CN110610953A - 一种相机感测组件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种相机感测组件及其制造方法，本发明的相机感测组件采用第一键合部与第二键合部分别制造，最后进行热压键合，可以提高生产效率，且可以避免现有技术中多个集成步骤中所带来的多层之间的应力问题，以及多层层叠沉积所带来的不可靠性。并且，为了减小键合的应力，在键合界面上设置空气气隙，并且此空气气隙还可以防止焊料的溢出。
Description
技术领域
本发明涉及半导体芯片封装测试制造领域，具体涉及一种相机感测组件及其制造方法。
背景技术
相机感测组件是摄像模组的核心部件，CMOS 图像传感器与电荷耦合器件是当前两种主流图像传感器。其中，电荷耦合器件集成在单晶硅材料上，像素信号逐行逐列依此移动并在边缘出口位置依此放大，CMOS图像传感器集成在金属氧化物半导体材料上，每个像素点均带有信号放大器，像素信号可以直接扫描导出。CMOS具有低成本、设计简单、尺寸小、功耗低等优势。随着技术成熟进步，CCD已经逐渐被CMOS 图像传感器取代。
现有的CMOS图像传感器，一般是先对其衬底进行有源面的盖玻璃封装，然后进行背面的构线，对于集成其他辅助芯片而言，往往是通过焊接、再分布层或者连接线电连接至所述构线，然后进行辅助芯片的塑封，最后实现背面电引出，例如专利文献CN100587962C（利用焊接方式）、US2012/0194719A1（利用再分布线层方式）、US2012/0273908A1（利用连接线方式）。上述方法虽然实现了集成度的提高，但是其工艺上需要先后进行，不能并行，这样的顺序，导致其产率降低，且在该顺序中，只能在最后进行总体的测试，对其良率是不利的。
发明内容
基于解决上述问题，本发明提供了一种相机感测组件，其包括：
第一键合部，所述第一键合部包括半导体衬底、间隔件和盖玻璃；所述盖玻璃通过所述间隔件黏附于所述半导体衬底的上表面上；所述半导体衬底中设置有第一通孔，所述第一通孔具有从所述半导体衬底的下表面突出的凸起部；
第二键合部，所述第二键合部包括再分布线层、辅助芯片和封装树脂层；所述辅助芯片焊接于所述再分布层的上表面上，所述封装树脂层密封所述辅助芯片和所述再分布层的上表面；所述封装树脂层中设置有焊料凸块和开口部，所述焊料凸块电连接至所述再分布线层，所述开口部露出所述焊料凸块的顶部部分；
其特征在于，所述第一键合部与第二键合部热压键合在一起，使得所述焊料凸块的顶部部分物理且电连接所述凸起部，且使得所述开口部中留有空气气隙。
其中，所述半导体衬底还包括在其上表面上的焊盘和传感器芯片区，所述焊盘连接所述传感器芯片区。
其中，所述第一通孔的上表面电接触于所述焊盘。
其中，所述空气气隙由所述封装树脂层、所述顶部部分、凸起部以及所述半导体衬底围成。
其中，所述封装树脂层为环氧树脂、硅树脂等，所述间隔件为热硬化树脂材料。
本发明还提供了一种相机感测组件的制造方法，其包括：
（1）提供具有多个传感器芯片区的半导体衬底；
（2）在所述半导体衬底上利用半固化树脂形成间隔件，并将盖玻璃通过所述间隔件将所述盖玻璃黏合到所述半导体衬底的上表面；
（3）在所述半导体衬底中形成第一通孔，所述第一通孔电连接所述传感器芯片区；
（4）对所述半导体衬底的下表面进行减薄，使得所述第一通孔的一部分从所述半导体衬底的下表面突出，形成凸起部；
（5）提供一载板，在所述载板上形成再分布线层；
（6）将辅助芯片键合至所述再分布线层上，并在辅助芯片周围形成焊料凸块，所述焊料凸块电连接所述再分布层；
（7）注塑形成密封树脂层，以密封所述辅助芯片、焊料凸块和所述再分布线层的上表面；
（8）在所述密封树脂层中形成开口部以露出所述焊料凸块；
（9）将第二键合部加热至焊料熔融温度，并将所述第一键合部与第二键合部热压键合在一起，同时使得所述间隔件固化，并使得所述第一键合部与第二键合部热压键合在一起，使得所述焊料凸块的顶部部分物理且电连接所述凸起部，且使得所述开口部中留有空气气隙。
其中，将所述第一键合部与第二键合部热压键合在一起时，所述第一通孔的凸起部插入所述焊料凸块的一部分，并使得所述焊料凸块的一部分流入所述开口部形成所述顶部部分，以占据所述开口部的一部分。
其中，所述开口部的侧面具有一定的倾斜角，所述倾斜角介于45度至75度之间。
其中，还包括去除所述载板的部分以及对键合后的结构进行切割的步骤。
其中，所述热压键合使得所述封装树脂层的上表面与半导体衬底的下表面紧密接合。
本发明的优点如下：
本发明的相机感测组件采用第一键合部与第二键合部分别制造，最后进行热压键合，可以提高生产效率，且可以避免现有技术中多个集成步骤中所带来的多层之间的应力问题，以及多层层叠沉积所带来的不可靠性。并且，为了减小键合的应力，在键合界面上设置空气气隙，并且此空气气隙还可以防止焊料的溢出。
附图说明
图1为本发明的相机感测组件的剖视图；
图2为本发明的第一键合部的制造方法的示意图；
图3为本发明的第二键合部的制造方法的示意图；
图4为本发明的第一键合部与第二键合部键合在一起的剖视图。
具体实施方式
本发明构思在于设计一种能够提高良品率和生产效率的相机感测组件，其基本构思是利用两个键合部进行热压键合并利用气隙防止应力带来的分层和剥离问题，具体的实施例将在下述内容中说明。
参见图1，该实施例的相机感测组件其由第一键合部和第二键合部键合而得到，其中，第一键合部，所述第一键合部包括半导体衬底1、间隔件4和盖玻璃5。所述半导体衬底1为传统的硅材料，其由半导体晶圆切割而得到，其上表面上的焊盘3和传感器芯片区2，所述焊盘3连接所述传感器芯片区2。
所述盖玻璃5通过所述间隔件4黏附于所述半导体衬底1的上表面上。其中，所述盖玻璃可以是具有滤光层的玻璃板，所述间隔件4为热固化树脂；所述半导体衬底1中设置有第一通孔6，所述第一通孔6的上表面接触所述焊盘3。所述第一通孔6经由刻蚀所述半导体衬底1的下表面而形成突出于所述半导体衬底1的下表面的凸起部61。该第一通孔6为金属材料，例如铜、钨、金等。
该第一键合部的制造方法可以参见图2，其包括：（1）参见图2(A)，提供具有多个传感器芯片区2和焊盘3的半导体衬底1，所述焊盘3将所述多个传感器芯片区2进行电引出；（2）参见图2(B)，在所述半导体衬底1上利用半固化树脂形成间隔件4，并将盖玻璃5通过所述间隔件4将所述盖玻璃5黏合到所述半导体衬底1的上表面，所述半固化树脂为热固化材料，其在该步骤不进行热固化，其热固化步骤可以在下面的热压键合中一步形成；（3）参见图2(C)，在所述半导体衬底1中钻孔并填充金属材料形成第一通孔6，所述第一通孔6电连接所述焊盘3；（4）参见图2(D)，对所述半导体衬底1的下表面进行蚀刻减薄，以使得所述第一通孔6经由刻蚀所述半导体衬底1的下表面而形成突出于所述半导体衬底1的下表面的凸起部61。
所述第二键合部包括再分布线层8、辅助芯片9和封装树脂层10；所述再分布层8可以可以是多层介质层与金属层的叠层结构，所述辅助芯片9和焊料凸块11分别焊接于所述再分布层8的上表面上，所述封装树脂层10密封所述辅助芯片9、所述焊料凸块11和所述再分布层8的上表面；所述封装树脂层10中还设置有开口部，所述焊料凸块11电连接至所述再分布线层8，所述开口部露出所述焊料凸块11的顶部部分12。
该第二键合部的制造方法可以参见图3，其包括：（1）参见图3(A)，提供一载板7，在所述载板7上形成再分布线层8；（2）参见图3(B)，将辅助芯片9和焊球凸块11键合至所述再分布线层8上，所述焊料凸块11围绕所述辅助芯片9；（3）参见图3(C)，注塑形成密封树脂层10，以密封所述辅助芯片8、焊料凸块11和所述再分布线层9的上表面；（4）参见图3(D)，在所述密封树脂层10中形成开口部14以露出所述焊料凸块11，所述焊料凸块11的一部分突出于所述开口部14中。此外，为了上下键合对准的需要，所述开口部14的侧面具有一定的倾斜角，所述倾斜角介于45度至75度之间，此种情况下，凸起部61可以很方便的滑入所述开口部14中，并与焊料凸块11对接。
参见图4，最终将第二键合部加热至焊料熔融温度使得所述焊料凸块11熔融，并将所述第一键合部与第二键合部热压键合在一起，此时，所述第一通孔6的凸起部61插入所述焊料凸块11的一部分，并使得所述焊料凸块11的一部分流入所述开口部14形成所述顶部部分12，以占据所述开口部14的一部分。同时使得所述间隔件4固化，并使得所述封装树脂层10的上表面与半导体衬底1的下表面紧密接合，使得所述焊料凸块11的顶部部分12物理且电连接所述凸起部61，且使得所述开口部14中留有空气气隙13。所述空气气隙13由所述封装树脂层10、所述顶部部分12、凸起部61以及所述半导体衬底1围成。该空气气隙13的存在可以缓解键合的热应力，防止后续的因冷却收缩，而导致的封装树脂层10与半导体衬底1之间分层和剥离。
本发明的相机感测组件采用第一键合部与第二键合部分别制造，最后进行热压键合，可以提高生产效率，且可以避免现有技术中多个集成步骤中所带来的多层之间的应力问题，以及多层层叠沉积所带来的不可靠性。并且，为了减小键合的应力，在键合界面上设置空气气隙，并且此空气气隙还可以防止焊料的溢出。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种相机感测组件，其包括：
第一键合部，所述第一键合部包括半导体衬底、间隔件和盖玻璃；所述盖玻璃通过所述间隔件黏附于所述半导体衬底的上表面上；所述半导体衬底中设置有第一通孔，所述第一通孔具有从所述半导体衬底的下表面突出的凸起部；
第二键合部，所述第二键合部包括再分布线层、辅助芯片和封装树脂层；所述辅助芯片焊接于所述再分布层的上表面上，所述封装树脂层密封所述辅助芯片和所述再分布层的上表面；所述封装树脂层中设置有焊料凸块和开口部，所述焊料凸块电连接至所述再分布线层，所述开口部露出所述焊料凸块的顶部部分；
其特征在于，所述第一键合部与第二键合部热压键合在一起，使得所述焊料凸块的顶部部分物理且电连接所述凸起部，且使得所述开口部中留有空气气隙。
2.根据权利要求1所述的相机感测组件，其特征在于：所述半导体衬底还包括在其上表面上的焊盘和传感器芯片区，所述焊盘连接所述传感器芯片区。
3.根据权利要求2所述的相机感测组件，其特征在于：所述第一通孔的上表面电接触于所述焊盘。
4.根据权利要求1所述的相机感测组件，其特征在于：所述空气气隙由所述封装树脂层、所述顶部部分、凸起部以及所述半导体衬底围成。
5.根据权利要求1所述的相机感测组件，其特征在于：所述封装树脂层为环氧树脂、硅树脂等，所述间隔件为热硬化树脂材料。
6.一种相机感测组件的制造方法，其包括：
（1）提供具有多个传感器芯片区的半导体衬底；
（2）在所述半导体衬底上利用半固化树脂形成间隔件，并将盖玻璃通过所述间隔件将所述盖玻璃黏合到所述半导体衬底的上表面；
（3）在所述半导体衬底中形成第一通孔，所述第一通孔电连接所述传感器芯片区；
（4）对所述半导体衬底的下表面进行减薄，使得所述第一通孔的一部分从所述半导体衬底的下表面突出，形成凸起部；该形成的结构为第一键合部；
（5）提供一载板，在所述载板上形成再分布线层；
（6）将辅助芯片键合至所述再分布线层上，并在辅助芯片周围形成焊料凸块，所述焊料凸块电连接所述再分布层；
（7）注塑形成密封树脂层，以密封所述辅助芯片、焊料凸块和所述再分布线层的上表面；
（8）在所述密封树脂层中形成开口部以露出所述焊料凸块；该形成的结构为第二键合部；
（9）将第二键合部加热至焊料熔融温度，并将所述第一键合部与第二键合部热压键合在一起，同时使得所述间隔件固化，并使得所述第一键合部与第二键合部热压键合在一起，使得所述焊料凸块的顶部部分物理且电连接所述凸起部，且使得所述开口部中留有空气气隙。
7.根据权利要求6所述的相机感测组件的制造方法，其特征在于：将所述第一键合部与第二键合部热压键合在一起时，所述第一通孔的凸起部插入所述焊料凸块的一部分，并使得所述焊料凸块的一部分流入所述开口部形成所述顶部部分，以占据所述开口部的一部分。
8.根据权利要求6所述的相机感测组件的制造方法，其特征在于：所述开口部的侧面具有一定的倾斜角，所述倾斜角介于45度至75度之间。
9.根据权利要求6所述的相机感测组件的制造方法，其特征在于：还包括去除所述载板的部分以及对键合后的结构进行切割的步骤。
10.根据权利要求6所述的相机感测组件的制造方法，其特征在于：所述热压键合使得所述密封树脂层的上表面与半导体衬底的下表面紧密接合。
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