KR102382364B1 - 웨이퍼 레벨 이미지 센서 패키지 - Google Patents
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Abstract
이미지 센서 패키지가 제공된다. 이미지 센서 패키지는 패키지 기판과, 패키지 기판 위에 배열된 이미지 센서 칩을 포함한다. 집적 회로 디바이스는 보호층 아래의 구조물을 라이닝하고 이 구조물에 접촉하는 하단 표면과 평면의 상단 표면을 갖는 이미지 센서 칩 위에 놓인 보호층과, 이미지 센서 칩의 주변부 주위에 이격된 온-웨이퍼(on-wafer) 차폐 구조물을 더 포함한다. 이미지 센서 패키지의 높이는, 개별 덮개 유리 또는 적외선 필터 및 대응하는 개재하는 물질이 보호층 내의 구축(build)에 의해 대체되므로 더 이상 필요하지 않기 때문에 감소될 수 있다. 이미지 센서 패키지의 크기는, 개별 광 차폐 및 대응하는 개재하는 물질이, 온-웨이퍼 광 차례 구조물 내의 구축에 의해 대체되므로 더 이상 필요하지 않기 때문에 감소될 수 있다.
Description
관련 출원에 대한 참조
본 출원은 그 내용이 참조로 그 전체가 통합된, 2018년 9월 26일에 출원된 미국 특허 가출원 제62/736,679호에 대한 우선권을 주장한다.
디지털 카메라 및 광학 이미징 디바이스는 이미지 센서를 채용한다. 이미지 센서는 광학 이미지를, 디지털 이미지로서 표현될 수 있는 디지털 데이터로 변환한다. 이미지 센서는 픽셀 센서들의 어레이 및 지원 논리 회로(supporting logic)를 포함한다. 이 어레이의 픽셀 센서들은 입사광을 측정하기 위한 단위 디바이스(unit device)이고, 지원 논리 회로는 이 측정의 판독을 용이하게 한다. 이미지 센서는 종종 전하 결합 소자(Charge-Coupled Device; CCD), 상보 금속 산화물 반도체(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor; CMOS) 디바이스, 또는 후면 조명된(back side illuminated; BSI) 디바이스로서 나타난다.
본 개시 내용의 양상은 첨부한 도면과 함께 읽을 때 하기의 상세한 설명으로부터 가장 잘 이해된다. 업계의 표준적 관행에 따라, 다양한 피처(feature)들은 실제 크기대로 도시되지 않는 것을 주목해야 한다. 사실상, 다양한 피처들의 치수는 논의의 명확성을 위해 임의로 증가되거나 감소될 수 있다.
도 1은 이미지 센서 칩을 갖는 이미지 센서 패키지의 일부 실시예의 단면도를 예증한다.
도 2는 도 1에 따른 이미지 센서 칩의 일부 실시예의 단면도를 예증한다.
도 3은 이미지 센서 칩을 갖는 이미지 센서 패키지의 대안적인 실시예의 단면도를 예증한다.
도 4는 이미지 센서 칩을 갖는 이미지 센서 패키지의 대안적인 실시예의 단면도를 예증한다.
도 5 내지 17은 다양한 제조 스테이지들에서 이미지 센서 칩의 일부 실시예의 일련의 단면 및 평면도들을 예증한다.
도 18은 이미지 센서 칩을 갖는 이미지 센서 패키지를 제조하기 위한 방법의 일부 실시예의 흐름도를 예증한다.
도 1은 이미지 센서 칩을 갖는 이미지 센서 패키지의 일부 실시예의 단면도를 예증한다.
도 2는 도 1에 따른 이미지 센서 칩의 일부 실시예의 단면도를 예증한다.
도 3은 이미지 센서 칩을 갖는 이미지 센서 패키지의 대안적인 실시예의 단면도를 예증한다.
도 4는 이미지 센서 칩을 갖는 이미지 센서 패키지의 대안적인 실시예의 단면도를 예증한다.
도 5 내지 17은 다양한 제조 스테이지들에서 이미지 센서 칩의 일부 실시예의 일련의 단면 및 평면도들을 예증한다.
도 18은 이미지 센서 칩을 갖는 이미지 센서 패키지를 제조하기 위한 방법의 일부 실시예의 흐름도를 예증한다.
본 개시 내용은 본 개시 내용의 상이한 피처들을 구현하기 위한 많은 상이한 실시예들, 또는 예시들을 제공한다. 컴포넌트 및 배열의 특정 예시는 본 발명을 단순화하도록 이하에서 설명된다. 물론, 이것들은 단지 예시이고, 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 예를 들면, 이하의 설명에서 제2 피처 위에 또는 제2 피처 상에 제1 피처의 형성은, 제1 및 제2 피처들이 직접 접촉해서 형성되는 실시예를 포함하고, 추가적인 피처가 제1 및 제2 피처 사이에 형성될 수 있어서, 제1 및 제2 피처가 직접 접촉될 수 없는 실시예를 또한 포함할 수 있다. 또한, 본 개시 내용은 다양한 예시들에서 참조 번호들 및/또는 문자들을 반복할 수 있다. 이 반복은 간략함과 명료함을 위한 것이고, 논의되는 다양한 실시예들 및/또는 구성들 사이의 관계를 본질적으로 지시하지는 않는다.
또한, "밑에", "아래에", "더 낮은", "위에", "상부에" 등과 같은 공간적으로 상대적인 용어들은 도면들에서 예증되는 바와 같이 하나의 요소 또는 피처와 또 다른 요소(들) 또는 피처(들)간의 관계를 설명하도록 설명의 용이함을 위해 본 명세서에서 이용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어들은 도면들에서 묘사된 방위에 추가적으로, 사용 또는 동작 중인 장치의 상이한 방위들을 포괄하도록 의도된다. 장치는 이와는 다르게 지향될(90도 또는 다른 방위로 회전됨) 수 있고, 본 명세서에서 이용되는 공간적으로 상대적인 설명자는 이에 따라 마찬가지로 해석될 수 있다.
더욱이, "제1", "제2", "제3" 등은 도면 또는 일련의 도면들의 상이한 요소들 사이를 구별하기 위해 설명의 편의상 본원에서 이용될 수 있다. "제 1", "제 2", "제 3" 등은 대응하는 엘리먼트의 설명이 아니다. 따라서, 제 1 도면과 관련하여 설명되는 "제 1 유전체층"은 또 다른 도면과 관련하여 설명되는 "제 1 유전체층"에 반드시 대응하는 것은 아닐 수 있다.
이미지 센서는 일반적으로 벌크 기판 또는 웨이퍼 상에서 벌크로 제조된다. 그런 다음, 이미지 센서에 대응하는 다이는, 사용하기 위해 일반적으로 패키지되는, 칩을 형성하도록 분리되거나 싱귤레이트된다. 패키징은 충격 및 부식에 대한 보호, 이미지 센서 칩을 외부 디바이스에 접속하기 위한 콘택(contact), 그리고 열 소산을 제공한다. 패키징은 패키지 기판 위에 이미지 센서 칩을 본딩하는 것과 이미지 센서 칩을 패키지 기판에 전기적으로 결합시키는 것을 포함한다. 또한, 하우징 구조물이 이미지 센서 칩 위에 형성되어 이미지 센서 칩을 패키지 기판으로 캡슐화한다. 그런 다음, 완성된 패키지가 가요성 인쇄 회로(flexible printed circuit; FPC)에 그리고/또는 외부 디바이스에 본딩되고 그리고/또는 전기적으로 결합될 수 있다.
일부 광학 컴포넌트는, 양호한 품질의 이미지를 얻도록 패키징 공정 동안에 하우징 구조물과 이미지 센서 사이에 삽입된다. 이들 광학 컴포넌트들은 방사선 인도와 이미징을 위한 모듈 렌즈들의 세트, 적외선을 필터링하기 위한 적외선 차단(cut off) 필터, 및 먼지 보호를 위한 커버 유리를 포함할 수 있다. 또한, 광 차폐부는, 원하지 않는 광을 차단하도록 패키지된 이미지 센서 칩의 측벽을 따라 배열된다. 하지만, 이들 광학 컴포넌트들의 활용은 고 비용과 더 큰 패키지 크기를 초래하는데, 이는 모바일 및 의학 사용과 같은 응용을 위해서는 선호되지 않는다.
전술된 내용의 견지에서, 본 개시 내용은 새로운 이미지 센서 패키지와 이미지 센서 칩을 패키지하기 위한 개선된 방법에 대한 것이다. 개선된 방법은, 웨이퍼 또는 벌크 기판을 개별 다이들로 분리시키기 전에 웨이퍼 레벨에서 온-웨이퍼 보호층(들) 및 광학 컴포넌트를 형성한다. 개선된 방법은, 이미지 센서 칩의 측벽을 따라 온-웨이퍼 차폐 구조물을 형성하도록, 다이들 사이에 개구를 또한 형성하고 웨이퍼 레벨에서 광 차폐 물질로 개구를 충전할 수 있다. 개별 이미 센서 패키지들의 다양한 보호 및 광학 컴포넌트들을 대응하는 온-웨이퍼 컴포넌트들로 대체시킴으로써, 이들 온-웨이퍼 보호 및 광학 컴포넌트들이 웨이퍼 레벨에서 이미지 센서 칩 상에 직접 형성된다. 따라서, 제조 공정이 단순화되고, 패키지의 크기 및 높이가 감소되며, 이미지 센서의 성능이 개선된다.
도 1을 참조하면, 일부 실시예에 따른 이미지 센서 패키지의 단면도(100)가 제공된다. 이미지 센서 패키지는 패키지 기판(106) 상에 배치된 이미지 센서 칩(102)을 포함한다. 일부 실시예에서, 패키지 기판(106)은 벌크 반도체 기판 또는 SOI(semiconductor-on-insulator) 기판이다. 다른 실시예에서, 패키지 기판(106)은 또 다른 칩 또는 집적 회로이다. 일부 실시예에서, 이미지 센서 칩(102)은 전하 결합 소자(charge-coupled device; CCD), 상보 금속 산화물 반도체(complementary metal oxide semiconductor; CMOS) 디바이스, 또는 BSI 디바이스 중 하나이다. 다른 실시예에 있어서, 이미지 센서 칩(102)은 또 다른 유형의 칩으로 대체될 수 있다. 다른 유형의 칩은 메모리 칩(예를 들면, 플래시 메모리 칩), 무선 주파수(radio frequency; RF) 칩 등을 포함한다.
온-웨이퍼 차폐 구조물(104)은 패키지 기판(106) 상의 이미지 센서 칩(102)의 주변부 주위에 이격되고 이미지 센서 칩(102)의 측벽을 따라 배치된다. 보호층(110)은 이미지 센서 칩(102)을 덮도록 배열된다. 보호층(110)은 온-웨이퍼 차폐 구조물(104)의 측벽에 직접 접촉하는 측벽을 가질 수 있다. 보호층(110)은 온-웨이퍼 차폐 구조물(104)의 평면 상단 표면에 정렬되는 평면 상단 표면을 가질 수 있다. 보호층(100)은 보호층(110) 아래의 구조물을 라이닝하고 이 구조물에 접촉하는 하단 표면을 가질 수 있다. 보호층(110)은 포토레지스트, 플로트 유리(float glass), 용융 실리카, 실리콘, 게르마늄, 아크릴 수지, 또는 다른 적용 가능한 물질을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 온-웨이퍼 렌즈(108)는 이미지 센서 칩(102) 위에 그리고 보호층(110) 아래에 배열된다. 일부 실시예에서, 온-웨이퍼 렌즈(108)는 측방향으로 온-웨이퍼 차폐 구조물(104)까지 연장될 수 있다. 일부 대안적인 예시에서, 온-웨이퍼 렌즈(108)는 보호층(110)에 의해 덮이는 상단 및 측벽 표면들을 가질 수 있다. 온-웨이퍼 차폐 구조물(104)은 온-웨이퍼 렌즈(108)에 직접 부착될 수 있다. 온-웨이퍼 렌즈(108)가 이 도면에서 단일 볼록 렌즈로서 도시되지만, 온-웨이퍼 렌즈(108)는 다수의 렌즈들을 포함할 수 있고 다른 형상들을 가질 수 있음이 인식된다.
일부 실시예에서, 온-웨이퍼 필터링 코팅(130)은 이미지 센서 칩(102) 위에 그리고 보호층(110) 아래에 배열된다. 온-웨이퍼 필터링 코팅(130)은 온-웨이퍼 렌즈(108) 위 또는 아래에 배열될 수 있다. 온-웨이퍼 필터링 코팅(130)은 특정 범위의 방사 스펙트럼을 필터링하도록 구성된다. 예시로서, 온-웨이퍼 필터링 코팅(130)은, 가시광을 통과시키면서 중간 적외선(mid-infrared) 파장을 반사 또는 차단시키도록 설계되는 적외선 차단(cut off) 필터일 수 있다. 온-웨이퍼 필터링 코팅(130) 또는 온-웨이퍼 렌즈(108)는 포토레지스트, 플로트 유리, 용융 실리카, 실리콘, 게르마늄, 아크릴 수지, 안료, 또는 다른 적용 가능한 물질일 수 있다.
일부 실시예에서, 하우징 구조물이 이미지 센서 칩(102) 위의 보호층(110)과 다른 온-웨이퍼 구조물을 둘러싼다. 예시로서, 제1 하우징 구조물(112)은 온-웨이퍼 차폐 구조물(104) 상에 배열된다. 제1 하우징 구조물(112)은, 측방향 연장부의 측벽 사이에 이미지 센서 칩(102) 위에 일반적으로 원형으로 제1 애퍼처(114)를 규정하도록, 이미지 센서 칩(102) 위에 측방향으로 안쪽으로 연장된다. 제2 하우징 구조물(122)은 제1 애퍼처(114) 내에 배열되는데, 일반적으로 제거 가능하게 배열된다. 제2 하우징 구조물(122)은 이미지 센서 칩(102) 위에 일반적으로 원형의 제2 애퍼처(126)를 포함한다. 제2 애퍼처(126) 내에, 하나 이상의 렌즈를 포함하는 모듈 렌즈(128)가 배열된다. 모듈 렌즈(128)는 광을 이미지 센서 칩(102) 상으로 포커스하도록 설계되고 제2 하우징 구조물(122)에 고정된다.
이 도면에서는 도시되지 않지만, 본딩 구조물은, 이미지 센서 칩(102)을 패키지 기판(106)에 본딩하고 그리고/또는 전기적으로 결합시키고, 그리고/또는 이미지 센서 칩(102) 또는 패키지 기판(106)을 외부 디바이스 및/또는 외부 본드 패드(미도시됨)에 전기적으로 결합시키도록 이미지 센서 칩(102)과 패키지 기판(106) 사이에 배열될 수 있다. 본딩 구조물은 솔더 볼일 수 있으나, 다른 유형의 본딩 구조물이 허용가능(amenable)하다.
이미지 센서 패키지의 높이는, 개별 덮개 유리 또는 적외선 필터 및 대응하는 개재하는 물질이 보호층(110) 및/또는 온-웨이퍼 필터링 코팅(130) 내의 구축(build)에 의해 대체되므로 더 이상 필요하지 않기 때문에 감소될 수 있다. 이미지 센서 패키지를 위한 모듈 렌즈들 중 하나 이상의 렌즈는, 온-웨이퍼 렌즈(108)가 설치될 수 있으므로 또한 생략되거나 감소될 수 있다. 또한, 이미지 센서 패키지의 크기는, 개별 광 차폐부와 대응하는 개재하는 물질이, 온-웨이퍼 광 차례 구조물(104) 상의 구축에 의해 대체되므로 더 이상 필요하지 않기 때문에 감소될 수 있다. 예를 들면, 이미지 센서 패키지의 크기 및 높이는 칩 스케일로 감소될 수 있다(즉, 칩 크기의 1.2배보다 크지 않음). 심지어는, 이미지 센서 패키지의 조립은, 이미지 센서 칩의 레이아웃에 대해 최소한의 변경이 필요하므로 단순화될 수 있다.
도 2를 참조하면, 일부 실시예에 따른 이미지 센서 패키지의 단면도(200)가 제공된다. 이미지 센서 칩은 도 1의 이미지 센서 칩(102)으로서 사용하기 위해 적절하다. 이미지 센서 칩은, 이미지 감지를 위한 IC 회로를 갖는 집적 회로(IC)와 패키지 기판 및/또는 외부 디바이스로의 외부 접속을 위해 IC 영역(202)을 둘러싸는 에지 영역(204)을 포함한다. 일부 예시로서, 이미지 센서 칩은 CCD 디바이스, CMOS 디바이스, 또는 BSI 디바이스일 수 있다.
제1 기판(206)은 예를 들면, 능동 픽셀 센서와 같은 픽셀 센서 어레이(208)와, IC 영역(202) 내의 지원 논리 회로(210)(총괄적으로 IC 회로)를 지지한다. 제1 기판(206)은 예를 들면, 실리콘, 게르마늄, 또는 3족 및 4족 원소들의 벌크 기판이다. 대안적으로, 제1 기판(206)은 예를 들면, SOI 기판이다. 픽셀 센서는 광학 이미지를 디지털 데이터로 변환하기 위한 단위 디바이스이고, 픽셀 센서 어레이(208) 상에 입사하는 광이 그 내부에 국부화될 수 있는 최소 구역에 대응한다. 지원 논리 회로(210)는 픽셀 센서 어레이(280)의 판독을 지원한다. 지원 논리 회로(210)는 픽셀 센서 어레이(280)의 주변부 주위에 배열될 수 있다.
디바이스층(212)과 금속화 스택(214)은 픽셀 센서 어레이(208)와 지원 논리 회로(210)를 총괄적으로 형성하도록 제1 기판(206) 위에 그리고/또는 이와 함께 배열된다. 디바이스층(212)은 이미지 센서 칩의 예를 들면, 트랜지스터, 저항기, 커패시터, 포토다이오드 등과 같은 전자 디바이스를 포함한다. 디바이스층(212)은 픽셀 센서 어레이(208)를 위한 예를 들면, 포토다이오드와 같은 포토검출기와, 지원 논리 회로(210)를 위한 트랜지스터를 통상적으로 포함한다. 금속화 스택(214)은 층간 유전체(interlayer dielectric; ILD)층(218) 내에 배열되는 하나 이상의 금속화층(216)에 의해 전자 디바이스를 상호 접속시킨다. 하나 이상의 콘택(220)은 디바이스층(212)을 금속화층(216)에 전기적으로 결합시키고, 하나 이상의 비아(222)는 금속화층(216)을 서로 전기적으로 결합시킨다.
일부 실시예에서, 예증된 바와 같이, 디바이스층(212)은 제2 기판(224)의 하단 표면 상에 그리고/또는 제2 기판(224) 내에서 금속화 스택(214) 위에 배열된다. 다른 실시예에서, 제2 기판(224)이 생략되고, 디바이스층(212)은 제1 기판(206)의 상단 표면 상에 그리고/또는 제1 기판(224) 내에서 금속화 스택(214) 아래에 배열된다. 이미지 센서 칩이 BSI 디바이스인 경우에 제2 기판(224)이 채용될 수 있어서, 제1 기판(206)은 캐리어 기판으로서 작용하고, 제2 기판(224)은 이미지 센서 기판으로서 작용한다. 제2 기판(224)은 예를 들면, 실리콘, 게르마늄, 또는 3족 및 4족 원소들의 벌크 기판이다. 대안적으로, 제2 기판(224)은 예를 들면, SOI 기판이다.
일부 실시예에서, 컬러 필터 어레이(234)는 픽셀 센서 어레이(208) 위에 배열될 수 있고, 마이크로 렌즈 어레이(236)는 컬러 필터 어레이(234) 위에 배열된다. 픽셀 센서가 상이한 컬러들의 광 간에 구별할 수 없기 때문에, 컬러 필터 어레이(234)는 컬러를 픽셀 센서에 할당하도록 배치되는 소형 컬러 필터의 모자이크(mosaic)이다. 예를 들면, 컬러 필터 어레이(234)는 베이어(Bayer) 필터이다. 베이어 필터는 50% 녹색, 25% 적색, 및 25% 청색의 필터 패턴에 배열되는 적색, 녹색, 및 청색 필터의 모자이크를 포함한다. 이러한 필터의 배열은 적색, 녹색, 및 청색이 인간의 눈에 보일 수 있는 대부분의 색상을 생성하도록 상이한 조합으로 혼합될 수 있기 때문에 이롭다. 마이크로 렌즈 어레이(236)는 컬러 필터 어레이(234)를 관통한 광을 픽셀 센서 어레이(208)에 포커스한다. 일부 대안적인 실시예에서, 컬러 필터 어레이가 부재하고, 마이크로 렌즈 어레이(236)는 픽셀 센서 어레이(238) 위에 놓이고, 광을 픽셀 센서 어레이(208)에 포커스한다.
일부 실시예에서, 평탄층(238)은 컬러 필터 어레이(234)와 마이크로 렌즈 어레이(236) 사이에 배열될 수 있다. 평탄층(238)은 제2 기판(224) 및/또는 금속화 스택(214)의 상단 표면 위에 배열될 수 있다. 평탄층(238)은 컬러 필터 어레이(234)의 표면 조도를 감소시키고 마이크로 렌즈 어레이(236)의 마이크로 렌즈들간의 지형적(topographical) 차이를 감소시키도록 컬러 필터 어레이(234)의 상단 표면을 평탄화한다. 평탄층(238)은 투명하고, 예를 들어, 실리콘 산화물 또는 알루미늄 산화물을 포함한다.
이미지 센서 본드 패드(226)는 이미지 센서 칩의 측벽을 따르는 에지 영역(204)과 ILD층(218) 내에 배열된다. 이미지 센서 본드 패드(226)는 금속화 스택(214)을 관통해 IC 영역(202)에 전기적으로 결합된다. 이미지 센서 본드 패드(226)는, 정상적 사용을 위해 디바이스층(212)을 외부 디바이스에 전기적으로 결합시키도록 하나 이상의 외부 본드 패드와, 웨이퍼 수용 테스팅(wafer acceptance testing; WAT) 또는 회로 프로빙을 위한 하나 이상의 테스팅 본드를 포함한다.
위의 도 1에서 논의된 바와 유사하게, 온-웨이퍼 차폐 구조물(104)은 이미지 센서 칩의 측벽을 규정하도록 이미지 센서 칩의 주변부 주위에 배열된다. 온-웨이퍼 차폐 구조물(104)은 더 좁은 하부 부분과 더 넓은 상부 부분을 포함할 수 있다. 더 좁은 하부 부분은 제1 기판(206), 금속화 스택(214), 제2 기판(224)/디바이스층(212), 및 옵션으로 평탄층(238)을 라이닝한다. 더 넓은 상부 부분은 온-웨이퍼 필터링 코팅(130), 온-웨이퍼 렌즈(108), 및 보호층(110)을 라이닝한다. 온-웨이퍼 차폐 구조물(104)과 보호층(110)은 정렬된 평면 상단 표면을 가질 수 있다.
도 3을 참조하면, 대안적인 실시예에 따라 이미지 센서 패키지의 단면도(300)가 제공된다. 이미지 센서 패키지는, 이미지 센서 칩(302) 내에 공동(306)을 규정하도록 이미지 센서 칩(302)의 상단을 따라서 배열된 유리판과 같은 필터판(304)을 갖는 이미지 센서 칩(302)을 포함한다. 공동은 이미지 센서 칩(302)의 감지 영역 위에 적절하게 배열된다. 일부 실시예에서, 이미지 센서 칩(302)은 CCD, CMOS 디바이스, 또는 BSI 디바이스 중 하나이다. 이미지 센서 칩(302)의 패시베이션층(308)은 이미지 센서 칩(302)의 하단을 따라서 배열된다. 패시베이션층(308)은 이미지 센서 칩(302)의 하단 내의 TSV 구멍을 라이닝한다. 전도성층은 TSV 내에 충전되고 관통 기판 비아(TSV)(310)를 규정한다. 본딩 및/또는 전기적 결합(bonding and/or electrical coupling; B/EC) 구조물(312)은, 이미지 센서 칩(302)을 TSV(310)를 관통해 외부 디바이스 및/또는 기판에 본딩하고 그리고/또는 전기적으로 결합시키도록 TSV(310)에 결합되는 이미지 센서 칩(302)의 하단에 배열된다. B/EC 구조물(312)은 통상적으로 솔더 볼이지만, 다른 유형의 본딩 구조물이 허용가능하다.
도 1 및 도 2에 설명된 바와 유사하게, 제1 하우징 구조물(112)은 이미지 센서 칩(302)의 주변부 상에 그리고 그 주위에 배열된다. 제1 하우징 구조물(112)은 제1 애퍼처(114)를 규정하도록 이미지 센서 칩(302) 위에 수직으로 그리고 이미지 센서 칩(302) 위에 측방향으로 안쪽으로 연장된다. 제2 하우징 구조물(122)은 제1 애퍼처(114) 내에 배열되는데, 일반적으로 제거 가능하게 배열된다. 하나 이상의 렌즈를 포함하는 모듈 렌즈(128)는 제2 하우징 구조물(122) 내에 배열된다. 모듈 렌즈(128)는 광을 이미지 센서 칩(302) 상으로 포커스하도록 설계된다. 이미지 센서 칩(302)의 주변부 주위의 다이 레벨 광 차폐부를 대체시키는 온-웨이퍼 차폐 구조물(104)을 가짐으로써, 이미지 센서 패키지의 측방향 크기가 이롭게 감소된다. 이미지 센서 칩(302) 바로 위에 보호층(110)을 가짐으로써, 덮개 유리가 생략되고, 이미지 센서 패키지의 높이가 이롭게 감소된다. 이미지 센서 칩(302) 바로 위에 하나 이상의 온-웨이퍼 렌즈(108)를 가짐으로써, 모듈 렌즈(128)가 감소되거나 생략되며, 이미징 품질이 개선된다.
도 4를 참조하면, 도 1 내지 3의 대안적인 실시예에 따라 이미지 센서 패키지의 단면도(400)가 제공된다. 이미지 센서 칩(302) 바로 위에 보호층(110)을 가짐으로써, 덮개 유리가 생략되고, 이미지 센서 패키지의 높이가 이롭게 감소된다. 이미지 센서 칩의 주변부 주위의 다이 레벨 광 차폐부를 대체시키는 온-웨이퍼 차폐 구조물(104)을 가짐으로써, 이미지 센서 패키지의 측방향 크기가 이롭게 감소된다.
도 5 내지 20은 일부 실시예에 따라 다양한 제조 스테이지들에서 집적 회로 디바이스의 일련의 단면도들과 평면도들을 예증한다.
도 5의 단면도에서 도시된 바와 같이, 제1 이미지 센서 다이(1002)와 제2 이미지 센서 다이(1004)를 포함하는 복수의 이미지 센서 다이들을 갖는 반도체 구조물이 제공된다. 제1 및 제2 이미지 센서 다이들(1002, 1004)은 반도체 구조물의 비중첩 영역에 대응하고, 제1 및 제2 이미지 센서 다이들(1002, 1004) 사이에 배열된 스크라이브 라인 영역(1006)과 이격된다. 제1 및 제2 이미지 센서 다이들(1002, 1004)은 제1 및 제2 이미지 센서 다이들(1002, 1004) 상에 입사하는 광을 감지 및/또는 측정하기 위한 대응하는 IC들(1008, 1010)을 포함한다. IC들(1008, 1010)은 예를 들면, CCD 디바이스, CMOS 디바이스, 또는 BSI 디바이스에 대응한다.
제1 기판(1012) 위에 그리고/또는 그 내부에 배열되어, 디바이스층(1014)과 금속화 스택(1016)은 총괄적으로 IC들(1018, 1010)을 형성한다. 제1 기판(1012)은 예를 들면, 실리콘, 게르마늄, 또는 3족 및 4족 원소들의 벌크 반도체 기판이다. 대안적으로, 제1 기판(1012)은 예를 들면, SOI 기판이다. 디바이스층(1014)은 트랜지스터, 저항기, 커패시터, 포토다이오드 등과 같은 전자 디바이스를 포함한다. 금속화 스택(1016)은 층간 ILD층(1020) 내에 배열되는 하나 이상의 금속화층(1018)에 의해 전자 디바이스를 접속시킨다. 하나 이상의 콘택(1022)은 디바이스층(1014)을 금속화층(1018)에 전기적으로 결합하고, 하나 이상의 비아(1024)는 금속화층(1018)을 서로 전기적으로 결합시킨다.
일부 실시예에서, 디바이스층(1014)은 제2 기판(1026)의 하단 표면 상에 그리고/또는 제2 기판(224) 내에서 금속화 스택(1016) 위에 배열된다. 다른 실시예에서, 제2 기판(1026)이 생략되고, 디바이스층(1014)은 제1 기판(1012)의 상단 표면 상에 그리고/또는 제1 기판(224) 내에서 금속화 스택(1016) 아래에 배열된다. 제2 기판(1026)은 예를 들면, 실리콘, 게르마늄, 또는 3족 및 4족 원소들의 벌크 반도체 기판이다. 대안적으로, 제2 기판(1026)은 예를 들면, SOI 기판이다.
이미지 센서 본드 패드(1028)는 제1 및 제2 이미지 센서 다이들(1002, 1004) 사이에 ILD층(1020) 내에 배열된다. 이미지 센서 본드 패드(1028)는, 제1 및 제2 이미지 센서 다이들(1002, 1004)의 외부 디바이스로의 외부 접속을 용이하게 하기 위해 금속화 스택(1016)을 관통해 디바이스층(1014)에 전기적으로 결합된다. 제1 및 제2 이미지 센서 다이들(1002, 1004)은 스크라이브 라인 영역(1006)에 의해 분리되는 이미지 센서 본드 패드(1028)의 대응하는 비중첩 영역을 포함한다.
도 6의 단면도(600)와 도 7의 평면도(700)에서 도시된 바와 같이, 복수의 이미지 센서 다이들에 대응하는 복수의 컬러 필터 어레이들(1302)은 대응하는 이미지 센서 다이의 감지 영역 위에 형성되거나 그렇지 않으면 배열된다. 일부 실시예에서, 컬러 필터 어레이(1302)는 잔여 제2 기판(1026) 상에 형성되거나 그렇지 않으면 배열된다. 다른 실시예에서, 컬러 필터 어레이(1302)는 잔여 금속화 스택(1016) 또는 잔여 ILD층(1020) 상에 형성되거나 그렇지 않으면 배열된다. 컬러 필터 어레이(1302)는 예를 들면, 베이어 필터이다.
또한 도 6에 도시된 바와 같이, 평탄층(1304)은 컬러 필터 어레이(1302) 위에 형성되고, 제2 기판(1026)을 라이닝한다. 평탄층(1304)은 컬러 필터 어레이(1302)의 표면 조도를 감소시키도록 컬러 필터 어레이(1302)의 상단 표면을 평탄화하고, 투명할 수 있다. 일부 실시예에서, 평탄층(1304)은 예를 들면, 실리콘 산화물 또는 알루미늄 산화물이거나 그렇지 않으면 이를 포함하며, 물리적 기상 퇴적 기술(예를 들면, CVD, PE-CVD, PVD 등)에 의해 퇴적될 수 있다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 컬러 필터 어레이(1302)에 대응하는 복수의 마이크로 렌즈 어레이들(1306)은 컬러 필터 어레이(1302)와 평탄층(1304) 위에 형성되거나 그렇지 않으면 배열된다. 마이크로 렌즈 어레이(1306)는 IC(1008, 1010)에 의한 감지를 위해 광을 평탄층(1304)과 컬러 필터 어레이(1302)를 관통해 디바이스층(1014)에 포커스한다.
도 8의 단면도(800)와 도 9의 평면도(900)에서 도시된 바와 같이, 복수의 온-웨이퍼 필터링 코팅들(130) 및/또는 복수의 온-웨이퍼 렌즈들(108)은 컬러 필터 어레이(1302)와 마이크로 렌즈 어레이(1306) 위에 옵션으로 형성되거나 그렇지 않으면 배열된다. 일부 실시예에서, 온-웨이퍼 필터링 코팅(130)은 도 8에 도시된 바와 같이 마이크로 렌즈 어레이(1306) 위에 놓이며 서로 분리될 수 있다. 일부 대안적인 실시예에서, 온-웨이퍼 필터링 코팅(130)은 제1 연속 물리층의 부분이고 마이크로 렌즈 어레이(1306) 상에 배치될 수 있다. 제1 연속 물리층은 컬러 필터 어레이들(1302) 사이의 평탄층(1304)을 라이닝한다. 일부 실시예에서, 온-웨이퍼 렌즈(108)는 도 8에 도시된 바와 같이 서로 분리되고 온-웨이퍼 필터링 코팅(130) 상에 배치될 수 있다. 일부 대안적인 실시예에서, 온-웨이퍼 렌즈(108)는 온-웨이퍼 필터링 코팅(130) 또는 제1 연속 물리층 상에 배치된 제2 연속 물리층의 볼록 부분일 수 있다. 응용에 따라, 온-웨이퍼 렌즈(108)는 또한 컬러 필터 어레이(1302) 상에 도달하도록 입사 광을 적절하게 인도하는 볼록 또는 평면형 또는 다른 형상일 수 있다. 온-웨이퍼 렌즈(108)가 또한 부재할 수 있다. 온-웨이퍼 필터링 코팅(130) 또는 온-웨이퍼 렌즈(108)는 포토레지스트, 플로트 유리, 용융 실리카, 실리콘, 게르마늄, 또는 다른 적용 가능한 물질일 수 있다. 온-웨이퍼 필터링 코팅(130) 또는 온-웨이퍼 렌즈(108)는 몰딩 또는 다른 패터닝 공정에 의해 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 온-웨이퍼 렌즈(108)는 온-웨이퍼 필터링 코팅(130)보다 약 50 내지 200배 더 두껍다. 예를 들면, 온-웨이퍼 필터링 코팅(130)은 약 1∼2 μm의 두께를 가질 수 있고, 온-웨이퍼 렌즈(108)는 약 100∼200 μm의 두께를 가질 수 있다.
도 10의 단면도(1000)와 도 11의 평면도(1100)에서 도시된 바와 같이, 보호층(110)이 컬러 필터 어레이(1302)와 마이크로 렌즈 어레이(1306) 위에 형성되거나 그렇지 않으면 배열된다. 일부 실시예에서, 보호층(110)은 모두 평면 상단 표면을 갖는 웨이퍼를 가로질러 형성된다. 보호층(110)은 포토레지스트, 플로트 유리, 용융 실리카, 실리콘, 게르마늄, 아크릴 수지, 또는 다른 적용 가능한 물질일 수 있다. 보호층(110)은 스핀 코팅 또는 퇴적 공정, 예를 들면, 저온 화학 기계적 퇴적 공정에 의해 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 보호층(110)은 온-웨이퍼 렌즈(108)의 상단 표면으로부터 보호층(110)의 상단 표면까지 온-웨이퍼 렌즈(108)보다 더 큰 두께를 가진다. 예를 들면, 보호층(110)은 약 300 μm의 두께를 가질 수 있다.
도 12의 단면도(1200)와 도 13의 평면도(1300)에서 도시된 바와 같이, 개구(1102)가 제1 이미지 센서 다이(1002)와 제2 이미지 센서 다이(1004) 사이에 형성된다. 일부 실시예에서, 제1 에칭이 보호층(110), 평탄층(1304), 제2 기판(1026), 금속화 스택(1016), 및/또는 ILD층(1020)의 선택된 영역들을 관통해 수행되어 제1 기판(1012) 상에 도달하고 개구(1102)를 형성한다. 제1 에칭을 위한 공정은 예를 들면, 보호층(110)의 상단 표면 위에 제1 포토레지스트층을 형성하는 단계, 제1 포토레지스트층을 패터닝하는 단계, 패터닝된 제1 포토레지스트층에 의해 마스킹되지 않은 구역을 선택적으로 에칭하도록 보호층(110), 평탄층(1304), 제2 기판(1026), 금속화 스택(1016), 및/또는 ILD층(1020)에 에천트를 도포하는 단계, 및 패터닝된 제1 포토레지스트층을 제거하는 단계를 포함한다. 개구(1102)는 도 12에 도시된 바와 같이 더 넓은 상부 부분과 더 좁은 하부 부분을 갖도록 형성될 수 있다. 개구부(1102)가 또한 쏘잉 공정에 의해 형성될 수 있다.
도 14의 단면도(1400)와 도 15의 평면도(1500)에서 도시된 바와 같이, 충전층(1402)은 개구(1102) 내에 형성된다(도 12 참조). 충전층(1402)은 흑색 수지 또는 다른 도포가능한 물질과 같은 광 차단 물질일 수 있다. 일부 실시예에서, 충전층(1402)은 보호층(110)의 상단 표면과 공면인 상단 표면을 갖도록 형성될 수 있다.
도 16의 단면도(1600)에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 이미지 센서 다이(1002, 1004)가 분리된다. 일부 실시예에서, 다이 쏘를 충전층(1402)과 제1 기판(1012)을 관통해 스크라이브 라인 영역(1006)(도 14를 참조)을 따라 이동시킴으로써 분리가 수행된다. 이 분리는 제1 및 제2 이미지 센서 다이의 측벽을 따라 충전층(1402)의 잔여 부분으로부터 잔여 제1 및 제2 이미지 센서 다이와 온-웨이퍼 광 차폐 구조물(104)을 대응되게 포함하는 제1 및 제2 이미지 센서 칩(102a, 102b)을 형성한다. 그런 다음, 캐리어 웨이퍼(1030)(도 14를 참조)가 제거된다.
도 17의 단면도(1700)에 도시된 바와 같이, 분리에 후속해서, 제1 및 제2 이미지 센서 칩(102a, 102b)이 패키지될 수 있다. 이미지 센서 칩은 제1 기판(1012)을 관통해 B/EC 구조물(312)을 형성함으로써 패키지 기판에 그리/또는 외부 디바이스에 솔더(solder)될 수 있다. 이미지 감지 칩은 카메라 모듈(116)에 또한 일체화될 수 있다. 이러한 패키지 및 카메라 모듈의 일부 예시가 위에서 도 1 내지 4에 도시되고 설명된다.
도 18은 집적 회로 디바이스를 형성하는 방법(1800)의 흐름도의 일부 실시예를 도시한다. 방법(1800)이 도 5 내지 17에 대해 설명되지만, 방법(1800)은 도 5 내지 17에 개시된 그러한 구조물에 제한되는 것이 아니라, 대신에 도 5 내지 17에 개시된 구조물에 독립적으로 자립할 수 있음이 인식될 것이다. 유사하게, 도 5 내지 17에 개시된 구조물이 방법(1800)에 제한되는 것이 아니라, 대신에 방법(1800)에 독립적인 구조물로서 자립할 수 있음이 인식될 것이다. 또한, 개시된 방법(예를 들면, 방법(1800))은 일련의 동작들 또는 이벤트들로서 아래에 예증 및 설명되어 있지만, 그러한 동작들 또는 이벤트들의 예증된 순서가 제한의 의미로 해석되어서는 안된다는 것을 인식할 것이다. 예를 들어, 일부 동작은 상이한 순서들로 그리고/또는 여기에 예증되고 그리고/또는 설명되는 것으로부터 이탈하지 않고 다른 동작이나 이벤트와 함께 발생할 수 있다. 또한, 모든 예증된 동작들이 여기에 기재된 설명의 하나 이상의 양태나 실시예를 실행할 것이 요구되지는 않는다. 또한, 여기에 기재되는 하나 이상의 동작은 하나 또는 그 이상의 별도의 동작 및/또는 단계로 실시될 수 있다.
단계(1802)에서, 전면 상의 복수의 픽셀 감지 어레이들과 후면에 부착된 캐리어 웨이퍼를 갖는 제1 기판이 제공된다. 도 5는 동작(1802)에 대응하는 단면도(500)의 일부 실시예를 도시한다.
단계(1804)에서, 복수의 컬러 필터 어레이들이 대응하는 복수의 픽셀 감지 어레이들 위에 형성된다. 도 6 및 7은 동작(1804)에 대응하는 단면도(600) 및 평면도(700)의 일부 실시예를 도시한다.
단계(1806)에서, 온-웨이퍼 렌즈와 온-웨이퍼 필터링 코팅이 컬러 필터 어레이 위에 놓이게 형성된다. 온-웨이퍼 렌즈는 볼록 상단 표면을 가진다. 도 8 및 9는 동작(1806)에 대응하는 단면도(800) 및 평면도(900)의 일부 실시예를 도시한다.
단계(1808)에서, 보호층은 복수의 컬러 필터 어레이들 위에 놓이게 형성된다. 도 10 및 11은 동작(1808)에 대응하는 단면도(1000) 및 평면도(1100)의 일부 실시예를 도시한다.
단계(1810)에서, 컬러 필터 어레이들 사이의 제1 기판과 보호층을 관통해 개구가 형성된다. 도 12 및 13은 동작(1810)에 대응하는 단면도(1200) 및 평면도(1300)의 일부 실시예를 도시한다.
단계(1812)에서, 개구는 광 차폐 물질로 충전된다. 도 14 및 15는 동작(1812)에 대응하는 단면도(1400) 및 평면도(1500)의 일부 실시예를 도시한다.
단계(1814)에서, 제1 기판, 컬러 필터 어레이, 및 보호층의 주변부 주위에 이격되는 온-웨이퍼 차폐 구조물을 각각 갖는 복수의 개별 다이들을 형성하도록 광 차폐 물질에 대해 분리 공정이 수행된다. 단계(1816)에서, 캐리어 웨이퍼가 제거된다. 도 16은 동작(1814) 및 동작(1816)에 대응하는 단면도(1600)의 일부 실시예를 도시한다.
단계(1818)에서, 모듈 렌즈는 다이의 전면에 부착되고, 전기적 접속 구조물은 다이의 후면에 형성된다. 도 17은 동작(1818)에 대응하는 단면도(1700)의 일부 실시예를 도시한다.
본 명세서에 설명되는 방법론의 양상을 논의할 때에 본 문헌 전체에 걸쳐 예시적인 구조물을 참조하였지만, 이들 방법론은 제공된 대응하는 구조물에 의해 제한되지 않는다는 것을 알 것이다. 오히려, 방법론(및 구조물)은 서로 관계없이 고려되고 자립할 수 있으며 도면에 도시된 임의의 특정한 양태에 상관없이 실시될 수 있다. 게다가, 본 명세서에 설명된 층은 스핀온(spin on), 스퍼터링, 성장 및/또는 퇴적 기법 등과 같은 임의의 적절한 방식으로 형성될 수 있다.
또한, 본 명세서 및 첨부 도면의 독해 및/또는 이해를 기초로 하여 당업자에게 균등한 변경 및/또는 수정이 일어날 수 있다. 본 명세서의 개시는 그러한 수정 및 변경을 포함하고 일반적으로 그에 의해 제한되도록 의도되지 않는다. 예를 들면, 본 명세서에 제공된 도면이 특별한 도핑 유형을 갖는 것으로 예시되고 설명되었지만, 당업자가 아는 바와 같이 대안적인 도핑 유형이 사용될 수 있다는 것을 알 것이다.
따라서, 상기 설명으로부터 인식될 수 있는 바와 같이, 본 개시 내용은 집적 회로 디바이스와 관련된다. 집적 회로 디바이스는 패키지 기판과, 패키지 기판 위에 배열된 이미지 센서 칩을 포함한다. 집적 회로 디바이스는 보호층 아래의 구조물을 라이닝하고 이 구조물에 접촉하는 하단 표면과 평면의 상단 표면을 갖는 이미지 센서 칩 위에 놓인 보호층과, 이미지 센서 칩의 주변부 주위에 이격된 온-웨이퍼 차폐 구조물을 더 포함한다. 온-웨이퍼 차폐 구조물은 보호층에 직접 접촉하는 측벽을 가진다.
또 다른 실시예에서, 본 개시 내용은 집적 회로(IC)를 제조하는 방법에 대한 것이다. 본 방법은 전면 상에 형성된 복수의 픽셀 감지 어레이들과 후면에 부착된 캐리어 웨이퍼를 갖는 제1 기판을 제공하는 단계와, 대응하는 복수의 픽셀 감지 어레이들 위에 복수의 컬러 필터 어레이들을 형성하는 단계를 포함한다. 본 방법은 복수의 컬러 필터 어레이들 위에 놓이는 보호층을 형성하는 단계를 포함한다. 본 방법은, 필터 어레이들 사이에 제1 기판과 보호층을 관통해 개구를 형성하는 단계와, 광 차폐 물질로 개구를 충전하는 단계를 더 포함한다. 본 방법은, 제1 기판, 컬러 필터 어레이, 및 보호층의 주변부 주위에 이격되는 온-웨이퍼 차폐 구조물을 각각 갖는 복수의 개별 다이들을 형성하도록 광 차폐 물질에 대해 분리 공정을 수행하는 단계를 더 포함한다.
또 다른 실시예에서, 본 개시 내용은 집적 회로 디바이스에 대한 것이다. 집적 회로 디바이스는 제1 기판과, 제1 기판 위에 배치된 금속화 스택을 포함한다. 집적 회로 디바이스는, 금속화 스택 위에 배치되고 픽셀 감지 어레이가 내부에 배치되어 있는 디바이스층을 더 포함한다. 집적 회로 디바이스는, 픽셀 감지 어레이 위에 배치되는 컬러 필터와, 컬러 필터 어레이 위에 마이크로 렌즈 어레이를 더 포함한다. 집적 회로 디바이스는, 마이크로 렌즈 어레이 위에 놓인 보호층과, 이미지 센서 패키지의 주변부 주위에 이격되고 제1 기판을 둘러싸며 접촉하는 하부 부분과 보호층에 접촉하는 상부 부분을 포함하는 온-웨이퍼 차폐 구조물을 더 포함한다.
전술된 설명은, 당업자가 본 발명 개시의 양상을 더 잘 이해할 수 있도록 다수의 실시예의 피처를 서술한다. 당업자는, 자신이 본 명세서에서 소개된 실시예의 동일한 목적을 수행하고 그리고/또는 동일한 이점을 달성하기 위한 다른 공정과 구조체를 설계하기 위한 기초로서 본 발명 개시 내용을 쉽게 이용할 수 있다는 것을 인식해야 한다. 또한, 당업자들은 등가의 구성이 본 개시 내용의 취지 및 범위를 벗어나지 않으며, 본 개시 내용의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 변화, 대체 및 변경을 이룰 수 있음을 알아야 한다.
실시예들
실시예 1. 이미지 센서 패키지에 있어서,
패키지 기판;
상기 패키지 기판 위에 배열되는 이미지 센서 칩;
상기 이미지 센서 칩 위에 놓이는 보호층 - 상기 이미지 센서 칩은, 상기 보호층 아래의 구조물을 라이닝(lining)하고 이 구조물에 접촉하는 하단 표면 및 평면의 상단 표면을 가짐 -; 및
상기 이미지 센서 칩의 주변부 주위에 이격되고 상기 보호층에 직접 접촉하는 측벽을 갖는 온-웨이퍼(on-wafer) 차폐 구조물
을 포함하는, 이미지 센서 패키지.
실시예 2. 실시예 1에 있어서,
상기 보호층은 상기 온-웨이퍼 차폐 구조물의 상단 표면과 정렬되는 상단 표면을 갖는 것인, 이미지 센서 패키지.
실시예 3. 실시예 1에 있어서,
볼록 상단 표면을 가지며 상기 이미지 센서 칩 위에 그리고 상기 보호층 아래에 배열되는 온-웨이퍼 렌즈를 더 포함하는, 이미지 센서 패키지.
실시예 4. 실시예 3에 있어서,
상기 온-웨이퍼 렌즈는 상기 온-웨이퍼 차폐 구조물의 측벽에 직접 접촉하는 측벽을 갖는 것인, 이미지 센서 패키지.
실시예 5. 실시예 3에 있어서,
상기 이미지 센서 칩 위에 그리고 상기 온-웨이퍼 렌즈 아래에 배열되는 온-웨이퍼 필터링 코팅을 더 포함하고,
상기 온-웨이퍼 필터링 코팅은 적외선을 필터링하도록 구성되는 것인, 이미지 센서 패키지.
실시예 6. 실시예 5에 있어서,
상기 온-웨이퍼 필터링 코팅은 상기 온-웨이퍼 차폐 구조물의 측벽에 직접 접촉하는 측벽을 갖는 것인, 이미지 센서 패키지.
실시예 7. 실시예 1에 있어서,
상기 패키지 기판 위에 배치되는 제1 기판;
상기 제1 기판 위에 배치되는 금속화 스택(metallization stack);
상기 금속화 스택 위에 배치되고 픽셀 감지 어레이가 내부에 배치되어 있는 디바이스층;
상기 픽셀 감지 어레이 위에 배치되는 컬러 필터 어레이; 및
상기 컬러 필터 어레이 위에 배치되는 마이크로 렌즈 어레이를 더 포함하고,
상기 보호층은 상기 마이크로 렌즈 어레이에 직접 접촉하는 것인, 이미지 센서 패키지.
실시예 8. 실시예 7에 있어서,
상기 컬러 필터 어레이와 상기 마이크로 렌즈 어레이 사이에 배열되는 평탄층을 더 포함하고,
상기 평탄층은 상기 온-웨이퍼 차폐 구조물에 접촉하는 측벽을 갖는 것인, 이미지 센서 패키지.
실시예 9. 실시예 8에 있어서,
상기 온-웨이퍼 차폐 구조물은 상부 부분과 하부 부분을 포함하고, 상기 상부 부분은 상기 하부 부분보다 폭이 더 넓거나 동일한 것인, 이미지 센서 패키지.
실시예 10. 실시예 9에 있어서,
상기 하부 부분은 상기 제1 기판, 상기 금속화 스택, 및 상기 디바이스층의 측벽들에 접촉하는 것인, 이미지 센서 패키지.
실시예 11. 실시예 9에 있어서,
상기 상부 부분은 상기 평탄층의 상단 표면 상에 있고 이 상단 표면에 접촉하는 하단 표면을 갖는 것인, 이미지 센서 패키지.
실시예 12. 이미지 센서 패키지를 제조하기 위한 방법에 있어서,
전면 상에 형성되는 복수의 픽셀 감지 어레이들과 후면에 부착되는 캐리어 웨이퍼를 갖는 제1 기판을 제공하는 단계;
복수의 컬러 필터 어레이들을 대응하는 복수의 픽셀 감지 어레이들 위에 형성하는 단계;
상기 복수의 컬러 필터 어레이들 위에 놓이는 보호층을 형성하는 단계;
상기 컬러 필터 어레이들 사이의 상기 제1 기판과 상기 보호층을 관통해 개구를 형성하는 단계;
광 차폐 물질로 상기 개구를 충전하는 단계; 및
상기 제1 기판, 상기 컬러 필터 어레이, 및 상기 보호층의 주변부 주위에 이격되는 온-웨이퍼 차폐 구조물을 각각 갖는 복수의 개별 다이들을 형성하도록 상기 광 차폐 물질에 대해 분리 공정을 수행하는 단계
를 포함하는, 이미지 센서 패키지를 제조하기 위한 방법.
실시예 13. 실시예 12에 있어서,
상기 다이로부터 상기 캐리어 웨이퍼를 제거하는 단계;
모듈 렌즈를 상기 다이의 전면에 부착하는 단계; 및
전기 접속 구조물을 상기 다이의 후면에 형성하는 단계를 더 포함하는, 이미지 센서 패키지를 제조하기 위한 방법.
실시예 14. 실시예 12에 있어서,
상기 제1 기판 내에 더 좁은 하부 부분과 상기 보호층을 관통해 더 넓은 상부 부분을 포함하는 상기 개구가 형성되는 것인, 이미지 센서 패키지를 제조하기 위한 방법.
실시예 15. 이미지 센서 패키지에 있어서,
제1 기판;
상기 제1 기판 위에 배치되는 금속화 스택;
상기 금속화 스택 위에 배치되고 픽셀 감지 어레이가 내부에 배치되어 있는 디바이스층;
상기 픽셀 감지 어레이 위에 배치되는 컬러 필터 어레이;
상기 컬러 필터 어레이 위에 배치되는 마이크로 렌즈 어레이;
상기 마이크로 렌즈 어레이에 위에 놓이는 보호층; 및
상기 이미지 센서 패키지의 주변부 주위에 이격되고 상기 제1 기판을 둘러싸며 접촉하는 하부 부분과 상기 보호층에 접촉하는 상부 부분을 포함하는 온-웨이퍼 차폐 구조물
을 포함하는, 이미지 센서 패키지.
실시예 16. 실시예 15에 있어서,
상기 보호층은 상기 온-웨이퍼 차폐 구조물의 상단 표면과 정렬되는 상단 표면을 갖는 것인, 이미지 센서 패키지.
실시예 17. 실시예 15에 있어서,
볼록 상단 표면과, 적외선을 필터링하도록 구성되는 온-웨이퍼 필터링 코팅을 갖는 온-웨이퍼 렌즈를 더 포함하고, 상기 온-웨이퍼 렌즈와 상기 온-웨이퍼 필터링 코팅은 상기 마이크로 렌즈 어레이와 상기 보호층 사이에 배열되는 것인, 이미지 센서 패키지.
실시예 18. 실시예 17에 있어서,
상기 온-웨이퍼 필터링 코팅은 상기 온-웨이퍼 차폐 구조물의 측벽에 직접 접촉하는 측벽을 갖는 것인, 이미지 센서 패키지.
실시예 19. 실시예 17에 있어서,
상기 온-웨이퍼 필터링 코팅, 상기 온-웨이퍼 렌즈, 또는 상기 보호층의 하단 표면은 상기 온-웨이퍼 차폐 구조물의 하단 표면에 정렬되는 것인, 이미지 센서 패키지.
실시예 20. 실시예 17에 있어서,
상기 온-웨이퍼 차폐 구조물의 상부 부분은 상기 하부 부분보다 넓은 것인, 이미지 센서 패키지.
Claims (10)
- 이미지 센서 패키지에 있어서,
패키지 기판;
상기 패키지 기판 위에 배열되는 이미지 센서 칩;
상기 이미지 센서 칩 위에 놓이는 보호층 - 상기 이미지 센서 칩은, 상기 보호층 아래의 구조물을 라이닝(lining)하고 이 구조물에 접촉하는 하단 표면 및 평면의 상단 표면을 가짐 -; 및
상기 이미지 센서 칩의 주변부 주위에 이격되고, 상기 패키지 기판의 측벽을 둘러싸며 직접 접촉하는 하부 부분 및 상기 보호층의 측벽을 둘러싸며 직접 접촉하고 상기 하부 부분보다 넓은 상부 부분을 포함하는, 이음새가 없는(seamless) 온-웨이퍼(on-wafer) 차폐 구조물
을 포함하고,
상기 온-웨이퍼 차폐 구조물은 상기 패키지 기판, 상기 이미지 센서 칩 및 상기 보호층을 포함하는 구조물을 둘러싸는 외벽을 형성하는 것인, 이미지 센서 패키지. - 제1항에 있어서,
상기 보호층은 상기 온-웨이퍼 차폐 구조물의 상단 표면과 정렬되는 상단 표면을 갖는 것인, 이미지 센서 패키지. - 제1항에 있어서,
볼록 상단 표면을 가지며 상기 이미지 센서 칩 위에 그리고 상기 보호층 아래에 배열되는 온-웨이퍼 렌즈를 더 포함하는, 이미지 센서 패키지. - 제3항에 있어서,
상기 온-웨이퍼 렌즈는 상기 온-웨이퍼 차폐 구조물의 측벽에 직접 접촉하는 측벽을 갖는 것인, 이미지 센서 패키지. - 제3항에 있어서,
상기 이미지 센서 칩 위에 그리고 상기 온-웨이퍼 렌즈 아래에 배열되는 온-웨이퍼 필터링 코팅을 더 포함하고,
상기 온-웨이퍼 필터링 코팅은 적외선을 필터링하도록 구성되는 것인, 이미지 센서 패키지. - 제1항에 있어서,
상기 패키지 기판 위에 배치되는 제1 기판;
상기 제1 기판 위에 배치되는 금속화 스택(metallization stack);
상기 금속화 스택 위에 배치되고 픽셀 감지 어레이가 내부에 배치되어 있는 디바이스층;
상기 픽셀 감지 어레이 위에 배치되는 컬러 필터 어레이; 및
상기 컬러 필터 어레이 위에 배치되는 마이크로 렌즈 어레이
를 더 포함하고,
상기 보호층은 상기 마이크로 렌즈 어레이에 직접 접촉하는 것인, 이미지 센서 패키지. - 제6항에 있어서,
상기 컬러 필터 어레이와 상기 마이크로 렌즈 어레이 사이에 배열되는 평탄층을 더 포함하고,
상기 평탄층은 상기 온-웨이퍼 차폐 구조물에 접촉하는 측벽을 갖는 것인, 이미지 센서 패키지. - 제7항에 있어서,
상기 온-웨이퍼 차폐 구조물은 상부 부분과 하부 부분을 포함하고, 상기 상부 부분은 상기 하부 부분보다 폭이 더 넓거나 동일한 것인, 이미지 센서 패키지. - 이미지 센서 패키지를 제조하기 위한 방법에 있어서,
전면 상에 형성되는 복수의 픽셀 감지 어레이들과 후면에 부착되는 캐리어 웨이퍼를 갖는 제1 기판을 제공하는 단계;
복수의 컬러 필터 어레이들을 대응하는 복수의 픽셀 감지 어레이들 위에 형성하는 단계;
상기 복수의 컬러 필터 어레이들 위에 놓이는 보호층을 형성하는 단계;
상기 컬러 필터 어레이들 사이의 상기 제1 기판과 상기 보호층을 관통해 개구를 형성하는 단계 - 상기 개구는 상기 제1 기판 내에 더 좁은 하부 부분과 상기 보호층을 관통해 더 넓은 상부 부분을 포함하여 형성됨 - ;
광 차폐 물질로 상기 개구를 충전하는 단계; 및
상기 컬러 필터 어레이의 주변부 주위에 이격되는 온-웨이퍼 차폐 구조물을 각각 갖는 복수의 개별 다이들을 형성하도록 상기 광 차폐 물질에 대해 분리 공정을 수행하는 단계
를 포함하는, 이미지 센서 패키지를 제조하기 위한 방법. - 이미지 센서 패키지에 있어서,
제1 기판;
상기 제1 기판 위에 배치되는 금속화 스택;
상기 금속화 스택 위에 배치되고 픽셀 감지 어레이가 내부에 배치되어 있는 디바이스층;
상기 픽셀 감지 어레이 위에 배치되는 컬러 필터 어레이;
상기 컬러 필터 어레이 위에 배치되는 마이크로 렌즈 어레이;
상기 마이크로 렌즈 어레이에 위에 놓이는 보호층; 및
상기 제1 기판의 측벽을 둘러싸며 직접 접촉하는 하부 부분과 상기 보호층의 측벽에 직접 접촉하고 상기 하부 부분보다 넓은 상부 부분을 포함하는, 이음새가 없는 온-웨이퍼 차폐 구조물
을 포함하고,
상기 온-웨이퍼 차폐 구조물은 상기 제1 기판, 상기 금속화 스택, 상기 디바이스층, 상기 컬러 필터 어레이, 상기 마이크로 렌즈 어레이, 및 상기 보호층을 포함하는 구조물을 둘러싸는 외벽을 형성하는 것인, 이미지 센서 패키지.
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