CN102623471B - 图像传感器的封装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种图像传感器的封装方法。该封装方法包括：a.提供通过粘度可变的粘合剂粘接的可透光基板与辅助基板，其中所述辅助基板中具有贯穿的通孔；b.将图像传感器晶圆粘接到所述辅助基板上，其中所述图像传感器的感光区域位于所述通孔中；c.将图像传感器的焊盘连接到所述图像传感器晶圆背面的焊接材料；d.切割所述图像传感器晶圆、所述辅助基板以及所述可透光基板以获得分离的图像传感器芯片；e.改变所述粘度可变的粘合剂的粘度以将所述可透光基板与所述辅助基板分离。

Description

图像传感器的封装方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，更具体地，本发明涉及一种图像传感器的封装方法。

背景技术

随着半导体技术的发展，图像传感器已广泛应用于各种需要进行数字成像的领域，例如数码照相机、数码摄像机等电子产品中。根据光电转换方式的不同，图像传感器通常可以分为两类：电荷耦合器件(Charge Coupled Device，CCD)图像传感器和互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。其中，CMOS图像传感器具有体积小、功耗低、生产成本低等优点，因此，CMOS图像传感器易于集成在例如手机、笔记本电脑、平板电脑等便携电子设备中，作为提供数字成像功能的摄像模组使用。

摄像模组通常由图像传感器芯片与镜头构成。其中，图像传感器芯片需要通过封装工艺来将其中的焊盘引出。在完成封装之后，图像传感器芯片再与镜头组装到一起以构成完整的摄像模组。然而，在现有技术的图像传感器芯片的封装过程中，通常需要在图像传感器芯片的感光面上通过例如环氧树脂等封装粘合剂来粘结一层玻璃，以保护图像传感器芯片的感光面。然而，感光面上覆盖的玻璃会吸收入射到图像传感器芯片上的光线，从而导致图像传感器的入射光强降低，进而降低图像传感器的灵敏度，特别是弱光条件下的灵敏度。

发明内容

因此，需要提供一种提高图像传感器的灵敏度的图像传感器的封装方法。

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种图像传感器的封装方法，包括：

a.提供通过粘度可变的粘合剂粘接的可透光基板与辅助基板，其中所述辅助基板中具有贯穿的通孔；

b.将图像传感器晶圆粘接到所述辅助基板上，其中所述图像传感器的感光区域位于所述通孔中；

c.将图像传感器的焊盘连接到所述图像传感器晶圆背面的焊接材料；

d.切割所述图像传感器晶圆、所述辅助基板以及所述可透光基板以获得分离的图像传感器芯片；

e.改变所述粘度可变的粘合剂的粘度以将所述可透光基板与所述辅助基板分离。

不同于现有技术，在采用上述方面的封装方法制作的图像传感器芯片中，由于图像传感器芯片的感光面上不需要覆盖光学玻璃，这就减少了光线在进入感光面的过程中的损失，并且也改善了由于散射而导致感光图像变差的问题。此外，由于粘度可变的粘合剂未直接形成在图像传感器的感光面上，因而在分离可透光基板时，粘度可变的粘合剂不会因粘度变小而溢出到图像传感器的感光区域，这降低了封装工艺的控制难度，从而提高了封装良率。另外，由于在该封装过程中可以选择不使用光学玻璃而采用其他成本较低的材料作为可透光基板与辅助基板，这也有效降低了图像传感器芯片的封装成本。

在一个实施例中，所述步骤a进一步包括：采用所述粘度可变的粘合剂粘接所述可透光基板与所述辅助基板；部分刻蚀所述辅助基板，以在所述辅助基板中形成所述通孔。

在一个实施例中，所述部分刻蚀所述辅助基板的步骤进一步包括：采用激光刻蚀、干法刻蚀或湿法刻蚀方式来刻蚀所述辅助基板。

在一个实施例中，所述步骤a进一步包括：形成具有贯穿的通孔的辅助基板；采用所述粘度可变的粘合剂粘接所述可透光基板与所述辅助基板。

在一个实施例中，所述形成所述通孔的步骤进一步包括：采用刻蚀方式或注塑成型方式来在所述辅助基板中形成所述通孔。

在一个实施例中，在所述步骤b之后，还包括步骤：从所述图像传感器晶圆的背面对所述图像传感器晶圆进行减薄。

在一个实施例中，在所述步骤c中，通过侧面引线或通孔将所述图像传感器的焊盘连接到所述图像传感器晶圆背面的焊接材料。

在一个实施例中，所述粘度可变的粘合剂为热熔胶或紫外光敏胶。

在一个实施例中，所述粘度可变的粘合剂为热熔胶，在所述步骤e中通过加热所述图像传感器芯片来改变所述粘度可变的粘合剂的粘度。

在一个实施例中，所述粘度可变的粘合剂为紫外光敏胶，在所述步骤e中通过紫外光照射所述图像传感器芯片来改变所述粘度可变的粘合剂的粘度。

在一个实施例中，所述可透光基板是玻璃。

在一个实施例中，所述辅助基板是玻璃、陶瓷或聚合物材料。

本发明的以上特性及其他特性将在下文中的实施例部分进行明确地阐述。

附图说明

通过参照附图阅读以下所作的对非限制性实施例的详细描述，能够更容易地理解本发明的特征、目的和优点。其中，相同或相似的附图标记代表相同或相似的装置。

图1示出了根据本发明一个实施例的图像传感器的封装方法100；

图2a至图2g示出了图1的图像传感器的封装方法100的一个例子的剖面示意图；

图3a至图3g示出了图1的图像传感器的封装方法100的另一个例子的剖面示意图。

具体实施方式

下面详细讨论实施例的实施和使用。然而，应当理解，所讨论的具体实施例仅仅示范性地说明实施和使用本发明的特定方式，而非限制本发明的范围。

图1示出了根据本发明一个实施例的图像传感器的封装方法100。

如图1所示，该封装方法100包括：

执行步骤S102，提供通过粘度可变的粘合剂粘接的可透光基板与辅助基板，其中所述辅助基板中具有贯穿的通孔；

执行步骤S104，将图像传感器晶圆粘接到所述辅助基板上，其中所述图像传感器的感光区域位于所述通孔中；

执行步骤S106，将图像传感器的焊盘连接到所述图像传感器晶圆背面的焊接材料；

执行步骤S108，切割所述图像传感器晶圆、所述辅助基板以及所述可透光基板以获得分离的图像传感器芯片；

执行步骤S110，改变所述粘度可变的粘合剂的粘度以将所述可透光基板与所述辅助基板分离。

需要说明的是，本文中所称的粘度可变的粘合剂是指其粘度随外部条件变化而显著变化的粘合剂，例如该粘度可变的粘合剂的粘度变化超过30％。在一些例子中，该粘度可变的粘合剂包括紫外光敏胶或热熔胶。其中，紫外光敏胶的粘度会在紫外光照射前后发生显著变化；而热熔胶的粘度亦会随着其温度的变化而变化，例如热熔胶在200摄氏度的粘度是其在20摄氏度的粘度的30％或更低。

在一个例子中，该粘度可变的粘合剂是紫外光敏胶，那么则可以通过紫外光照射图像传感器芯片的方式来改变紫外光敏胶的粘度，以将可透光基板与辅助基板分离，即将该可透光基板从图像传感器芯片剥离。其中紫外光可以透过可透光基板而照射到其下的紫外光敏胶上。在另一个例子中，该粘度可变的粘合剂是热熔胶，那么则可以通过加热图像传感器芯片的方式来改变该热熔胶的粘度，以将可透光基板与辅助基板分离。

从上述步骤可以看出，在该封装方法100中，由于图像传感器芯片的感光面上不需要覆盖光学玻璃，这就减少了光线在进入感光面的过程中的损失，并且也改善了由于散射而导致感光图像变差的问题。此外，由于粘度可变的粘合剂未直接形成在图像传感器的感光面上，而是形成在可透光基板与辅助基板之间，因此在分离可透光基板时，粘度可变的粘合剂不会因粘度变小而溢出到图像传感器的感光区域，这降低了封装工艺的控制难度，从而提高了封装良率。另外，由于在该封装过程中可以选择不使用光学玻璃而采用其他成本较低的材料作为可透光基板与辅助基板，这也有效降低了图像传感器芯片的封装成本。

图2a至图2f示出了图1的图像传感器的封装方法100的一个例子的剖面示意图。接下，结合图1与图2a至图2g，对该图像传感器封装方法进行进一步的说明。

如图2a所示，提供可透光基板201与辅助基板203。在一些例子中，该可透光基板201例如为玻璃；而辅助基板203例如为玻璃、陶瓷或聚合物材料。接着，采用粘度可变的粘合剂205粘接该可透光基板201与辅助基板203。在一些例子中，该粘度可变的粘合剂205包括紫外光敏胶或热熔胶。可选地，可以采用例如旋涂方式或喷涂方式在可透光基板201和/或辅助基板203的一侧表面涂布该粘度可变的粘合剂205，所形成的该粘度可变的粘合剂205的厚度例如为2微米至100微米。

如图2b所示，部分刻蚀辅助基板203，以使得在该辅助基板203中形成多个通孔207。可以理解，可以根据辅助基板203的不同而选择相应的刻蚀方式。例如，辅助基板203可以由玻璃构成；相应地，可以采用湿法刻蚀，例如采用氢氟酸，来刻蚀该辅助基板203。再例如，辅助基板203也可以采用干法刻蚀，例如反应离子刻蚀或粒子束刻蚀方式来刻蚀该辅助基板203。干法刻蚀的刻蚀精度较高。在一些其他的例子中，辅助基板203也可以采用激光来刻蚀以形成通孔207。

需要说明的是，在该步骤中所形成的通孔207用于容纳图像传感器晶圆中的各个图像传感器的感光区域。因而，辅助基板203中未刻蚀的区域应至少对应于图像传感器晶圆中各个感光区域之间的交界区域，即切割道区域。

如图2c所示，将图像传感器晶圆209，具体为图像传感器209的感光面一侧(即图像传感器的感光区域211所在的一侧)，粘接到辅助基板203上。其中，图像传感器晶圆209中的图像传感器的感光区域211位于辅助基板203的通孔207中。此外，图像传感器晶圆209的感光面一侧还形成有焊盘213。

在本实施例中，需要采用与粘度可变的粘合剂205性质不同的粘合剂215将图像传感器晶圆209粘接到辅助基板203上。例如粘合剂215可以采用粘度不变的粘合材料(例如封装粘合剂)；或者粘度可变的粘合剂205采用紫外光敏胶，而粘合剂215采用热熔胶。

在完成辅助基板203与图像传感器晶圆209的粘接之后，对图像传感器进行引出焊盘的步骤，即将图像传感器的焊盘213引出至图像传感器晶圆209的背面(即图像传感器晶圆209中与感光面相对的另一侧)。根据实施例的不同，可以通过侧面引线或通孔来将焊盘213引出至图像传感器晶圆209的背面。在本实施例中，采用侧面引线的方式引出焊盘213。可以理解，在一些实施例中，在引出焊盘之前，还可以从图像传感器晶圆209的背面对图像传感器晶圆209进行减薄，例如通过背面磨削工艺将图像传感器晶圆209减薄至200微米以下。

具体地，如图2d所示，对图像传感器晶圆209进行部分刻蚀，直至露出图像传感器晶圆209感光面一侧的互连层(图中未示出)，从而在图像传感器晶圆209的背面形成凹槽217。该互连层用于将各个图像传感器中的感光单元阵列以及外围处理电路相互电连接，该互连层包括焊盘213。接着，在刻蚀后的图像传感器晶圆209的背面沉积金属材料以形成金属层219，该金属层219覆盖凹槽217的侧壁与底部。

随后，如图2e所示，部分刻蚀金属层以形成多根导电引线221。该导电引线221分别地将图像传感晶圆209上的焊盘213引出至图像传感器晶圆209背面的预定区域，该预定区域用于作为设置焊点的焊点区域。

再然后，在焊点区域形成焊点材料223，例如锡球等。该焊点材料223通过导电引线221与焊盘213电连接，以将焊盘213电引出。

如图2f所示，切割图像传感器晶圆209以及与其相粘接的辅助基板203与可透光基板201，以获得分离的图像传感器芯片。可选地，可以采用激光切割或机械切割方式来切割该图像传感器晶圆209以及与其相粘接的辅助基板203与可透光基板201。

如图2g所示，改变粘度可变的粘合剂的粘度以将可透光基板201与辅助基板203分离。由于粘合剂215的性质与该粘度可变的粘合剂的性质不同，因而所述照射不会影响其粘度，辅助基板203仍粘接在图像传感器芯片上。

在一个例子中，该粘度可变的粘合剂是紫外光敏胶，那么则可以通过紫外光照射的方式来改变紫外光敏胶的粘度，以将可透光基板201与辅助基板203分离，即将该可透光基板201从图像传感器芯片上剥离。其中紫外光可以透过可透光基板而照射到其下的紫外光敏胶上。

在另一个例子中，该粘度可变的粘合剂是热熔胶，那么则可以通过加热图像传感器芯片的方式来改变该热熔胶的粘度，以将可透光基板201与辅助基板203分离。例如通过激光、红外线或超声波等定位于两个基板之间的粘度可变的粘合剂的位置，并借以加热，在加热一定时间后，该热熔胶失去粘性，即可移除可透光基板201。

可以理解，在剥离可透光基板201时，可以在该可透光基板201以及图像传感器芯片的背面加载吸附力(例如真空或静电力)，以使得这两者可以相反的方向移动，从而实现分离。

由上述步骤看出，在剥离可透光基板201时，粘度可变的粘合剂与图像传感器芯片之间具有辅助基板203，因而该粘度可变的粘合剂不会因粘度变小而溢出到图像传感器的感光区域211，这降低了封装工艺的工艺控制难度，从而提高了封装良率。

在实际应用中，在剥离可透光基板201之后，可以将图像传感器芯片通过支架与镜头安装在一起以构成摄像模组。该镜头在提供光学变焦的同时，还可以避免灰尘附着到图像传感器的感光区域211上。

可以看出，镜头与图像传感器芯片的感光区域之间不需要具有光学玻璃，这就减少了光线在进入感光区域的过程中的损失，并且也改善了由于散射而导致感光图像变差的问题。另外，由于在该封装过程中可以选择不使用光学玻璃而采用其他成本较低的材料作为可透光基板与辅助基板，这也有效降低了图像传感器芯片的封装成本。

图3a至图3g示出了图1的图像传感器的封装方法100的另一例子的剖面示意图。接下，结合图1与图3a至图3g，对该图像传感器封装方法进行进一步的说明。

如图3a所示，提供可透光基板301与辅助基板303。在一些例子中，该可透光基板301例如为玻璃；而辅助基板303例如为玻璃、陶瓷或聚合物材料。其中，辅助基板303具有贯穿的通孔307。在该步骤中所形成的通孔307用于容纳图像传感器晶圆中的各个图像传感器的感光区域，其尺寸略大于感光区域的尺寸。

在一些例子中，可以采用注塑成型方式来在辅助基板303中形成通孔307。例如，辅助基板303由玻璃、陶瓷或塑料构成；相应地，可以采用注塑成型的方式在该玻璃、陶瓷或塑料构成的辅助基板303中形成通孔307。

在另一些例子中，可以采用刻蚀方式在辅助基板303中形成通孔307。可以理解，可以根据辅助基板303的不同而选择相应的刻蚀方式。例如，辅助基板303可以由玻璃构成；相应地，可以采用湿法刻蚀，例如采用氢氟酸，来刻蚀该辅助基板303。再例如，辅助基板303也可以采用干法刻蚀，例如反应离子刻蚀或粒子束刻蚀方式来刻蚀该辅助基板303。干法刻蚀的刻蚀精度较高。在一些其他的例子中，辅助基板303也可以采用激光来刻蚀以形成通孔307。

接着，如图3b所示，采用粘度可变的粘合剂305粘接该可透光基板301与辅助基板303。在一些例子中，该粘度可变的粘合剂305包括紫外光敏胶或热熔胶。可选地，可以采用例如旋涂方式或喷涂方式在可透光基板301和/或辅助基板303的一侧表面涂布该粘度可变的粘合剂305，所形成的该粘度可变的粘合剂305的厚度例如为2微米至100微米。由于辅助基板303上具有贯穿的通孔307，该通孔307易于将所涂布的粘度可变的粘合剂305由其一侧侧漏到其另一侧的表面，因此优选地，仅在可透光基板301上涂布该粘度可变的粘合剂305。

如图3c所示，将图像传感器晶圆309，具体为图像传感器309的感光面一侧(即图像传感器的感光区域311所在的一侧)，粘接到辅助基板303上。其中，图像传感器晶圆309中的图像传感器的感光区域311位于辅助基板303的通孔307中。此外，图像传感器晶圆309的感光面一侧还形成有焊盘313。

在本实施例中，需要采用与粘度可变的粘合剂305性质不同的粘合剂315将图像传感器晶圆309粘接到辅助基板303上。例如粘合剂315可以采用粘度不变的粘合材料(例如封装粘合剂)；或者粘度可变的粘合剂305采用紫外光敏胶，而粘合剂315采用热熔胶。

在完成辅助基板303与图像传感器晶圆309的粘接之后，对图像传感器进行引出焊盘的步骤，即将图像传感器的焊盘313引出至图像传感器晶圆309的背面(即图像传感器晶309中与感光面相对的另一侧)。在本实施例中，采用通孔的方式引出焊盘313。

具体地，如图3d所示，对图像传感器晶圆309进行部分刻蚀(例如采用各向异性干法刻蚀)直至露出焊盘313，以在该图像传感器晶圆309中形成贯穿的通孔317。可以理解，在一些实施例中，在引出焊盘之前，还可以从图像传感器晶圆309的背面对图像传感器晶圆309进行减薄，例如通过背面磨削工艺将图像传感器晶圆309减薄至200微米以下。

接着，如图3e所示，在该通孔中沉积金属材料，例如铜或钨，以形成接触孔319。该接触孔319使得焊盘313由图像传感器晶圆309的感光面引出至其背面。随后，在接触孔319上形成焊点材料323，例如锡球等。该焊点材料323通过接触孔319与焊盘313电连接。

如图3f所示，切割图像传感器晶圆309以及与其相粘接的辅助基板303与可透光基板301，以获得分离的图像传感器芯片。可选地，可以采用激光切割或机械切割方式来切割该图像传感器晶圆309以及与其相粘接的辅助基板303与可透光基板301。

如图3g所示，改变粘度可变的粘合剂的粘度以将可透光基板301与辅助基板303分离。由于粘合剂315的性质与该粘度可变的粘合剂的性质不同，因而所述照射不会影响其粘度，辅助基板303仍粘接在图像传感器芯片上。

在一个例子中，该粘度可变的粘合剂是紫外光敏胶，那么则可以通过紫外光照射的方式来改变紫外光敏胶的粘度，以将可透光基板301与辅助基板303分离，即将该可透光基板301从图像传感器芯片上剥离。其中紫外光可以透过可透光基板而照射到其下的紫外光敏胶上。

在另一个例子中，该粘度可变的粘合剂是热熔胶，那么则可以通过加热图像传感器芯片的方式来改变该热熔胶的粘度，以将可透光基板301与辅助基板303分离。例如通过激光、红外线或超声波等定位于两个基板之间的粘度可变的粘合剂的位置，并借以加热，在加热一定时间后，该热熔胶失去粘性，即可移除可透光基板301。

可以理解，在剥离可透光基板301时，可以在该可透光基板301以及图像传感器芯片的背面加载吸附力(例如真空或静电力)，以使得这两者可以相反的方向移动，从而实现分离。

由上述步骤看出，在剥离可透光基板301时，粘度可变的粘合剂与图像传感器芯片之间具有辅助基板303，因而该粘度可变的粘合剂不会因粘度变小而溢出到图像传感器的感光区域311，这降低了封装工艺的工艺控制难度，从而提高了封装良率。

在实际应用中，在剥离可透光基板301之后，可以将图像传感器芯片通过支架与镜头安装在一起以构成摄像模组。该镜头在提供光学变焦的同时，还可以避免灰尘附着到图像传感器的感光区域311上。

此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本发明方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。相反，流程图中描绘的步骤可以改变执行顺序。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。

尽管在附图和前述的描述中详细阐明和描述了本发明，应认为该阐明和描述是说明性的和示例性的，而不是限制性的；本发明不限于所上述实施方式。那些本技术领域的一般技术人员可以通过研究说明书、公开的内容及附图和所附的权利要求书，理解和实施对披露的实施方式的其他改变。在权利要求中，措词“包括”不排除其他的元素和步骤，并且措辞“一个”不除复数。在发明的实际应用中，一个零件可能执行权利要求中所引用的多个技术特征的功能。权利要求中的任何附图标记不应理解为对范围的限制。

Claims (12)

1.一种图像传感器的封装方法，其特征在于，包括：

a.提供通过粘度可变的粘合剂粘接的可透光基板与辅助基板，其中所述辅助基板中具有贯穿的通孔；

b.将图像传感器晶圆粘接到所述辅助基板上，其中所述图像传感器的感光区域位于所述通孔中；

c.将图像传感器的焊盘连接到所述图像传感器晶圆背面的焊接材料；

d.切割所述图像传感器晶圆、所述辅助基板以及所述可透光基板以获得分离的图像传感器芯片；

e.改变所述粘度可变的粘合剂的粘度以将所述可透光基板与所述辅助基板分离。

2.根据权利要求1所述的封装方法，其特征在于，所述步骤a进一步包括：

采用所述粘度可变的粘合剂粘接所述可透光基板与所述辅助基板；

部分刻蚀所述辅助基板，以在所述辅助基板中形成所述通孔。

3.根据权利要求2所述的封装方法，其特征在于，所述部分刻蚀所述辅助基板的步骤进一步包括：

采用激光刻蚀、干法刻蚀或湿法刻蚀的方式来刻蚀所述辅助基板。

4.根据权利要求1所述的封装方法，其特征在于，所述步骤a进一步包括：

形成具有贯穿的通孔的辅助基板；

采用所述粘度可变的粘合剂粘接所述可透光基板与所述辅助基板。

5.根据权利要求4所述的封装方法，其特征在于，所述形成通孔的步骤进一步包括：

采用刻蚀方式或注塑成型方式来在所述辅助基板中形成所述通孔。

6.根据权利要求1所述的封装方法，其特征在于，在所述步骤b之后，还包括步骤：

从所述图像传感器晶圆的背面对所述图像传感器晶圆进行减薄。

7.根据权利要求1所述的封装方法，其特征在于，在所述步骤c中，通过侧面引线或通孔将所述图像传感器的焊盘连接到所述图像传感器晶圆背面的焊接材料。

8.根据权利要求1所述的封装方法，其特征在于，所述粘度可变的粘合剂为热熔胶或者紫外光敏胶。

9.根据权利要求8所述的封装方法，其特征在于，所述粘度可变的粘合剂为热熔胶，在所述步骤e中通过加热所述图像传感器芯片来改变所述粘度可变的粘合剂的粘度。

10.根据权利要求8所述的封装方法，其特征在于，所述粘度可变的粘合剂为紫外光敏胶，在所述步骤e中通过紫外光照射所述图像传感器芯片来改变所述粘度可变的粘合剂的粘度。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的封装方法，其特征在于，所述可透光基板是玻璃。

12.根据权利要求1至10中任一项所述的封装方法，其特征在于，所述辅助基板是玻璃、陶瓷或聚合物材料。