JP2021501983A - イメージセンサモジュール及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

本発明は、イメージセンサモジュール及びその製造方法を提供する。イメージセンサモジュールの製造方法は、キャリアウェハに複数の第１チップを接着することと、少なくともパターン化ボンディング層または透明ボンディング層を含む永久ボンディング層を各第１チップに形成することと、第２チップと各第１チップとを永久ボンディング層を介して、ボンディングし、キャリアウェハに複数のパッケージ構造を形成することとを含み、第１チップは、透明フィルタとイメージセンサのうちの一方からなり、第２チップは、透明フィルタとイメージセンサのうちの他方からなる。各パッケージ構造におけるイメージセンサは、透明フィルタに対向する感光領域を備える。【選択図】図９

Description

本発明は、イメージセンサ分野に関し、特に、イメージセンサモジュール及びその製造方法に関する。
カメラモジュールは、携帯電話、携帯情報端末、及びノートパソコンなどの様々な移動端末で広く使用される。従来のカメラモジュールは、一般に、まず相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）イメージセンサチップをプリント基板（ＰＣＢ）に接着させ、その後、ホルダーを用いて赤外線フィルタを装着し、ホルダーと赤外線フィルタとをディスペンス工程によりイメージセンサにボンディングする。最後に、モーターとレンズをホルダーに装着する。
しかし、パッケージングの間、このような製造過程はＰＣＢ上のイメージセンサを周囲の環境に直接に露出させ、その感光領域が容易に汚染されて、イメージ欠陥が生じる。そして、イメージセンサがＰＣＢに接着された後、ホルダーとホルダー上の赤外線フィルタは、イメージセンサにボンディングできて、ホルダーの構造設計及びサイズをさらに制限する。
本発明に開示されたイメージセンサモジュール及びその製造方法は、上記の問題及びその他の関連する問題を解決する方法を提供する。
本発明は、各実施例を通じてイメージセンサモジュールの製造方法を提供する。この方法は、キャリアウェハに複数の第１チップを接着することと、少なくともパターン化ボンディング層または透明ボンディング層を含む永久ボンディング層を各第１チップに形成することと、第２チップと各第１チップとを前記永久ボンディング層を介してボンディングし、前記キャリアウェハに複数のパッケージ構造を形成することとを含み、前記第１チップは、透明フィルタとイメージセンサのうちの一方からなり、前記第２チップは、前記透明フィルタと前記イメージセンサのうちの他方からなり、各パッケージ構造における前記イメージセンサは、前記透明フィルタに対向する感光領域を備える。
本発明はさらに、各実施例を通じてイメージセンサモジュールを提供する。イメージセンサモジュールは、複数の第１チップと、各第１チップ上に位置する永久ボンディング層であって、少なくともパターン化ボンディング層または透明ボンディング層を含む永久ボンディング層と、前記永久ボンディング層を介して各第１チップにボンディングすることにより、複数のパッケージ構造を形成する第２チップとを含み、前記第１チップは、透明フィルタとイメージセンサのうちの一方からなり、前記第２チップは、前記透明フィルタと前記イメージセンサのうちの他方からなり、各パッケージ構造における前記イメージセンサは、前記透明フィルタに対向する感光領域を備える。
当業者は、当該特許の具体的な実施形態、請求の範囲及び模式図を通じて、本発明の各実施例を理解することができる。
以下の図面は、各開示された実施例を解釈するための例示図であって、本発明の請求の範囲を制限するものではない。
本発明の一例示的なイメージセンサモジュールの製造方法を順次に実施して得られた構造の断面模式図を示す。 本発明の一例示的なイメージセンサモジュールの製造方法を順次に実施して得られた構造の断面模式図を示す。 本発明の一例示的なイメージセンサモジュールの製造方法を順次に実施して得られた構造の断面模式図を示す。 本発明の一例示的なイメージセンサモジュールの製造方法を順次に実施して得られた構造の断面模式図を示す。 本発明の一例示的なイメージセンサモジュールの製造方法を順次に実施して得られた構造の断面模式図を示す。 本発明の一例示的なイメージセンサモジュールの製造方法を順次に実施して得られた構造の断面模式図を示す。 本発明の一例示的なイメージセンサモジュールの製造方法を順次に実施して得られた構造の断面模式図を示す。 本発明の一例示的なイメージセンサモジュールの製造方法を順次に実施して得られた構造の断面模式図を示す。 本発明の一例示的なイメージセンサモジュールの製造方法を順次に実施して得られた構造の断面模式図を示す。 本発明の一例示的なイメージセンサモジュールの製造方法を順次に実施して得られた構造の断面模式図を示す。 本発明の他の一具体的な実施例におけるイメージセンサモジュールの例示的なパッケージ構造模式図を示す。 本発明の他の一具体的な実施例におけるイメージセンサモジュールの例示的なパッケージ構造模式図を示す。 本発明の一例示的なイメージセンサモジュールの製造方法を順次に実施して得られた構造の断面模式図を示す。 本発明のイメージセンサモジュールの例示的な製造方法のフローチャートを示す。 本発明のもう１つの例示的なイメージセンサモジュールの製造方法を順次に実施して得られた構造の断面模式図を示す。 本発明のもう１つの例示的なイメージセンサモジュールの製造方法を順次に実施して得られた構造の断面模式図を示す。 本発明のもう１つの例示的なイメージセンサモジュールの製造方法を順次に実施して得られた構造の断面模式図を示す。 本発明のもう１つの例示的なイメージセンサモジュールの製造方法を順次に実施して得られた構造の断面模式図を示す。 本発明のもう１つの例示的なイメージセンサモジュールの製造方法を順次に実施して得られた構造の断面模式図を示す。 本発明のもう１つの例示的なイメージセンサモジュールの製造方法を順次に実施して得られた構造の断面模式図を示す。 本発明のもう１つの例示的なイメージセンサモジュールの製造方法を順次に実施して得られた構造の断面模式図を示す。 本発明のイメージセンサモジュールを製造するもう１つの例示的なパッケージ構造の断面模式図を示す。 本発明のイメージセンサモジュールを製造するもう１つの例示的なパッケージ構造の断面模式図を示す。 本発明のもう１つの例示的なイメージセンサモジュールの製造方法を順次に実施して得られた構造の断面模式図を示す。
以下、本発明に開示された例示的な実施例を詳細に参照するが、当該実施例は、図面に示される。異なる図面での同じ符号は、可能な限り同一または類似の部材を示す。
本発明は、イメージセンサモジュール及びその製造方法を提供する。例えば、キャリアウェハに複数の第１チップを接着する。永久ボンディング層をそれぞれの第１チップに形成する。第２チップは、中間の永久ボンディング層を介して、各透明フィルタにそれぞれボンディングされて、キャリアウェハに複数のパッケージ構造を形成する。永久ボンディング層は、少なくともパターン化ボンディング層または透明ボンディング層を含む。ある実施例において、第１チップは、透明フィルタとイメージセンサのうちの一方からなる。第２チップは、透明フィルタとイメージセンサのうちの他方からなる。それぞれのパッケージ構造におけるイメージセンサは、透明フィルタに対向する感光領域を備える。
本発明をさらに容易に理解するために、本発明に開示されたのは、例示的な説明であり、イメージセンサモジュール及びその製造方法中の透明フィルタを第１チップとし、イメージセンサを第２チップとする。しかし、本発明の各実施例によると、イメージセンサモジュール及びその製造方法において、第１チップと第２チップとの作用及び配置は互換することができる。
例えば、仮ボンディング層または静電ボンディング工程を利用して、透明フィルタ（またはイメージセンサ）をキャリアウェハに接着させることができ、その後、透明フィルタ（またはイメージセンサ）に、例えば、パターン化ボンディング層または透明ボンディング層を含む永久ボンディング層を形成することができ、イメージセンサ（または透明フィルタ）を永久ボンディング層に接着させることにより、イメージセンサ（または透明フィルタ）は、それぞれの透明フィルタ（またはそれぞれのイメージセンサ）とボンディングされる。透明フィルタ、イメージセンサ及び永久ボンディング層は、キャリアウェハで一つのパッケージ構造を形成する。
ある実施例において、その後、キャリアウェハを除去することができる。形成されたパッケージ構造は、所望の任意の用途のために移送、運送及び保存、及び／又は追加組み立てられることができる。例えば、キャリアウェハが除去された後、パッケージ構造をＰＣＢに装着することができ、またレンズアセンブリをパッケージ構造に装着して、一つの例示的なイメージセンサモジュールを形成することができる。ある実施例において、ＰＣＢは、剛性であることができ、可撓性であることもできる。
本発明の各実施例に基づいて、図１〜２、図３Ａ〜３Ｂ、図４Ａ〜４Ｃ、図５、図６Ａ〜６Ｂ及び図８は、本発明の一例示的なイメージセンサモジュールの製造方法を順次に実施して得られた構造の断面模式図を示す。図１０、図１１Ａ〜１１Ｃ、図１２、図１３Ａ〜１３Ｂ、及び図１５は、本発明のもう１つの例示的なイメージセンサモジュールの製造方法を順次に実施して得られた構造の断面模式図を示す。図７Ａ〜７Ｂ、及び図１４Ａ〜１４Ｂは、本発明のイメージセンサモジュールを形成する例示的なパッケージ構造の断面模式図を示す。図９は、本発明のイメージセンサモジュールの例示的な製造方法のフローチャートを示す。
図９を参照すると、例示的なイメージセンサモジュールを製造する方法において、キャリアウェハ（例えば、Ｓ９１０）を提供する。図１は、キャリアウェハの構造図を示す。
図１に示されるように、キャリアウェハ１０２を提供する。前記キャリアウェハの材料は、シリコン（ｓｉｌｉｃｏｎ）、ガラス、酸化ケイ素、アルミナ、またはこれらの組み合わせを含むことができる。キャリアウェハ１０２の厚さは、約３５０μｍ〜約１０００μｍの範囲である。ある実施例において、キャリアウェハ１０２の直径は、約２００ｍｍ、３００ｍｍ等であることができる。
また図１を参照すると、選択的に、キャリアウェハ１０２に仮ボンディング層１０４を形成することができる。仮ボンディング層１０４は、例えば、放熱層、またはパッケージング過程にはパッケージ構造に支持作用を提供し、且つパッケージ構造を形成した後には分離されることができる任意の仮ボンディング層を含むことができる。
仮ボンディング層１０４は、キャリアウェハ１０２にチップ／ダイ（ｄｉｅ）／ウェハをボンディングさせるために接着メカニズムを提供することができる。キャリアウェハ１０２に仮ボンディング層１０４を形成する工程は、ラミネーション工程、コーティング工程、または印刷工程などを利用することができる。仮ボンディング層１０４の厚さは、約５０μｍ〜１５０μｍの範囲であることができる。仮ボンディング層１０４は、熱可塑性または熱弾性材料などのポリマー材料を含むことができる。仮ボンディング層１０４は、単層または多層の材料構造を含むことができる。
実施例で放熱層を使用する場合、放熱層は、多層の材料構造を含むことができる。例えば、多層の材料構造は、発泡接着剤層、感圧層、及び発泡接着剤層と感圧層との間に介在するポリエステルポリマーフィルムのようなポリマーフィルムを含むことができる。上記のすべての多層構造は、順次に積層することができる。なお、各発泡接着剤層と各感圧層に一層の剥離ライナー層（ｒｅｌｅａｓｅ ｌｉｎｅｒ ｌａｙｅｒ）を形成することができる。例えば、キャリアウェハに放熱層を接着させる前に、対応される剥離ライナー層を先に除去する。
発泡接着剤層は、加熱により発泡されることを利用してキャリアウェハを仮ボンディング層面から分離させることができる。ある実施例において、放熱層は、両面の接着剤層を備え、即ち、前記多層の材料構造である。
他の例において、放熱層は、放熱テープであることができ、室温で、前記テープは、普通の粘着テープと同等の接着性を有し、必要に応じて、容易に分離される。例えば、簡単な加熱で分離させることができる。分離させる加熱温度は、９０℃、１２０℃、１５０℃、１７０℃または仮ボンディング層１０４材料に応じて決まられたいずれか一つの適切な温度を選択することができる。
また、図９のＳ９２０を参照すると、キャリアウェハに複数の透明フィルタを接着させることができ、その構造は、図２に示された通りである。
図２を参照すると、仮ボンディング層１０４を使用しても、または使用していなくても、透明フィルタ１２０は、すべてキャリアウェハ１０２に接着またはボンディングされることができる。
透明フィルタ１２０は、基本的に光学的に透明であることができる。透明フィルタ１２０は、ガラスチップを含むことができる。例えば、透明フィルタ１２０は、ＩＲ透明フィルタ機能を有するＩＲガラスチップを含むことができる。
透明フィルタ１２０は、分割された後の複数のチップであることができる。複数の透明フィルタ１２０は、パッケージングのために、キャリアウェハ１０２に予め決定された十分に大きい間隔で分散して装着することができる。ある実施例において、透明フィルタ１２０のサイズ、キャリアウェハ１０２のサイズ、及び具体的な応用の要求に応じて、数十個の透明フィルタ１２０、または数百個の透明フィルタ１２０、さらにより多くの透明フィルタ１２０を仮ボンディング層１０４に接着させることができる。
本実施例において、グローバルアライメント法を用いて、透明フィルタ１２０をキャリアウェハ１０２に位置合わせして接着させる。例えば、グローバルアライメント法において、キャリアウェハの２箇所にチップの外側の切断を表記して、キャリアウェハと透明フィルタを位置合わせさせる。例えば、位置合わせの精度は５μｍ内にあることができる。
異なる方法を用いて透明フィルタ１２０をキャリアウェハ１０２に接着させることができる。ここで、ピックアンドプレース（ｐｉｃｋ ａｎｄ ｐｌａｃｅ）工程及び静電ボンディング工程などを含む。
例えば、ピックアンドプレースを使用することにより、透明フィルタ１２０をキャリアウェハ１０２の仮ボンディング層１０４の予め決定された位置に配置することができる。仮ボンディング層１０４に圧力を印加することができ、例えば、圧力の方向は、キャリアウェハ１０２から透明フィルタ１２０を向かう上向きであるか、または透明フィルタ１２０からキャリアウェハ１０２を向かう下向きであるか、またはそれらの組み合わせであることができる。
一例示的な実施例において、それぞれのチップに印加される圧力は、約０.２Ｎ〜約１０Ｎであり、例えば、それぞれのチップに印加される圧力は、約０.２Ｎ〜約５Ｎであり、及び時間は、約０.１秒〜約３０秒であり、例えば、約０.５秒〜約５秒である室温と圧力条件を使用して、透明フィルタ１２０を仮ボンディング層１０４に接着させる。
他の例において、任意の仮ボンディング層を使用していない条件において、静電ボンディング工程を利用して、透明フィルタ１２０をとキャリアウェハ１０２の予め決定された位置に配置することができる。言い換えれば、仮ボンディング層１０４を省略する。
静電ボンディング工程において、キャリアウェハは、電源の陽極に接続されることができ、透明フィルタは、電源の陰極に接続されることができる。その後、電源を入れて電圧を印加することができる。また、透明フィルタ／キャリアウェハを加熱することができる。電圧を印加する場合、キャリアウェハ（例えば、シリコンウェハ）と透明フィルタ（例えば、ガラスチップ）との間に生成された巨大な静電引力は、これらを緊密に接触させて、ボンディングに有利である。
また図９のＳ９３０を参照すると、透明フィルタに永久ボンディング層を形成することができる。例えば、前記永久ボンディング層は、パターン化ボンディング層または透明ボンディング層を含む。
ある実施例において、図３Ａ〜３Ｂに示されるように、永久ボンディング層は、パターン化ボンディング層であることができる。他の実施例において、図１０に示されるように、永久ボンディング層は、透明ボンディング層であることもできる。本発明の各実施例において、任意の適用されるボンディング層はすべてパッケージ構造を形成するために使用されることができる。
図３Ａ〜３Ｂを参照すると、対応する透明フィルタ１２０にパターン化ボンディング層１３０２が形成されることができる。例えば、図３Ｂに示されるように、透明フィルタ１２０に形成されたパターン化ボンディング層１３０２をコファダム（ｃｏｆｆｅｒｄａｍ）とし、前記コファダムは、少なくとも透明フィルタ１２０の表面面積を部分的に囲むか、閉鎖する。
それぞれの透明フィルタに形成されたパターン化ボンディング層１３０２は、後に後続的にボンディングされるイメージセンサの感光領域に位置合わせされる。パターン化ボンディング層１３０２中のそれぞれのパターンは、所定の幅のコファダムを備えることができ、例えば、前記幅は、５０μｍより大きいため、後続の透明フィルタとイメージセンサに十分な支持と安定性を提供することができる。パターン化ボンディング層１３０２は、所定の厚さを備えることができる。透明フィルタ１２０の表面面積に応じて、厚さは、約２０μｍ〜約１０００μｍであることができ、例えば、約２０μｍ〜約６００μｍであることができ、または約２０μｍ〜約６０μｍであることができる。パターン化ボンディング層１３０２は、単層構造であることができ、多層構造であることもできる。パターン化ボンディング層１３０２の厚さは、透明フィルタ１２０と後続的にボンディングされるチップとの間の距離によって決定されることができ、例えば、前記チップは、イメージセンサである。
ある実施例において、フォトリソグラフィ工程を利用してパターン化ボンディング層１３０２を形成することができる。例えば、パターン化ボンディング層は、パターン化ドライフィルムを含むことができる。パターン化ドライフィルムを形成する過程は、それぞれの透明フィルタに一層のドライフィルムを形成し、フォトリソグラフィ工程を利用してドライフィルムをパターン化して、パターン化ドライフィルムを形成することを含むことができる。
パターン化ボンディング層１３０２がパターン化ドライフィルムである場合、パターン化ドライフィルムは、多層構造を含むことができ、前記多層構造は、多層のポリマー層の中間に介在された一層の感光層を含む。ここで、ポリマー層は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）層またはポリエステルポリマー層（ＰＥ）、または任意の適用されるポリマー層であることができる。感光層は、感光材料の合成モノマー、光重合開始剤、ポリマー接着剤、及び添加剤（例えば、触媒、及び染料）を含むことができる。合成モノマーは、パターン化ボンディング層の組成成分の一つである。
一例示的なフォトリソグラフィ過程の実施例において、透明フィルタ１２０の表面に一層のドライフィルムを形成することができ、選択的に、ドライフィルムは、仮ボンディング層１０４であることができ、キャリアウェハ１０２の任意の部位に露出された表面にドライフィルムを形成することができる。ドライフィルムの形成条件は、約５０Ｐａ〜約５００Ｐａの真空、約８０℃〜約１３０℃の温度である。ドライフィルムは、約１１０℃〜約１５０℃の温度及び約８０秒〜約２００秒の時間の条件で、予備焼成（ｐｒｅ−ｂａｋｅ）する。その後、前記ドライフィルムは、約８００ｍＪ／ｃｍ2〜約１５００ｍＪ／ｃｍ2の放射密度の条件で露出工程を経る。
露出過程後、パターン化ドライフィルムを約１１０℃〜約１５０℃の温度及び約８０秒〜約２００秒の時間の条件において、さらに焼成する。その後、前記パターン化ドライフィルムは、現像工程を経るが、その条件は、イソプロパノール溶液で約１００秒〜約３００秒間進行する。またはプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）溶液で約６０秒〜約２００秒間進行し、最後に、ＩＰＡすすぎ過程を経る。
他の実施例において、スクリーン印刷工程を利用してパターン化ボンディング層１３０２を形成することができる。任意の適用される材料はすべて、スクリーン印刷工程によってパターン化ボンディング層を形成することができる。前記適用される材料の例としては、構造接着剤、ＵＶ両面ボンディング層、透明接着剤、またはこれらの組み合わせである。構造接着剤は、２成分型軟性エポキシ樹脂接着剤のようなエポキシ系接着剤であることができる。他の適用される材料も使用されることができ、上記の材料に限定されない。
本発明の実施例において、透明フィルタをイメージセンサとボンディングさせるパターン化ボンディング層１３０２がＵＶ両面ボンディング層である場合、ＵＶ−硬化プリカーサは、透明フィルタにコーディングされた後、パターン化されることができる。ＵＶ−硬化プリカーサのパターン化過程は、ＵＶ放射及び／又は加熱を含まない任意の工程を利用することができる。例えば、フォトリソグラフィ工程を通じて、ＵＶ硬化プリカーサをパターン化することができない。逆に、スクリーン印刷工程又はＵＶ放射及び／又は加熱を含まない任意の工程を利用して、各透明フィルタ上のＵＶ−硬化プリカーサをパターン化することができる。
一実施例において、ＵＶ−硬化プリカーサは、図３Ａに示すパターンに類似するパターンを備えることができる。パターン化後のＵＶ−硬化プリカーサは、イメージセンサに接着された後に再び硬化される。硬化された後、透明フィルタは、対応するイメージセンサとボンディングされることができる。使用されたＵＶ−硬化プリカーサ材料に基づいて、対応するＵＶ放射を利用してＵＶ硬化ボンディング層を形成する。
一実施例において、静電ボンディング工程が、キャリアウェハに透明フィルタを接着することに利用された場合、それぞれの透明フィルタの永久ボンディング層として、適切なスクリーン印刷工程（例えば、対照的に、フォトリソグラフィ工程は、透明フィルタとキャリアウェハとの間の静電引力を妨害することができる）を利用してパターン化ボンディング層１３０２を形成することができる。
本発明に開示された永久ボンディング層は、透明ボンディング層を含むことができる。例えば、図１０を参照すると、透明フィルタ１２０に透明ボンディング層１３０６を形成することができる。キャリアウェハ１０２の全表面において、透明ボンディング層１３０６は、キャリアウェハの全表面のすべての透明フィルタ１２０を部分的に覆うか、または全部覆うことができる。ある実施例において、透明ボンディング層１３０６は、複数の透明ボンディング層（図示せず）に「分割」されるか、または切断されて、それぞれの透明ボンディング層がぞれぞれのパッケージ構造に対応するようにすることができる。
透明ボンディング層１３０６は、イメージセンサを収容するための両面ボンディング層を備えることができ、それにより、それぞれのイメージセンサと対応する透明フィルタをボンディングさせる。
また図９のＳ９４０を参照すると、イメージセンサを透明フィルタの永久ボンディング層に接着して、イメージセンサは、対応する透明フィルタにボンディングされることができる。従って、透明フィルタをイメージセンサとボンディングさせて、キャリアウェハにパッケージ構造を形成する。
ある実施例において、イメージセンサは、ＣＩＳチップであることができ、前記ＣＩＳチップは、ＣＭＯＳイメージセンサまたは電荷結合素子（ＣＤＤ）イメージセンサを含む。
ある実施例において、図４Ａ〜４Ｃに示されるように、パッケージ構造は、透明フィルタ、イメージセンサ、及びパターン化ボンディング層によって囲まれた一つのキャビティを含む。図４Ａは、図３Ａの構造図によるパッケージ構造を示す。図４Ｂ〜４Ｃは、一例示的なパッケージ構造がキャリアウェハに投影された平面図を示す。
図４Ａ〜４Ｃを参照すると、イメージセンサ１４０は、それぞれの透明フィルタ１２０のパターン化ボンディング層１３０２にボンディングされて、キャビティ２４を備えるパッケージ構造２３４を形成する。
図４Ｂ〜４Ｃに示されるように、イメージセンサ１４０の正面に一つの感光領域１４４及び複数の接続パッド１４６ｂ／接続パッド１４６ｃを有するパッド領域を備えることができる。接続パッド１４６ｂ／接続パッド１４６ｃは、イメージセンサ１４０と外部回路を接続させることができる。
一実施例において、イメージセンサ１４０は、正面が下向きとなって、感光領域１４４を透明フィルタ１２０のパターン化ボンディング層１３０２に囲まれた領域に位置合わせさせた後、透明フィルタ１２０のパターン化ボンディング層１３０２とボンディングされることができる。前記ボンディング過程は、焼成過程を含むことができる。ボンディング過程において、位置合わせの精度は具体的な応用に応じて決定することができる。例えば、イメージセンサ１４０とパターン化ボンディング層１３０２が位置合わせされた場合、イメージセンサ１４０の感光領域１４４は、精度範囲内で、パターン化ボンディング層１３０２によって囲まれた透明フィルタ１２０の表面面積に位置合わせされるか、またはポジショニングされる。
一実施例において、約１３０℃〜約１７０℃の温度及び、例えば、約０.５分間〜約５分間のような約０.１分間〜約５分間の時間の条件において、イメージセンサ１４０をパターン化ボンディング層１３０２と位置合わせさせて接着させることができる。その後、約１６０℃〜約２００℃の温度において、約０.５時間〜約３時間焼成する。
従って、イメージセンサ１４０の感光領域１４４は、キャビティ２４内に露出され、また感光領域１４４の内面で透明フィルタ１２０に対向することができる。従って、イメージセンサ１４０の感光領域１４４は、本発明のパッケージ構造製造過程の初期過程から保護されて周辺環境の影響を受けないことができる。例えば、ダスト粒子の汚染を受けないことができる。
図４Ｂ〜４Ｃに示すパッケージ構造２３４の平面図の投影を参照すると、キャビティ２４において、イメージセンサ１４０の感光領域１４４の面積は、透明フィルタ１２０の面積より小さいことができ、また前記感光領域１４４の面積は、透明フィルタ１２０の面積内に位置する。ある状況において、キャビティ２４、感光領域１４４、透明フィルタ１２０の露出面積、及び／又はパターン化ボンディング層１３０２は、同じ軸に対して中央に配置されることができ、本発明の各実施例において、任意の他の適切な格式もすべて適用することができる。
図４Ｂ（例えば、図７Ａを一緒に参照する）を参照すると、ある実施例において、イメージセンサ１４０に形成された複数の接続パッド１４６ｂは、パターン化ボンディング層１３０２とイメージセンサ１４０をボンディングさせたボンディング領域外に位置することができる。例えば、少なくとも接続パッド１４６ｂは、パターン化ボンディング層１３０２とイメージセンサ１４０をボンディングさせたボンディング領域を部分的に囲むことができる。
図４Ｃ（例えば、図７Ｂを一緒に参照する）を参照すると、他の実施例において、イメージセンサ１４０に形成された複数の接続パッド１４６ｃは、イメージセンサ１４０と透明フィルタ１２０のボンディング領域に少なくとも部分的に重なることができる。例えば、パターン化ボンディング層１３０２は、少なくとも部分的にイメージセンサ１４０の接続パッド１４６ｃにある位置でイメージセンサ１４０とボンディングされることができる。従って、複数の接続パッド１４６ｃは、イメージセンサ１４０と透明フィルタ１２０との間に少なくとも部分的に介在されることができる。
このように、複数の接続パッド１４６のイメージセンサ１４０が一旦形成されると、パターン化ボンディング層１３０２は、接続パッド１４６の内側または部分的に／全体的にイメージセンサ１４０の接続パッド１４６に形成されることができる。ある場合において、キャビティ２４内によくパッケージされるように、感光領域１４４に十分なスペースを残し、パターン化ボンディング層１３０２の幅は調節することができる。例えば、図４Ｂ（例えば、図７Ａを一緒に参照する）中のパターン化ボンディング層１３０２の幅は、図４Ｃ（例えば、図７Ｂを一緒に参照する）中のパターン化ボンディング層１３０２の幅より小さいことができる。他の場合において、パッケージ構造の全体のサイズ及び構造は調整されることができる（例えば、図１４Ａに示されるように）。また、異なるパッケージ構造におけるキャビティは、異なるサイズ及び形状を有することができる。
接続パッドの製造材料は、銅、金、銅−ニッケル合金、銅−銀合金、銅−金合金、はんだ、錫−銀またはこれらの組み合わせであることができる。
ある実施例において、形成されたパッケージ構造は、キャビティを含まなくてもよい。例えば、図１１Ａ〜１１Ｃに示されるように、パッケージ構造２６４は、透明フィルタ１２０と、イメージセンサ１４０と、及び透明フィルタ１２０とイメージセンサ１４０との間に介在してそれらのボンディングさせる透明ボンディング層１３０６とを含むことができる。図１１Ａに示されたパッケージ構造は、図１０に示された構造に基づく。図１１Ｂ〜１１Ｃは、例示的なパッケージ構造がキャリアウェハに投影された平面図を示す。
図１１Ａ〜１１Ｃを参照すると、イメージセンサ１４０とそれぞれの透明フィルタ１２０の透明ボンディング層１３０６をボンディングして、パッケージ構造２３４を形成することができる。キャリアウェハの全表面において、透明ボンディング層１３０６は、透明フィルタ１２０を部分的に覆うか、または全部覆うことができる。ある実施例において、透明ボンディング層１３０６は、複数の透明ボンディング層（図示せず）に「分割」されるか、または切断されて、それぞれの透明ボンディング層がぞれぞれのパッケージ構造に対応するようにすることができる。
パッケージ構造２３４において、イメージセンサ１４０と透明フィルタ１２０との距離は、透明ボンディング層１３０６の厚さと同じ（または、小さい）ことができる。
イメージセンサ１４０的正面は、正面に感光領域１４４及び複数の接続パッド１４６ｂ／接続パッド１４６ｃを有する一つのパッド領域を備えることができる。接続パッド１４６ｂ／接続パッド１４６ｃは、イメージセンサ１４０及び対応される外部回路を接続させることができる。
一実施例において、イメージセンサ１４０は、正面が下向きとなって、感光領域１４４を、精度範囲内で、透明フィルタ１２０の対応する領域に位置合わせさせる。イメージセンサ１４０の感光領域１４４は、透明フィルタ１２０に対向する。従って、イメージセンサ１４０の感光領域１４４は、本発明のパッケージ構造製造過程の初期過程から保護されて周辺環境の影響を受けないことができる。例えば、ダスト粒子の汚染を受けないことができる。
ある実施例において、図１１Ｂ（例えば、図１４Ａを一緒に参照する）に示されるように、イメージセンサ１４０の複数の接続パッド１４６ｂは、イメージセンサ１４０と透明フィルタ１２０のボンディング領域外に位置することができる。例えば、接続パッド１４６ｂは、ボンディングされた透明フィルタ１２０の周りを少なくとも部分的に囲むように形成されることができる。
他の実施例において、図１１Ｃ（例えば、図１４Ｂを一緒に参照する）に示されるように、イメージセンサ１４０の複数の接続パッド１４６ｃは、イメージセンサ１４０と透明フィルタ１２０のボンディング領域位置合わせされて、少なくとも部分的に重なることができる。例えば、少なくとも複数の接続パッド１４６ｃは、イメージセンサ１４０と、透明フィルタ１２０とボンディングされるパターン化ボンディング層１３０２との間に部分的に介在されることができる。
また図９のＳ９５０を参照すると、キャリアウェハを除去して、複数のパッケージ構造を提供することができる。図５は、前記パッケージ構造の関連する構造を示す。
図５及び図１２に示されるように、キャリアウェハ１０２を透明フィルタ１２０から除去して、仮ボンディング層１０４に２つのパッケージ構造２３４／パッケージ構造２６４を残すことができる。例えば、使用された材料に応じて、仮ボンディング層１０４は、加熱されて、仮ボンディング層１０４からキャリアウェハ１０２を分離することができる。一実施例において、分離する加熱条件として、温度は、約１５０℃〜約２５０℃であり、加熱時間は、約１分間〜約１０分間である。
他の実施例において、仮ボンディング層は省略される。静電ボンディング工程を利用して透明フィルタとキャリアウェハをボンディングさせる。透明フィルタとキャリアウェハとの間に印加された電圧を除去すると、透明フィルタからキャリアウェハを分離することができる。
また図９のＳ９６０を参照すると、イメージセンサを支持部材に装着するために、複数のパッケージ構造をひっくり返すことができる。
図６Ａ〜６Ｂ和及び１３Ａ〜１３Ｂに示されるように、それぞれのパッケージ構造２３４／パッケージ構造２６４は、反転して、イメージセンサ１４０を支持部材１０６に装着することができ、例えば、支持部材１０６の粘着テープ１０８によって装着される。さらに、フレーム１０９は、粘着テープ１０８によって支持部材１０６の上部に装着されることができる。フレーム１０９は、支持部材１０６の上部に少なくとも部分的に位置することができる。フレーム１０９は、円形状であることができ、支持部材１０６の複数のパッケージ構造２３４を囲む。
各実施例において、支持部材１０６の粘着テープ１０８と仮ボンディング層１０４とは、同一であることができ、異なることもでき、任意の適用される接着剤はすべて使用されることができる。ある状況において、透明フィルタ１２０がＩＲガラスチップである場合、パッケージ構造２３４／パッケージ構造２６４が反転した後、ＩＲガラスチップの一層の表面フィルムが除去されることができる。
室温で、パッケージ構造２３４／パッケージ構造２６４に追加的な組み立てを容易にするために、複数のパッケージ構造２３４／パッケージ構造２６４は、支持部材１０６に反転して装着されることができる。
本発明の実施例によると、図７Ａ〜７Ｂは、例示的なパッケージ構造２３４を示し、図１４Ａ〜１４Ｂは、例示的なパッケージ構造２６４を示す。パッケージ構造は、チップサイズパッケージ（ＣＳＰ）を含む。
図示されたように、イメージセンサ１４０は、感光領域１４４及び複数の接続パッド１４６含む正面を備える。
図７Ａ〜７Ｂに示されたパッケージ構造２３４において、イメージセンサ１４０の感光領域１４４は、キャビティ２４内に露出され、またパターン化ボンディング層１３０２に囲まれた透明フィルタ１２０に対向することができる。従って、感光領域１４４は、保護されて周辺環境の汚染を受けないことができる。マイクロレンズ１４８は、イメージセンサ１４０の感光領域に配置されることができ、その面積は、透明フィルタ１２０がキャビティ内に露出された面積より小さい。
図１４Ａ〜１４Ｂに示されたパッケージ構造２６４において、イメージセンサ１４０の感光領域１４４は、透明ボンディング層１３０６に配置され、透明フィルタ１２０に対向するため、保護されて周辺環境の汚染を受けないことができる。マイクロレンズ１４８は、イメージセンサ１４０の感光領域１４４に設置されることができる。
パッケージ構造２３４／パッケージ構造２６４において、イメージセンサ１４０の接続パッド１４６は、イメージセンサ１４０と関連する外部回路を接続させることができる。
図７Ａ及び１４Ａに示されるように、ある実施例において、イメージセンサ１４０の接続パッド１４６は、イメージセンサ１４０と透明フィルタ１２０をボンディングさせたボンディング領域外に位置することができ、または前記ボンディング領域の周りを少なくとも部分的に囲むことができる。ある状況において、パッケージ構造の全体のサイズ及び構造は調整されることができる。また、異なるパッケージ構造におけるキャビティは、異なるサイズ及び形状を有することができる。キャビティのサイズ及び形状は、異なるパッケージ構造において異なることができる。例えば、図７Ａ（例えば、図４Ｂに示されるように）において、パッケージ構造は、透明フィルタ１２０とイメージセンサ１４０をボンディングさせるために、パターン化ボンディング層１３０２の幅は、減少されることができる。また、例えば、図１４Ａに示されるように、サイズが減少された透明フィルタ１２０とイメージセンサ１４０をボンディングさせて、イメージセンサ１４０の接続パッド１４６がボンディング領域外に位置させることができる。
他の実施例において、図７Ｂ及び図１４Ｂに示されるように、イメージセンサ１４０の接続パッド１４６は、イメージセンサ１４０と透明フィルタ１２０との間に少なくとも部分的に介在されることができる。
図８及び図１５を参照すると、例示的なイメージセンサモジュールの分解図を示し、ここで、本発明の各実施例によって得られたパッケージ構造を含む。パッケージ構造の実施例は、図４Ａ〜４Ｃ、図５、図６Ａ〜６Ｂ、図７Ａ〜７Ｂ、図１１Ａ〜１１Ｃ、図１２、図１３Ａ〜１３Ｂ、及び図１４Ａ〜１４Ｂに示された関連する構造を含む。
例えば、パッケージ構造２３４／パッケージ構造２６４は、接続層１７０に配置されることができ、前記接続層１７０は、プリント基板（ＰＣＢ）１８０に配置される。
パッケージ構造において、イメージセンサ１４０の接続パッド（図４Ｂ〜４Ｃ、図７Ａ〜７Ｂ、図１１Ｂ〜１１Ｃ、及び図１４Ａ〜１４Ｂに示す）は、ボンディング領域外に位置することができ、そしてボンディング線１９０と接続される。ボンディング線１９０は、パッケージ構造のイメージセンサ１４０とＰＣＢ１８０との回路接続を提供することができ、ボンディング線ＰＣＢの接続層１７０に接続される。選択的に、ボンディング線１９０は、一層の保護材料または金型によって覆われることができる（図示せず）。
図８及び図１５におけるイメージセンサモジュールは、レンズアセンブリをさらに含むことができる。前記レンズアセンブリは、レンズ２１２、レンズバレル２１４、及び／又は支持要素２１６をさらに含むことができる。レンズバレル２１４は、レンズ２１２の焦点距離を調節できるように設定される。
支持要素２１６は、接続層１７０（及び／又はプリント基板（ＰＣＢ）１８０）に装着されることができる。支持要素２１６は、パッケージ構造に位置され、接続層１７０のパッケージ構造を囲む。支持要素２１６は、レンズバレル２１４と接続層１７０（及び／又はプリント基板（ＰＣＢ）１８０）との間に配置されることができる。本発明で開示されたパッケージ構造において、支持要素２１６は、レンズバレル２１４を機械的に支持することができる。
従来のガラスチップを支持するホルダーとは異なり、支持要素２１６は、任意のチップも保持しないため、更に簡単な構造と減少されたサイズを有することができる。例えば、イメージセンサモジュールにおいて、レンズアセンブリの支持要素２１６は、さらに単純化された後、前記支持素子の高さは、０.４ｍｍまたは０.４ｍｍより小さいほど減少されることができる。支持要素２１６は、例えば、プラスチック、ゴム、セラミック、及び他の適用される材料で製造されることができる。
従って、まず、透明フィルタとイメージセンサをボンディングする製造方法は、パッケージ構造がチップのサイズを有するようにすることができる。パッケージ構造において、イメージセンサの感光領域の内面は、透明フィルタに対向するため、後続の製造過程において、感光領域保護されて周辺環境の汚染を受けないことができる。従って、パッケージ構造の生産量が向上される。
本発明に開示されたモジュール及び製造方法において、イメージセンサモジュールのレンズアセンブリの支持要素は、簡略化された支持素子を使用することができる。これは、イメージセンサチップと透明フィルタチップが先に一体にボンディングされてパッケージ構造を形成するので、支持要素によって任意のチップを保持する必要がない。
各実施例は、携帯電話、携帯情報端末、及びノートパソコンなどの様々な移動端末をさらに含む。これらの実施例には、本発明の簡略化された構造と縮小されたサイズを有するイメージセンサモジュールが含まれる。
本発明に開示された実施例は、単に例示的なものである。他の応用、利点、変更、修正、または本発明に開示された実施例と均等な部分は、当業者にとって自明なことであるので、すべて本発明の保護範囲内に属する。

Claims (20)

  1. イメージセンサモジュールの製造方法であって、
    キャリアウェハに複数の第１チップを接着することと、
    少なくともパターン化ボンディング層または透明ボンディング層を含む永久ボンディング層を各第１チップに形成することと、
    第２チップと各第１チップとを前記永久ボンディング層を介してボンディングし、前記キャリアウェハに複数のパッケージ構造を形成することとを含み、
    前記第１チップは、透明フィルタとイメージセンサのうちの一方からなり、
    前記第２チップは、前記透明フィルタと前記イメージセンサのうちの他方からなり、
    各パッケージ構造における前記イメージセンサは、前記透明フィルタに対向する感光領域を備える、
    イメージセンサモジュールの製造方法。
  2. 前記第２チップをボンディングした後、前記キャリアウェハを除去することを含む、
    請求項１に記載のイメージセンサモジュールの製造方法。
  3. 前記キャリアウェハを除去した後、前記パッケージ構造における前記第２チップを、剛性プリント基板または可撓性プリント基板を含むプリント基板（ＰＣＢ）に装着することを含む、
    請求項２に記載のイメージセンサモジュールの製造方法。
  4. 前記イメージセンサは、正面を備え、
    前記正面は、
    前記感光領域及び複数の接続パッドを含み、
    前記接続パッドは、前記イメージセンサと前記透明フィルタとがボンディングされたボンディング領域またはボンディング領域外に位置する、
    請求項１に記載のイメージセンサモジュールの製造方法。
  5. 前記永久ボンディング層が前記透明ボンディング層である場合、前記パッケージ構造における前記第１チップと前記第２チップとの距離は、前記透明ボンディング層の厚さ以下である、
    請求項１に記載のイメージセンサモジュールの製造方法。
  6. 前記透明ボンディング層は、透明接着剤を含む、
    請求項５に記載のイメージセンサモジュールの製造方法。
  7. 前記透明ボンディング層は、前記キャリアウェハの全表面に位置する複数の前記第１チップを覆う、
    請求項５に記載のイメージセンサモジュールの製造方法。
  8. 前記永久ボンディング層が前記パターン化ボンディング層である場合、各パッケージ構造における前記パターン化ボンディング層、前記イメージセンサ及び前記透明フィルタによって、キャビティを形成し、前記イメージセンサの前記感光領域は、前記キャビティ内に露出される、
    請求項１に記載のイメージセンサモジュールの製造方法。
  9. フォトリソグラフィ工程によって前記パターン化ボンディング層を形成することを含む、
    請求項１に記載のイメージセンサモジュールの製造方法。
  10. 前記パターン化ボンディング層は、パターン化ドライフィルムを含み、
    前記パターン化ドライフィルムは、
    各第１チップにドライフィルムを形成して、
    前記フォトリソグラフィ工程によって前記ドライフィルムをパターン化して形成される、
    請求項９に記載のイメージセンサモジュールの製造方法。
  11. スクリーン印刷工程によって前記パターン化ボンディング層を形成することを含み、
    前記パターン化ボンディング層は、構造接着剤、ＵＶ両面ボンディング層、透明接着剤、またはこれらの組み合わせを含む、
    請求項１に記載のイメージセンサモジュールの製造方法。
  12. 前記キャリアウェハに複数の前記第１チップを接着することは、
    前記キャリアウェハに仮ボンディング層を設置することと、
    複数の前記第１チップを前記仮ボンディング層に接着することとを含む、
    請求項１に記載のイメージセンサモジュールの製造方法。
  13. 前記仮ボンディング層は、放熱層を含み、
    前記放熱層は、多層構造の両面接着剤層を備え、
    前記多層構造は、発泡接着剤層、感圧層及び前記発泡接着剤層と前記感圧層との間に介在されたポリマーフィルムを含む、
    請求項１２に記載のイメージセンサモジュールの製造方法。
  14. 複数の前記第１チップを前記キャリアウェハに接着させることは、静電ボンディング工程を含み、
    各第１チップに前記永久ボンディング層を形成することは、スクリーン印刷工程を含む、
    請求項１に記載のイメージセンサモジュールの製造方法。
  15. 前記永久ボンディング層がＵＶ両面ボンディング層を含む場合、前記永久ボンディング層を各第１チップに形成する工程及び前記第２チップと各透明フィルタとをボンディングさせる工程は、
    各第１チップにＵＶ硬化プリカーサをコーティングすることと、
    スクリーン印刷工程によって、前記ＵＶ硬化プリカーサをパターン化させることと、
    各第１チップにおける前記ＵＶ硬化プリカーサに前記第２チップを配置させることと、
    前記第１チップと前記第２チップとの間に位置する前記ＵＶ硬化プリカーサを硬化させることにより、前記ＵＶ両面ボンディング層を前記永久ボンディング層として形成することとを含む、
    請求項１に記載のイメージセンサモジュールの製造方法。
  16. 前記第２チップと前記第１チップとを前記永久ボンディング層を介してボンディングさせることは、
    約１３０℃〜約１７０℃の温度、及び０.１分間〜５分間のボンディング時間の条件で、前記イメージセンサと各透明フィルタとをパターン化ドライフィルムを介してボンディングさせる、
    請求項１に記載のイメージセンサモジュールの製造方法。
  17. 前記プリント基板に装着された支持要素を含むレンズアセンブリを各パッケージ構造に装着し、
    前記支持要素は、前記パッケージ構造の上方に位置する、
    請求項３に記載のイメージセンサモジュールの製造方法。
  18. イメージセンサモジュールであって、
    複数の第１チップと、
    各第１チップ上に位置する永久ボンディング層であって、少なくともパターン化ボンディング層または透明ボンディング層を含む永久ボンディング層と、
    前記永久ボンディング層を介して各第１チップにボンディングすることにより、複数のパッケージ構造を形成する第２チップとを含み、
    前記第１チップは、透明フィルタとイメージセンサのうちの一方からなり、前記第２チップは、前記透明フィルタと前記イメージセンサのうちの他方からなり、各パッケージ構造における前記イメージセンサは、前記透明フィルタに対向する感光領域を備える、
    イメージセンサモジュール。
  19. 前記イメージセンサは、正面を備え、
    前記正面は、
    前記感光領域及び複数の接続パッドを含み、
    前記接続パッドは、前記イメージセンサと前記透明フィルタがボンディングされたボンディング領域またはボンディング領域外に位置する、
    請求項１８に記載のイメージセンサモジュール。
  20. 前記永久ボンディング層が前記パターン化ボンディング層である場合、前記永久ボンディング層は、ドライフィルム、構造接着剤、ＵＶ両面ボンディング層、透明接着剤、またはこれらの組み合わせを含み、
    前記永久ボンディング層が前記透明ボンディング層である場合、前記パッケージ構造における前記第１チップと前記第２チップとの距離は、前記透明ボンディング層の厚さ以下であり、前記透明ボンディング層は、複数の前記第１チップの全部を覆う透明接着剤を含む、
    請求項１８に記載のイメージセンサモジュール。
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