CN102339837B - 背面照度影像感测器的封装制作工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种背面照度影像感测器的封装制作工艺，其提供设置有多个接合垫的晶片，加工具有多个盲孔的第一载板。然后，粘着第一载板于晶片，且使这些盲孔分别与这些接合垫相对应。接着，在晶片形成间隔层并设置感测器元件，再粘着第二载板于间隔层。之后，在第一载板进行载板薄化制作工艺，以使这些盲孔成为贯通薄化后的第一载板的通孔。之后，形成绝缘层于第一载板，以覆盖第一载板的背面及这些通孔的侧壁，再形成导电层于此绝缘层，并填入这些通孔中，以使导电层电连接于这些接合垫。此制作工艺可实现通孔与接合垫的准确对位，并提高封装效率，提升封装品质。

Description

背面照度影像感测器的封装制作工艺

技术领域

本发明涉及一种影像感测器，且特别是涉及一种背面照度影像感测器的封装制作工艺。

背景技术

影像感测器用以将接收到的光信号转换为电信号，其主要应用于各种数字影像电子产品中。传统影像感测器将感测元件设置于半导体基板上，并且感测元件被配置于半导体基板上的多层金属线路层所覆盖。进入传统影像感测器的光线必须先通过多层金属线路层才能到达感测元件，因此，感测元件的感光能力受到局限。为了进一步提升影像感测器的感光能力，近年来背面照度影像感测器随之出现。背面照度影像感测器是把感测元件置于半导体基板的背面，而在半导体基板上(正面)仅是配置多层金属线路层。由于背面照度影像感测器的感光元件没有被金属线路层所覆盖，因此感光量大增，从而使得影像感测器的感光能力大大增强。

目前，背面照度影像感测器的封装制作工艺，通常包括将半导体基板与载板贴合，于半导体基板设置感测元件，以及于载板配置金属线路层等步骤。一般地，为使配置于载板的金属线路层与半导体基板电连接，通常在半导体基板与载板贴合之后，根据半导体基板上多个接合垫的位置，再在载板上开设对应这些接合垫的孔，并进行后续的金属化制作工艺，以制作导通孔及于半导体基板制作金属线路。但是，由于半导体基板与载板贴合之后，半导体基板的这些接合垫便处于不可见状态，因此，在载板开孔过程中要对位这些接合垫比较困难，不尽费时费力导致封装效率低下，而且还很容易出现孔与接合垫对位不准确，进而影响封装品质。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种背面照度影像感测器的封装制作工艺，以降低对位难度，从而提高封装效率并提升封装品质。

为达上述目的，本发明提出一种背面照度影像感测器的封装制作工艺，其包括以下步骤。提供晶片，此晶片具有第一表面以及与第一表面相对的第二表面，且第一表面设置有多个接合垫。加工第一载板，以于第一载板中形成多个盲孔，其中第一载板具有贴合面以及与贴合面相对的背面，且这些盲孔于贴合面形成开口。粘着第一载板的贴合面与晶片的第一表面，且使盲孔分别与接合垫相对应。形成间隔层于晶片的第二表面上，其中间隔层具有至少一开口区暴露出晶片的第二表面。在此至少一开口区设置多个感测器元件。粘着第二载板于间隔层上。在第一载板的背面进行载板薄化制作工艺，以使这些盲孔成为贯通薄化后的第一载板的多个通孔，且暴露出接合垫。形成绝缘层于第一载板上，以覆盖背面以及通孔的侧壁。形成导电层于绝缘层上，并填入通孔中，以使导电层电连接于接合垫。

在本发明的一实施例中，上述的加工第一载板的方法包括：提供第一载板；形成氧化层于第一载板的贴合面上；以及移除部分氧化层及形成这些盲孔于第一载板中。在本发明的一实施例中，上述的移除部分氧化层及形成这些盲孔的方法包括蚀刻制作工艺或钻孔制作工艺。在本发明的一实施例中，上述的第一载板为硅基板，且氧化层为二氧化硅层。

在本发明的一实施例中，上述的设置这些感测器元件的方法包括：形成光二极管于晶片的第二表面；形成彩色滤光片于光二极管上；以及形成微透镜于彩色滤光片上。

在本发明的一实施例中，上述的第二载板为透明基板。

在本发明的一实施例中，在形成该间隔层之前，更包括晶片薄化制作工艺。此晶片薄化制作工艺包括：研磨晶片的第二表面，以形成研磨表面；以及蚀刻晶片的研磨表面。

在本发明的一实施例中，上述的绝缘层为二氧化硅层。

在本发明的一实施例中，上述的形成绝缘层的方法包括：沉积绝缘材料于第一载板的背面，以覆盖背面、接合垫以及通孔的侧壁；以及蚀刻移除位于接合垫上的绝缘材料。在本发明的一实施例中，上述的沉积绝缘材料的方法为化学气相沉积法。

在本发明的一实施例中，上述的间隔层为图案化粘着层。

在本发明的一实施例中，上述的粘着第一载板的贴合面于晶片的第一表面的步骤在真空环境中进行。

为达上述目的，本发明还提出一种背面照度影像感测器的封装制作工艺，其包括以下步骤。提供晶片，此晶片具有第一表面以及与第一表面相对的第二表面，且第一表面设置有多个接合垫。加工第一载板，以于第一载板中形成多个通孔，其中第一载板具有贴合面以及与贴合面相对的背面，且这些通孔贯通贴合面与背面。粘着第一载板的贴合面与晶片的第一表面，且使通孔分别与接合垫相对应，且暴露出接合垫。形成间隔层于晶片的第二表面上，其中间隔层具有至少一开口区暴露出晶片的第二表面。在此至少一开口区设置多个感测器元件。粘着第二载板于间隔层上。形成绝缘层于第一载板上，以覆盖背面以及通孔的侧壁。形成导电层于绝缘层上，并填入通孔中，以使导电层电连接于接合垫。

本发明的背面照度影像感测器的封装制作工艺，在晶片粘着于第一载板之前，已于第一载板中形成多个盲孔或通孔，因此，仅需要在晶片粘着于第一载板时，进行这些盲孔或通孔与接合垫的对位。避免在形成孔的过程中，需考虑进行钻孔的位置与不可见的接合垫的对位的问题，从而有效降低了对位难度，改善了对位准确性，进而有助于提高封装效率并提升封装品质。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

图1A至图1H是本发明第一实施例的背面照度影像感测器的封装制作工艺的流程剖面示意图；

图2是本发明第二实施例的背面照度影像感测器的封装制作工艺的第一载板与晶片粘着的剖面示意图。

主要元件符号说明

100、100’：晶片

102：第一表面

104、104’：第二表面

106：接合垫

110、110a：第一载板

112：盲孔

112’、112a：通孔

114：贴合面

116、116’：背面

118：氧化层

119：开口

120：间隔层

122：开口区

130：感测器元件

132：光二极管

134：彩色滤光片

136：微透镜

140：第二载板

150：绝缘层

160：导电层

具体实施方式

请参阅图1A至图1H，图1A至图1H是本发明第一实施例的背面照度影像感测器的封装制作工艺的流程剖面示意图。

请参照图1A，首先，提供晶片100，例如是半导体晶片。晶片100具有第一表面102以及与第一表面102相对的第二表面104。第一表面102设置有多个接合垫106。

请参照图1B，然后，加工第一载板110，以于第一载板110中形成多个盲孔112。具体来说，提供第一载板110，载板110具有贴合面114以及与贴合面114相对的背面116。形成氧化层118于第一载板110上，蚀刻移除部分氧化层118且蚀刻形成盲孔112。其中盲孔112指盲孔112并未贯通贴合面114与背面116，仅于贴合面114形成开119。在其他实施例中，移除部分氧化层118及形成盲孔112的步骤也可采用钻孔制作工艺，例如激光钻孔制作工艺。在本实施例中，第一载板110为硅基板，且氧化层118为二氧化硅层，但不以此为限。

请参照图1C，粘着第一载板110的贴合面114与晶片100的第一表面102，且使盲孔112分别与接合垫106相对应，即，使盲孔112于贴合面114形成的开口119分别与接合垫106相对。换句话说，接合垫106暴露于盲孔112中。氧化层118位于第一表面102及贴合面114之间，且氧化层118可电绝缘接合垫106。值得注意的是，在其他实施例中，也可使用其他绝缘性粘着层粘着第一载板110与晶片100，但是后续需要将接合垫106上的粘着材料去除。本实施例中，粘着第一载板110的贴合面114于晶片100的第一表面102于真空环境中进行，因此可避免空气残留于盲孔中。

在粘着第一载板110的贴合面114与晶片100的第一表面102之后，可选择性地进行晶片薄化制作工艺，以将晶片100缩减至适当的厚度。请参照图1D，在晶片薄化制作工艺中，首先，研磨晶片100的第二表面104，以形成研磨表面(图未示)。研磨晶片100的方法，例如是利用铣削(milling)、磨削(grinding)或研磨(polishing)等方式。然后，蚀刻晶片100的研磨表面，从而获得经薄化的晶片100’。经薄化的晶片100’具有与第一表面102相对的第二表面104’。

请参照图1E，接着，形成间隔层120于晶片100’的第二表面104’上，用以于第一载板110与第二载板140之间形成一间距。间隔层120具有至少一开口区122暴露出晶片100’的第二表面104’。

请继续参照图1E，之后，设置多个感测器元件130在开口区122的晶片100’上。具体设置的方法根据感测器元件130的不同会有所差异。在本实施例中，首先在开口区122的晶片100’的第二表面104’形成光二极管132，并嵌入晶片100’中。然后，在光二极管132上形成彩色滤光片134。接着，在彩色滤光片134上形成微透镜136。之后，粘着第二载板140于间隔层120上。第二载板140为透明基板，例如玻璃基板。本实施例中，间隔层120为图案化粘着层，第二载板140可通过间隔层120直接粘着于晶片100’上，但并不以此为限。间隔层120也可采用其他适宜结构。

请参照图1F，接着，在第一载板110的背面116进行载板薄化制作工艺，以将第一载板110缩减至适当的厚度，从而形成经薄化的第一载板110’，并且使第一载板110的盲孔112成为贯通薄化后的第一载板110’的通孔112’。换句话说，通孔112’贯通经薄化的第一载板110’的贴合面114与背面116’，且使接合垫106从通孔112’暴露出来。本实施例中，薄化第一载板110的方法，例如是利用蚀刻、铣削、磨削或研磨等方式。

请参照图1G，形成绝缘层150于第一载板110’上，以覆盖背面116’以及通孔112’的侧壁。本实施例中，首先，顺应性地沉积绝缘材料于第一载板110’的背面116’，覆盖背面116’、接合垫106以及通孔112’的侧壁。其中绝缘材料例如是二氧化硅。然后，蚀刻移除位于接合垫106上的绝缘材料，形成绝缘层150。在本实施例中，沉积绝缘材料的方法为化学气相沉积法，但并不以此为限。

请参照图1H，形成导电层160于绝缘层150上，并填入通孔112’中，以使导电层160电连接于接合垫106。导电层160可采用电镀或沉积的方法形成，在此不予详述。

图2是本发明第二实施例的背面照度影像感测器的封装制作工艺的第一载板与晶片粘着的剖面示意图。本发明第二实施例的背面照度影像感测器的封装制作工艺与第一实施例的区别在于加工第一载板的步骤。请参照图2，具体地，本实施例中，加工第一载板110a，以形成多个通孔112a于第一载板110a中。第一载板110a具有彼此相对的贴合面114与背面116。其中通孔112a贯通第一载板110a的贴合面114与背面116。之后，粘着第一载板110的贴合面114于晶片100的第一表面102，使通孔112a分别与接合垫106相对应，并使接合垫106从通孔112a暴露出来。因为第一载板110a中已经形成有通孔112a，因此，本实施例中，当第一载板110a厚度适当时，不需要进行载板薄化制作工艺。当然，如果第一载板110a厚度不适当，也可选择性地进行载板薄化制作工艺，以使第一载板110a缩减至适当的厚度。

综上所述，本发明的背面照度影像感测器的封装制作工艺至少具有以下优点：在晶片粘着于第一载板之前，已于第一载板中形成多个盲孔或通孔，因此，仅需要在晶片粘着于第一载板的步骤时，进行这些盲孔或通孔与接合垫的对位。避免在形成孔的过程中，尚需考虑进行钻孔的位置与不可见的接合垫的对位的问题，从而有效降低了对位难度，改善了对位准确性，进而有助于提高封装效率并提升封装品质。

虽然已结合以上较佳实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。

Claims (17)

1.一种处理晶片的方法，所述方法包括：

提供一晶片，该晶片具有第一表面以及与该第一表面相对的第二表面，且该第一表面设置有多个接合垫；

在第一载板中形成多个盲孔，其中该第一载板具有正面以及与该正面相对的背面，且所述多个盲孔在该正面中形成多个开口；

粘着该第一载板的该正面与该晶片的该第一表面，且使所述多个盲孔分别与所述多个接合垫相对应并且在所述多个盲孔中暴露所述多个接合垫，其中粘着该第一载板的该正面与该晶片的该第一表面包括：向未填充的盲孔暴露所述多个接合垫中的至少一个；以及

对该第一载板进行一载板薄化制作工艺，以暴露所述多个盲孔和多个接合垫，从而使所述多个盲孔贯通该第一载板。

2.如权利要求1所述的处理晶片的方法，其中在该第一载板中形成多个盲孔包括：

形成一氧化层于该第一载板的该正面上；

移除部分该氧化层以暴露部分第一载板的正面；以及

在该第一载板的正面的暴露部分中形成所述多个盲孔之一。

3.如权利要求2所述的处理晶片的方法，其中移除部分该氧化层及形成所述多个盲孔之一包括蚀刻制作工艺或钻孔制作工艺。

4.如权利要求2所述的处理晶片的方法，其中该第一载板是硅基板，且该氧化层是二氧化硅层。

5.如权利要求1所述的处理晶片的方法，还包括：形成一间隔层于该晶片的该第二表面上，其中该间隔层具有开口区以暴露出该晶片的该第二表面；

在该开口区设置多个感测器元件；以及

粘着一第二载板于该间隔层上。

6.如权利要求5所述的处理晶片的方法，其中，设置所述多个感测器元件包括：

形成一光二极管于该晶片的该第二表面；

形成一彩色滤光片于该光二极管上；以及

形成一微透镜于该彩色滤光片上。

7.如权利要求5所述的处理晶片的方法，其中该第二载板是透明基板。

8.如权利要求5所述的处理晶片的方法，还包括在形成所述间隔层之前执行一晶片薄化制作工艺，所述晶片薄化制作工艺包括：

研磨该晶片的该第二表面，以形成一研磨表面；以及

蚀刻该研磨表面。

9.如权利要求5所述的处理晶片的方法，其中该间隔层是图案化粘着层。

10.如权利要求1所述的处理晶片的方法，还包括：在该第一载板的薄化制作工艺之后，

形成一绝缘层于该第一载板上，以覆盖该背面以及由所述多个盲孔产生的通孔的侧壁；以及

在所述通孔中的该绝缘层上形成一导电层，以使该导电层电连接于所述多个接合垫。

11.如权利要求10所述的处理晶片的方法，其中该绝缘层是二氧化硅层。

12.如权利要求10所述的处理晶片的方法，其中形成该绝缘层包括：

形成一绝缘材料于第一载板的该背面，以覆盖该背面、所述多个接合垫以及所述通孔的侧壁；以及

蚀刻该绝缘材料以移除位于所述多个接合垫上的该绝缘材料的部分。

13.如权利要求12所述的处理晶片的方法，其中使用化学气相沉积法形成该绝缘材料。

14.如权利要求1所述的处理晶片的方法，其中粘着该第一载板的该正面与该晶片的该第一表面的步骤在真空环境中进行。

15.如权利要求1所述的处理晶片的方法，还包括：在该第一载板的薄化制作工艺之后，在所述多个盲孔的至少一个中形成导电材料，其中所述导电材料与所述多个接合垫中的至少一个物理接触。

16.一种处理晶片的方法，所述方法包括：

提供一晶片，该晶片具有第一表面以及与该第一表面相对的第二表面，且该第一表面设置有多个接合垫；

在第一载板中形成多个盲孔，其中该第一载板具有正面以及与该正面相对的背面，且所述多个盲孔在该正面中形成多个开口；

粘着该第一载板的该正面与该晶片的该第一表面，且使所述多个盲孔分别与所述多个接合垫相对应并且在所述多个盲孔中暴露所述多个接合垫，其中粘着该第一载板的该正面与该晶片的该第一表面期间，所述多个盲孔没有导电材料；以及

对该第一载板进行一载板薄化制作工艺，以暴露所述多个盲孔和多个接合垫，从而使所述多个盲孔贯通该第一载板。

17.一种处理晶片的方法，所述方法包括：

提供一晶片，该晶片具有第一表面以及与该第一表面相对的第二表面，且该第一表面设置有多个接合垫；

在第一载板中形成多个盲孔，其中该第一载板具有正面以及与该正面相对的背面，且所述多个盲孔在该正面中形成多个开口；

粘着该第一载板的该正面与该晶片的该第一表面，且使所述多个盲孔分别与所述多个接合垫相对应并且在所述多个盲孔中暴露所述多个接合垫，其中粘着该第一载板的该正面与该晶片的该第一表面期间，不填充所述多个盲孔；以及

对该第一载板进行一载板薄化制作工艺，以暴露所述多个盲孔和多个接合垫，从而使所述多个盲孔贯通该第一载板。