影像傳感器封裝結構的製作方法
2023-10-05 06:28:09
本實用新型涉及半導體晶片的晶圓級封裝，尤其涉及一種影像傳感器封裝結構。
背景技術：
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於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，各圍堰分別對應各圖像傳感器晶片，使得感光區位置形成密封空腔。在晶圓非功能面進行TSV製程，並製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。在非功能面上製備凸點後，切割形成單顆晶片。
但是，目前的封裝方案主要是針對中低像素的影像傳感器，隨著像素及拍攝質量要求的提高，上述封裝方案的玻璃外汙染對入射到感光區的光線產生的影響必須最小化，光線在各結構件上的反射也需要嚴格控制，炫光、鬼影等現象對拍攝質量的幹擾不容忽視了。
技術實現要素：
為了解決上述技術問題，本實用新型提出了一種影像傳感器封裝結構，可有效抑制光線在圍堰側壁的反射，降低透光蓋板表面汙染對成像的不良影響，減少入射到感光區的幹擾光線，提高成像質量。
本實用新型的技術方案是這樣實現的：
一種影像傳感器封裝結構，包括功能面含有至少一感光區及若干焊墊的影像傳感器晶片，所述功能面上粘合一圍護所述感光區的圍堰，所述圍堰內側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。
進一步的，所述圍堰高度不小於100微米，所述圍堰的內側壁垂直或者具有一定傾角。
進一步的，所述圍堰內側壁每個齒槽寬度為0.5μm～3μm，深度為0.2μm～1μm。
進一步的，所述透光蓋板為濾光玻璃或者鍍膜玻璃。
進一步的，所述透光蓋板尺寸小於所述圍堰的側壁尺寸，且大於所述圍堰的空腔尺寸。
進一步的，所述透光蓋板側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感光區的區域。
進一步的，所述影像傳感器晶片的非功能面製作有引出功能面焊墊電性的導電結構。
本實用新型的有益效果是：本實用新型提供一種影像傳感器封裝結構，使用內側壁呈齒條狀，且高於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，透光蓋板表面汙染顆粒與感光區的距離增加，光線經顆粒阻擋到達感光區的影響面積變小；圍堰內側壁呈齒條狀，且齒槽為弧形，可使圍堰內側壁粗糙，無法形成鏡面，從而有效抑制斜射光線或感光區反射光線在圍堰內側壁的反射，減少入射到感光區的幹擾光線，提高成像質量。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面或遠端斜射入空腔內，影響拍攝畫質。
附圖說明
圖1為本實用新型實施例影像傳感器封裝結構剖面示圖；
圖2a為本實用新型實施例圍堰齒條狀內側壁的剖面示圖；
圖2b為本實用新型實施例圍堰齒條狀內側壁的立體示圖；
圖3為本實用新型實施例影像傳感器封裝結構的晶圓級製作流程圖；
圖4a為本實用新型在基板上製作圍堰的俯視圖；
圖4b為本實用新型在基板上製作圍堰的剖視圖(圖4a中虛線處)；
圖5a為本實用新型在圍堰上貼上單顆透光蓋板的俯視圖；
圖5b為本實用新型在圍堰上貼上單顆透光蓋板的剖視圖(圖5a中虛線處)；
圖6為本實用新型在透光蓋板側面及外表面邊緣位置製作遮光層的剖視圖；
圖7為本實用新型在晶圓背部進行TSV製程剖視圖；
結合附圖做以下說明：
1-影像傳感器晶片，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-導電體。
具體實施方式
為使本實用新型的技術方案能夠更加易懂，下面結合附圖對本實用新型的具體實施方式做詳細的說明。為方便說明，實施例附圖的結構中各組成部分未按正常比例縮放，故不代表實施例中各結構的實際相對大小。其中所說的結構或面的上面或上側，包含中間還有其他層的情況。
本實用新型實施例如圖1所示，一種影像傳感器封裝結構，包括功能面含有至少一感光區及若干焊墊6的影像傳感器晶片1，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，所述圍堰的側壁覆蓋在感光區外圍的晶片表面上，所述圍堰內側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晶片功能面的電性引出端，圍堰的空腔截面積至少大於感光區的面積，便於光線入射到感光區，形成圖像信息。
圍堰內側壁非光滑平整，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。該內側壁圓弧形狀使外入光線在側壁的鏡面反射降低，減少了光線幹擾。優選的，所述圍堰內側壁每個齒槽寬度為0.5μm～3μm，深度為0.2μm～1μm。
圍堰為擋光(可見光)材料，優選的為低CTE材料，如矽，圍堰厚度可以為30μm至700μm不等。
優選的，所述圍堰高度不小於100微米，所述圍堰的內側壁垂直或者具有一定傾角。如封裝的影像傳感器像素大於等於500萬像素，圍堰高度至少做到100μm以上。圍堰內側壁可垂直於感光區平面，在其他實施例中，還可以與感光區平面呈一定角度，即圍堰空腔上開口大於下開口，或者小於下開口。
優選的，透光蓋板尺寸大於圍堰空腔尺寸並小於圍堰尺寸，形成密閉的圍堰空腔，且與圍堰外側邊緣有一定間距。透光蓋板的外表面以及側麵包封一層遮光材料，形成遮光層5，阻擋光線從透光蓋板側面或者遠端斜射入內。遮光層可完全填充玻璃與圍堰外側的間隙，也可部分填充，僅保證透光蓋板側面覆蓋有遮光材料。這樣設計透光蓋板是為了使影像傳感器晶片感光區能捕捉到外界光線，並保護感光區不受外界環境的汙染。較優的，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，50μm至300μm不等。
影像傳感器晶片的非功能面製作有引出功能面焊墊電性的導電結構及相應的絕緣、保護層。本實施例使用公知的TSV技術，打開焊墊上的阻擋材料，形成暴露焊墊的開口7，再於開口7內製備金屬線路8，並延伸到非功能面，進行重新布線。金屬線路材質包括鋁、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，且金屬線路上製作保護層防止環境的侵蝕，由於是現有較常見的組成結構，這裡不再贅述，並在附圖上做了簡化，未示出。
金屬線路上合適位置植有便於外部電連接的導電體9，如焊球(solder ball)、焊料凸點(solder bump)或金屬柱凸點(pillar)，其材質包括鈦、鉻、鎢、銅、鎳、金、銀、錫中的一種或幾種。如圖1所示的導電體以錫球為例。
一種影像傳感器封裝結構的晶圓級封裝方法，如圖3所示，具體包括如下步驟：
首先，提供一基板，該基板有一定的機械強度，且為遮光材料，如矽。在其他實施例中，基板材質還可以為FR4或塑封材料。在基板內製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。如矽材質基板，利用光刻工藝繪製出空腔位置圖案，再使用Bosch工藝，通過在反應離子刻蝕的過程中，內側壁沉積抗刻蝕層或鈍化層，及底部刻蝕兩工藝不斷循環進行，從而形成垂直性較好，內側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壁的鏡面反射，提高成像質量。
然後，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。玻璃尺寸大於圍堰空腔尺寸並小於圍堰尺寸，形成密閉的圍堰空腔，且與圍堰外側邊緣有一定間距。這裡玻璃是為了使影像傳感器感光區能捕捉到外界光線，並保護感光區不受外界環境的汙染。較優的，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，50μm至300μm不等。
再然後，在基板正面覆蓋遮光層，該遮光層覆蓋住玻璃的側面，且至少暴露出玻璃上對應感光區的區域，如圖6所示，遮光層包覆每顆玻璃側面，至少能擋住可見光以及紅外光。優選的，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製備。
接著，提供一具有若干影像傳感器晶片的晶圓，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的影像傳感器晶片的感應區，並在晶圓背部進行TSV製程，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，如矽、二氧化矽保護層等，形成暴露焊墊的開口，再於開口內製備金屬線路，並延伸到非功能面，進行重新布線。金屬線路材質包括鋁、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，且金屬線路上製作保護層防止環境的侵蝕，由於是現有較常見的組成結構，這裡不再贅述，並在附圖上做了簡化，未示出。在金屬線路上合適位置植便於外部電連接的導電體，如焊球(solder ball)、焊料凸點(solder bump)或金屬柱凸點(pillar)，其材質包括鈦、鉻、鎢、銅、鎳、金、銀、錫中的一種或幾種。如圖7所示的導電體為錫球。
最後，切割形成單顆影像傳感器封裝結構。
綜上，本實用新型提供一種影像傳感器封裝結構，使用內側壁呈齒條狀，且高於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，透光蓋板表面汙染顆粒與感光區的距離增加，光線經顆粒阻擋到達感光區的影響面積變小；圍堰內側壁呈齒條狀，且齒槽為弧形，可使圍堰內側壁粗糙，無法形成鏡面，從而有效抑制斜射光線或感光區反射光線在圍堰內側壁的反射，減少入射到感光區的幹擾光線，提高成像質量。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面或遠端斜射入空腔內，影響拍攝畫質。
以上實施例是參照附圖，對本實用新型的優選實施例進行詳細說明。本領域的技術人員通過對上述實施例進行各種形式上的修改或變更，但不背離本實用新型的實質的情況下，都落在本實用新型的保護範圍之內。