JP2018515943A - 高解像度映像センサーチップにおけるウエハーレベルのパッケージ構造 - Google Patents
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Abstract
本発明は、高解像度映像センサーチップにおけるウエハーレベルのパッケージ構造を開示し、映像センサーチップとシリコン基板を含み、当該映像センサーチップは、ベース、センシング領域、及びセンシング領域の周囲に位置する一つ以上の溶接パッドを含み、シリコン基板は、第１平面及びそれに相対する第２平面を含み、シリコン基板は、第２平面がベースの第１表面に貼り付けられ、シリコン基板におけるセンシング領域に対応する位置にシリコン基板を貫通する開口を設け、開口の底部が当該センシング領域を露出し、シリコン基板は第１平面の開口の頂部に透光基板を固定し、透光基板は平行或はほぼ平行する２つの平面を有し、透光基板における２つの平面がセンシング領域の位置する平面と平行し或はほぼ平行し、開口の側壁とセンシング領域の位置する平面とは垂直ではない。当該パッケージ構造は、センシング領域に対する粒子の影響を低減し、高解像度映像センサーチップのフレア、ゴーストなどの影響を低減し、エッチング工程のみによりシリコン基板の開口を形成することができるので、パッケージ工程が簡単である。
Description
本発明は、映像センサーチップのパッケージに関し、具体的に、高解像度映像のセンサーチップにおけるウエハーレベルのパッケージ構造に関する。
高解像度映像のセンサーチップをパッケージするには、センシング領域と透光基板との間に比較的大きい間隙が要求され、さもなければ、透光基板上の粒子がピクセルの領域に大きな影響を与え、しかもゴーストやフレアなどの不良現象が生じ易くなる。透光基板とセンシング領域が平行するように設定されることを保証し、光学性能を良くするためには、透光基板が支持基板に固定され、かつ、透光基板と支持基板の接触面とができるだけセンシング領域と平行することが必要である。しかしながら、大きな間隙の形成や透光基板の設置は、ウエハーレベルのパッケージにおいて比較的複雑であり、光学性能を向上させる余地もある。
本発明は、前記技術問題を解決するため、構造を簡単にし、しかも、パッケージ構造の光学性能と信頼性を高めることができる、高解像度映像センサーチップにおけるウエハーレベルのパッケージ構造を提案する。
本発明の技術方法はこのように実現されたものである。
高解像度映像センサーチップのウエハーレベルのパッケージ構造は、映像センサーチップとシリコン基板を含み、当該映像センサーチップは、ベース、当該ベースの第１表面に形成されるセンシング領域及び前記センシング領域の周囲に位置する一つ以上の溶接パッドを含み、前記シリコン基板は、第１平面及びそれに相対する第２平面を含み、前記シリコン基板は、第２平面が前記ベースの第１表面に貼り付けられ、前記シリコン基板におけるセンシング領域に対応する位置に前記シリコン基板を貫通する開口を設け、前記開口の底部が当該センシング領域を露出し、前記シリコン基板は、第１平面の開口の頂部に透光基板を固定し、前記透光基板の平面のサイズが開口より大きく、かつ、シリコン基板の第１平面より小さく、前記透光基板の２つ平面が、前記センシング領域の位置する平面と平行し、或はほぼ平行する。
高解像度映像センサーチップのウエハーレベルのパッケージ構造は、映像センサーチップとシリコン基板を含み、当該映像センサーチップは、ベース、当該ベースの第１表面に形成されるセンシング領域及び前記センシング領域の周囲に位置する一つ以上の溶接パッドを含み、前記シリコン基板は、第１平面及びそれに相対する第２平面を含み、前記シリコン基板は、第２平面が前記ベースの第１表面に貼り付けられ、前記シリコン基板におけるセンシング領域に対応する位置に前記シリコン基板を貫通する開口を設け、前記開口の底部が当該センシング領域を露出し、前記シリコン基板は、第１平面の開口の頂部に透光基板を固定し、前記透光基板の平面のサイズが開口より大きく、かつ、シリコン基板の第１平面より小さく、前記透光基板の２つ平面が、前記センシング領域の位置する平面と平行し、或はほぼ平行する。
本発明は、前記開口の側壁と前記センシング領域の位置する平面との二面角αの範囲が４０°≦α≦１３０°であることが好ましい。
本発明は、前記シリコン基板の厚さの範囲が１００μｍ〜５００μｍであることが好ましい。
本発明は、前記透光基板がＩＲ光学のめっき膜のガラスであることが好ましい。
本発明は、前記シリコン基板の第１平面は、前記開口と前記基板の辺縁の空間とを連通するガス溝を少なくとも一つ形成することが好ましい。
本発明は、前記ベースは、前記溶接パッドを露出する通路を第２表面に形成し、前記通路と前記ベースの第２表面上に溶接パッドを露出する絶縁層を形成し、前記溶接パッドを前記ベースの第２表面に電気接続する金属配線層を前記絶縁層及び溶接パッドの露出面に形成し、前記金属配線層に、金属配線層の酸化或は腐蝕を防止する保護層を形成することが好ましい。
本発明における有益な効果は以下の通りである。本発明は高解像度映像センサーチップにおけるウエハーレベルのパッケージ構造を提供する。シリコン基板の設定により、センシング領域と透光基板との間の間隙に高解像度映像センサーチップの要求を満足させることを保証することができ、当該比較的大きな間隙がセンシング領域に対する透光基板の粒子の影響を低減する。シリコン基板における開口の頂部のサイズを開口の底部のサイズより小さくすることにより、透光基板の設置の自由度を増加することができる。シリコン基板における開口頂部のサイズを開口の底部より大きくすることにより、効果的に高解像度映像センサーチップのフレア、ゴーストなどの影響を低減することができる。シリコン基板は、平行し或はほぼ平行する第１平面と第２平面を有することは通常容易に保証することができ、シリコン基板の内部に凹溝を設置することにより階段を形成して透光基板を設置することと比較すると、基板の平面に透光基板を設置することは、工程の制御が簡単であり、しかも、シリコン基板に設置された透光基板の表面が平面であることを保証することができ、パッケージ構造の光学性能の目的を改善することができる。
本発明を更に明確でわかりやすくするために、図面を参照して本発明の具体的な実施の形態を詳しく説明する。説明を便宜にするように、実施例の図面における各部分は通常の比率に従って示されているものではなく、実施の形態における各部分の実際のサイズを示さない。
第一実施例
図１及び２に示されたように、高解像度映像のセンサーチップにおけるウエハーレベルのパッケージ構造は、映像センサーチップ９とシリコン基板１を含み、当該映像センサーチップは、ベース８、当該ベースに形成される第１表面のセンシング領域９０３及び前記センシング領域の周囲に位置する一つ以上の溶接パッド９０２を含み、センシング領域９０３と溶接パッド９０２が同じ媒体層９０１に位置し、一つ以上の溶接パッドとセンシング領域とが内部金属の回線を介して電気接続される。
図１及び２に示されたように、高解像度映像のセンサーチップにおけるウエハーレベルのパッケージ構造は、映像センサーチップ９とシリコン基板１を含み、当該映像センサーチップは、ベース８、当該ベースに形成される第１表面のセンシング領域９０３及び前記センシング領域の周囲に位置する一つ以上の溶接パッド９０２を含み、センシング領域９０３と溶接パッド９０２が同じ媒体層９０１に位置し、一つ以上の溶接パッドとセンシング領域とが内部金属の回線を介して電気接続される。
前記シリコン基板１は、第１平面１０１とそれに相対する第２平面１０２を含み、前記シリコン基板は、第２平面が粘着体６を介して前記ベースの第１表面に貼り付けられ、前記シリコン基板におけるセンシング領域に対応する位置に前記シリコン基板を貫通する開口２が形成され、前記開口の底部が当該センシング領域を露出し、前記シリコン基板は、第１平面の開口の頂部に透光基板７を固定し、前記透光基板における２つの平面は、前記センシング領域の位置する平面と平行し或はほぼ平行し、前記開口の側壁と前記センシング領域の位置する平面は垂直しない。つまり開口の頂部のサイズが底部のサイズより大きくて、或は、開口の頂部のサイズが底部のサイズより小さい。この第一実施例は、開口の頂部のサイズが開口の底部のサイズより小さい。
なお、高解像度映像センサーチップのセンシング領域の解像度は、５００万画素以上である。ベース８の材質はケイ素、ＧａＡｓなどの半導体のベースを含む。媒体層９０１の材質は、シリカ、窒化ケイ素或は窒素シリカを含む。開口２を形成する方法は、乾式法エッチングや湿式法エッチングを含み、ただし、湿式法エッチングは、異方導電性エッチングを含む。エッチングの工程のみにより、開口２を形成することができる。
周知の通り、シリコン基板の内部に階段を形成して透光基板を設置する構造は、階段の平面とセンシング領域の平面とが平行しない問題がある。第一実施例における前記構造においては、シリコン基板は、ケイ素ウエハー或はラッピングの減力により生成されたケイ素ウエハーを、パッケージした後に切断したものであるため、通常平行或はほぼ平行する第１平面と第２平面とを有し、シリコン基板に透光基板を設置する面が平面であることを保証することができ、透光基板をシリコン基板に固定する時に、透光基板と支持基板の接触面を、センシング領域とできるだけ平行にさせる要求を満足させることができ、透光基板の２つの平面をセンシング領域の位置する平面と平行或はほぼ平行することによりパッケージ構造の光学性能を改善することができる。
周知の通り、シリコン基板の内部に階段を形成して透光基板を設置する構造は、階段の平面とセンシング領域の平面とが平行しない問題がある。第一実施例における前記構造においては、シリコン基板は、ケイ素ウエハー或はラッピングの減力により生成されたケイ素ウエハーを、パッケージした後に切断したものであるため、通常平行或はほぼ平行する第１平面と第２平面とを有し、シリコン基板に透光基板を設置する面が平面であることを保証することができ、透光基板をシリコン基板に固定する時に、透光基板と支持基板の接触面を、センシング領域とできるだけ平行にさせる要求を満足させることができ、透光基板の２つの平面をセンシング領域の位置する平面と平行或はほぼ平行することによりパッケージ構造の光学性能を改善することができる。
第一実施例の前記構造では、開口２の頂部が狭いため、透光基板７のサイズが小さいとともに、シリコン基板の第１平面１０１における透光基板７で覆われていない部分の面積が大きく、透光基板７を固定する位置の自由度が向上する。開口２の底部の幅が広く、開口底部のセンシング領域からの距離が大きい。シリコン基板と映像センサーチップが結合される時に、結合接着剤がセンシング領域まで流れ出ることを改善し、信頼性が高まる。
好ましくは、前記開口の側壁と前記センシング領域の位置する平面との二面角αの範囲が４０°≦α≦９０°である。周知の通り、高解像度映像センサーチップにおけるパッケージ構造の上方には、レンズ３を設置し、環境光がレンズ３と透光基板７を透過し、一定の範囲の角度で開口２の空間内に入射する。より好ましくは、図３に示されたように、開口２の傾斜側壁を、レンズへの入射光の角度範囲にマッチングするように設定する。
好ましくは、前記シリコン基板の厚さの範囲が１００μｍ〜５００μｍである。そうすれば、センシング領域と透光基板との間に必要な大きい間隙をより良く満足させることができ、センシング領域に対する透光基板の粒子の影響を低減する。シリコン基板１の厚さを開口２の側壁の傾斜度に適応させることで、高解像度映像センサーのゴースト或はフレアなどを改善することができる。
好ましくは、前記透光基板が例えばＩＲフィルターガラスであるＩＲ光学のめっき膜のガラスであり、赤外線の透過を避け、映像センサーの光学性能を向上させ、透光基板は、分割された単片の基板であって、開口より大きく、かつ、シリコン基板の平面の下表面積より小さいことから、ウエハーレベルを生産する過程で、単片の透光基板を順調にケイ素ウエハーの基板の表面に貼り付けることができる。
好ましくは、前記シリコン基板の第１平面に少なくとも、前記開口と前記基板の辺縁の空間とを連通するガス溝４を刻んでいる。ガス溝４を設置する目的は、チップをパッケージする流れの真空環境で、開口２の内外の大気圧力を平衡するように開口を密封しないためである。シリコン基板の第１平面の周囲の位置には、辺縁を貫通する半封鎖ダクト５を形成し、当該半封鎖ダクトはガス溝を連通し、開口２の内外の大気圧力をよく平衡することができる。
好ましくは、図４を参照すると、溶接パッドを露出する通路１０が前記ベースの第２表面に形成され、溶接パッドを露出する絶縁層１１が前記通路と前記ベースの第２表面上とに形成され、前記絶縁層及び溶接パッドの露出面に、前記溶接パッドを前記ベースの第２表面に電気接続する金属配線層１２が形成され、前記金属配線層に金属配線層の酸化或は腐蝕を防止する保護層１３が形成され、保護層にハンダボールの位置を予め設定して開口を形成し、金属配線層のハンダボール（図示せず）と接続することにより、高解像度映像センサーチップのセンシング領域の導電をベースの第２表面まで到着させることができ、即ち、チップにベース背部と互いに連接させることが実現する。
なお、絶縁層の材料は、高分子重合の材料、シリカ、窒化ケイ素或は窒素シリカを含む。金属配線層の材質は、アルミニウム、ニッケル、金、銅、チタン、プラチナなど或はそれらの組み合わせを含む。保護層の材質は高分子の重合の材料を含む。
第二実施例
第二実施例は、第一実施例の全ての技術の特徴を含み、その相違は、開口の頂部のサイズが開口の底部のサイズより大きい。図５に示されたように、開口の側壁とセンシング領域の位置する平面との、二面角αの範囲が９０°＜α≦１３０°である。開口の頂部のサイズが底部のサイズより大きいため、センシング領域に入った入射光を、開口２の側壁で反射させることができ、当該側壁により反射して出ていくことにより、反射光が再度にセンシング領域に入る確率を低減することができて、光学性能を効果的に改善することができ、高解像度映像センサーチップのフレア、ゴーストなどの影響を低減することができる。
第二実施例は、第一実施例の全ての技術の特徴を含み、その相違は、開口の頂部のサイズが開口の底部のサイズより大きい。図５に示されたように、開口の側壁とセンシング領域の位置する平面との、二面角αの範囲が９０°＜α≦１３０°である。開口の頂部のサイズが底部のサイズより大きいため、センシング領域に入った入射光を、開口２の側壁で反射させることができ、当該側壁により反射して出ていくことにより、反射光が再度にセンシング領域に入る確率を低減することができて、光学性能を効果的に改善することができ、高解像度映像センサーチップのフレア、ゴーストなどの影響を低減することができる。
以上の実施例は参照用の図面であって、本発明の好ましい実施例を詳しく説明するためものである。当業者は、前記実施例に基づいて、形式的に行われた各種の補正や変更ができるが、本発明の実質内容を逸脱しない前提で、すべて本発明の保護範囲内に所属される。
１ シリコン基板
１０１ 第１平面
１０２ 第２平面
２ 開口
３ レンズ
４ ガス溝
５ 半封鎖ダクト
６ 粘着体
７ 透光基板
８ ベース
９ 映像センサーチップ
９０１ 媒体層
９０２ 溶接パッド
９０３ センシング領域
１０ 通路
１１ 絶縁層
１２ 金属配線層
１３ 保護層
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９ 映像センサーチップ
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１０ 通路
１１ 絶縁層
１２ 金属配線層
１３ 保護層
Claims (6)
- 映像センサーチップ（９）とシリコン基板（１）を含み、当該映像センサーチップは、ベース（８）、当該ベースの第１表面に形成されるセンシング領域（９０３）及び前記センシング領域の周囲に位置する一つ以上の溶接パッド（９０２）を含み、前記シリコン基板は、第１平面（１０１）及びそれに相対する第２平面（１０２）を含み、前記シリコン基板は、第２平面が前記ベースの第１表面に貼り付けられ、前記シリコン基板におけるセンシング領域に対応する位置に前記シリコン基板を貫通する開口（２）を設け、前記開口の底部は当該センシング領域を露出し、前記シリコン基板は、第１平面の開口の頂部に透光基板（７）を固定し、前記透光基板の平面のサイズが開口より大きく、かつ、シリコン基板の第１平面より小さく、前記透光基板の２つの平面が、前記センシング領域の位置する平面と平行し、或はほぼ平行する、ことを特徴とする高解像度映像センサーチップのウエハーレベルのパッケージ構造。
- 前記開口の側壁と前記センシング領域の位置する平面との二面角αの範囲が４０°≦α≦１３０°である、ことを特徴とする請求項１に記載の高解像度映像センサーチップのウエハーレベルのパッケージ構造。
- 前記シリコン基板の厚さの範囲は１００μｍ〜５００μｍである、ことを特徴とする請求項１に記載の高解像度映像センサーチップのウエハーレベルのパッケージ構造。
- 前記透光基板はＩＲ光学のめっき膜のガラスである、ことを特徴とする請求項１に記載の高解像度映像センサーチップのウエハーレベルのパッケージ構造。
- 前記シリコン基板の第１平面は、前記開口と前記基板の辺縁の空間とを連通するガス溝（４）を少なくとも一つ形成する、ことを特徴とする請求項１に記載の高解像度映像センサーチップのウエハーレベルのパッケージ構造。
- 前記ベースは、前記溶接パッドを露出する通路（１０）を第２表面に形成し、前記通路と前記ベースの第２表面上に溶接パッドを露出する絶縁層（１１）を形成し、前記溶接パッドを前記ベースの第２表面に電気接続する金属配線層（１２）を前記絶縁層及び溶接パッドの露出面に形成し、前記金属配線層に、金属配線層の酸化或は腐蝕を防止する保護層（１３）を形成する、ことを特徴とする請求項１に記載の高解像度映像センサーチップのウエハーレベルのパッケージ構造。
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