TW201824528A - 影像感測晶片封裝結構及其封裝方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種影像感測晶片封裝結構及其封裝方法，封裝結構包括：影像感測晶片，具有彼此相對的第一面以及第二面，所述第一面設置有感光區；透光基板，具有彼此相對的第一表面以及第二表面，所述第一表面覆蓋至所述影像感測晶片的第一面；所述影像感測晶片封裝結構還具有光吸收層，所述光吸收層覆蓋所述透光基板的側壁。通過至少在影像感測晶片封裝結構的透光基板的側壁上形成光吸收層，消除影像感測晶片成像不良以及鬼影等缺陷，提高影像感測晶片的成像品質。

Description

影像感測晶片封裝結構及其封裝方法

本發明涉及半導體技術領域，尤其涉及影像感測晶片的封裝技術。

隨著攝像等光影技術的發展，影像感測晶片作為可以將接收的光信號轉換為電信號的功能晶片，常用於電子產品的攝像頭中，有巨大的市場需求。

與此同時，影像感測晶片的封裝技術也有著長足發展，現今主流的影像感測晶片封裝技術是晶圓級晶片尺寸封裝技術(Wafer Level Chip Size Packaging，WLCSP)，是對整片晶圓進行封裝並測試後再切割得到單個成品晶片的技術。利用此種封裝技術封裝後的單個成品晶片尺寸與單個晶粒尺寸差不多，順應了市場對微電子產品日益輕、小、短、薄化和低價化要求。晶圓級晶片尺寸封裝技術是當前封裝領域的熱點和未來發展的趨勢。

影像感測晶片在其一面設置有感光區，為了在封裝過程中保護感光區不受損傷和污染，通常，在影像感測晶片的晶圓上具有感光區的一面覆蓋透光基板，透光基板在完成晶圓級封裝並切割後可以繼續保留，在後續的工序以及以後的使用中持久保護影像感測晶片。

透光基板具有透光性，以方便影像感測晶片的感光區對外界光線的攝取，但是由於透光基板的存在，其在保護影像感測晶片的同時也引入了一些不良，常見的是，光線在進入透光基板之後在其側壁發生光學反射，導致成像不良以及鬼影等現象。此種不良成為本領域技術人員極待解決的技術問題。

舉例說明，參考圖1，圖1為習知技術中一種影像感測晶片封裝結構示意圖。影像感測晶片封裝結構包括：影像感測晶片10，具有彼此相對的第一面以及第二面，所述第一面設置有感光區20以及位於感光區20週邊的焊 墊21；位於影像感測晶片10第二面的通孔，通孔暴露出焊墊21；位於通孔側壁及影像感測晶片10第二面的絕緣層11；位於通孔中並延伸至影像感測晶片10第二面的金屬佈線層12，金屬佈線層12與焊墊21電連接；覆蓋金屬佈線層12和影像感測晶片10第二面的阻焊層13，阻焊層13上具有開孔；位於阻焊層13開孔內且與所述金屬佈線層12電連接的焊接凸起14；透光基板30，其覆蓋至影像感測晶片10的第一面；支撐結構31設置於透光基板30上，且位於透光基板30與影像感測晶片10之間，支撐結構31、透光基板30以及影像感測晶片10包圍形成收容腔，感光區20位於收容腔內。

在上述的影像感測晶片的使用過程中，光線I1入射至透光基板30，部分光線I2會照射至透光基板30的側壁30s，產生光學反射現象，反射光線如果入射至所述感光區20，就會對影像感測晶片的成像造成干擾。尤其是，如果光線I2的入射角度滿足特定條件，例如，當所述透光基板30為玻璃，玻璃外為空氣，而所述光線I2的入射角大於由玻璃到空氣的臨界角時，所述光線I2會在所述透光基板30的側壁30s處發生全反射，全反射光線I2在所述透光基板30內傳播，並折射至感光區20，會對感光區20造成嚴重干擾，使影像感測晶片的成像不良或者產生鬼影，降低了其成像品質。

此外，隨著技術發展，晶圓上積體化的影像感測晶片越來越多，單個成品晶片封裝體的尺寸越來越小，透光基板30的側壁與感光區20邊緣的距離也越來越近，上述的干擾現象也更為明顯。

本發明解決的問題是通過提供新型的影像感測晶片封裝結構及其封裝方法，消除影像感測晶片成像不良以及鬼影等缺陷，提高影像感測晶片的成像品質。

本發明提供一種影像感測晶片封裝結構，包括：影像感測晶片，具有彼此相對的第一面以及第二面，所述第一面設置有感光區；透光基板，具有彼此相對的第一表面以及第二表面，所述第一表面覆蓋至所述影像感測晶片的第一面；所述影像感測晶片封裝結構還具有光吸收層，所述光吸收層覆蓋所述透光基板的側壁。

優選的，所述透光基板與所述影像感測晶片之間設置有使兩者之間形 成間隔的支撐結構，所述支撐結構、透光基板以及影像感測晶片包圍形成收容腔，所述感光區位於所述收容腔內，所述光吸收層覆蓋所述支撐結構的外側壁。

優選的，所述影像感測晶片的第一面上還具有焊墊，所述焊墊位於所述感光區的週邊；所述影像感測晶片的第二面上具有通孔，所述通孔暴露所述焊墊；所述通孔中設置有與所述焊墊電連接的金屬佈線層，所述金屬佈線層延伸至所述影像感測晶片的第二面上；所述影像感測晶片的第二面上具有與所述金屬佈線層電連接的焊接凸起，所述光吸收層覆蓋於所述影像感測晶片的側壁以及第二面並暴露所述焊接凸起。

優選的，所述光吸收層的材質為黑膠。

本發明還提供一種影像感測晶片封裝方法，包括：提供晶圓，具有彼此相對的第一面與第二面，所述晶圓具有多顆陣列排列的影像感測晶片，所述影像感測晶片具有感光區，所述感光區位於所述第一面；提供透光蓋板，具有彼此相對的第一表面與第二表面，所述透光蓋板由多個透光基板組成，每一透光基板對應一個影像感測晶片；將所述晶圓與所述透光蓋板對位壓合，使所述第一表面覆蓋至所述晶圓的第一面上；採用切割工藝將晶圓級的影像感測晶片封裝結構切割形成多個封裝體，每一封裝體具有一顆影像感測晶片以及一個透光基板；在所述透光基板的側壁形成光吸收層。

優選的，形成所述光吸收層的步驟包括：提供載板；將所述多個封裝體固定於所述載板上，且將所述透光基板的第二表面置於所述載板上；採用注塑工藝對所述多個封裝體進行注塑形成所述光吸收層。

優選的，在將所述晶圓與所述透光蓋板對位壓合之前，包括如下步驟：在所述透光蓋板的第一表面上形成支撐結構，所述支撐結構、透光蓋板以及晶圓包圍形成多個收容腔，每一收容腔對應一個影像感測晶片，所述感光區位於所述收容腔內，所述光吸收層覆蓋所述支撐結構的外側壁。

優選的，所述影像感測晶片的第一面上還具有焊墊，所述焊墊位於所述感光區的週邊；所述影像感測晶片的第二面上具有通孔，所述通孔暴露所述焊墊；所述通孔中設置有與所述焊墊電連接的金屬佈線層，所述金屬佈線層延伸至所述影像感測晶片的第二面上；所述影像感測晶片的第二面上具有與所述金屬佈線層電連接的焊接凸起，所述光吸收層覆蓋所述影像 感測晶片的側壁以及第二面並暴露所述焊接凸起。

優選的，所述光吸收層的材質為黑膠。

本發明的有益效果是通過至少在影像感測晶片封裝結構的透光基板的側壁上形成光吸收層，消除影像感測晶片成像不良以及鬼影等缺陷，提高影像感測晶片的成像品質。

10‧‧‧影像感測晶片

11‧‧‧絕緣層

12‧‧‧金屬佈線層

13‧‧‧阻焊層

14‧‧‧焊接凸起

20‧‧‧感光區

21‧‧‧焊墊

30‧‧‧透光基板

30s‧‧‧側壁

31‧‧‧支撐結構

200‧‧‧晶圓

200a‧‧‧第一面

200b‧‧‧第二面

210‧‧‧影像感測晶片

210a‧‧‧第一面

210b‧‧‧第二面

211‧‧‧感光區

212‧‧‧焊墊

213‧‧‧絕緣層

214‧‧‧金屬佈線層

215‧‧‧阻焊層

216‧‧‧焊接凸起

220‧‧‧切割道區域

300‧‧‧透光蓋板

300a‧‧‧第一表面

300b‧‧‧第二表面

320‧‧‧支撐結構

330‧‧‧透光基板

330a‧‧‧第一表面

330b‧‧‧第二表面

510‧‧‧光吸收材料

511‧‧‧光吸收層

圖1為習知技術中一種影像感測晶片封裝結構示意圖。

圖2為本發明優選實施例影像感測晶片封裝結構示意圖。

圖3至圖9為本發明優選實施例封裝過程中形成的中間結構示意圖。

以下將結合附圖對本發明的具體實施方式進行詳細描述。但這些實施方式並不限制本發明，本領域的普通技術人員根據這些實施方式所做出的結構、方法、或功能上的變換均包含在本發明的保護範圍內。

需要說明的是，提供這些附圖的目的是為了有助於理解本發明的實施例，而不應解釋為對本發明的不當的限制。為了更清楚起見，圖中所示尺寸並未按比例繪製，可能會做放大、縮小或其他改變。此外，在實際製作中應包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。另外，以下描述的第一特徵在第二特徵之“上”的結構可以包括第一和第二特徵形成為直接接觸的實施例，也可以包括另外的特徵形成在第一和第二特徵之間的實施例，這樣第一和第二特徵可能不是直接接觸。

請參考圖2，為本發明優選實施例影像感測晶片封裝結構示意圖，影像感測晶片封裝結構包括：影像感測晶片210，具有彼此相對的第一面210a和第二面210b，第一面210a設置有感光區211；透光基板330，具有彼此相對的第一表面330a和第二表面330b，第一表面330a覆蓋至第一面210a；所述第一表面330a具有支撐結構320，支撐結構320位於透光基板330和影像感測晶片210之間，且感光區211位於支撐結構320、透光基板330以及影像感測晶片210包圍形成的收容腔之內。

透光基板330的側壁上設置有光吸收層511，光吸收層511能夠吸收投射在透光基板330側壁上的光線，避免光線在透光基板330側壁上發生全反射 而干擾感光區211。

進一步地，光吸收層511覆蓋支撐結構320的外側壁，提升影像感測晶片封裝結構的氣密性能。

影像感測晶片210的第一面210a設置有位於感光區211週邊的焊墊212，於本實施例中，影像感測晶片210上設置有：位於影像感測晶片210第二面210b向第一面210a延伸上的通孔，通孔的位置與焊墊212的位置相對應，通孔暴露出焊墊212；位於影像感測晶片210第二面210b和通孔中的絕緣層213；位於通孔中的金屬佈線層214，金屬佈線層214與焊墊212電連接並延伸至影像感測晶片210第二面210b上；位於影像感測晶片210第二面210b側的阻焊層215，阻焊層215上設置有開孔，開孔底部暴露出金屬佈線層214；位於開孔中的焊接凸起216，焊接凸起216與金屬佈線層214電連接。如此，使得焊墊212通過金屬佈線層214與焊接凸起216實現電連接，且利用焊接凸起216與外部其他電路電連接實現影像感測晶片210與外部其他電路的電連接。

更進一步地，光吸收層511覆蓋影像感測晶片210的側壁和第二面210b並暴露焊接凸起216，進一步提升了影像感測晶片封裝結構的氣密性能。

對應的，本發明實施例提供了影像感測晶片封裝方法，用於形成如圖2所示的影像感測晶片封裝結構。請參考圖3至圖9，為本發明優選實施例封裝過程中形成的中間結構示意圖。

首先，參考圖3和圖4，提供晶圓200，其中，圖3為晶圓200的俯視結構示意圖，圖4為圖3沿A-A1的剖視圖。

晶圓200具有彼此相對的第一面200a和第二面200b。晶圓200具有多顆陣列排列的影像感測晶片210和位於相鄰影像感測晶片210之間的切割道區域220，在完成晶圓200的封裝後，沿切割道區域220進行切割，可以形成多個影像感測晶片封裝體。

影像感測晶片210具有感光區211和位於感光區211週邊的焊墊212。感光區211可以包括多個光電二極體陣列排列，用於將照射至感光區211的光信號轉化為電信號。焊墊212作為感光區211內器件與外部電路連接的輸入和輸出端。影像感測晶片210還可以包括其他功能器件，本發明對此不作限制，只要具有感光功能的半導體晶片即可以認為是本發明所指的影像感測 晶片。

需要說明的是，在本發明實施例的封裝方法的後續步驟中，為了簡單明瞭起見，僅以圖3所示的沿晶圓200的A-A1方向的截面圖為例進行說明，在其他區域同步執行相似的工藝步驟。

接著，參考圖5，提供透光蓋板300，透光蓋板300在後續工藝中覆蓋於晶圓200的第一面200a，用於對晶圓200上的感光區211進行保護。

由於需要光線透過透光蓋板300到達感光區211，因此，透光蓋板300採用透光材料，具有高透光性。具體地，透光蓋板300的材料可以為無機玻璃、有機玻璃或者其他具有特定強度的透光材料。

同時，為了保證透光蓋板300的強度以及透光性能，對基板的厚度選取也有一定的要求，於本實施例中，透光蓋板300的厚度範圍是50μm~500μm，例如，可以為400μm。

透光蓋板300包括彼此相對的第一表面300a與第二表面300b，透光蓋板300的兩個表面300a和300b均平整、光滑，不會對入射光線產生散射、漫反射等。透光蓋板300在後續完成封裝並切割之後即作為影像感測晶片210的透光基板330保留下來。

在透光蓋板300的第一表面300a形成支撐結構320，支撐結構320與透光蓋板300的第一表面300a形成多個陣列排列的空腔，每一空腔對應一個感光區211。

於本實施例中，支撐結構320的材質為感光膠，通過噴塗或者旋塗等工藝在透光蓋板300的第一表面300a形成感光膠塗層，然後通過曝光顯影工藝對所述感光膠塗層進行圖形化形成支撐結構320。在另外的實施例中，支撐結構320的材質還可以為氧化矽、氮化矽、氮氧化矽等絕緣介質材料，通過沉積工藝形成，後續採用光刻和刻蝕工藝進行圖形化形成支撐結構320。

接著，參考圖6，將透光蓋板300的第一表面300a與晶圓200的第一面200a對位壓合，支撐結構320形成的空腔與晶圓200的第一面200a蓋合形成收容腔(未標示)，感光區211位於所述收容腔內。

本實施例中，通過黏合層(未示出)將透光蓋板300和晶圓200對位壓合。例如，可以在支撐結構320的頂表面上形成黏合層，通過絲網印刷或者旋塗工藝形成所述黏合層，再將透光蓋板300的第一表面300a與晶圓200的 第一面200a對位壓合，通過所述黏合層結合。所述黏合層既可以實現黏接作用，又可以起到絕緣和密封作用。所述黏合層可以為高分子黏接材料，例如矽膠、環氧樹脂、苯並環丁烯等聚合物材料。

接著，參考圖7，對晶圓200進行封裝處理。

首先，從晶圓200的第二面200b對晶圓200進行減薄，以便於後續通孔的刻蝕，對晶圓200的減薄可以採用機械研磨、化學機械研磨工藝等；接著，從晶圓200的第二面200b對晶圓200進行刻蝕，形成通孔(未標示)，所述通孔暴露出焊墊212；接著，在晶圓200的第二面200b上以及所述通孔中形成絕緣層213，絕緣層213可以為晶圓200的第二面200b提供電絕緣，還可以為所述通孔暴露出的晶圓200的襯底提供電絕緣，絕緣層213的材料可以為氧化矽、氮化矽、氮氧化矽或者絕緣有機樹脂，根據絕緣層213的材質選用鐳射工藝或者曝光顯影工藝或者刻蝕工藝使絕緣層213暴露出焊墊212；接著，在晶圓200的第二面200b以及通孔中形成與焊墊212電連接的金屬佈線層214，金屬佈線層214延伸至晶圓200的第二面200b上，金屬佈線層214經過金屬薄膜沉積和對金屬薄膜的刻蝕後形成，比如RDL工藝；接著，在晶圓200的第二面上形成具有開孔(未標示)的阻焊層215，所述開孔暴露出部分金屬佈線層214的表面，阻焊層215的材質可以為具有感光特性的絕緣膠；接著，在阻焊層215的表面上形成焊接凸起216，焊接凸起216位於所述開孔中並與金屬佈線層214電連接，焊接凸起216可以為焊球、金屬柱等連接結構，材料可以為銅、鋁、金、錫或鉛等金屬材料。

然後，請參考圖8，採用切割工藝將晶圓級的影像感測晶片封裝結構切割形成多個封裝體，每一封裝體具有一顆影像感測晶片210以及一個透光基板330。

請參考圖9，為形成光吸收層511的示意圖。將多個封裝體固定於載板500上，且透光基板330的第二表面320b至於載板500上，透光基板330的第二表面320b緊密貼合在載板500上，避免在後續注塑工藝中光吸收材料污染透光基板330的第二表面320b。

採用注塑工藝將光吸收材料510包圍封裝體，通過調整注塑的工藝方法 以及注塑量等控制光吸收材料對封裝體的包圍程度，可以僅使得光吸收材料510包圍透光基板330的側壁，可以進一步使得光吸收材料包圍支撐結構320的外側壁。於本實施例中，光吸收材料510包覆透光基板330的側壁、支撐結構320的外側壁、影像感測晶片210的側壁以及影像感測晶片210的第二面並僅暴露出焊接凸起216，方便後續焊接凸起216與其他電路電連接。

隨後，待光吸收材料510固化定型之後，採用切割工藝將封裝體彼此間分離從而在封裝體上形成了光吸收層511，形成如圖2所示的影像感測晶片封裝結構。

光吸收層511的材質為不透光或者低透光的黑色有機材料，即黑膠。所謂的黑膠為常用於半導體工藝中的黑色環氧樹脂。有的黑膠兼具感光特性。

當黑膠具有感光特性時，在注塑工藝時也可以將光吸收材料510覆蓋住焊接凸起216，然後通過曝光顯影工藝暴露出焊接凸起216，然後再執行切割工藝將彼此通過光吸收材料510相連的封裝體分離。

應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但並非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施方式中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。

上文所列出的一系列的詳細說明僅僅是針對本發明的可行性實施方式的具體說明，它們並非用以限制本發明的保護範圍，凡未脫離本發明技藝精神所作的等效實施方式或變更均應包含在本發明的保護範圍之內。

Claims (9)

1. 一種影像感測晶片封裝結構，包括：影像感測晶片，具有彼此相對的第一面以及第二面，所述第一面設置有感光區；以及透光基板，具有彼此相對的第一表面以及第二表面，所述第一表面覆蓋至所述影像感測晶片的第一面；其中：所述影像感測晶片封裝結構還具有光吸收層，所述光吸收層覆蓋所述透光基板的側壁。
2. 如請求項1所述的影像感測晶片封裝結構，其中：所述透光基板與所述影像感測晶片之間設置有使兩者之間形成間隔的支撐結構，所述支撐結構、透光基板以及影像感測晶片包圍形成收容腔，所述感光區位於所述收容腔內，所述光吸收層覆蓋所述支撐結構的外側壁。
3. 如請求項2所述的影像感測晶片封裝結構，其中，所述影像感測晶片的第一面上還具有焊墊，所述焊墊位於所述感光區的週邊；所述影像感測晶片的第二面上具有通孔，所述通孔暴露所述焊墊；所述通孔中設置有與所述焊墊電連接的金屬佈線層，所述金屬佈線層延伸至所述影像感測晶片的第二面上；所述影像感測晶片的第二面上具有與所述金屬佈線層電連接的焊接凸起，所述光吸收層覆蓋於所述影像感測晶片的側壁以及第二面並暴露所述焊接凸起。
4. 如請求項1所述的影像感測晶片封裝結構，其中，所述光吸收層的材質為黑膠。
5. 一種影像感測晶片封裝方法，包括：提供晶圓，具有彼此相對的第一面與第二面，所述晶圓具有多顆陣列排列的影像感測晶片，所述影像感測晶片具有感光區，所述感光區位於所述第一面；提供透光基板，具有彼此相對的第一表面與第二表面，所述透光蓋板由多個透光基板組成，每一透光基板對應一個影像感測晶片；將所述晶圓與所述透光蓋板對位壓合，使所述第一表面覆蓋至所述晶圓的第一面上；以及 採用切割工藝將晶圓級的影像感測晶片封裝結構切割形成多個封裝體，每一封裝體具有一顆影像感測晶片以及一個透光基板；其中：在所述透光基板的側壁形成光吸收層。
6. 如請求項5所述的影像感測晶片封裝方法，其中，形成所述光吸收層的步驟包括：提供載板；將所述多個封裝體固定於所述載板上，且將所述透光基板的第二表面置於所述載板上；以及採用注塑工藝對所述多個封裝體進行注塑形成所述光吸收層。
7. 如請求項5所述的影像感測晶片封裝方法，其中：在將所述晶圓與所述透光蓋板對位壓合之前，包括如下步驟：在所述透光蓋板的第一表面上形成支撐結構，所述支撐結構、透光蓋板以及晶圓包圍形成多個收容腔，每一收容腔對應一個影像感測晶片，所述感光區位於所述收容腔內，所述光吸收層覆蓋所述支撐結構的外側壁。
8. 如請求項7所述的影像感測晶片封裝方法，其中，所述影像感測晶片的第一面上還具有焊墊，所述焊墊位於所述感光區的週邊；所述影像感測晶片的第二面上具有通孔，所述通孔暴露所述焊墊；所述通孔中設置有與所述焊墊電連接的金屬佈線層，所述金屬佈線層延伸至所述影像感測晶片的第二面上；所述影像感測晶片的第二面上具有與所述金屬佈線層電連接的焊接凸起，所述光吸收層覆蓋所述影像感測晶片的側壁以及第二面並暴露所述焊接凸起。
9. 如請求項5所述的影像感測晶片封裝方法，其中：所述光吸收層的材質為黑膠。