TWI411024B - 晶圓級模組及其製造方法 - Google Patents

Description

晶圓級模組及其製造方法

本發明係有關一種晶圓級模組，特別是關於一種具固態膠膜的晶圓級模組之結構及製造方法。

晶圓級(wafer level)光學技術使用半導體製程以製造晶圓級的小型光學裝置，例如透鏡模組或照相模組。此種晶圓級光學技術可適用於行動或手持電子裝置。於製造傳統晶圓級光學元件時，通常使用網印或塗佈方法以液態黏著劑來黏合二基板。然而，液態黏著劑的特性會使得所形成的黏著層厚度無法控制保持一定。再者，如第一A圖或第一B圖所示，位於基板12和基板14之間的液態黏著劑10會有溢膠情形產生。甚者，液態黏著劑的移動更會造成基板間的錯位(misalignment)，因而形成功能失效的模組。因此，傳統模組於設計圖案(pattern)時，通常會使用較大的安全邊界(margin)，這將使得一片晶圓所能製造的模組數變少。此外，於塗佈或網印液態黏著劑時，特別是複雜圖案時，需要花費相當多的時間。

由於液態黏著劑無法具有均勻厚度，因此，晶圓級透鏡模 組或照相模組通常需要使用額外調整機制，例如螺絲，以機械方式來達到所要的焦距。鑑於上述傳統晶圓級模組無法有效地設計及製造，因此亟需提出一種新穎機制，用以解決前述缺點。

鑑於上述，本發明實施例的目的之一在於提出一種晶圓級模組的結構及製造方法，用以有效地得到均勻厚度之黏著層，且讓對位及黏著變得容易。

根據本發明第一實施例，首先，提供第一固態膠膜，其第一表面和第二表面分別覆蓋有第一離形膜及第二離形膜。接著，圖案化以形成複數個開孔通過第一固態膠膜。於移除第一離形膜以暴露第一固態膠膜的第一表面後，對準暴露之第一表面並固著至第一基板。於移除第二離形膜以暴露第一固態膠膜的第二表面後，對準暴露之第二表面並固著至第二基板，因而形成一晶圓級模組。

根據本發明第二實施例，第一基板包含第一間隔層，第二基板包含透鏡基板，且藉由圖案化第二固態膠膜，對準第三基板並固著至第二基板。藉由圖案化第三固態膠膜，對準光圈層並固著至第三基板。

根據本發明第三實施例，對準第四固態膠膜並固著至第一基板，其中，第四固態膠膜覆蓋有一離形膜。進行切割以形成複數個晶圓級透鏡模組，其覆蓋有離形膜。

根據本發明第四實施例，移除離形膜以暴露第四固態膠膜，接著，將暴露之第四固態膠膜對準並固著至一影像感測器。

10‧‧‧液態黏著劑

12‧‧‧基板

14‧‧‧基板

21‧‧‧固態膠膜

22A‧‧‧第一離形膜

22B‧‧‧第二離形膜

23‧‧‧開孔

24‧‧‧第一基板

25‧‧‧第二基板

31‧‧‧第一基板

32‧‧‧第一固態膠膜

33‧‧‧第二基板

330‧‧‧透鏡

34‧‧‧第二固態膠膜

35‧‧‧第三基板

36‧‧‧第三固態膠膜

37‧‧‧光圈層

41‧‧‧第四固態膠膜

42‧‧‧離形膜

51‧‧‧影像感測器

第一A圖及第一B圖顯示傳統液態黏著劑之溢膠。

第二A圖至第二F圖顯示本發明第一實施例之晶圓級模組的結構及其製造方法。

第三A圖至第三C圖顯示本發明第二實施例之晶圓級透鏡模組的結構及其製造方法。

第四A圖至第四B圖顯示本發明第三實施例之晶圓級透鏡模組的結構及其製造方法。

第五A圖至第五B圖顯示本發明第四實施例之晶圓級小型照相模組(CCM)的結構及其製造方法

第二A圖至第二F圖顯示本發明第一實施例之晶圓級模組的結構及其製造方法。在本實施例中，首先提供(透明)固態膠膜21，如第二A圖(上視圖)及第二B圖(剖面圖)所示。固態膠膜21的上、下表面通常分別覆蓋有第一離形(release)膜(或保護膜)22A及第二離形膜22B。於使用固態膠膜21之前，第一/第二離形膜22A/B可用以屏蔽(或保護)固態膠膜21。本實施例之固態膠膜21主要係由熱固性(thermosetting)材質所製成，例如環氧樹脂，其會先進行預固化(pre-cure)以形成固態之黏著膠膜。

將覆蓋有第一/第二離形膜22A/B的固態膠膜21施以圖案化 (patterning)製程，以形成多個開孔23穿過固態膠膜21及第一/第二離形膜22A/B，如第二C圖所示。開孔23可以設計為任何形狀，例如圓形、方形、多邊形或其他形狀。開孔23之圖案化製程可使用物理方法(例如衝孔或雷射穿孔)或使用化學方法(例如曝光蝕刻方法)。

接下來，剝離其中一離形膜(例如第二離形膜22B)，以暴露固態膠膜21的其中一表面(例如下表面)。固態膠膜21的暴露表面經由對準而固著至第一基板24，如第二D圖所示。第一基板24可以是半導體晶圓、玻璃基板、透鏡基板或其他適於晶圓級製造的基板。第二D圖所形成的產品可作為未完成產品或中間產品予以運送或販賣，其經由進一步處理後可形成完成產品。

接著，剝離另一離形膜(例如第一離形膜22A)，以暴露固態膠膜21的另一表面(例如上表面)，形成第二E圖所示之結構。固態膠膜21的暴露表面經由對準而固著至第二基板25，如第二F圖所示。為了加強第一基板24和第二基板25之間的固著強度，可加熱或/且施以壓力。加熱或施壓大小可視各應用場合作變化。例如，在某些應用當中，第二F圖之結構可施以每平方毫米1-10牛頓(N/mm2)之壓力及攝氏150-180度之溫度。在另一實施例中，第二F圖之結構可改施以紫外線照射。第二基板25可以是半導體晶圓、玻璃基板、透鏡基板或其他適於晶圓級製造的基板。上述第一基板24和第二基板25不一定為相同材質。以光電池(photovoltaic cell)，(例如太陽能電池)或發光二極體(LED)為例，其第一基板24可為半導體(例如藍寶石)基板，而第二基板25可以是具透鏡之基板。將第二F圖之結構進行切割之後，可以得到多個晶圓級太陽能電池或發光二極體模組。上述第二A圖至第二F圖所 示之製程也可適用於傳統尺寸的模組製造。

根據上述實施例，位於第一基板24和第二基板25間的黏著層(亦即，固態膠膜21)，其厚度可維持於固定值，遠較傳統使用液態黏著劑的效果來得好。再者，由於本實施例之固態膠膜21即使施以壓力也不會有溢膠或移動，因此黏著層(亦即，固態膠膜21)的圖案尺寸可以精確控制，不需太大的安全邊界(margin)，因而得以提高一片晶圓中可製造之模組數，並能提高產能及成本效益。另外，本實施例之黏著層(亦即，固態膠膜21)係預先予以圖案化，而非如傳統使用塗佈(例如網印)方式，因而可節省大量時間，且可形成更為複雜的圖案。

第三A圖至第三C圖顯示本發明第二實施例之晶圓級透鏡模組的結構及其製造方法。然而，其製造順序不一定需依照第三A圖至第三C圖所示者，甚至可依相反順序進行。參閱第三A圖所示，首先將第一基板31藉由(圖案化)第一固態膠膜32而固著至第二基板33。為簡化圖式以助於瞭解，圖式中僅顯示一個模組。在本實施例中，第一基板31係為(圖案化)第一間隔(spacer)層，而第二基板33則為透鏡基板。第一基板31和透鏡基板33之間的固著步驟，以及第一固態膠膜32的圖案化製程已描述於前述第一實施例，因此不再贅述。

接下來，如第三B圖所示，第二基板(例如透鏡基板)33藉由(圖案化)第二固態膠膜34而固著至第三基板(例如第二間隔層)35。如圖所示，第一固態膠膜32及第二固態膠膜34之圖案(例如圓形開孔)，其尺寸大約相當於透鏡基板33的透鏡330大小。

接著，如第三C圖所示，光圈層37藉由(圖案化)第三固 態膠膜36而固著至第三基板(亦即，第二間隔層)35。在本實施例中，光圈層37提供照相模組所需之光圈，其係使用一預先染色之固態膠膜，用以阻隔光線。最後，於進行切割之後，可以得到多個如第三C圖所示之晶圓級透鏡模組。

根據上述第二實施例，第一/第二/第三固態膠膜32/34/36具有第一實施例所提供之優點。再者，本實施例之第一/第二/第三固態膠膜32/34/36的厚度可預先選擇，使得所形成之透鏡模組的焦距得以預先決定，而不需如傳統般再使用螺絲等調整機制。

第四A圖至第四B圖顯示本發明第三實施例之晶圓級透鏡模組的結構及其製造方法。部分元件符號沿用前一實施例的元件符號，且為簡化圖式以助於瞭解，圖式中僅顯示一個模組。如第四A圖所示，首先提供未經切割之第三C圖結構。接著，如第四B圖所示，第四固態膠膜41經對準而固著於第一基板(亦即，第一間隔層)31的下表面。如圖所示，一離形膜42仍然覆蓋著第四固態膠膜41的下表面。於進行晶圓的切割後，即可得到第四B圖所示的個別晶圓級透鏡模組。第四B圖所形成的產品可作為未完成產品或中間產品予以運送或販賣，其經由進一步處理後可形成完成產品。例如，某人得到此中間產品(第四B圖)後，可將離形膜42予以剝離而暴露第四固態膠膜41的下表面，並接著將暴露表面固著至影像感測器(未顯示於圖式中)，因而形成一晶圓級照相模組。

第五A圖至第五B圖顯示本發明第四實施例之晶圓級小型照相模組(compact camera module,CCM)的結構及其製造方法。部分元件符號沿用前一實施例的元件符號。如第五A圖所示，首先提供第 四B圖之晶圓級透鏡模組。該模組可以為非切割者，或者為已切割者。接下來，如第五B圖所示，剝離第四固態膠膜41的離形膜42，接著，經對準而固著至影像感測器51，例如互補金屬氧化半導體(CMOS)影像感測器或者電荷耦合元件(CCD)。如果透鏡模組尚未經過切割，則此時即將晶圓予以切割，因而得到多個如第五B圖所示之晶圓級小型照相模組。

根據上述第四實施例，其具有前述幾個實施例所提供之優點。再者，由於第四固態膠膜41即使受到施壓也不會有溢膠或移動的情形，因此影像感測器51即不會如傳統般受到溢膠的不當阻隔。

以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請專利範圍；凡其它未脫離發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍內。

31‧‧‧第一基板

32‧‧‧第一固態膠膜

33‧‧‧第二基板

330‧‧‧透鏡

34‧‧‧第二固態膠膜

35‧‧‧第三基板

36‧‧‧第三固態膠膜

37‧‧‧光圈層

41‧‧‧第四固態膠膜

51‧‧‧影像感測器

Claims (23)

1. 一種晶圓級模組的製造方法，包含：提供一第一固態膠膜，其第一表面和第二表面分別覆蓋有一第一離形膜及一第二離形膜；圖案化以形成複數個開孔通過該第一固態膠膜；移除該第一離形膜，以暴露該第一固態膠膜的第一表面；對準該暴露第一表面並固著至一第一基板；移除該第二離形膜，以暴露該第一固態膠膜的第二表面；對準該暴露第二表面並固著至一第二基板，上述之第一基板包含一第一間隔層，該第二基板包含一透鏡基板；藉由一圖案化第二固態膠膜，對準一第三基板並固著至該第二基板；藉由一圖案化第三固態膠膜，對準一光圈層並固著至該第三基板；對準一第四固態膠膜並固著至該第一基板，其中，該第四固態膠膜覆蓋有一離形膜；及進行切割以形成複數個晶圓級透鏡模組，其覆蓋有該離形膜。
2. 如申請專利範圍第1項所述晶圓級模組的製造方法，其中上述之第一固態膠膜包含熱固性(thermosetting)材質。
3. 如申請專利範圍第2項所述晶圓級模組的製造方法，其中上述之第一固態膠膜包含環氧樹脂。
4. 如申請專利範圍第1項所述晶圓級模組的製造方法，其中上述之開孔係由衝孔或雷射穿孔所形成。
5. 如申請專利範圍第1項所述晶圓級模組的製造方法，其中 上述之開孔係由蝕刻所形成。
6. 如申請專利範圍第1項所述晶圓級模組的製造方法，其中上述之第一基板包含一半導體晶圓、玻璃基板或透鏡基板。
7. 如申請專利範圍第1項所述晶圓級模組的製造方法，其中上述之第二基板包含一半導體晶圓、玻璃基板或透鏡基板。
8. 如申請專利範圍第1項所述晶圓級模組的製造方法，其中上述之第一基板為半導體基板，而該第二基板為玻璃基板，因而形成一晶圓級太陽能電池或發光二極體模組。
9. 如申請專利範圍第1項所述晶圓級模組的製造方法，其中上述之第一基板和第二基板受到加熱、壓力、紫外線或其組合。
10. 如申請專利範圍第1項所述晶圓級模組的製造方法，其中上述之光圈層包含一染色之固態膠膜。
11. 如申請專利範圍第1項所述晶圓級模組的製造方法，更包含：進行切割以形成複數個晶圓級透鏡模組。
12. 如申請專利範圍第1項所述晶圓級模組的製造方法，更包含：對準一第四固態膠膜並固著至該第一基板；對準該第四固態膠膜並固著至一影像感測器；及進行切割以形成複數個晶圓級照相模組。
13. 一種晶圓級模組，包含：一第一基板；一第一固態膠膜，對準並固著至該第一基板，其中該第一固態膠膜經圖 案化而具有複數個開孔；一第二基板，對準並固著至該第一固態膠膜之一暴露表面，上述之第一基板包含一第一間隔層，該第二基板包含一透鏡基板；一第三基板，藉由一圖案化第二固態膠膜，對準並固著至該第二基板；一光圈層，藉由一圖案化第三固態膠膜，對準並固著至該第三基板，因而形成複數個晶圓級透鏡模組；及一第四固態膠膜，對準並固著至該第一基板，其中，該第四固態膠膜覆蓋有一離形膜。
14. 如申請專利範圍第13項所述之晶圓級模組，更包含一離形膜，覆蓋該第一固態膠膜。
15. 如申請專利範圍第13項所述之晶圓級模組，其中上述之第一固態膠膜包含熱固性(thermosetting)材質。
16. 如申請專利範圍第15項所述之晶圓級模組，其中上述之第一固態膠膜包含環氧樹脂。
17. 如申請專利範圍第13項所述之晶圓級模組，其中上述之開孔係由衝孔、雷射穿孔或蝕刻所形成。
18. 如申請專利範圍第13項所述之晶圓級模組，其中上述之第一基板包含一半導體晶圓、玻璃基板或透鏡基板。
19. 如申請專利範圍第13項所述之晶圓級模組，其中上述之第二基板包含一半導體晶圓、玻璃基板或透鏡基板。
20. 如申請專利範圍第13項所述之晶圓級模組，其中上述之第一基板為半導體基板，而該第二基板為玻璃基板，因而形成一晶圓 級太陽能電池或發光二極體模組。
21. 如申請專利範圍第13項所述之晶圓級模組，其中上述之第一基板和第二基板受到加熱、壓力、紫外線或其組合。
22. 如申請專利範圍第13項所述之晶圓級模組，其中上述之光圈層包含一染色之固態膠膜。
23. 如申請專利範圍第13項所述之晶圓級模組，更包含：一第四固態膠膜，對準並固著至該第一基板；及一影像感測器，對準並固著至該第四固態膠膜，因而形成複數個晶圓級照相模組。