CN102637713B - 一种含有金属微凸点的图像传感器封装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种含有金属微凸点的图像传感器封装方法，属于芯片封装技术领域。它包括以下工艺过程：键合带有隔离层（6）的玻璃盖板（5）与芯片本体（1），通过光刻结合硅刻蚀的方法形成硅通孔（1-1），在硅通孔（1-1）内形成金属微凸点（7）结构，再次通过光刻结合硅刻蚀的方法使金属微凸点（7）形成金属孤岛，喷胶或旋涂实现圆片表面及硅通孔（1-1）内硅表面的绝缘，在金属微凸点（7）表面形成绝缘层开口盲孔（8-1），之后填充绝缘层开口盲孔（8-1）和设置再布线金属层（9）与线路保护层（10），在再布线金属层（9）的终端设置焊球凸点（11）阵列。本发明提供了一种结构简单、工艺难度小、互联可靠性好的封装方法。

Description

一种含有金属微凸点的图像传感器封装方法

技术领域

本发明涉及一种晶圆级图像传感器封装方法，属于半导体封装技术领域。

背景技术

图像传感器是将外界光信号转换成电信号，再将所获电信号经过处理，最终成像的半导体器件。晶圆级图像传感器封装是新型的图像传感器封装方式，相比于传统引线键合封装，具有封装尺寸小、价格便宜、下游组装时感光区不易受污染等优点，正在受到越来越多的关注。由于图像传感器的芯片电极或芯片内部金属层与芯片感光区均位于芯片正面，所以晶圆级封装就需要将芯片正面留作感光窗口，而将芯片内部金属层从芯片正面重新分布到芯片背面，以实现与外界的互联。

实现这种正背面转移可以通过硅通孔(Through Silicon Via)互联方法。硅通孔互联即在芯片背面的硅本体上利用干法刻蚀的方法形成硅通孔，然后对裸露出硅包括本体及孔内的硅进行绝缘化处理，以及需要在孔底部开出互联窗口以便后续填充金属与芯片内部金属层形成接触，以及在IC芯片背面重新分布再布线金属层，改变连接布局。

这种晶圆级图像传感器封装方式由于采用的硅通孔互联技术目前还不成熟，特别是硅通孔采用化学气相沉积技术制作氧化硅或氮化硅方式绝缘时，往往由于孔内绝缘不好、互联窗口不完整以及金属填充不实而导致失效或可靠性不好，所以这类利用硅通孔互联进行的晶圆级图像传感器封装存在结构复杂、工艺难度大、互联可靠性低的问题。

同时，对于大部分半导体封装厂来讲，目前采用的硅通孔互连结构的封装形式的封装过程与芯片设计的协同还非常困难，从而限制了封装对象即产品芯片设计的灵活性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的晶圆级图像传感器封装方法和结构的不足，提供具有封装尺寸更小、结构简单、工艺易实现、互联可靠性好、可以根据产品特点灵活调整的晶圆级图像传感器封装结构及实现这种结构的方法。

本发明的目的是这样实现的:一种含有金属微凸点的图像传感器封装方法，所述方法包括以下工艺过程：

步骤一、通过涂覆、曝光、显影、固化或者单纯印刷工艺在透光盖板表面形成隔离层；

步骤二、将上述带有隔离层的玻璃盖板与芯片本体键合起来；

步骤三、将上述芯片本体进行圆片减薄和应力层去除处理；

步骤四、通过光刻结合硅刻蚀的方法形成硅通孔，通过定向选择性刻蚀在芯片内部钝化层处形成芯片内部钝化层开口而不损伤芯片内部金属层；

步骤五、通过电镀或化学镀的方式在硅通孔内形成金属微凸点结构，并通过金属腐蚀方法去除硅通孔底部以外的金属；

步骤六、再次通过光刻结合硅刻蚀的方法，斜向选择性刻蚀，使硅通孔的底部打开至芯片内部钝化层的下表面。

步骤七、利用整面喷胶或旋涂的方式，实现圆片表面及硅通孔内硅表面的绝缘；

步骤八、利用光刻或激光打孔方式在金属微凸点上方的绝缘层处形成绝缘层开口盲孔；

步骤九、通过电镀或化学镀的方法填充绝缘层开口盲孔和设置再布线金属层；

步骤十、通过喷胶或旋涂的方法形成再布线金属层的线路保护层；

步骤十一、通过植球或印刷焊膏、回流的方法在再布线金属层上形成BGA焊球凸点的阵列。

所述金属微凸点通过硅通孔作为掩膜板直接电镀或化学镀形成。

所述金属微凸点通过硅通孔的第二次刻蚀形成金属孤岛。

所述金属微凸点采用铜、铜/镍等导电金属。

所述金属微凸点的高度不超过芯片本体厚度。

所述绝缘层采用喷胶或涂胶的方式形成。

所述绝缘层开口盲孔通过激光打孔或光刻显影方式形成。

本发明的有益效果是：

1、通过形成硅通孔并停止于芯片内部钝化层的下表面，然后通过刻蚀的方法将芯片内部钝化层打开并暴露芯片内部金属层，设置金属微凸点，增加了芯片内部金属层与再布线金属层的接触面积，互联可靠性好，提升了产品的电性能，且易于工艺控制。

2、与其他硅通孔封装相比，先实现正面与背面互联再实施绝缘，极大地降低了封装难度与成本。

3、利用硅通孔刻蚀和绝缘的方式，绝缘层可以在喷胶或化学气相沉积之间灵活选择，所需的光刻、电镀特别是绝缘等工艺比传统的硅通孔结构工艺更简单，易于实现。

4、利用两次电镀的方式，降低了硅通孔电镀及再布线难度。

附图说明

图1为本发明含有金属微凸点的图像传感器封装结构示意图。

图2为图1的Ⅰ局部放大示意图。

图3~图13为本发明含有金属微凸点的图像传感器封装方法流程示意图。

其中：

芯片本体1

硅通孔1-1

芯片内部钝化层2

芯片内部钝化层开口2-1

芯片内部金属层3

感光区4

透光盖板5

隔离层6

金属微凸点7

绝缘层8

绝缘层开口盲孔8-1

再布线金属层9

线路保护层10

焊球凸点11。

具体实施方式

参见图1和图2，本发明一种含有金属微凸点的图像传感器封装结构，它包括已经设置有芯片内部钝化层2、芯片内部金属层3及感光区4的芯片本体1。在芯片本体1的上表面设置隔离层6，隔离层6不覆盖感光区4。在所述隔离层6上设置透光盖板5。所述透光盖板5、隔离层6和芯片本体1之间形成空腔。在芯片本体1上形成硅通孔1-1，所述硅通孔1-1的底部直接停止于芯片内部钝化层2的下表面。在芯片内部钝化层2处形成芯片内部钝化层开口2-1，在芯片内部钝化层开口2-1处设置金属微凸点7，所述金属微凸点7采用铜、铜/镍等导电金属。在芯片本体1和金属微凸点7外包覆有绝缘层8。在所述金属微凸点7上方的绝缘层8处开设绝缘层开口盲孔8-1，并在绝缘层开口盲孔8-1处设置再布线金属层9。所述再布线金属层9与微金属凸点7相连，并沿着绝缘层8的下表面延展至芯片本体1背面。所述再布线金属层9上选择性的设置线路保护层10。在再布线金属层9露出线路保护层10的地方开设球栅阵列开口固定焊球凸点11。

本发明一种含有金属微凸点的图像传感器封装结构的实现过程如下：

步骤一、通过涂覆、曝光、显影、固化或者单纯涂覆工艺在透光盖板5表面形成隔离层6，如图3；

步骤二、将上述带有隔离层6 的玻璃盖板5与芯片本体1键合起来，如图4；

步骤三、将上述芯片本体1进行圆片减薄和应力层去除处理，得到目标厚度，如图5；

步骤四、通过光刻结合硅刻蚀的方法形成硅通孔1-1，通过定向选择性刻蚀在芯片内部钝化层2处形成芯片内部钝化层开口2-1而不损伤芯片内部金属层3, 如图6；

步骤五、以硅通孔1-1作为掩膜板，通过电镀或化学镀的方式在硅通孔1-1内形成金属微凸点7结构，并通过金属腐蚀去除硅通孔1-1底部以外的金属，如图7；

步骤六、再次通过光刻结合硅刻蚀的方法，斜向选择性刻蚀，使硅通孔1-1的底部打开至芯片内部钝化层2的下表面，使金属微凸点7形成金属孤岛，并且金属微凸点7的高度不超过芯片本体1厚度，如图8。

步骤七、利用整面喷胶或旋涂的方式，实现圆片表面及硅通孔1-1内硅表面的绝缘，绝缘层8厚度以满足产品性能要求为准，如图9；

步骤八、利用光刻或激光打孔方式在金属微凸点7上方的绝缘层8处形成绝缘层开口盲孔8-1，如图10；

步骤九、通过电镀或化学镀的方法填充绝缘层开口盲孔8-1和设置再布线金属层9，如图11；

步骤十、通过喷胶或旋涂的方法形成再布线金属层9的线路保护层10，如图12；

步骤十一、通过植球或印刷焊膏、回流的方法在再布线金属层9上形成BGA焊球凸点11的阵列，如图13。

Claims (6)

1.一种含有金属微凸点的图像传感器封装方法，其特征在于：所述方法包括以下工艺过程：

步骤一、通过涂覆、曝光、显影、固化或者单纯印刷工艺在透光盖板（5）表面形成隔离层（6）；

步骤二、将上述带有隔离层（6）的透光盖板（5）与芯片本体（1）键合起来；

步骤三、将上述芯片本体（1）进行圆片减薄和应力层去除处理；

步骤四、通过光刻结合硅刻蚀的方法形成硅通孔（1-1），通过定向选择性刻蚀在芯片内部钝化层（2）处形成芯片内部钝化层开口（2-1）而不损伤芯片内部金属层（3）；

步骤五、通过电镀或化学镀的方式在硅通孔（1-1）内形成金属微凸点（7）结构，并通过金属腐蚀去除硅通孔（1-1）底部以外的金属；

步骤六、再次通过光刻结合硅刻蚀的方法，斜向选择性刻蚀，使硅通孔（1-1）的底部打开至芯片内部钝化层（2）的下表面；

步骤七、利用整面喷胶或旋涂的方式，实现圆片表面及硅通孔（1-1）内硅表面的绝缘层（8）；

步骤八、利用光刻或激光打孔方式在金属微凸点（7）上方的绝缘层（8）处形成绝缘层开口盲孔（8-1）；

步骤九、通过电镀或化学镀的方法填充绝缘层开口盲孔（8-1）和设置再布线金属层（9）；

步骤十、通过喷胶或旋涂的方法形成再布线金属层（9）的线路保护层（10）；

步骤十一、通过植球或印刷焊膏、回流的方法在再布线金属层（9）上形成BGA焊球凸点（11）的阵列。

2.根据权利要求1所述的一种含有金属微凸点的图像传感器封装方法，其特征在于：所述金属微凸点（7）通过硅通孔（1-1）作为掩膜板直接电镀或化学镀形成。

3.根据权利要求1或2所述的一种含有金属微凸点的图像传感器封装方法，其特征在于：所述金属微凸点（7）通过硅通孔（1-1）的第二次刻蚀形成金属孤岛。

4.根据权利要求1或2所述的一种含有金属微凸点的图像传感器封装方法，其特征在于：所述金属微凸点（7）采用铜、铜/镍等导电金属。

5.根据权利要求1或2所述的一种含有金属微凸点的图像传感器封装方法，其特征在于：所述金属微凸点（7）的高度不超过芯片本体（1）厚度。

6.根据权利要求1所述的一种含有金属微凸点的图像传感器封装方法，其特征在于：所述绝缘层开口盲孔（8-1）通过激光打孔或光刻显影方式形成。