KR100572487B1 - 이미지 센서 패키지 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이미지 센서 패키지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 센싱부 및 전극 패드를 포함한 이미지 센서 구성 성분이 형성된 제 1 면과 제 1 면에 대향된 제 2 면으로 전극 패드를 연결하는 관통전극을 간단한 공정으로 형성하고 제 2 면에 노출된 관통전극 상에 솔더 범프를 형성하여 이미지 센서 구성 성분이 없는 제 2 면에 이방성 도전필름을 부착하거나 초음파 본딩을 할 수 있는 이미지 센서 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 상기 목적은 다수의 전극 패드를 포함한 이미지 센서 구성 성분이 형성된 제 1 면 및 상기 제 1 면에 대향된 제 2 면을 포함하는 기판의 상기 제 1 면에 투명 기판을 부착하는 단계, 상기 제 2 면으로부터 상기 전극 패드까지 관통하는 관통홀을 형성하는 단계, 상기 관통홀을 도전체로 매립하여 관통전극을 형성하는 단계, 상기 제 2 면 상에 상기 관통전극과 연결되는 솔더 범프를 형성하는 단계 및 상기 기판 및 유리 기판을 다이싱하여 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지 제조방법에 의해 달성된다.
따라서, 본 발명의 이미지 센서 패키지 및 그 제조방법은 전극 패드까지 연결되는 관통전극을 간단한 공정으로 형성한 후 이미지 센서 구성 성분이 없는 제 2 면에 솔더 범프를 형성하고 이방성 도전필름을 부착하거나 초음파 본딩에 의해 외부 회로와 연결함으로써 패키징 공정 시 수율을 향상시키고 공정을 간소화하며 소형의 패키지를 가능하게 하는 효과가 있다.
이미지 센서 패키지, 관통전극, 전해도금, CMOS 이미지 센서(CIS;CMOS Image Sensor), 이방성 도전필름, 연성 회로기판(FPC;Flexible Printed Circuit board)
Description
도 1은 종래 기술에 의한 CMOS 이미지 센서(CIS;CMOS Image Sensor) 칩을 사용한 카메라 모듈을 나타낸 도면.
도 2a 내지 도 2e는 종래 기술에 의한 이미지 센서 패키지 제조 공정에 대한 단면도.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 패키지 제조 공정에 대한 단면도.
도 4a 내지 도 4h는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이미지 센서 패키지 제조 공정에 대한 단면도.
도 5는 본 발명에 의한 CMOS 이미지 센서(CIS;CMOS Image Sensor) 칩을 사용한 카메라 모듈을 나타낸 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100, 500 : 렌즈 101, 501 : 렌즈 하우징
103, 503a : 연성 회로기판(FPC;Flexible Printed Circuit board)
104, 504 : 이방성 도전필름
104, 504 : 이방성 도전필름
105, 505 : CMOS 이미지 센서(CIS;CMOS Image Sensor) 칩
106, 506 : 센싱부
106, 506 : 센싱부
120a, 520a : 외부 전극 패드 120b, 520b : 솔더 범프
503b : 인쇄회로기판
200, 300, 400 : 기판 201, 301, 404 : 전극 패드
202, 302, 405 : 센싱부 203, 203a, 303, 406 : 에폭시
204, 304, 407 : 투명 기판 210, 306, 408 : 솔더 범프
250, 350, 450 : 절단면 305, 401 : 관통홀
305a, 401a : 관통전극 310, 402 : 전해도금용 전극
본 발명은 이미지 센서 패키지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 센싱부 및 전극 패드를 포함한 이미지 센서 구성 성분이 형성된 제 1 면과 제 1 면에 대향된 제 2 면으로 전극 패드를 연결하는 관통전극을 간단한 공정으로 형성하고 제 2 면에 노출된 관통전극 상에 솔더 범프를 형성하여 이미지 센서 구성 성분이 없는 제 2 면에 이방성 도전필름을 부착하거나 초음파 본딩을 할 수 있는 이미지 센서 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 이미지 센서는 광학 영상을 전기적 신호로 변환시키는 반도체 모듈로 영상신호를 저장, 전송 및 디스플레이 장치로 표시하기 위해 사용한다. 이미지 센서에는 전하 우물(potential well)의 깊이를 전하를 전달하고자 하는 방향으로 연속적으로 조절하여 전하를 전송하는 전하결합소자(Charge-Coupled Device, 이하 CCD)와 하나의 픽셀 단위 셀(cell)의 내부에 하나 이상의 트랜지스터와 광센서인 포토 다이오드로 촬상하는 상보성 금속 산화물 반도체(Complementary Metal Oxide Semiconductor, 이하 CMOS)로 크게 분류된다.
CCD는 CMOS에 비해 노이즈가 적고 이미지 품질이 우수해 디지털 카메라에 적합하다. 이에 반해 CMOS는 대체적으로 CCD에 비해 생산단가와 소비전력이 낮고 주변회로 칩과 통합하기 쉽다는 장점이 있다. 특히 일반적인 반도체 제조기술로 생산할 수 있으며 증폭 및 신호처리와 같은 작업을 수행하는 주변 시스템과 통합이 용이해 생산원가를 낮출 수 있다. 게다가 처리속도가 빠르면서 CCD의 1% 정도로 소비 전력이 낮은 것이 특징이다. 따라서 CMOS는 휴대폰과 개인휴대단말기(PDA)용 카메라와 같은 소형 휴대용 단말기에 적합하나 최근의 CMOS 기술 진보에 의해 그 경계가 허물어지고 있다.
CMOS 이미지 센서(CIS;CMOS Image Sensor)는 당초 VGA 급의 카메라폰용 이미지 센서로서 시장에 참여하였으나 최근의 기술 발전을 통해 1.3 메가 화소급의 카메라폰용 이미지 센서로 채용되는 등 그 기술 개발 속도가 매우 빨라지고 있다.
지금까지는 이미지 센서 칩을 위한 패키지를 이용하여 와이어 본딩(Wire Bonding)에 의해 모듈화가 진행되고 있다. 그러나 와이어 본딩 공정에 의하면 센서 창에 화상 결함을 가져오는 이물질이 발생하여 모듈 조립시 수율을 감소시키는 문제가 발생하며 모듈의 두께와 가로, 세로 사이즈가 커져서 모듈의 소형화에 어려움이 있다.
최근 새로운 카메라 모듈화 방법으로 LCD(Liquid Crystal Display) 패널 제조기술에서 사용된 이방성 도전필름(ACF : Anisotropic Conductive Film)을 활용한 COG(Chip On Glass) 기술이 활용 초기 단계에 있다. 대한민국 공개특허 제2003-0069321호는 기판 상태에서 패키지 공정을 끝내는 플립칩(Flip Chip) Au 범핑 공정과 COG 실장 기술을 사용한 촬상소자 패키지 및 그 제조방법을 개시하고 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 CMOS 이미지 센서(CIS;CMOS Image Sensor) 칩을 사용한 카메라 모듈을 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, CMOS 이미지 센서(CIS;CMOS Image Sensor) 칩(105) 상에 형성된 솔더 범프(Solder Bump, 120b)를 이방성 도전필름(104)의 도전성 볼을 통해 연성 회로기판(FPC;Flexible Printed Circuit board, 103)의 외부 전극 패드(120a)와 연결하여 CMOS 이미지 센서(CIS;CMOS Image Sensor) 칩의 본딩을 완료하고 렌즈(100), 렌즈 하우징(101) 및 적외선 필터(도시하지 않음) 등을 장착함으로써 카메라 모듈을 완성한다. 이처럼 이방성 도전필름 기술을 활용함으로써 CMOS 이미지 센서(CIS;CMOS Image Sensor)를 위한 별도의 패키지가 필요없이 CMOS 이미지 센서(CIS;CMOS Image Sensor) 칩을 직접 연성 회로기판(FPC;Flexible Printed Circuit board)에 접합할 수 있게 된다.
그러나 상기와 같은 플립칩 방식은 이미지 센싱을 하기 위한 센싱부(106)가 필연적으로 상기 이방성 도전필름(104)을 향할 수 밖에 없기 때문에 상기 CMOS 이미지 센서(CIS;CMOS Image Sensor) 칩(105)을 연성 회로기판(FPC;Flexible Printed Circuit board)(103)에 접합할 때에 이방성 도전필름(104) 등으로부터 발생한 오염물이 CMOS 이미지 센서(CIS;CMOS Image Sensor) 칩의 센싱부(106)로 들어가 제조 공정 상의 수율을 크게 저하시키는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 이스라엘의 쉘케이스(Shellcase)사에서는 기판을 식각하고 상기 기판의 센싱부와 같은 면에 형성된 전극 패드에 연결되는 전극을 기판 뒷면(센싱부 반대면)으로 연장하여 CMOS 이미지 센서(CIS;CMOS Image Sensor) 칩의 센싱부를 이방성 도전필름의 반대쪽으로 향하게 하여 연성 회로기판(FPC;Flexible Printed Circuit board)와 접합할 수 있도록 하는 기술을 개발하였다.
도 2a 내지 도 2e는 종래 기술에 의한 이미지 센서 패키지 제조 공정에 대한 단면도로서, 보다 자세하게는 CMOS 이미지 센서(CIS;CMOS Image Sensor) 패키지 제조시 사용되는 쉘케이스사의 제조 공정에 대한 단면도이다.
먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이, 소정의 공정을 거쳐 기판(200)의 제 1 면(200a)에 전극 패드(201)와 촬상을 위한 센싱부(202) 등의 CMOS 이미지 센서(CIS;CMOS Image Sensor) 구성 성분을 형성한다. 이하에서 서술할 이미지 센서 패키지 제조 공정 완료 후 절단면(250)을 따라 다이싱(dicing)함으로써 칩과 칩을 분리하게 된다.
다음, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 기판(200)의 제 1 면에 에폭시(epoxy, 203)를 사용하여 제 1 유리 기판(204)을 부착한다.
다음, 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 기판(200)의 제 1 면에 존재하는 전극 패드(201)가 노출될 때까지 상기 기판을 제 2 면(200b)로부터 원(206) 안에 도시된 바와 같이 식각(206)한 후 에폭시(203a)를 이용하여 제 2 유리 기판(207)을 부착한다.
다음, 도 2d에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 유리 기판(207)을 식각한 후 도전체를 형성하고 패터닝하여 외부 전극(208)을 형성한다. 상기 외부 전극(208)은 상기 전극 패드(201)와 티-접합(T-contact, 209)을 형성한다.
다음, 도 2e에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 유리 기판(207)과 상기 외부 전극(208) 상에 절연막(211)을 증착하고 패터닝하여 솔더 범프가 형성될 영역을 노출시킨 후 솔더 범프(210)를 형성하고 상기 기판(200)을 절단면(250)을 따라 다이싱 함으로써 칩과 칩 사이를 분리한다. 이후, 소정의 공정을 거쳐 카메라와 같은 영상 장치 모듈로 조립이 이루어진다.
그러나 상기와 같은 이미지 센서 패키지 제조 방법은 상기 티-접합하는 부위에서 도전체의 크랙 및 그로 인한 단전이 발생하기 쉬우며 외부 전극을 형성하기 위한 패터닝 공정 및 외부 전극을 보호 또는 솔더 마스크용 절연막을 형성해야 하는 등 제조 공정이 복잡하여 수율이 낮은 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 센싱부 및 전극 패드를 포함한 이미지 센서 구성 성분이 형성된 제 1 면과 제 1 면에 대향된 제 2 면을 포함하는 기판의 제 2 면으로 전극 패드까지 연결되는 관통전극을 간단한 공정으로 형성하고 제 2 면에 노출된 관통전극 상에 솔더 범프를 형성함으로써 이미지 센서 구성 성분이 없는 제 2 면에 이방성 도전필름을 부착하거나 초음파 본딩에 의해 외부 회로와 연결할 수 있는 이미지 센서 패키지 및 그 제조방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 다수의 전극 패드를 포함한 이미지 센서 구성 성분이 형성된 제 1 면 및 상기 제 1 면에 대향된 제 2 면을 포함하는 기판의 상기 제 1 면에 투명 기판을 부착하는 단계, 상기 제 2 면으로부터 상기 전극 패드까지 관통 하는 관통홀을 형성하는 단계, 상기 관통홀을 도전체로 매립하여 관통전극을 형성하는 단계, 상기 제 2 면 상에 상기 관통전극과 연결되는 솔더 범프를 형성하는 단계 및 상기 기판 및 유리 기판을 다이싱하여 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지 제조방법에 의해 달성된다.
본 발명의 상기 목적은 제 1 면 및 상기 제 1 면에 대향된 제 2 면을 포함하는 기판에 다수의 관통홀을 형성하는 단계, 상기 관통홀을 전해도금으로 매립하여 관통전극을 형성하는 단계, 상기 제 1 면에 센싱부와 다수의 전극 패드를 포함한 이미지 센서 구성 성분을 형성하는 단계, 상기 제 1 면에 투명 기판을 부착하는 단계, 상기 제 2 면 상에 상기 관통전극과 연결되는 솔더 범프를 형성하는 단계 및 상기 기판 및 유리 기판을 다이싱하여 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지 제조방법에 의해서도 달성된다.
본 발명의 상기 목적은 다수의 전극 패드를 포함한 이미지 센서 구성 성분이 위치한 제 1 면 및 상기 제 1 면에 대향된 제 2 면을 포함하는 기판, 상기 제 1 면에 부착된 투명 기판, 상기 제 2 면으로부터 상기 전극 패드까지 관통하는 관통홀에 도전체가 충진된 관통전극 및 상기 관통전극과 연결되는 솔더 범프를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지에 의해서도 달성된다.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.
<실시예 1>
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 패키지 제조 공정의 단면도이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 기판(300)은 제 1 면(300a)에 소정의 공정을 거쳐 상기 기판(300)의 제 1 면(300a) 상에 외부 회로와의 전기적 연결을 위한 전극 패드(301)와 이미지 센싱을 위한 센싱부(302)를 포함한 센서 구성 성분으로 형성되어 있다. 상기 기판(300)은 다수 개의 칩으로 구성되어 있으며 칩 제조 공정 완료 후 패키징을 위해서 칩 사이를 절단하는 다이싱 공정을 수행하게 된다. 상기 다이싱 공정을 위한 절단면(350)을 기준으로 칩과 칩 사이가 분리되게 된다. 상기 기판(300)은 실리콘 기판, 즉 웨이퍼(wafer)이다.
다음, 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 기판(300)의 제 1 면(300a)에 투명 기판(304)을 부착한다. 상기 투명 기판(304)은 소정의 패턴을 가지며 투명 기판 외부로 연결되는 배선(도시하지 않음)을 가지는 전해도금용 전극(310)이 형성될 수 있으며 부착시 전극 패드(301)와 접촉하도록 한다. 본 실시예는 상기 투명 기판(304)에 전해도금용 전극(310)이 형성되어 있는 경우를 나타낸 것이나 상기 전해도금용 전극(310)이 형성되어 있지 않은 경우에는 다음에서 서술할 관통전극을 형성하는 공정만 다를 뿐 나머지 공정은 동일하다. 상기 투명 기판의 부착은 에폭시(303)를 이용하는 것이 바람직하다. 상기 투명 기판(304) 부착 후 적외선 필터(도시하지 않음)를 추가적으로 더 형성하는 것도 가능하다.
다음, 도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 기판(300)의 제 2 면(300b)으로부터 제 1 면(300a)에 형성된 전극 패드(301)의 하부까지 관통하는 관통홀(305)을 형성한다. 상기 관통홀(305)을 형성하는 방법은 반응성 이온 식각(RIE;Reactive Ion Etching)(Reactive Ion Etching)을 이용한 건식 식각으로 직접 형성하거나, 부분적인 미관통홀을 형성한 후 상기 기판(300)의 관통되지 않은 나머지 부분을 건식 식각 또는 습식 식각으로 제거하여 관통홀을 형성할 수 있다. 이때 관통홀의 직경은 수 내지 수천 ㎛가 가능하나 300㎛ 이내가 바람직하다. 상기 관통홀(305)의 형상은 원형을 기본으로 하되 삼각형, 사각형 또는 다각형과 같이 다양한 형상이 가능하다. 또한 상기 기판의 제 2 면(300b)에 형성된 관통홀의 단면적이 상기 전극 패드(301) 쪽의 단면적보다 클 수도 작을 수도 또는 같을 수도 있다.
다음, 도 3d에 도시된 바와 같이, 상기 관통홀(305)을 도전체로 매립하여 관통전극(305a)을 형성한다. 상기 관통전극(305a) 형성 전에 도전체에 의한 통전 또는 도전성 물질의 확산을 방지하기 위한 절연막을 형성하는 것이 가능하다. 상기 관통전극(305a)을 형성하는 방법은 상기 유리 기판(304)에 전해도금용 전극(310)이 존재하는 경우와 존재하지 않는 경우로 대별할 수 있다.
첫째, 전해도금용 전극이 존재하는 경우에는 전해도금을 이용하여 상기 관통홀(305)을 도전체로 매립하여 관통전극(305a)을 형성한다. 상기 도전체로는 전해도금이 가능한 모든 금속(예를 들어, Au, Ag, Cu, Al, Ni)이 가능하다.
둘째, 전해도금용 전극이 존재하지 않는 경우에는 진공증착(vacuum evaporation), 스퍼터링(sputtering), 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition) 및 전도성 페이스트(paste)를 매립한 후 소성하는 방법 등이 가능하다. 상기 페이스트를 매립한 후 소성하는 방법은 스크린 프린팅(screen printing)과 같은 인쇄 기술을 사용하여 상기 관통홀에 전도성 페이스트를 매립한 후 400℃ 내지 700℃, 보다 바람직하게는 500℃ 내지 600℃에서 30분 내지 2시간 정도 소성함으로써 달성 가능하다. 스크린 프린팅에 의해 상기 관통전극(305a)을 형성할 경우, 상기 에폭시(303) 대신 저융점 글래스 페이스트를 상기 투명 기판(304)을 부착한 후 관통전극을 소성할 때에 상기 저융점 글래스 페이스트도 같이 소성되도록 하는 것이 바람직하다. 상기 관통전극용 물질로는 전도성 물질(예를 들어, Au, Ag, Cu, Al, Ni, Cr 및 W 등과 같은 전도성 금속 및 그 합금)이면 무엇이든 가능하다.
다음, 도 3e에 도시된 바와 같이, 솔더 범프(306)를 형성한다. 상기 솔더 범프는 전도성 물질이면 무엇이든 가능하나 Cu, Au 등이 바람직하다.
마지막으로, 도 3f에 도시된 바와 같이, 상기 기판(300) 및 투명 기판(304)을 절단면(350)을 따라 다이싱하여 칩과 칩 사이를 분리한다.
<실시예 2>
도 4a 내지 도 4h는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이미지 센서 패키지 제조 공정에 대한 단면도이다.
먼저, 도 4a에 도시된 바와 같이, 제 1면(400a) 및 제 2면(400b)이 존재하는 기판(400)에 관통홀(401)을 형성한다. 상기 관통홀(401)을 형성하는 방법은 반응성 이온 식각(RIE;Reactive Ion Etching)을 이용한 건식 식각으로 한 번에 형성하는 방법, 일부만 관통하는 홀을 형성한 후 습식 식각으로 기판 전체를 관통하는 관통홀을 형성하는 방법 및 일부만 관통하는 홀을 형성한 후 미관통된 부분을 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing)로 제거하여 관통홀을 형성하는 방법 등이 가능하다. 상기 관통홀(401)의 직경은 수 ㎛ 내지 수천 ㎛가 가능하나 300㎛ 이내가 바람직하다. 상기 관통홀(401)의 형상은 원형을 기본으로 하며, 패터닝에 의해 삼각형, 사각형 또는 다각형과 같이 다양한 형상이 가능하며 상기 제 1 면(400a)에 형성되는 관통홀의 단면적이 상기 제 2 면(400b)에 형성되는 관통홀의 단면적보다 클 수도 작을 수도 또는 같을 수도 있다. 상기 기판(400)으로는 실리콘 기판, SOI(Silicon-on-Insulator) 기판, 유리 기판 및 세라믹 기판 등이 가능하다. 상기 관통홀(401) 형성 후 관통홀에 매립될 도전체에 의한 통전 또는 도전성 물질의 확산을 방지하기 위한 절연막을 형성하는 것이 가능하다.
다음, 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 기판의 일측면에 전해도금용 전극(402)을 형성한다. 상기 전해도금용 전극(402)은 여러 가지 방법으로 형성될 수 있는데 아래와 같은 방법들을 적용할 수 있다.
첫째, 진공증착, 스퍼터링, 화학기상증착(CVD;Chemical Vapor Deposition) 공정 등을 통해 금속박막(예를 들어, Au, Ag, Cu, Al, Cr, Ni 및 W 등과 같은 전도성 금속 또는 그 합금)을 기판 한쪽 면 전체에 증착시키는 방법이 있다.
둘째, 진공증착, 스퍼터링, 화학기상증착(CVD;Chemical Vapor Deposition) 공정 등을 이용해 금속박막을 형성한 후 그 위에 전해도금을 추가로 실시하여, 관통홀의 한쪽 면이 완전히 덮이도록 한다. 이 방법은 첫 번째 방법에 의해 관통홀의 한쪽 면이 완전히 덮이지 않을 경우에 가장 바람직한 방법이다.
세째, 기판의 한쪽 면에 포토레지스트(Photoresist)를 도포하여 기판의 일측면 전체를 덮는다. 그 후 진공증착이나 스퍼터링을 통해 금속박막을 형성하고, 애싱(ashing) 공정을 통해 관통홀에서 노출되어 있는 포토레지스트를 제거한다. 만약 관통홀에 포토레지스트가 남아 있지 않은 경우에는 애싱공정을 거치지 않고 다음 단계를 진행할 수 있다.
네째, 금속판이나 금속박(foil)을 기판의 한쪽 면에 직접 붙여 전해도금용 전극으로 사용하는 방법이 있다.
다섯째, 무전해 도금을 통하여 기판의 한쪽 면에 금속층을 형성한다. 이때 기판의 다른 한쪽 면에는 무전해도금층이 형성되지 않도록 감광제 등으로 보호막을 만들어 준 후에 진행한다.
한편, 상기와 같은 방법으로 전해도금용 전극을 먼저 형성한 후, 관통홀을 형성하고 다음 공정인 관통홀을 도전체로 매립하여 관통전극을 형성하는 방법도 가능하다.
다음, 도 4c에 도시된 바와 같이, 상기 관통홀(401)을 충진하여 관통전극(401a)을 형성한다. 상기 전해도금용 전극(402)을 이용하여 전해도금을 실시하여 관통홀 전체를 전도성 금속으로 충진하여 관통전극(401a)을 형성한다. 이 때 기판 전면에 전류를 고르게 분포시키기 위해 여러 개의 음극(403)을 전해도금용 전극(402)의 표면에 고르게 형성시킬 수 있다. 상기 관통전극(401a)용 물질로는 전해도금이 가능한 모든 금속(예를 들어, Au, Ag, Cu, Al 및 Ni)이 사용 가능하다. 또한 관통홀을 형성하는 단계에서 관통홀을 완전히 뚫지 않고, 미관통홀을 형성한 후 무전해 도금으로 전해도금용 전극을 미관통홀 내측면에 형성하고, 전해도금으로 관통홀을 도전체로 매립한 후, 화학적 기계적 연마(CMP;Chemical Mechanical Polishing) 공정과 같은 방법으로 관통하지 않은 기판을 제거하여 관통전극을 형성하는 방법도 가능하다.
다음, 도 4d에 도시된 바와 같이, 상기 관통전극(401a)을 제외한 전극, 즉 전해도금용 전극(402) 및 음극(403)을 제거한다.
다음, 도 4e에 도시된 바와 같이, 상기 기판(400)에 이미지 센서에 필요한 센싱부(405), 전극 패드(404) 및 기타 구성 성분을 형성한다. 이때, 상기 전극 패드(404)와 상기 관통전극(401a)의 위치가 일치하도록 한다.
다음, 도 4f에 도시된 바와 같이, 상기 기판의 제 1 면에 투명 기판(407)을 부착한다. 상기 투명 기판(407)의 부착은 에폭시(406)를 사용해 부착하는 것이 바람직하다. 상기 투명 기판(407)의 부착 후 투명 기판이 상기 기판(400)과 접촉하지 않는 면에 적외선 필터(도시하지 않음)를 부착할 수도 있다.
다음, 다음, 도 4g에 도시된 바와 같이, 상기 기판의 제 2 면(400b)에 솔더 범프(408)를 형성한다. 상기 솔더 범프는 전도성 물질이면 무엇이든 가능하나 Cu, Au 등이 바람직하다.
마지막으로, 도 4h에 도시된 바와 같이, 상기 기판(400)과 투명 기판(407)을 절단면(450)을 따라 다이싱하여 칩과 칩을 분리한다.
상술한 본 발명의 실시예 1 및 실시예 2의 과정을 통해 이미지 센서 칩, 예를 들어 CMOS 이미지 센서(CIS;CMOS Image Sensor) 칩이 완성된다. 이후, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 분리된 이미지 센서 칩(505)은 센싱부(506)가 형성되어 있는 제 1 면에 대향된 제 2 면에 솔더 범프(520b)가 형성되어 있으며 상기 솔더 범프(520b)와 연성 회로기판(FPC;Flexible Printed Circuit board,503a) 또는 인쇄회로기판(PCB : Printed Circuit Board, 503b)의 외부 전극 패드(520a)와의 전기적 연결은 이방성 도전필름(504)을 개재하여 압착 및 가열하는 방법, 이방성 도전 접착제(ACP;Anisotropic Conductive Paste)를 개재하여 부착하는 방법 또는 초음파 본딩을 통해 직접 연결하는 방법 등을 사용하여 외부 회로와 접속하도록 한다. 이후, 렌즈(500) 및 렌즈 하우징(501) 등을 조립하여 카메라와 같은 영상 장치를 구성한다. 상기 연성 회로기판(FPC;Flexible Printed Circuit board,503a)를 사용하여 패키지화하는 것은 이미지 센서 모듈을 이동하여 위치 선정이 용이한 반면 인쇄회로기판(503b)을 사용하여 패키지화하는 것은 인쇄회로기판 상에 직접 고정함으로 인해 공정은 간단하나 위치는 일정하다.
상기 이미지 센서로는 CMOS, CCD 및 적외선 센서 등이 가능하다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이, 센싱부 및 전극 패드를 포함한 이미지 센서 구성 성분이 형성된 제 1 면과 제 2 면이 존재하는 기판에 제 2 면으로부터 전극 패드까지 연결되는 관통전극을 간단한 공정으로 형성할 수 있으며 제 2 면에 노출된 관통전극 상에 솔더 범프를 형성한 후 이미지 센서 구성 성분이 없는 제 2 면을 통해 외부 회로와 연결함으로써 각종 오염물이 센싱부에 인입되어 발생하는 패키지 공정 시의 수율 저하를 막을 수 있다. 또한, 점차 소형화되고 있는 이미지 센서를 포함한 반도체 소자의 칩 스케일 패키지(CSP;Chip Scale Package)를 효과적으로 구현할 수 있으며 나아가 멀티 칩 모듈(MCM;Multi Chip Module) 등에 응용이 가능하다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명의 이미지 센서 패키지 및 그 제조방법은 전극 패드까지 연결되는 관통전극을 간단한 공정으로 형성한 후 이미지 센서 구성 성분이 없는 제 2 면에 솔더 범프를 형성하고 이방성 도전필름을 부착하거나 초음파 본딩에 의해 외부 회로와 연결함으로써 패키징 공정 시 수율을 향상시키고 공정을 간소화하며 소형의 패키지를 가능하게 하는 효과가 있다.
Claims (21)
- 이미지 센서 패키지 제조방법에 있어서,다수의 전극 패드를 포함한 이미지 센서 구성 성분이 형성된 제 1 면 및 상기 제 1 면에 대향된 제 2 면을 포함하는 기판의 상기 제 1 면에 투명 기판을 부착하는 단계;상기 제 2 면으로부터 상기 전극 패드까지 관통하는 관통홀을 형성하는 단계;상기 관통홀을 도전체로 매립하여 관통전극을 형성하는 단계;상기 제 2 면 상에 상기 관통전극과 연결되는 솔더 범프를 형성하는 단계; 및상기 기판 및 유리 기판을 다이싱하여 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 투명 기판은 상기 전극 패드에 접촉하는 소정 패턴의 전해도금용 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 관통전극은 전해도금, 진공증착, 스퍼터링, CVD 및 스크린 프린팅 중 어느 하나의 방법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지 제조방법.
- 이미지 센서 패키지 제조방법에 있어서,제 1 면 및 상기 제 1 면에 대향된 제 2 면을 포함하는 기판에 다수의 관통홀을 형성하는 단계;상기 관통홀을 전해도금으로 매립하여 관통전극을 형성하는 단계;상기 제 1 면에 센싱부와 다수의 전극 패드를 포함한 이미지 센서 구성 성분을 형성하는 단계;상기 제 1 면에 투명 기판을 부착하는 단계;상기 제 2 면 상에 상기 관통전극과 연결되는 솔더 범프를 형성하는 단계; 및상기 기판 및 유리 기판을 다이싱하여 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지 제조방법.
- 제 4 항에 있어서,상기 관통홀을 형성하는 단계 전 또는 후에 상기 기판의 제 1 면 또는 제 2 면에 전해도금용 전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지 제조방법.
- 제 4 항에 있어서,상기 관통홀은 일부만 관통하는 홀을 형성한 후 미관통된 부분을 CMP 공정으로 제거하여 형성하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지 제조방법.
- 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,상기 투명 기판은 에폭시를 사용하여 부착하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지 제조방법.
- 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,상기 투명 기판을 부착하는 단계 후, 상기 투명 기판이 상기 기판과 접촉하지 않는 면에 소정의 적외선 필터를 부착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지 제조방법.
- 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,상기 관통홀은 RIE에 의해 한 번에 형성하거나 미관통홀을 형성한 후 관통되지 않은 기판의 나머지 부분을 식각하여 제거하여 형성하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지 제조방법.
- 삭제
- 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,상기 솔더 범프는 Cu 또는 Au로 형성하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지 제조방법.
- 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,상기 기판을 다이싱하여 분리하는 단계 후상기 분리된 기판으로 이루어지는 칩과 FPC 또는 인쇄회로기판 사이에 이방성 도전필름을 개재하는 단계; 및상기 칩과 FPC을 압착 및 가열하여 접착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지 제조방법.
- 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,상기 기판을 다이싱하여 분리하는 단계 후상기 분리된 기판으로 이루어지는 칩과 FPC 또는 인쇄회로기판을 초음파 본딩으로 접착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지 제조방법.
- 이미지 센서 패키지에 있어서,다수의 전극 패드를 포함한 이미지 센서 구성 성분이 위치한 제 1 면 및 상기 제 1 면에 대향된 제 2 면을 포함하는 기판;상기 제 1 면에 부착된 투명 기판;상기 제 2 면으로부터 상기 전극 패드까지 관통하는 관통홀에 도전체가 충진된 관통전극; 및상기 관통전극과 연결되는 솔더 범프를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지.
- 제 14 항에 있어서,상기 투명 기판은 상기 전극 패드와 접촉하는 소정 패턴의 전해도금용 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지.
- 제 14 항에 있어서,상기 투명 기판은 상기 기판과 접촉하지 않는 면에 부착된 소정의 적외선 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지.
- 제 14 항에 있어서,상기 관통전극은 Au, Ag, Cu, Al 및 Ni 중 어느 하나임을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지.
- 제 14 항에 있어서,상기 솔더 범프는 Cu 또는 Au임을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지.
- 제 14 항에 있어서,상기 솔더 범프와 전기적으로 연결되는 FPC 또는 인쇄회로기판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지.
- 제 19 항에 있어서,상기 솔더 범프와 FPC 또는 인쇄회로기판 사이에 개재된 이방성 도전필름을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지.
- 제 14 항에 있어서,상기 이미지 센서는 CMOS 또는 CCD임을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지.
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| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20110413 Year of fee payment: 6 |
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| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |