CN101752266A - Cmos图像传感器的芯片级封装结构及封装方法 - Google Patents

Cmos图像传感器的芯片级封装结构及封装方法 Download PDF

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Abstract

一种CMOS图像传感器的芯片级封装结构及封装方法。其中CMOS图像传感器的芯片级封装结构包括光电转换层，位于光电转换层上的像素元件阵列，位于光电转换层上分隔像素元件阵列的连接层，连接层高度高于像素元件；位于微透镜层表面和连接层表面的粘胶层，位于粘胶层上透光层；其中像素元件区成腔室；位于光电转换层与像素元件阵列所在面相对的表面上的布线层；分立于布线层上的连接垫；位于布线层上且曝露出连接垫的隔离层；位于连接垫上的焊点。本发明有效地改善了器件的性能，提高器件的集成化度。

Description

CMOS图像传感器的芯片级封装结构及封装方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种CMOS图像传感器的芯片级封装结构及封装方法。
背景技术
目前电荷耦合器件(charge coupled device，CCD)是主要的实用化固态图像传感器件，具有读取噪声低、动态范围大、响应灵敏度高等优点，但是CCD同时具有难以与主流的互补金属氧化物半导体(Complementary-Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS)技术相兼容的缺点，即以CCD为基础的图像传感器难以实现单芯片一体化。
CMOS图像传感器(CMOS Image sensor，CIS)是为了克服电荷耦合器件(CCD)制造工艺复杂并且能耗较高而产生的，应用了CMOS制造技术，采用数量与半导体衬底中单位像素的数量对应的MOS晶体管。CIS由于采用了CMOS技术，可以将像素单元阵列与外围电路集成在同一芯片上，与CCD相比，CIS具有体积小、重量轻、功耗低、编程方便、易于控制以及平均成本低的优点。CIS分正面照明类型CIS和背面照明类型CIS两种类型：在正面照明类型CIS的情况下，每个像素单元的光电转换部分都形成在布置有电极等布线层之下，这种结构中布线层的布线部分会干扰入射到每个光电转换部分的光电传播。而对于背面照明类型CIS，入射可见光等入射线从与配置有芯片的电极等的面(正面)相反一侧的面(背面)入射，每个像素单元的光接收部分的开口区域不受布线层的影响。对比正面照明类型CIS，背面照明类型CIS具有较大的开口区域，较低的信噪比，较高的灵敏度，更高的集成度等优势，在摄像手机、个人电脑、工业和安全市场等领域具有广阔应用前景。
在公开号为US7122405的美国专利中可以发现现有图像传感器封装的工艺。参考图1，提供一个半导体衬底10a，在半导体衬底10a上表面形成带有焊盘22a的光电转换层20a，下表面形成锡球阵列11a；光电转换层20a起到把入射信号转换为电信号的作用；在光电转换层旋涂上第一粘附材料，在第一粘附材料表面形成微镜阵列21a；在焊盘22a上形成金属焊锡30a，金属焊锡30a通过衬底侧面，导通焊盘22a与锡球阵列11a；在焊盘22a表面形成粘附层50a，粘附层50a覆盖微镜阵列层21a和光电转换层20a，在粘附层50a表面形成透光层40a。
对于这种封装技术，在器件制造过程中引入了焊锡，不利于与先进的半导体制程集成。对于高像素的CMOS传感器，焊锡的电连接性能也会受到影响。对于高像素的CMOS传感器，连接线数量庞大，采用焊锡技术不但影响了整个连接线布局的自由度而且很难减小封装面积，不能满足器件集成化，小型化的要求。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种CMOS半导体图像传感器的芯片级结构及其封装方法，能够减小封装面积，提高器件的集成化。
为解决上述问题，本发明提供一种CMOS图像传感器的芯片级封装方法，包括：提供半导体衬底，在半导体衬底内形成光电转换层，在光电转换层表面形成布线层，所述布线层表面形成有分立的连接垫；在布线层表面形成粘附层，且粘附层覆盖连接垫；在粘附层表面形成支撑层；减薄半导体衬底直至露出光电转换层，所述光电转换层上形成有阵列分布的像素元件以及像素元件之间的连接层，所述连接层高度高于像素元件；在像素元件表面和连接层表面形成粘胶层；在粘胶层上形成透光层；且透光层将像素元件覆盖形成腔室；在支撑层和粘附层内形成贯穿支撑层和粘附层且露出连接垫的导电插塞；在导电插塞上形成焊盘，在焊盘表面形成焊点。
本发明还提供一种CMOS图像传感器的芯片级封装结构，包括，带有分立连接垫的布线层；位于布线层表面的光电转换层，所述光电转换层与连接垫位于布线层的相对面；位于光电转换层上的像素元件阵列；位于光电转换层上分隔像素元件阵列的连接层，且高度高于像素元件；位于像素元件表面和连接层表面的粘胶层，位于粘胶层表面的透光层，其中像素元件区成腔室。其特征在于，位于布线层上覆盖连接垫的粘附层；位于粘附层上的支撑层；贯穿支撑层和粘附层且露出连接垫的导电插塞；位于导电插塞上的焊盘，位于焊盘表面的焊点。
本发明还提供一种CMOS图像传感器的芯片级封装方法，包括，提供半导体衬底，在半导体衬底内形成光电转换层，在光电转换层表面形成布线层，所述布线层表面形成有分立的连接垫；在布线层表面形成粘附层，且粘附层覆盖连接垫；在粘附层表面形成支撑层；减薄半导体衬底直至露出光电转换层，所述光电转换层上形成有阵列分布的像素元件以及像素元件之间的连接层，所述连接层高度高于像素元件；在像素元件表面和连接层表面形成粘胶层；在粘胶层表面形成透光层；且透光层将像素元件覆盖形成腔室；去除粘附层和支撑层，露出布线层和分立的连接垫；在布线层和布线层表面的连接垫上形成隔离层，在隔离层上形成露出连接垫开口，在连接垫表面形成焊点。
本发明还提供一种CMOS图像传感器的芯片级封装结构，包括，光电转换层，位于光电转换层上的像素元件阵列，位于光电转换层上分隔像素元件阵列的连接层，连接层高度高于像素元件；位于像素元件表面和连接层表面的粘胶层，位于粘胶层上透光层；其中像素元件区成腔室；位于光电转换层与像素元件阵列所在面相对的表面上的布线层；分立于布线层上的连接垫；位于布线层上且曝露出连接垫的隔离层；位于连接垫上的焊点。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：通过引入粘附层和支撑层，为后续步骤的半导体衬底的减薄提供了支撑作用，使得半导体层制备的相当的薄，并且有效地减少了缺陷位错的产生，使得更多光能够进入光电转换区，提高了图像传感器效率；在封装工艺最后制备焊点，提高了整个连接线布局的自由度和改善了器件的集成化。
附图说明
图1是现有CMOS图像传感器的芯片级封装结构图；
图2至图10是本发明的CMOS图像传感器的芯片级封装工艺的第一实施方式示意图；
图11至图20是本发明的CMOS图像传感器的芯片级封装工艺的第二实施方式示意图。
具体实施方式
第一实施方式
本发明的第一实施方式提供一种CMOS半导体图像传感器的芯片级封装方法，包括：提供半导体衬底，在半导体衬底内形成光电转换层，在光电转换层表面形成布线层，所述布线层表面形成有分立的连接垫；在布线层表面形成粘附层，且粘附层覆盖连接垫；在粘附层表面形成支撑层；减薄半导体衬底直至露出光电转换层，所述光电转换层上形成有阵列分布的像素元件以及像素元件之间的连接层，所述连接层高度高于像素元件；在微透镜层表面和连接层表面形成粘胶层；在粘胶层上形成透光层；且透光层将像素元件覆盖形成腔室；在支撑层和粘附层内形成贯穿支撑层和粘附层且露出连接垫的导电插塞；在导电插塞上形成焊盘，在焊盘表面形成焊点。
下面结合附图对本发明封装CMOS半导体图像传感器的第一实施方式做详细的说明。
图2至图10是本发明形成CMOS图像传感器封装工艺的第一实施例示意图。如图2所示，提供半导体衬底，本实施例中以绝缘体上硅(SOI)为例加以示例性说明，所述半导体衬底10b包括硅衬底11b、掩埋氧化层12b、顶层硅；所述掩埋氧化层12b厚度为200埃到3000埃。所述半导体衬底10b可以采用公知的SOI技术制备得到，比如键合、注氧隔离(SIMOX)等。在其他实施例中，所述半导体衬底可以为其他硅基半导体，如硅衬底。
所述顶层硅内形成光电转换层20b。所述光电转换层20b用于把入射光信号转换为电信号，基本结构包括光电二极管和MOS晶体管，具体工艺包括氧化、图形转移、光刻、掺杂、多晶硅沉积和金属沉积等工艺。
在光电转换层20b表面形成布线层30b，所述布线层30b用于连接光电转换层20b内的光电二极管和MOS晶体管。所述布线层30b厚度为2000埃至5000埃，制备工艺包括图形转移、光刻、金属沉积等工艺。
在布线层30b表面形成分立的连接垫31b。形成连接垫工艺为本领域技术人员公知技术，作为本发明的一个实施方式，首先在布线层30b表面形成一金属层，所述金属层为Al、Cu或者它们的合金构成，厚度范围为1000埃至3000埃，所述金属层为采用物理气相沉积(PVD)、金属蒸镀等方法制备，然后采用现有光刻和蚀刻技术图形化金属层，形成连接垫31b。
如图3所示，在连接垫31b表面和连接垫31b暴露出的布线层表面形成粘附层40b，粘附层40b厚度为200埃到3000埃，成分为化学粘合剂，所述粘附层40b覆盖布线层30b和连接垫31b。所述粘附层40b通过公知的旋涂工艺完成。
在粘附层40b表面形成支撑层50b，所述支撑层50b用于在后续步骤去除硅衬底11b和掩埋氧化层12b，在形成色彩滤光镜、微透镜和透光镜工艺中起支撑作用，并且在支撑层50b上利用通孔工艺和金属互联工艺，使连接垫31b电连接外围电路；所述支撑层50b厚度为50微米到300微米，材料为玻璃或者硅。
如图4所示，减薄衬底11b和掩埋氧化层12b，直至露出光电转换层20b；具体实施方式可以为研磨或者化学试剂去除，所述研磨工艺研磨速度一般为每分钟500埃至10000埃，所述化学试剂去除工艺去除速度为每分钟300埃至5000埃。
一并参考图5至图7，接下来在光电转换层20b上利用光刻技术形成有阵列分布的像素元件以及像素元件之间的连接层60b，形成所述像素元件的步骤包括：在光电转换层20b表面形成色彩滤镜层，色彩滤镜层包括红色滤镜21b、绿色滤镜22b和蓝色滤镜23b；在色彩滤镜上形成微透镜24b。
参考图5，在光电转换层20b表面的像素区域内制备出红色滤镜21b、绿色滤镜22b和蓝色滤镜23b，所述红色滤镜21b、绿色滤镜22b和蓝色滤镜23b按照Bayer(拜耳)图案或者其他不同的图案排列组合而成。具体包括：在光电转换层20b表面的像素区域内的相应区域形成红色、绿色和蓝色的光致抗蚀剂材料，采用曝光和显影工艺形成根据相应的红色滤镜21b、绿色滤镜22b和蓝色滤镜23b，色彩滤镜厚度为0.2微米至1微米，所述红色滤镜21b、绿色滤镜22b和蓝色滤镜23b组合形成色彩滤镜层。
如图6所示，在色彩滤镜表面形成透镜24b。具体包括在色彩滤镜上旋涂一层树脂层(未示出)，经过曝光和显影在与色彩滤镜相对应的树脂层上形成微透镜图案，在200℃至300℃温度下加热，使树脂层靠表面张力形成厚度为0.8微米至1.2微米的微透镜24b。
如图7所示，光电转换层20b表面的间隔区域内形成连接层60b；所述连接层60b为网状结构。所述连接层60b厚度为2微米至10微米，材料为塑料树脂，所述连接层60b在光电转换层表面形成腔室。
形成连接层60b的工艺可以为纳米压印技术，具体工艺包括：采用高分辨电子束刻印术(EBL)制备具有图形的透明压模，所述压模的图形为连接层图形的反图形；在衬底表面旋涂一层紫外线固化树脂，将旋涂了紫外线固化树脂的衬底和透明压模装载到对准机中，当衬底表面和压模的光学对准完成后，开始接触，透过压模的紫外光促使压印区域的固化树脂发生聚合反应，固化成型；固化成型后，通过各向异性反应离子刻蚀除去非压印区残留的聚合物层，去除衬底，形成连接层60b。
将连接层60b粘附于光电转换层20b表面的间隔区域，具体工艺包括：在连接层60b表面旋涂粘附材料，将连接层60b和需粘附连接层60b的器件装载到对准机中，连接层60b旋涂粘附材料面与光电转换层20b表面的间隔区域接触，通过热压，将两者粘附。
如图8所示，在微透镜层表面和连接层60b上形成粘胶层70b，所述粘胶层70b覆盖微透镜层和连接层60b并填充满像素区域。具体实施方式包括：将化学粘附材料旋涂在连接层60b表面并且填充满像素区域。
如图9所示，在粘胶层70b表面形成透光层80b；具体实施方式包括：将透光层80b通过热压方法与粘胶层70b接触，将透光层80b粘附在粘胶层70b表面。
如图10所示，采用刻蚀技术在支撑层50b上对应连接垫31b位置刻蚀出孔洞，直至露出连接垫31b，并填入金属。具体工艺为：在支撑层50b上旋涂上一层光刻胶层(未示出)；通过曝光、显影工艺，在光刻胶层上定义出开口图形，该图形与连接垫31b的位置对应；以光刻胶层为掩膜，沿开口图形刻蚀支撑层50b和粘附层40b，直至露出连接垫31b，形成通孔，所述刻蚀方法为干法或者湿法刻蚀；
在露出连接垫31b的通孔内填充金属。形成金属连线层51b，比较优化的金属为铜，形成铜金属连线层的方法可以通过本领域技术公知的任何方法制备。
在支撑层50b上对应连接垫31b位置形成焊盘52b，焊盘52b与连接垫31b通过金属连线层51b电连接。形成焊盘工艺可为本领域技术人员公知技术，作为本发明的一个实施方式，首先在支撑层50b表面形成一金属层，所述金属层为Al、Cu或者它们的合金构成，厚度范围为1000埃至3000埃，所述金属层为采用物理气相沉积(PVD)、金属蒸镀等方法制备，然后采用现有光刻和蚀刻技术图形化金属层，形成焊盘52b。
在焊盘52b表面形成焊点53b，形成所述焊点53b为本领域技术人员公知技术，作为本发明的一个实施方式，通过电镀方法形成焊点53b，所述焊点53b为Al、Cu或者它们的合金构成，所述焊点53b的厚度范围为50微米至300微米。
一并参照图3至图10，在本实施例中，通过引入粘附层40b和支撑层50b，开口，将粘附层40b与支撑层50b贯通，电连接连接垫31b；并且连接垫31b与像素元件位于相对面，在封装工艺最后制备焊点53b克服了现有技术的缺点。具体地说，在形成布线层30b之后，采用焊锡电连接衬底下的锡球阵列，影响了整个连接线布局的自由度而且很难减小封装面积，并且不利于与先进的半导体制程集成。对于高像素的CMOS传感器，焊锡的电连接性能也会受到影响，并且焊锡的位置与透镜位于同一侧，使得入射角度无法达到100％，降低了器件的灵敏度。不能满足器件集成化，小型化的要求的缺陷。而本实施例中，通过引入粘附层40b和支撑层50b，开口，将粘附层40b与支撑层50b贯通，电连接连接垫31b，引入的粘附层40b和支撑层50b为后续步骤的半导体衬底的减薄提供了支撑作用，使得半导体层能够制备的相当的薄，并且有效地减少了缺陷位错的产生，使得更多光能够进入光电转换层20b，提高了图像传感器效率；在封装工艺最后制备焊点53b，提高了整个连接线布局的自由度和改善了器件的集成化。
如图10所示，基于上述实施方式，形成的CMOS传感器，包括：带有分立连接垫31b的布线层30b；位于布线层30b表面的光电转换层20b，所述光电转换层20b与连接垫31b位于布线层30b的相对面；位于光电转换层20b上的像素元件阵列；位于光电转换层20b上分隔像素元件阵列的连接层60b，且高度高于像素元件；位于微透镜层表面和连接层60b表面的粘胶层70b，位于粘胶层70b表面的透光层80b，其中像素元件区成腔室。位于布线层30b上覆盖连接垫31b的粘附层40b；位于粘附层40b上的支撑层50b；贯穿支撑层50b和粘附层40b且露出连接垫31b的导电插塞；位于导电插塞上的焊盘52b，位于焊盘52b表面的焊点53b。
第二实施方式
本发明的第一实施方式提供一种CMOS半导体图像传感器的芯片级封装方法，包括，提供半导体衬底，在半导体衬底内形成光电转换层，在光电转换层表面形成布线层，所述布线层表面形成有分立的连接垫；在布线层表面形成粘附层，且粘附层覆盖连接垫；在粘附层表面形成支撑层；减薄半导体衬底直至露出光电转换层，所述光电转换层上形成有阵列分布的像素元件以及像素元件之间的连接层，所述连接层高度高于像素元件；在像素元件表面和连接层表面形成粘胶层；在粘胶层表面形成透光层；且透光层将像素元件覆盖形成腔室；去除粘附层和支撑层，露出布线层和分立的连接垫；在布线层和布线层表面的连接垫上形成隔离层，图形化隔离层，刻蚀，露出连接垫，在连接垫表面形成焊点。
下面结合附图对本发明封装CMOS半导体图像传感器的第二实施方式做详细的说明。
图11至图20是本发明形成CMOS图像传感器封装工艺的第二实施例示意图。如图11所示，提供半导体衬底10c，本实施例中以绝缘体上硅(SOI)为例加以示例性说明，所述半导体衬底10c包括硅衬底11c、掩埋氧化层12c、顶层硅；所述掩埋氧化层12c厚度为200埃到3000埃。所述半导体衬底10c可以采用公知的SOI技术制备得到，比如键合、注氧隔离(SIMOX)等。在其他实施例中，所述半导体衬底可以为其他硅基半导体例如硅衬底。
所述顶层硅内形成有光电转换层20c。所述光电转换层20c用于把入射光信号转换为电信号，基本结构包括光电二极管和MOS晶体管，具体工艺包括氧化、图形转移、光刻、掺杂、多晶硅沉积和金属沉积等工艺。
在光电转换层20c表面形成布线层30c，所述布线层30c用于连接光电转换层20c内的光电二极管和MOS晶体管。所述布线层30c厚度为2000埃至5000埃，制备工艺包括图形转移、光刻、金属沉积等工艺。
在布线层30c表面形成分立的连接垫31c。形成连接垫工艺为本领域技术人员公知技术，作为本发明的一个实施方式，首先在布线层30c表面形成一金属层，所述金属层为Al、Cu或者它们的合金构成，厚度范围为1000至3000埃，所述金属层为采用物理气相沉积(PVD)、金属蒸镀等方法制备，然后采用现有光刻和蚀刻技术图形化金属层，形成连接垫31c。
如图12所示，在连接垫31c表面和连接垫31c暴露出的布线层30c表面形成粘附层40c，粘附层40c厚度为200埃到3000埃，成分为化学粘合剂，所述粘附层40c覆盖布线层30c和连接垫31c。所述粘附层40c通过公知的旋涂工艺完成。
在粘附层40c表面形成支撑层50c，所述支撑层50c用于在后续步骤去除硅衬底11c和掩埋氧化层20c，在形成色彩滤光镜、微透镜和透光镜工艺中起支撑作用，并且在支撑层50c上利用通孔工艺和金属互联工艺，使连接垫31c电连接外围电路；所述支撑层50c厚度为50微米到300微米，材料为玻璃或者硅。
如图13所示，减薄衬底11c和掩埋氧化层12c，直至露出光电转换层20c；具体实施方式可以为研磨或者化学试剂去除，所述研磨工艺研磨速度一般为每分钟500埃至10000埃，所述化学试剂去除工艺去除速度为每分钟300埃至5000埃。
一并参考图14至图16，接下来在光电转换层20c上利用光刻技术形成有阵列分布的像素元件以及像素元件之间的连接层60c，形成所述像素元件的步骤包括：在光电转换层20c表面形成色彩滤镜层，色彩滤镜层包括红色滤镜21c、绿色滤镜22c和蓝色滤镜23c；在色彩滤镜上形成微透镜24c。
参考图14，在光电转换层20c表面的像素区域内制备出红色滤镜21c、绿色滤镜22c和蓝色滤镜23c，所述红色滤镜21c、绿色滤镜22c和蓝色滤镜23c按照Bayer图案或者其他不同的图案排列组合而成。具体包括：在光电转换层20c表面的像素区域内的相应区域形成红色、绿色和蓝色的光致抗蚀剂材料，采用曝光和显影工艺形成根据相应的红色滤镜21c、绿色滤镜22c和蓝色滤镜23c，色彩滤镜厚度为0.2微米至1微米，所述红色滤镜21c、绿色滤镜22c和蓝色滤镜23c组合形成色彩滤镜层。
如图15所示，在色彩滤镜表面形成透镜24c。具体包括在色彩滤镜上旋涂一层树脂层(未示出)，经过曝光和显影在与色彩滤镜相对应的树脂层上形成微透镜图案，在200℃至300℃温度下加热，使树脂层靠表面张力形成厚度为0.8微米至1.2微米的微透镜24c。
如图16所示，光电转换层20c表面的间隔区域内形成连接层60c；所述连接层60c为网状结构。所述连接层厚度为2微米至10微米，材料为塑料树脂，连接层60c在光电转换层表面形成腔室。
形成连接层60c的工艺可以为纳米压印技术，具体工艺包括：采用高分辨电子束刻印术(EBL)制备具有图形的透明压模，所述压模的图形为连接层图形的反图形；在衬底表面旋涂一层紫外线固化树脂，将旋涂了紫外线固化树脂的衬底和透明压模装载到对准机中，当衬底表面和压模的光学对准完成后，开始接触，透过压模的紫外光促使压印区域的固化树脂发生聚合反应，固化成型；固化成型后，通过各向异性反应离子刻蚀除去非压印区残留的聚合物层，去除衬底，形成连接层60c。
将连接层60c粘附于光电转换层20c表面的间隔区域，具体工艺包括：在连接层60c表面旋涂粘附材料，将连接层和需粘附连接层的器件装载到对准机中，连接层旋涂粘附材料面与光电转换层20c表面的间隔区域接触，通过热压，将两者粘附。
如图17所示，在微透镜层表面和连接层60c上形成粘胶层70c，所述粘胶层70c覆盖微透镜层和连接层60c并填充满像素区域。具体实施方式包括：将化学粘附材料旋涂在连接层表面并且填充满像素区域。
如图18所示，在粘胶层70c表面形成透光层80c；具体实施方式包括：将透光层通过热压方法与粘胶层接触，将透光层粘附在粘胶层表面。
如图19所示，去除粘附层40c和支撑层50c，具体包括，将器件浸泡在化学溶剂中，时间为10分钟至120分钟，反应温度为30摄氏度至70摄氏度，粘附层40c被溶解，支撑层50c剥离；清洗器件，烘干。
如图20所示，在连接垫31c表面和连接垫31c暴露出的布线层30c表面形成隔离层90c，图形化隔离层，刻蚀，露出连接垫31c，在连接垫31c表面形成焊点91c。具体工艺为，在布线层30c和布线层30c表面的连接垫31c形成一层SiO2，所述SiO2层厚度为3000埃到5000埃，所述SiO2为CVD技术制备。然后采用现有光刻和蚀刻技术图形化SiO2层，露出连接垫31c，在连接垫31c上形成焊点91c。
一并参照图13至图20，在本实施例中，通过引入粘附层40c和支撑层50c为后续步骤的半导体衬底的减薄提供了支撑作用，使得半导体层能够制备的相当的薄；连接垫31c与像素元件位于相对面；在封装工艺最后制备焊点91c，克服了现有技术的缺点。具体地说在形成布线层30c之后，采用焊锡电连接衬底下的锡球阵列，影响了整个连接线布局的自由度而且很难减小封装面积，不利于与先进的半导体制程集成，对于高像素的CMOS传感器，焊锡的电连接性能也会受到影响。而本实施例中，通过引入粘附层40c和支撑层50c为后续步骤的半导体衬底的减薄提供了支撑作用，使得半导体层能够制备的相当的薄，并且有效地减少了缺陷位错的产生，使得更多光能够进入光电转换层20c，提高了图像传感器效率；在封装工艺最后制备焊点91c，提高了整个连接线布局的自由度和改善了器件的集成化。
如图20所示，基于上述实施方法，形成的CMOS传感器，包括：光电转换层20c，位于光电转换层20c上的像素元件阵列，位于光电转换层20c上分隔像素元件阵列的连接层60c，连接层60c高度高于像素元件；位于微透镜层表面和连接层60c表面的粘胶层70c，位于粘胶层70c上透光层80c；其中像素元件区成腔室；位于光电转换层20c与像素元件阵列所在面相对的表面上的布线层30c；分立于布线层30c上的连接垫31c；位于布线层30c上且曝露出连接垫31c的隔离层90c；位于连接垫31c上的焊点91c。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (22)

1.一种CMOS图像传感器的芯片级封装方法，其特征在于，包括下列步骤：
提供半导体衬底，在半导体衬底内形成光电转换层；
在光电转换层表面形成布线层，所述布线层表面形成有分立的连接垫；
在布线层表面形成粘附层，且粘附层覆盖连接垫；
在粘附层表面形成支撑层；
减薄半导体衬底直至露出光电转换层，在所述光电转换层上形成阵列分布的像素元件以及像素元件之间的连接层，所述连接层高度高于像素元件；在像素元件表面和连接层表面形成粘胶层；
在粘胶层上形成透光层，且透光层将像素元件覆盖形成腔室；
在支撑层和粘附层内形成贯穿支撑层和粘附层且露出连接垫的导电插塞；
在导电插塞上形成焊盘，在焊盘表面形成焊点。
2.根据权利要求1所述CMOS图像传感器的芯片级封装方法，其特征在于：
所述粘附层厚度为200埃到3000埃，材料为化学粘附剂。
3.根据权利要求1所述CMOS图像传感器的芯片级封装方法，其特征在于：
所述支撑层厚度为50微米到300微米，材料为玻璃或者硅。
4.根据权利要求1所述CMOS图像传感器的芯片级封装方法，其特征在于：
所述连接层厚度为2微米到10微米，材料为塑料树脂。
5.根据权利要求1所述CMOS图像传感器的芯片级封装方法，其特征在于：
形成所述像素元件的步骤包括：在光电转换层表面形成色彩滤镜层；在色彩滤镜层上形成微透镜。
6.根据权利要求1所述CMOS图像传感器的芯片级封装方法，其特征在于：
所述粘胶层填充满所述腔室区域，材料为透明的化学粘附材料。
7.一种CMOS图像传感器的芯片级封装结构，包括，带有分立连接垫的布线层；位于布线层表面的光电转换层，所述光电转换层与连接垫位于布线层的相对面；位于光电转换层上的像素元件阵列；位于光电转换层上分隔像素元件阵列的连接层，且高度高于像素元件；位于像素元件表面和连接层表面的粘胶层，位于粘胶层表面的透光层，其中像素元件区成腔室。其特征在于，还包括：位于布线层上覆盖连接垫的粘附层；位于粘附层上的支撑层；贯穿支撑层和粘附层且露出连接垫的导电插塞；位于导电插塞上的焊盘，位于焊盘表面的焊点。
8.根据权利要求7所述CMOS图像传感器的芯片级封装结构，其特征在于：所述粘附层厚度为200埃到3000埃，材料为化学粘附剂。
9.根据权利要求7所述CMOS图像传感器的芯片级封装结构，其特征在于：所述支撑层厚度为50微米到300微米，材料为玻璃或者硅。
10.根据权利要求7所述CMOS图像传感器的芯片级封装结构，其特征在于：所述连接层厚度为2微米到10微米，材料为塑料树脂。
11.根据权利要求7所述CMOS图像传感器的芯片级封装结构，其特征在于：所述像素元件包括：位于光电转换层上的色彩滤镜；位于色彩滤镜上的微透镜。
12.根据权利要求7所述CMOS图像传感器的芯片级封装结构，所述粘胶层填充满所述腔室区域，材料为透明的化学粘附材料。
13.一种CMOS图像传感器的芯片级封装方法，其特征在于，包括下列步骤：
提供半导体衬底，在半导体衬底内形成光电转换层；
在光电转换层表面形成布线层，所述布线层表面形成有分立的连接垫；
在布线层表面形成粘附层，且粘附层覆盖连接垫；
在粘附层表面形成支撑层；
减薄半导体衬底直至露出光电转换层，在所述光电转换层上形成阵列分布的像素元件以及像素元件之间的连接层，所述连接层高度高于像素元件；
在像素元件表面和连接层表面形成粘胶层；在粘胶层表面形成透光层；且
透光层将像素元件覆盖形成腔室；
去除粘附层和支撑层，露出布线层和分立的连接垫；
在布线层和布线层表面的连接垫上形成隔离层，在隔离层形成露出连接垫的开口，在连接垫表面形成焊点。
14.根据权利要求13所述CMOS图像传感器的芯片级封装方法，其特征在于：所述粘附层厚度为200埃到3000埃，材料为化学粘附剂。
15.根据权利要求13所述CMOS图像传感器的芯片级封装方法，其特征在于：所述支撑层厚度为50微米到300微米，材料为玻璃或者硅。
16.根据权利要求13所述CMOS图像传感器的芯片级封装方法，其特征在于：所述连接层厚度为2微米到10微米，材料为塑料树脂。
17.根据权利要求13所述CMOS图像传感器的芯片级封装方法，其特征在于：
形成所述像素元件的步骤包括：在光电转换层表面形成色彩滤镜层；在色彩滤镜层上形成微透镜。
18.根据权利要求13所述CMOS图像传感器的芯片级封装方法，其特征在于：
所述粘胶层填充满所述腔室区域，材料为透明的化学粘附材料。
19.一种CMOS图像传感器的芯片级封装结构，包括，光电转换层，位于光电转换层上的像素元件阵列，其特征在于，还包括，位于光电转换层上分隔像素元件阵列的连接层，连接层高度高于像素元件；位于像素元件表面和连接层表面的粘胶层，位于粘胶层上透光层；其中像素元件区成腔室；位于光电转换层与像素元件阵列所在面相对的表面上的布线层；分立于布线层上的连接垫；位于布线层上且曝露出连接垫的隔离层；位于连接垫上的焊点。
20.根据权利要求19所述CMOS图像传感器的芯片级封装结构，其特征在于：所述连接层厚度为2微米到10微米，材料为塑料树脂。
21.根据权利要求19所述CMOS图像传感器的芯片级封装结构，其特征在于：所述像素元件包括：位于光电转换层上的色彩滤镜；位于色彩滤镜上的微透镜。
22.根据权利要求19所述CMOS图像传感器的芯片级封装结构，其特征在于：所述粘胶层填充满所述腔室区域，材料为透明的化学粘附材料。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102540916A (zh) * 2010-12-21 2012-07-04 新奥科技发展有限公司 能源终端芯片
CN104821323A (zh) * 2014-01-30 2015-08-05 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 图像传感器的形成方法
CN104992955A (zh) * 2015-07-14 2015-10-21 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司 一种背照式图像传感器的晶圆级封装工艺及其封装结构
CN105118841A (zh) * 2015-07-14 2015-12-02 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司 背照式图像传感器的晶圆级封装方法及其封装结构
CN105185798A (zh) * 2015-07-14 2015-12-23 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司 一种背照式图像传感器的晶圆级封装方法及其封装结构
CN108695348A (zh) * 2017-04-05 2018-10-23 豪威科技股份有限公司 芯片级图像传感器封装及相关制造方法
CN109768059A (zh) * 2017-11-08 2019-05-17 豪威科技股份有限公司 用于图像传感器的芯片级封装
CN110304604A (zh) * 2019-06-18 2019-10-08 上海应用技术大学 一种mems传感器的封装方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7288757B2 (en) * 2005-09-01 2007-10-30 Micron Technology, Inc. Microelectronic imaging devices and associated methods for attaching transmissive elements

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102540916A (zh) * 2010-12-21 2012-07-04 新奥科技发展有限公司 能源终端芯片
CN102540916B (zh) * 2010-12-21 2016-04-06 新奥科技发展有限公司 能源终端芯片
CN104821323A (zh) * 2014-01-30 2015-08-05 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 图像传感器的形成方法
CN104821323B (zh) * 2014-01-30 2017-09-22 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 图像传感器的形成方法
CN104992955A (zh) * 2015-07-14 2015-10-21 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司 一种背照式图像传感器的晶圆级封装工艺及其封装结构
CN105118841A (zh) * 2015-07-14 2015-12-02 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司 背照式图像传感器的晶圆级封装方法及其封装结构
CN105185798A (zh) * 2015-07-14 2015-12-23 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司 一种背照式图像传感器的晶圆级封装方法及其封装结构
CN104992955B (zh) * 2015-07-14 2018-03-16 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司 一种背照式图像传感器的晶圆级封装工艺及其封装结构
CN105185798B (zh) * 2015-07-14 2018-09-28 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司 一种背照式图像传感器的晶圆级封装方法及其封装结构
CN108695348A (zh) * 2017-04-05 2018-10-23 豪威科技股份有限公司 芯片级图像传感器封装及相关制造方法
CN109768059A (zh) * 2017-11-08 2019-05-17 豪威科技股份有限公司 用于图像传感器的芯片级封装
CN110304604A (zh) * 2019-06-18 2019-10-08 上海应用技术大学 一种mems传感器的封装方法

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