專利名稱：一種含有金屬微凸點(diǎn)的圖像傳感器封裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種晶圓級圖像傳感器封裝方法，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，再將所獲電信號經(jīng)過處理，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)引線鍵合封裝，具有封裝尺寸小、價(jià)格便宜、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)部金屬層與芯片感光區(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)移可以通過娃通孔(Through Silicon Via)互聯(lián)方法。娃通孔互聯(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，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，以及在IC芯片背面重新分布再布線金屬層，改變連接布局。這種晶圓級圖像傳感器封裝方式由于采用的硅通孔互聯(lián)技術(shù)目前還不成熟，特別是硅通孔采用化學(xué)氣相沉積技術(shù)制作氧化硅或氮化硅方式絕緣時(shí)，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)而導(dǎo)致失效或可靠性不好，所以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結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工藝難度大、互聯(lián)可靠性低的問題。同時(shí)，對于大部分半導(dǎo)體封裝廠來講，目前采用的硅通孔互連結(jié)構(gòu)的封裝形式的封裝過程與芯片設(shè)計(jì)的協(xié)同還非常困難，從而限制了封裝對象即產(chǎn)品芯片設(shè)計(jì)的靈活性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的晶圓級圖像傳感器封裝方法和結(jié)構(gòu)的不足，提供具有封裝尺寸更小、結(jié)構(gòu)簡單、工藝易實(shí)現(xiàn)、互聯(lián)可靠性好、可以根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)靈活調(diào)整的晶圓級圖像傳感器封裝結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)的方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種含有金屬微凸點(diǎn)的圖像傳感器封裝方法，所述方法包括以下工藝過程
步驟一、通過涂覆、曝光、顯影、固化或者單純印刷工藝在透光蓋板表面形成隔離層； 步驟二、將上述帶有隔離層的玻璃蓋板與芯片本體鍵合起來；
步驟三、將上述芯片本體進(jìn)行圓片減薄和應(yīng)力層去除處理；
步驟四、通過光刻結(jié)合硅刻蝕的方法形成硅通孔，通過定向選擇性刻蝕在芯片內(nèi)部鈍化層處形成芯片內(nèi)部鈍化層開口而不損傷芯片內(nèi)部金屬層；
步驟五、通過電鍍或化學(xué)鍍的方式在硅通孔內(nèi)形成金屬微凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)，并通過金屬腐蝕方法去除硅通孔底部以外的金屬；
步驟六、再次通過光刻結(jié)合硅刻蝕的方法，斜向選擇性刻蝕，使硅通孔的底部打開至芯片內(nèi)部鈍化層的下表面。
步驟七、利用整面噴膠或旋涂的方式，實(shí)現(xiàn)圓片表面及硅通孔內(nèi)硅表面的絕緣； 步驟八、利用光刻或激光打孔方式在金屬微凸點(diǎn)上方的絕緣層處形成絕緣層開口盲
孔；
步驟九、通過電鍍或化學(xué)鍍的方法填充絕緣層開口盲孔和設(shè)置再布線金屬層；
步驟十、通過噴膠或旋涂的方法形成再布線金屬層的線路保護(hù)層；
步驟十一、通過植球或印刷焊膏、回流的方法在再布線金屬層上形成BGA焊球凸點(diǎn)的陣列。所述金屬微凸點(diǎn)通過硅通孔作為掩膜板直接電鍍或化學(xué)鍍形成。所述金屬微凸點(diǎn)通過硅通孔的第二次刻蝕形成金屬孤島。所述金屬微凸點(diǎn)采用銅、銅/鎳等導(dǎo)電金屬。所述金屬微凸點(diǎn)的高度不超過芯片本體厚度。所述絕緣層采用噴膠或涂膠的方式形成。所述絕緣層開口盲孔通過激光打孔或光刻顯影方式形成。本發(fā)明的有益效果是
I、通過形成硅通孔并停止于芯片內(nèi)部鈍化層的下表面，然后通過刻蝕的方法將芯片內(nèi)部鈍化層打開并暴露芯片內(nèi)部金屬層，設(shè)置金屬微凸點(diǎn)，增加了芯片內(nèi)部金屬層與再布線金屬層的接觸面積，互聯(lián)可靠性好，提升了產(chǎn)品的電性能，且易于工藝控制。2、與其他硅通孔封裝相比，先實(shí)現(xiàn)正面與背面互聯(lián)再實(shí)施絕緣，極大地降低了封裝難度與成本。3、利用硅通孔刻蝕和絕緣的方式，絕緣層可以在噴膠或化學(xué)氣相沉積之間靈活選擇，所需的光刻、電鍍特別是絕緣等工藝比傳統(tǒng)的硅通孔結(jié)構(gòu)工藝更簡單，易于實(shí)現(xiàn)。4、利用兩次電鍍的方式，降低了硅通孔電鍍及再布線難度。


圖I為本發(fā)明含有金屬微凸點(diǎn)的圖像傳感器封裝結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖I的I局部放大示意圖。圖:T圖13為本發(fā)明含有金屬微凸點(diǎn)的圖像傳感器封裝方法流程示意圖。其中
芯片本體I 娃通孔1_1
芯片內(nèi)部鈍化層2 芯片內(nèi)部鈍化層開口 2-1 芯片內(nèi)部金屬層3 感光區(qū)4 透光蓋板5 隔尚層6 金屬微凸點(diǎn)7 絕緣層8
絕緣層開口盲孔8-1再布線金屬層9 線路保護(hù)層10 焊球凸點(diǎn)11。
具體實(shí)施例方式參見圖I和圖2，本發(fā)明一種含有金屬微凸點(diǎn)的圖像傳感器封裝結(jié)構(gòu)，它包括已經(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I。在芯片本體I的上表面設(shè)置隔離層6，隔離層6不覆蓋感光區(qū)4。在所述隔離層6上設(shè)置透光蓋板5。所述透光蓋板5、隔離層6和芯片本體I之間形成空腔。在芯片本體I上形成硅通孔1-1，所述硅通孔1-1的底部直接停止于芯片內(nèi)部鈍化層2的下表面。在芯片內(nèi)部鈍化層2處形成芯片內(nèi)部鈍化層開口 2-1，在芯片內(nèi)部鈍化層開口 2-1處設(shè)置金屬微凸點(diǎn)7，所述金屬微凸點(diǎn)7采用銅、銅/鎳等導(dǎo)電金屬。在芯片本體I和金屬微凸點(diǎn)7外包覆有絕緣層8。在所述金屬微凸點(diǎn)7上方的絕緣層8處開設(shè)絕緣層開口盲孔8-1，并在絕緣層開口盲孔8-1處設(shè)置再布線金屬層9。所述再布線金屬層9與微金屬凸點(diǎn)7相連，并沿著絕緣層8的下表面延展至芯片本體I背面。所述再布線金屬層9上選擇性的設(shè)置線路保護(hù)層10。在再布線金屬層9露出線路保護(hù)層10的地方開設(shè)球柵陣列開口固定焊球凸點(diǎn)11。本發(fā)明一種含有金屬微凸點(diǎn)的圖像傳感器封裝結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)過程如下
步驟一、通過涂覆、曝光、顯影、固化或者單純涂覆工藝在透光蓋板5表面形成隔離層6，如圖3 ；
步驟二、將上述帶有隔離層6的玻璃蓋板5與芯片本體I鍵合起來，如圖4 ；
步驟三、將上述芯片本體I進(jìn)行圓片減薄和應(yīng)力層去除處理，得到目標(biāo)厚度，如圖5 ；步驟四、通過光刻結(jié)合硅刻蝕的方法形成硅通孔1-1，通過定向選擇性刻蝕在芯片內(nèi)部鈍化層2處形成芯片內(nèi)部鈍化層開口 2-1而不損傷芯片內(nèi)部金屬層3，如圖6 ;
步驟五、以硅通孔1-1作為掩膜板，通過電鍍或化學(xué)鍍的方式在硅通孔1-1內(nèi)形成金屬微凸點(diǎn)7結(jié)構(gòu)，并通過金屬腐蝕去除硅通孔1-1底部以外的金屬，如圖7 ；
步驟六、再次通過光刻結(jié)合硅刻蝕的方法，斜向選擇性刻蝕，使硅通孔1-1的底部打開至芯片內(nèi)部鈍化層2的下表面，使金屬微凸點(diǎn)7形成金屬孤島，并且金屬微凸點(diǎn)7的高度不超過芯片本體I厚度，如圖8。步驟七、利用整面噴膠或旋涂的方式，實(shí)現(xiàn)圓片表面及硅通孔1-1內(nèi)硅表面的絕緣，絕緣層8厚度以滿足產(chǎn)品性能要求為準(zhǔn)，如圖9 ；
步驟八、利用光刻或激光打孔方式在金屬微凸點(diǎn)7上方的絕緣層8處形成絕緣層開口盲孔8-1，如圖10 ；
步驟九、通過電鍍或化學(xué)鍍的方法填充絕緣層開口盲孔8-1和設(shè)置再布線金屬層9，如 圖11 ;
步驟十、通過噴膠或旋涂的方法形成再布線金屬層9的線路保護(hù)層10，如圖12 ；
步驟十一、通過植球或印刷焊膏、回流的方法在再布線金屬層9上形成BGA焊球凸點(diǎn)11的陣列，如圖13。
權(quán)利要求
1.一種含有金屬微凸點(diǎn)的圖像傳感器封裝方法，其特征在于所述方法包括以下工藝過程步驟一、通過涂覆、曝光、顯影、固化或者單純印刷工藝在透光蓋板(5)表面形成隔離層(6)；步驟二、將上述帶有隔離層(6)的玻璃蓋板(5)與芯片本體(I)鍵合起來；步驟三、將上述芯片本體(I)進(jìn)行圓片減薄和應(yīng)力層去除處理；步驟四、通過光刻結(jié)合硅刻蝕的方法形成硅通孔(1-1)，通過定向選擇性刻蝕在芯片內(nèi)部鈍化層(2)處形成芯片內(nèi)部鈍化層開口(2-1)而不損傷芯片內(nèi)部金屬層(3);步驟五、通過電鍍或化學(xué)鍍的方式在硅通孔(1-1)內(nèi)形成金屬微凸點(diǎn)(7)結(jié)構(gòu)，并通過金屬腐蝕去除硅通孔(1-1)底部以外的金屬；步驟六、再次通過光刻結(jié)合硅刻蝕的方法，斜向選擇性刻蝕，使硅通孔(1-1)的底部打開至芯片內(nèi)部鈍化層(2)的下表面；步驟七、利用整面噴膠或旋涂的方式，實(shí)現(xiàn)圓片表面及硅通孔(1-1)內(nèi)硅表面的絕緣；步驟八、利用光刻或激光打孔方式在金屬微凸點(diǎn)(7)上方的絕緣層(8)處形成絕緣層開口盲孔(8-1)；步驟九、通過電鍍或化學(xué)鍍的方法填充絕緣層開口盲孔(8-1)和設(shè)置再布線金屬層(9)；步驟十、通過噴膠或旋涂的方法形成再布線金屬層(9)的線路保護(hù)層(10)；步驟十一、通過植球或印刷焊膏、回流的方法在再布線金屬層(9)上形成BGA焊球凸點(diǎn)(11)的陣列。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種含有金屬微凸點(diǎn)的圖像傳感器封裝方法，其特征在于所述金屬微凸點(diǎn)(7)通過硅通孔(1-1)作為掩膜板直接電鍍或化學(xué)鍍形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種含有金屬微凸點(diǎn)的圖像傳感器封裝方法，其特征在于所述金屬微凸點(diǎn)(7)通過硅通孔(1-1)的第二次刻蝕形成金屬孤島。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種含有金屬微凸點(diǎn)的圖像傳感器封裝方法，其特征在于所述金屬微凸點(diǎn)(7)采用銅、銅/鎳等導(dǎo)電金屬。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種含有金屬微凸點(diǎn)的圖像傳感器封裝方法，其特征在于所述金屬微凸點(diǎn)(7)的高度不超過芯片本體(I)厚度。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種含有金屬微凸點(diǎn)的圖像傳感器封裝方法，其特征在于所述絕緣層(8 )采用噴膠或涂膠的方式形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種含有金屬微凸點(diǎn)的圖像傳感器封裝方法，其特征在于所述絕緣層開口盲孔(8-1)通過激光打孔或光刻顯影方式形成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含有金屬微凸點(diǎn)的圖像傳感器封裝方法，屬于芯片封裝技術(shù)領(lǐng)域。它包括以下工藝過程鍵合帶有隔離層(6)的玻璃蓋板(5)與芯片本體(1)，通過光刻結(jié)合硅刻蝕的方法形成硅通孔(1-1)，在硅通孔(1-1)內(nèi)形成金屬微凸點(diǎn)(7)結(jié)構(gòu)，再次通過光刻結(jié)合硅刻蝕的方法使金屬微凸點(diǎn)(7)形成金屬孤島，噴膠或旋涂實(shí)現(xiàn)圓片表面及硅通孔(1-1)內(nèi)硅表面的絕緣，在金屬微凸點(diǎn)(7)表面形成絕緣層開口盲孔(8-1)，之后填充絕緣層開口盲孔(8-1)和設(shè)置再布線金屬層(9)與線路保護(hù)層(10)，在再布線金屬層(9)的終端設(shè)置焊球凸點(diǎn)(11)陣列。本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、工藝難度小、互聯(lián)可靠性好的封裝方法。
文檔編號H01L27/146GK102637713SQ201210095390
公開日2012年8月15日 申請日期2012年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月31日
發(fā)明者張黎, 胡正勛, 賴志明, 陳錦輝 申請人:江陰長電先進(jìn)封裝有限公司