TW201935673A

TW201935673A - 影像感測器封裝體及其製造方法

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Publication number: TW201935673A
Application number: TW107105213A
Authority: TW
Inventors: 徐慶銘; 張文雄; 葉博偉; 葉昀鑫
Original assignee: 力成科技股份有限公司
Priority date: 2018-02-13
Filing date: 2018-02-13
Publication date: 2019-09-01
Also published as: TWI647830B

Abstract

本發明係一種影像感測器封裝體及其製造方法，該影像感測器封裝體係包含有多個影像感測晶片、多個貫穿該些影像感測晶片背面並與其外接墊電性連接的矽穿孔、多個設在該些影像感測晶片周圍的間隔件、一蓋合於該些間隔件的透光蓋板、多個覆蓋於該影像感測晶片的背面及其間隔件底面的重佈線層、一覆蓋該些重佈線層之絕緣層，以及多個貫穿及外露於該絕緣層的金屬柱；其中各該重佈線層係與該些影像感測晶片背面的矽穿孔電性連接；如此，該些金屬柱即可透過該些重佈線層及矽穿孔與該些影像感測晶片的外接墊電性連接，以實現尺寸小型化、厚度薄型化、接腳細間距及高接腳密度等優點。

Description

影像感測器封裝體及其製造方法

本發明為一種影像感測器封裝體及其製造方法，尤指一種將多個影像感測晶片封裝於一封裝體中的製造方法及該封裝體結構。

如圖17所示為現有技術中的一種影像感測器封裝體，其包含單一影像感測晶片90，而該影像感測晶片90之主動面上設有影像感測區91、電極端92、矽穿孔（TSV；Through-Silicon Via）93及所需的積體電路，藉由電極端92與矽穿孔93相連接，並以植球方式設置錫球94以與矽穿孔93相連接，則透過錫球94與外部基板形成電性連接，以提供電源並傳輸影像感測訊號。然而，錫球94具有一定的尺寸大小，錫球94之間也具有一定的間距（ball pitch）以避免短路，故限制了影像感測器所能配置的接腳（I/O）數量，意即錫球數量有限，因此，現有技術的影像感測器封裝體不利於增加影像感測器之I/O數量。

再者，目前的趨勢上，傾向於同時設置多顆影像感測晶片於單一電子裝置上，以增加影像感測的功能，而以現有技術的影像感測器封裝體而言，每一封裝體中僅具有單一影像感測晶片，故須結合多個現有技術之影像感測封裝體才能達成所欲達成之功能，不但在外部基板的佈線上必須配合結合多個現有技術之影像感測封裝體之線路，同時也增加了所佔用的體積，故不利於現下所追求電子裝置的輕薄短小化。

有鑑於此，本發明係針對現有技術中不利於增加接腳數量以及同時使用多個影像感測晶片之缺點加以研發。

為達到本發明之發明目的，本發明所採用之技術手段為創作一種影像感測器封裝體，其包含有：多個影像感測晶片，各該影像感測晶片包含有一主動面、一背面及多個矽穿孔；其中該主動面包含有一影像感測區及多個位在影像感測區外圍的外接墊，各該矽穿孔係對應其中之一該外接墊，並與所對應的該外接墊電性連接；多個間隔件，係分別設置在該些影像感測晶片周緣；一透光蓋板，係蓋合於該些間隔件之頂面，並與各該影像感測晶片的該影像感測區保持一距離；多個重佈線層，係形成在該些影像感測晶片的背面及其間隔件的底面，各該重佈線層係對應其中之一影像感測晶片，並與所相對應的該影像感測晶片的各該矽穿孔電性連接；一絕緣層，係覆蓋該些重佈線層；以及多個金屬柱，係貫穿及外露於該絕緣層，且各金屬柱與相對應的該重佈線層電性連接。

由上述說明可知，本發明的影像感測器封裝體藉由矽穿孔製程及重佈線層製程，將多個影像感測晶片整合於單一封裝體內，以實現尺寸小型化、厚度薄型化、接腳細間距及高接腳密度等優點，而且該影像感測器封裝體內的多個影像感測晶片的尺寸或功能可相同或不同。

為達到本發明之另一發明目的，本發明所採用之技術手段為影像感測器封裝體的製造方法，其包含有以下步驟： (a) 提供一載板； (b) 於該載板上暫時固定多個間隔設置的影像感測晶片及多個間隔件，該些間隔件係分別形成於該些影像感測晶片的周緣；其中各該影像感測晶片包含有一主動面及一背面，該主動面包含有一影像感測區及多個位在影像感測區外圍的外接墊； (c) 將一透光蓋板之一第一表面板固定於該些間隔件的頂面； (d) 移除該載板，使該些影像感測晶片的背面與其間隔件的底面外露； (e) 將該透光蓋板之第二表面朝下並暫時固定於一轉移載板上； (f) 於該些影像感測晶片的背面形成多個矽穿孔，各該矽穿孔係對應其中之一外接墊，並與相對應的該外接墊電性連接； (g) 同時形成多個重佈線層於該些影像感測晶片的背面及其間隔件的底面，各該重佈線層係對應其中之一影像感測晶片，並與所對應之該影像感測晶片的各該矽穿孔電性連接； (h) 將一絕緣層覆蓋於該些重佈線層上，並使該些重佈線層的部分外露； (i) 形成多個金屬柱，該些金屬柱係分別形成在該些重佈線層的外露部分； (j) 移除該轉移載板並將該多個金屬柱朝下並黏著於一膠帶上；以及 (k) 切割出多個影像感測器封裝體；其中各該影像感測器封裝體係包含多個影像感測晶片。

由上述說明可知，本發明影像感測器封裝體的製造方法，係於多個影像感測晶片正面固定好透光蓋板後，再於其背面形成貫穿背面並與正面外接墊連接的矽穿孔，如此即可與後續形成的重佈線層電性連接，而不必使用預先成型的基板，而將多個影像感測晶片整合於單一封裝體內，以實現尺寸小型化、厚度薄型化、接腳細間距及高接腳密度等優點，此外，該影像感測器封裝體內的多個影像感測晶片的尺寸或功能可相同或不同。

以下配合圖式及本發明之實施例，進一步闡述本發明為達成預定發明目的所採取的技術手段，其中圖式已被簡化以僅為了說明目的，而通過描述本發明的元件和組件之間的關係來說明本發明的結構或方法發明，因此，圖中所示的元件不以實際數量、實際形狀、實際尺寸以及實際比例呈現，尺寸或尺寸比例已被放大或簡化，藉此提供更好的說明，已選擇性地設計和配置實際數量、實際形狀或實際尺寸比例，而詳細的元件佈局可能更複雜。

請參閱圖1所示，本發明之影像感測器封裝體1包含有多個影像感測晶片10、多個間隔件20、一透光蓋板30、多個重佈線層（RDL, redistribution layer）40、一絕緣層50、及多個金屬柱60。

前述之影像感測晶片10呈間隔設置，各影像感測晶片10包含有一主動面（active side）101、一背面（back side）102、一影像感測區11、多個外接墊12及多個矽穿孔（TSV；Through-Silicon Via）13，所述背面102相對於該主動面101，所述影像感測區11及所述外接墊12設於該主動面101上，各矽穿孔13對應其中一外接墊12，並與所對應的該外接墊12電性連接。各影像感測晶片10可為相同尺寸或不同尺寸、相同功能或不同功能之影像感測晶片。

前述多個間隔件20設置於各影像感測晶片10之周緣，以分隔各影像感測晶片10並將影像感測晶片10包圍於其中；於本實施例中，各該間隔件20進一步向內延伸覆蓋該影像感測晶片10之主動面101外圍的外接墊12，故其頂面201較該影像感測區11凸出。

前述之透光蓋板30覆蓋於該些間隔件20之頂面201，並相對設於各影像感測區11上，以將各影像感測區11密封於該透光蓋板30與該間隔件20之間。於本實施例，該透光蓋板30可為一玻璃板。

前述該些重佈線層40係同時形成在對應之該影像感測晶片10的背面102及其間隔件20的底面202而呈共平面，並與矽穿孔13電性連接，以透過對應之該影像感測晶片10之矽穿孔13與各外接墊12電性連接。

前述之絕緣層50覆蓋該些重佈線層40。

前述之金屬柱60貫穿並外露於該絕緣層50，且各金屬柱60與相對應該重佈線層40電性連接；在一實施例中，該絕緣層50為一鈍化保護層(Passivation Layer)，而該金屬柱60為銅柱，但均不以此為限。

以上為本發明之影像感測器封裝體1的結構，以下進一步說明該影像感測器封裝體1的製造方法，即如圖2至圖16所示，並包含有以下步驟(a)至步驟(k)：

如圖2及圖3所示的步驟(a)，係提供一載板70，該載板70上形成一黏著層71。

如圖4及圖5所示的步驟(b)，係於該載板70上的黏著層71暫時黏著多個間隔設置的影像感測晶片10，並於該黏著層71之周緣形成一堤牆72；再如圖6所示，將一液態膠21注入該堤牆內，並覆蓋該些影像感應晶片10；接著，如圖7所示，待該液態膠21凝固後，再將覆蓋在各該影像感應晶片10之影像感測區11的部分移除，使各該影像感測區11外露，而未移除的部分即為各該影像感測晶片10周緣的間隔件20。

如圖8所示的步驟(c)，將一透光蓋板30之一第一表面31板固定於該些間隔件20的頂面201，並與各該影像感應晶片10之影像感測區11保持一定間距。

如圖9及圖10所示的步驟(d)，依序移除該堤牆72及該載板70，使該些影像感測晶片10的背面102與該些間隔件20的底面202外露。

如圖11所示步驟(e)，將該透光蓋板30之第二表面32朝下並暫時固定於一轉移載板73上，於本實施例中，該透光蓋板30之第二表面32可透過一黏著層74黏著於該轉移載板73上。

如圖12所示的步驟(f)，於該些影像感測晶片10的背面102形成多個矽穿孔13，各該矽穿孔13係對應其中之一外接墊12，並與相對應的該外接墊12電性連接；其中矽穿孔13的製程係依序包含有蝕刻孔洞(Via etching)、形成氧化層(如二氧化矽層；SiO2)、形成擴散阻礙層(Diffusion Barrier Layer)、形成種子層(Seed Layer)及電鍍銅(Cu)等步驟。

如圖13所示的步驟(g)，同時形成多個重佈線層40於該些影像感測晶片10的背面102及其間隔件20的底面202，各該重佈線層40係對應其中之一影像感測晶片10，並與所對應之該影像感測晶片10的矽穿孔13電性連接；如此，各該重佈線層40即可透過其所對應之該影像感測晶片10的該矽穿孔13電性連接至該外接墊12。

如圖14所示的步驟(h)，將一絕緣層50覆蓋於該些重佈線層40上，並使該些重佈線層40的部分外露；於本實施例，各該重佈線層40的部分外露，且該些外露部分即為圖1所示之影像感測器封裝體1的外接腳位置。

如圖14所示的步驟(i)，形成多個金屬柱60，該些金屬柱60係分別形成在該些重佈線層40之外露部分；於本實施例，該些金屬柱60係形成在各該重佈線層40的外露部分；其中該金屬柱60的形成係可採用銅凸塊(Cu-Pillar)製程。

如圖15所示的步驟(j)，移除該轉移載板73並將該多個金屬柱60朝下並黏著於一膠帶80上。

如圖16所示的步驟(k)，切割出多個影像感測器封裝體1；其中各該影像感測器1係包含至少二個影像感測晶片10，至此即可大量製作出影像感測器封裝體1。

綜上所述，本發明可將相同或不同尺寸、功能相同或不同的影像感測晶片整合成單一影像感測器封裝體，特別配合矽穿孔製程、重佈線層製程以及金屬柱與基板連接，可實現封裝尺寸小型化、尺寸薄形化、接腳細間距及高接腳密度等優點。

以上所述僅是本發明的實施例而已，並非對本發明做任何形式上的限制，雖然本發明已以實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。

1‧‧‧影像感測器封裝體

10‧‧‧影像感測晶片

101‧‧‧主動面

102‧‧‧背面

11‧‧‧影像感測區

12‧‧‧外接墊

13‧‧‧矽穿孔

20‧‧‧間隔件

201‧‧‧頂面

202‧‧‧底面

21‧‧‧液態膠

30‧‧‧透光蓋板

31‧‧‧第一表面

32‧‧‧第二表面

40‧‧‧重佈線層

50‧‧‧絕緣層

60‧‧‧金屬柱

70‧‧‧載板

71‧‧‧黏著層

72‧‧‧堤牆

73‧‧‧轉移載板

74‧‧‧黏著層

80‧‧‧膠帶

90‧‧‧影像感測晶片

91‧‧‧影像感測區

92‧‧‧電極端

93‧‧‧矽穿孔

94‧‧‧錫球

圖1：本發明一影像感測器封裝體之剖面圖。圖2至圖16：本發明影像感測器封裝體於各製程步驟中的剖面圖。圖17：一現有技術之影像感測器封裝體之剖面圖。

Claims

一種影像感測器封裝體，包括：多個影像感測晶片，各該影像感測晶片包含有一主動面、一背面及多個矽穿孔；其中該主動面包含有一影像感測區及多個位在影像感測區外圍的外接墊，各該矽穿孔係對應其中之一該外接墊，並與所對應的該外接墊電性連接；多個間隔件，係分別設置在該些影像感測晶片周圍；一透光蓋板，係蓋合於該些間隔件之頂面，並與各該影像感測晶片的該影像感測區保持一距離；多個重佈線層，係形成在該些影像感測晶片的背面及其間隔件的底面，各該重佈線層係對應其中之一影像感測晶片，並與所相對應的該影像感測晶片的各該矽穿孔電性連接；一絕緣層，係覆蓋該些重佈線層；以及多個金屬柱，係貫穿及外露於該絕緣層，且各金屬柱與相對應的該重佈線層電性連接。
如請求項1所述之影像感測器封裝體，該間隔件係進一步向內延伸覆蓋該主動面上的外接墊，且該間隔件的頂面較該主動面為凸出。
如請求項1或2所述之影像感測器封裝體，該些影像感測晶片的尺寸為相同或不同。
如請求項1或2所述之影像感測器封裝體，該些影像感測晶片的功能為相同或不同。
如請求項1或2所述之影像感測器封裝體，各該金屬柱為銅柱。
如請求項1或2所述之影像感測器封裝體，該絕緣層為一鈍化保護層。
如請求項1或2所述之影像感測器封裝體，該透光蓋板為一玻璃板。
一種影像感測器封裝體的製造方法，包括以下步驟： (a) 提供一載板； (b) 於該載板上暫時固定多個間隔設置的影像感測晶片及多個間隔件，該些間隔件係分別形成於該些影像感測晶片的周緣；其中各該影像感測晶片包含有一主動面及一背面，該主動面包含有一影像感測區及多個位在影像感測區外圍的外接墊； (c) 將一透光蓋板之一第一表面板固定於該些間隔件的頂面； (d) 移除該載板，使該些影像感測晶片的背面與其間隔件的底面外露； (e) 將該透光蓋板之第二表面朝下並暫時固定於一轉移載板上； (f) 於該些影像感測晶片的背面形成多個矽穿孔，各該矽穿孔係對應其中之一外接墊，並與相對應的該外接墊電性連接； (g) 同時形成多個重佈線層於該些影像感測晶片的背面及其間隔件的底面，各該重佈線層係對應其中之一影像感測晶片，並與所對應之該影像感測晶片的各該矽穿孔電性連接； (h) 將一絕緣層覆蓋於該些重佈線層上，並使該些重佈線層的部分外露； (i) 形成多個金屬柱，該些金屬柱係分別形成在該些重佈線層的外露部分； (j) 移除該轉移載板並將該多個金屬柱朝下並黏著於一膠帶上；以及 (k) 切割出多個影像感測器封裝體；其中各該影像感測器封裝體係包含多個影像感測晶片。
如請求項8所述之影像感測器封裝體的製造方法，其中：上述步驟(a)的該載板上形成一黏著層；上述步驟(b)包含以下步驟： (b1) 於該黏著層之周緣形成一堤牆； (b2) 將一液態膠注入該堤牆內，並覆蓋該些影像感應晶片；以及 (b3) 待該液態膠凝固後，將覆蓋在各該影像感應晶片之影像感測區的部分移除，使各該影像感測區外露，未移除之部分即為該些影像感測晶片之周緣的間隔件；以及上述步驟(e)的該轉移載板上形成另一黏著層，以暫時固定該透光蓋板。
如請求項8或9所述之影像感測器封裝體的製造方法，於步驟(i)中，係使用銅凸塊製程於該些重佈線層的外露部分形成作為金屬柱用的銅柱。