專利名稱：圖像傳感器的晶圓級封裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種圖像傳感器的晶圓級封裝方法。
背景技術(shù)：
圖像傳感器是一種能夠感受外部光線并將其轉(zhuǎn)換成電信號的傳感器。圖像傳感器通常采用半導(dǎo)體制造工藝進(jìn)行芯片制作。在圖像傳感器芯片制作完成后，再通過對圖像傳感器芯片進(jìn)行一系列封裝工藝從而形成封裝好的圖像傳感器，以用于諸如數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)等等的各種電子設(shè)備。 圖I示出了一種圖像傳感器的封裝結(jié)構(gòu)。如圖I所示，該封裝結(jié)構(gòu)包括圖像傳感器芯片11、封裝玻璃12、濾光玻璃片13、光學(xué)鏡頭14以及支架15。其中，封裝玻璃12被支撐側(cè)墻16支撐在圖像傳感器芯片11的感光面一側(cè)，以保護(hù)其下的感光區(qū)域17。濾光玻璃片13和光學(xué)鏡頭14被通過支架15支撐在封裝玻璃12上方，以用于在光線成像前，預(yù)先對光線進(jìn)行相應(yīng)的光學(xué)處理。其中，根據(jù)構(gòu)成材料的不同，濾光玻璃片13上的濾光膜能夠?yàn)V除不同波長的光線，例如紅外光，以提高圖像傳感器芯片11的成像質(zhì)量。然而，附加的濾光玻璃片13會(huì)增加圖像傳感器封裝結(jié)構(gòu)的厚度。特別是在當(dāng)今電子設(shè)備日益小型化、便攜化的情況下，這要求封裝好的圖像傳感器的體積要小，特別是封裝結(jié)構(gòu)的整體高度能夠盡可能小，以便減少集成有該結(jié)構(gòu)的電子設(shè)備的整體厚度。此外，附加了濾光玻璃片13的圖像傳感器的工藝良率較低，這使得其制作成本增加。

發(fā)明內(nèi)容
因此，需要一種能夠減小圖像傳感器封裝結(jié)構(gòu)體積、并且成本較低的圖像傳感器的封裝方法。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)圖像傳感器中采用的濾光玻璃片的濾光膜是通過多次物理氣相沉積的方式來制作的。難以避免地，物理氣相沉積會(huì)在濾光膜中引入雜質(zhì)顆粒，從而在其中產(chǎn)生缺陷，并且多次的物理氣相沉積會(huì)進(jìn)一步放大這種缺陷。濾光玻璃片上的缺陷會(huì)影響圖像傳感器芯片的成像。如果缺陷數(shù)量過多，則封裝后的圖像傳感器無法使用，這造成了封裝工藝良率下降，并且導(dǎo)致制作成本增加。為了更好地解決上述問題中的一個(gè)或多個(gè)，在本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種圖像傳感器的晶圓級封裝方法，包括下述步驟a.在玻璃基板上形成濾光膜；b.切割所述玻璃基板以獲得分離的濾光玻璃片，其中，所述玻璃基板或所述濾光玻璃片被檢測以確定其中是否具有缺陷；c.在圖像傳感器晶圓的感光面粘接缺陷少于預(yù)定數(shù)量的濾光玻璃片；d.切割所述圖像傳感器晶圓以獲得分離的圖像傳感器芯片。在上述封裝方法中，濾光玻璃片或玻璃基板會(huì)在粘接到圖像傳感器晶圓上之前被檢測，以預(yù)先去除缺陷數(shù)量過多的濾光玻璃片，因而不會(huì)因粘接了不符合要求的濾光玻璃片而造成圖像傳感器芯片的損失。因此，上述封裝方法能夠有效提高封裝工藝良率，并降低制作成本。此外，在該封裝方法中，由于直接采用帶有濾光膜的濾光玻璃片保護(hù)圖像傳感器的感光區(qū)域，因而不再需要封裝玻璃，這大大減小了封裝后圖像傳感器的高度，從而減小了圖像傳感器封裝結(jié)構(gòu)的體積。在一個(gè)實(shí)施例中，所述步驟a包括采用物理氣相沉積方式形成所述濾光膜。在一個(gè)實(shí)施例中，所述步驟a進(jìn)一步包括采用物理氣相沉積方式在所述玻璃基板上交替沉積多層氧化鈦與氧化硅以形成所述濾光膜。在一個(gè)實(shí)施例中，在所述步驟b之后，所述方法還包括清洗所述濾光玻璃片。在一個(gè)實(shí)施例中，所述步驟b包括掃描所述玻璃基板或所述濾光玻璃片以確定其中的缺陷。在一個(gè)實(shí)施例中，所述確定缺陷的步驟進(jìn)一步包括將所掃描的玻璃基板影像或?yàn)V光玻璃片影像與參考影像進(jìn)行比較以確定缺陷?！ぴ谝粋€(gè)實(shí)施例中，在所述確定缺陷的步驟之后，還包括標(biāo)記缺陷不少于預(yù)定數(shù)量的濾光玻璃片。在一個(gè)實(shí)施例中，所述步驟c包括在所述圖像傳感器晶圓的感光面一側(cè)制作支撐側(cè)墻；通過所述支撐側(cè)墻與粘合劑將所述濾光玻璃片粘接到所述圖像傳感器晶圓的感光
面一側(cè)。在一個(gè)實(shí)施例中，在所述步驟d之前，還包括將所述圖像傳感器晶圓的輸出引腳連接到所述圖像傳感器晶圓背面的焊盤。上文已經(jīng)概括而非寬泛地給出了本發(fā)明內(nèi)容的特征。本發(fā)明內(nèi)容的附加特征將在此后描述，其形成了本發(fā)明權(quán)利要求的主題。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以容易地使用所公開的構(gòu)思和具體實(shí)施方式
，作為修改或設(shè)計(jì)其他結(jié)構(gòu)或者過程的基礎(chǔ)，以便執(zhí)行與本發(fā)明相同的目的。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)理解，這些等同結(jié)構(gòu)沒有脫離所附權(quán)利要求書中記載的本發(fā)明的主旨和范圍。


為了更完整地理解本公開以及其優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在結(jié)合附圖參考以下描述，其中圖I示出了傳統(tǒng)圖像傳感器的封裝結(jié)構(gòu)；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的圖像傳感器的晶圓級封裝方法100的流程；圖3至圖9示出了采用圖2的封裝方法100的一個(gè)例子的剖面示意圖；圖10至12即示出了封裝方法100另一種可選的輸出引腳連接方式。除非指明，否則不同附圖中的相應(yīng)標(biāo)記和符號一般表示相應(yīng)的部分。繪制附圖是為了清晰地示出本公開內(nèi)容的實(shí)施方式的有關(guān)方面，而未必是按照比例繪制的。為了更為清晰地示出某些實(shí)施方式，在附圖標(biāo)記之后可能跟隨有字母，其指示相同結(jié)構(gòu)、材料或者過程步驟的變形。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)討論實(shí)施例的實(shí)施和使用。然而，應(yīng)當(dāng)理解，所討論的具體實(shí)施例僅僅示范性地說明實(shí)施和使用本發(fā)明的特定方式，而非限制本發(fā)明的范圍。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的圖像傳感器的晶圓級封裝方法100的流程。
如圖2所示，該封裝方法100包括執(zhí)行步驟S102，在玻璃基板上形成濾光膜；執(zhí)行步驟S104，切割玻璃基板以獲得分離的濾光玻璃片，其中，該玻璃基板或?yàn)V光玻璃片被檢測以確定其中是否具有缺陷；執(zhí)行步驟S106，在圖像傳感器晶圓的感光面粘接缺陷少于預(yù)定數(shù)量的濾光玻璃片；執(zhí)行步驟S108，切割圖像傳感器晶圓以獲得分離的圖像傳感器芯片?？梢钥闯?，由于增加了檢測缺陷的步驟S104，因此，缺陷數(shù)量過多的濾光玻璃片不會(huì)被粘接到圖像傳感器晶圓上，因而不會(huì)造成圖像傳感器芯片不必要的損失。因此，上述封裝方法能夠有效提高封裝工藝良率，并降低制作成本。此外，在該封裝方法中，由于直接將帶有濾光膜的濾光玻璃片粘接在圖像傳感器的感光區(qū)域上，因而不再需要封裝玻璃，這大大減小了封裝后圖像傳感器的整體高度和體積。圖3至圖9示出了采用圖2的封裝方法100的一個(gè)例子的剖面示意圖。接下來，結(jié)合圖2以及圖3至圖9，對本發(fā)明的封裝方法進(jìn)行詳細(xì)說明。
如圖3所示，提供圖像傳感器晶圓201，該圖像傳感器晶圓201中形成有多個(gè)圖像傳感器203，該多個(gè)圖像傳感器203之間還形成有切割道(圖中未示出)，以隔離不同的圖像傳感器203。每個(gè)圖像傳感器203包括一個(gè)用于對外部光線進(jìn)行感光的感光陣列，其共同地分布在圖像傳感器晶圓201的一側(cè)，即感光面205。通常地，對于每個(gè)圖像傳感器203，其還包括信號處理電路(圖中未示出)，該信號處理電路分布在感光陣列的外圍，并鄰近切割道。在實(shí)際應(yīng)用中，圖像傳感器感光面205上還形成有介質(zhì)層以及位于介質(zhì)層中的互連層(圖中未示出)，以將該圖像傳感器中形成的電路元件引出，其中，該互連層還包括輸出引腳207。還提供了玻璃基板209，該玻璃基板209可以具有與圖像傳感器晶圓201相同或不同的尺寸。接著，在該玻璃基板209上形成濾光膜211。在一些例子中，該濾光膜211是用于濾除紅外波段光線的薄膜。相應(yīng)地，可以采用物理氣相沉積方式在玻璃基板209上交替沉積多層氧化鈦與氧化硅以形成濾光膜211。所形成的濾光膜211呈多層相間的層疊結(jié)構(gòu)。該物理氣相沉積方式包括但不限于蒸發(fā)鍍膜、濺射鍍膜或離子鍍膜，等等?？梢岳斫猓谝恍┢渌睦又?，玻璃基板209上也可以其他適合的方式形成所需的薄層材料，以構(gòu)成濾光膜211。此外，從圖3中可以看出，在形成濾光膜211的過程中，由于混入雜質(zhì)顆?；蛘咤兡すに嚥环€(wěn)定等原因，所形成的濾光膜211中的部分位置具有缺陷213，其例如表現(xiàn)為具有與周圍區(qū)域明顯不同的厚度或透射率等。缺陷213會(huì)影響圖像傳感器203的感光陣列的成像。不同的缺陷213可能尺寸也不相同。因此，需要對形成有濾光膜211的玻璃基板209進(jìn)行檢測，以確定其中是否具有缺陷。在一些例子中，可以采用光學(xué)檢測設(shè)備來對玻璃基板209進(jìn)行掃描，以確定其上的缺陷213。例如，可以采用具有光學(xué)透鏡的攝像頭來掃描玻璃基板209，以生成反映玻璃基板209 (包括濾光膜211)的缺陷213，特別是濾光膜211中缺陷的位置與尺寸的影像。接著，將掃描生成的影像與參考影像進(jìn)行比較，借以確定缺陷213的位置和尺寸?；蛘呖蛇x地，也可以直接采用一些圖像處理算法來對掃描生成的影像進(jìn)行處理，以檢測其中是否具有缺陷213。通過該檢測步驟，玻璃基板209上的缺陷213的數(shù)量、尺寸和位置可以確定。由于缺陷213的大小對于圖像傳感器感光的影響不同，因此，根據(jù)不同的應(yīng)用需求，可以僅將玻璃基板209上尺寸(例如面積、邊長或直徑)超過某一閾值的點(diǎn)定義為缺陷213。如圖4所示，在一些例子中，在確定玻璃基板209上的缺陷之后，再進(jìn)行切割玻璃基板209的步驟，以將玻璃基板209劃分為分離的多個(gè)濾光玻璃片。其中，每個(gè)濾光玻璃片的尺寸與圖像傳感器晶圓201上的感光陣列的尺寸基本匹配。在另一些例子中，也可以先進(jìn)行切割玻璃基板209的步驟；并在將玻璃基板209劃分為分離的多個(gè)濾光玻璃片之后，再分別地對濾光玻璃片進(jìn)行檢測，以確定其中是否具有缺陷213，以及每個(gè)濾光玻璃片中缺陷213的數(shù)量、尺寸等。另一方面，在實(shí)際應(yīng)用中，還可以對濾光玻璃片進(jìn)行標(biāo)記，例如標(biāo)記缺陷不少于預(yù)定數(shù)量的濾光玻璃片，以指示該濾光玻璃片的缺陷數(shù)量、質(zhì)量等級等等，進(jìn)而指示其是否可以隨后粘接到圖像傳感器上。切割玻璃基板209可以采用激光切割或機(jī)械切割方式，或者其他適合的切割方式。對于易于形成切割渣的切割方式，例如機(jī)械切割方式，可以在切割玻璃基板209的步驟之后，對濾光玻璃片進(jìn)行清洗，以移除附著在濾光玻璃片上的切割渣，從而避免其影響濾光玻璃片的質(zhì)量。 在獲得分離的濾光玻璃片之后，需要在圖像傳感器晶圓201的感光面粘接缺陷少于預(yù)定數(shù)量的濾光玻璃片。其中，每個(gè)感光陣列上方粘接一個(gè)濾光玻璃片。具體地，如圖5所示，可以在圖像傳感器晶圓201的感光面一側(cè)制作支撐側(cè)墻217。該支撐側(cè)墻217形成在感光陣列外，例如覆蓋切割道的位置。在一些例子中，可以采用絲網(wǎng)印刷的方式來形成該支撐側(cè)墻217。在另一些例子中，也可以先在圖像傳感器晶圓201上涂布一層具有光敏特性的有機(jī)聚合物材料。例如，該有機(jī)聚合物材料具有被光照后會(huì)發(fā)生分子粘連并固化的特性。接著，對所涂布的有機(jī)聚合物材料的部分區(qū)域進(jìn)行光刻，以圖形化該有機(jī)聚合物材料。這樣，即在感光陣列外形成支撐側(cè)墻217的結(jié)構(gòu)。之后，在支撐側(cè)墻217上涂布粘合劑(圖中未示出)，以通過該支撐側(cè)墻217以及粘合劑將濾光玻璃片215粘接到圖像傳感器晶圓201的感光面一側(cè)。這樣，攜帶有濾光膜211的濾光玻璃片215即被支撐在感光陣列上，并且不和感光陣列直接接觸。在圖6所示的例子中，濾光玻璃片215具有濾光膜211的一側(cè)被設(shè)置為遠(yuǎn)離圖像傳感器晶圓201，在其他的例子中，濾光玻璃片215具有濾光膜211的一側(cè)也可以被設(shè)置為靠近圖像傳感器晶圓201?？蛇x擇地，在粘接濾光玻璃片215之后，還可以對圖像傳感器晶圓201的感光面相對的背面進(jìn)行減薄，例如通過背面磨削工藝將該圖像傳感器晶圓201減薄到預(yù)定厚度以下，例如200微米以下。接著，如圖7所示，在粘接濾光玻璃片215之后，進(jìn)一步地將圖像傳感器晶圓201的輸出引腳207連接到圖像傳感器晶圓201背面的焊盤221上。在圖7所示的例子中，輸出引腳207是通過通孔223連接到焊盤221的。例如，可以從圖像傳感器晶圓201背面對該圖像傳感器晶圓201的焊盤區(qū)域進(jìn)行刻蝕，以形成貫穿圖像傳感器晶圓201的通孔223。然后，再在該通孔223中填充金屬材料，例如銅，以經(jīng)由該金屬材料使得輸出引腳207從圖像傳感器晶圓201背面電引出。接著，再在該焊盤區(qū)域形成焊接材料，例如錫球等，以在該焊盤區(qū)域形成焊盤221。接下來，如圖8所示，切割圖像傳感器晶圓201，以獲得分離的圖像傳感器芯片225。該圖像傳感器芯片225的正面覆蓋了濾光玻璃片215，而其背面也設(shè)置了焊盤221。
之后，如圖9所示，可以進(jìn)一步地將該圖像傳感器芯片225安裝到印刷電路板227上，并通過支架229將光學(xué)鏡頭231安裝到圖像傳感器芯片225的感光面一側(cè)，從而完成攝像模組的裝配。在圖3至圖9所示的實(shí)施例中，圖像傳感器芯片225中的輸出引腳207是通過通孔223連接到焊盤221上的。在實(shí)際應(yīng)用中，也可以采用其他適合的連接方式來對圖像傳感器芯片225進(jìn)行封裝，以將其輸出引腳207電引出。圖10至12即示出了另一種可選的輸出引腳連接方式。如圖10所示，在將濾光玻璃片315粘接到圖像傳感器晶圓301上之后。對圖像傳感器晶圓301背面的部分區(qū)域進(jìn)行刻蝕直至露出互連層，以在其背面形成凹槽341。通常地，所刻蝕的區(qū)域?yàn)閳D像傳感器晶圓301中的各個(gè)感光陣列的中間連接部分，即切割道區(qū)域，以將其中的輸出引腳307露出，其中，切割面通常略微傾斜。然后，如圖11所示，在被刻蝕的圖像傳感器晶圓301的背面沉積絕緣層(圖中未示出)。該絕緣層例如可以采用涂布有機(jī)材料的方式來形成；或者可以通過沉積介電材料， 例如氧化硅的方式來形成。之后，再在該絕緣層上沉積金屬材料以形成金屬層343，例如采用濺射等物理氣相沉積工藝在絕緣層上沉積銅或鋁。該金屬層343亦會(huì)覆蓋凹槽341的側(cè)壁與底部。隨后，如圖12所示，部分刻蝕該金屬層以形成多根導(dǎo)電引線345。該導(dǎo)電引線345分別經(jīng)由凹槽341的切割面從圖像傳感器晶圓301背面延伸至圖像傳感器晶圓301的感光面，從而將各個(gè)輸出引腳307引出至圖像傳感器晶圓301背面的預(yù)定區(qū)域，該預(yù)定區(qū)域用于作為設(shè)置焊盤的焊盤區(qū)域。接下來，再在該焊盤區(qū)域形成焊接材料，例如錫球等，以在該焊盤區(qū)域形成焊盤321。盡管在附圖和前述的描述中詳細(xì)闡明和描述了本發(fā)明，應(yīng)認(rèn)為該闡明和描述是說明性的和示例性的，而不是限制性的；本發(fā)明不限于所上述實(shí)施方式。那些本技術(shù)領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可以通過研究說明書、公開的內(nèi)容及附圖和所附的權(quán)利要求書，理解和實(shí)施對披露的實(shí)施方式的其他改變。在權(quán)利要求中，措詞“包括”不排除其他的元素和步驟，并且措辭“一”、“一個(gè)”不排除復(fù)數(shù)。在發(fā)明的實(shí)際應(yīng)用中，一個(gè)零件可能執(zhí)行權(quán)利要求中所引用的多個(gè)技術(shù)特征的功能。權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)理解為對范圍的限制。
權(quán)利要求
1.一種圖像傳感器的晶圓級封裝方法，其特征在于，包括下述步驟 a.在玻璃基板上形成濾光膜； b.切割所述玻璃基板以獲得分離的濾光玻璃片，其中，所述玻璃基板或所述濾光玻璃片被檢測以確定其中是否具有缺陷； c.在圖像傳感器晶圓的感光面粘接缺陷少于預(yù)定數(shù)量的濾光玻璃片； d.切割所述圖像傳感器晶圓以獲得分離的圖像傳感器芯片。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的晶圓級封裝方法，其特征在于，所述步驟a包括采用物理氣相沉積方式形成所述濾光膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的晶圓級封裝方法，其特征在于，所述步驟a進(jìn)一步包括采用物理氣相沉積方式在所述玻璃基板上交替沉積多層氧化鈦與氧化硅以形成所述濾光膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的晶圓級封裝方法，其特征在于，在所述步驟b之后，所述方法還包括清洗所述濾光玻璃片。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的晶圓級封裝方法，其特征在于，所述步驟b包括 掃描所述玻璃基板或所述濾光玻璃片以確定其中的缺陷。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的晶圓級封裝方法，其特征在于，所述確定缺陷的步驟進(jìn)一步包括將所掃描的玻璃基板影像或?yàn)V光玻璃片影像與參考影像進(jìn)行比較以確定缺陷。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的晶圓級封裝方法，其特征在于，在所述確定缺陷的步驟之后，還包括標(biāo)記缺陷不少于預(yù)定數(shù)量的濾光玻璃片。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的晶圓級封裝方法，其特征在于，所述步驟c包括 在所述圖像傳感器晶圓的感光面一側(cè)制作支撐側(cè)墻； 通過所述支撐側(cè)墻與粘合劑將所述濾光玻璃片粘接到所述圖像傳感器晶圓的感光面一側(cè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的晶圓級封裝方法，其特征在于，在所述步驟d之前，還包括 將所述圖像傳感器晶圓的輸出引腳連接到所述圖像傳感器晶圓背面的焊盤。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種圖像傳感器的晶圓級封裝方法。該封裝方法包括下述步驟a.在玻璃基板上形成濾光膜；b.切割所述玻璃基板以獲得分離的濾光玻璃片，其中，所述玻璃基板或所述濾光玻璃片被檢測以確定其中是否具有缺陷；c.在圖像傳感器晶圓的感光面粘接缺陷少于預(yù)定數(shù)量的濾光玻璃片；d.切割所述圖像傳感器晶圓以獲得分離的圖像傳感器芯片。
文檔編號H01L27/146GK102903726SQ20121037881
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月29日
發(fā)明者李文強(qiáng) 申請人:格科微電子(上海)有限公司