一種使用矽模具的光阻牆成型方法

2023-07-05 01:27:51

一種使用矽模具的光阻牆成型方法
【專利摘要】本發明提供了一種使用矽模具的光阻牆成型方法，其首先製作正面具有凸臺陣列的矽模具，凸臺之間的網格狀凹槽形成模具型腔；將矽模具正面用模壓的方法壓在帶熱塑性材料的第一基板上；或者採用壓注的方法將矽模具正面和第一基板之間填滿熱塑性材料；待熱塑性材料填滿模具型腔後，將矽模具與第一基板分模，在第一基板上形成光阻牆結構，再將第一基板進行清洗，去除第一基板和光阻牆結構上的殘留物。所述矽模具可使用溼法刻蝕、幹法刻蝕、雷射切割或線切割的方法製作。其優點是：使用矽做模具可以大大降低模具製造成本，同時使用刻蝕方法可以方便靈活的製作不同圖形的光阻牆結構。相比現有的光刻工藝，使用矽模具對光阻牆材料的要求具有更大的選擇性。
【專利說明】一種使用矽模具的光阻牆成型方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種使用矽模具的光阻牆成型方法，屬於半導體製造【技術領域】。
【背景技術】
[0002]目前應用於圖像傳感器中的光阻牆光罩的製作方法是通過在玻璃圓片旋塗光刻膠，通過曝光顯影在光刻膠上形成規則排列的光阻牆結構，如圖1所示。使用光刻膠製作光阻牆結構的主要問題是光刻膠材料本身剛度小、熱膨脹係數大、吸水性強，在後續烘烤工藝和可靠性測試中常會發生光阻牆分層或從玻璃上脫落的現象，嚴重影響產品質量和使用壽命。同時在曝光顯影后的殘留物也易導致傳感器的可靠性問題。隨著圖像傳感器的應用越來越廣泛，人們對高像素產品的需求也越來越高，因此高像素的圖像傳感器的更大的感光區面積的需求對光阻牆結構提出更高的挑戰，如何改善並提高光阻牆結構的強度及可靠性是圖像傳感器製作必須考慮的重點。

【發明內容】

[0003]本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種使用矽模具的光阻牆成型方法，使用矽模具成型光阻牆光罩結構，不需要光刻工序，減少工藝，降低成本，同時由於刻蝕方法製作矽模具具有很好的靈活性，可以方便製作各種圖形的光阻牆結構，大大降低模具製造成本。
[0004]按照本發明提供的技術方案，所述的使用矽模具的光阻牆成型方法包括以下步驟:
(1)製作矽模具，所述矽模具正面具有凸臺陣列，凸臺之間的網格狀凹槽形成模具型
腔；
(2)在第一基板上塗布熱塑性材料，厚度為20至100微米，並加熱至材料融化溫度，將矽模具正面用模壓的方法壓在帶所述熱塑性材料的第一基板上；或者採用壓注的方法將矽模具正面和第一基板之間填滿熱塑性材料；
(3)待熱塑性材料填滿模具型腔後，將矽模具與第一基板分模，在第一基板上形成了光阻牆結構，再將第一基板進行清洗，去除第一基板和光阻牆結構上的殘留物。
[0005]進一步的，所述矽模具使用溼法刻蝕、幹法刻蝕、雷射切割或線切割的方法製作。
[0006]進一步的，所述第一基板為透光率95%以上的透明基板。
[0007]進一步的，所述熱塑性材料為環氧樹脂、聚四氟乙烯、酚醛樹脂、苯並惡嗪樹脂、氰酸樹脂、聚醯亞胺、雙馬來醯亞胺、聚苯醚、聚醚醚酮等封裝樹脂或其改性材料。
[0008]進一步的，將步驟(3)得到的光阻牆結構與第二基板鍵合，使得第一基板和第二基板之間由光阻牆結構密封形成了多個腔體。所述第二基板為具有走線的集成電路基板。
[0009]本發明的優點是:
1、加工金屬模具，特別是具有複雜腔體結構的模具成本很高，使用矽做模具可以大大降低模具製造成本，同時使用刻蝕方法可以方便靈活的製作不同圖形的光阻牆結構。[0010]2、相比現有的光刻工藝，使用矽模具對光阻牆材料的要求具有更大的選擇性，而使用的材料在強度、剛度、低CTE和低吸溼性等性能都較光刻膠具有一定的優勢，因此可以提高光阻牆結構的強度，有效減少分層和脫離等可靠性問題。
[0011]3、本發明中光阻牆結構是單獨成型，相比傳統光刻膠光刻方法可大大減少在光阻牆成型過程中汙染導致不合格器件產生的機率。
[0012]4、高強度的材料可製成更大內腔面積的光阻牆結構。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是光阻牆結構示意圖。
[0014]圖2是本發明的矽模具示意圖。
[0015]圖3是本發明實施例採用矽模具進行模壓的示意圖。
[0016]圖4是本發明實施例將娃模具正面和第一基板壓合後的不意圖。
[0017]圖5是本發明實施例將矽模具與第一基板分離的示意圖。
[0018]圖6是本發明形成的光阻牆結構示意圖。
[0019]圖7是本發明與集成電路基板結合形成密封腔體的示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
[0021]1、本發明首先使用溼法刻蝕、幹法刻蝕、雷射切割或線切割的方法製作矽模具1，如圖2所示，所述矽模具I正面具有凸臺陣列2，凸臺之間的網格狀凹槽形成模具型腔；凹槽深度50至150微米。
[0022]2、如圖3所示，在第一基板4上塗布熱塑性材料3，厚度為20至100微米，並加熱至材料融化溫度，將矽模具I正面用模壓的方法壓在帶所述熱塑性材料3的第一基板4上；或者採用壓注的方法將矽模具I正面和第一基板4之間填滿熱塑性材料3。所述熱塑性材料3可以採用環氧樹脂、聚四氟乙烯、酚醛樹脂、苯並惡嗪樹脂、氰酸樹脂、聚醯亞胺、雙馬來醯亞胺、聚苯醚、聚醚醚酮等封裝樹脂及其改性材料。以玻璃纖維增強的環氧樹脂為例，固化後可承受的最高溫度超過260攝氏度，超過了圖像傳感器回流焊溫度260攝氏度及熱循環測試的最高溫度125攝氏度，而普通的光刻膠玻璃態轉變溫度在120攝氏度左右。在熱膨脹係數方面，以玻璃纖維增加的環氧樹脂為例，室溫下熱膨脹係數小於30ppm/k，而室溫下光刻膠熱膨脹係數超過50ppm/k，選用上述材料可降低熱膨脹不匹配的程度及耐高溫性能，因此選用這些材料可大大提高光阻牆結構的可靠性。所述第一基板4為透明玻璃基板或其它透明基板，透光率大於95%。
[0023]3、如圖4所示，模壓過程將熱塑性材料3填滿模具型腔。
[0024]4、如圖5所示，將矽模具I與第一基板4分模。
[0025]5、將在第一基板4上形成的如圖6所示的光阻牆結構6進行清洗去除第一基板4與光阻牆結構6上的殘留物，使得光阻牆上表面平整度小於5微米。
[0026]6、如圖7所示，將步驟5得到的光阻牆結構6與第二基板7鍵合，使得第一基板4和第二基板7之間由光阻牆結構6密封形成了多個腔體5。所述第二基板7為具有走線的集成電路基板，使得光阻牆和集成電路晶片連接，完成了集成電路基板與第一基板4的封裝。
[0027]加工金屬模具，特別是具有複雜腔體結構的模具成本很高，使用矽做模具可以大大降低模具製造成本，同時使用刻蝕方法可以方便靈活的製作不同圖形的光阻牆結構。相比現有的光刻工藝，使用矽模具對光阻牆材料的要求具有更大的選擇性，而使用的材料在強度、剛度、低CTE和低吸溼性等性能都較光刻膠具有一定的優勢，因此可以提高光阻牆結構的強度，有效減少分層和脫離等可靠性問題。本發明中光阻牆結構是單獨成型，成型後對光阻牆結構單獨進行殘留物的清洗去除，而現有技術是將光刻膠製作在玻璃基板上，光刻膠殘留物會直接接觸玻璃基板，清洗不潔將直接汙染玻璃或感光器件，本發明可大大減少在光阻牆成型過程中汙染導致不合格器件產生的機率。高強度的材料可製成更大內腔面積的光阻牆結構，使得光阻牆能保護更大面積的感光區，可用於更高像素的圖像傳感器產品的封裝，提高產品的經濟效益。
【權利要求】
1.一種使用矽模具的光阻牆成型方法，其特徵是，包括以下步驟: (1)製作矽模具(1)，所述矽模具(I)正面具有凸臺陣列(2)，凸臺之間的網格狀凹槽形成模具型腔； (2)在第一基板(4)上塗布熱塑性材料(3)，厚度為20至100微米，並加熱至材料融化溫度，將矽模具(I)正面用模壓的方法壓在帶所述熱塑性材料(3)的第一基板(4)上；或者採用壓注的方法將矽模具(I)正面和第一基板(4)之間填滿熱塑性材料(3)； (3)待熱塑性材料(3)填滿模具型腔後，將矽模具(I)與第一基板(4)分模，在第一基板(4)上形成了光阻牆結構(6)，再將第一基板(4)進行清洗，去除第一基板(4)和光阻牆結構(6)上的殘留物。
2.如權利要求1所述使用矽模具的光阻牆成型方法，其特徵是，所述矽模具(I)使用溼法刻蝕、幹法刻蝕、雷射切割或線切割的方法製作。
3.如權利要求1所述使用矽模具的光阻牆成型方法，其特徵是，所述第一基板(4)為透光率95%以上的透明基板。
4.如權利要求1所述使用矽模具的光阻牆成型方法，其特徵是，所述熱塑性材料(3)為包括酚醛樹脂、苯並惡嗪樹脂、氰酸樹脂、聚醯亞胺、雙馬來醯亞胺、聚苯醚、聚醚醚酮在內的封裝樹脂或其改性材料。
5.如權利要求1所述使用矽模具的光阻牆成型方法，其特徵是，將步驟(3)得到的光阻牆結構(6 )與第二基板(7 )鍵合，使得第一基板(4)和第二基板(7 )之間由光阻牆結構(6 )密封形成了多個腔體(5)。
6.如權利要求5所述使用矽模具的光阻牆成型方法，其特徵是，所述第二基板(7)為具有走線的集成電路基板。
【文檔編號】H01L27/146GK103728831SQ201310666846
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月10日 優先權日:2013年12月10日
【發明者】徐成, 於大全, 李昭強 申請人:華進半導體封裝先導技術研發中心有限公司