CN202601615U - 一种含有金属微凸点的图像传感器封装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种含有金属微凸点的图像传感器封装结构，属于芯片封装技术领域。它包括已经设置有芯片内部钝化层（2）、芯片内部金属层（3）及感光区（4）的芯片本体（1），在芯片本体（1）上形成硅通孔（1-1），所述硅通孔（1-1）的底部直接停止于芯片内部钝化层（2）的下表面，在芯片内部钝化层开口（2-1）处设置金属微凸点（7），在所述金属微凸点（7）处设置再布线金属层（9），所述再布线金属层（9）沿着绝缘层（8）的下表面延展至芯片本体（1）背面，所述再布线金属层（9）的终端设置焊球凸点（11）的阵列。本实用新型结构简单、工艺难度小、互联可靠性好，可以根据产品特点灵活调整，降低了封装成本。

Description

一种含有金属微凸点的图像传感器封装结构

技术领域

本发明涉及一种晶圆级图像传感器封装结构，属于半导体封装技术领域。

背景技术

图像传感器是将外界光信号转换成电信号，再将所获电信号经过处理，最终成像的半导体器件。晶圆级图像传感器封装是新型的图像传感器封装方式，相比于传统引线键合封装，具有封装尺寸小、价格便宜、下游组装时感光区不易受污染等优点，正在受到越来越多的关注。由于图像传感器的芯片电极或芯片内部金属层与芯片感光区均位于芯片正面，所以晶圆级封装就需要将芯片正面留作感光窗口，而将芯片内部金属层从芯片正面重新分布到芯片背面，以实现与外界的互联。

实现这种正背面转移可以通过硅通孔(Through Silicon Via)互联方法。硅通孔互联即在芯片背面的硅本体上利用干法刻蚀的方法形成硅通孔，然后对裸露出硅包括本体及孔内的硅进行绝缘化处理，以及需要在孔底部开出互联窗口以便后续填充金属与芯片内部金属层形成接触，以及在IC芯片背面重新分布再布线金属层，改变连接布局。

这种晶圆级图像传感器封装方式由于采用的硅通孔互联技术目前还不成熟，特别是硅通孔采用化学气相沉积技术制作氧化硅或氮化硅方式绝缘时，往往由于孔内绝缘不好、互联窗口不完整以及金属填充不实而导致失效或可靠性不好，所以这类利用硅通孔互联进行的晶圆级图像传感器封装存在结构复杂、工艺难度大、互联可靠性低的问题。

同时，对于大部分半导体封装厂来讲，目前采用的硅通孔互连结构的封装形式的封装过程与芯片设计的协同还非常困难，从而限制了封装对象即产品芯片设计的灵活性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的晶圆级图像传感器封装方法和结构的不足，提供一种具有结构简单、工艺易实现、互联可靠性好和可以根据产品特点灵活设计的图像传感器封装结构。

本发明是这样实现的：一种含有金属微凸点的图像传感器封装结构，它包括已经设置有芯片内部钝化层、芯片内部金属层及感光区的芯片本体，在芯片本体的上表面设置隔离层，在隔离层上设置透光盖板，在芯片本体上形成硅通孔，所述硅通孔的底部直接停止于芯片内部钝化层的下表面，使芯片内部钝化层下表面裸露出来，在芯片内部钝化层处形成芯片内部钝化层开口，在芯片内部钝化层开口设置金属微凸点，在芯片内部钝化层下表面的裸露处、硅通孔的侧壁、金属微凸点的外表面和芯片本体的下表面选择性的设置绝缘层，在所述金属微凸点上方的绝缘层处开设绝缘层开口盲孔，并在绝缘层开口盲孔处设置再布线金属层，所述再布线金属层覆盖绝缘层开口盲孔并与微金属凸点相连，并沿着绝缘层的下表面延展至芯片本体背面，所述再布线金属层上选择性的设置线路保护层，在线路保护层露出再布线金属层的地方设置焊球凸点阵列。

所述金属微凸点形成于钝化层开口之上、硅通孔之内，与芯片内部金属层连接。

所述金属微凸点采用铜、铜/镍等导电金属。

所述金属微凸点高度不超过芯片本体厚度。

所述金属微凸点尺寸小于最终硅通孔尺寸，其周围被绝缘材层所覆盖。

所述芯片内部金属层通过金属微凸点和再布线金属层将电信号导通至焊球凸点的阵列上。

本发明的有益效果是：

1、通过形成硅通孔并停止于芯片内部钝化层的下表面，然后通过刻蚀的方法将芯片内部钝化层打开并暴露芯片内部金属层，设置金属微凸点，增加了芯片内部金属层与再布线金属层的接触面积，互联可靠性好，提升了产品的电性能，且易于工艺控制。

2、金属微凸点的形状可以根据产品特点灵活设计，形成后的绝缘工艺比较简单，易于实现。

附图说明

图1为本发明图像传感器的封装结构示意图。

图2为图1的Ⅰ局部放大示意图。

其中：

芯片本体1

硅通孔1-1

芯片内部钝化层2

芯片内部钝化层开口2-1

芯片内部金属层3

感光区4

透光盖板5

隔离层6

金属微凸点7

绝缘层8

绝缘层开口盲孔8-1

再布线金属层9

线路保护层10

焊球凸点11。

具体实施方式

参见图1和图2，本发明涉及一种含有金属微凸点结构的图像传感器封装结构，它包括已经设置有芯片内部钝化层2、芯片内部金属层3及感光区4的芯片本体1。芯片内部钝化层2、芯片内部金属层3及感光区4均是图像传感器芯片本身具有的结构，不属于本发明专利涉及的封装范畴。 在芯片本体1的上表面设置隔离层6，所述隔离层6不覆盖感光区4。在隔离层6上设置透光盖板5。所述透光盖板5、隔离层6和芯片本体1之间形成空腔。所述隔离层6可以保护感光区4不被挤压。在芯片本体1上形成硅通孔1-1，所述硅通孔1-1的底部直接停止于芯片内部钝化层2的下表面，使芯片内部钝化层2下表面裸露出来。芯片内部钝化层2的厚度通常在1~2um左右，这取决于芯片本身结构。在芯片内部钝化层2处利用干法刻蚀的方法形成芯片内部钝化层开口2-1，在芯片内部钝化层开口2-1设置金属微凸点7。所述金属微凸点7形成于钝化层开口2-1之上、硅通孔1-1之内，与芯片内部金属层3连接。所述金属微凸点7采用光刻、通孔刻蚀、溅射、电镀等工艺实现，其高度不超过芯片本体1厚度，这样可以实现各种形状的较小金属微凸点的形成，有利于整个封装尺寸的减缩。在芯片内部钝化层2下表面的裸露处、硅通孔1-1的侧壁、金属微凸点7外表面和芯片本体1的下表面选择性的设置绝缘层8，所述绝缘层8的厚度以满足产品性能要求为准。在所述金属微凸点7上方的绝缘层8处开设绝缘层开口盲孔8-1，并在绝缘层开口盲孔8-1处设置再布线金属层9，再布线金属层9覆盖绝缘层开口盲孔8-1并与金属微凸点7相连，在所述再布线金属层9上选择性的设置线路保护层10，实现芯片内部金属层3与背面金属焊球凸点11的电路导通。所述再布线金属层9上选择性的设置线路保护层10，目的是保护金属线。在线路保护层10露出再布线金属层9的地方设置球栅阵列开口，以便焊球凸点11成形于再布线金属层9上，以实现封装体与载板之间的连接。

Claims (6)

1.一种含有金属微凸点的图像传感器封装结构，它包括已经设置有芯片内部钝化层（2）、芯片内部金属层（3）及感光区（4）的芯片本体（1），其特征在于：在芯片本体（1）的上表面设置隔离层（6），在隔离层（6）上设置透光盖板（5），在芯片本体（1）上形成硅通孔（1-1），所述硅通孔（1-1）的底部直接停止于芯片内部钝化层（2）的下表面，使芯片内部钝化层（2）下表面裸露出来，在芯片内部钝化层（2）处形成芯片内部钝化层开口（2-1），在芯片内部钝化层开口（2-1）设置金属微凸点（7），在芯片内部钝化层（2）下表面的裸露处、硅通孔（1-1）的侧壁、金属微凸点（7）的外表面和芯片本体（1）的下表面选择性的设置绝缘层（8），在所述金属微凸点（7）上方的绝缘层（8）处开设绝缘层开口盲孔（8-1），并在绝缘层开口盲孔（8-1）处设置再布线金属层（9），所述再布线金属层（9）覆盖绝缘层开口盲孔并与微金属凸点（7）相连，并沿着绝缘层（8）的下表面延展至芯片本体（1）背面，所述再布线金属层（9）上选择性的设置线路保护层（10），在线路保护层（10）露出再布线金属层（9）的地方设置焊球凸点（11）阵列。

2.根据权利要求1所述的一种含有金属微凸点的图像传感器封装结构，其特征在于：所述金属微凸点（7）形成于钝化层开口（2-1）之上、硅通孔（1-1）之内，与芯片内部金属层（3）连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种含有金属微凸点的图像传感器封装结构，其特征在于：所述金属微凸点（7）采用铜、铜/镍等导电金属。

4.根据权利要求1或2所述的一种含有金属微凸点的图像传感器封装结构，其特征在于：所述金属微凸点（7）高度不超过芯片本体（1）厚度。

5.根据权利要求1或2所述的一种含有金属微凸点的图像传感器封装结构，其特征在于：所述金属微凸点（7）尺寸小于硅通孔（1-1）尺寸，其周围被绝缘材层（8）所覆盖。

6.根据权利要求1或2所述的一种含有金属微凸点的图像传感器封装结构，其特征在于：所述芯片内部金属层（3）通过金属微凸点（7）和再布线金属层（9）将电信号导通至焊球凸点（11）的阵列上。

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