專利名稱：無硅通孔低成本圖像傳感器封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種晶圓級圖像傳感器封裝結(jié)構(gòu)。屬于半導(dǎo)體封裝技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
圖像傳感器是將外界光信號轉(zhuǎn)換成電信號，并且所獲電信號經(jīng)過處理，可以最終成像的半導(dǎo)體器件。晶圓級圖像傳感器封裝是新型的圖像傳感器封裝方式，相比于傳統(tǒng)引線健合封裝相比，具有封裝尺寸小、價(jià)格便宜、且下游組裝時(shí)感光區(qū)不易受污染等優(yōu)點(diǎn)，正在受到越來越多的關(guān)注。由于圖像傳感器的芯片電極或芯片內(nèi)部金屬層與感光區(qū)均位于芯片正面，所以晶圓級封裝就需要將芯片正面留作感光窗口，而將芯片內(nèi)部金屬層從芯片正面重新分布到芯片背面，以實(shí)現(xiàn)與外界的互聯(lián)。實(shí)現(xiàn)這種正背面轉(zhuǎn)移可以通過硅通孔(Through Silicon Via)互聯(lián)方法。硅通孔互聯(lián)即在芯片背面的硅本體上利用干法刻蝕的方法形成硅通孔、硅通孔的直徑在IOOum左右，深度在IOOum左右。然后對裸露出硅包括本體及孔內(nèi)的硅進(jìn)行絕緣化處理，以及需要在孔底部開出互聯(lián)窗口以便后續(xù)填充金屬與芯片內(nèi)部金屬層形成接觸。接著需要在孔內(nèi)填充金屬，以及重新分布金屬線路層。這種晶圓級圖像傳感器封裝方式由于引入了硅通孔互聯(lián)， 使得封裝結(jié)構(gòu)復(fù)雜；并且硅通孔互聯(lián)技術(shù)還不成熟，往往由于孔內(nèi)絕緣不好、互聯(lián)窗口不完整以及金屬填充不實(shí)的導(dǎo)致失效或可靠性不好，導(dǎo)致這類利用硅通孔互聯(lián)進(jìn)行的晶圓級圖像傳感器封裝存在工藝難度大、互聯(lián)可靠性低的問題。同時(shí)、硅通孔互聯(lián)工藝復(fù)雜性也導(dǎo)致采用該技術(shù)的晶圓級圖像傳感器封裝價(jià)格比較昂貴。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服當(dāng)前晶圓級圖像傳感器封裝方式的不足，提供具有結(jié)構(gòu)簡單、互聯(lián)可靠性好、工藝簡單、低成本的特點(diǎn)的無硅通孔低成本圖像傳感器封裝結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種無硅通孔低成本圖像傳感器封裝結(jié)構(gòu)，包括已經(jīng)設(shè)置有芯片內(nèi)部鈍化層、芯片內(nèi)部金屬層及感光區(qū)的芯片本體，在芯片本體的上表面設(shè)置隔離層，隔離層不覆蓋或者覆蓋于芯片感光區(qū)；在隔離層上設(shè)置透光蓋板，在隔離層不覆蓋于芯片感光區(qū)時(shí)，透光蓋板、隔離層及芯片本體之間形成空腔；在芯片本體上形成硅溝槽，且硅溝槽底部直接停止于芯片內(nèi)部鈍化層的下表面，使芯片內(nèi)部鈍化層下表面裸露出來；在芯片本體下表面、硅溝槽側(cè)壁及裸露出的芯片內(nèi)部鈍化層的下表面選擇性的設(shè)置絕緣層；在芯片內(nèi)部鈍化層和芯片內(nèi)部金屬層上形成貫穿孔，且貫穿孔停止于隔離層內(nèi)部； 在絕緣層表面及貫穿孔內(nèi)選擇性的形成金屬線路層；在絕緣層及金屬線路層上選擇性的設(shè)置線路保護(hù)層；在金屬線路層露出線路保護(hù)層的地方設(shè)置焊球。本實(shí)用新型無硅通孔低成本圖像傳感器封裝結(jié)構(gòu)，所述絕緣層在需要互聯(lián)處的預(yù)留窗口，且預(yù)留窗口尺寸大于后續(xù)貫穿孔尺寸。本實(shí)用新型無硅通孔低成本圖像傳感器封裝結(jié)構(gòu)，所述隔離層覆蓋感光區(qū)時(shí)，隔離層選用透光材料。[0008]本實(shí)用新型的有益效果是(1)通過形成硅溝槽并停止于芯片內(nèi)部鈍化層的表面，然后通過形成絕緣層、貫穿孔及孔內(nèi)填充布線的方法實(shí)現(xiàn)芯片電信號從芯片正面轉(zhuǎn)移到芯片背面；與硅通孔互聯(lián)相比，結(jié)構(gòu)相對簡單；而且由于形成的溝槽底部尺寸較大且芯片內(nèi)部鈍化層厚度較薄，后續(xù)的貫穿孔及孔內(nèi)填充布線工藝難度減小，避免了由于硅通孔內(nèi)金屬填充不實(shí)造成可靠性不良的問題。(2)絕緣層通過光刻的方法形成，絕緣層附著表面相對平坦，工藝比較簡單；而且絕緣層在需要互聯(lián)處的預(yù)留窗口，且預(yù)留窗口尺寸大于后續(xù)貫穿孔尺寸，這可以減少由于絕緣層與芯片內(nèi)部鈍化層熱膨脹系數(shù)(CTE)不匹配形成的應(yīng)力。(3)由于避免采用硅通孔互聯(lián)技術(shù)，封裝工藝簡化，封裝成本降低。

圖1為本實(shí)用新型無硅通孔低成本圖像傳感器封裝結(jié)構(gòu)的切面示意圖，圖示隔離層5沒有覆蓋于感光區(qū)4，從而形成空腔7。圖2為本實(shí)用新型無硅通孔低成本圖像傳感器封裝結(jié)構(gòu)的切面示意圖，圖示中隔離層5覆蓋于感光區(qū)4。優(yōu)選的，透光蓋板是光學(xué)玻璃。圖3為本實(shí)用新型無硅通孔低成本圖像傳感器封裝結(jié)構(gòu)互聯(lián)部分切面示意圖。圖中附圖標(biāo)記芯片本體1、芯片內(nèi)部鈍化層2、芯片內(nèi)部金屬層3、感光區(qū)4、隔離層5、透光蓋板 6、空腔7、硅溝槽8、絕緣層9、貫穿孔10、金屬線路層11、線路保護(hù)層12、焊球13。
具體實(shí)施方式
參見圖1和圖3，圖1為本實(shí)用新型無硅通孔低成本圖像傳感器封裝結(jié)構(gòu)(帶空腔型)的切面示意圖。圖3為本實(shí)用新型無硅通孔低成本圖像傳感器封裝結(jié)構(gòu)互聯(lián)部分切面示意圖。由圖1和圖3可以看出，本實(shí)用新型無硅通孔低成本圖像傳感器封裝結(jié)構(gòu)，包括已經(jīng)設(shè)置有芯片內(nèi)部鈍化層2、芯片內(nèi)部金屬層3及感光區(qū)4的芯片本體1，芯片內(nèi)部鈍化層、 芯片內(nèi)部金屬層及感光區(qū)均是圖像傳感器芯片本身具有的結(jié)構(gòu)，不屬于本實(shí)用新型專利涉及的封裝范疇。在芯片本體1的上表面設(shè)置隔離層5，隔離層5不覆蓋芯片感光區(qū)4。在隔離層5上設(shè)置透光蓋板6。透光蓋板6、隔離層5及芯片本體1之間形成空腔7。在芯片本體1上形成硅溝槽8，且硅溝槽8底部直接停止于芯片內(nèi)部鈍化層2的下表面，使芯片內(nèi)部鈍化層2下表面裸露出來。取決于芯片本身結(jié)構(gòu)、芯片內(nèi)部鈍化層厚度通常小于5μπι。在芯片本體1下表面、硅溝槽8側(cè)壁及裸露出的芯片內(nèi)部鈍化層2的下表面選擇性的設(shè)置絕緣層9。在芯片內(nèi)部鈍化層2和芯片內(nèi)部金屬層3上形成貫穿孔10，且貫穿孔10停止于隔離層5內(nèi)部。由于圖像傳感器的芯片內(nèi)部鈍化層及芯片內(nèi)部金屬層通常是多層，所以優(yōu)選的該封裝結(jié)構(gòu)中貫穿孔貫穿多層芯片內(nèi)部鈍化層及芯片內(nèi)部金屬層。在絕緣層9表面及貫穿孔10內(nèi)選擇性的形成金屬線路層11，從而將芯片的電氣信號從芯片內(nèi)部金屬層重新分布到芯片背面。在絕緣層9及金屬線路層11上選擇性的設(shè)置線路保護(hù)層12。在金屬線路層11露出線路保護(hù)層12的地方設(shè)置焊球13。所述絕緣層9在需要互聯(lián)處的預(yù)留窗口，且預(yù)留窗口尺寸大于后續(xù)貫穿孔尺寸，以減少由于絕緣層與芯片內(nèi)部鈍化層熱膨脹系數(shù)(CTE)不匹配形成的應(yīng)力。 圖2為本實(shí)用新型無硅通孔低成本圖像傳感器封裝結(jié)構(gòu)(不帶空腔型)的切面示意圖。相比于圖1，圖2的區(qū)別是隔離層5覆蓋于感光區(qū)4，從而不形成空腔7。隔離層5覆蓋感光區(qū)4時(shí)，隔離層5選用透光材料。
權(quán)利要求1.一種無硅通孔低成本圖像傳感器封裝結(jié)構(gòu)，包括已經(jīng)設(shè)置有芯片內(nèi)部鈍化層(2)、 芯片內(nèi)部金屬層(3)及感光區(qū)(4)的芯片本體(1)，其特征在于在芯片本體(1)的上表面設(shè)置隔離層(5)，隔離層(5)不覆蓋或者覆蓋于芯片感光區(qū)(4);在隔離層(5)上設(shè)置透光蓋板 (6)，在隔離層(5)不覆蓋于芯片感光區(qū)(4)時(shí)，透光蓋板(6)、隔離層(5)及芯片本體(1)之間形成空腔(7);在芯片本體(1)上形成硅溝槽(8)，且硅溝槽(8)底部直接停止于芯片內(nèi)部鈍化層(2)的下表面，使芯片內(nèi)部鈍化層(2)下表面裸露出來；在芯片本體(1)下表面、硅溝槽(8)側(cè)壁及裸露出的芯片內(nèi)部鈍化層(2)的下表面選擇性的設(shè)置絕緣層(9);在芯片內(nèi)部鈍化層(2)和芯片內(nèi)部金屬層(3)上形成貫穿孔(10)，且貫穿孔(10)停止于隔離層(5)內(nèi)部；在絕緣層(9)表面及貫穿孔(10)內(nèi)選擇性的形成金屬線路層(11)；在絕緣層(9)及金屬線路層(11)上選擇性的設(shè)置線路保護(hù)層(12)；在金屬線路層(11)露出線路保護(hù)層(12) 的地方設(shè)置焊球(13)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無硅通孔低成本圖像傳感器封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述絕緣層(9)在需要互聯(lián)處的預(yù)留窗口，且預(yù)留窗口尺寸大于后續(xù)貫穿孔尺寸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無硅通孔低成本圖像傳感器封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述隔離層(5)覆蓋感光區(qū)(4)時(shí)，隔離層(5)選用透光材料。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種無硅通孔低成本圖像傳感器封裝結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)包括芯片本體(1)，在芯片本體的上表面設(shè)置隔離層(5)，在隔離層上設(shè)置透光蓋板(6)；在芯片本體上形成硅溝槽(8)；在芯片本體下表面、硅溝槽(8)側(cè)壁及芯片內(nèi)部鈍化層(2)的下表面選擇性的設(shè)置絕緣層(9)；在芯片內(nèi)部鈍化層(2)和芯片內(nèi)部金屬層(3)上形成貫穿孔(10)；在絕緣層(9)表面及貫穿孔(10)內(nèi)選擇性的形成金屬線路層(11)；在絕緣層(9)及金屬線路層(11)上選擇性的設(shè)置線路保護(hù)層(12)；在金屬線路層(11)露出線路保護(hù)層(12)的地方設(shè)置焊球(13)本實(shí)用新型提供了具有結(jié)構(gòu)簡單、互聯(lián)可靠性好、工藝簡單、低成本的特點(diǎn)的無硅通孔低成本圖像傳感器封裝結(jié)構(gòu)。
文檔編號H01L27/146GK202231013SQ20112037118
公開日2012年5月23日 申請日期2011年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月8日
發(fā)明者張黎, 段珍珍, 賴志明, 陳棟, 陳錦輝 申請人:江陰長電先進(jìn)封裝有限公司