KR20110077902A - Wafer level chip scale package method of image sensor - Google Patents

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KR20110077902A KR1020090134581A KR20090134581A KR20110077902A KR 20110077902 A KR20110077902 A KR 20110077902A KR 1020090134581 A KR1020090134581 A KR 1020090134581A KR 20090134581 A KR20090134581 A KR 20090134581A KR 20110077902 A KR20110077902 A KR 20110077902A
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Abstract

PURPOSE: A method for manufacturing a wafer level chip scale package of an image sensor is provided to prevent a micro lens from becoming damaged due to the spread of an adhesive layer by curing the adhesive layer through a laser annealing process after a glass wafer is attached to the adhesive layer. CONSTITUTION: A micro lens(130) is formed on a wafer(110). An adhesive layer is formed on the wafer around a micro lens. An air cavity(170) is formed between the micro lens and the glass. A cured adhesive layer(120a) is formed by curing the adhesive layer with a laser annealing.

Description

이미지센서의 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지 제조 방법{Wafer level chip scale package method of image sensor}Wafer level chip scale package method of image sensor

본 발명은 이미지센서의 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 말하자면 이미지 센서의 패키지 과정에서 CIS 칩의 마이크로 렌즈가 손상되는 것을 방지할 수 있는 이미지센서의 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of manufacturing a wafer level chip scale package of an image sensor, and more particularly, to a method of manufacturing a wafer level chip scale package of an image sensor that can prevent the microlenses of a CIS chip from being damaged during the packaging process of an image sensor. It is about.

일반적으로 이미지 센서는 광학 영상(optical image)을 전기적인 신호로 변환시키는 반도체 장치로써, CCD(ChargeCoupled Device) 이미지 센서 소자와 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서 소자로 크게 나눌 수 있다.In general, an image sensor is a semiconductor device that converts an optical image into an electrical signal. The image sensor may be broadly classified into a CCD (ChargeCoupled Device) image sensor device and a Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS) image sensor device.

상기 CMOS 이미지 센서는 조사되는 빛을 감지하는 포토 다이오드부와 감지된 빛을 전기적인 신호로 처리하여 데이터화하는 CMOS 로직 회로부로 구성되는데, 상기 포토 다이오드의 수광량이 많을수록 상기 이미지 센서의 광 감도(PhotoSensitivity) 특성이 양호해진다. 이러한, 광 감도를 높이기 위해서 이미지 센서의 전체 면적 중에서 포토 다이오드가 차지하는 비율(Fill Factor)을 크게 하거나, 포토다이오드 이외의 영역으로 입사되는 광의 경로를 변경하여 상기 포토 다이오드로 집광시켜 주는 기술이 사용된다.The CMOS image sensor includes a photodiode unit for detecting irradiated light and a CMOS logic circuit unit for processing the detected light into an electrical signal and converting the data into electrical signals. As the amount of light received by the photodiode increases, the photosensitivity of the image sensor is increased. The characteristic becomes good. In order to increase the light sensitivity, a technique in which the fill factor of the photodiode in the total area of the image sensor is increased or the path of light incident to a region other than the photodiode is changed to focus the photodiode is used. .

상기 집광 기술의 대표적인 예가 마이크로 렌즈를 형성하는 것인데, 이는 포토 다이오드 상부에 광투과율이 좋은 물질로 통상적으로 볼록형 마이크로렌즈를 만들어 입사광의 경로를 굴절시켜 보다 많은 양의 빛을 포토 다이오드 영역으로 조사하는 방법이다. 이 경우 마이크로렌즈의 광축과 수평한 빛이 마이크로렌즈에 의해서 굴절되어 광축상의 일정 위치에서 그 초점이 형성되어진다.A representative example of the condensing technique is to form a microlens, which is a method of irradiating a larger amount of light to a photodiode by refracting the path of incident light by making a convex microlens with a material having a high light transmittance on the photodiode. to be. In this case, light parallel to the optical axis of the microlens is refracted by the microlens to form a focal point at a predetermined position on the optical axis.

이미지 센서를 패키지하는 과정에서 이미지 센서의 상면에 글라스 기판이 설치되는데, 이 과정에서 이미지 센서의 마이크로 렌즈가 손상되지 않도록 하는 것이 중요하다. In the process of packaging the image sensor, a glass substrate is installed on the upper surface of the image sensor. In this process, it is important not to damage the microlens of the image sensor.

본 발명은 이미지 센서의 패키지 과정에서 마이크로 렌즈에 손상이 발생되는 것을 방지할 수 있는 이미지센서의 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지 제조 방법을 제공한다. The present invention provides a method of manufacturing a wafer level chip scale package of an image sensor that can prevent damage to a microlens during a packaging process of an image sensor.

본 발명의 실시예에 의한 이미지센서의 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지 제조 방법은, 웨이퍼 상에 마이크로 렌즈가 형성되는 단계와, 마이크로 렌즈 주변의 웨이퍼 상에 접착막을 형성하는 단계와, 마이크로 렌즈 상에 에어 캐비티를 갖도록 접착막 상에 글라스를 안착시키는 단계, 및 접착막을 경화시키는 단계를 포함한다. A wafer level chip scale package manufacturing method of an image sensor according to an embodiment of the present invention includes the steps of forming a microlens on a wafer, forming an adhesive film on a wafer around the microlens, and forming an air cavity on the microlens. The step of seating the glass on the adhesive film to have, and curing the adhesive film.

본 발명의 다른 실시예에 의한 이미지센서의 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지 제조 방법은 웨이퍼 상에 마이크로 렌즈가 형성되는 단계와, 마이크로 렌즈 주변의 웨이퍼 상에 접착막을 형성하는 단계와, 마이크로 렌즈쪽을 향하는 접착막의 가장자리에 경화 정도를 증대시키기 위하여 카본 이온주입 공정을 실시하는 단계, 및 마이크로 렌즈 상에 에어 캐비티를 갖도록 접착막 상에 글라스를 안착시키는 단계를 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a wafer level chip scale package of an image sensor, including forming a microlens on a wafer, forming an adhesive film on a wafer around the microlens, and adhering toward the microlens. Performing a carbon ion implantation process to increase the degree of curing at the edge of the film, and depositing the glass on the adhesive film to have an air cavity on the microlens.

상기 접착막은 열경화성 감광막으로 형성되거나, 또는 테이핑 방식으로 형성되면 바람직하다.The adhesive film is preferably formed of a thermosetting photosensitive film, or formed in a taping manner.

상기 글라스를 안착시키기 전 또는 글라스를 안착시킨 후, 접착막을 경화시키는 단계를 더 포함하면 바람직하다. It is preferable to further include a step of curing the adhesive film before or after the glass is seated.

상기 카본 이온공정은 상기 마이크로 렌즈쪽을 향하는 상기 접착막의 가장자리로부터 폭이 0.5um 내지 5um에 해당하는 영역의 상기 접착막에 카본을 주입하면 바람직하다.In the carbon ion process, it is preferable to inject carbon into the adhesive film in a region corresponding to a width of 0.5 μm to 5 μm from the edge of the adhesive film facing the microlens.

상기 접착막이 열경화성 감광막으로 형성되는 경우에, 상기한 열경화성 감광막은 1nm 내지 10초 동안 2J/cm2~10J/cm2의 에너지로 1000nm 내지 1500 nm의 파장을 갖는 레이저 어닐링으로 경화되면 바람직하다. In the case where the adhesive film is formed of a thermosetting photosensitive film, the thermosetting photosensitive film is preferably cured by laser annealing having a wavelength of 1000 nm to 1500 nm with an energy of 2J / cm 2 to 10J / cm 2 for 1 nm to 10 seconds.

본 발명은 기판에 접착막을 형성하고 접착막에 최소한의 압력이 가해지도록 글라스 웨이퍼를 접착막에 부착시킨 후, 레이저 어닐링을 실시하여 접착막을 경화시킴으로써 접착막이 퍼지면서 마이크로 렌즈를 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 칩 수율 향상 과 웨이퍼 그라인딩(Wafer grinding) 시 높은 글라스지지(glass support) 특성으로 안정적인 실리콘 그라인딩(Si grinding) 특성을 기대할 수 있다. According to the present invention, after attaching the glass wafer to the adhesive film to form an adhesive film on the substrate and applying the minimum pressure to the adhesive film, laser annealing is performed to cure the adhesive film, thereby preventing damage to the microlenses while spreading the adhesive film. have. In addition, stable silicon grinding (Si grinding) characteristics can be expected due to high glass support characteristics during chip yield improvement and wafer grinding.

도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 실시예에 의한 이미지센서의 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다. 1A to 1D are diagrams for describing a method of manufacturing a wafer level chip scale package of an image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 1a에 도시된 바와 같이, 기판(110) 상에 마이크로 렌즈(130)를 포함하는 이미지 센서(110)가 형성된다. 구체적으로, 기판(110)은 통상의 실리콘으로 구성되며, 기판(110)에는 CIS 다이(110)가 형성된다. 그리고 그 상부에는 마이크로 렌즈(130)가 위치한다. As shown in FIG. 1A, an image sensor 110 including a micro lens 130 is formed on a substrate 110. Specifically, the substrate 110 is made of ordinary silicon, and the CIS die 110 is formed on the substrate 110. And the micro lens 130 is located on the upper portion.

마이크로 렌즈(130) 주변에는 접착막(120)이 형성된다. 접착막(120)은 후속 공정에서 안착될 글라스를 지지하는 역할을 하며, 또한 글라스를 기판(100)에 고정시키는 역할도 수행한다. 접착막(120)은 열경화성 감광막으로 형성하며, 테이핑(Taping) 방식으로 형성할 수 있다. An adhesive film 120 is formed around the micro lens 130. The adhesive layer 120 supports the glass to be seated in a subsequent process, and also serves to fix the glass to the substrate 100. The adhesive film 120 may be formed of a thermosetting photosensitive film, and may be formed by a taping method.

도 1b에 도시된 바와 같이, 글라스(160)를 접착막(120) 상에 안착시킨다. 이로써, 마이크로 렌즈(130)와 글라스(160) 사이에는 에어 캐비티(Air cavity)(170)가 형성된다. As shown in FIG. 1B, the glass 160 is seated on the adhesive layer 120. As a result, an air cavity 170 is formed between the microlens 130 and the glass 160.

이때, 글라스(160)가 일정 이상의 압력으로 접착막(120)에 놓여지면, 도 2에서와 같이, 접착막(120)은 압력에 의해 옆으로 퍼지게 된다. 접착막(120)이 퍼지면서 마이크로 렌즈(130)의 일부(A)를 덮게 되며, 불량이 발생될 수 있다. 따라서, 글라스(160)는 접착막(120)이 퍼지지 않을 정도의 최소한의 압력으로 접착막(120)에 놓여지는 것이 바람직하다. At this time, when the glass 160 is placed on the adhesive film 120 at a predetermined pressure or more, as shown in FIG. 2, the adhesive film 120 is spread sideways by pressure. As the adhesive layer 120 spreads, the portion A of the microlens 130 may be covered, and a defect may occur. Therefore, the glass 160 is preferably placed on the adhesive film 120 at a minimum pressure such that the adhesive film 120 does not spread.

도 1c에서 도시된 바와 같이, 접착막(120)을 레이저 어닐링으로 경화시켜 경화된 접착막(120a)을 형성한다. 구체적으로, 1nm 내지 10초 동안 1000nm 내지 1500 nm의 파장을 갖는 레이저를 2J/cm2~10J/cm2의 에너지로 조사하여 접착막을 어닐링하면, 투명한 글라스(160)를 통해 접착막이 경화되어 경화된 접착막(120a)이 형성된다. 접착막이 경화되면서 글라스(160)가 기판에 더 단단하게 고정된다. As shown in FIG. 1C, the adhesive film 120 is cured by laser annealing to form a cured adhesive film 120a. Specifically, when annealing the adhesive film by irradiating a laser having a wavelength of 1000 nm to 1500 nm with energy of 2J / cm 2 to 10J / cm 2 for 1 nm to 10 seconds, the adhesive film is cured and cured through the transparent glass 160. The adhesive film 120a is formed. As the adhesive film is cured, the glass 160 is more firmly fixed to the substrate.

도 1d에서와 같이, 경화된 접착막(120a)은 옆으로 퍼지는 특성이 감소되므로, 글라스(160)에 추가 압력을 가하여 보다 더 단단하게 고정시킬 수 있다. As shown in FIG. 1D, since the cured adhesive layer 120a has a side spreading characteristic, the hardened adhesive layer 120a may be further firmly fixed by applying additional pressure to the glass 160.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 다른 실시예에 의한 이미지센서의 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다. 3A to 3D are diagrams for describing a method of manufacturing a wafer level chip scale package of an image sensor according to another exemplary embodiment of the present invention.

도 3a에 도시된 바와 같이, 기판(310) 상에 마이크로 렌즈(330)를 포함하는 이미지 센서(310)가 형성된다. 구체적으로, 기판(310)은 통상의 실리콘으로 구성되며, 기판(310)에는 CIS 다이(310)가 형성된다. 그리고 그 상부에는 마이크로 렌즈(330)가 위치한다. As shown in FIG. 3A, an image sensor 310 including a micro lens 330 is formed on a substrate 310. Specifically, the substrate 310 is made of conventional silicon, and the CIS die 310 is formed on the substrate 310. And the micro lens 330 is located on the upper portion.

마이크로 렌즈(330) 주변에는 접착막(320)이 형성된다. 마이크로 렌즈(330) 상에는 접착막(320)이 제거되어 에어 캐비티가 형성될 영역(340)이 된다. An adhesive layer 320 is formed around the micro lens 330. The adhesive layer 320 is removed on the microlens 330 to become an area 340 in which an air cavity is to be formed.

접착막(320)은 후속 공정에서 안착될 글라스를 지지하는 역할을 하며, 또한 글라스를 기판(300)에 고정시키는 역할도 수행한다. 접착막(320)은 열경화성 감광막으로 형성하며, 테이핑(Taping) 방식으로 형성할 수 있다. The adhesive film 320 serves to support the glass to be seated in a subsequent process, and also serves to fix the glass to the substrate 300. The adhesive film 320 may be formed of a thermosetting photosensitive film, and may be formed by a taping method.

도 3b에 도시된 바와 같이, 마이크로 렌즈(330) 쪽을 향하는 접착막(320)의 가장자리에는, 후속 공정에서 접착막(320)의 경화 정도를 증대시키기 위하여 카본 이온주입 공정을 실시한다. 카본 이온공정은 마이크로 렌즈(330) 쪽을 향하는 접착막(320)의 가장자리로부터 폭이 0.5um 내지 5um에 해당하는 영역의 접착막에 카본을 주입한다. 이로써, 접착막(320)의 가장자리에는 카본 주입 영역(350)이 형성된다. As shown in FIG. 3B, a carbon ion implantation process is performed at the edge of the adhesive film 320 facing the microlens 330 to increase the degree of curing of the adhesive film 320 in a subsequent process. In the carbon ion process, carbon is injected into the adhesive film in a region corresponding to a width of 0.5 μm to 5 μm from the edge of the adhesive film 320 facing the microlens 330. As a result, the carbon injection region 350 is formed at the edge of the adhesive layer 320.

도 3c에 도시된 바와 같이, 글라스(360)를 접착막(320) 상에 안착시킨다. 이로써, 마이크로 렌즈(330)와 글라스(360) 사이에는 에어 캐비티(Air cavity)(370)가 형성된다. As shown in FIG. 3C, the glass 360 is seated on the adhesive layer 320. As a result, an air cavity 370 is formed between the microlens 330 and the glass 360.

도 3d에서 도시된 바와 같이, 접착막(320)을 레이저 어닐링으로 경화시켜 경화된 접착막(320a)을 형성한다. 구체적으로, 1nm 내지 10초 동안 1000nm 내지 1500 nm의 파장을 갖는 레이저를 2J/cm2~10J/cm2의 에너지로 조사하여 접착막을 어닐링하면, 투명한 글라스(360)를 통해 접착막이 경화되어 경화된 접착막(320a)이 형성된다. 접착막이 경화되면서 글라스(360)가 기판에 더 단단하게 고정된다. As shown in FIG. 3D, the adhesive film 320 is cured by laser annealing to form a cured adhesive film 320a. Specifically, when annealing the adhesive film by irradiating a laser having a wavelength of 1000nm to 1500nm with energy of 2J / cm 2 ~ 10J / cm 2 for 1nm to 10 seconds, the adhesive film is cured through the transparent glass 360 cured The adhesive film 320a is formed. As the adhesive film is cured, the glass 360 is more firmly fixed to the substrate.

레이저 어닐링에 의해, 카본 주입 영역(350)은 보다 더 강하게 경화된다. 따라서, 후속 공정에서 글라스(360)에 높은 압력이 가해진다 하더라도 카본 주입 영역(350)이 펜스 역할을 하기 때문에 마이크로 렌즈(330)가 손상되는 것을 방지할 수 있다. By laser annealing, the carbon injection region 350 hardens even more strongly. Therefore, even if a high pressure is applied to the glass 360 in a subsequent process, since the carbon injection region 350 serves as a fence, it is possible to prevent the microlens 330 from being damaged.

한편, 상기에서는 글라스(360)를 안착시킨 후에 접착막(320)을 경화시켰으나, 글라스(360)를 안착시키기 전에 접착막(320)을 경화시킬 수도 있다. 접착막(320)을 경화시킨 후 글라스(360)를 안착시키면, 경화된 접착막(320a)이 마이크로 렌즈(330)까지 퍼지지 않기 때문에 마이크로 렌즈(330)에 손상이 발생되는 것을 방지하면서 글라스(360)를 안정적으로 부착시킬 수 있다. Meanwhile, although the adhesive film 320 is cured after the glass 360 is seated, the adhesive film 320 may be cured before the glass 360 is seated. When the glass 360 is seated after the adhesive film 320 is cured, the cured adhesive film 320a does not spread to the microlens 330, thereby preventing damage to the microlens 330. ) Can be attached stably.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the detailed description of the present invention has been described with reference to the embodiments of the present invention, those skilled in the art or those skilled in the art will have the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. It will be appreciated that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the scope of the art.

도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 실시예에 의한 이미지센서의 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다. 1A to 1D are diagrams for describing a method of manufacturing a wafer level chip scale package of an image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2는 접착막에 의해 마이크로 렌즈가 손상되는 것을 설명하기 위한 도면이다. 2 is a view for explaining that the micro lens is damaged by the adhesive film.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 다른 실시예에 의한 이미지센서의 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다. 3A to 3D are diagrams for describing a method of manufacturing a wafer level chip scale package of an image sensor according to another exemplary embodiment of the present invention.

Claims (5)

웨이퍼 상에 마이크로 렌즈가 형성되는 단계;Forming a micro lens on the wafer; 상기 마이크로 렌즈 주변의 상기 웨이퍼 상에 접착막을 형성하는 단계;Forming an adhesive film on the wafer around the micro lens; 상기 마이크로 렌즈 상에 에어 캐비티를 갖도록 상기 접착막 상에 글라스를 안착시키는 단계; 및 Mounting glass on the adhesive film to have an air cavity on the micro lens; And 상기 접착막을 경화시키는 단계를 포함하는 이미지센서의 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지 제조 방법.And curing the adhesive film. 웨이퍼 상에 마이크로 렌즈가 형성되는 단계;Forming a micro lens on the wafer; 상기 마이크로 렌즈 주변의 상기 웨이퍼 상에 접착막을 형성하는 단계;Forming an adhesive film on the wafer around the micro lens; 상기 마이크로 렌즈쪽을 향하는 상기 접착막의 가장자리에 경화 정도를 증대시키기 위하여 카본 이온주입 공정을 실시하는 단계; 및Performing a carbon ion implantation process to increase the degree of curing at the edge of the adhesive film facing the microlens; And 상기 마이크로 렌즈 상에 에어 캐비티를 갖도록 상기 접착막 상에 글라스를 안착시키는 단계를 포함하는 이미지센서의 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지 제조 방법.And depositing glass on the adhesive layer to have an air cavity on the microlens. 제 1 항 또는 제 2항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 접착막은 열경화성 감광막, 테이핑 방식중에서 선택되는 어느 하나로 형성되는 이미지센서의 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지 제조 방법.The adhesive film is a thermosetting photosensitive film, a wafer level chip scale package manufacturing method of the image sensor is formed by any one selected from the taping method. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 글라스를 안착시키기 전 또는 상기 글라스를 안착시킨 후, 상기 접착막을 경화시키는 단계를 더 포함하는 이미지센서의 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지 제조 방법.And curing the adhesive layer before or after seating the glass, wherein the adhesive layer is cured. 제 2 항 또는 제 4항에 있어서,The method according to claim 2 or 4, 상기 카본 이온공정은 상기 마이크로 렌즈쪽을 향하는 상기 접착막의 가장자리로부터 폭이 0.5um 내지 5um에 해당하는 영역의 상기 접착막에 카본을 주입하는 이미지센서의 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지 제조 방법.The carbon ion process is a method of manufacturing a wafer level chip scale package of an image sensor injecting carbon into the adhesive film in a region corresponding to a width of 0.5um to 5um from the edge of the adhesive film toward the micro lens.
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