一種薄型影像晶片封裝結構及其製作方法與流程

2023-05-19 01:22:51

本發明涉及一種半導體封裝技術，尤其涉及一種影像晶片晶圓級封裝技術。

背景技術：

影像傳感器又稱感光器件，是攝影機和數位相機的核心。而影像傳感器的作用是將光進行轉換，轉化為電壓信息最終成像。傳統影像傳感器結構中，感光二極體作為受光單元位於整個晶片的最下層，光線通過微透鏡後還需要經過色濾層和電路層才能到達受光面，中途光線必然會遭到部分損失。此外，由於一般影像晶片包含有感光區和集成電路區，集成電路區所佔面積隨著像素增加而增加，一般可超過感光區，這樣光線進入受光單元前，會被集成電路遮擋，將造成感光區效率低，晶片整體面積過大，導致封裝成本上升和良率下降。

技術實現要素：

為了解決上述問題，本發明提出一種影像晶片的封裝結構及其製作方法，在含有若干影像晶片的晶圓的功能面鍵合一基板，在基板上形成開口，暴露出影像晶片的焊墊，設置導電線路將焊墊電性連到基本背面，且將晶圓磨到足夠薄而使得非功能面可透光，封裝完畢切割形成影像晶片封裝結構。

本發明採用的技術方案是一種影像晶片的封裝結構及其製作方法，其中，一種影像晶片的封裝結構，該結構包括至少一影像晶片，至少一基板，所述影像晶片含有功能面和與功能面相對的非功能面，所述的功能面含有焊墊，所述的基板正面包括含有圍堰，所述影像晶片功能面與所述基板正面圍堰粘結，基板上圍堰部分覆蓋影像晶片的焊墊，所述基板背面形成有暴露影像晶片焊墊的開口，所述開口內壁及基板背面設導電線路，所述導電線路將影像晶片焊墊電性引到基板背面，所述影像晶片的厚度為2μm～3μm。

基於影像晶片的封裝結構進行的一種影像晶片封裝結構的製作方法，包括如下步驟：提供一晶圓，該晶圓含有若干影像晶片單元，各影像晶片單元正面含有功能區及焊墊；提供一正面設有若干圍堰的基板，將晶圓功能面與基板正面粘結，且基板上圍堰部分覆蓋晶圓上各影像晶片的焊墊；在基板背面形成開口；在所述基板背面、所述開口內壁形成暴露焊墊的絕緣層；所述絕緣層上形成圖形化的導電線路；所述導電線路上形成保護層，保護層上形成有焊盤開口；所述焊盤開口形成導電結構；將一載板與基板背面進行臨時鍵合；在晶圓的非功能面進行研磨，研磨至2μm～3μm；研磨後，在晶圓上各影像晶片非功能面做微透鏡，微透鏡對應各影像晶片的功能區；將臨時鍵合的載板去除，切割形成單顆影像晶片封裝體。

與現有技術相比較，本發明具有如下有益效果。

本發明提供一種影像晶片的封裝結構及其製作方法，可以將提供的影像傳感器，通過改變封裝方式，使之感光二極體先受光，再經過電路層，避免電路層對光線的遮擋，提高光線接收率；採用矽作為封裝基板，矽是熱的良導體，因此採用矽基板使得器件的導熱性能可以明顯改善，從而延長了器件的壽命；影像晶片與矽基板均減薄，使得封裝後產品封裝體積大大減小；在鍵合後的矽基板背面形成開口，避免在影像晶片上做製程，造成晶片上應力過大而降低晶片的可靠性，從而提高產品良率，同時降低封裝成本。

附圖說明

圖1為本發明影像晶片晶圓的剖面結構示意圖；

圖2a為本發明矽基板上形成圍堰後的剖面結構示意圖；

圖2b為本發明矽基板上形成的圍堰結構的俯視示意圖；

圖3為本發明晶圓功能面與矽基板正面粘結後的剖面結構示意圖；

圖4為本發明基板背面減薄後的剖面結構示意圖；

圖5為本發明基板背面形成開口後的剖面結構示意圖；

圖6為本發明基板背面開口處形成絕緣層後的剖面結構示意圖；

圖7為本發明絕緣層上形成導電線路後的結構示意圖；

圖8為本發明導電線路上形成保護層後的剖面結構示意圖；

圖9為本發明保護層開口處形成導電結構後的結構示意圖；

圖10為本發明基板與載板臨時鍵合後的結構示意圖；

圖11為本發明影像晶片背面研磨並做微透鏡後的結構示意圖；

圖12為本發明蓋板解鍵合後晶片的結構示意圖；

圖13為本發明單顆影像晶片的結構示意圖。

圖中：

100---晶圓101---焊墊102---功能區

103---微透鏡104---影像晶片200---矽基板

201---圍堰3---粘結劑4---開口

202---絕緣層203---導電線路204---保護層

205---導電結構500---載板600---臨時鍵合膠

具體實施方式

為使本發明能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發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。

如圖13所示，本發明公開的一種晶圓級影像晶片的封裝結構，該封裝結構包括影像晶片104、基板200。所述影像晶片104含有功能面和與功能面相對的非功能面，所述功能面含有焊墊101，所述基板200正面含有圍堰201，所述影像晶片104功能面與所述基板200正面圍堰粘結，基板上圍堰部分覆蓋影像晶片的焊墊，在所述基板200背面形成開口4，所述開口4位於焊墊101上，所述開口4和所述焊墊101上形成有暴露焊墊的絕緣層202、連接焊墊的導電線路層203、覆蓋導電線路的保護層204，所述導電線路203與所述焊墊101電性連接。所述基板200背面開口處形成有導電結構205。影像晶片104厚度約2μm～3μm，影像晶片非功能面上做有微透鏡103。

優選地，所述基板200為矽基板、玻璃基板的一種或其他硬質基板。

優選地，基板200尺寸不小於影像晶片104的尺寸。

在其他實施例中，可以有兩個或兩個以上的影像晶片鍵合到一個基板上，形成雙影像晶片封裝結構，或者陣列影像晶片封裝結構，以增加封裝體的功能，提高影像晶片的拍攝質量。

以下結合圖1-13分對一種影像晶片的封裝結構的製作方法進行介紹。

如圖1所示，為本發明一晶圓100的剖面結構示意圖，所述晶圓包含有若干影像晶片104單元，各影像晶片單元含有功能面和與其相對的非功能面，所述功能面含有焊墊101和功能區102。

如圖2所示，為本發明所述基板200的剖面結構示意圖，所述基板200包括含有圍堰201的正面和與其相對的背面，優選地，所述圍堰201的材質為非導電聚合物。

如圖3所示，將所述晶圓100與所述基板200進行鍵合的剖面結構示意圖，粘結材料可以為非導電聚合物、聚合物膠水或膜，所述粘結材質可以塗覆在基板200正面。

如圖4所示，將基板200背面減薄。

優選地，使所述基板200背面減薄的方法主要為磨削、研磨、乾式拋光、化學機械平坦工藝、電化學腐蝕、溼法腐蝕、等離子增強化學腐蝕等中的一種或多種結合。

如圖5所示，在所述基板200背面形成開口4，所述開口4位於晶片焊墊上方。

優選地，形成所述開口4的方式可以是切割、刻蝕中的一種或結合，所述開口可以由第一開口和第二開口組成。

優選地，所述開口4的形狀可以是矩形、梯形或其他形狀，本實施例中採用梯形開口。

如圖6所示，在所述基板200背面和所述開口4形成絕緣層202，並使晶片焊墊101暴露出來。

優選地，所述絕緣層202的材質可以為氧化矽、氮化矽、氮氧化矽或者絕緣樹脂，絕緣層202的製備採用低溫化學氣相沉積聚合物噴塗或聚合物旋塗的方法。

優選地，使所述晶片焊墊101暴露出來的方法可以是雷射、切割，刻蝕中的一種，如絕緣層是光刻膠材料，還可以採用曝光顯影的方式暴露出焊墊。

如圖7所示，在所述絕緣層202上形成至少一層圖形化的導電線路層203。至少一層導電線路203與晶片的焊墊101電性連接。具體實施時，每層導電線路203的材質可以是銅、鎳、靶、金中的一種，形成導電線路的方法可以為電鍍、化學鍍、真空蒸鍍法、化學氣相沉積法中的一種。

如圖8所示，在所示圖像化的導電線路203上形成保護層204，並在所述保護層204預留出導電結構205的位置。

如圖9所示，在所述保護層204預留出導電結構的位置形成導電結構205。

如圖10所示，在基板200背面臨時鍵合一載板500。

優選地，所述載板500的材質為玻璃、矽或其他硬質材料。

如圖11所示，在晶圓100的非功能面進行研磨，研磨至2μm～3μm，使非功能面透光，並做微透鏡103。

如圖12所示，通過解鍵合去除基板200背面的載板500。

優選地，所述解鍵合方法可以是光解、熱拆、化學溶解等。

如圖13所示，將上述封裝體切割形成單顆晶片。

以上實施例是參照附圖，對本發明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，但不背離本發明的實質的情況下，都落在本發明的保護範圍之內。