CN107221516A - 一种气密性影像芯片封装结构及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气密性影像芯片封装结构及其制作方法，将围堰正面铺设好导电线路，减薄后的影像芯片功能面朝向围堰空腔，使其焊垫贴合至围堰上的导电线路上而电性相连，并在影像芯片侧壁及影像芯片非功能面上包裹绝缘层，在影像芯片侧壁处的绝缘层内制作导电体，将围堰正面的导电线路引至影像芯片的非功能面，并通过非功能面绝缘层上的重布线金属线路引出电性。本发明的封装技术在影像芯片上未设置制程，可以实现影像传感器薄型化，提高了封装可靠性。省略了硅通孔制作，深孔钝化等高成本制程，大大节约了成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体封装技术，尤其涉及一种影像芯片晶圆级封装技术。
背景技术
影像传感芯片是一种半导体模块，是一种将光学影像转换成为电子信号的设备，电子信号可以用来进一步处理或数字化后进行存储，或用于将影像传递至显示装置进行显示等。它被广泛应用于数码相机和其他电子光学设备中。影像传感芯片主要分为电荷耦合器件(CCD)和CMOS影像传感器(CIS)两类。虽然CCD影像传感器在影像质量以及噪声等方面优于CMOS影像传感器，但是CMOS传感器可用传统的半导体生产技术制造，生产成本较低。同时由于所用的元件数相对较少以及信号传输距离短，CMOS影像传感器具备功耗低、电容、电感和寄生延迟降低等优点。
现有的传统高像素影像传感芯片结构，是通过打线的方式将信号引出，成本较高且生产效率较低；对于现有的晶圆级封装的影像芯片结构，需要在影像芯片晶圆非功能面进行TSV(硅通孔)工艺，影像芯片上的制程较多，对芯片支撑力有较高要求，导致厚度偏大，不利于影像传感器的薄型化进程，且该制程易出现爆硅的情况。此外TSV开口还削弱了影像芯片的强度，从而降低了生产良率。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种影像芯片的封装结构及其制作方法，将围堰正面铺设好导电线路，减薄后的影像芯片功能面朝向围堰空腔，使其焊垫贴合至围堰上的导电线路上而电性相连，并在影像芯片侧壁及影像芯片非功能面上包裹绝缘层，在影像芯片侧壁处的绝缘层内制作导电体，将围堰正面的导电线路引至影像芯片的非功能面，并通过非功能面绝缘层上的重布线金属线路引出电性。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种气密性影像芯片封装结构，包括至少一影像芯片，一围堰，影像芯片含有功能面和与其相对的非功能面，所述功能面含有焊垫，所述围堰正面包括含有导电线路，所述影像芯片功能面的焊垫与所述围堰正面导电线路贴合并电连接，且所述影像芯片边缘大于该围堰内沿但小于围堰外沿，所述导电线路延伸至围堰外沿和影像芯片外沿之间，所述影像芯片侧壁及非功能面包裹绝缘层，所述侧壁处的绝缘层内有连接导电线路的导电体，所述影像芯片非功能面的绝缘层上铺有连接所述导电体的重布线金属线路，所述重布线金属线路上设置有导电结构。
利用一种气密性影像芯片封装结构进行的一种气密性影像芯片封装结构的制作方法，包括如下步骤：提供一基板，在基板正面形成导电线路，在所述基板上制作若干穿透基板的空腔，形成若干围堰单元，其中导电线路位于各围堰正面，提供一透光盖板，将所述透光盖板与围堰背面粘结，提供若干影像芯片，所述影像芯片功能面含有功能区及焊垫，将各影像芯片的焊垫与一围堰单元正面导电线路贴合，且各影像芯片的边缘大于该围堰单元内沿但小于围堰单元外沿，在各影像芯片非功能面和各影像芯片之间暴露的围堰正面形成绝缘层，在绝缘层上形成暴露导电线路的开口，在开口内形成导电体，在所述各影像芯片的绝缘层上分别制作连接导电体的重布线金属线路，在所述重布线金属线路上形成导电结构，切割形成单颗影像芯片封装体。有益效果
本发明提供一种影像芯片的封装结构及其制作方法，由于减薄的影像芯片上未设制程，避免了机械应力积累，并降低了功能面污染的概率。焊垫电性背面互连是在绝缘层上制作，省略了硅通孔制作、深孔钝化等高成本制程，大大节约了成本。基板凹槽内填充绝缘层，使得切割后的影像芯片封装结构的重布线金属线路及至少部分基板被包裹，隔绝水汽、污染等，提高影像芯片的可靠性。
附图说明
图1为本发明一实施例基板的剖面结构示意图；
图2为本发明一实施例基板上形成钝化层的剖面结构示意图；
图3为本发明一实施例基板上形成导电线路剖面结构示意图；
图4a为本发明一实施例形成穿透基板的空腔后剖面结构示意图；
图4b为本发明一实施例围堰俯视图；
图5为本发明一实施例围堰形成凹槽后的剖面结构示意图；
图6为本发明一实施例围堰背面粘结透光盖板后的剖面结构示意图；
图7为本发明一实施例影像芯片与围堰贴合的剖面结构示意图；
图8为本发明一实施例影像芯片背面与围堰正面形成绝缘层后的结构示意图；
图9为本发明一实施例绝缘层形成暴露导电线路开口的剖面结构示意图；
图10为本发明一实施例绝缘层开口内形成导电体后的剖面结构示意图；
图11为本发明一实施例绝缘层上形成连接导电体的重布线金属线路后的剖面结构示意图；
图12为本发明一实施例重布线金属线路上形成保护层后的剖面结构示意图；
图13为本发明一实施例在所述金属线路上形成导电结构后的剖面结构示意图；
图14为本发明一实施例切割形成单颗影像芯片后的剖面结构示意图。结合附图作以下说明：
1---基板 2---钝化层 3---导电线路
4---围堰 5---凹槽 6---透光盖板
700---影像芯片 701---焊垫 702---功能区
8---绝缘层 9---开口 10---导电体
11---重布线金属线路 12---保护层 13---导电结构
具体实施方式
为使本发明能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。为方便说明，实施例附图的结构中各组成部分未按正常比例缩放，故不代表实施例中各结构的实际相对大小。
如图14所示，本发明公开的一种影像芯片的封装结构，包括至少一影像芯片700，一围堰4，影像芯片700含有功能面和与其相对的非功能面，所述功能面含有焊垫701和功能区702，所述围堰4正面包含有导电线路3，所述影像芯片700功能面的焊垫701与所述围堰4正面导电线路3贴合并电连接，且所述影像芯片700边缘大于该围堰4内沿但小于围堰4外沿，所述导电线路3延伸至围堰4外沿和影像芯片700外沿之间，所述影像芯片700侧壁及非功能面包裹绝缘层8，所述侧壁处的绝缘层8内有连接导电线路3的导电体10，所述影像芯片700非功能面的绝缘层8上铺有连接所述导电体10的重布线金属线路，所述重布线金属线路上设置有导电结构13。
在其他实施例中，可以有两个或两个以上的影像芯片贴合到一个围堰上，形成双影像芯片封装结构，或者阵列影像芯片封装结构，以增加封装体的功能，提高影像芯片的拍摄质量。
围堰4材料可以为硅、玻璃、陶瓷、塑料中的一种。
优选地，围堰4外围可以包裹由围堰正面向背面延伸的所述绝缘层8，绝缘层8至少包覆部分围堰侧壁。
如围堰材料为硅等半导体材料，围堰4正面与其上的导电线路3之间还可设一钝化层2。
优选地，导电体10为金属柱、金属层或导电胶的一种。
优选地，影像芯片700非功能面的重布线金属线路11上还铺有保护层12，所述保护层12覆盖影像芯片非功能面的导电体10，并暴露出导电结构13。
优选地，围堰4高度为100μm～500μm。
优选地，影像芯片700功能面的焊垫701通过导电胶、金属焊点电性连接。
优选地，盖板为白玻璃或者滤光玻璃。
以下结合图1-14分对一种影像芯片的封装结构的制作方法进行介绍。
如图1所示，提供一基板1，所述基板1材料为硅、玻璃、陶瓷、塑料中的一种。在基板1正面形成导电线路3，如图3所示。
本实施例基板1材料为硅等半导体材料或者导电材料，在基板1与导电线路3之间还应铺设钝化层2，如图2所示。优选地，所述钝化层2的材质可以为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或者绝缘树脂，钝化层2的制备采用低温化学汽相沉积聚合物喷涂或聚合物旋涂的方法。
所述导电线路3至少一层，每层导电线路3的材质可以是铜、镍、靶、金中的一种，形成导电线路3的方法可以为电镀、化学镀、真空蒸镀法、化学气相沉积法中的一种。
如图4a、4b所示，在所述基板1上制作若干穿透基板1的空腔，形成若干围堰4单元，其中导电线路3位于各围堰4正面。
优选地，形成所述空腔的方式可以是切割、刻蚀中的一种或结合。
优选地，本实施例为隔绝水汽，降低分层失效，在切割位置从导电线路3面向基板1内预切一凹槽5，如图5所示，凹槽5宽度为60μm～80μm。
如图6所示，提供一透光盖板6，将所述透光盖板6与围堰4背面粘结。
如图7所示，提供若干影像芯片700，将各影像芯片700的焊垫701与一围堰4单元正面导电线路3贴合，且各影像芯片700的边缘大于该围堰4单元内沿但小于围堰4单元外沿。
优选地，影像芯片700的焊垫701采用导电胶或者焊料与围堰4单元正面导电线路3贴合。
如图8所示，在各影像芯片700非功能面、各影像芯片700之间暴露的围堰4正面形成绝缘层8，优选地，本实施例凹槽5内部也填充绝缘层8。
优选地，所述绝缘层8的材质可以为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或者绝缘树脂，钝化层2的制备采用低温化学汽相沉积聚合物喷涂或聚合物旋涂的方法。
如图9所示，在绝缘层8上形成暴露导电线路3的开口9。
优选地，形成所述开口9的方式是激光烧蚀。
如图10所示，在所述开口9内形成导电体10。
优选地，所述导电体10为金属柱、金属层或导电胶的一种。所述导电体10至少一层，每层导电体10的材质可以是铜、镍、靶、金中的一种，形成导电体10的方法可以为电镀、化学镀、真空蒸镀法、化学气相沉积法中的一种。
如图11所示，在所述各影像芯片700的绝缘层8上分别制作连接导电体10的重布线金属线路11；
优选地，所述重布线金属线路11至少一层，每层重布线金属线路11的材质可以是铜、镍、靶、金中的一种，形成重布线金属线路11的方法可以为电镀、化学镀、真空蒸镀法、化学气相沉积法中的一种。
在其他实施例中，导电体10与重布线金属线路11可以同时形成。
如图12所示，在所述重布线金属线路11上形成带有焊盘开口的保护层12。
如图13所示，在所述焊盘开口形成导电结构13。
如图14所示，将上述封装体切割形成单颗芯片。
以上实施例是参照附图，对本发明的优选实施例进行详细说明。本领域的技术人员通过对上述实施例进行各种形式上的修改或变更，但不背离本发明的实质的情况下，都落在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种气密性影像芯片封装结构，其特征在于，包括至少一影像芯片(700)，一围堰(4)，影像芯片(700)含有功能面和与其相对的非功能面，所述功能面含有焊垫(701)和功能区(702)，所述围堰(4)正面包括含有导电线路(3)，所述影像芯片功能面的焊垫(701)与所述围堰(4)正面导电线路(3)贴合并电连接，且所述影像芯片(700)边缘大于该围堰(4)内沿但小于围堰外沿，所述导电线路(3)延伸至围堰(4)外沿和影像芯片(700)外沿之间，所述影像芯片(700)侧壁及非功能面包裹绝缘层(8)，所述侧壁处的绝缘层(8)内有连接导电线路(3)的导电体(10)，所述影像芯片(700)非功能面的绝缘层(8)上铺有连接所述导电体(10)的重布线金属线路(11)，所述重布线金属线路(11)上设置有导电结构(13)。
2.根据权利要求1所述的一种气密性影像芯片封装结构，其特征在于，所述围堰(4)材料为硅、玻璃、陶瓷、塑料中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种气密性影像芯片封装结构，其特征在于，所述围堰(4)外围包裹由围堰正面向背面延伸的所述绝缘层(8)。
4.根据权利要求1所述的一种气密性影像芯片封装结构，其特征在于，所述围堰(4)正面与其上的导电线路(3)之间有钝化层(2)。
5.根据权利要求1所述的一种气密性影像芯片封装结构，其特征在于，所述导电体(10)为金属柱、金属层或导电胶的一种。
6.根据权利要求1所述的一种气密性影像芯片封装结构，其特征在于，所述影像芯片(700)非功能面的重布线金属线路(11)上铺有保护层(12)，所述保护层(12)覆盖影像芯片非功能面的导电体(10)，并暴露出导电结构(13)。
7.根据权利要求1所述的一种气密性影像芯片封装结构，其特征在于，所述围堰(4)高度为100μm～500μm。
8.根据权利要求1所述的一种气密性影像芯片封装结构，其特征在于，所述影像芯片(700)功能面的焊垫(701)通过导电胶、金属焊点电性连接。
9.根据权利要求1所述的一种气密性影像芯片封装结构，其特征在于，所述围堰(4)背面粘结一透光盖板(6)，所述盖板为白玻璃或者滤光玻璃。
10.利用权利要求1所述气密性影像芯片封装结构进行的一种影像芯片封装结构的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、提供一基板(1)，在基板正面形成导电线路(3)；
B、在所述基板(1)上制作若干穿透基板的空腔，形成若干围堰(4)单元，其中导电线路(3)位于各围堰正面；
C、提供一透光盖板(6)，将所述透光盖板与围堰(4)背面粘结；
D、提供若干影像芯片(700)，所述影像芯片功能面含有焊垫(701)及功能区(702)，将各影像芯片的焊垫(701)与一围堰(4)单元正面导电线路(3)贴合，且各影像芯片的边缘大于该围堰单元内沿但小于围堰单元外沿；
E、在各影像芯片(700)非功能面和各影像芯片之间暴露的围堰(4)正面形成绝缘层(8)；
F、在绝缘层(8)上形成暴露导电线路(3)的开口(9)；
G、在所述开口(9)内形成导电体(10)；
H、在所述各影像芯片(700)的绝缘层(8)上分别制作连接导电体(10)的重布线金属线路(11)；
I、在所述重布线金属线路(11)上形成带有焊盘开口的保护层(12)；
J、在所述焊盘开口形成导电结构(13)；
K、切割形成单颗影像芯片封装体；
在步骤E前，还有步骤：在切割位置从导电线路面向基板(1)内预切一凹槽(5)，该凹槽能够被步骤E的绝缘层(8)填充。
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