圖2a和圖2b所示。這樣，可有效防止光線在空腔內(nèi)壁的鏡面反射，提高成像質(zhì)量。
[0044]然后，在基板正面的空腔上分別貼單顆玻璃，作為透光基板，如圖5a所示的俯視圖及圖5b所示的剖面示圖。該單顆玻璃可以是整塊玻璃蓋板切割形成。玻璃尺寸大于圍堰空腔尺寸并小于圍堰尺寸，形成密閉的圍堰空腔，且與圍堰外側(cè)邊緣有一定間距。這里玻璃是為了使影像傳感器感光區(qū)能捕捉到外界光線，并保護感光區(qū)不受外界環(huán)境的污染。較優(yōu)的，玻璃為濾光玻璃或者鍍膜玻璃，濾除或者反射掉紅外光線。玻璃的厚度可由實際情況選定，50μηι 至 300μηι 不等。
[0045]再然后，在基板正面覆蓋遮光層，該遮光層覆蓋住玻璃的側(cè)面，且至少暴露出玻璃上對應(yīng)感光區(qū)的區(qū)域，如圖6所示，遮光層包覆每顆玻璃側(cè)面，至少能擋住可見光以及紅外光。優(yōu)選的，遮光層材料為聚合物，可以用注塑、嵌套、貼膜或者光刻等方式制備。
[0046]接著，提供一具有若干影像傳感器芯片的晶圓，將基板背面與晶圓功能面鍵合，使基板上的空腔罩住其對應(yīng)的影像傳感器芯片的感應(yīng)區(qū)，并在晶圓背部進行TSV制程，將功能面焊墊引出到晶圓背面，如圖7所示。本實施例中，先打開焊墊上的阻擋材料，如硅、二氧化硅保護層等，形成暴露焊墊的開口，再于開口內(nèi)制備金屬線路，并延伸到非功能面，進行重新布線。金屬線路材質(zhì)包括鋁、鈦、鉻、鎢、銅、鎳、金、銀、錫中的一種或幾種。金屬線路與影像傳感器襯底之間做好絕緣，且金屬線路上制作保護層防止環(huán)境的侵蝕，由于是現(xiàn)有較常見的組成結(jié)構(gòu)，這里不再贅述，并在附圖上做了簡化，未示出。在金屬線路上合適位置植便于外部電連接的導(dǎo)電體，如焊球(801(161^311)、焊料凸點(801(161 bump)或金屬柱凸點(pillar)，其材質(zhì)包括鈦、鉻、鎢、銅、鎳、金、銀、錫中的一種或幾種。如圖7所示的導(dǎo)電體為錫球。
[0047]最后，切割形成單顆影像傳感器封裝結(jié)構(gòu)。
[0048]綜上，本發(fā)明提供一種影像傳感器封裝結(jié)構(gòu)及其晶圓級制備方法，使用內(nèi)側(cè)壁呈齒條狀，且高于100微米的圍堰代替低的光刻膠聚合物圍堰，增加了圍堰的高度，透光蓋板表面污染顆粒與感光區(qū)的距離增加，光線經(jīng)顆粒阻擋到達感光區(qū)的影響面積變??；圍堰內(nèi)側(cè)壁呈齒條狀，且齒槽為弧形，可使圍堰內(nèi)側(cè)壁粗糙，無法形成鏡面，從而有效抑制斜射光線或感光區(qū)反射光線在圍堰內(nèi)側(cè)壁的反射，減少入射到感光區(qū)的干擾光線，提高成像質(zhì)量。在透光蓋板四周外壁包覆一層遮光層，阻擋了光線從透光蓋板側(cè)面或遠端斜射入空腔內(nèi)，影響拍攝畫質(zhì)。
[0049]以上實施例是參照附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細說明。本領(lǐng)域的技術(shù)人員通過對上述實施例進行各種形式上的修改或變更，但不背離本發(fā)明的實質(zhì)的情況下，都落在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種影像傳感器封裝結(jié)構(gòu)，包括功能面含有至少一感光區(qū)及若干焊墊(6)的影像傳感器芯片(I)，其特征在于，所述功能面上粘合一圍護所述感光區(qū)的圍堰(2)，所述圍堰內(nèi)側(cè)壁剖面呈上下延伸的齒條狀，且齒條的每個齒槽呈弧形;所述圍堰上貼一透光蓋板(4)，覆蓋所述感光區(qū)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的影像傳感器封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述圍堰高度不小于100微米，所述圍堰的內(nèi)側(cè)壁垂直或者具有一定傾角。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的影像傳感器封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述圍堰內(nèi)側(cè)壁每個齒槽寬度為0.5μηι?3μηι，深度為0.2μηι?Ιμπι。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的影像傳感器封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述透光蓋板為濾光玻璃或者鍍膜玻璃。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的影像傳感器封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述透光蓋板尺寸小于所述圍堰的側(cè)壁尺寸，且大于所述圍堰的空腔尺寸。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的影像傳感器封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述透光蓋板側(cè)面及外表面覆蓋有遮光層(5)，且所述遮光層至少暴露出所述透光蓋板上對應(yīng)感光區(qū)的區(qū)域。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的影像傳感器封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述影像傳感器芯片的非功能面制作有引出功能面焊墊電性的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。8.一種影像傳感器封裝結(jié)構(gòu)的晶圓級封裝方法，其特征在于，包括以下步驟: a、提供一基板，在基板上制作若干穿透基板的空腔，空腔邊緣為圍堰，所述圍堰的側(cè)壁剖面呈自上而下延伸的齒條狀，且齒條的每個齒槽呈弧形； b、在基板正面上對應(yīng)每個空腔的位置粘貼一透光蓋板； C、在透光蓋板側(cè)面及外表面上覆蓋遮光層，該遮光層覆蓋住透光蓋板的側(cè)面，且至少暴露出所述透光蓋板上對應(yīng)感光區(qū)的區(qū)域； d、提供一具有若干影像傳感器芯片的晶圓，將基板背面與晶圓功能面鍵合，使基板上的空腔罩住其對應(yīng)的影像傳感器芯片的感應(yīng)區(qū)，并在晶圓背部進行TSV制程，將功能面焊墊引出到晶圓背面； e、切割形成單顆影像傳感器封裝結(jié)構(gòu)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的影像傳感器封裝結(jié)構(gòu)的晶圓級封裝方法，其特征在于，所述基板材質(zhì)為娃，所述圍堰的齒條狀側(cè)壁使用Bo s ch工藝形成。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的影像傳感器封裝結(jié)構(gòu)的晶圓級封裝方法，其特征在于，所述遮光層采用注塑或者嵌套或者貼膜或者光刻方式制備。
【文檔編號】H01L27/146GK105870145SQ201610460436
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年6月23日
【發(fā)明人】王曄曄, 馬力, 翟玲玲
【申請人】華天科技（昆山）電子有限公司