CN114388540A - 半导体封装及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种半导体封装，包括：包括彼此接触的图像传感器芯片和逻辑芯片的半导体芯片结构；设置在半导体芯片结构上的透明基板；以及设置在半导体芯片结构的边缘上并且在半导体芯片结构与透明基板之间的粘合结构。该粘合结构包括：设置在半导体芯片结构的顶表面上的第一粘合段；以及设置在透明基板的底表面上的第二粘合段。第二粘合段覆盖第一粘合段的顶表面和侧表面。图像传感器芯片比逻辑芯片更靠近透明基板。

Description

半导体封装及其制造方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年10月19日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2020-0134921的优先权，其内容通过引用整体合并于此。
技术领域
本发明构思的实施例涉及半导体封装及其制造方法，更具体地涉及包括图像传感器芯片的半导体封装及其制造方法。
背景技术
图像传感器(例如，CCD传感器或CMOS图像传感器)用于各种电子产品中，例如移动电话、数码相机、光学鼠标、安全相机和生物识别设备。随着电子产品变得小型化和多功能化，包括图像传感器的半导体封装应该具有小型化/高密度、低功耗、多功能、高速信号处理、改进的可靠性、低价格和清晰的图像质量。正在进行各种研究以满足这些需要。
发明内容
本发明构思的实施例提供了一种具有改进的结构稳定性的半导体封装及其制造方法。
本发明构思的实施例提供了一种具有增强的灵敏度的半导体封装及其制造方法。
根据本发明构思的一些实施例，一种半导体封装包括：包括彼此接触的图像传感器芯片和逻辑芯片的半导体芯片结构；设置在半导体芯片结构上的透明基板；以及设置在半导体芯片结构的边缘上并且在半导体芯片结构与透明基板之间的粘合结构。该粘合结构包括：设置在半导体芯片结构的顶表面上的第一粘合段；以及设置在透明基板的底表面上的第二粘合段。第二粘合段覆盖第一粘合段的顶表面和侧表面。图像传感器芯片比逻辑芯片更靠近透明基板。
根据本发明构思的一些实施例，一种半导体封装包括：基板；设置在基板上的逻辑芯片；设置在逻辑芯片上的图像传感器芯片，其中图像传感器芯片包括位于图像传感器芯片的顶表面上的微透镜阵列；设置在图像传感器芯片上的透明基板；以及设置在图像传感器芯片与透明基板之间的粘合结构，其中粘合结构围绕微透镜阵列。该粘合结构包括：设置在图像传感器芯片的顶表面上的第一粘合段；设置在图像传感器芯片的顶表面上的第二粘合段，其中当在平面图中观察时，第二粘合段围绕第一粘合段；以及设置在透明基板的底表面上的第三粘合段，其中第三粘合段从第一粘合段和第二粘合段的顶侧覆盖第一粘合段和第二粘合段。第一粘合段和第二粘合段包括光固化聚合物。第三粘合段包括热固化聚合物。
根据本发明构思的一些实施例，一种制造半导体封装的方法包括：提供包括彼此接触的图像传感器芯片和逻辑芯片的半导体芯片结构，其中图像传感器芯片包括在图像传感器芯片的顶表面上的微透镜阵列；在半导体芯片结构的顶表面上形成第一粘合段，其中第一粘合段围绕微透镜阵列；用光照射第一粘合段，其中第一粘合段固化；在透明基板上形成第二粘合段；将透明基板放置在半导体芯片结构上，其中第二粘合段与第一粘合段接触；以及加热第二粘合段，其中第二粘合段固化。当将透明基板放置在半导体芯片结构上时，第一粘合段插入到第二粘合段中。
根据本发明构思的一些实施例，一种制造半导体封装的方法包括：在半导体芯片结构的顶表面上形成第一粘合段；在半导体芯片结构的顶表面上形成第三粘合段，其中当在平面图中观察时，第三粘合段围绕第一粘合段；用光照射第一粘合段和第三粘合段，其中第一粘合段和第三粘合段固化；在透明基板上形成第二粘合段；将透明基板放置在半导体芯片结构上，其中第二粘合段与第一粘合段和第三粘合段接触，并且第一粘合段和第三粘合段插入到第二粘合段中；以及加热第二粘合段，其中第二粘合段固化。
附图说明
图1是根据本发明构思的一些实施例的半导体封装的截面图。
图2是根据本发明构思的一些实施例的半导体封装的平面图。
图3是根据本发明构思的一些实施例的半导体封装的截面图。
图4和图5是根据本发明构思的一些实施例的半导体封装的平面图。
图6至图16是示出了根据本发明构思的一些实施例的制造半导体封装的方法的截面图。
图17至图20是示出了根据本发明构思的一些实施例的制造半导体封装的方法的截面图。
图21是示出了根据本发明构思的一些实施例的用于制造半导体封装的方法的平面图。
具体实施方式
下面将参考附图描述根据本发明构思的半导体封装。
图1是根据本发明构思的一些实施例的半导体封装的截面图。图2是根据本发明构思的一些实施例的半导体封装的平面图。图1的截面是沿图2的A-A’线截取的。
参照图1和图2，在实施例中，提供基板100。例如，基板100包括印刷电路板(PCB)。基板100包括基板焊盘120和外部端子130。基板焊盘120设置在基板100的顶表面上。外部端子130设置在基板100的底表面上。外部端子130具有焊球形状或焊料凸块形状。如虚线所示，外部端子130通过基板100电连接到基板焊盘120。在本说明书中，短语“电连接到”可以包括“直接或间接地电连接到”的含义。
在实施例中，在基板100上提供半导体芯片结构CS。半导体芯片结构CS包括第一半导体芯片200、再分布层400和图像传感器部件500。
在实施例中，第一半导体芯片200是存储器芯片，例如动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、磁性随机存取存储器(MRAM)或闪存。第一半导体芯片200包括硅。第一半导体芯片200的顶表面是有源表面。每个第一半导体芯片200在其上部包括导电图案210和芯片焊盘220。芯片焊盘220电连接到导电图案210中的集成元件或电路。图1描绘了两个第一半导体芯片200，但是本发明构思的实施例不限于此。在其他实施例中，可以提供单个第一半导体芯片200，或者可以提供多于两个的第一半导体芯片200。
在实施例中，第一半导体芯片200附接到基板100。例如，在基板100与第一半导体芯片200之间还提供基板粘合层110。
在实施例中，在基板100上提供模制层300。模制层300覆盖第一半导体芯片200。第一半导体芯片200的侧表面未通过模制层300暴露。模制层300的宽度大于第一半导体芯片200的宽度之和。模制层300填充第一半导体芯片200之间的间隙。模制层300不覆盖第一半导体芯片200的底表面。模制层300暴露第一半导体芯片200的芯片焊盘220。模制层300防止第一半导体芯片200由于外部冲击、湿气等受到损坏。模制层300包括介电聚合物，例如环氧模制化合物(EMC)。
在实施例中，图像传感器部件500设置在模制层300上。图像传感器部件500的宽度大于每个第一半导体芯片200的宽度。图像传感器部件500的宽度大于第一半导体芯片200的宽度之和。当在平面图中观察时，图像传感器部件500与第一半导体芯片200重叠。图像传感器部件500具有顶表面和底表面。图像传感器部件500的顶表面是光入射的前表面。图像传感器部件500的底表面面向第一半导体芯片200。根据一些实施例，在图像传感器部件500的底表面与第一半导体芯片200之间提供粘合层。图像传感器部件500的底表面通过粘合层刚性地附接到第一半导体芯片200。图像传感器部件500具有与模制层300的侧表面共面的侧表面。图像传感器部件500由模制层300支撑。因此，图像传感器部件500可以稳定地设置在第一半导体芯片200和模制层300上。图像传感器部件500检测入射到其顶表面上的光，然后基于检测到的光输出电信号。
在实施例中，图像传感器部件500包括第二半导体芯片510和图像传感器芯片520。图像传感器芯片520包括检测光的光电二极管。第二半导体芯片510包括逻辑芯片，在该逻辑芯片中，由图像传感器芯片520检测的光被转换为电信号。
在实施例中，第二半导体芯片510设置在模制层300上。第二半导体芯片510包括第一基层511、第一电路层512、第一通孔513和第一接合焊盘514。第一基层511包括硅基板。第一电路层512设置在第一基层511上。第一电路层512包括集成电路(例如，晶体管)和布线图案。第一通孔513穿过第一基层511并且将第一电路层512电连接到第一半导体芯片200。因此，在第二半导体芯片510与第一半导体芯片200之间提供了电连接路径。第一接合焊盘514设置在第二半导体芯片510的顶表面上，并且第二半导体芯片510的顶表面用作有源表面。第二半导体芯片510的宽度等于模制层300的宽度。第二半导体芯片510具有与模制层300的侧表面对准且共面的侧表面。第二半导体芯片510的侧表面通过模制层300暴露。第一半导体芯片200的宽度之和小于第二半导体芯片510的宽度。
在实施例中，图像传感器芯片520设置在第二半导体芯片510上。图像传感器芯片520包括第二基层521、第二电路层522、第二通孔523和第二接合焊盘524。第二基层521包括硅基板。第二电路层522设置在图像传感器芯片520的下部，因此与第二半导体芯片510相邻。第二电路层522包括光电二极管、集成电路(例如，感测晶体管)和布线图案。第二接合焊盘524设置在图像传感器芯片520的底表面上，并且图像传感器芯片520的底表面用作有源表面。第二接合焊盘524与第一接合焊盘514接触。因此，图像传感器芯片520通过第一接合焊盘514和第二接合焊盘524电连接到第二半导体芯片510。第二通孔523穿过图像传感器芯片520的至少一部分。第二通孔523穿过图像传感器芯片520以形成与第二半导体芯片510的电连接。可替代地，第二通孔523穿过图像传感器芯片520的一部分以形成与图像传感器芯片520的电连接。图像传感器芯片520的宽度等于第二半导体芯片510的宽度。图像传感器芯片520具有与第二半导体芯片510的侧表面对准且共面的侧表面。
在实施例中，像素阵列PA设置在图像传感器部件500的上部上。像素阵列PA包括设置在图像传感器芯片520上的多个像素P。当在平面图中观察时，像素P位于图像传感器部件500的中心区域上。图像传感器部件500在其顶表面上具有设置在相应像素P上的滤色器530和微透镜540。微透镜540与第一通孔513重叠。
在实施例中，连接焊盘550设置在图像传感器部件500的顶表面上。连接焊盘550放置在图像传感器部件500的顶表面的边缘上。连接焊盘550与像素阵列PA间隔开。连接焊盘550电连接到图像传感器芯片520的第二通孔523。连接焊盘550通过连接配线600耦接到基板焊盘120。图像传感器部件500通过连接配线600电连接到基板100。
根据一些实施例，再分布层400设置在图像传感器部件500与第一半导体芯片200之间。再分布层400在模制层300与图像传感器部件500之间延伸。当在一些实施例中提供粘合层时，粘合层位于再分布层400与第一半导体芯片200之间并且将再分布层400和第一半导体芯片200刚性地附接。再分布层400包括介电层410和再分布图案420。再分布图案420包括导电层和导电通孔。再分布层400电连接到第二半导体芯片510。第一半导体芯片200通过连接端子230电连接到再分布层400。例如，在再分布层400与第一半导体芯片200之间提供连接端子230。连接端子230设置在模制层300中。再分布层400提高了布置第一半导体芯片200的自由度。可替代地，在其他实施例中，如果不需要，则省略再分布层400。例如，在其他实施例中，第一半导体芯片200直接安装在设置在第一通孔513上的焊盘上或在暴露于第二半导体芯片510的底表面上的第一通孔513上。
在实施例中，在半导体芯片结构CS上提供透明基板700。透明基板700与图像传感器芯片520的顶表面相邻。透明基板700可以包括玻璃或透明聚合物材料(例如，丙烯)。
在实施例中，在半导体芯片结构CS与透明基板700之间提供粘合结构AS。如图2所示，粘合结构AS沿图像传感器芯片520的边缘设置并且形成闭合曲线形状。当在平面图中观察时，粘合结构AS围绕像素阵列PA。具体地，粘合结构AS围绕微透镜阵列540。粘合结构AS与像素阵列PA间隔开。粘合结构AS与连接焊盘550间隔开。粘合结构AS位于连接焊盘550与像素阵列PA之间。粘合结构AS将图像传感器芯片520的顶表面连接到透明基板700的底表面。粘合结构AS允许透明基板700和半导体芯片结构CS之间具有空白空间GAP。粘合结构AS将空白空间GAP密闭地密封并且与外部分隔。这样，保护了空白空间GAP不受外部湿气或污染的影响。
在实施例中，粘合结构AS包括第一粘合段AP1和第二粘合段AP2。
在实施例中，第一粘合段AP1设置在图像传感器芯片520的顶表面上。第一粘合段AP1附接到图像传感器芯片520的顶表面。第一粘合段AP1具有与透明基板700的底表面间隔开的顶表面。可替代地，第一粘合段AP1可以具有与透明基板700的底表面接触的顶表面。如图2所示，当在平面图中观察时，第一粘合段AP1围绕像素阵列PA。第一粘合段AP1沿图像传感器芯片520的边缘设置并且形成闭合曲线形状。例如，第一粘合段AP1可以具有四边形环的平面形状。可替代地，当在平面图中观察时，第一粘合段AP1可以具有与像素阵列PA的平面形状相对应的圆形环或多边形环形状。沿着从图像传感器芯片520的顶表面起的高度，第一粘合段AP1具有均匀的宽度t。第一粘合段AP1的宽度范围为约10μm至约150μm。第一粘合段AP1包括光固化聚合物。例如，第一粘合段AP1包括UV固化环氧树脂。第一粘合段AP1可以包括透明或不透明材料。
在实施例中，第二粘合段AP2设置在透明基板700的底表面上。第二粘合段AP2附接到透明基板700的底表面。如图2所示，当在平面图中观察时，第二粘合段AP2围绕像素阵列PA。第二粘合段AP2位于第一粘合段AP1上。第二粘合段AP2与第一粘合段AP1重叠。第一粘合段AP1位于第二粘合段AP2内部。第二粘合段AP2具有与第一粘合段AP1的平面形状相对应的平面形状。第二粘合段AP2沿透明基板700的边缘设置并且形成闭合曲线形状。例如，第二粘合段AP2具有四边形环的平面形状。可替代地，当在平面图中观察时，第二粘合段AP2可以具有与像素阵列PA的平面形状相对应的圆形环或多边形环形状。第二粘合段AP2的宽度大于第一粘合段AP1的宽度。第二粘合段AP2的宽度范围为约20μm至约250μm。第二粘合段AP2的宽度随着与透明基板700的底表面的距离增加而减小。第二粘合段AP2从第一粘合段AP1的顶侧覆盖第一粘合段AP1。例如，第二粘合段AP2接触第一粘合段AP1的顶表面。第二粘合段AP2覆盖第一粘合段AP1的侧表面。例如，第二粘合段AP2可以覆盖第一粘合段AP1的外侧表面和内侧表面之一或两者。第二粘合段AP2附接到第一粘合段AP1。当第二粘合段AP2接触第一粘合段AP1的顶表面和侧表面时，第一粘合段AP1与第二粘合段AP2之间的接触表面大并且粘合力强。因此，透明基板700可以牢固地粘附到半导体芯片结构CS，并且半导体封装可以具有改进的结构稳定性。第二粘合段AP2沿第一粘合段AP1的侧表面延伸，从而接触图像传感器芯片520的顶表面。因此，第二粘合段AP2将透明基板700的底表面连接到图像传感器芯片520的顶表面，并且密闭地密封空白空间GAP。第二粘合段AP2包括热固化聚合物。例如，第二粘合段AP2包括热固化环氧树脂。第二粘合段AP2包括不透明材料。
当外部光入射到透明基板700以外的位置上时，例如在穿过粘合结构AS之后，外部光可能会干扰通过透明基板700入射的光，并且半导体封装可能遭受灵敏度降低、感测准确度降低和噪声增大。
根据本发明构思的实施例，使用不透明的第二粘合段AP2将透明基板700附接到图像传感器芯片520，并且还密闭地密封空白空间GAP。因此，防止外部光穿过粘合结构AS进入空白空间GAP，而图像传感器芯片520仅接收穿过透明基板700的光。因此，半导体封装的灵敏度和感测准确度增加并且噪声降低。
在实施例中，在基板100上提供保护部件800。保护部件800设置在基板100与透明基板700之间，并且覆盖半导体芯片结构CS的侧表面。保护部件800在半导体芯片结构CS与透明基板700之间延伸，并且覆盖粘合结构AS的外侧表面。保护部件800在外部支撑粘合结构AS，并且可以保护半导体芯片结构CS和粘合结构AS免受外部冲击。保护部件800覆盖基板100的基板焊盘120和图像传感器芯片520的连接焊盘550，并且掩埋连接配线600。保护部件800包括介电材料，例如环氧模制化合物。
图3是根据本发明构思的一些实施例的半导体封装的截面图。图4和图5是根据本发明构思的一些实施例的半导体封装的平面图。图3的截面图是沿图4的B-B’线截取的。在随后的实施例中，将省略对参考图1和图2描述的技术特征的详细描述，并且将详细描述其差异。相同的附图标记将表示上面参考图1和图2描述的半导体封装的相同组件。
参照图3和图4，在实施例中，除了第一粘合段AP1和第二粘合段AP2之外，粘合结构AS还包括第三粘合段AP3。
在实施例中，第一粘合段AP1设置在图像传感器芯片520的顶表面上。第一粘合段AP1附接到图像传感器芯片520的顶表面。第一粘合段AP1具有与透明基板700的底表面间隔开的顶表面。当在平面图中观察时，第一粘合段AP1围绕像素阵列PA。第一粘合段AP1沿图像传感器芯片520的边缘设置并且形成闭合曲线形状。第一粘合段AP1包括光固化聚合物。第一粘合段AP1可以包括透明或不透明材料。
在实施例中，第三粘合段AP3设置在图像传感器芯片520的顶表面上。第三粘合段AP3附接到图像传感器芯片520的顶表面。第三粘合段AP3具有与透明基板700的底表面间隔开的顶表面。第三粘合段AP3的顶表面与第一粘合段AP1的顶表面共面。可替代地，第三粘合段AP3可以具有与透明基板700的底表面接触的顶表面。如图4所示，当在平面图中观察时，第三粘合段AP3围绕像素阵列PA。第三粘合段AP3沿图像传感器芯片520的边缘设置并且形成闭合曲线形状。例如，第三粘合段AP3具有四边形环的平面形状。此外，当在平面图中观察时，第三粘合段AP3围绕第一粘合段AP1。例如，第一粘合段AP1位于第三粘合段AP3内部，在第三粘合段AP3与像素阵列PA之间。第三粘合段AP3与第一粘合段AP1间隔开。在第三粘合段AP3与第一粘合段AP1之间提供约10μm至约150μm的间隔。可替代地，当在平面图中观察时，第三粘合段AP3可以具有与第一粘合段AP1的平面形状相对应的圆形环或多边形环形状。第三粘合段AP3的宽度与第一粘合段AP1的宽度相同或相似。沿着从图像传感器芯片520的顶表面起的高度，第三粘合段AP3的宽度是均匀的。第三粘合段AP3的宽度范围为约10μm至约150μm。第三粘合段AP3包括与第一粘合段AP1的材料相同的材料。第三粘合段AP3包括光固化聚合物。例如，第三粘合段AP3包括UV固化环氧树脂。第三粘合段AP3可以包括透明或不透明材料。
在实施例中，第二粘合段AP2设置在透明基板700的底表面上。第二粘合段AP2附接到透明基板700的底表面。当在平面图中观察时，第二粘合段AP2围绕像素阵列PA。第二粘合段AP2位于第一粘合段AP1和第三粘合段AP3上。第二粘合段AP2与第一粘合段AP1和第三粘合段AP3两者重叠。第一粘合段AP1和第三粘合段AP3位于第二粘合段AP2内部。第二粘合段AP2沿透明基板700的边缘设置并且形成闭合曲线形状。第二粘合段AP2的宽度大于第一粘合段AP1的宽度和第三粘合段AP3的宽度。例如，第二粘合段AP2的宽度大于第一粘合段AP1的内侧表面与第三粘合段AP3的外侧表面之间的距离。第二粘合段AP2的宽度范围为约30μm至约500μm。第二粘合段AP2的宽度随着与透明基板700的底表面的距离增加而减小。第二粘合段AP2从第一粘合段AP1和第三粘合段AP3的顶侧覆盖第一粘合段AP1和第三粘合段AP3。例如，第二粘合段AP2接触第一粘合段AP1的顶表面和第三粘合段AP3的顶表面。第二粘合段AP2覆盖第一粘合段AP1的侧表面和第三粘合段AP3的侧表面。例如，第二粘合段AP2覆盖第一粘合段AP1的内侧表面和第三粘合段AP3的外侧表面之一或两者。第二粘合段AP2填充第一粘合段AP1与第三粘合段AP3之间的间隙。第二粘合段AP2填充由第一粘合段AP1、第三粘合段AP3和图像传感器芯片520的顶表面限定的空间。第二粘合段AP2附接到第一粘合段AP1和第三粘合段AP3。当第二粘合段AP2接触第一粘合段AP1和第三粘合段AP3各自的顶表面和侧表面时，在第二粘合段AP2与第一粘合段AP1和第三粘合段AP3之间提供的接触表面大并且粘合力强。因此，透明基板700可以牢固地粘附到半导体芯片结构CS，并且半导体封装具有改进的结构稳定性。第二粘合段AP2沿第一粘合段AP1和第三粘合段AP3各自的侧表面延伸，从而接触图像传感器芯片520的顶表面。因此，第二粘合段AP2将透明基板700的底表面连接到图像传感器芯片520的顶表面，并且密闭地密封空白空间GAP。第二粘合段AP2包括热固化聚合物。第二粘合段AP2包括不透明材料。
图4描绘了第三粘合段AP3具有闭合曲线的平面形状，但是本发明构思的实施例不限于此。
参照图3和图5，在实施例中，第三粘合段AP3具有一个或多个通气孔VH，这些通气孔穿过第三粘合段AP3，并且当在平面图中观察时表现为第三粘合段AP3中的间隙，同时从第三粘合段AP3的内侧表面朝向外侧表面延伸。通气孔VH将第三粘合段AP3的内部与外部连接。例如，第三粘合段AP3具有围绕第一粘合段AP1的多个图案。
在实施例中，第二粘合段AP2从第一粘合段AP1和第三粘合段AP3的顶侧覆盖第一粘合段AP1和第三粘合段AP3。例如，第二粘合段AP2接触第一粘合段AP1的顶表面和第三粘合段AP3的顶表面。第二粘合段AP2覆盖第一粘合段AP1的侧表面和第三粘合段AP3的侧表面。第二粘合段AP2填充第一粘合段AP1与第三粘合段AP3之间的间隙。第二粘合段AP2填充由第一粘合段AP1、第三粘合段AP3和图像传感器芯片520的顶表面限定的空间。此外，第二粘合段AP2填充第三粘合段AP3中的通气孔VH。可以在第二粘合段AP2与第一粘合段AP1和第三粘合段AP3之间提供大接触表面和强粘合力。
图3至图5描绘了图像传感器芯片520上设置有两个粘合段，即第一粘合段AP1和第三粘合段AP3，但是本发明构思的实施例不限于此。在其他实施例中，图像传感器芯片520可以在其顶表面上具有包括彼此偏移的多个环的粘合段，并且第二粘合段AP2覆盖图像传感器芯片520的顶表面上的所有粘合段。当在图像传感器芯片520的顶表面上形成两个或更多个粘合段时，可以在第二粘合段AP2与这些粘合段之间提供大接触表面和强粘合力。
图6至图16是示出了根据本发明构思的一些实施例的制造半导体封装的方法的截面图。
参照图1和图6，在实施例中，执行晶片支撑系统(WSS)工艺以将第一晶片W1附接到载体基板900。粘合装置910用于将第一晶片W1附接到载体基板900。粘合装置910具有其中粘合层和释放层交替堆叠的结构。粘合层和释放层之一包括可通过热或紫外线辐射而分解的材料。释放层包括交联剂，该交联剂的量小于粘合层中包括的交联剂的量。
在实施例中，第一晶片W1包括由切割区域SR分隔的图像传感器芯片部分。每个图像传感器芯片部分具有与图1中公开的图像传感器芯片520相同的结构。例如，每个图像传感器芯片部分包括第二电路层522和第二接合焊盘524。滤色器530和微透镜540设置在图像传感器芯片部分上。微透镜540与粘合装置910接触并且插入到粘合装置910中。
在实施例中，提供第二晶片W2，其包括由切割区域SR分隔的逻辑芯片部分。逻辑芯片部分包括第一基层511、第一电路层512和第一接合焊盘514，但是可以不包括图1中公开的第二半导体芯片510的第一通孔513。
在实施例中，执行热压工艺以将第一晶片W1接合到第二晶片W2以形成器件基板。第二晶片W2被定位为允许第一晶片W1的图像传感器芯片部分与第二晶片W2的逻辑芯片部分重叠。第一晶片W1中的第二电路层522被定位为接触第二晶片W2中的第一电路层512。此外，第一晶片W1中的第二接合焊盘524与第二晶片W2中的第一接合焊盘514接触。第二接合焊盘524和第一接合焊盘514通过Cu-Cu混合接合彼此接合。
参照图1和图7，在实施例中，执行研磨工艺以减小第二晶片W2的厚度。研磨工艺去除第二晶片W2中的第一基层511的一部分。研磨工艺将第二晶片W2的厚度减小到与图1所示的第二晶片W2的厚度相同或相似。
参照图1和图8，在实施例中，通过蚀刻第二晶片W2中的第一基层511的至少一部分来形成贯穿孔，然后用导电材料填充该贯穿孔。之后，对第二晶片W2进行化学机械抛光(CMP)工艺以形成第一通孔513。
可选地，在实施例中，在贯穿孔中，在第一通孔513与第一基层511之间形成通孔介电层。例如，在用导电材料填充贯穿孔之前，沉积介电材料以共形地覆盖第一基层511的顶表面和贯穿孔的内壁。之后，执行CMP工艺以图案化介电材料以形成保留在贯穿孔中的通孔介电层。
在实施例中，在第二晶片W2上形成再分布层400。例如，在第二晶片W2上形成介电层410和再分布图案420。再分布图案420电连接到第一通孔513。再分布图案420具有根据后续工艺中设置第一半导体芯片200的位置而改变的形状。
参照图1和图9，在实施例中，在再分布层400上安装第一半导体芯片200。例如，在再分布层400的顶表面上提供第一半导体芯片200。在再分布层400与第一半导体芯片200之间形成连接端子230，并且第一半导体芯片200通过连接端子230电连接到图像传感器部件500。
在实施例中，在再分布层400上形成模制层300。模制层300覆盖再分布层400和第一半导体芯片200的侧表面，并且围绕连接端子230。模制层300不覆盖第一半导体芯片200的顶表面。
在实施例中，在模制层300上形成基板粘合层110。基板粘合层110覆盖模制层300的顶表面和第一半导体芯片200的顶表面。
参照图1和图10，在实施例中，执行对器件基板进行切割的单体化工艺。从器件基板去除切割区域SR以形成彼此分离的半导体芯片结构CS。例如，可以在第一半导体芯片200之间的模制层300上执行单体化工艺。单体化工艺将第一晶片W1划分为图像传感器芯片520，将第二晶片W2划分为第二半导体芯片510。因此，模制层300的侧表面与再分布层400的侧表面和图像传感器部件500的侧表面共面。此外，对半导体芯片结构CS执行测试程序以去除有缺陷的半导体芯片结构CS。
之后，在实施例中，移除载体基板900以暴露滤色器530、微透镜540和连接焊盘550。例如，移除粘合装置910以将载体基板900与半导体芯片结构CS分离。
参照图1和图11，在实施例中，将半导体芯片结构CS倒置，并且将半导体芯片结构CS设置在基板100上。在该步骤中，第一半导体芯片200的底表面朝向基板100。半导体芯片结构CS通过基板粘合层110附接到基板100。
在实施例中，形成耦接连接焊盘550和基板焊盘120的连接配线600。
参照图1和图12，在实施例中，在半导体芯片结构CS上形成第一预备粘合段PAP1。第一预备粘合段PAP1形成在图像传感器芯片520的顶表面上。例如，在图像传感器芯片520的顶表面上涂覆光固化聚合物，然后对光固化聚合物进行图案化以形成第一预备粘合段PAP1。第一预备粘合段PAP1包括尚未固化的材料，因此可以容易地被图案化。光固化聚合物包括UV固化环氧树脂。为了在下面讨论的后续工艺中光固化第一预备粘合段PAP1，第一预备粘合段PAP1可以是透明的或半透明的。当在平面图中观察时，第一预备粘合段PAP1被形成为围绕像素阵列PA。第一预备粘合段PAP1沿图像传感器芯片520的边缘设置并且形成闭合曲线形状。第一预备粘合段PAP1可以被形成为沿着从图像传感器芯片520的顶表面起的高度而具有均匀的宽度。第一预备粘合段PAP1的宽度范围为约10μm至约150μm。
参照图1和图13，在实施例中，对第一预备粘合段PAP1进行第一固化工艺以形成第一粘合段AP1。例如，第一固化工艺包括用紫外线辐射(UV)照射第一预备粘合段PAP1以固化第一预备粘合段PAP1。对第一预备粘合段PAP1的第一固化工艺将第一粘合段AP1刚性地附接到图像传感器芯片520的顶表面，并且第一粘合段AP1的刚度增加。
参照图1和图14，在实施例中，提供透明基板700。透明基板700可以包括玻璃或透明聚合物材料(例如，丙烯)。
在实施例中，在透明基板700的一个表面上形成第二预备粘合段PAP2。第二预备粘合段PAP2形成在透明基板700的顶表面上。例如，通过在透明基板700的顶表面上涂覆热固化聚合物来形成第二预备粘合段PAP2。热固化聚合物是热固化环氧树脂。第二预备粘合段PAP2具有闭合曲线形状。
参照图1和图15，在实施例中，透明基板700设置在基板100上。例如，透明基板700在基板100上被放置为允许第二预备粘合段PAP2与第一粘合段AP1竖直对准。之后，透明基板700下降以允许第二预备粘合段PAP2接触第一粘合段AP1的顶表面。
参照图2和图16，在实施例中，对第二预备粘合段PAP2进行第二固化工艺以形成第二粘合段AP2。例如，第二固化工艺包括提供热以固化第二预备粘合段PAP2。例如，对第二预备粘合段PAP2加热。在该步骤中，第二预备粘合段PAP2可以熔化。熔化的第二预备粘合段PAP2沿第一粘合段AP1的侧表面流动。熔化的第二预备粘合段PAP2覆盖第一粘合段AP1的侧表面并且接触图像传感器芯片520的顶表面。熔化的第二预备粘合段PAP2覆盖第一粘合段AP1。例如，第一粘合段AP1插入到第二预备粘合段PAP2中。因此，第二预备粘合段PAP2密封透明基板700与图像传感器芯片520之间的空间。之后，冷却熔化的第二预备粘合段PAP2或向其提供高温热量以固化构成熔化的第二预备粘合段PAP2的材料。对第二预备粘合段PAP2的第二固化工艺将第二粘合段AP2刚性地附接到第一粘合段AP1，并且第二粘合段AP2的刚度增加。彼此附接的第一粘合段AP1和第二粘合段AP2形成粘合结构AS。
根据本发明构思的一些实施例，第二粘合段AP2附接到第一粘合段AP1的全部顶表面和侧表面，并且第二粘合段AP2与第一粘合段AP1之间提供了强粘合力。因此，透明基板700牢固地粘附到半导体芯片结构CS，并且可以制造具有改进的结构稳定性的半导体封装。
此外，热固化材料可以用于形成密封透明基板700与图像传感器芯片520之间的空间的第二粘合段AP2。使用热而不是光来固化第二预备粘合段PAP2，因此第二预备粘合段PAP2和从其产生的第二粘合段AP2可以由不透明材料形成。因此，可以防止所制造的半导体封装接收从半导体封装的侧面入射的光，并且半导体封装的灵敏度和感测准确度提高。
再参照图1和图2，在实施例中，在基板100上形成保护部件800。在基板100上，保护部件800形成为覆盖半导体芯片结构CS的侧表面并且掩埋连接配线600。在该步骤中，保护部件800形成为覆盖粘合结构AS的侧表面。
在实施例中，在基板100的底表面上形成外部端子130。
可以如上所述制造根据实施例的半导体封装。
图17至图20是示出了根据本发明构思的一些实施例的制造半导体封装的方法的截面图。图21是示出了根据本发明构思的一些实施例的用于制造半导体封装的方法的平面图。图17-20的截面图是沿图21中的C-C’线截取的。
参照图3和图17，在实施例中，在图11的半导体芯片结构CS上形成第一预备粘合段PAP1和第三预备粘合段PAP3。第一预备粘合段PAP1和第三预备粘合段PAP3形成在图像传感器芯片520的顶表面上。例如，在图像传感器芯片520的顶表面上涂覆光固化聚合物，然后对光固化聚合物进行图案化以形成第一预备粘合段PAP1和第三预备粘合段PAP3。光固化聚合物包括UV固化环氧树脂。第一预备粘合段PAP1和第三预备粘合段PAP3均沿图像传感器芯片520的边缘设置并且形成闭合曲线形状。当在平面图中观察时，第一预备粘合段PAP1形成为围绕像素阵列PA。当在平面图中观察时，第三预备粘合段PAP3形成为围绕第一预备粘合段PAP1。第三预备粘合段PAP3与第一预备粘合段PAP1间隔开。
参照图3和图18，在实施例中，对第一预备粘合段PAP1和第三预备粘合段PAP3进行第一固化工艺以形成第一粘合段AP1和第三粘合段AP3。例如，第一固化工艺包括用紫外线辐射(UV)照射第一预备粘合段PAP1和第三预备粘合段PAP3以固化第一预备粘合段PAP1和第三预备粘合段PAP3。第一固化工艺将第一粘合段AP1和第三粘合段AP3各自刚性地附接到图像传感器芯片520的顶表面，并且第一粘合段AP1和第三粘合段AP3的刚度增加。
可替代地，在一些实施例中，第三粘合段AP3形成为具有穿过第三粘合段AP3的一个或多个通气孔VH，如图5所示。如参考图5和图17所讨论的，在图像传感器芯片520的顶表面上涂覆光固化聚合物，并且对光固化聚合物进行图案化以形成第一预备粘合段PAP1和第三预备粘合段PAP3。在该步骤中，第三预备粘合段PAP3形成为具有围绕第一预备粘合段PAP1的多个图案。之后，如图5和图18所示，对第一预备粘合段PAP1和第三预备粘合段PAP3进行第一固化工艺以形成第一粘合段AP1和第三粘合段AP3。下面将讨论图18的实施例。
参照图4和图19，在实施例中，如参考图14所讨论的，在基板100上提供透明基板700。例如，透明基板700在基板100上被放置为允许第二预备粘合段PAP2与第一粘合段AP1和第三粘合段AP3竖直对准。在该步骤中，第二预备粘合段PAP2与第一粘合段AP1和第三粘合段AP3两者竖直重叠。之后，透明基板700下降以允许第二预备粘合段PAP2接触第一粘合段AP1的顶表面和第三粘合段AP3的顶表面。
参照图4和图20，在实施例中，对第二预备粘合段PAP2进行第二固化工艺以形成第二粘合段AP2。例如，第二固化工艺包括加热第二预备粘合段PAP2以固化第二预备粘合段PAP2。更详细地，将第二预备粘合段PAP2加热以熔化第二预备粘合段PAP2。熔化的第二预备粘合段PAP2沿第一粘合段AP1和第三粘合段AP3的侧表面流动。熔化的第二预备粘合段PAP2覆盖第一粘合段AP1和第三粘合段AP3的侧表面，并且接触图像传感器芯片520的顶表面。熔化的第二预备粘合段PAP2填充第一粘合段AP1与第三粘合段AP3之间的空间，并且接触第一粘合段AP1与第三粘合段AP3之间的图像传感器芯片520的顶表面。例如，熔化的第二预备粘合段PAP2覆盖第一粘合段AP1和第三粘合段AP3。因此，第二预备粘合段PAP2密封透明基板700与图像传感器芯片520之间的空间。之后，冷却熔化的第二预备粘合段PAP2或向其提供高温热量以固化形成熔化的第二预备粘合段PAP2的材料。对第二预备粘合段PAP2的第二固化工艺将第二粘合段AP2刚性地附接到第一粘合段AP1和第三粘合段AP3，并且第二粘合段AP2的刚度增加。
在实施例中，当第三粘合段AP3形成为具有通气孔VH时，熔化的第二预备粘合段PAP2填充第一粘合段AP1与第三粘合段AP3之间的空间。在这种情况下，如图21中的箭头所示，空气通过通气孔VH从第一粘合段AP1与第三粘合段AP3之间的空间排出。因此，可以减少由第一粘合段AP1与第三粘合段AP3之间的气压引起的缺陷的发生。
在根据本发明构思的一些实施例的半导体封装中，当第二粘合段附接到第一粘合段的顶表面和侧表面时，可以在第二粘合段与第一粘合段之间提供大接触表面和强粘合力。因此，可以将透明基板牢固地粘附到半导体芯片结构，并且可以提供具有改进的结构稳定性的半导体封装。
不透明的第二粘合段将透明基板附接到图像传感器芯片，并且密封透明基板与图像传感器芯片之间的空白空间。因此，防止外部光穿过粘合结构进入空白空间，图像传感器芯片仅接收穿过透明基板的光，半导体封装的灵敏度和感测准确度提高并且噪声降低。
尽管已经结合附图中示出的本发明构思的一些实施例描述了本发明构思，但是本领域普通技术人员将理解，在不脱离本发明构思的精神和必要特征的情况下，可以在形式和细节上进行变化。因此，上面公开的实施例应当被认为是说明性的而不是限制性的。

Claims (20)

1.一种半导体封装，包括：
包括彼此接触的图像传感器芯片和逻辑芯片的半导体芯片结构；
设置在所述半导体芯片结构上的透明基板；以及
设置在所述半导体芯片结构的边缘上并且在所述半导体芯片结构与所述透明基板之间的粘合结构；
其中，所述粘合结构包括：
设置在所述半导体芯片结构的顶表面上的第一粘合段；以及
设置在所述透明基板的底表面上的第二粘合段，
其中，所述第二粘合段覆盖所述第一粘合段的顶表面和侧表面，并且
其中，所述图像传感器芯片比所述逻辑芯片更靠近所述透明基板。
2.根据权利要求1所述的半导体封装，其中，所述第二粘合段沿所述第一粘合段的侧表面与所述半导体芯片结构的顶表面接触。
3.根据权利要求1所述的半导体封装，其中，所述第一粘合段和所述第二粘合段各自具有闭合环的平面形状。
4.根据权利要求1所述的半导体封装，其中，所述粘合结构还包括设置在所述半导体芯片结构的顶表面上的第三粘合段，
其中，当在平面图中观察时，所述第三粘合段围绕所述第一粘合段。
5.根据权利要求4所述的半导体封装，其中，
所述第三粘合段具有闭合环的平面形状，并且
当在平面图中观察时，所述第一粘合段位于所述第三粘合段内部。
6.根据权利要求4所述的半导体封装，其中，
所述第三粘合段具有围绕所述第一粘合段的平面环形状，
所述第三粘合段具有穿过所述第三粘合段的至少一个通气孔，并且
当在平面图中观察时，所述至少一个通气孔形成所述第三粘合段中的间隙，其中，所述间隙将所述第三粘合段的内部和外部连接。
7.根据权利要求4所述的半导体封装，其中，所述第二粘合段覆盖所述第一粘合段的顶表面和侧表面以及所述第三粘合段的顶表面和侧表面。
8.根据权利要求7所述的半导体封装，其中，所述第二粘合段填充由所述第一粘合段、所述第三粘合段和所述半导体芯片结构的顶表面围绕的空间。
9.根据权利要求1所述的半导体封装，其中，
所述第一粘合段包括光固化聚合物，并且
所述第二粘合段包括热固化聚合物。
10.一种半导体封装，包括：
基板；
设置在所述基板上的逻辑芯片；
设置在所述逻辑芯片上的图像传感器芯片，其中，所述图像传感器芯片包括在所述图像传感器芯片的顶表面上的微透镜阵列；
设置在所述图像传感器芯片上的透明基板；以及
设置在所述图像传感器芯片与所述透明基板之间的粘合结构，其中所述粘合结构围绕所述微透镜阵列，
其中，所述粘合结构包括：
设置在所述图像传感器芯片的顶表面上的第一粘合段；
设置在所述图像传感器芯片的顶表面上的第二粘合段，其中，当在平面图中观察时，所述第二粘合段围绕所述第一粘合段；和
设置在所述透明基板的底表面上的第三粘合段，其中，所述第三粘合段从所述第一粘合段和所述第二粘合段的顶侧覆盖所述第一粘合段和所述第二粘合段，
其中，所述第一粘合段和所述第二粘合段包括光固化聚合物，并且，
其中，所述第三粘合段包括热固化聚合物。
11.根据权利要求10所述的半导体封装，其中，所述第三粘合段覆盖所述第一粘合段的顶表面和侧表面以及所述第二粘合段的顶表面和侧表面。
12.根据权利要求10所述的半导体封装，其中，所述第三粘合段沿所述第一粘合段的侧表面或所述第二粘合段的侧表面与所述图像传感器芯片的顶表面接触。
13.根据权利要求10所述的半导体封装，其中，所述第一粘合段、所述第二粘合段和所述第三粘合段各自具有闭合环的平面形状。
14.根据权利要求10所述的半导体封装，其中，
所述第一粘合段和所述第三粘合段各自具有闭合环的平面形状，
所述第二粘合段具有平面环形状，并具有穿过所述第二粘合段的至少一个通气孔，并且
当在平面图中观察时，所述至少一个通气孔形成所述第二粘合段中的间隙，其中所述间隙将所述第二粘合段的内部和外部连接。
15.根据权利要求10所述的半导体封装，其中，所述第三粘合段在所述第一粘合段与所述第二粘合段之间延伸并且接触所述图像传感器芯片的顶表面。
16.根据权利要求10所述的半导体封装，其中，所述微透镜阵列位于所述透明基板与所述图像传感器芯片之间的空间中，其中所述空间由所述透明基板、所述图像传感器芯片和所述第三粘合段密封。
17.一种制造半导体封装的方法，所述方法包括：
提供包括彼此接触的图像传感器芯片和逻辑芯片的半导体芯片结构，其中，所述图像传感器芯片包括位于所述图像传感器芯片的顶表面上的微透镜阵列；
在所述半导体芯片结构的顶表面上形成第一粘合段，其中，所述第一粘合段围绕所述微透镜阵列；
用光照射所述第一粘合段，其中，所述第一粘合段固化；
在透明基板上形成第二粘合段；
将所述透明基板放置在所述半导体芯片结构上，其中，所述第二粘合段与所述第一粘合段接触；以及
加热所述第二粘合段，其中，所述第二粘合段固化，
其中，当将所述透明基板放置在所述半导体芯片结构上时，所述第一粘合段插入到所述第二粘合段中。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，当将所述透明基板放置在所述半导体芯片结构上时，所述第二粘合段与所述半导体芯片结构的顶表面接触。
19.根据权利要求17所述的方法，还包括：在所述半导体芯片结构的顶表面上形成第三粘合段，
所述第三粘合段具有穿过所述第三粘合段的至少一个通气孔，并且当在平面图中观察时，所述至少一个通气孔形成所述第三粘合段中的间隙，其中，所述间隙将所述第三粘合段的内部和外部连接，并且
当将所述透明基板放置在所述半导体芯片结构上时，所述第一粘合段与所述第三粘合段之间的空气通过所述至少一个通气孔向外排出。
20.根据权利要求17所述的方法，其中，提供所述半导体芯片结构包括：
将第一晶片和第二晶片彼此附接以形成器件基板，其中，所述第一晶片包括多个图像传感器芯片部分，所述第二晶片包括多个逻辑芯片部分；
执行研磨工艺，其中，去除所述第二晶片的一部分以使所述第二晶片变薄；以及
对所述器件基板进行切割。
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