CN101847664A - 电子器件封装和制造电子器件封装的方法 - Google Patents

电子器件封装和制造电子器件封装的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101847664A
CN101847664A CN201010170164A CN201010170164A CN101847664A CN 101847664 A CN101847664 A CN 101847664A CN 201010170164 A CN201010170164 A CN 201010170164A CN 201010170164 A CN201010170164 A CN 201010170164A CN 101847664 A CN101847664 A CN 101847664A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electronic device
substrate
optics
device package
holes
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201010170164A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101847664B (zh
Inventor
史训清
杨丹
罗珮璁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hong Kong Applied Science and Technology Research Institute ASTRI
Original Assignee
Hong Kong Applied Science and Technology Research Institute ASTRI
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hong Kong Applied Science and Technology Research Institute ASTRI filed Critical Hong Kong Applied Science and Technology Research Institute ASTRI
Publication of CN101847664A publication Critical patent/CN101847664A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101847664B publication Critical patent/CN101847664B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/0032—Packages or encapsulation
    • B81B7/007—Interconnections between the MEMS and external electrical signals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14618—Containers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14636—Interconnect structures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2207/00—Microstructural systems or auxiliary parts thereof
    • B81B2207/09—Packages
    • B81B2207/091—Arrangements for connecting external electrical signals to mechanical structures inside the package
    • B81B2207/094—Feed-through, via
    • B81B2207/096—Feed-through, via through the substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/146—Mixed devices
    • H01L2924/1461—MEMS

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

本申请案涉及一种电子器件封装和制造电子器件封装的方法。所述电子器件封装包括基底110，基底110具有第一表面110a和与所述第一表面相对的第二表面110b。电子器件120、130形成于所述第一表面110a上。隔离层140延伸至所述电子器件的至少一部分的顶部表面。具有一个或一个以上I/O线的再分布层145延伸至所述隔离层和所述电子器件的所述顶部表面。所述RDL层将所述电子器件连接到穿过所述基底110到达其所述第二表面110b的一个或一个以上第一通孔160。所述电子器件可以是图像传感器。微透镜220和保护性聚对二甲苯层230可制造在所述图像传感器上。还揭示一种制造所述电子器件封装的方法。

Description

电子器件封装和制造电子器件封装的方法
技术领域
本发明涉及一种电子器件封装和一种制造所述电子器件封装的方法。所述电子器件封装优选地包括集成电路；其可例如包括图像传感器或MEMS器件。
背景技术
图1展示常规CMOS图像传感器(CIS)封装。所述封装包括陶瓷基底2和安装在基底上的集成电路(IC)3。粘合剂层4形成于IC 3与基底2之间。焊垫6形成于IC 3的上表面上，且通过线7连接到基底的上表面上的焊垫8。光学交互元件5(例如，光电二极管)形成于IC 3的顶部上。所述布置封闭在框架10中，所述框架10具有用于将光聚焦于光学交互元件5上的透镜9。
图2展示使用微透镜和玻璃罩的经改进的现有技术CIS封装。其有时称为TSV布置(硅通孔)，因为其具有延伸穿过硅基底的通孔。如图2所示，存在硅基底23，且集成电路(IC)21定位于基底23的顶部表面上。多个微透镜22制造于IC 21的光学交互区域上。IC 21的侧边缘将IC的I/O连接到再分布层(RDL)25。再分布层将IC连接到硅通孔(TSV)26。TSV 26从基底的顶部表面延伸到基底的底部表面，在所述底部表面处其连接到焊垫27。焊垫27连接到焊料球28。聚合物间隔件24形成于基底23和再分布层25的一部分上。聚合物间隔件24支撑形成器件封装的顶部部分的厚玻璃罩29。
图2所示的CIS封装相对于图1具有若干优点。值得注意的是，其可制造得较小，因为其使用微透镜而不是体积庞大的玻璃透镜。另外，使用RDL代替线结合进一步减小尺寸。此外，图2布置可便利地通过减少成本的晶片级加工和表面安装技术来制造。
图3(a)到(h)展示制造图2的CIS封装的方法。在图3(a)所示的第一步骤中，聚合物间隔件24附接到玻璃晶片29。间隔件24具有大的中心孔径，用于允许光通过和容纳稍后添加的微透镜。
图3(b)展示第二步骤，其中提供顶部表面上具有IC 21的硅基底23。微透镜22制造于IC 21的光学交互区域上。传导再分布层25制造于基底23的顶部表面的一部分上且连接到IC 21的侧边缘。玻璃晶片29和间隔件24粘合到基底23的顶部。
在图3(c)所示的第三步骤中，通过使用研磨机或通过其它手段使硅基底23变薄。使晶片变薄到75μm或更小以便保持器件较小并补偿相对厚的玻璃晶片29。基底23的此变薄是可能的，因为虽然硅基底在未得到支撑的情况下可能突然折断，但当其被玻璃晶片29支撑时其可制造得较薄。
在图3(d)所示的第四步骤中，通过使用例如DRIE等干式蚀刻工艺在基底中形成通孔26a。通孔26a从基底的底部表面向上形成(顶部表面是玻璃晶片安装到的表面，底部表面是背朝玻璃晶片的表面)。通孔26a的形成是形成TSV 26的第一阶段。
在图3(e)所示的第五步骤中，将PECVD隔离层26b添加到通孔26a的内部。
在图3(f)所示的第六步骤中，通过溅镀将障壁或晶种层26c添加到通孔26a的内部。
在图3(g)所示的第七步骤中，通过电镀用传导金属材料26d填充通孔26a。
在图3(h)所示的第八步骤中，将焊垫27连接到通孔26的底端。这些焊垫27接触形成通孔26的芯的传导金属26d。焊料球28接着形成在焊垫27上。
图2的CIS封装和图3的制造方法具有某些缺点。第一，玻璃层29昂贵、笨重且占据很大空间。另外，因为玻璃层29是与硅基底23相比完全不同的材料且具有不同硬度，所以其可在制造工艺期间可变得碎裂。这通常在基底晶片被切割为若干片以分离形成在基底上的多个器件时发生。另外，玻璃层必须较厚，因为其用于在制造工艺期间支撑基底晶片。为了补偿较厚的玻璃层，硅基底层制造得比原本的情况薄，例如小于75μm。这可导致基底层中的微裂缝(因为其如此薄)。
另外，通过例如反应性离子蚀刻等干式蚀刻工艺形成TSV 26。因为硅基底晶片23通常将向内或向外朝其中心稍许弯曲，所以TSV在晶片的边缘附近的情况与TSV在晶片的中心附近的情况相比TSV的长度必须更大。因为使用相同量的气体来蚀刻每一通孔，所以晶片的中心附近的通孔往往被过分蚀刻。因为气体不能蚀刻硅晶片以上的金属RDL层，所以通孔的顶部部分处的任何过多气体往往向外扩散，从而更大地增加其直径。此外，通孔具有SiO2隔离层和Ti/W结合或粘合层，其中电镀Cu层在中心处。电镀Cu层是昂贵的工艺。
发明内容
本发明的第一方面提供一种电子器件封装，所述电子器件封装包括：基底，其具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；电子器件，其形成于基底的第一表面上；隔离层，其形成在所述电子器件的顶部表面的至少一部分上；一个或一个以上I/O线，其连接到电子器件并延伸至隔离层和电子器件的顶部表面；以及一个或一个以上第一通孔，其通过所述基底并将所述一个或一个以上I/O线连接到基底的第二表面。
隔离层优选地在电子器件的外围区上。有源区(通常为中心区，其例如可包括光学交互组件)优选地不被隔离层覆盖。在其它情况下，不被覆盖的有源区可在电子器件的非中心或甚至外围区中。如果电子器件是MEMS器件，那么通常(尽管不是必需)器件的大体整个顶部表面将用绝缘层覆盖。
虽然在以上实例中I/O线与电子器件的顶部表面之间存在隔离层，但为了防止I/O线短路，I/O线与电子器件的顶部表面之间可任选地存在另外的额外层。
优选地，所述I/O线中的至少一些在电子器件的顶部表面上从电子器件的一侧(即，侧边缘附近的外围区)延伸到电子器件的另一侧。优选地，I/O线仅在基底的两侧上将电子器件连接到一个或一个以上第一通孔(即，第一通孔仅邻近于电子器件的两侧)；更优选地，仅在电子器件的一侧上进行。
电子器件可包括集成电路(IC)。电子器件可以是图像传感器。图像传感器可包括光学交互组件和用于驱动光学交互组件的IC。电子器件可以是MEMS器件；所述MEMS器件可包括MEMS芯片和用于驱动MEMS芯片的驱动器芯片(例如，IC)。
电子器件可包括光学交互器件。微透镜可定位在光学交互器件上。
优选地，所述I/O线通过延伸穿过所述隔离层(到达电子器件的顶部表面)的一个或一个以上第二通孔连接到电子器件。或者，I/O线可连接到电子器件的侧部(例如，通过越过隔离层而经过顶部边缘，并到达电子器件的侧部)。
本发明的第二方面提供一种光学交互器件封装，其包括光学敏感区域和定位在光学敏感区域上的微透镜；所述微透镜用保护性聚合物层涂覆。
保护性聚合物层优选地包括聚对二甲苯。保护性聚合物层优选地从0.05μm到5μm。
光学交互器件可以是图像传感器，例如CIS。
本发明的第一和第二方面可组合在一起。
本发明的第三方面提供一种制造电子器件封装的方法，其包括：
a)在基底上提供电子器件；
b)在所述电子器件的顶部表面的至少一部分上形成隔离层；
c)形成一个或一个以上第一通孔延伸穿过所述基底；以及
d)形成一个或一个以上I/O线延伸至所述隔离层和电子器件的顶部表面；
所述I/O线将电子器件连接到所述至少一个第一通孔。
步骤c)和d)可以任一次序(例如，首先步骤c或首先步骤d)执行。
优选地，基底具有第一表面和第二表面，且电子器件形成于基底的第一表面上，且其中通过从第一表面朝基底的第二表面钻孔或蚀刻来形成所述一个或一个以上第一通孔。
电子器件可以是光学交互器件。所述方法可包括在步骤c)之后在光学交互器件上形成微透镜的另一步骤。其可在步骤c)与d)之间执行。更优选地，在步骤c)和d)两者之后放置微透镜。
光学交互器件可包括IC和光学交互组件。所述一个或一个以上第一通孔优选地通过所述一个或一个以上I/O线连接到IC。
本发明的第三方面可用于产生根据本发明的第一或第二方面的设备。
本发明的第四方面提供一种制造光学交互器件封装的方法，其包括以下步骤：在基底上提供光学交互器件，以及在光学交互器件的光学敏感区域上形成保护性聚合物膜。本发明的第四方面可用于制造根据本发明的第二方面的设备。
本发明的第五方面提供一种电子器件封装，所述电子器件封装包括：基底，其具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；IC，其定位在基底的第一表面上，所述IC具有面朝基底的第一表面的底部表面和背朝基底的第一表面的顶部表面；以及多个I/O线，其连接到IC并在IC的所述顶部表面上延伸到达一个或一个以上第一通孔，所述一个或一个以上第一通孔通过所述基底并将所述I/O线连接到基底的所述第二表面。
优选地，所述多个I/O线与IC的顶部表面之间存在隔离层。IC可通过穿过所述隔离层的一个或一个以上第二通孔连接到所述I/O线。优选地，所述多个I/O线在形成于隔离层上的再分布层中。
本发明的第六方面提供一种电子器件封装，所述电子器件封装包括：基底，其具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；IC，其定位在基底的第一表面上；以及多个I/O线，其将IC连接到穿过基底的一个或一个以上第一通孔，且其中I/O线仅在IC的两侧上，更优选地仅在IC的一侧上将IC连接到第一通孔。
所述一个或一个以上第一通孔将所述I/O线连接到基底的所述第二表面。
本发明的第五和第六方面可具有本发明的第一和第二方面的特征中的任一者。本发明的第七方面是一种制造根据本发明的第五和第六方面的设备的方法。
附图说明
现将参看附图仅借助实例详细描述本发明的实施例，附图中：
图1是已描述的现有技术CIS的示意图；
图2是已描述的另一现有技术CIS的示意图；
图3(a)到(h)展示制造图2的CIS的方法且已经描述；
图4是根据本发明的实施例的电子器件封装的示意图；
图5是根据本发明的优选实施例的光学交互电子器件封装的详细示意图；
图6是常规IC和周围的I/O以及基底的自顶向下视图；
图7是根据本发明的实施例的封装中的IC和周围的I/O以及基底的自顶向下视图；
图8是根据本发明的另一实施例的封装中的IC和周围的I/O以及基底的自顶向下视图；
图9是图5的电子器件封装的一部分的示意图；其详细说明入射在微透镜和IC上的光；
图10(a)到(c)说明微透镜的各种布置；
图11(a)是沿图7的线I-I的横截面图且说明再分布层、第一通孔和第二通孔；
图11(b)是沿图11(a)的线A-A的横截面图且说明第二通孔的布置；
图11(c)是沿图11(a)的线B-B的横截面图且说明第一通孔；
图12是所述器件封装的切除自顶向下视图，其展示再分布层如何与第一和第二通孔连接；
图13(a)是制造图像传感器封装的常规次序的流程图；
图13(b)是制造图像传感器封装的新方法的流程图，其中步骤的次序改变；以及
图14(a)到14(1)说明在制造图5的封装的过程中的步骤。
具体实施方式
图4是根据本发明的实施例的电子器件封装的示意图。所述封装包括电子器件112和基底110。基底优选地包括硅。基底具有上表面或第一表面110a以及下表面或第二表面110b。再分布层145包括传导I/O线，其在电子器件112的顶部表面上延伸。I/O线将电子器件的I/O连接到第一通孔160。第一通孔160从基底的第一表面110a延伸穿过基底110到达基底的第二表面110b。在所说明的布置中，隔离层140形成于电子器件112和基底110的第一表面上。再分布层145通过延伸穿过隔离层140的第二通孔150连接到电子器件112。
电子器件可以是图像传感器，例如CMOS图像传感器(CIS)。优选地，其包括集成电路(IC)。然而，电子器件不必是图像传感器，因为上述封装方法可应用于许多不同类型的电子器件且不仅仅是图像传感器。在其它实施例中，电子器件可(例如)是MEMS器件。
现将参看图5更详细描述优选实施例。所述封装包括光学交互电子器件和基底110。基底优选地包括硅。基底具有上表面或第一表面110a以及下表面或第二表面110b。IC120放置在基底110的上表面上。光学交互组件130(例如，一个或一个以上光电二极管)放置在IC 120的下表面与基底110的上表面之间。优选地，光学交互组件在IC的中心部分以下。IC的一部分可对于光是透明的，使得光可通过而到达下方的光学交互组件。IC 120和光学交互组件130一起形成例如CIS(CMOS图像传感器)等光学交互器件。
隔离层140和(任选的)电介质层155制造于IC 120的上表面的外围部分上。IC 120的中心区优选地不被电介质和隔离层覆盖，使得光可通过而到达下方的光学组件。在替代实施例中，器件的外围区不被绝缘和电介质层覆盖，且光学组件可在所述外围未覆盖区域以下(而中心区可被覆盖)。或者，如果隔离层(和/或电介质层)是允许光通过的材料或如果电子器件是非光学(例如，MEMS)器件，那么整个表面可被覆盖。
返回图5，IC 120的顶部表面上的I/O点连接到再分布层(RDL)145。再分布层145位于(任选的)电介质层155、隔离层140和IC 120的上表面上。再分布层145通过一个或一个以上第二通孔150连接到IC 120的I/O(I/O点)。第二通孔150或者可称为“垂直通孔”，因为通常其在再分布层与IC之间垂直延伸。
再分布层145包括连接到IC的I/O的多个传导I/O线。I/O线在IC的上表面上延伸并连接到一个或一个以上第一通孔160。所述一个或一个以上第一通孔160从第一表面110a延伸穿过基底110而到达第二表面110b。
图6展示常规布置，其中IC的I/O在IC的侧边缘处。在此常规布置中，I/O在IC的所有四侧上。通常，IC具有若干不同块，例如数字控制块、列驱动器、模数转换器(ADC)、相关双取样(CDS)和编程增益放大器(PGA)。所属领域的技术人员将了解其它类型的块。在常规设计中，用于每一相应块的I/O邻近于IC的所述块所位于的一侧。因此，举例来说，ADC I/O在图6中位于右侧。
图7展示根据本发明的布置，其中所有I/O布线到基底的一侧(或更明确地说，布线到邻近于IC的一侧的第一通孔)。使这成为可能，因为I/O点370在IC的顶部表面(背朝基底110的表面)上。I/O线380在IC的顶部表面上延伸且将I/O点370连接到沿着IC的第一侧的点390。IC具有多个不同块310、315、330、340、350和360。可看出，来自所有这些块的I/O布线到IC的一侧。I/O线中的一些(例如那些从区域340延伸的I/O线)相对短，而其它I/O线(例如那些从区域310延伸的I/O线)相对长并从IC的一侧延伸到另一侧。因为I/O仅布线到IC的一侧，所以节省了很大空间，且其它三侧上不需要基底(例如，硅晶片)来容纳I/O。这使封装的尺寸最小化并减少成本，因为需要较少的基底区域。
块320是远离IC的边缘且优选地在中心定位的像素区域。其是光学敏感区域且对入射IC的光敏感。优选地，此区域至少部分透明且光通过所述区域到达下方的光学交互组件(例如，光电二极管)。优选地，I/O线绕开此区域且不在其上延伸。
图8展示替代布置，其中I/O布线到IC的两侧。虽然空间节省不如图7中那么大，但其仍是显著的。在另一布置中，I/O可布线到三侧，但在此情况下空间节省将没有那么大。
在IC的顶部表面上对I/O线进行布线可认为是“顶壁之上(over the roof)”方法，因为I/O线在IC的顶部或“顶壁”上布线。这是非常灵活的解决方案，因为其利用了IC的顶部上的大量可用空间。因为空间是可用的，所以I/O线可制造得相对厚，例如达50μm或甚至更厚，且因此可携载相对高带宽的数据。I/O线布线到的一侧(或多侧)可经选择以便使最时间敏感或重要的数据的数据速度最大化。因此，举例来说，如果块340(其可以是列驱动器)尤其重要，那么I/O线380a可布线到邻近于块340的一侧。来自块315(其可能较不重要)的I/O线380b长度较长，且因此来自此块的I/O信号花费较长时间横越IC到达IC的侧部处的点390b。
再次参看图5，任选地滤色器210形成于IC 210和隔离层140上。滤色器上覆于光学交互组件130上。多个微透镜220制造于(任选的)滤色器210上且上覆于光学交互组件130上。微透镜220用以将光聚焦于光学交互组件130上。
电介质层200(例如，聚合物层)在RDL层145上延伸且直到滤色器210。保护性聚合物膜230(优选地包括聚对二甲苯)在电介质层200上并在微透镜220上延伸。保护性聚合物230膜有助于保护微透镜使其免受灰尘影响并保持其清洁。保护性聚合物层优选地具有低吸水性。
图9是展示入射在电子器件封装的一部分上的光的示意图。相同参考标号用于表示与图5中相同的零件且将不再作描述。光被聚合物覆盖层230和微透镜220折射。在已折射后，光穿过IC的透明部分直到其到达光学交互组件130为止。光学交互组件130可包括多个光电二极管。微透镜的使用使光能够穿过IC 120的透明部分聚焦且因此使光的背反射最小化。这与使用常规透镜相比是一个重大优点。IC 120的非透明部分120a可反射光，然而这通过非透明部分的适宜间隔而保持为一最小值。
微透镜可在阵列中分组在一起。四个微透镜的若干可能构造展示于图10(a)到(c)中。所属领域的技术人员将了解如何将这些布置扩展到较大阵列。
现将参看图7、11(a)-(c)和12描述第一和第二通孔以及再分布层、IC与基底的第二侧之间的连接。图11(a)是图7中线I-I的横截面。再分布层(RDL)145含有传导I/O线，其将IC 120连接到延伸穿过基底110的第一通孔160。
RDL 145借助第二通孔150连接到IC 120的顶部表面上的I/O。第二通孔150延伸穿过位于RDL 145与IC 120之间的隔离层140和任选的电介质层155。在替代实施例中，再分布层145可通过横越IC的侧边缘的连接线而不是延伸穿过隔离层140的第二通孔来直接连接到IC 120。RDL 145连接到第一通孔160。在所说明的实施例中，RDL 145连接到第一通孔160的金属衬里165。隔离层170形成于金属衬里165的外部上以使其与基底110的其余部分绝缘。第一通孔160的内部(金属衬里165向内)填充有电介质材料(例如，聚合物填料)。
图11(b)描述图11(a)中线A-A的横截面。再分布层145含有传导I/O线，其借助第二通孔150连接到IC 120的顶部表面上的I/O。第二通孔150延伸穿过隔离层140和任选的电介质层155，其两者均位于RDL与IC之间。
图11(c)给出沿着图11(a)中线B-B的横截面。再分布层145的I/O线直接连接到延伸穿过基底110的第一通孔160。请注意，聚合物填料160在图11(c)中未展示以使得可更清楚地看到第一通孔160。因此，虽然第一通孔在图11(c)中展示为实线，但在优选布置中，每一第一通孔实际上包括隔离层170、金属衬里165和电介质填料(例如，聚合物)。电信号由金属衬里165传导穿过第一通孔。第一通孔的此结构内部结构仅为实例；所属领域的技术人员将了解其它可能的结构。
图12给出所述布置的自顶向下视图(在图11(a)中的箭头所展示的方向上)。请注意，为了可清楚地展示所述结构，所述视图似乎已沿着图11(a)所示的虚线C-C移除上表面上的电介质层(例如，聚合物)200；即所述视图是从虚线C-C向下。清楚地展示RDL 145提供的第一通孔160与第二通孔150之间的互连的配置。第一通孔160包括用电介质(例如，聚合物)填充的通孔160a；电介质填料被金属衬里165包围。金属衬里165又被隔离层170包围。RDL 145的连接线在第一通孔的金属衬里165之间延伸并将其连接到第二通孔150。RDL的连接线被电介质(例如，聚合物)包围。
图11(a)到11(c)以及图12所示的布置仅为实例。所属领域的技术人员将了解RDL、第一和第二通孔的其它可能的配置和构造。
返回参看图5，第一通孔160延伸穿过基底110到达基底110的第二表面110b。传导焊垫185形成到第一通孔的底端并到达基底的第二表面。焊点190接着形成在焊垫185上。
图13(a)是展示如图2所示的常规CIS的制造步骤的次序的流程图。图13(b)是展示根据本发明的优选实施例的电子器件封装的制造步骤的优选次序的流程图。在图13(a)中，提供“前端”或基底和IC，在顶部上制造滤色器，随后是微透镜，且接着穿过基底110(其优选为硅基底)形成第一通孔。在图13(b)中，改变次序以使得在提供前端之后且在添加滤色器和/或微透镜之前形成第一通孔。滤色器是任选的；其将在器件为图像传感器的大多数(但并非所有)情况下使用。主要点是，在图13(b)中，在添加微透镜之前而非之后形成第一通孔。
图14(a)到(1)展示在制造图5的电子器件封装的优选方法中的步骤。
在图14(a)中，提供半完成的封装。所述半完成的封装包括基底110，其具有定位在其第一表面110a上的光学交互器件120、130。光学交互器件包括IC 120和光学交互组件130。隔离层140覆盖基底110的上表面110a以及光学交互器件的上表面。
在图14(b)中，形成第一通孔160a。第一通孔160a优选地通过干式蚀刻工艺(例如，DRIE-深反应性离子蚀刻)形成。第一通孔160a通过从基底的第一(顶部)表面110a向下朝相对表面蚀刻而形成。
在图14(c)中，用隔离层170涂覆第一通孔160a。另外，制造电介质层155(例如，聚合物)以覆盖隔离层140。
在图14(d)中，在第一通孔160的隔离层170的顶部上添加金属衬里165。通过蚀刻掉电介质层155的位于光学交互器件以上的部分来形成光学开口或孔隙121。优选地，还蚀刻掉隔离层140的覆盖光学交互器件120、130的至少一部分；然而，如果隔离层对于光是透明的，那么这可能没有必要。接着，在剩余隔离层140和电介质层155的顶部上添加再分布层145。再分布层包括在集成电路120的顶部表面上(以上)延伸的一个或一个以上I/O线。
在图14(e)中，在再分布层145上沉积另一电介质层200(例如，聚合物)。电介质层200可沉积在整个布置上并接着从光学开口移除。电介质200还填充第一通孔160的内部。
在图14(f)中，通过粘合剂410临时将支撑晶片400结合到组合件的顶部表面。支撑晶片400支撑组合件且明确地说支撑基底110。其允许组合件移动且明确地说其允许基底110在不突然折断的情况下变薄。基底110借助任何适当的手段变薄，优选达到150μm或更薄。举例来说，可将研磨机应用于其底部表面(远离支撑晶片的表面)。
在图14(g)中，在基底110的第二(底部)表面上形成焊垫185。优选地，这通过首先沉积聚合物层180以用于钝化并接着溅镀金属层来完成。接着将金属层图案化以形成焊垫185。焊垫185中的一者或一者以上可直接或经由连接部分175而连接到第一通孔160。
在图14(h)中，移除支撑晶片400且清洁组合件的顶部表面。
在图14(i)中，在IC 120上方在光学开口121中制造滤色器210。
在图14(j)中，在滤色器和IC上方制造多个微透镜220。
在图14(k)中，在组合件的顶部上形成保护性聚合物膜230(例如，聚对二甲苯)，且明确地说其覆盖微透镜220。
在图14(l)中，将焊点190附接到焊垫185。此外，以上图中所示的组合件通常是包含制造于相同基底(例如，硅晶片)110上的许多类似单元的大规模生产工艺的一部分。在所述情况下，通过在各个单元之间的间隙处切割基底110(例如，通过使用裸片锯)而使所述各个单元彼此分离。
虽然上文已参考某些优选实施例描述本发明，但这仅借助实例且不应理解为限制由权利要求书界定的本发明的范围。所属领域的技术人员将意识到并能够实行上文描述的实施例的某些变化和修改，同时仍保持在权利要求书的范围内。明确地说，虽然已具体参考图像传感器封装描述本发明，但其也可应用于其它器件封装。

Claims (20)

1.一种电子器件封装，所述电子器件封装包括：基底，其具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；电子器件，其形成于所述基底的所述第一表面上；隔离层，其形成在所述电子器件的顶部表面的至少一部分上；一个或一个以上I/O线，其连接到所述电子器件并延伸至所述隔离层和所述电子器件的所述顶部表面；以及一个或一个以上第一通孔，其穿过所述基底并将所述一个或一个以上I/O线连接到所述基底的所述第二表面。
2.根据权利要求1所述的电子器件封装，其中所述I/O线中的至少一些在所述电子器件的所述顶部表面上从所述电子器件的一侧延伸到所述电子器件的另一侧。
3.根据权利要求2所述的电子器件封装，其中所述I/O线将所述电子器件连接到仅邻近于所述电子器件的两侧的一个或一个以上第一通孔。
4.根据权利要求1所述的电子器件封装，其中所述I/O线将所述电子器件连接到仅邻近于所述电子器件的两侧的一个或一个以上第一通孔。
5.根据权利要求1所述的电子器件封装，其中所述I/O线将所述电子器件连接到仅邻近于所述电子器件的一侧的一个或一个以上第一通孔。
6.根据权利要求1所述的电子器件封装，其中所述电子器件是图像传感器。
7.根据权利要求1所述的电子器件封装，其中所述电子器件是MEMS器件。
8.根据权利要求1所述的电子器件封装，其中所述电子器件包括集成芯片。
9.根据权利要求1所述的电子器件封装，其中所述电子器件包括机械或光学交互组件以及用于驱动所述机械或光学交互组件的集成芯片。
10.根据权利要求1所述的电子器件封装，其中所述I/O线通过延伸穿过所述隔离层的一个或一个以上第二通孔连接到所述电子器件。
11.一种光学交互器件封装，其包括光学敏感区域和定位在所述光学敏感区域上的微透镜；所述微透镜涂覆有保护性聚合物层。
12.根据权利要求11所述的封装，其中所述保护性聚合物层包括聚对二甲苯。
13.根据权利要求11所述的封装，其中所述保护性聚合物层的厚度为从0.05μm到5μm。
14.根据权利要求11所述的封装，其中所述光学交互器件是图像传感器。
15.一种制造电子器件封装的方法，其包括：
a)在基底上形成电子器件；
b)在所述电子器件的顶部表面的至少一部分上形成隔离层；
c)形成一个或一个以上第一通孔延伸穿过所述基底；以及
d)形成一个或一个以上I/O线延伸至所述隔离层和所述电子器件的所述顶部表面；
所述I/O线将所述电子器件连接到所述至少一个第一通孔。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述基底具有第一表面和第二表面，且所述电子器件形成于所述基底的第一表面上，且其中通过从所述第一表面朝所述基底的所述第二表面钻孔或蚀刻来形成所述一个或一个以上第一通孔。
17.根据权利要求15所述的方法，其中所述电子器件是光学交互器件，且所述方法包括另外步骤：
e)在步骤c)之后在所述光学交互器件上形成微透镜。
18.根据权利要求16所述的方法，其中在步骤c)和d)之后执行步骤e)。
19.根据权利要求16所述的方法，其中所述光学交互器件包括IC和光学交互组件；且其中所述一个或一个以上第一通孔通过所述一个或一个以上I/O线连接到所述IC。
20.根据权利要求14所述的方法，其进一步包括穿过所述隔离层形成一个或一个以上第二通孔以将所述I/O线连接到所述电子器件的步骤。
CN201010170164.0A 2010-03-15 2010-04-30 电子器件封装和制造电子器件封装的方法 Expired - Fee Related CN101847664B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/723,992 US20110221018A1 (en) 2010-03-15 2010-03-15 Electronic Device Package and Methods of Manufacturing an Electronic Device Package
US12/723,992 2010-03-15

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101847664A true CN101847664A (zh) 2010-09-29
CN101847664B CN101847664B (zh) 2014-04-02

Family

ID=42772196

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201010170164.0A Expired - Fee Related CN101847664B (zh) 2010-03-15 2010-04-30 电子器件封装和制造电子器件封装的方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20110221018A1 (zh)
CN (1) CN101847664B (zh)
TW (1) TWI505427B (zh)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102446886A (zh) * 2010-09-30 2012-05-09 中国科学院微电子研究所 3d集成电路结构及其形成方法
CN102646655A (zh) * 2012-01-19 2012-08-22 香港应用科技研究院有限公司 用于增加微电子封装中电触点表面面积的结构
CN102815660A (zh) * 2011-06-09 2012-12-12 安华高科技无线Ip（新加坡）私人有限公司 包括插件的封装器件和将管芯附接到衬底的方法
CN103030101A (zh) * 2011-09-29 2013-04-10 罗伯特·博世有限公司 用于制造双芯片装置的方法以及相应的双芯片装置
CN103508413A (zh) * 2012-06-21 2014-01-15 罗伯特·博世有限公司 用于制造具有电覆镀通孔的构件的方法
CN103579266A (zh) * 2012-07-25 2014-02-12 台湾积体电路制造股份有限公司 Cis芯片及其形成方法
CN104966711A (zh) * 2015-06-30 2015-10-07 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司 一种芯片装置及其制备方法
CN107946335A (zh) * 2017-12-22 2018-04-20 成都先锋材料有限公司 一种cmos影像传感封装结构及其制作方法
CN107958893A (zh) * 2016-10-17 2018-04-24 日月光半导体制造股份有限公司 改进的扇出球栅阵列封装结构及其制造方法
CN108155198A (zh) * 2017-12-22 2018-06-12 成都先锋材料有限公司 一种cmos影像传感封装结构及其制作方法
CN109585471A (zh) * 2017-09-29 2019-04-05 三星电子株式会社 半导体封装和图像传感器
WO2020062915A1 (zh) * 2018-09-30 2020-04-02 华为技术有限公司 一种摄像头组件、组装方法以及终端

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8569856B2 (en) * 2011-11-03 2013-10-29 Omnivision Technologies, Inc. Pad design for circuit under pad in semiconductor devices
US9818967B2 (en) * 2013-06-28 2017-11-14 Universal Display Corporation Barrier covered microlens films
EP2899760B1 (en) * 2014-01-27 2018-08-29 ams AG Semiconductor device for optical applications and method of producing such a semiconductor device
US10593563B2 (en) * 2017-04-13 2020-03-17 Invensas Corporation Fan-out wafer level package with resist vias
CN110729294A (zh) * 2018-06-28 2020-01-24 西部数据技术公司 包含分支存储器裸芯模块的硅通孔半导体装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101099095A (zh) * 2004-12-16 2008-01-02 Arc工程学院 塑性材料膜装置的制备方法及由此得到的装置
CN101189180A (zh) * 2005-03-17 2008-05-28 许密特有限公司 用于微部件的薄封装
CN101252141A (zh) * 2007-02-21 2008-08-27 育霈科技股份有限公司 具有晶粒接收凹孔之晶圆级影像传感器封装结构及其方法
US20080308928A1 (en) * 2007-06-13 2008-12-18 Industrial Technology Research Institute Image sensor module with a three-dimensional die-stacking structure
CN101442062A (zh) * 2007-11-23 2009-05-27 采钰科技股份有限公司 图像感测装置的电子组件
CN101542702A (zh) * 2008-06-05 2009-09-23 香港应用科技研究院有限公司 基于硅通孔的三维晶圆叠层的键合方法
CN101542726A (zh) * 2008-11-19 2009-09-23 香港应用科技研究院有限公司 具有硅通孔和侧面焊盘的半导体芯片
CN101556944A (zh) * 2007-12-21 2009-10-14 台湾积体电路制造股份有限公司 形成穿透硅通孔的结构和工艺

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2626408B1 (fr) * 1988-01-22 1990-05-11 Thomson Csf Capteur d'image a faible encombrement
US7643858B2 (en) * 2006-09-28 2010-01-05 Nellcor Puritan Bennett Llc System and method for detection of brain edema using spectrophotometry
US20080211075A1 (en) * 2006-10-06 2008-09-04 Advanced Chip Engineering Technology Inc. Image sensor chip scale package having inter-adhesion with gap and method of the same
US20080191335A1 (en) * 2007-02-08 2008-08-14 Advanced Chip Engineering Technology Inc. Cmos image sensor chip scale package with die receiving opening and method of the same
JP5478009B2 (ja) * 2007-11-09 2014-04-23 株式会社フジクラ 半導体パッケージの製造方法
US7851246B2 (en) * 2007-12-27 2010-12-14 Stats Chippac, Ltd. Semiconductor device with optical sensor and method of forming interconnect structure on front and backside of the device
TW200952142A (en) * 2008-06-13 2009-12-16 Phoenix Prec Technology Corp Package substrate having embedded semiconductor chip and fabrication method thereof
KR20110051191A (ko) * 2008-08-29 2011-05-17 버티칼 서킷, 인크. 이미지 센서
US8858459B2 (en) * 2008-10-10 2014-10-14 The Regents Of The University Of Michigan Optical microsensor and methods for monitoring intracranial pressure

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101099095A (zh) * 2004-12-16 2008-01-02 Arc工程学院 塑性材料膜装置的制备方法及由此得到的装置
CN101189180A (zh) * 2005-03-17 2008-05-28 许密特有限公司 用于微部件的薄封装
CN101252141A (zh) * 2007-02-21 2008-08-27 育霈科技股份有限公司 具有晶粒接收凹孔之晶圆级影像传感器封装结构及其方法
US20080308928A1 (en) * 2007-06-13 2008-12-18 Industrial Technology Research Institute Image sensor module with a three-dimensional die-stacking structure
CN101442062A (zh) * 2007-11-23 2009-05-27 采钰科技股份有限公司 图像感测装置的电子组件
CN101556944A (zh) * 2007-12-21 2009-10-14 台湾积体电路制造股份有限公司 形成穿透硅通孔的结构和工艺
CN101542702A (zh) * 2008-06-05 2009-09-23 香港应用科技研究院有限公司 基于硅通孔的三维晶圆叠层的键合方法
CN101542726A (zh) * 2008-11-19 2009-09-23 香港应用科技研究院有限公司 具有硅通孔和侧面焊盘的半导体芯片

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102446886A (zh) * 2010-09-30 2012-05-09 中国科学院微电子研究所 3d集成电路结构及其形成方法
CN102446886B (zh) * 2010-09-30 2014-10-15 中国科学院微电子研究所 3d集成电路结构及其形成方法
CN102815660A (zh) * 2011-06-09 2012-12-12 安华高科技无线Ip（新加坡）私人有限公司 包括插件的封装器件和将管芯附接到衬底的方法
CN103030101A (zh) * 2011-09-29 2013-04-10 罗伯特·博世有限公司 用于制造双芯片装置的方法以及相应的双芯片装置
CN102646655B (zh) * 2012-01-19 2014-10-22 香港应用科技研究院有限公司 用于增加微电子封装中电触点表面面积的结构
CN102646655A (zh) * 2012-01-19 2012-08-22 香港应用科技研究院有限公司 用于增加微电子封装中电触点表面面积的结构
US8772930B2 (en) 2012-01-19 2014-07-08 Hong Kong Applied Science and Technology Research Institute Company Limited Increased surface area electrical contacts for microelectronic packages
CN103508413A (zh) * 2012-06-21 2014-01-15 罗伯特·博世有限公司 用于制造具有电覆镀通孔的构件的方法
CN103579266B (zh) * 2012-07-25 2016-09-07 台湾积体电路制造股份有限公司 Cis芯片及其形成方法
CN103579266A (zh) * 2012-07-25 2014-02-12 台湾积体电路制造股份有限公司 Cis芯片及其形成方法
CN104966711A (zh) * 2015-06-30 2015-10-07 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司 一种芯片装置及其制备方法
CN107958893A (zh) * 2016-10-17 2018-04-24 日月光半导体制造股份有限公司 改进的扇出球栅阵列封装结构及其制造方法
CN107958893B (zh) * 2016-10-17 2020-09-11 日月光半导体制造股份有限公司 改进的扇出球栅阵列封装结构及其制造方法
CN109585471A (zh) * 2017-09-29 2019-04-05 三星电子株式会社 半导体封装和图像传感器
CN109585471B (zh) * 2017-09-29 2023-08-29 三星电子株式会社 半导体封装和图像传感器
CN107946335A (zh) * 2017-12-22 2018-04-20 成都先锋材料有限公司 一种cmos影像传感封装结构及其制作方法
CN108155198A (zh) * 2017-12-22 2018-06-12 成都先锋材料有限公司 一种cmos影像传感封装结构及其制作方法
US10692907B2 (en) 2017-12-22 2020-06-23 Pioneer Materials Inc. Chengdu CMOS image sensor encapsulation structure and method for manufacturing the same
CN107946335B (zh) * 2017-12-22 2020-10-27 成都先锋材料有限公司 一种cmos影像传感封装结构及其制作方法
CN108155198B (zh) * 2017-12-22 2021-04-02 成都先锋材料有限公司 一种cmos影像传感封装结构及其制作方法
WO2020062915A1 (zh) * 2018-09-30 2020-04-02 华为技术有限公司 一种摄像头组件、组装方法以及终端

Also Published As

Publication number Publication date
TWI505427B (zh) 2015-10-21
CN101847664B (zh) 2014-04-02
TW201138049A (en) 2011-11-01
US20110221018A1 (en) 2011-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101847664B (zh) 电子器件封装和制造电子器件封装的方法
CN105793988B (zh) 具有改善的切割性能的图像传感器、其制造装置及制造方法
CN101587886B (zh) 电子元件封装体及其制造方法
US8598695B2 (en) Active chip on carrier or laminated chip having microelectronic element embedded therein
JP5255246B2 (ja) チップスケールパッケージ、ｃｍｏｓイメージスケールパッケージおよびｃｍｏｓイメージスケールパッケージの製造方法
US9768223B2 (en) Electronics device package and fabrication method thereof
US7285834B2 (en) Process for producing microelectromechanical components and a housed microelectromechanical component
TWI446498B (zh) 具有延伸穿越銲墊之通孔的堆疊微電子總成
US20080284041A1 (en) Semiconductor package with through silicon via and related method of fabrication
US20090039527A1 (en) Sensor-type package and method for fabricating the same
JP4922342B2 (ja) 電子デバイスパッケージ及びその製造方法
JP2010161266A (ja) 半導体装置およびその製造方法
CN102403325A (zh) 半导体封装和半导体封装的制造方法以及光学模块
CN102201418A (zh) 半导体装置、其制造方法和设计方法、以及电子装置
CN102856336A (zh) 晶片封装体及其形成方法
KR101522758B1 (ko) 패키징 디바이스 장치 및 패키지용 베이스 부재
US9966400B2 (en) Photosensitive module and method for forming the same
TW201330239A (zh) 具改良量子效率的背側照明ｃｍｏｓ影像感測器與封裝體、及其製造方法
JP2011146486A (ja) 光学デバイスおよびその製造方法ならびに電子機器
CN103000648A (zh) 大芯片尺寸封装及其制造方法
CN103391501B (zh) Mems麦克风结构及其制作方法
CN211004545U (zh) 一种具有tsv结构的mems芯片
EP2955759B1 (en) Semiconductor device comprising an emitter of radiation and a photosensor and appertaining production method
CN110713165A (zh) 一种具有tsv结构的mems芯片及其圆片级气密性封装方法
JP2009283503A (ja) 半導体装置及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20140402

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee