CN101425470A - 形成影像传感器保护层的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种形成影像传感器保护层的方法，包含将一玻璃黏附到一胶带上并在玻璃上划线定义出其覆盖区域，随后用一撞击装置将玻璃分块，随之在覆盖区域的周围形成一层黏胶。玻璃与一具有影像传感器的晶片连结，并将覆盖区域对齐影像传感器的一微透镜区域，其后将晶片上的胶带移除，因而在影像传感器上的覆盖区域形成一玻璃层。

Description

形成影像传感器保护层的方法

技术领域

本发明是有关于一种CMOS影像传感器(Complementary Metal OxideSemi-conductor image sensor，互补式金属氧化物半导体影像传感器，简称CIS)，特别是一种关于形成影像传感器保护层的方法。

背景技术

大部分的数码相机都含有一影像传感器或感光组件，如互补式金属氧化物半导体(CMOS)之类的组件来感测要拍摄的场景。感光组件会与自场景反射而来的光线反应而产生一电荷信号。数码相机可以判定图片中每个像素各别的颜色。因为数码相机所撷取的影像其实是一组数字数据的集合，故可轻易地对所撷取的影像作许多其它效果处理。目前数字影像技术已经被广泛的应用在数字摄影设备上，诸如数码相机、影像扫描仪等。一般传统的CMOS传感器配置在一电路板上。CMOS传感器内有一芯片固定其中。镜片座上有一聚焦透镜将影像聚焦在CMOS传感器的芯片上。通过透镜，影像信号被芯片送至一数字信号处理器以将模拟信号转换成数字信号。

在一般的数字影像应用当中，影像传感器通常被耦合至一影像处理芯片来处理撷取到影像。影像传感器可以是一CCD(Charged-Coupled Device，感光耦合组件)传感器或是一CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor，互补式金属氧化物半导体)传感器，其通过一像素数据总线(data bus)与一影像处理单元连接。一般的影像传感器可提供像素数据总线数字像素数据或是模拟像素值作为输出信号。

传统上传感器阵列会被封装以避免受到外力损害。封装具有一个由玻璃环氧树脂(glass epoxy)等普通材料所构成的核心，核心上还有其它附加的分层。这些附加层也被称为增层(built-up layers)。增层通常是由介电材料与导电材料相互交替的分层所构成，可经由湿蚀刻等不同的蚀刻技术将其图形建构在金属层或导电层上，关于这方面的技术已为人公知故在此处不多加叙述。称为介层通孔(vias)的通孔电镀层(PTH：Plate Through Hole)可被用来连接不同的金属层。各分层与通孔电镀层的使用可以建构出分层间相互连结的结构。其输入/输出的功能通常以层与层之间的金属接线来达成。其接线可配布在分层中或是在分层之下。

CMOS传感器的芯片对红外线与灰尘相当敏感。假如没有将不受欢迎的杂质粒子从传感器上移除，它将会使感测装置的质量降低。为了达到这个诉求，以手工的移除方法可能损伤到敏感的芯片。传统上，影像传感器模块通常是使用COB(Chip on Board晶粒直焊基板)或是LCC(Leadless Chip Carrier，无引脚片式载体)方法作成。COB工艺的缺点是在封装过程中的良率较低，因为其感测区域被杂质粒子污染。而LLC工艺的缺点则是封装费用较高且良率也低，同样是因为其感测区域被杂质粒子污染的缘故。

再者，微透镜(micro lenses)是半导体上的光学组件，用来作为固态(solid state)影像装置。设计与制造微透镜最重要的一个考虑就是感光度的问题。使微透镜感光度减少的原因之一是其微透镜的区域面积减到一最佳值以下。美国专利5,514,888「芯片上内建的筛式固态影像传感器与其制造方法」(Yoshikazu Sano等人于05/07/1996通过)中教示了一种在硅基底上形成CCDS(Charge-Coupled Device，感光耦合组件)的方法。其微透镜数组可用一般公知的光刻技术与回焊技术(re-flow)在CCD数组上形成。

综合前述的观点，本发明提供一种改进的封装保护方法以克服其原有的缺点。

发明内容

本发明的主要目的为提供一种形成影像传感器保护层的方法，诸如COB(Chip On Board)或FBGA(Fine-pitch Ball Grid Array，细密球型网数组)之类的封装结构，以避免传感器上的微透镜受到杂质粒子的污染。

本发明的另一目的为提供一种不需使用光刻工艺的CMOS影像传感器保护方法。

此影像传感器保护层的形成方法包含：将一玻璃黏附在一胶带上并在玻璃上画线以定义其覆盖区域；用撞击装置将玻璃切块随之在其覆盖区域的周围形成黏胶；将玻璃黏结在一具有影像传感器的晶片上，其覆盖区域要与影像传感器的微透镜区域对齐；热处理硬化覆盖区域周围的黏胶，然后将晶片上的胶带移除，如此一来影像传感器的覆盖区域上便形成一层玻璃；最后分割该影像传感器。

其划线是由垂直线与水平线所构成，因此形成一棋盘图形来定义其覆盖区域。

附图说明

本发明上述的主体、特色与其它优点在阅读下列详细描述与其相关连的图式后能获得更加清楚的了解，其中：

图1根据本发明一影像传感器的示意图；

图2根据本发明其玻璃板黏附在胶带上的示意图；

图3根据本发明的流程图。

符号说明：

100 基底

101 玻璃

102 胶膜图形

103 金属线

104 微透镜

105 空气缝

106 铝垫

200 胶带

202 格框图形

204 玻璃

206 覆盖区域

具体实施方式

现在此处将详细描述本发明一些实施范例。无论如何，须了解除了这些被清楚描述的范例外，本发明亦可实行在其它大范围的实施例中，且本发明的范畴将不被其后所叙述的专利范围以外的东西所限制。其不同部位的组件组成将不表示其尺寸。而在本发明中一些相关组件尺寸较夸张且无意义的部分将不被表示以提供本发明较为清楚的描述与认知。其结构可适用于FBGA(Fine-pitch Ball Grid Array)与COB(Chip On Board)封装类型。本发明具有较低的成本且提供比CSP(Chip Size Package，芯片尺寸封装)更为简单的工艺。CSP形式的封装有成本较高的问题。再者，因为其互联电路设计的关系，FBGA封装的数据处理速度比一般TSOP(Thin Small Outline Package，薄型小尺寸封装)快的多。

待进行工艺的晶片上具有多个半导体晶粒，其晶粒内有组件制作形成于其中。在一例中，这些装置包含在其上形成的影像传感器。影像传感器包含CCD或CMOS传感器。一胶膜图形102在一基底上形成，如图1所示。胶膜图形102的材质为弹性材料，像是UV或热形式之类的材料。在一实施例中，其弹性材料包含BCB(Benzocyclobutene，苯环丁烯)、SINR(Siloxane polymer，硅氧烷聚合物)、epoxy(环氧类树脂)、polyimides(聚酰亚胺)或树脂。此外，弹性膜图形102可用印刷、涂布或贴合(tapping)等方法形成。基底100的材质包含硅、玻璃、陶瓷或石英。晶片的晶粒边缘(或组件边缘)黏附在弹性膜图形102上而暴露其焊垫(bonding pads，如铝垫)。如图1所示，金属线103被用来连接其外部的焊接点来传送电子信号以运用在如COB的工艺上。因此一影像传感器的微透镜区域104被玻璃101覆盖。微透镜通常在影像传感器的上表面形成。晶粒的边缘可与弹性膜图形102接触。铝垫106则未与弹性膜图形102接触。接着一彩色滤光层在具有次像素区域(sub-pixel)的隔离层上形成，该次像素区域与晶片100中的主动组件对齐。本领域的技术人员已知有数个方法可形成微透镜。其中一个适合微透镜的材料是三聚氢胺树脂(melamine resin)与一般酚醛碱性树脂(novolac base resin)的混合物。

本发明提供另一种方法可在不使用光刻工艺的情况下形成玻璃保护层。

有关光刻工艺的方法此处将简略如下：一光致抗蚀剂(photoresist，PR)在玻璃上形成并将其未与影像传感器(或微透镜区域104)重迭的区域曝光形成图形。接下来玻璃以湿蚀刻的工艺移除其暴露在光致抗蚀剂下部分的玻璃，因而使得铝垫106与部分的硅晶粒暴露。举例来说，湿蚀刻液是HF(氟化氢)或BOE(Buffer Oxide Etch，缓冲氧化硅蚀刻液)…等。之后移除光致抗蚀剂。则其微透镜区域104能被玻璃101保护而不受杂质粒子的污染。

晶片将被切割以得到多个独立的CMOS或CCD影像传感器芯片。从其独立的封装结构来看，微透镜在晶粒的上表面形成，切割后的玻璃边缘接触其上的弹性膜图形102。接触垫(即焊垫)位于晶粒的边缘且未与弹性膜图形接触。如此在模块、玻璃与其微透镜区域间有一空气缝105的存在。

本发明提供另一种方法可在不使用光刻工艺的情况下形成玻璃保护层。请参照图2以及图3，一玻璃黏附在一胶带200(如UV胶带)上，其上有格框图形(frame)分布202，此为图3的步骤300。玻璃204可以是圆形或长方形型态。玻璃亦可选择性地作红外线涂布(IR coating)，其涂布厚度大约是50-200微米(μm)左右。

接下来在图3的步骤305中，如图2所示，用双线划法在玻璃204上划出一条条成双的并行线。由垂直线与并行线所构成的平行划线形成一棋盘图形，其玻璃上的覆盖区域206就是由双并行线所划分出来，即每个边界都以两条垂直线或两条并行线构成。

下一步骤310是以冲击装置，例如可以使用橡胶冲击器轻击玻璃而将其分离成块。随后的步骤315中，黏胶(如UV黏胶)被印刷或涂布在其覆盖区域的边缘。黏胶的宽度约为80-120微米(μm)，厚度约为20-40微米(μm)。

之后，用精准度约为50微米的面板接合器(panel bonder)接合玻璃并对齐微透镜上方的覆盖区域以确保黏胶没有黏附在透镜区域。此工艺最好使用真空接合的方式进行，如此便不会产生气缝，请参照步骤320。

下一步骤325为将胶带热处理固化以确保玻璃表面的平坦。假若胶带为UV胶带，吾人即采用UV热处理方法。随后，UV胶带会从晶粒上移除，残留的玻璃屑也会被移除。参照至步骤330，如此通过先前的冲击方式将玻璃分割，其玻璃保护层便在CIS晶片上形成。

下一步骤335为将晶片黏附在胶带上并将晶片上的芯片分割，随后在PCB基板或基底上挑选好的CIS晶粒以应用在COB(Chip on Board)或BGA(BallGrid Array，球型网数组)工艺，如步骤340所示。

在一独立的COB封装模块中，一玻璃通过弹性膜图形黏附在一芯片的上表面而暴露出作为导线焊接(wire bonding)用的铝垫。铝垫经由数条接线分别连接至一印刷电路板的连接垫。再用一保护材料覆盖其接线。铝垫与连接垫无法让光线穿透。在一实施例中，其保护材料包含化合物、液态化合物，该保护材也可以模塑(molding)或是胶合(gluing)的方法形成。同样地，微透镜也能在微透镜区域上形成。一透镜座可固定在印刷电路板上以支撑透镜。一滤光片，如一IR CART，被固定在透镜座上。另外，滤光片可包含一过滤层，例如红外线滤光层，形成在玻璃的上表面与下表面以作为一滤光器。在一实施例中红外线滤光层包含TiO₂。玻璃可避免微透镜受到杂质粒子的污染。使用者可使用液刷或气刷的方式来除去玻璃上的杂质粒子而不损伤到微透镜。

因此，根据本发明前述的封装结构有下列几项优点：本发明的FBGA或COB封装结构能避免微透镜受到杂质粒子的污染。尤其，CMOS/CCD影像传感器封装模块结构可以直接清洗以移除其上的杂质粒子。本发明中制造FBGA或COB封装结构的流程非常地简单。

尽管此处针对本发明的特别实施例有特别地说明与描述，但很明显地在不背离其所附的专利主张的范畴限制下，该领域的技术人员得以对其做不同的修改。

Claims (10)

1.一种形成影像传感器保护层的方法，该方法包含下列步骤：

将一玻璃黏附在一胶带上；

在该玻璃上划线以定义出其覆盖区域并分割该玻璃；

在该覆盖区域周边形成一层黏胶；

将该玻璃接合在具有影像传感器的晶片上并将该覆盖区域对齐该影像传感器的一微透镜区域；

固化该黏胶；

将该晶片上的胶带移除，如此其影像传感器的覆盖区域上便形成一层玻璃；及

切割该影像传感器。

2.如权利要求1所述的方法，还包含从一基底或PCB板中挑选好的影像传感器以候更多应用。

3.如权利要求1所述的方法，其中该胶带是UV胶带。

4.如权利要求1所述的方法，其中该胶带上有一格框图形。

5.如权利要求1所述的方法，其中该黏胶是一UV黏胶。

6.如权利要求1所述的方法，其中该划线由垂直线与并行线所构成以形成一棋盘图形。

7.如权利要求1所述的方法，其中该玻璃是以冲击器分割。

8.如权利要求7所述的方法，其中该冲击器是一橡胶冲击器。

9.如权利要求1所述的方法，其中该玻璃以一具有对位功能的面板接合器进行接合。

10.如权利要求1所述的方法，其中固化该黏胶的方式是以热处理进行固化。

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