CN116417484A - 无间隙图像传感器封装和相关方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及无间隙图像传感器封装和相关方法。图像传感器封装的实施方式能够包括：包括第一最大平面侧和第二最大平面侧的图像传感器芯片；包括第一最大平面侧和第二最大平面侧的具有光传输性质的盖，其中使用粘合剂将该第二最大平面侧耦接到该图像传感器芯片的该第一最大平面侧；以及遮光材料，该遮光材料完全覆盖该图像传感器芯片的位于该图像传感器芯片的该第一最大平面侧与该第二最大平面侧之间的边缘，并且完全覆盖该具有光传输性质的盖的位于该具有光传输性质的盖的该第一最大平面侧与该第二最大平面侧之间的边缘。该遮光材料能够延伸跨越该具有光传输性质的盖的该第一最大平面侧和该第二最大平面侧的一部分。

Description

无间隙图像传感器封装和相关方法
背景技术
1.技术领域
本文档的各方面整体涉及图像传感器，诸如用于检测电磁辐射的器件。更具体的实施方式涉及图像传感器的封装。
2.背景技术
图像传感器包括设计成检测电磁辐射并且作为响应输出电信号的半导体器件。图像传感器的封装设计成保护该图像传感器，并且允许电信号输出的传输。图像传感器封装通常也提供电磁辐射到图像传感器的传输。
发明内容
图像传感器封装的实施方式能够包括：包括第一最大平面侧和第二最大平面侧的图像传感器芯片；包括第一最大平面侧和第二最大平面侧的具有光传输性质的盖，使用粘合剂将该第二最大平面侧耦接到图像传感器芯片的第一最大平面侧；以及遮光材料，该遮光材料完全覆盖图像传感器芯片的位于该图像传感器芯片的第一最大平面侧和第二最大平面侧之间的边缘，并且完全覆盖具有光传输性质的盖的位于该具有光传输性质的盖的第一最大平面侧和第二最大平面侧之间的边缘。该遮光材料能够延伸跨越具有光传输性质的盖的第一最大平面侧的一部分。该遮光材料能够延伸跨越图像传感器芯片的第二最大平面侧的一部分。
图像传感器封装的实施方式可包括以下各项中的一者、全部或任一者：
该封装能够包括第二遮光材料，该第二遮光材料延伸跨越具有光传输性质的盖的第二最大平面侧的一部分。
该封装能够包括微透镜阵列。
该微透镜阵列仅能够由有机材料形成。
该封装能够包括由遮光材料围绕的多个凸块。
除了在多个凸块中的每个凸块的位置处之外，该遮光材料能够完全延伸跨越图像传感器芯片的整个第二最大平面侧。
该多个凸块能够通过一个或多个穿硅通孔和重新分布层与图像传感器芯片的图像传感器部分电耦合。
封装能够包括第二管芯，该第二管芯结合到图像传感器芯片的第二侧，并且遮光材料能够完全覆盖第二管芯的位于该第二管芯的第一最大平面侧与第二最大平面侧之间的边缘。
形成图像传感器封装的方法的实施方式能够包括：提供包括第一最大平面侧和第二最大平面侧的图像传感器芯片；在包括第一最大平面侧和第二最大平面侧的具有光传输性质的盖的第二最大平面侧处，使用粘合剂将该具有光传输性质的盖耦接到图像传感器芯片的第一最大平面侧；以及在具有光传输性质的盖的第一最大平面侧上使第一遮光材料图案化。该方法能够包括在第一遮光材料之上，将载体耦接到具有光传输性质的盖的第一最大平面侧；在图像传感器芯片的图像传感器部分与该图像传感器芯片的第二最大平面侧之间形成一个或多个电互连器；以及切穿图像传感器芯片的厚度并且切穿具有光传输性质的盖的厚度以至第一遮光材料中，以形成多个开口。该方法能够包括将第二遮光材料施加到多个开口中以及图像传感器芯片的第二最大平面侧之上；在该第二遮光材料中形成一个或多个开口；形成一个或多个凸块进入该第二遮光材料中的一个或多个开口；脱离载体；以及切穿该第二遮光材料。
形成图像传感器封装的方法的实施方式能够包括以下各项中的一者、全部或任一者：
该方法能够包括在图像传感器芯片的第一最大平面侧上形成滤色器阵列和微透镜阵列。
第二遮光材料能够完全覆盖图像传感器芯片的位于图像传感器芯片的第一最大平面侧与第二最大平面侧之间的边缘，并且能够完全覆盖具有光传输性质的盖的位于具有光传输性质的盖的第一最大平面侧与第二最大平面侧之间的边缘。
第一遮光材料能够延伸跨越具有光传输性质的盖的第一最大平面侧的一部分。
第二遮光材料能够延伸跨越图像传感器芯片的第二最大平面侧的一部分。
该方法能够包括：当使用粘合剂将具有光传输性质的盖耦接到图像传感器芯片的第一最大平面侧时，在该具有光传输性质的盖与该图像传感器芯片之间形成间隙。
该方法能够包括在形成气体间隙之前，在具有光传输性质的盖上形成图案化的遮光材料。
形成图像传感器封装的方法的实施方式能够包括：提供包括第一最大平面侧和第二最大平面侧的图像传感器芯片；在包括第一最大平面侧和第二最大平面侧的具有光传输性质的盖的第二最大平面侧处，使用粘合剂将该具有光传输性质的盖耦接到图像传感器芯片的第一最大平面侧；以及将载体耦接到具有光传输性质的盖的第一最大平面侧。该方法能够包括：在图像传感器芯片的图像传感器部分与该图像传感器芯片的第二最大平面侧之间形成一个或多个电互连器；切穿图像传感器芯片的厚度并且切穿具有光传输性质的盖的厚度以形成多个开口；将遮光材料施加到多个开口中以及图像传感器芯片的第二最大平面侧之上；以及在遮光材料中形成一个或多个开口。该方法能够包括：形成一个或多个凸块进入遮光材料中的一个或多个开口中；脱离载体；以及切穿该遮光材料。
形成图像传感器封装的方法的实施方式能够包括以下各项中的一者、全部或任一者：
该方法能够包括以下情况：遮光材料完全覆盖图像传感器芯片的位于该图像传感器芯片的第一最大平面侧和第二最大平面侧之间的边缘，并且完全覆盖具有光传输性质的盖的位于该具有光传输性质的盖的第一最大平面侧与第二最大平面侧之间的边缘。
该遮光材料能够延伸跨越具有光传输性质的盖的第一最大平面侧的一部分。
该遮光材料能够延伸跨越图像传感器芯片的第二最大平面侧的一部分。
该方法能够包括：当使用粘合剂将具有光传输性质的盖耦接到图像传感器芯片的第一最大平面侧时，在该具有光传输性质的盖与该图像传感器芯片之间形成间隙。
根据权利要求所述的方法能够包括在形成气体间隙之前，在具有光传输性质的盖上形成图案化的遮光层。
对于本领域的普通技术人员而言，通过具体实施方式以及附图并通过权利要求书，上述以及其他方面、特征和优点将会显而易见。
附图说明
将在下文中结合附图来描述实施方式，在附图中类似标号表示类似元件，并且：
图1是半导体封装的第一实施方式的剖视图；
图2是半导体封装的第二实施方式的剖视图；
图3是在形成滤色器阵列和微透镜阵列后，半导体器件的实施方式的剖视图；
图4是在将具有光传输性质的盖耦接到其上后，图3的器件实施方式的剖视图；
图5是在具有光传输性质的盖上使遮光材料图案化后，图4的器件实施方式的剖视图；
图6是在将载体耦接到图案化的遮光材料之上后，图5的器件实施方式的剖视图；
图7是在形成多个电互连器后，图6的器件实施方式的剖视图；
图8是在向下切入器件至遮光材料以穿过具有光传输性质的盖后，图7的器件实施方式的剖视图；
图9是在将第二遮光材料施加到由切割形成的开口中后，图8的器件实施方式的剖视图；
图10是在形成多个凸块进入第二遮光材料中的开口中后，图9的器件实施方式的剖视图；
图11是在移除载体后，图10的器件实施方式的剖视图；
图12是在切穿第一遮光材料和第二遮光材料以形成图像传感器封装后，图11的器件实施方式的剖视图；
图13是在形成滤色器阵列和微透镜阵列后，半导体器件的实施方式的剖视图；
图14是在将具有光传输性质的盖耦接到其上后，图13的器件实施方式的剖视图；
图15是在具有光传输性质的盖上使粘合剂层图案化后，图14的器件实施方式的剖视图；
图16是在将载体耦接到粘合剂层后，图15的器件实施方式的剖视图；
图17是在形成多个电互连器后，图16的器件实施方式的剖视图；
图18是在向下切割至载体后，图17的器件实施方式的剖视图；
图19是在将遮光材料施加到切割期间形成的开口中后，图18的器件实施方式的剖视图；
图20是在形成多个凸块进入遮光材料中的开口中后，图19的器件实施方式的剖视图；
图21是在移除载体和粘合剂层后，图20的器件实施方式的剖视图；
图22是在切穿遮光材料以形成图像传感器封装后，图21的器件实施方式的剖视图；
图23是包括气体间隙和附加的遮光层材料的图像传感器的实施方式的剖视图；
图24是包括气体间隙的图像传感器的实施方式的剖视图；
图25是在其上图案化有遮光材料的透光层的实施方式的剖视图；
图26是在透光层与图像传感器芯片之间具有气体间隙的图像传感器的实施方式的剖视图；并且
图27是结合到球栅阵列封装的图像传感器封装的实施方式的剖视图。
具体实施方式
本公开、其各方面以及实施方式并不限于本文所公开的具体部件、组装工序或方法要素。本领域已知的符合预期的图像传感器封装和相关方法的许多附加部件、组装工序和/或方法元件将显而易见地与本公开的具体实施方式一起使用。因此，例如，尽管本发明公开了特定实施方式，但是此类实施方式和实施部件可包括符合预期操作和方法的本领域已知的用于此类图像传感器封装以及实施部件和方法的任何形状、尺寸、样式、类型、型号、版本、量度、浓度、材料、数量、方法元素、步骤等。
参见图1，示出了在切割后，两个图像传感器封装2、4的实施方式。如图所示，这些封装包括半导体图像传感器芯片6，该半导体图像传感器芯片具有耦接到其上的滤色器阵列8和微透镜阵列10。滤色器阵列8和微透镜阵列10耦接在图像传感器芯片的一部分之上，该一部分包含设计成接收和处理电磁辐射(诸如，作为非限制性示例，红外线辐射、紫外线辐射、可见光辐射、X射线或任何其他电磁辐射类型)的光电二极管阵列。根据使用各种处理方法形成的图像传感器芯片类型，滤色器阵列和微透镜阵列能够为各种各样此类结构中的任何一种。通过粘合剂14和低折射率材料15的使用，将具有光传输性质的盖12耦接到微透镜阵列10之上，以产生无间隙图像传感器封装器件。在微透镜之上添加低折射率材料，使得电磁辐射能够聚焦。如果粘合剂14和微透镜10由具有相同折射率的材料制得，则在没有低折射率材料插置在该粘合剂与该微透镜之间的情况下，微透镜10将缺乏任何电磁辐射聚焦能力。低折射率材料的示例包括在550nm光波长下折射率为1.2的材料。针对这种低折射率材料，微透镜10和粘合剂各自能够在550nm光波长下具有1.5的折射率。在各种实施方式中，微透镜仅能够由有机材料制得。
图像传感器封装2、4中存在的挑战之一是电磁辐射能够进入由具有光传输性质的盖12和图像传感器芯片6的横截面侧(厚度)形成的封装的边缘。这可以由封装经历散射、漫射或定向的电磁辐射而发生，该散射、漫射或定向的电磁辐射以不垂直于具有光传输性质的盖12的最大平面表面16的角度遭遇封装。该电磁辐射能够反射并且以其他方式被反射到或引导到光电二极管区域，并且能够促成在使用由图像传感器产生的信号处理的图像中出现各种类型的光斑(花瓣、光晕、边缘等)。具有光传输性质的盖的表面、具有光传输性质的盖的边缘、以及图像传感器芯片的基底材料的表面能够明确地促成如图1所示无间隙图像传感器封装设计中的光斑。
参见图2，示出了两个图像传感器封装18、20的实施方式。在这些图像传感器封装18、20中，存在遮光材料22，该遮光材料完全延伸跨越具有光传输性质的盖26的边缘24，该具有光传输性质的盖具有第一最大平面侧(进入纸中)28和第二最大平面侧(进入纸中)30。遮光材料22也完全延伸跨越图像传感器芯片32的边缘27，该图像传感器芯片具有包括在封装中的第一最大平面侧/表面58和第二最大平面侧56。在图2中所示的封装实施方式20中，封装中包括两个半导体管芯：图像传感器芯片32和另一半导体管芯34，作为非限制性示例，该另一半导体管芯能够为专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器、存储器、处理器或任何其它半导体管芯。在一些实施方式中，管芯34能够为用于在先前处理步骤期间支撑图像传感器芯片32的载体的一部分，并且材料能够为用于该载体的任何材料，作为非限制性示例，该材料包括硅、玻璃或任何其它基底材料或基底材料或材料层的组合。如图所示，遮光材料22也完全覆盖其他的半导体管芯34的边缘。在本文所公开的图像传感器封装的实施方式中包括层叠管芯的情况下，出于单纯的解释的目的，如本文所用的术语“图像传感器芯片”包括图像传感器芯片、任何层叠管芯、管芯之间的任何粘结材料、任何相关联层(滤色器阵列、微透镜、低折射率材料)以及与用于管芯的电器连接件相关联的任何重新分布层。
如图所示，遮光材料22覆盖存在于具有具有光传输性质的盖26和图像传感器芯片32的图像传感器封装中的任何其它层的边缘，该任何其它层包括(如先前所定义)任何低折射率层36、粘合剂层38、微透镜阵列40、和/或滤色器阵列42，这根据在特定图像传感器实施方式中是否存在这些层中的一者、全部或任一者。图2所示的实施方式包括所有这些层以及附加的金属化层，该附加的金属化层与多个电互连器44相关联，重新分布层的一部分形成在封装中，以允许图像传感器芯片32和管芯34与凸块46电连接。在图2所示的封装实施方式20中，电互连器44包括与共同形成重新分布层的各种迹线50结合的穿硅/穿氧化物通孔48。在不包括层叠管芯的各种实施方式中，能够使用硅通孔与用于重新分布层的各种迹线或基底结合，连接到图像传感器芯片上的焊盘，以形成与凸块的电互连器。在一些实施方式中，根据图像传感器封装将耦接到的特定电路板所采用的互连器方案，可以不使用凸块，并且能够替代地利用销钉或焊盘。
如图2所示，遮光材料22具有延伸跨越具有光传输性质的盖26的最大平面侧28的表面的一部分的部分52。在正方形管芯中，该部分52将延伸跨越正方形管芯的正方形周边的所有部分。而且，遮光材料22具有覆盖图像传感器芯片32的第二最大平面侧56(进入纸中)的部分54(在这种情况下，为了方便起见，再次将芯片32和管芯34视为单个芯片，并且将任何重新分布层视为芯片的一部分)。在部分54不覆盖第二最大平面侧56的情况下，凸块46延伸穿过遮光材料22中的开口。在一些实施方式中，除了遮光材料22中的开口之外，遮光材料22覆盖第二最大平面侧56的整个表面。
因为遮光材料22完全覆盖封装所有的暴露的边缘(正方形封装设计的所有四个侧面)和具有光传输性质的盖26的第一最大平面表面28的部分以及芯片32的第二最大平面表面56的未被凸块46占据的部分，所以电磁辐射只能通过第一最大平面表面28的暴露部分进入封装。因此，电磁辐射在封装内内部反射的能力显著降低，因为经反射的辐射在能够再次反射之前很可能遭遇遮光材料22。由于遮光材料22的使用以及其围绕图像传感器封装的表面的定位，在封装的操作期间能够观察到显著少的光斑(或可能没有光斑)。
图2中所示的图像传感器封装18、20的各种实施方式能够使用如本文所公开的那些形成图像传感器封装的各种方法的实施方式来制造。参见图3，示出了在其上形成滤色器阵列62和微透镜阵列64以及将低折射率材料66施加在微透镜阵列64之上后，图像传感器芯片的阵列60的实施方式。
参见图4，示出了在施加粘合剂层72以及将具有光传输性质的盖74耦接/结合至(为了方便起见)形成图像传感器芯片的阵列60的第一最大平面侧80部分，以形成无间隙图像传感器的阵列后，图像传感器芯片的阵列60。图5示出形成在具有光传输性质的盖74的第一最大平面侧78上的期望位置的第一遮光材料76的图案化的层。第一遮光材料76的图案化的部分的位置设计成与分离图像传感器芯片的阵列60的每一个图像传感器芯片的芯片街道区域对准。能够使用各种方法实施方式中各种各样的工艺和技术中的任一个图案化第一遮光材料76的材料。例如，在材料是感光的或者能够使感光的情况下，能够使用光刻曝光和显影工艺图案化第一遮光材料。在材料是不感光的情况下，能够使用采用光刻胶和蚀刻的各种光刻工艺。在其它实施方式中，能够使用第一遮光材料的丝网印刷、喷涂、或模版印刷形成图案化的部分。在各种实施方式中，能够在形成图案化后，利用去浮渣/清洁过程，以确保具有光传输性质的盖74的表面是清洁的。在各种实施方式中，去浮渣/清洁过程能够为氧等离子体灰化/清洁。
在形成图案化的第一遮光材料76后，接着施加平整化材料层，以填充材料76的部分之间的间隙。该平整化层82用于允许载体84经由释放材料层86的精确并且水平的耦接，该释放材料层设计成最终允许载体84在过程的稍后点处被释放。选择平整化层82的材料，以允许其通过稍后工艺中各种各样的移除过程中的任一者相对于遮光材料76选择性地移除，作为非限制性示例，该移除过程包括蚀刻、灰化、溶剂洗涤及任何其它选择性材料移除过程。
参见图7，示出了在处理以形成各种类型的电互连器后，图像传感器芯片的阵列60。针对图7所示的封装，在开始封装处理之前，图像传感器芯片的阵列60以晶片级与ASIC管芯92结合。在这个过程中，在各种实施方式中，芯片通过混合结合过程(未示出)电连接，该混合结合过程包括铜到铜结合，铜形成在二氧化硅基体中。在封装处理步骤期间，根据正在形成的特定封装，已结合到ASIC管芯的图像传感器芯片的阵列从图7所示的取向翻转180度，使得载体84面向下，并且接着执行各种半导体处理操作。首先通过背面磨削或其它减薄过程减薄ASIC管芯92。穿硅/穿氧化物通孔90穿过ASIC管芯92的阵列的材料形成，以建立与ASIC管芯92的焊盘88的连接。图7中的ASIC管芯92示为已经通过铜到铜混合结合(图7中未特定展示)连接到图像传感器芯片的阵列60。在这些各种方法实施方式中，能够执行附加的处理步骤，以形成迹线93和焊盘95，该迹线和该焊盘为重新分布层的部分，以允许电气连接到稍后将形成的各种凸块。然而，在图7所示的实施方式中，示出了穿硅/穿氧化物通孔90的用途，电互连器能够为直接连接到图像传感器芯片上的焊盘的通孔，尤其在不使用层叠管芯的用途并且封装中仅包括图像传感器芯片自身的情况下。在本文所公开的各种方法实施方式中，能够利用各种各样的不同层叠及非层叠管芯构型以及相关联的电互连器及重新分布层。
参见图8，示出了在向下切穿ASIC管芯92的阵列、图像传感器芯片的阵列60以及具有光传输性质的盖74的全厚度以至第一遮光材料76的水平的切割步骤后，图像传感器芯片的阵列60。如图所示，切割能够进入第一遮光材料76的材料中，但在其它实施方式中，切割也能够一直穿过第一遮光材料76的材料。作为非限制性示例，能够使用各种方法实施方式中的锯切、激光消融、蚀刻或它们的任何组合执行切割。切割也能够是两步过程，第一进行较大/较宽的锯切，之后进行较小/较薄的锯切，由此形成沿着切割区域的切割边缘的阶梯结构。
图9示出在切割步骤后，开口94填充有第二遮光材料96。必须记住，图9至图12所示的附图不是按比例绘制，因为在特定封装实施方式中，开口94的纵横比/填充比为约1：6，在这种情况下，芯片街道/划线宽度为约80um，并且开口94的深度为约500um至约600um。这些填充比处于用于以第二遮光材料96填充开口94的各种过程的能力范围内。在一个实施方式中，能够使用负黑干膜光刻胶的真空层压作为第二遮光材料，随后进行光刻曝光和显影步骤，以在第二遮光材料96的材料中产生开口98。在各种实施方式中，第二遮光材料的最终固化能够在此时实施。需要说明的是，该过程允许以第二遮光材料96初始覆盖图像传感器芯片的阵列60的整个第二最大平面侧100。在产生开口98后，保持第二遮光材料96，覆盖第二最大平面侧100的其余部分。在另一实施方式中，能够使用第二遮光材料96的旋涂来填充开口94，之后进行光刻图案化过程，之后进行蚀刻过程，以形成开口98。在第二遮光材料96的材料在经旋涂时是能够光限定的情况下，可能仅需要具有最终固化的曝光和显影过程，以形成开口98。在各种实施方式中，第一遮光材料76的材料能够与用于第二遮光材料96使用的材料相同。然而，在其它实施方式中，能够使用不同材料类型。根据所使用的凸块材料，能够印刷(丝网印刷)凸块的材料，或者能够镀覆(并且在焊料凸块的情况下回流焊接)该材料。
参见图10，示出了在第二遮光材料96的开口98中形成多个凸块后，图像传感器芯片的阵列60。在各种实施方式中，能够利用各种各样的凸块类型，作为非限制性示例，该各种各样的凸块类型包括焊料凸块、铜凸块、铜柱凸块或任何其它凸块或柱型互连类型。采用用于形成所利用的特定凸块的对应过程形成各种封装形成方法实施方式中的凸块。
参见图11，示出了在使用释放层86的材料移除载体84并且移除平整化层82后，图像传感器芯片的阵列60。在特定实施方式中，释放层86能够为UV敏感材料，该UV敏感材料在暴露于穿过载体84的材料的UV光时变弱/分解，因此允许载体84释放。在特定实施方式中，能够使用溶剂清洁，之后进行氧等离子体去浮渣过程，以在载体84释放后，清洁具有光传输性质的盖74的第一最大平面侧78。图12示出在切穿第一遮光材料76和第二遮光材料96的材料后，图像传感器封装104、106。能够使用各种切割技术来进行切割，作为非限制性示例，该切割技术包括锯切、划线、激光消融、蚀刻或它们的任何组合。
能够使用其它方法实施方式来制造类似于本文所公开的图像传感器封装。参见图13和图14，示出在通过粘合剂层110耦接到具有光传输性质的盖112后，图像传感器芯片108的阵列(其能够为具有本文所公开的对应层的任何图像传感器芯片类型)。参见图15，临时性粘合剂114图案化到具有光传输性质的盖112的第一最大平面侧116上。图16示出在使用释放层120将载体118耦接到临时性粘合剂114后，图像传感器芯片108的阵列。能够使用本文档所公开的任何图案化方法进行粘合剂层114的图案化。
参见图17，示出在处理以形成各种电互连器后，图像传感器芯片108的阵列。能够进行先前相对于图8所示实施方式所讨论的各种处理步骤及互连类型中的任一者，该各种处理步骤及互连类型包括各种薄化、结合及通孔形成操作。在图17所示的实施方式中，图像传感器芯片108的阵列已结合到ASIC管芯的阵列122、减薄，并且穿硅/穿氧化物通孔124用以电连接到该ASIC管芯。ASIC管芯通过铜到铜混合结合(图17中未直接示出)连接到传感器芯片。各种附加的迹线126和焊盘128已经被制成作为电互连器系统的一部分的重新分布层。
在形成电互连器后，参见图18，向下切割图像传感器芯片108的阵列、ASIC管芯的阵列122以及具有光传输性质的盖112(及任何其它相关联层)至图案化的粘合剂层114中的开口138，以形成开口132。可使用本文档中所公开的任何切单方法来执行切单。参见图19，示出了在以遮光材料134封装/填充开口132后的图像传感器芯片108的阵列，该遮光材料能够为本文先前公开的任何遮光材料，并且该遮光材料能够使用先前公开的任何施加方法来施加。此处，已形成遮光材料134中的开口136，以暴露焊盘128。如在先前描述的实施方式中，使用图像传感器芯片的先前定义，除形成开口136的情况之外，遮光材料134延伸到图像传感器芯片108的阵列的第二最大平面侧138之上。
参见图20，示出了在形成凸块140进入开口136中后，图像传感器芯片108的阵列以及ASIC管芯的阵列122。这些凸块140能够为本文档所公开的使用本文所公开的任何凸块形成方法形成的任何凸块。图21示出在使用临时性释放层120释放载体118并且移除图案化的粘合剂层114后，图像传感器芯片108的阵列。能够采用类似于先前描述的UV释放过程释放载体118。在各种实施方式中，能够采用溶剂清洁过程，之后进行氧等离子体去浮渣过程，以确保具有光传输性质的盖112的第一最大平面侧116在后续处理之前适当清洁。
图22示出在切割遮光材料134后，图像传感器封装142、144。需要说明的是，在特定实施方式中，在该方法实施方式中可能仅需要使用单一遮光材料。如同先前的实施方式，遮光材料134延伸跨越具有光传输性质的盖112的第一最大平面侧116的一部分，并且除了存在凸块开口136的情况之外，也延伸跨越每一封装中图像传感器芯片108的第二最大平面表面138。如前所述，遮光材料134也完全延伸跨越分别通过图像传感器芯片108的边缘146和具有光传输性质的盖112的边缘148形成的封装的边缘，以及任何其它相关联的芯片和其它相关联的层，以完全覆盖封装142、144的侧面。以这种方式，遮光材料的防呈光斑能力能够最大化。
虽然前述讨论已经涉及无间隙图像传感器和形成这类无间隙图像传感器的方法，但是所讨论的原理和工艺能够等同地应用于在具有光传输性质的盖与图像传感器之间具有间隙的图像传感器。参见图23，示出了在各种实施方式中，在具有光传输性质的盖154、156通过能够包含空气的间隙与微透镜158、160分离情况下，图像传感器封装150、152的两种实施方式。使用粘合剂166、168将具有光传输性质的盖154、156附接到图像传感器芯片162、164。先前描述的两种方法实施方式中允许使用粘合剂166、168以形成间隙的唯一改变是：能够完全省略低折射率材料的使用，并且粘合剂最初图案化到图像传感器的阵列之上或最初图案化到具有光传输性质的盖之上，接着用于将具有光传输性质的盖结合到图像传感器芯片的阵列之上。在一些方法实施方式中也能够包括各种粘合剂固化过程。在形成间隙以及将具有光传输性质的盖结合/耦接后，能够进行先前描述的用于形成各种遮光材料、电器连接件等的剩余的处理操作。
在图23所示的实施方式中，已形成并施加第一遮光材料170、172及第二遮光材料174、176，并且接着如先前所描述切割该第一遮光材料和第二遮光材料，以形成穿过具有光传输性质的盖154、156的第一最大平面表面178、180的一部分的遮光材料。在这些实施方式中，也已在粘合剂层166、168与具有光传输性质的盖154、156之间形成第三遮光材料182、184。然而，参见图24所示的图像传感器封装186、188的实施方式，能够不使用第三遮光材料182、184，类似于先前所示的封装实施方式。然而，如在本文档后面将讨论的，先前描述的无间隙图像传感器和构造该类无间隙图像传感器的过程能够包括附加的结构和用于形成该附加的结构的处理步骤，并且包括其结构中的第三遮光材料。
在各种实施方式中，第三遮光材料(或第二遮光材料，这取决于方法实施方式)能够位于具有光传输性质的盖与粘合剂之间，或者能够位于粘合剂与图像传感器芯片之间。此外，虽然在图23中将第三遮光材料182示为延伸超出粘合剂166的范围，但在其他实施方式中，第三遮光材料能够与粘合剂的周边或形状同延，或者能够小于粘合剂层的周边或形状。
参见图25，示出了其上图案化有第三遮光材料192的图案的具有光传输性质的盖(具有光传输性质的盖的阵列)190的实施方式。第三遮光材料192能够为本文档所公开的任何遮光材料，并且能够使用本文所公开的使遮光材料图案化的任何方法图案化(包括根据需要固化)。在形成第三遮光材料192的图案后，并且参见图26，在第三遮光材料192之上(或者在图像传感器196的表面上，这取决于方法实施方式)形成图案化的粘合剂层194，并且然后将具有光传输性质的盖190结合/耦接到图像传感器196(在这种情况下，为图像传感器的阵列)的第一最大平面表面198。并且随后能够执行本文所公开的形成和施加遮光材料的两种方法中的任一种，以形成除第三遮光材料之外还具有第一遮光材料结构和第二遮光材料结构的封装，或者具有第一遮光材料结构、第二遮光材料结构以及包括凸块的对应电器连接件的封装。本领域的普通技术人员将显而易见地了解如何使用本文所公开的原理构造涉及具有间隙的图像传感器和/或具有第三遮光材料的图像传感器的各种封装和方法操作。
参见图27，本文所公开的各种封装实施方式能够与其他部件一起使用，以形成附加的封装设计，如所展示的球栅阵列封装实施方式200。此处，类似图12所示的实施方式的封装202已经由凸块204结合到包括各种层及迹线的基底206，该各种层及迹线用以将封装202中的图像传感器芯片208的电器连接件重新分布到附加的凸块210。在各种实施方式中，凸块210能够为锡焊凸块或该文档中所公开的任何其它凸块类型。也包括密封剂212，该密封剂用于保护封装202，以及将其进一步附接到基底，并且在各种实施方式中，提供围绕凸块204的底层填料以防止凸块204的破裂和/或隔开。图27所示的特定封装设计能够用于汽车应用程序中。在该实施方式中，示出了三个不同的遮光材料层：第一遮光材料214、第二遮光材料216和第三遮光材料218。能够使用本文档所公开的任何方法形成这些。在封装202上所指示的结构位置处使用三个遮光材料层能够在芯片的所有5个侧面上及在顶侧下方及边缘上提供呈光斑保护。能够使用本文所公开的将本文所描述的封装设计结合到附加的封装类型中的原理构造各种各样的附加的封装。
在本文所公开的封装的各种实施方式中，封装能够包括延伸跨越具有光传输性质的盖的第二最大平面侧的一部分的第二遮光材料。
在本文所公开的封装的各种实施方式中，该封装能够包括由遮光材料围绕的多个凸块。
在本文所公开的封装的各种实施方式中，多个凸块通过一个或多个穿硅通孔及重新分布层与图像传感器芯片的图像传感器部分电耦合。
在本文所公开的方法的各种实施方式中，该方法能够包括在图像传感器芯片的第一最大平面侧上形成滤色器阵列及微透镜阵列。
在本文所公开的方法的各种实施方式中，第一遮光材料延伸跨越具有光传输性质的盖的第一最大平面侧的一部分。
在本文所公开的方法的各种实施方式中，第二遮光材料延伸跨越图像传感器芯片的第二最大平面侧的一部分。
在本文所公开的方法的各种实施方式中，该方法包括在形成气体间隙之前，在具有光传输性质的盖上形成图案化的遮光材料。
在本文所公开的方法的各种实施方式中，遮光材料延伸跨越具有光传输性质的盖的第二最大平面侧的一部分。
在本文所公开的方法的各种实施方式中，该方法包括在使用粘合剂将具有光传输性质的盖耦接到图像传感器芯片的第一最大平面侧时，在具有光传输性质的盖与图像传感器芯片之间形成间隙。
在本文所公开的方法的各种实施方式中，该方法包括在形成气体间隙之前，在具有光传输性质的盖上形成图案化的遮光层。
在以上描述中提到图像传感器封装的特定实施方式以及实施部件、子部件、方法和子方法的情况下，应当显而易见的是，能够在不脱离本发明的实质的情况下作出多种修改，并且能够将这些实施方式、实施部件、子部件、方法和子方法应用于其他图像传感器封装和相关方法。

Claims (10)

1.一种图像传感器封装，包括：
图像传感器管芯，所述图像传感器管芯包括第一最大平面侧和第二最大平面侧；
具有光传输性质的盖，所述具有光传输性质的盖包括第一最大平面侧和第二最大平面侧，该第二最大平面侧被使用粘合剂耦接到所述图像传感器管芯的所述第一最大平面侧；以及
遮光材料，所述遮光材料完全覆盖所述图像传感器管芯的位于所述图像传感器管芯的所述第一最大平面侧与所述第二最大平面侧之间的边缘，并且完全覆盖所述具有光传输性质的盖的位于所述具有光传输性质的盖的所述第一最大平面侧与所述第二最大平面侧之间的边缘；
其中所述遮光材料延伸跨越所述具有光传输性质的盖的所述第一最大平面侧的一部分；并且
其中所述遮光材料延伸跨越所述图像传感器管芯的所述第二最大平面侧的一部分。
2.根据权利要求1所述的封装，还包括第二遮光材料，所述第二遮光材料延伸跨越所述具有光传输性质的盖的所述第二最大平面侧的一部分。
3.根据权利要求1所述的封装，其中除了在多个凸块中的每个凸块的位置处之外，所述遮光材料完全延伸跨越所述图像传感器管芯的整个所述第二最大平面侧。
4.根据权利要求1所述的封装，还包括第二管芯，所述第二管芯结合到所述图像传感器管芯的第二侧，并且其中所述遮光材料完全覆盖所述第二管芯的位于所述第二管芯的第一最大平面侧与第二最大平面侧之间的边缘。
5.一种形成图像传感器封装的方法，所述方法包括：
提供图像传感器管芯，所述图像传感器管芯包括第一最大平面侧和第二最大平面侧；
在包括第一最大平面侧和第二最大平面侧的具有光传输性质的盖的所述第二最大平面侧处，使用粘合剂将所述具有光传输性质的盖耦接到所述图像传感器管芯的所述第一最大平面侧；
在所述具有光传输性质的盖的所述第一最大平面侧上使第一遮光材料图案化；
在所述第一遮光材料之上，将载体耦接到所述具有光传输性质的盖的所述第一最大平面侧；
在所述图像传感器管芯的图像传感器部分与所述图像传感器管芯的所述第二最大平面侧之间形成一个或多个电互连器；
切穿所述图像传感器管芯的厚度并且切穿所述具有光传输性质的盖的厚度至所述第一遮光材料中，以形成多个开口；
将第二遮光材料施加到所述多个开口中以及所述图像传感器管芯的所述第二最大平面侧之上；
在所述第二遮光材料中形成一个或多个开口；
形成一个或多个凸块进入所述第二遮光材料中的所述一个或多个开口中；
脱离所述载体；以及
切穿所述第二遮光材料。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述第二遮光材料完全覆盖所述图像传感器管芯的位于所述图像传感器管芯的所述第一最大平面侧与所述第二最大平面侧之间的边缘，并且完全覆盖所述具有光传输性质的盖的位于所述具有光传输性质的盖的所述第一最大平面侧与所述第二最大平面侧之间的边缘。
7.根据权利要求5所述的方法，还包括：当使用所述粘合剂将所述具有光传输性质的盖耦接到所述图像传感器管芯的所述第一最大平面侧时，在所述具有光传输性质的盖与所述图像传感器管芯之间形成间隙。
8.一种形成图像传感器封装的方法，所述方法包括：
提供图像传感器管芯，所述图像传感器管芯包括第一最大平面侧和第二最大平面侧；
在包括第一最大平面侧和第二最大平面侧的具有光传输性质的盖的所述第二最大平面侧处，使用粘合剂将所述具有光传输性质的盖耦接到所述图像传感器管芯的所述第一最大平面侧；
将载体耦接到所述具有光传输性质的盖的所述第一最大平面侧；
在所述图像传感器管芯的图像传感器部分与所述图像传感器管芯的所述第二最大平面侧之间形成一个或多个电互连器；
切穿所述图像传感器管芯的厚度并且切穿所述具有光传输性质的盖的厚度，以形成多个开口；
将遮光材料施加到所述多个开口中以及所述图像传感器管芯的所述第二最大平面侧之上；
在所述遮光材料中形成一个或多个开口；
形成一个或多个凸块进入所述遮光材料中的所述一个或多个开口中；
脱离所述载体；以及
切穿所述遮光材料。
9.根据权利要求8所述的方法，其中：
所述遮光材料完全覆盖所述图像传感器管芯的位于所述图像传感器管芯的所述第一最大平面侧与所述第二最大平面侧之间的边缘，并且完全覆盖所述具有光传输性质的盖的位于所述具有光传输性质的盖的所述第一最大平面侧与所述第二最大平面侧之间的边缘。
10.根据权利要求8所述的方法，其中所述遮光材料延伸跨越所述具有光传输性质的盖的所述第一最大平面侧的一部分。
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