CN107946335A - 一种cmos影像传感封装结构及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种CMOS影像传感封装结构及其制作方法，属于影像传感器技术领域。本发明的COMS影像传感封装结构的制作方法的步骤中，先将透明基材固定于第一绝缘层具有微凸镜的表面，将挡片晶片固定于透明基材的表面，然后对晶圆进行磨薄，这个过程中，透明基材对晶圆起到更多的机械支撑力，因而能够将晶圆磨得更薄，COMS影像传感封装结构具有薄型化的特点。另外，第二安装区具有保护胶层，保护胶层可以阻止氧气水汽进入内元件、吸收散漫光线，整个COMS影像传感封装结构寿命更长，使用效果更好。并且，制作过程中透明基材是在半导体厂进行的，洁净度更高，可以避免对COMS影像传感封装结构的污染。

Description

一种CMOS影像传感封装结构及其制作方法
技术领域
本发明涉及影像传感器技术领域，具体而言，涉及一种CMOS影像传感封装结构及其制作方法。
背景技术
CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor的缩写，中文意思为互补性氧化金属半导体)传感器，属于影像传感器中的一种，一般为数码相机中的核心部件。
目前，传统的CMOS传感器存在的问题是：封装结构的厚度较厚。
发明内容
本发明的目的在于提供一种CMOS影像传感封装结构的制作方法，其能制作出厚度较薄的CMOS影像传感封装结构，且具有寿命较长的特点。
本发明的另一目的在于提供一种CMOS影像传感封装结构，其具有薄形化的特点。
本发明是这样实现的：
一种COMS影像传感封装结构的制作方法，包括：
在第一绝缘层、晶圆形成的结合层形成盲孔，盲孔穿过第一绝缘层且孔底位于晶圆，第一绝缘层背离晶圆的表面具有微凸镜；微凸镜与盲孔所在的区域分别为第一安装区和第二安装区，第一安装区与第二安装区互不重叠；
将第二绝缘层形成于盲孔的孔壁，然后在具有第二绝缘层的盲孔内填充导电材料，将结合层内与微凸镜和IC信号连接的导线引至第一绝缘层的表面并与导电材料电性连接；
将透明基材固定于第一绝缘层具有微凸镜的表面，且透明基材设置在第一安装区；将挡片晶片固定于透明基材的表面，然后对晶圆进行磨薄以使得盲孔内的导电材料露出；
将第三绝缘层形成于磨薄后的晶圆表面并使得导电材料露出，然后将金属凸块形成于第三绝缘层并与导电材料电连接，将锡球固定于金属凸块，将挡片晶片去除后，将保护胶层形成于第一绝缘层上，且保护胶层位于第二安装区。
进一步地，在本发明的一种实施例中：
磨薄前的晶圆厚度为700～1000μm，磨薄后的晶圆厚度为20～100μm。
进一步地，在本发明的一种实施例中：
磨薄后的晶圆厚度为40～70μm。
进一步地，在本发明的一种实施例中：
保护胶层与透明基材的表面基本齐平。
进一步地，在本发明的一种实施例中：
导电材料包括铜。
进一步地，在本发明的一种实施例中：
透明基材利用透光粘合胶固定于第一绝缘层的表面。
进一步地，在本发明的一种实施例中：
透光粘合胶与透明基材的整个平面接触。
进一步地，在本发明的一种实施例中：
透明基材的材质包括蓝宝石、石英玻璃或氧化镁。
进一步地，在本发明的一种实施例中：
锡球与金属凸块焊接。
一种COMS影像传感封装结构，其由上述的COMS影像传感封装结构的制作方法制成。
本发明的有益效果是：本发明实施例提供的COMS影像传感封装结构的制作方法，在COMS影像传感封装结构制作过程中，先将透明基材固定于第一绝缘层具有微凸镜的表面，将挡片晶片固定于透明基材的表面，然后对晶圆进行磨薄，这个过程中，透明基材对晶圆起到更多的机械支撑力，因而能够将晶圆磨得更薄，COMS影像传感封装结构具有薄型化的特点。另外，第二安装区具有保护胶层，保护胶层可以阻止氧气水汽进入内元件、吸收散漫光线，整个COMS影像传感封装结构寿命更长，使用效果更好。并且，制作过程中透明基材是在半导体厂进行的，洁净度更高，可以避免对COMS影像传感封装结构的污染。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明实施例提供的COMS影像传感封装结构的结构示意图；
图2A是本发明实施例提供的COMS影像传感封装结构的制作方法中在进行步骤S1时，初始所用CMOS影像传感封装结构的结构示意图；
图2B是本发明实施例提供的COMS影像传感封装结构的制作方法中在进行步骤S1时，在结合层形成盲孔后的结构示意图；
图3A是本发明实施例提供的COMS影像传感封装结构的制作方法中在进行步骤S2时，在具有第二绝缘层的盲孔内填充导电材料后的结构示意图；
图3B是本发明实施例提供的COMS影像传感封装结构的制作方法中在进行步骤S2时，将结合层内与微凸镜和IC信号连接的导线引至第一绝缘层的表面并与导电材料电性连接后的结构示意图；
图4A是本发明实施例提供的COMS影像传感封装结构的制作方法中在进行步骤S3时，将透明基材固定于第一绝缘层的表面后的结构示意图；
图4B是本发明实施例提供的COMS影像传感封装结构的制作方法中在进行步骤S3时，将挡片晶片固定于透明基材的表面后的结构示意图；
图4C是本发明实施例提供的COMS影像传感封装结构的制作方法中在进行步骤S3时，对晶圆磨薄后的结构示意图；
图5A是本发明实施例提供的COMS影像传感封装结构的制作方法中在进行步骤S4时，将第三绝缘层形成于磨薄后的晶圆表面并使得导电材料露出后的结构示意图；
图5B是本发明实施例提供的COMS影像传感封装结构的制作方法中在进行步骤S4时，将金属凸块形成于第三绝缘层并与导电材料电连接后的结构示意图；
图5C是本发明实施例提供的COMS影像传感封装结构的制作方法中在进行步骤S4时，金属凸块上焊接上焊球后的结构示意图；
图5D是本发明实施例提供的COMS影像传感封装结构的制作方法中在进行步骤S4时，挡片晶片去除后的结构示意图；
图5E是本发明实施例提供的COMS影像传感封装结构的制作方法中在进行步骤S4时，保护胶层形成于第二安装区后的结构示意图。
图标：100-COMS影像传感封装结构；110-晶圆；120-第一绝缘层；130-盲孔；140-微凸镜；150-第二绝缘层；151-导电材料；152-导线；160-透明基材；161-高透光粘合胶；170-挡片晶片；171-第一安装区；172-第二安装区；173-第三绝缘层；174-金属凸块；175-锡球；180-保护胶层。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“厚度”、“上”、“下”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例
本实施例提供一种COMS影像传感封装结构100的制作方法，利用该方法制作得到的COMS影像传感封装结构100具有薄型化、寿命长的特点，请参照图1。且制作过程中透明基材160是在半导体厂进行的，洁净度更高，可以避免对COMS影像传感封装结构100的污染。
具体地，COMS影像传感封装结构100的制作方法包括以下步骤：
S1、请结合图1和图2A、图2B。在第一绝缘层120、晶圆110形成的结合层形成盲孔130，盲孔130穿过第一绝缘层120且孔底位于晶圆110，第一绝缘层120背离晶圆110的表面具有微凸镜140。
微凸镜140与盲孔130所在的区域分别为第一安装区171和第二安装区172，第一安装区171与第二安装区172互不重叠，第一安装区171位于结合层的中部区域，第二安装区172位于结合层的边缘区域。这样设置的好处是利于后续的切割。
S2、请结合图3A、图3B将第二绝缘层150形成于盲孔130的孔壁，然后在具有第二绝缘层150的盲孔130内填充导电材料151，将结合层内与微凸镜140和IC信号连接的导线152引至第一绝缘层120的表面并与导电材料151电性连接。
需要说明的是，结合层内的IC(内元件及电路)在结合层内的位置应位于盲孔130底部的上方，这样可避免在之后的工序中对晶圆110磨薄时对结合层内的IC造成损坏。
进一步地，第二绝缘层150是以沉积的方式形成在盲孔130的孔壁。另外，第二绝缘层150在形成于盲孔130孔壁的过程中，可能也会形成在盲孔130的孔底，但形成在盲孔130孔底的第二绝缘层150最后也会被磨掉。所以，只要保证在盲孔130孔壁形成第二绝缘层150即可。
进一步地，在本实施例中，导电材料151包括铜。在其他实施例中，导电材料151也可为银、金、铝等。由于铜的价格较便宜，且导电性能也较好，所以本实施例选择铜作为导电材料151。
S3、请结合图4A-C,将透明基材160固定于第一绝缘层120具有微凸镜140的表面，且透明基材160设置在第一安装区171。将挡片晶片170固定于透明基材160的表面，然后对晶圆110进行磨薄以使得盲孔130内的导电材料151露出。
透明基材160固定在第一绝缘层120具有微凸镜140的表面，透明基材160可以将光线传入微凸镜140。挡片晶片170是用于连接CMP研磨头的，CMP研磨头用于对晶圆110进行磨薄处理。由于透明基材160能对结合层提供更多的机械力支撑，在对晶圆110进行磨薄时，可以将晶圆110磨得更薄。
进一步地，在本实施例中，磨薄前的晶圆110厚度为700～1000μm，磨薄后的晶圆110厚度为20～100μm，或者磨薄后的晶圆110厚度为40～70μm。
进一步地，透明基材160的材质包括蓝宝石、石英玻璃或氧化镁。这些材质均具有透光性较好的特点，用作透明基材160，光线可以较好地透过透明基材160被微凸镜140接收。
进一步地，透明基材160利用透光粘合胶固定于第一绝缘层120的表面。在本实施例中，透光粘合胶为高透光粘合胶161，高透光粘合胶161既能保证透明基材160与第一绝缘层120、微凸镜140连接的牢靠性，又不会影响光线透过透明基材160进入到微凸镜140。另外，在本实施例中，高透光粘合胶161与透明基材160的整个平面接触，即高透光粘合胶161填充满透明基材160与第一绝缘层120之间的间隙，这样可以保证透明基材160与结合层之间的接触点更多，从而能够为晶圆110磨薄时提供足够的支撑力。
另外，在本实施例中，挡片晶片170是利用粘合胶粘合进行粘合的，以固定在透明基材160表面，其中粘合胶也将第二安装区172填充，以使得挡片晶片170覆盖整个结合层。
S4、请结合图5A-E，对晶圆110进行磨薄后，将第三绝缘层173形成于磨薄后的晶圆110表面并使得导电材料151露出，然后将金属凸块174形成于第三绝缘层173并与导电材料151电连接，将金属凸块174上焊上焊球175，然后将挡片晶片170去除，将保护胶层180形成于第一绝缘层120上，且保护胶层180位于第二安装区172。
保护胶层180的主要作用是可以阻止氧气水汽进入内元件、吸收散漫光线，整个COMS影像传感封装结构100寿命更长，使用效果更好。
进一步地，将第三绝缘层173形成于磨薄后的晶圆110表面后，将导电材料151对应区域的第三绝缘层173去除使得导电材料151露出，然后将其中一部分金属凸块174形成于导电材料151处并与导电材料151电连接，另一部分金属凸块174形成于第三绝缘层173表面并与形成于导电材料151处的金属凸块174电连接，以使得第三绝缘层173上的金属凸块174与导电材料151电连接。进而可将IC(内元件及电路)中的电路引出到金属凸块174。将金属凸块174上焊接上焊球175，通过焊球175可将芯片的电信号连接至系统基板上。
进一步地，在本实施中，保护胶层180与透明基材160的表面基本齐平。保护胶层180能对COMS影像传感封装结构100起到更好地保护作用。
其中，保护胶层180可以选择台湾永宽生产的亚克力系列、环氧树脂系列或硅氧树脂系列。保护胶层180也可以选择信越的KET系列。需要说明的是，保护胶层180可以根据需要来选择。
进一步地，在本实施例中，第一绝缘层120、第二绝缘层150和第三绝缘层173可以是SiO2、Si3N4、BPGS(BSG硼玻璃、硼磷玻璃)、有机树脂或有机无机混合树脂。
本实施例还提供一种COMS影像传感封装结构100，其由上述的COMS影像传感封装结构100的制作方法制成。
由于COMS影像传感封装结构100制作过程中，先将透明基材160固定于第一绝缘层120具有微凸镜140的表面，将挡片晶片170形成于透明基材160的表面，然后对晶圆110进行磨薄，这个过程中，透明基材160对晶圆110起到更多的机械支撑力，因而能够将晶圆110磨得更薄，COMS影像传感封装结构100具有薄型化的特点。另外，第二安装区172具有保护胶层180，保护胶层180可以阻止氧气水汽进入内元件、吸收散漫光线，整个COMS影像传感封装结构100寿命更长，使用效果更好。并且，制作过程中透明基材160是在半导体厂进行的，洁净度更高，可以避免对COMS影像传感封装结构100的污染。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种COMS影像传感封装结构的制作方法，其特征在于，包括：
在第一绝缘层、晶圆形成的结合层形成盲孔，所述盲孔穿过所述第一绝缘层且孔底位于所述晶圆，所述第一绝缘层背离所述晶圆的表面具有微凸镜；所述微凸镜与所述盲孔所在的区域分别为第一安装区和第二安装区，所述第一安装区与所述第二安装区互不重叠；
将第二绝缘层形成于所述盲孔的孔壁，然后在具有所述第二绝缘层的所述盲孔内填充导电材料，将所述结合层内与所述微凸镜和IC信号连接的导线引至所述第一绝缘层的表面并与所述导电材料电性连接；
将透明基材固定于所述第一绝缘层具有所述微凸镜的表面，且所述透明基材设置在所述第一安装区；将挡片晶片形成于所述透明基材的表面，然后对所述晶圆进行磨薄以使得所述盲孔内的所述导电材料露出；
将第三绝缘层形成于磨薄后的所述晶圆表面并使得所述导电材料露出，然后将金属凸块形成于所述第三绝缘层并与所述导电材料电连接，将锡球固定于所述金属凸块，将所述挡片晶片去除后，将保护胶层形成于所述第一绝缘层上，且所述保护胶层位于所述第二安装区。
2.根据权利要求1所述的COMS影像传感封装结构的制作方法，其特征在于，磨薄前的所述晶圆厚度为700～1000μm，磨薄后的所述晶圆厚度为20～100μm。
3.根据权利要求2所述的COMS影像传感封装结构的制作方法，其特征在于，磨薄后的所述晶圆厚度为40～70μm。
4.根据权利要求1所述的COMS影像传感封装结构的制作方法，其特征在于，所述保护胶层与所述透明基材的表面基本齐平。
5.根据权利要求1所述的COMS影像传感封装结构的制作方法，其特征在于，所述导电材料包括铜。
6.根据权利要求1所述的COMS影像传感封装结构的制作方法，其特征在于，所述透明基材利用透光粘合胶固定于所述第一绝缘层的表面。
7.根据权利要求6所述的COMS影像传感封装结构的制作方法，其特征在于，所述透光粘合胶与所述透明基材的整个平面接触。
8.根据权利要求1所述的COMS影像传感封装结构的制作方法，其特征在于，所述透明基材的材质包括蓝宝石、石英玻璃或氧化镁。
9.根据权利要求1所述的COMS影像传感封装结构的制作方法，其特征在于，所述锡球与所述金属凸块焊接。
10.一种COMS影像传感封装结构，其特征在于，其由权利要求1-9任一项所述的COMS影像传感封装结构的制作方法制成。
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Denomination of invention: A CMOS image sensing packaging structure and its manufacturing method

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Pledgee: Nanjing Bank Co.,Ltd. Nanjing North Branch

Pledgor: Nanjing Xianfeng Material Technology Co.,Ltd.

Registration number: Y2024980041601