CN1571129A - 影像感测组件半导体晶圆级封装的方法 - Google Patents
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Abstract
一种影像感测组件半导体晶圆级封装的方法，主要是在一相当于一影像感测半导体晶圆尺寸的透光薄板表面规划出多个基板矩阵，沿各基板边界以干式蚀刻出多个间隔开的穿孔；在透光薄板表面对应各穿孔位置形成多条导电线路。以胶质材料覆于影像感测半导体晶圆表面或透光薄板表面预计切割在线以及各影像感测区周围；将该透光薄板贴合于该影像感测半导体晶圆表面，并一并透光薄板及影像感测半导体晶圆，以分离出各个晶粒与基板结合的多个影像传感器。本发明利用透光尺寸相当于影像感测半导体晶圆的透光薄板蚀刻多个穿孔，而使得在镀膜后的透光薄板上、下表面形成相互连接的导电线路，其可简化制程及提高生产效率，并获得芯片尺寸规格的封装体积。
Description
技术领域
本发明涉及一种影像感测组件半导体晶圆级封装的方法。
背景技术
影像传感器(Image sensor)封装技术较普遍者为陶瓷封装(CLCC)、塑料基板封装(PLCC)、L/F塑料射出封装(KLCC)，这些封装技术主要共同特征为晶粒置入晶座(Die pad)后再进行打线(Wire bonding)。然而，电子产品在轻薄短小、多功能、速度快的要求下，电子组件的I/O接脚数目越来越多，但厚度要求越来越薄，面积越来越小。
图6所示为现有一种影像传感器覆晶式封装结构，上方的玻璃基板80的上、下表面形成有导电连接电路(conductive interconnectioncircuit)81，一半导体影像传感器晶粒上设多个焊垫，借助锡球82或凸块经热压或回焊而与导电连接电路的电路接点形成电性连接，并在晶粒周围充填(Underfill)胶材83以构成气密，其所获得的封装体积最小可达到芯片尺寸，且芯片具有直接散热特性，故覆晶封装相当符合目前电子产品体积极小化的需求。
此一设计的问题在于：
(1)玻璃基板80的上表面的导电连接电路主要供将来的SMT表面黏着，然而玻璃基板上、下表面的导电连接电路必需为良好的电性连接，但由于目前的技术在玻璃基板侧边制做防焊层(Mask)不易，故制程的合格率与效率均不理想。
(2)上片制程时先将玻璃板切割为多个玻璃基板数组，而再一对一的将晶粒贴合于玻璃基板，而后在晶粒周围充填胶材，其繁琐的制程，使得生产效率不能提高。
(3)充填于晶粒周围的胶材易因控制不当而导致气密可靠度差。
发明内容
为了克服现有影像传感器覆晶式封装结构存在的上述缺点，本发明提供一种影像感测组件半导体晶圆级封装的方法，其利用透光尺寸相当于影像感测半导体晶圆的透光薄板蚀刻多个穿孔，而使得在镀膜后的透光薄板上、下表面形成相互连接的导电线路，其可简化制程及提高生产效率，并获得芯片尺寸规格的封装体积。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种影像感测组件半导体晶圆级封装的方法，其特征在于，包括以下步骤；一影像感测半导体晶圆(Wafer)表面规划出多个晶粒(chip)矩阵，每一晶粒内包含有影像感测区及多个电性连接点；在一相当于该影像感测半导体晶圆尺寸的透光薄板表面规划出相等于晶粒矩阵的多个基板矩阵，沿各基板边界以干式蚀刻(Dry Etching)出多个间隔开的穿孔，其中穿孔对称地横跨两相邻基板；对应各穿孔位置以物理气相蒸镀(Physical VaporDeposition，PVD)在透光薄板表面形成多个不相连导电线路，各导电线路自透光薄板一侧表面沿穿孔内壁延伸至透光薄板另一侧表面；连续地沿影像感测半导体晶圆表面各晶粒边缘覆上一胶质线，胶质线宽为足以包含穿孔；将该透光薄板贴合于该影像感测半导体晶圆表面，并促使各电性连接点对应一导电线路以及相互电性连接，同时使该胶质线贴附于透光薄板相邻的表面，再固化胶质线；一并切割透光薄板及影像感测半导体晶圆，并切割保留每一穿孔两翼侧内壁的导电线路，以分离出各个晶粒与基板结合的多个影像传感器。
前述影像感测组件半导体晶圆级封装的方法，其中胶质线的线宽大于切割透光薄板及影像感测半导体晶圆的切割道宽度。
前述影像感测组件半导体晶圆级封装的方法，其中穿孔为一矩形孔。
前述影像感测组件半导体晶圆级封装的方法，其中在影像感测半导体晶圆表面各晶粒影像感测区周围覆上一胶质框。
前述影像感测组件半导体晶圆级封装的方法，其中胶质线及胶质框是选择网印涂覆、点胶方式形成。
前述影像感测组件半导体晶圆级封装的方法，其中胶质线及胶质框材质为UV胶，其是通过UV曝晒方法固化。
前述影像感测组件半导体晶圆级封装的方法，其中还包括如下步骤，以膏态导电介质于该透光薄板表面导电线路网印出凸块，各凸块对应于影像感测半导体晶圆每一晶粒多个电性连接点位置，再施以回焊促使电性连接点与导电线路连接。
本发明解决其技术问题还可采用如下技术方案：
一种影像感测组件半导体晶圆级封装的方法，其特征在于，包括以下步骤；一影像感测半导体晶圆表面规划出多个晶粒矩阵，每一晶粒内包含有影像感测区及多个电性连接点；在一相当于该影像感测半导体晶圆尺寸的透光薄板表面规划出相等于晶粒矩阵的多个基板矩阵，沿各基板边界以干式蚀刻出多个间隔开的穿孔，其中穿孔对称地横跨两相邻基板；对应各穿孔位置于透光薄板表面，以物理气相蒸镀形成多个不相连导电线路，该各导电线路自透光薄板一侧表面沿穿孔内壁延伸至透光薄板另一侧表面；连续地沿透光薄板表面各基板边缘覆上一胶质线，胶质线宽是足以包含穿孔；将该透光薄板贴合于该影像感测半导体晶圆表面，并促使各电性连接点对应一导电线路以及相互电性连接，同时使该胶质贴附于该影像感测半导体晶圆相邻的表面，再固化胶质线；一并切割透光薄板及影像感测半导体晶圆，并切割保留每一穿孔两翼侧内壁的导电线路，以分离出各个晶粒与基板结合的多个影像传感器。
前述影像感测组件半导体晶圆级封装的方法，其中胶质覆上的线宽大于切割透光薄板及影像感测半导体晶圆的切割道宽度。
前述影像感测组件半导体晶圆级封装的方法，其中穿孔为一矩形孔。
前述影像感测组件半导体晶圆级封装的方法，其中在透光薄板表面对应各晶粒影像感测区周围覆上一胶质框。
前述影像感测组件半导体晶圆级封装的方法，其中胶质线及胶质框是选择网印涂覆、点胶方式形成。
前述影像感测组件半导体晶圆级封装的方法，其中胶质线及胶质框材质为UV胶，其借由UV曝晒方法固化。
前述影像感测组件半导体晶圆级封装的方法，其中还包括如下步骤，针对影像感测半导体晶圆每一晶粒多个电性连接点，以膏态导电介质网印出凸块，再施以回焊促使电性连接点与导电线路连接。
本发明解决其技术问题仍可采用如下技术方案：
一种影像感测组件半导体晶圆级封装的方法，其特征在于，包括以下步骤；一影像感测半导体晶圆表面规划出多个晶粒矩阵，每一晶粒内包含有影像感测区及多个电性连接点；在一相当于该影像感测半导体晶圆尺寸的透光薄板表面规划出相等于晶粒矩阵的多个基板矩阵，沿各基板边界以干式蚀刻出多个间隔开的穿孔，其中穿孔对称地横跨两相邻基板；对应各穿孔位置在透光薄板表面，以物理气相蒸镀形成多个不相连导电线路各导电线路自透光薄板一侧表面沿穿孔内壁延伸至透光薄板另一侧表面；在影像感测半导体晶圆表面各晶粒影像感测区周围覆上一胶质框；将该透光薄板贴合于该影像感测半导体晶圆表面，并促使各电性连接点对应一导电线路以及相互电性连接，同时使该胶质框贴附于该透光薄板相邻的表面；自穿孔填充胶液至胶质框外围介于透光薄板与该影像感测半导体晶圆间的空隙，再固化胶液及胶质框；一并切割透光薄板及影像感测半导体晶圆，并切割保留每一穿孔两翼侧内壁的导电线路，以分离出各个晶粒与基板结合的多个影像传感器。
前述影像感测组件半导体晶圆级封装的方法，其中穿孔为一矩形孔。
前述影像感测组件半导体晶圆级封装的方法，其中胶质框是选择网印涂覆、点胶方式形成。
前述影像感测组件半导体晶圆级封装的方法，其中胶质为UV胶，其是借由UV曝晒方法固化，而胶液是借由烘烤方法固化。
前述影像感测组件半导体晶圆级封装的方法，其中还包括如下步骤，以膏态导电介质于该透光薄板表面导电线路网印出凸块，各凸块对应于影像感测半导体晶圆每一晶粒多个电性连接点位置，再施以回焊促使电性连接点与导电线路连接。
前述影像感测组件半导体晶圆级封装的方法，其中还包括如下步骤，以膏态导电介质于该透光薄板表面导电线路网印出凸块，各凸块对应于影像感测半导体晶圆每一晶粒多个电性连接点位置，再施以回焊促使电性连接点与导电线路连接。
本发明的有益效果是，其利用透光尺寸相当于影像感测半导体晶圆的透光薄板蚀刻多个穿孔，而使得在镀膜后的透光薄板上、下表面形成相互连接的导电线路，其可简化制程及提高生产效率，并获得芯片尺寸规格的封装体积。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1A是本发明在一影像感测半导体晶圆表面规划出多个晶粒矩阵示意图。
图1B是图1A所示晶粒的放大示意图。
图1C是本发明在晶圆表面覆上UV胶，而在各晶粒边缘以及影像感测区周围分别形成一胶质线及胶质框的示意图。
图2A是本发明在一透光薄板表面规划出多个基板矩阵示意图。
图2B是本发明沿各基板边界以干式蚀刻出多个矩形穿孔的示意图。
图2C是图2B所示透光薄板断面剖视图。
图2D是本发明在透光薄板表面形成导电线路以及网印出凸块示意图。
图3A是本发明影像感测半导体晶圆与透光薄板贴合示意图。
图3B是本发明最后切割所获得的数个影像传感器示意图。
图4A是本发明第二实施例在透光薄板覆上UV胶，而在各基板边缘及对应于影像感测区周围形成一胶质线及胶质框示意图。
图4B是图4A所示本发明第二实施例的局部放大示意图。
图4C是本发明第二实施例步骤中晶粒多个电性连接点网印出凸块示意图。
图4D是本发明第二实施例在影像感测半导体晶圆与透光薄板贴合示意图。
图5A是本发明第三实施例在影像感测区周围形成胶质框示意图。
图5B是本发明第三实施例在影像感测半导体晶圆与透光薄板贴合示意图。
图5C是本发明第三实施例自穿孔填充胶液至介于透光薄板与该影像感测半导体晶圆间的空隙示意图。
图6是现有一种覆晶封装影像传感器结构示意图。
具体实施方式
以下为本发明第一个实施例，以说明本发明影像感测组件半导体晶圆级封装的方法，包括以下步骤；
(a)如图1A、图1B所示，在一影像感测半导体晶圆(Wafer)1表面规划出多数晶粒(chip)10矩阵，每一晶粒内包含有影像感测区11及多个例如凸块(Bump)的电性连接点12；
(b)如图2A、图2B、图2C所示，在一尺寸相当于该影像感测半导体晶圆1的透光薄板2表面规划出相等于晶粒10矩阵的多个基板20矩阵，沿各基板边界以干式蚀刻(Dry Etching)出多个间隔开的矩形穿孔21，穿孔对称地横跨两相邻基板。
(c)如图2D所示，对应各穿孔21位置以物理气相蒸镀(PhysicalVapor Deposition，PVD)在透光薄板表面形成多个不相连导电线路22，各导电线路自透光薄板一侧表面沿穿孔内壁210延伸至透光薄板另一侧表面。
(d)如图2D所示，以膏态导电介质在该透光薄板表面导电线路网印出凸块221，各凸块对应于影像感测半导体晶圆每一晶粒的多个电性连接点位置，再施以回焊促使电性连接点与导电线路连接。
(e)如图1C所示，在影像感测半导体晶圆表面利用网印或点胶方法覆上UV胶，而在各晶粒影像感测区周围形成一胶质框13，各晶粒10边缘形成一胶质线14，其中，胶质线的线宽大于预计切割透光薄板及影像感测半导体晶圆的切割道宽度，并足以包含穿孔21。
(f)如图3A所示，将该透光薄板2贴合于该影像感测半导体晶圆1表面，并促使各电性连接点12对应一导电线路22以及相互电性连接，同时使该胶质框13及胶质线14贴附于透光薄板相邻的表面，通过UV曝晒方法将该胶质框及胶质线予以固化。
(g)如图3B所示，一并切割透光薄板及影像感测半导体晶圆，并切割保留每一穿孔两翼侧内壁的导电线路22，以分离出各个晶粒与基板结合的多个影像传感器。
以下为本发明影像感测组件半导体晶圆级封装方法的第二实施例，其多个步骤如第一实施例；
(a)如图1A、1B所示，在一影像感测半导体晶圆1表面规划出多个晶粒10矩阵，每一晶粒内包含有影像感测区11及多个例如凸块的电性连接点12；
(b)如图2A、2B、2C所示，在一尺寸相当于该影像感测半导体晶圆1的透光薄板2表面规划出相等于晶粒10矩阵多个基板20矩阵，沿各基板边界以干式蚀刻出多个间隔开的矩形穿孔21，穿孔对称地横跨两相邻基板。
(c)如图2D所示，对应各穿孔21位置于透光薄板表面，以物理气相蒸镀形成多个不相连导电线路22，该各导电线路自透光薄板一侧表面沿穿孔内壁210延伸至透光薄板另一侧表面。
(d)如图4A、4B所示，此步骤不同于第一实施例，在透光薄板表面利用网印或点胶方法覆上UV胶，而形成可对应于各晶粒影像感测区周围的胶质框23，以及连续地沿透光薄板表面各基板边缘覆上胶质线24，其中，胶质线的线宽大于预计切割透光薄板及影像感测半导体晶圆的切割道宽度，并足以包含穿孔21。
(e)如图4C所示，针对影像感测半导体晶圆每一晶粒多个电性连接点，以膏态导电介质网印出凸块121，再施以回焊促使电性连接点与导电线路连接。
(f)如图4D所示，将该透光薄板2贴合于该影像感测半导体晶圆1表面，并促使各电性连接点12对应一导电线路22以及相互电性连接，同时使该胶质框13及胶质线14贴附于该影像感测半导体晶圆相邻的表面，通过UV曝晒方法将该胶质框及胶质线固化。
(g)一并切割透光薄板及影像感测半导体晶圆，并切割保留每一穿孔两翼侧内壁的导电线路22，以分离出各个晶粒与基板结合如图3B所示影像传感器。
以下为本发明影像感测组件半导体晶圆级封装的方法第三实施例，其多个步骤如第一实施例；
(a)如图1A、1B所示，在一影像感测半导体晶圆1表面规划出多数晶粒10矩阵，每一晶粒内包含有影像感测区11及多个例如凸块的电性连接点12；
(b)如图2A、2B、2C所示，在一尺寸相当于该影像感测半导体晶圆1的透光薄板2表面规划出相等于晶粒10矩阵的多个基板20矩阵，沿各基板边界以干式蚀刻出多个间隔开的矩形穿孔21，穿孔对称地横跨两相邻基板。
(c)如图2D所示，对应各穿孔21位置在透光薄板表面，以物理气相蒸镀形成多个不相连导电线路22，该各导电线路自透光薄板一侧表面沿穿孔内壁210延伸至透光薄板另一侧表面。
(d)如图2D所示，以膏态导电介质于该透光薄板表面导电线路网印出凸块221，各凸块对应于影像感测半导体晶圆每一晶粒多个电性连接点位置，再施以回焊促使电性连接点与导电线路连接。
(e)如图5A所示，此步骤不同于第一实施例，在影像感测半导体晶圆表面利用网印或点胶方法覆上UV胶，而在各晶粒影像感测区周围形成一胶质框13。
(f)如图5B所示，将该透光薄板2贴合于该影像感测半导体晶圆1表面，并促使各电性连接点12对应一导电线路22以及相互电性连接，同时使该胶质框13贴附于透光薄板相邻的表面，通过U V曝晒方法将该胶质框及胶质线予以固化。
(g)如图5C所示，自穿孔填充胶液3至介于透光薄板与该影像感测半导体晶圆间的空隙，再予以烘烤固化胶液及胶质框。
(h)一并切割透光薄板及影像感测半导体晶圆，并切割保留每一穿孔两翼侧内壁的导电线路22，以分离出各个晶粒与基板结合如图3B所示的影像传感器。
由以上各实施例得知，本发明可简化大量封装影像传感器的制程，而封装设备也因而简化，而所获得的影像传感器封装体积完全符合芯片尺寸规格，故应用于目前电子产品可使体积缩减。
再者，本发明所获得的影像传感器晶粒与基板结合的间隙周围均被胶质线14、24或胶液3所封闭，故不用另行填胶即具有气密效果，而在各晶粒影像感测区周围形成的胶质框13、23具有再次保护影像感测区的功能。
Claims (20)
1.一种影像感测组件半导体晶圆级封装的方法，其特征在于，包括以下步骤；
一影像感测半导体晶圆表面规划出多个晶粒矩阵，每一晶粒内包含有影像感测区及多个电性连接点；
在一相当于该影像感测半导体晶圆尺寸的透光薄板表面规划出相等于晶粒矩阵的多个基板矩阵，沿各基板边界以干式蚀刻出多个间隔开的穿孔，其中穿孔对称地横跨两相邻基板；
对应各穿孔位置以物理气相蒸镀在透光薄板表面形成多个不相连导电线路，各导电线路自透光薄板一侧表面沿穿孔内壁延伸至透光薄板另一侧表面；
连续地沿影像感测半导体晶圆表面各晶粒边缘覆上一胶质线，胶质线宽为足以包含穿孔；
将该透光薄板贴合于该影像感测半导体晶圆表面，并促使各电性连接点对应一导电线路以及相互电性连接，同时使该胶质线贴附于透光薄板相邻的表面，再固化胶质线；
一并切割透光薄板及影像感测半导体晶圆，并切割保留每一穿孔两翼侧内壁的导电线路，以分离出各个晶粒与基板结合的多个影像传感器。
2.根据权利要求1所述影像感测组件半导体晶圆级封装的方法，其特征在于所述胶质线的线宽大于切割透光薄板及影像感测半导体晶圆的切割道宽度。
3.根据权利要求2所述影像感测组件半导体晶圆级封装的方法，其特征在于所述穿孔为一矩形孔。
4.根据权利要求3所述影像感测组件半导体晶圆级封装的方法，其特征在于所述在影像感测半导体晶圆表面各晶粒影像感测区周围覆上一胶质框。
5.根据权利要求4所述影像感测组件半导体晶圆级封装的方法，其特征在于所述胶质线及胶质框是选择网印涂覆、点胶方式形成。
6.根据权利要求5所述影像感测组件半导体晶圆级封装的方法，其特征在于所述胶质线及胶质框材质为UV胶，其是通过UV曝晒方法固化。
7.根据权利要求1所述影像感测组件半导体晶圆级封装的方法，其特征在于还包括如下步骤，以膏态导电介质于该透光薄板表面导电线路网印出凸块，各凸块对应于影像感测半导体晶圆每一晶粒多个电性连接点位置，再施以回焊促使电性连接点与导电线路连接。
8.一种影像感测组件半导体晶圆级封装的方法，其特征在于，包括以下步骤；
一影像感测半导体晶圆表面规划出多个晶粒矩阵，每一晶粒内包含有影像感测区及多个电性连接点；
在一相当于该影像感测半导体晶圆尺寸的透光薄板表面规划出相等于晶粒矩阵的多个基板矩阵，沿各基板边界以干式蚀刻出多个间隔开的穿孔，其中穿孔对称地横跨两相邻基板；
对应各穿孔位置于透光薄板表面，以物理气相蒸镀形成多个不相连导电线路，该各导电线路自透光薄板一侧表面沿穿孔内壁延伸至透光薄板另一侧表面；
连续地沿透光薄板表面各基板边缘覆上一胶质线，胶质线宽是足以包含穿孔；
将该透光薄板贴合于该影像感测半导体晶圆表面，并促使各电性连接点对应一导电线路以及相互电性连接，同时使该胶质贴附于该影像感测半导体晶圆相邻的表面，再固化胶质线；
一并切割透光薄板及影像感测半导体晶圆，并切割保留每一穿孔两翼侧内壁的导电线路，以分离出各个晶粒与基板结合的多个影像传感器。
9.根据权利要求8所述影像感测组件半导体晶圆级封装的方法，其特征在于所述胶质覆上的线宽大于切割透光薄板及影像感测半导体晶圆的切割道宽度。
10.根据权利要求9所述影像感测组件半导体晶圆级封装的方法，其特征在于所述穿孔为一矩形孔。
11.根据权利要求10所述影像感测组件半导体晶圆级封装的方法，其特征在于所述在透光薄板表面对应各晶粒影像感测区周围覆上一胶质框。
12.根据权利要求11所述影像感测组件半导体晶圆级封装的方法，其特征在于所述胶质线及胶质框是选择网印涂覆、点胶方式形成。
13.根据权利要求12所述影像感测组件半导体晶圆级封装的方法，其特征在于所述胶质线及胶质框材质为UV胶，其借由UV曝晒方法固化。
14.根据权利要求8所述影像感测组件半导体晶圆级封装的方法，其特征在于还包括如下步骤，针对影像感测半导体晶圆每一晶粒多个电性连接点，以膏态导电介质网印出凸块，再施以回焊促使电性连接点与导电线路连接。
15.一种影像感测组件半导体晶圆级封装的方法，其特征在于，包括以下步骤；
一影像感测半导体晶圆表面规划出多个晶粒矩阵，每一晶粒内包含有影像感测区及多个电性连接点；
在一相当于该影像感测半导体晶圆尺寸的透光薄板表面规划出相等于晶粒矩阵的多个基板矩阵，沿各基板边界以干式蚀刻出多个间隔开的穿孔，其中穿孔对称地横跨两相邻基板；
对应各穿孔位置在透光薄板表面，以物理气相蒸镀形成多个不相连导电线路各导电线路自透光薄板一侧表面沿穿孔内壁延伸至透光薄板另一侧表面；
在影像感测半导体晶圆表面各晶粒影像感测区周围覆上一胶质框；
将该透光薄板贴合于该影像感测半导体晶圆表面，并促使各电性连接点对应一导电线路以及相互电性连接，同时使该胶质框贴附于该透光薄板相邻的表面；
自穿孔填充胶液至胶质框外围介于透光薄板与该影像感测半导体晶圆间的空隙，再固化胶液及胶质框；
一并切割透光薄板及影像感测半导体晶圆，并切割保留每一穿孔两翼侧内壁的导电线路，以分离出各个晶粒与基板结合的多个影像传感器。
16.根据权利要求15所述影像感测组件半导体晶圆级封装的方法，其特征在于所述穿孔为一矩形孔。
17.根据权利要求16所述影像感测组件半导体晶圆级封装的方法，其特征在于所述胶质框是选择网印涂覆、点胶方式形成。
18.根据权利要求17所述影像感测组件半导体晶圆级封装的方法，其特征在于所述胶质为UV胶，其是借由UV曝晒方法固化，而胶液是借由烘烤方法固化。
19.根据权利要求15所述影像感测组件半导体晶圆级封装的方法，其特征在于还包括如下步骤，以膏态导电介质于该透光薄板表面导电线路网印出凸块，各凸块对应于影像感测半导体晶圆每一晶粒多个电性连接点位置，再施以回焊促使电性连接点与导电线路连接。
20.根据权利要求15所述影像感测组件半导体晶圆级封装的方法，其特征在于还包括如下步骤，以膏态导电介质于该透光薄板表面导电线路网印出凸块，各凸块对应于影像感测半导体晶圆每一晶粒多个电性连接点位置，再施以回焊促使电性连接点与导电线路连接。
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| C20 | Patent right or utility model deemed to be abandoned or is abandoned |