DE102005016559A1 - Image sensor die includes substrate, image sensor array, micro lens, and protection layer formed on the micro lens - Google Patents

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Abstract

An image sensor die (201, 202) comprises a substrate, image sensor array formed on the substrate, micro lens disposed on the image sensor array, and a protection layer formed on the micro lens to prevent the micro lens from particle containment.

Description

Die vorliegende Erfindung stellt eine mit einer parallel anhängigen Anmeldung mit der Anmeldenummer US-10/833,345, die von demselben Rechtsnachfolger wie bei der vorliegenden Anmeldung am 28. April 2004 eingereicht wurde und den Titel „Structure of image sensor modul and a method for manufacturing of wafer level package" hat, verwandte Anmeldung dar. Genannte Anmeldung wird hierin durch Bezugnahme vollumfänglich aufgenommen.The The present invention provides a copending application with the application number US-10 / 833,345 filed by the same assignee as filed in the present application on April 28, 2004 and was titled "Structure of image sensor module and method for manufacturing of wafer level package "has, related This application is incorporated herein by reference in its entirety.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Bildsensor und genauer gesagt eine Bildsensorstruktur ohne Partikelkontamination auf Mikrolinsen und ein Verfahren zur Herstellung desselben.The The present invention relates to an image sensor, and more particularly an image sensor structure without particle contamination on microlenses and a method for producing the same.

Die Halbleitertechnologien entwickeln sich sehr schnell und speziell Halbleiterchips weisen einen Trend in Richtung auf Miniaturisierung auf. Die Anforderungen an die Funktionen der Halbleiterchips weisen jedoch einen Trend in Richtung Vielseitigkeit auf. Genauer gesagt müssen die Halbleiterchips mehr Eingabe/Ausgabe-Kontaktstellen auf einer kleineren Fläche aufweisen, so daß die Dichte der Pins schnell angehoben wird. Dies bewirkt, daß das Verpacken des Halbleiterchips schwieriger wird und die Ausbeute abnimmt. Der Hauptzweck der Verpackungsstruktur besteht darin, die Chips vor Beschädigungen von außen zu schützen. Außerdem muß die von den Chips erzeugte Wärme über die Verpackungsstruktur effizient abgeleitet werden, um den Betrieb der Chips sicherzustellen. Die meisten Verpackungstechnologien unterteilen Chips auf einem Wafer in jeweilige Chips und verpacken und testen danach den jeweiligen Chip. Eine andere Verpackungstechnologie, die „Wafer Level Package (WLP)" genannt wird, kann die Chips auf einem Wafer vor Unterteilen der Chips in jeweilige Chips verpacken. Die WLP-Technologie weist gewisse Vorteile, wie zum Beispiel eine kürzere Herstelldurchlaufzeit, geringere Kosten und keine Notwendigkeit zum Unterfüllen oder Formen auf.The Semiconductor technologies are developing very fast and specifically Semiconductor chips are showing a trend towards miniaturization on. The demands on the functions of the semiconductor chips have however, there is a trend towards versatility. More precisely have to the semiconductor chips have more input / output pads on one smaller area have, so that the Density of the pins is raised quickly. This causes the packaging of the semiconductor chip becomes more difficult and the yield decreases. Of the The main purpose of the packaging structure is to advance the chips damage from the outside to protect. Furthermore must the heat generated by the chips over the Packaging structure can be efficiently derived to the operation to ensure the chips. Divide most packaging technologies Chips on a wafer into respective chips and pack and test afterwards the respective chip. Another packaging technology, the "wafer Level Package (WLP) "called can, the chips on a wafer before dividing the chips in Pack respective chips. The WLP technology has certain advantages, such as for example, a shorter one Lead time, lower cost and no need for underfilling or forms on.

Die digitale Bildtechnik ist bei Bildaufnahmegeräten, wie zum Beispiel Digitalkameras, Bildscannern etc. in großem Maße eingesetzt worden. Der herkömmliche CMOS-Sensor ist auf einer Leiterplatte angeordnet. Der CMOS-Sensor weist einen darin befestigten Chip auf. Die Linsenaufnahme weist eine Fokussierlinse zum Fokussieren des Bildes auf dem Chip des CMOS-Sensors auf. Durch die Linse wird das Bildsignal vom Chip zu einem digitalen Prozessor zur Umwandlung des analogen Signals in ein digitales Signal geschickt. Der Chip des CMOS-Sensors ist für Infrarotstrahlung und Staubteilchen relativ empfindlich. Wenn die nicht gewollten Partikeln nicht vom Sensor entfernt werden, führt dies zur Verschlechterung der Qualität des Bausteins. Das Entfernen von Hand zum Erreichen dieses Zwecks kann den empfindlichen Chip beschädigen. Typischerweise ist das Bildsensormodul durch Verwendung eines COB- oder LCC-Verfahrens gebildet. Ein Nachteil des COB besteht in der niedrigeren Ausbeute während des Verpackungsprozesses aufgrund von Partikelkontamination auf dem Meßgebiet. Daneben sind Nachteile des LCC die höheren Verpackungskosten und die geringere Ausbeute aufgrund von Partikelkontamination auf dem Meßgebiet.The digital imaging technology is used in image capture devices, such as digital cameras, Image scanners etc. in large Dimensions used Service. The conventional one CMOS sensor is arranged on a printed circuit board. The CMOS sensor has a chip mounted therein. The lens holder has a focusing lens for focusing the image on the chip of the CMOS sensor on. Through the lens, the image signal from the chip to a digital processor for converting the analog signal into sent a digital signal. The chip of the CMOS sensor is for infrared radiation and dust particles are relatively sensitive. If not wanted Particles are not removed from the sensor, this leads to deterioration the quality of the building block. Removing by hand to achieve this purpose can damage the sensitive chip. Typically that is Image sensor module using a COB or LCC method educated. A disadvantage of COB is the lower yield while of the packaging process due to particle contamination the measuring area. Besides disadvantages of the LCC are the higher packing costs and the lower yield due to particle contamination on the Measurement area.

Außerdem sind Mikrolinsen optische Komponenten auf Halbleitern, die als Festkörper-Abbildungseinrichtungen verwendet werden. Eine der wichtigsten Erwägungen bei der Gestaltung und Herstellung von Mikrolinsen stellt die Lichtempfindlichkeit dar. Ein Grund dafür, daß die Lichtempfindlichkeit der Mikrolinse vermindert sein kann, besteht darin, daß die Fläche jeder Mikrolinse unter einen optimalen Wert herabgesetzt worden ist. Außerdem entwickelt die Firma SHELL CASE auch eine Wafer-Level-Package-Technik, wobei der von SHELL CASE verpackte Bildsensorchip dadurch teurer ist, daß er zwei Glasplatten und einen komplizierten Prozeß verlangt. Zusätzlich ist die Durchlässigkeit aufgrund des Auslaufens von Epoxid schlecht und kann die mögliche Zuverlässigkeit verringert werden. Das US-Patent Nr. 5,514,888 für „On-chip Screen Type Solid State Image Sensor and Manufacturing Method thereof" von Yoshikazu Sano et al., erteilt am 7. Mai 1996, lehrt ein Verfahren zur Ausbildung von Charge-Coupled Devices (CCDS) auf einem Siliziumsubstrat. Eine Mikrolinsen-Anordnung ist über der CCD-Anordnung unter Verwendung von herkömmlicher Lithographie und Aufschmelztechniken ausgebildet.Besides, they are Microlenses optical components on semiconductors used as solid-state imaging devices be used. One of the most important considerations in the design and Production of microlenses represents photosensitivity. One reason that the Photosensitivity of the microlens can be reduced exists in that the area each microlens has been reduced below an optimal value is. Furthermore SHELL CASE also develops a wafer-level package technology, whereby the image sensor chip packaged by SHELL CASE thereby becomes more expensive is that he has two Glass plates and a complicated process required. In addition is the permeability due to the leakage of epoxy bad and can the possible reliability be reduced. U.S. Patent No. 5,514,888 to "On-chip Screen Type Solid State Image Sensor and Manufacturing Method thereof "by Yoshikazu Sano et al., issued May 7, 1996, teaches a method of training of charge-coupled devices (CCDS) on a silicon substrate. A Microlens arrangement is over the CCD array using conventional lithography and reflow techniques educated.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Bildsensorchipstruktur ohne Partikelkontamination auf Mikrolinsen und ein Verfahren zur Herstellung derselben bereitzustellen.Of the The invention is therefore based on the object, an image sensor chip structure without particle contamination on microlenses and a method of manufacture to provide the same.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen Bildsensorchip, umfassend ein Substrat, eine auf genanntem Substrat ausgebildete Bildsensoranordnung, auf genannter Bildsensoranordnung angeordnete Mikrolinsen und eine Schutzschicht, die auf genannten Mikrolinsen ausgebildet ist, um genannte Mikrolinsen vor Partikelkontamination zu schützen.According to the invention this Task solved by an image sensor chip comprising a substrate, one on said Substrate formed image sensor array, arranged on said image sensor array Microlenses and a protective layer on top of said microlenses is formed to said microlenses from particle contamination to protect.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß genannte Schutzschicht PMMA (Polymethylmethacrylat) enthält.According to one particular embodiment of the The invention can be provided that said protective layer PMMA (Polymethylmethacrylate).

Günstigerweise ist genannte Schutzschicht mittels eines SOG (Spin on Glass)-Verfahrens hergestellt.conveniently, is said protective layer by means of a SOG (spin on glass) method produced.

Auch kann vorgesehen sein, daß genannte Schutzschicht Polycarbonat enthält.Also it can be provided that said protective layer Contains polycarbonate.

Alternativ kann vorgesehen sein, daß genannte Schutzschicht Fluoropolymer enthält.alternative it can be provided that said Protective layer contains fluoropolymer.

Ebenfalls ist denkbar, daß genannte Schutzschicht SiO2 enthält.It is also conceivable that said protective layer contains SiO 2 .

Wiederum alternativ kann vorgesehen sein, daß genannte Schutzschicht Al2O3 enthält.Again alternatively it can be provided that said protective layer contains Al 2 O 3 .

Günstigerweise enthält genannte Bildsensoranordnung CMOS.conveniently, contains called image sensor array CMOS.

Alternativ kann vorgesehen sein, daß genannte Bildsensoranordnung CCD enthält.alternative it can be provided that said Image sensor array includes CCD.

In einer weiteren besonderen Ausführungsform umfaßt der Bildsensorchip außerdem eine auf genannter Schutzschicht ausgebildete Filterschicht.In another particular embodiment comprises the image sensor chip as well a filter layer formed on said protective layer.

Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, daß genannte Filterschicht ein IR-filternder Film ist.Especially may be provided that said Filter layer is an IR-filtering film.

Eine weitere besondere Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem einen auf genannter Bildsensoranordnung ausgebildeten Farbfilter umfaßt.A another particular embodiment of the Invention is characterized in that it also has an on Image sensor array trained color filter comprises.

Zweckmäßigerweise enthält das Material von genanntem Substrat Glas.Conveniently, contains the material of named substrate glass.

Auch kann vorgesehen sein, daß das Material von genanntem Substrat Halbleitermaterial enthält.Also can be provided that the Material of said substrate contains semiconductor material.

Alternativ kann vorgesehen sein, daß das Material von genanntem Substrat Keramik enthält.alternative can be provided that the material of said substrate contains ceramic.

Wiederum alternativ kann vorgesehen, daß das Material von genanntem Substrat Harz enthält.In turn Alternatively it can be provided that the Material from named substrate contains resin.

Günstigerweise ist die Dicke von genannter Schutzschicht im wesentlichen geringer als 0,5 μm.conveniently, the thickness of said protective layer is substantially lower than 0.5 μm.

Zweckmäßigerweise ist genannte Schutzschicht eine wasserabweisende Schicht.Conveniently, said protective layer is a water-repellent layer.

Alternativ kann vorgesehen sein, daß genannte Schutzschicht eine ölabweisende Schicht ist.alternative it can be provided that said Protective layer an oil repellent Layer is.

Schließlich ist genannte Schutzschicht zweckmäßigerweise eine Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex.Finally is said protective layer expediently a layer with a low refractive index.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, in der mehrere Ausführungsbeispiele anhand der schematischen Zeichnungen im einzelnen erläutert sind. Dabei zeigt:Further Features and advantages of the invention will be apparent from the claims and the following description, in which several embodiments are explained in detail with reference to the schematic drawings. Showing:

1 ein Schemadiagramm einer Verpackung mit einer Seite-An-Seite-Struktur gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung; 1 a schematic diagram of a package with a side-by-side structure according to a particular embodiment of the invention;

2 ein Schemadiagramm einer Verpackung mit einer Stapelstruktur gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung; 2 a schematic diagram of a package with a stack structure according to another particular embodiment of the invention;

3 ein Schemadiagramm eines Bildsensorchips gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und 3 a schematic diagram of an image sensor chip according to a particular embodiment of the present invention; and

4 ein Schemadiagramm einer Schutzschicht auf der Mikrolinse gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 4 a schematic diagram of a protective layer on the microlens according to another particular embodiment of the present invention.

Die Komponenten der verschiedenen Elemente sind nicht maßstabsgerecht gezeigt. Einige Abmessungen der verwandten Komponenten sind übertrieben dargestellt und Abschnitte ohne Bedeutung sind nicht gezeichnet, um für klarere Beschreibung und ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung zu sorgen.The Components of the various elements are not to scale shown. Some dimensions of the related components are exaggerated represented and sections without meaning are not drawn, around for clearer description and a better understanding of the present invention to care.

In 1 ist eine Wafer-Level-Package-Struktur gezeigt. Die Verpackungsstruktur umfaßt eine isolierende Basis 200, Bildsensorchips 201 und 202, eine erste dielektrische Schicht 205, eine zweite dielektrische Schicht 207, eine leitfähige Kontaktschicht 206, eine Isolierschicht 209 und Lötkugeln 208. Das Material der isolierenden Basis 200 kann Glas, Silizium, Keramik oder Quarzkristall etc. sein und sogar eine runde oder eine rechteckige Gestalt aufweisen. Die Bildsensorchips 201 und 202 sind mit einer Seite-An-Seite-Struktur verpackt. Die Bildsensorchips 201 und 202 sind durch ein Klebematerial 203 vom UV-härtenden Typ und/oder wärmehärtenden Typ mit guter Wärmeleitfähigkeit an die isolierende Basis 200 geklebt. Die erste dielektrische Schicht 205 ist auf der isolierenden Basis 200 ausgebildet und in einen Raum mit Ausnahme der Bildsensorchips 201 und 202 auf der isolierenden Basis 200 gefüllt. Das Material der ersten dielektrischen Schicht 205 kann Siliziumgummi sein.In 1 is shown a wafer level package structure. The packaging structure comprises an insulating base 200 , Image sensor chips 201 and 202 , a first dielectric layer 205 , a second dielectric layer 207 , a conductive contact layer 206 , an insulating layer 209 and solder balls 208 , The material of the insulating base 200 may be glass, silicon, ceramic or quartz crystal, etc., and may even have a round or rectangular shape. The image sensor chips 201 and 202 are packed with a side-by-side structure. The image sensor chips 201 and 202 are through an adhesive material 203 of the UV-curing type and / or thermosetting type having good thermal conductivity to the insulating base 200 glued. The first dielectric layer 205 is on the insulating basis 200 trained and in a room except the image sensor chips 201 and 202 on the insulating basis 200 filled. The material of the first dielectric layer 205 may be silicon rubber.

Die zweite dielektrische Schicht 207 ist auf dem Bildsensorchip 201 ausgebildet, um ein Meßgebiet des Bildsensorchips 201 zu bedecken. Das Material der zweiten dielektrischen Schicht 207 ist SiO2 als ein Schutzfilm. Im übrigen kann ein Filterfilm auf der zweiten dielektrischen Schicht 207 ausgebildet sein und dient der Filterfilm, zum Beispiel IR-filternde Schicht, als ein Filter.The second dielectric layer 207 is on the image sensor chip 201 formed to a measuring area of the image sensor chip 201 to cover. The material of the second dielectric layer 207 SiO 2 is a protective film. Incidentally, a filter film may be formed on the second dielectric layer 207 ausgebil and the filter film, for example, IR-filtering layer, serves as a filter.

Die leitfähige Kontaktschicht 206 ist auf Metallkontaktstellen 210 des Bildsensorchips 201 und Metallkontaktstellen 204 des Chips 202 ausgebildet, um die Metallkontaktstellen 210, 204 zu bedecken. Genauer gesagt kann die leitfähige Kontaktschicht 206 jeweils mit den Metallkontaktstellen 210, 204 elektrisch verbunden sein. Das Material der leitfähigen Kontaktschicht 206 kann aus Mi, Cu, Au und eine Kombination davon ausgewählt sein. Die Metallkontaktstellen 210, 204 sind zum Beispiel Al-Kontaktstellen. Die Isolierschicht 209 ist auf der leitfähigen Kontaktschicht 206 ausgebildet, und die Isolierschicht 209 weist Öffnungen auf der leitfähigen Kontaktschicht 206 auf. Das Material der Isolierschicht 209 ist aus Epoxid, Harz, SINR (Siloxanpolymer) oder BCB ausgewählt. Die Metalllötkugeln 208 sind auf den Öffnungen durch ein Schweißverfahren ausgebildet, so daß die Metalllötkugeln 208 jeweils mit der leitfähigen Kontaktschicht 206 elektrisch verbunden sind. Die Metalllötkugeln 208 können Lötkugeln 208 sein.The conductive contact layer 206 is on metal contact points 210 of the image sensor chip 201 and metal contact points 204 of the chip 202 trained to the metal contact points 210 . 204 to cover. More specifically, the conductive contact layer 206 each with the metal contact points 210 . 204 be electrically connected. The material of the conductive contact layer 206 may be selected from Mi, Cu, Au and a combination thereof. The metal contact points 210 . 204 are for example Al contact points. The insulating layer 209 is on the conductive contact layer 206 formed, and the insulating layer 209 has openings on the conductive contact layer 206 on. The material of the insulating layer 209 is selected from epoxy, resin, SINR (siloxane polymer) or BCB. The metal solder balls 208 are formed on the openings by a welding process, so that the metal solder balls 208 each with the conductive contact layer 206 are electrically connected. The metal solder balls 208 can solder balls 208 be.

Die Chips 202 können aus DSP-Chip, aktiver Chip, passiver Chip, Support-Chip, CPU-Chip oder Prozessor-Chip ausgewählt sein und die Bildsensorchips 201 sind CMOS-Bildsensorchips. Die Bildsensorchips 201 sind mit den Chips 202 in einer Seite-an-Seite-Struktur verpackt.The chips 202 can be selected from DSP chip, active chip, passive chip, support chip, CPU chip or processor chip and the image sensor chips 201 are CMOS image sensor chips. The image sensor chips 201 are with the chips 202 packed in a side-by-side structure.

Darüber hinaus ist eine weitere Wafer-Level-Package-Struktur vorgesehen, die in 2 gezeigt ist. Die Chips sind in einer Ausführungsform mit einer Stapelstruktur verpackt. Die Verpackungsstruktur umfaßt eine isolierende Basis 300, Bildsensorchips 301 und 302, eine erste dielektrische Schicht 303, eine zweite dielektrische Schicht 304, eine dritte dielektrische Schicht 311, leitfähige Kontaktschichten 305a, 305b, eine Isolierschicht 306 und Lötkugeln 307. Das Material der isolierenden Basis 300 ist Glas, Silizium, Keramik oder Quarzkristall etc. und weist sogar eine runde oder rechteckige Gestalt auf. Die Bildsensorchips 301 und 302 sind in einer Stapelstruktur verpackt. Die Chips 302 sind durch ein Klebematerial 310a vom UV-härtenden Typ und/oder wärmehärtenden Typ mit guter Wärmeleitfähigkeit an die isolierende Basis 300 geklebt. Die erste dielektrische Schicht 303 ist auf der isolierenden Basis 300 ausgebildet und in einen Raum mit Ausnahme des Chips 302 auf der isolierenden Basis 300 gefüllt. Das Material der ersten dielektrischen Schicht 303 kann Siliziumgummi sein.In addition, another wafer-level package structure is provided in 2 is shown. The chips are packaged in one embodiment with a stack structure. The packaging structure comprises an insulating base 300 , Image sensor chips 301 and 302 , a first dielectric layer 303 , a second dielectric layer 304 , a third dielectric layer 311 , conductive contact layers 305a . 305b , an insulating layer 306 and solder balls 307 , The material of the insulating base 300 is glass, silicon, ceramic or quartz crystal etc. and even has a round or rectangular shape. The image sensor chips 301 and 302 are packed in a stacked structure. The chips 302 are through an adhesive material 310a of the UV-curing type and / or thermosetting type having good thermal conductivity to the insulating base 300 glued. The first dielectric layer 303 is on the insulating basis 300 trained and in a room except for the chip 302 on the insulating basis 300 filled. The material of the first dielectric layer 303 may be silicon rubber.

Die leitfähige Kontaktschicht 305a ist auf Metallkontaktstellen 309 des Chips 302 ausgebildet, um die Metallkontaktstellen 309 zu bedecken und eine elektrische Verbindung mit den jeweiligen Metallkontaktstellen 309 herzustellen. Die Bildsensorchips 301 sind durch ein Klebematerial 310b vom UV-härtenden Typ und/oder wärmehärtenden Typ mit guter Wärme leitfähigkeit an die Chips 302 geklebt. Die zweite dielektrische Schicht 304 ist auf der ersten dielektrischen Schicht 303 ausgebildet und in einen Raum mit Ausnahme der Bildsensorchips 301 gefüllt, und die zweite dielektrische Schicht 304 weist an der leitfähigen Kontaktschicht 305a ausgebildete Durchgangslöcher 312 auf. Das Material der zweiten dielektrischen Schicht 304 ist SiO2.The conductive contact layer 305a is on metal contact points 309 of the chip 302 trained to the metal contact points 309 to cover and an electrical connection with the respective metal contact points 309 manufacture. The image sensor chips 301 are through an adhesive material 310b of the UV-curing type and / or thermosetting type with good heat conductivity to the chips 302 glued. The second dielectric layer 304 is on the first dielectric layer 303 trained and in a room except the image sensor chips 301 filled, and the second dielectric layer 304 indicates the conductive contact layer 305a trained through holes 312 on. The material of the second dielectric layer 304 is SiO 2 .

Darüber hinaus ist die dritte dielektrische Schicht 311 auf den Bildsensorchips 301 ausgebildet, um ein Meßgebiet der Bildsensorchips 301 zu bedecken. Die dritte dielektrische Schicht 311 sollte jedoch nicht die Funktion der Bildsensorchips 301 beeinträchtigen. Das Material der dritten dielektrischen Schicht 311 ist SiO2 als ein Schutzfilm. Genauer gesagt kann ein Filterfilm auf der dritten dielektrischen Schicht 311 auf den Bildsensorchips 301 ausgebildet werden und dient der Filterfilm, zum Beispiel IR-filternde Schicht, als ein Filter.In addition, the third dielectric layer 311 on the image sensor chips 301 formed to a measuring area of the image sensor chips 301 to cover. The third dielectric layer 311 but should not the function of the image sensor chips 301 affect. The material of the third dielectric layer 311 SiO 2 is a protective film. More specifically, a filter film may be formed on the third dielectric layer 311 on the image sensor chips 301 and the filter film, for example IR-filtering layer, serves as a filter.

Die leitfähige Kontaktschicht 305b ist auf Metallkontaktstellen 308 der Bildsensorchips 301 ausgebildet und in das Durchgangsloch 312 gefüllt, um die Metallkontaktstellen 308 zu bedecken. Genauer gesagt ist die leitfähige Kontaktschicht 305b mit den Metallkontaktstellen 308 und der leitfähigen Kontaktschicht 305a elektrisch verbunden. Das Material der leitfähigen Kontaktschicht 305a, 305b kann aus Ni, Cu, Au und einer Kombination derselben ausgewählt sein. Die Metallkontaktstellen 308, 309 sind zum Beispiel Al-Kontaktstellen. Die Isolierschicht 306 ist auf der leitfähigen Kontaktschicht 305b ausgebildet und die Isolierschicht 306 weist Öffnungen an der leitfähigen Kontaktschicht 305b auf. Das Material der Isolierschicht 306 ist aus Epoxid, Harz und einer Kombination derselben ausgewählt.The conductive contact layer 305b is on metal contact points 308 the image sensor chips 301 trained and in the through hole 312 filled to the metal contact points 308 to cover. More specifically, the conductive contact layer 305b with the metal contact points 308 and the conductive contact layer 305a electrically connected. The material of the conductive contact layer 305a . 305b may be selected from Ni, Cu, Au and a combination thereof. The metal contact points 308 . 309 are for example Al contact points. The insulating layer 306 is on the conductive contact layer 305b formed and the insulating layer 306 has openings on the conductive contact layer 305b on. The material of the insulating layer 306 is selected from epoxy, resin and a combination thereof.

Die Metalllötkugeln 307 sind auf den Öffnungen durch ein Schweißverfahren ausgebildet, so daß die Metalllötkugeln 307 mit den jeweiligen leitfähigen Kontaktschichten 305b elektrisch verbunden sind. Die Metalllötkugeln 307 können Lötkugeln 307 sein.The metal solder balls 307 are formed on the openings by a welding process, so that the metal solder balls 307 with the respective conductive contact layers 305b are electrically connected. The metal solder balls 307 can solder balls 307 be.

Die Chips 302 können aus DSP-Chip, aktiver Chip, passiver Chip, Support-Chip, CPU-Chip oder Prozessor-Chip ausgewählt sein und die Bildsensorchips 301 sind CMOS- Bildsensorchips. Die Bildsensorchips 301 sind mit den Chips 302 in einer Stapelstruktur verpackt.The chips 302 can be selected from DSP chip, active chip, passive chip, support chip, CPU chip or processor chip and the image sensor chips 301 are CMOS image sensor chips. The image sensor chips 301 are with the chips 302 packed in a stacked structure.

Unter Bezugnahme auf 3 sind Mikrolinsenanordnungen 140 allgemein auf den Oberseiten von Siliziumchips ausgebildet. Das Substrat 100 trägt eine Vielzahl von CMOS-Bausteinen im Meßgebiet 102. Der Bildsensor enthält eine über einem Substrat 100 ausgebildete Isolierschicht 110. Eine Farbfilterschicht 120 ist daneben über der Isolierschicht 100 ausgebildet, wobei Subpixelgebiete mit aktiven Bausteinen im Substrat 100 geeignet ausgerichtet sind. Eine weitere Schicht 130 ist allgemein über der Farbfilterschicht 120 ausgebildet. Es gibt mehrere für Fachleute auf dem Gebiet bekannte Wege, um die Ausbildung einer Mikrolinsenanordnung durchzuführen. Eine Schicht aus linsenbildendem Material 140 ist auf das Substrat aufgebracht. Ein Material, das sich für diese Anwendung als geeignet herausgestellt hat, ist eine Mischung aus Melaminharz und künstlichem Novolak-Basisharz. Durch maskierte Belichtung und Entwicklung sind einzelne Linsengebiete in der Linsenmaterialschicht 140 ausgebildet. Zum Beispiel wird ein Fotolack (Photo Resist (PR); nicht gezeigt) über der Linsenmaterialschicht 140 aufgetragen. Danach werden herkömmliche Lithographietechniken verwendet, um Muster im PR durch Verwendung von Belichtungs- und Entwicklungsschritten auszubilden. Danach wird der PR abgelöst. Die Bausteine werden zum Aufschmelzen der Mikrolinsen 140 in der geeigneten optischen Form durch Steuerung von Zeit und Temperatur hart gebacken. Einzelne Rot/Grün/Blau (RGB)-Subpixelgebiete 120R, 120G, 120B sind jeweils so gezeigt, daß sie über korrespondierenden CMOS-Bausteinen im Substrat 100, wie im Stand der Technik bekannt, ausgerichtet sind.With reference to 3 are microlens arrays 140 generally formed on the tops of silicon chips. The substrate 100 carries a large number of CMOS components in the measurement area 102 , The image sensor includes one above a substrate 100 formed insulating layer 110 , A color filter layer 120 is next to it above the insulating layer 100 formed, wherein Subpixelgebiete with active components in the substrate 100 are suitably aligned. Another layer 130 is generally above the color filter layer 120 educated. There are several ways known to those skilled in the art to accomplish the formation of a microlens array. A layer of lens forming material 140 is applied to the substrate. One material which has been found to be suitable for this application is a mixture of melamine resin and artificial novolak base resin. By masked exposure and development, individual lens areas are in the lens material layer 140 educated. For example, a photoresist (Photo Resist (PR), not shown) is placed over the lens material layer 140 applied. Thereafter, conventional lithographic techniques are used to form patterns in PR by using exposure and development steps. Then the PR is replaced. The building blocks are used to melt the microlenses 140 baked hard in the appropriate optical form by controlling time and temperature. Single red / green / blue (RGB) subpixel regions 120R . 120G . 120B are each shown as having corresponding CMOS devices in the substrate 100 , as known in the art, are aligned.

Die vorliegende Erfindung liefert einen Bildsensorbaustein, wie er in 3 gezeigt ist. Das Material des Substrats 100 kann Glas, Halbleitermaterial, Keramik oder Quarz etc. sein. Außerdem können die Mikrolinsen 140 mit einer Schutzschicht 150 überzogen sein. Das Material der Schutzschicht 150 enthält SiO2 oder Al2O3, das durch Rotationsbeschichtung ausgebildet sind. Außerdem könnte das Material für die Schutzschicht 150 PMMA (Polymethylmethacrylat), SOG (Spin on Glas), Polycarbonat oder Fluoropolymer sein. Die Dicke der Schutzschicht 150 wird auf weniger als 0,5 μm eingestellt, so daß sie die Funktion des CMOS-Sensors nicht beeinträchtigen wird. Alternativ kann die Schutzschicht 150 eine Filterschicht 160, zum Beispiel eine IR-filternde Schicht, umfassen, die auf der Schutzschicht 150 ausgebildet ist, um als ein Filter zu wirken, wie dies in 4 gezeigt ist. Die Schutzschicht 150 kann die Mikrolinse vor einer Partikelkontamination schützen. Der Benutzer kann eine Flüssigkeits- oder Luftspülung zum Entfernen der Partikeln auf der Schutzschicht 150 ohne Schädigung der Mikrolinse verwenden. Die Schutzschicht ist wasserabweichend und/oder ölabweisend. Vorzugsweise ist die Schutzschicht eine Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex.The present invention provides an image sensor package as described in US Pat 3 is shown. The material of the substrate 100 may be glass, semiconductor material, ceramic or quartz, etc. In addition, the microlenses 140 with a protective layer 150 be covered. The material of the protective layer 150 contains SiO 2 or Al 2 O 3 , which are formed by spin coating. In addition, the material for the protective layer could 150 PMMA (polymethyl methacrylate), SOG (spin on glass), polycarbonate or fluoropolymer. The thickness of the protective layer 150 is set to less than 0.5 μm so that it will not affect the function of the CMOS sensor. Alternatively, the protective layer 150 a filter layer 160 , for example, an IR-filtering layer on the protective layer 150 is designed to act as a filter, as in 4 is shown. The protective layer 150 can protect the microlens from particle contamination. The user may apply a liquid or air rinse to remove the particles on the protective layer 150 without damaging the microlens. The protective layer is water-repellent and / or oil repellent. Preferably, the protective layer is a layer having a low refractive index.

Eine Isolierschicht (nicht gezeigt) ist über dem Substrat 100 ausgebildet und weist Öffnungen auf, um die Bildsensorfläche zum zweckmäßigen Erfassen des Bildes nicht zu bedecken. Das Material der Isolierschicht ist aus Epoxid, Harz oder einer Kombination derselben ausgewählt.An insulating layer (not shown) is above the substrate 100 formed and has openings in order not to cover the image sensor surface for appropriate detection of the image. The material of the insulating layer is selected from epoxy, resin or a combination thereof.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.The in the above description, in the drawings and in the claims disclosed features of the invention can both individually and also in any combination for the realization of the invention in its various embodiments be essential.

100100
Substratsubstratum
102102
Meßgebietmeasurement area
110110
Isolierschichtinsulating
120120
FarbfilterschichtColor filter layer
120R,120R,
120G,120G,
120B120B
SubpixelgebieteSubpixelgebiete
130130
Schichtlayer
140140
MikrolinsenanordnungMicrolens array
150150
Schutzschichtprotective layer
160160
Filterschichtfilter layer
200200
isolierende Basisinsulating Base
201,202201,202
BildsensorchipsImage sensor chips
203203
Klebematerialadhesive material
204204
MetallkontaktstellenMetal contact points
205205
erste dielektrische Schichtfirst dielectric layer
206206
leitfähige Kontaktschichtconductive contact layer
207207
zweite dielektrische Schichtsecond dielectric layer
208208
Lötkugelnsolder balls
209209
Isolierschichtinsulating
210210
MetallkontaktstellenMetal contact points
300300
isolierende Basisinsulating Base
301,302301.302
BildsensoranordnungenImage sensor arrays
303303
erste dielektrische Schichtfirst dielectric layer
304304
zweite dielektrische Schichtsecond dielectric layer
305a, 305b305a, 305b
leitfähige Kontaktschichtenconductive contact layers
306306
Isolierschichtinsulating
307307
Lötkugelnsolder balls
308308
MetallkontaktstellenMetal contact points
309309
MetallkontaktstellenMetal contact points
310a310a
Klebematerialadhesive material
310310
Klebematerialadhesive material
311311
dritte dielektrische Schichtthird dielectric layer
312312
DurchgangslochThrough Hole

Claims (20)

Bildsensorchip, umfassend ein Substrat (100), eine auf genanntem Substrat ausgebildete Bildsensoranordnung, auf genannter Bildsensoranordnung angeordnete Mikrolinsen und eine Schutzschicht (150), die auf genannten Mikrolinsen ausgebildet ist, um genannte Mikrolinsen vor Partikelkontamination zu schützen.An image sensor chip comprising a substrate ( 100 ), an image sensor array formed on said substrate, microlenses disposed on said image sensor array, and a protective layer ( 150 ) formed on said microlenses to protect said microlenses from particle contamination. Bildsensorchip nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß genannte Schutzschicht (150) PMMA (Polymethylmethacrylat) enthält.An image sensor chip according to claim 1, characterized in that said protective layer ( 150 ) PMMA (polymethylmethacrylate). Bildsensorchip nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß genannte Schutzschicht (150) mittels eines SOG (Spin on Glass)-Verfahrens hergestellt ist.An image sensor chip according to claim 1, characterized in that said protective layer ( 150 ) is produced by means of a SOG (spin on glass) method. Bildsensorchip nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß genannte Schutzschicht (150) Polycarbonat enthält.An image sensor chip according to claim 1, characterized in that said protective layer ( 150 ) Contains polycarbonate. Bildsensorchip nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß genannte Schutzschicht (150) Fluoropolymer enthält.An image sensor chip according to claim 1, characterized in that said protective layer ( 150 ) Contains fluoropolymer. Bildsensorchip nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß genannte Schutzschicht (150) SiO2 enthält.An image sensor chip according to claim 1, characterized in that said protective layer ( 150 ) SiO 2 . Bildsensorchip nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß genannte Schutzschicht (150) Al2O3 enthält.An image sensor chip according to claim 1, characterized in that said protective layer ( 150 ) Contains Al 2 O 3 . Bildsensorchip nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß genannte Bildsensoranordnung CMOS enthält.Image sensor chip according to one of the preceding claims, characterized characterized in that Image sensor arrangement includes CMOS. Bildsensorchip nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß genannte Bildsensoranordnung CCD enthält.Image sensor chip according to one of claims 1 to 7, characterized in that said image sensor arrangement CCD contains. Bildsensorchip nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er außerdem eine auf genannter Schutzschicht (150) ausgebildete Filterschicht (160) enthält.Image sensor chip according to one of the preceding claims, characterized in that it further comprises an aforementioned protective layer ( 150 ) formed filter layer ( 160 ) contains. Bildsensorchip nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß genannte Filterschicht (160) ein IR-filternder Film ist.An image sensor chip according to claim 10, characterized in that said filter layer ( 160 ) is an IR-filtering film. Bildsensorchip nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er außerdem einen auf genannter Bildsensoranordnung ausgebildeten Farbfilter umfaßt.Image sensor chip according to one of the preceding claims, characterized characterized in that Furthermore a color filter formed on said image sensor array includes. Bildsensorchip nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Material von genanntem Substrat (100) Glas enthält.Image sensor chip according to one of the preceding claims, characterized in that the material of said substrate ( 100 ) Contains glass. Bildsensorchip nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Material von genanntem Substrat (100) Halbleitermaterial enthält.Image sensor chip according to one of Claims 1 to 12, characterized in that the material of said substrate ( 100 ) Contains semiconductor material. Bildsensorchip nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Material von genanntem Substrat (100) Keramik enthält.Image sensor chip according to one of Claims 1 to 12, characterized in that the material of said substrate ( 100 ) Contains ceramic. Bildsensorchip nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Material von genanntem Substrat (100) Quarz enthält.Image sensor chip according to one of Claims 1 to 12, characterized in that the material of said substrate ( 100 ) Contains quartz. Bildsensorchip nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke von genannter Schutzschicht (150) im wesentlichen geringer als 0,5 μm ist.Image sensor chip according to one of the preceding claims, characterized in that the thickness of said protective layer ( 150 ) is substantially less than 0.5 microns. Bildsensorchip nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß genannte Schutzschicht (150) eine wasserabweisende Schicht ist.Image sensor chip according to one of the preceding claims, characterized in that said protective layer ( 150 ) is a water-repellent layer. Bildsensorchip nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß genannte Schutzschicht (150) ölabweisend ist.Image sensor chip according to one of the preceding claims, characterized in that said protective layer ( 150 ) is oil repellent. Bildsensorchip nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß genannte Schutzschicht (150) eine Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex ist.Image sensor chip according to one of the preceding claims, characterized in that said protective layer ( 150 ) is a layer having a low refractive index.
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