TWI362105B - Image sensor package and fabrication method thereof - Google Patents

Description

1362105 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】

本發明係有關於影像感測元件封裝體，特別是有關 於一種具有相對較小尺寸之影像感測元件封裝體及其製 作方法。 【先前技術】 在積體電路的電子元件中，封裝（packaging)為一必要 的製作步驟。一般而言，積體電路在經過封裝步驟後， 即可廣泛地應用於電子數位裝置，例如數位相機（digital camera; DC)、數位攝影機（digital video recorder)、手機 (mobile phone)及電腦（computer)。 第1圖顯示一種習知之影像感測元件封裝體的剖面 圖。在第1圖中，提供上方具有感光元件4的基底2，且 在此基底2的上方形成與感光元件4電性連接的的接合 墊6。又如第1圖所示，接合一蓋板8於基底2之後，接 著，再貼附於一承載基板10上。接著，一導電層12形 成於此承載基板10的背面上，且延伸於承載基底10的 側壁，以電性連接接合墊6。在習知之影像感測元件封裝 體中，需要晶片基底、蓋板及承載板，且三者皆具有一 即定的厚度。因此，習知之影像感測元件封裝體具有相 對較大的尺寸。此外，由於導電層係形成於影像感測元 件封裝體的外部。因此，習知之影像感測元件封裝體的 導電層很容易在製作過程中，遭受損傷。 0978-A33029TWF/VISERA2007-011 5 U!) 因此’亟需要_種可改善上述問題之影像感測元件 封裝體及其製作方法。 【發明内容】 鑑於此’本發明之—目的係提供—種影像感測元 ，又體。上述影像感測元件封裝體包含一基底，复具 感光元件於其上方及一孔洞形成於其中；一具有二 弟-開口之接合墊，形成於上述基底的上方；一蓋板， 設置=上述基底上；—具有第二開口之支樓部，形成於 上述盍板上，且此第二開對應於第一開口； 一導電拴， 形成於上述孔洞之中，此導電栓更穿過上第一、第二開 口’延伸至上述蓋板的表面上，以電接觸上述接合塾； =電層#成於上述基底的下表面，且電性連接上述 ::栓；以及一焊料球體，設置於上述導電層，且藉由 ::栓電性連接接合墊。由於上述基底會經過一薄化步 处理’且此影像感測元件封裝體亦不需要額外的承載 ::。因此，可以降低本發明實施例之影像感測元件封 裝體的整體厚度’進而縮小其尺寸。此外，上述導電芦 可猎由形成於基底之中的導電栓，電性連接接合塾，而 不需將導電層形成於影像感測元件封裝體的外側部位 底的側邊)。因此，可避免導電層於製作過程中的損傷？ 以更進一步改善其良率。 捐傷 本發明之另一目的係提供一種影像感測 的製作方法。上述製作方法，包括提供上方具有一 0978-A33029TWF/VISERA2007-011 6 元件及一孔洞於其中 之接合墊於上述基底 形成一具有一第二開 检於上述孔洞之中， 至盖板的表面， 於基底的下表面，且 球體於上述導電層上 的一基底’·形成一具有一第一開口 的上表面；設置一蓋板於基底上； 口的支撐部於蓋板上；形成一導電 且延伸此導電拴穿過第一、第二開 以電性接觸接合墊；形成一導電^ 電性連接上述導電栓；設置一焊料 ’且電性連接上述接合塾。 【實施方式】 接下來以實施例並配合圖式以詳細說明本發明，在 圖式或描述中’相似或相同部份係使用相同之符號。在 ，式中，實施例之形狀或厚度可擴大，以簡化或是方便 才示不。圖式中元件之部份將以描述說明之。可了解的是， 未緣示或描述之元件，可以是具有各種熟f該項技藝者 所知的形式。 第2-8圖係顯不根據本發明實施例之影像感測元件 =裝體之製作方法的連績剖面圖。雖然，本發明之較佳 貫施例係以影像感測元件封裝體的製作方法作為說明。 然而，可以了解的是，本發明當然也可以應用於其它半 導體元件封裝體的製作。 如第2圖所示，提供具有一上表面1〇21及一下表面 1022的一基底1〇2。在一實施例中，基底1〇2較佳可以 疋正個碎塊、石夕於絕緣層（silicon on insulator; SOI)上 或其它合適的半導體材料。值得注意的是，上述上表面 0978-A33029TWF/VISERA2007-011 7 1362105 1021也可以稱為正面，而下表面1022也可以稱為背面， ' 且上表面1021與下表面1022係呈相反的方向。形成例 V如疋互補式金氧半導體（c〇mplemeiitai:y metal-oxide-semiconductor; CMOS)或電荷搞合元件 (charge coupled device; CCD)的感光元件 1〇4 於基底 102 的上表面1021。在一實施例中’上述感光元件1 〇4可以 是利用CMOS製程來製作。此外，基底1 〇2也可以稱為 影像感測晶片（image sensor chip)。 鲁 又如第2圖所示，形成一具有一開口 1〇8的接合塾 106於基底102的上表面1021，且此接合墊1〇6更電性 連接感光元件104。在一實施例中，利用例如是濺鍍 (sputtering)、蒸鍍（evaporating)或電漿加強式化學氣相沈 積（plasma enhanced chemical vapor deposition; PECVD)法 的方式，形成一例如是銅的導電材料層於基底102的上 表面1021上。接著，使用微影蝕刻的方式，圖案化上述 I 導電材料層，以形成具有開口 108之接合墊106。上述開 口 108可以是圓形，且圍繞及暴露部份基底102的上表 面 1021 。 在第3圖中，藉由一乾式蝕刻（dry-etching) ’形成一 凹槽110於基底102之中。在一實施例中，利用例如是 電漿蝕刻或其它合適的方式，對上述開口 108所圍繞之 基底102的暴露表面進行蝕刻，以形成上述凹槽110。之 後，形成一絕緣層112於凹槽110之中。在一實施例中’ 上述絕緣層112可以是氧化矽、氮化矽或其它合適之絕 0978-A33029TWF/V1SERA2007-011 8 1362105 料層’且藉由例如是化學氣相沈積法、

或電衆加強式化學氣相沈積法的方 匕=性地沈積上述絕緣材料層m於基底1〇: " 及凹槽110的側壁及底部上。接 案化光阻層（圖未顯示），其可作為 110上方的緣層112上’接著，移除部分 以形成絕緣層112。 ^第4 ®所示’提供—上方形成—具有開口川之 支撐部（support member)116的蓋板114。此蓋板⑴較户 :以是例如玻璃、石英、蛋白石(_)或塑膠的透心 貝。在一實施例中， 也了以在盍板114之設置有支撐部 116的相反表面上，選擇性地形成一保護層（圖未顯示）， 以保濩此盍板114避免刮傷。 在一實施例中，形成上述支撐部116的方式可以是， 先順應性地形成一例如是聚亞醯胺（p〇lyim咖叫、光限 材料或環氧樹脂（epoxy)的沈積層於蓋板U4的上方。 著，利用微影及蝕刻製程’圖案化上述沈積層，以形 具有開口 118之支撐部116，如第4圖所示。 乂 在第5圖中，將上述蓋板114設置於基底ι〇2上， 以形成一間隙122於蓋板114與基底1〇2之間。在—實 施例中，塗佈一黏著層120於支撐部116上，接著，接 :上述蓋板114於基底102上。值得注意的是，藉由接 合步驟，封合上述凹槽110(如第3圖所示），以形成—密 封空間（圖未顯示）於蓋板114與基底102之間。此外，開 0978*A33029TWF/VISERA2007-011 9 1^02105 --, 、J 118會對應於開口⑽設置’且開口 118侧壁間的距 •離（開口 U8的直徑）係大於開口 1〇8側壁間的距離（開口 S 108的直控）。也就是說，上述支撐部的開口 us係 $於上述接合墊106的開口⑽。因此，接合墊1〇6的部 分上表面會被暴露出來’且此接合墊1〇6之暴露的上表 面會接觸之後形成的導電栓。 、第6圖顯示在第5圖中之影像感測元件封裝體的正 φ 視圖，其中此正視圖用以顯示根據本發明實施例之影像 感測件封裝體中開口 118與開σ⑽之間的局部示意 ®。在第6圖中，係顯示部分的蓋板114,且-感光元; 區域126代表上述感測元件1〇4(如第5圖所示）所形成的 區域。又如第6圖所示，接合墊1〇6會延伸至 區域126,且電性連接感光元件104。而，支撐部116係 形成於感光元件區域126外，且覆蓋部分的接合墊1〇6。 值得注意的是，由於開口 118係大於開口 1〇8。因此，會 • 暴露部分的接合墊1〇6,使得重疊之開口 118及1〇8會^ 成類似甜甜圈（d〇nut)的同心圓（concentdc circle)。 9 可以了解的是，上述重疊之開口 118及1〇8的形狀 也可以是其它形狀，例如是三角形或多邊形。然而，開 口 118與開口 1〇8也可以是不相同的形狀，例如開口 可以是圓形，而開口 108可以是多邊形。在第6圖中， 雖然僅顯示單一之重疊的開口 118及1〇8。然而，在實際 的操作上，可以是多數個重疊開口，且圍繞感光元件= 域 126。 0978-A33029TWF/VISERA2007-011 1362105

又如第5圖所示，薄化上述基底102，以形成一孔洞 124。在一實施例中，利用研磨（grinding)或磨平（polishing) 的方式，移除從下表面1022至密封空間的部分基底102 以及上述凹槽110底部的絕緣層112，以形成上述孔洞 124於基底102之中。上述研磨的方式可以是藉由化學機 械研磨（chemical mechanical polishing; CMP)法完成。 在第7圖中，接著，形成一導電栓（conductive plug)128於上述孔洞124之中，且此導電栓128會穿過 上述接合墊106及支撐部116,以電接觸接合墊106。在 一實施例中，藉由電鑛（electroplating)或無電鍍 (electroless-plating)法，形成例如是銅、金、铭、鎢或其 合金的導電材料於孔洞12 4之中’且此導電材料更穿過 接合墊106的開口 108及支撐部116的開口 118延伸至 蓋板114的表面。 值得注意的是，由於接合墊106與支撐部116之中 會形成開口 108及118。因此，形成於上述開口 108及 118中的導電栓128會被接合墊106及支撐部116所圍 繞。此外，由於開口 118係大於開口 108，使得上述導電 栓128的頂部表面係大於其底部表面。再者，由於上述 導電栓128會接觸接合墊106的上表面及側壁，使得可 增加後續形成之影像感測元件封裝體的傳導面積。 如第7圖所示，藉由一刻痕步驟（notch)，形成一溝 槽130於基底120之中，接著，沈積一絕緣層132於基 底102的下表面1022上。在一實施例中，沿著預切割線， 0978-A33029TWF/VISERA2007-011 11 1362105

對基底102進行例如是乾蝕刻的刻痕步驟，以形成上述 溝槽13 0。之後，順應性地形成例如氧化>5夕、氮化碎或氮 氧化石夕（silicon oxynitride)的沈積層（圖未顯示）於基底102 的下表面1022上，以及溝槽130之中。接著，移除部分 絕緣層132，以暴露導電栓128。在第7圖中，接著，形 成例如是聚亞酸胺或光阻材料的一墊層（cushioning layer)134於上述絕緣層132上。上述墊層134係設置於 後續形成之焊料球體的位置。 如第8圖所示，形成一導電層136,也可以稱為重佈 局層（redistribution layer)，於上述塾層134上，且電性連 接導電栓128。在一實施例中，藉由濺鍍、蒸鍍、電鍍或 電衆加強式化學氣相沈積法，形成例如是铭、銅、鎳或 其它合適導電材質之導電材料層於基底102的下表面 1022上。之後，進行微影及蝕刻製程，圖案化上述導電 材料層，以形成上述導電層136。由於導電材料層可會經 上述圖案化步驟處理，使得可重新佈局感光元件104的 訊號傳導路徑。 在第8圖中，塗佈一阻焊膜138於上述導電層136 上，且圖案化此阻焊膜138，以暴露部分的導電層136。 此暴露的導電層136係用來定義後續形成之焊料球體的 位置。接著，形成焊料球體140於上述導電層136上， 且電性連接此導電層136。形成上述焊料球體140的方 式，可以是先塗佈一焊料（solder material)於上述暴露之 導電層136上，接著，進行一回焊（reflow)步驟，以形成 0978-A33029TWF/VISERA2007-011 12 丄362105 、 焊料球體丨4〇。在進行上述步驟之後，藉由切割刀（cutter) . 或乾蝕刻，沿著預切割線進行切割，以將個別之·晶粒切 L 割出來。在進行個別晶粒的切割步驟後，以完成根據發 明實施例之影像感測元件封裝體150的製作，如第8圖 所示。

值得注意的是，由於上方形成有感光元件之基底會 被進一步薄化。因此，相較於包括有影像感測晶片、蓋 板及承载基板之至少三個基板的習知影像感測元件封裝 體而δ，根據本發明實施例之影像感測元件封裝體具有 較小的整體厚度。此外，由於導電層係設置於基底的下 表面上，且藉由形成於基底内之孔洞的導電栓電性連接 接合墊，而不需要將導電層形成於基底的外側上。因此， 可以減少在製作過程時，例如切割步驟 害。據此，也可以改善製程良率。 ⑽ 丹考 '牡伞赞明貫施例之影像感測元件封裝體中 其導電栓的頂部表面係大於底部表面。因此，可加強 像感，元件封裝體的機械強度，進而改善其穩固性。 第9圖顯不根據本發明實施例之影像感測元件封 流程圖。如第9圖所示，此影像感測元件封 ，的衣作方法’包括：提供上方具有—感光元件之一 :二如步驟S5所示。接著，形成具有一開口之接合墊 二二Γ上：’如步驟S10所示。之後，移除部分基底 著，Ί 乂如步驟S15所示。在完成上述步驟後，* 口-蓋板於基底上，以形成—間隙於基底與蓋; 0978-A33029TWF/V1SERA2007-01! 1362105 之間，如步驟S20。然後，薄化此基底，以形成一孔洞於 ' 基底之中，如步驟S25。接著，填充一導電材料層於上述 L · 孔洞之中，以形成穿過接合墊之開口的一導電栓，如步 驟S30。之後，對此基底進行一刻痕步驟（notch)，以形成 一溝槽於基底之中，如步驟S35。然後，形成一絕緣層於 基底的下表面上，如步驟S40。接著，形成一導電層於基 底的下表面上，且電性連接導電栓，如步驟S45所示。 之後，形成一焊料球體於導電層上，如步驟S50。最後， • 進行一切割步驟，以完成一影像感測元件封裝體的製 作，如步驟S55。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用 以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之 精神和範圍内，當可作此許之更動與潤飾，因此本發明 之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定為準。

0978-A33029TWF/VISERA2007-011 14 【圖式簡單說明】

接下來’將配合附圖說明，使得可更加了解本發明 、"體實施方式及優點，其中： 第1圖顯示一種習知之影像感測元件封裝體的剖面 圖； 第2-8圖顯示根據本發明實施例之一種影像感測元 封裝體之製作方法的示意圖；以及

第9圖顯示根據本發明實施例之一種影像感測元件 封裝體之製作方法的流程圖。 【主要元件符號說明】 相關前案元件符號： 2〜基底； 4〜感光元件； 6〜接合塾（bonding pad); 8〜蓋板； 〜承載板；12〜導電層； 14〜焊錫球。 實施例元件符號： 102〜基底； 104〜感光元件； 106〜接合墊； 108〜開口； 110〜凹槽； 112〜絕緣層； 114〜蓋板； 116〜支撐部； 118〜開口； 120〜黏著層； 122〜間隙； 124〜孔洞； 126〜感光元件區域； 128〜導電栓； 15

〇978-A33029TWFmSERA20〇7-〇M 1362105

130〜溝槽； 132〜絕緣層； 134〜墊層； 136〜導電層； 138〜阻焊膜； 140〜焊料球體； 150〜影像感測元件封裝體。 0978-A33029TWF/VISERA2007-011 16

Claims (1)

1362105 - , 第96136864號之申請專利範圍修正本 100年8月1日修正替換頁 十、申請專利範圍： 1.一種影像感測元件封裝體，包含： 一基底，其具有一感光元件於其上方以及一孔洞於其 中； 具有一第一開口的一接合墊，形成於該基底的一上表 面； 一蓋板，設置於該基底上； 具有一第二開口的一支撐部，形成於該蓋板上； ® 一導電栓，形成於該孔洞之中，且該導電栓穿過該接 合墊之該第一開口及該支撐部之該第二開口之中，而至該 蓋板，以直接接觸該接合墊之上表面與側壁； 一導電層，形成於該基底之一下表面上，且電性連接 該導電检，以及 一焊料球體，設置於該導電層上，且電性連接該接合 塾。 φ 2.如申請專利範圍第1項所述之影像感測元件封裝 體，其中該第二開口係大於該第一開口。 3. 如申請專利範圍第1項所述之影像感測元件封裝 體，更包含一黏著層，形成於該基底與該蓋板之間，且該 黏著層更圍繞該導電栓。 4. 如申請專利範圍第1項所述之影像感測元件封裝 體，更包含一絕緣層，形成於該孔洞之中，且圍繞該導電 栓。 5. 如申請專利範圍第1項所述之影像感測元件封裝 0978-A33029TWFU20110603) 17 1362105 - 第96136864號之申請專利範圍修正本 100年8月1日修正替換頁 體，其中該導電拴的頂部表面係大於其底部表面。 、 6. 如申請專利範圍第1項所述之影像感測元件封裝 體，其中該接合墊係圍繞該導電栓。 7. 如申請專利範圍第1項所述之影像感測元件封裝 體，其中該支撐部係圍繞該導電栓。 8. 如申請專利範圍第1項所述之影像感測元件封裝 體，其中該導電栓包含銅、金、鋁、鎢或其合金。 9. 如申請專利範圍第1項所述之影像感測元件封裝 體，更包含一墊層，形成於該基底的下表面上。 10. 如申請專利範圍第1項所述之影像感測元件封裝 體，更包含一阻焊膜，形成於該導電層上。 11. 一種影像感測元件封裝體的製作方法，包括： 提供具有一影像感測元件於其上及一孔洞於其中的 一基底； 形成具有一第一開口的一接合墊於該基底的上表面； 設置一蓋板於該基底上； 形成具有一第二開口的一支撐部於該蓋板上； 填充一導電栓於該孔洞之中，且該導電栓更穿過該接 合墊的該第一開口及該支撐部的該第二開口之中，至該蓋 板，以直接接觸該接合墊之上表面與側壁； 形成一導電層於該基底的下表面，且電性連接該導電 栓；以及 設置一焊料球體於該導電層上，且電性連接該接合 墊0 0978-A33029TWF1 (20110603) 18 100年8月1日修正替換頁 ，第％136864號之申請專利範正本 ^ 一白、ΐ 體的像制元件封裳 ，、中形似该接合墊的方式，包括： 二貝一導電材料層於該基底上；以及 圖案化該導電材料層， 合墊，且該第一門^ 成具有該弟一開口的該接 η_更圍繞該基底的—暴露表面。 體的製作料㈣12項所叙影像—元件封裝 -凹槽。 l括祕該基底的該暴露表面，以形成 14.如申請專利範圍第13項 體的製作方沐 之，感測7C件封裝 上。方法，更包形成一絕緣層於該凹槽的側壁與底: 體的U項所叙影㈣測元件封f 的衣作方法，其令形成該支撐部’包括： 對衣 形成一沈積層於該蓋板上；以及 部。圖案化該沈積層，以形成具有該第二開口的該切 16.如申請專利範圍第 體的製作方法元件封裝 以形成該孔洞。 狂之别$包括溥化該基底， 如申請專利範圍第16 體的製作方法，其t薄化該美广 衫像感測元件封裝 方式完成。 〜氐的方式係由研磨或磨平的 18.如申請專利範圍第u 體的製作方法，其t形成顿卡斤以讀感測元件封裝 士成这¥電检的方式係由電錄或無電 0978-A3j>029T\VFj(2〇1 ϊ 〇6〇3) 19 1362105 - 第96136864號之申請專利範圍修正本 100年8月1日修正替換頁 鍍法完成。 、 19.如申請專利範圍第11項所述之影像感測元件封裝 體的製作方法，更包括形成一阻焊膜於該導電層上。 0978-A33029TWF1 (20110603) 20