TWI436118B - 相機模組及其製造方法 - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種相機模組及其製造方法，特別係有關於一種使用晶圓級封裝製程且具有縮小之透鏡寬度的相機模組及其製造方法。
習知相機模組的製造方法係藉由一間隙環，其具有穿過其中的一開口，將透鏡堆疊至其上具有光學元件的一基板，然後，將與透鏡堆疊的上述基板切割，且分離出數個獨立的相機模組單元。因此，習知相機模組的透鏡單元的晶粒寬度通常被光學元件或間隙環開口的寬度定義。如果一些設計考量，例如光學元件有較長焦長或較大寬度的需求，會間隙環需要較大寬度的開口，以避免在模組堆疊製程期間受散射光影響，或避免因間隙環遮蔽光線而導致影像品質的下降。因此，難以縮小習知相機模組的透鏡的晶粒寬度。
在此技術領域中，有需要一種具有較小透鏡晶粒寬度的相機模組及其製造方法，以改善上述缺點。
有鑑於此，本發明一實施例係提供一種相機模組，包括一影像感測裝置封裝體；一後間隙環，設置於上述影像感測裝置封裝體上，其中上述後間隙環的一第一邊緣對準上述影像感測裝置封裝體的一第二邊緣；一光學透鏡平板，設置於上述後間隙環上；一前間隙環，設置於上述後間隙環和上述光學透鏡平板之間，其中上述前間隙環的一第三邊緣對準上述光學透鏡平板的一第四邊緣。
本發明另一實施例係提供一種相機模組的製造方法，包括提供一第一部分，包括一影像感測裝置封裝體和接合於其上的一後間隙環，其中上述後間隙環的一第一邊緣對準上述影像感測裝置封裝體的一第二邊緣；提供一第二部分，包括一前間隙環和接合於其下的一光學透鏡平板，其中上述前間隙環的一第三邊緣對準上述光學透鏡平板的一第四邊緣；將上述第二部分接合至上述第一部分上，其中上述前間隙環夾設於上述後間隙環和上述光學透鏡平板之間。
以下以各實施例詳細說明並伴隨著圖式說明之範例，做為本發明之參考依據。在圖式或說明書描述中，相似或相同之部分皆使用相同之圖號。且在圖式中，實施例之形狀或是厚度可擴大，並以簡化或是方便標示。再者，圖式中各元件之部分將以分別描述說明之，值得注意的是，圖中未繪示或描述之元件，為所屬技術領域中具有通常知識者所知的形式，另外，特定之實施例僅為揭示本發明使用之特定方式，其並非用以限定本發明。
本發明實施例係提供一種相機模組及其製造方法。上述相機模組係利用晶圓級製程將一第一部分接合至一第二部分構成，其中第一部分包括包括一影像感測裝置封裝體和接合於其上的一後間隙環，其中該後間隙環的一邊緣對準該影像感測裝置封裝體的一邊緣。上述第二部分包括一前間隙環和接合於其下的一光學透鏡平板，其中該前間隙環的一邊緣對準該光學透鏡平板的一邊緣。第1至7圖為本發明一實施例之相機模組500的製造方法的剖面圖。請參考第1圖，首先，提供一晶圓200，其具有一上表面210和一下表面212。晶圓200包括藉由切割道SC1彼此隔絕的影像感測裝置晶片201。屬於影像感測裝置晶片201的複數個影像感測裝置202和導電墊207係設置於晶圓200的上表面210上。在本發明一實施例中，晶圓200可包括例如矽晶圓的一半導體晶圓。在本發明一實施例中，影像感測裝置202可包括互補式金氧半元件(metal-oxide-semiconductor(CMOS) devices)或電荷耦合元件(charge-coupled devices(CCDs))。接著，使用設置於一壩狀物204上的一黏著層(圖未顯示)，藉由壩狀物204，將一透明平板206接合至晶圓200的上表面210，壩狀物204係介於透明平板206和晶圓200之間，以形成被透明平板206、晶圓200和壩狀物204圍繞的第一空穴208。影像感測裝置202係各別設置於第一空穴208中。在本發明一實施例中，透明平板206可包括玻璃或石英，以使光能夠穿過且可被影像感測裝置202偵測。在本發明一實施例中，壩狀物204可包括絕緣材料。
接著，請參考第2圖，可藉由一蝕刻、銑削(milling)、磨削(grinding)或研磨(polishing)製程對晶圓200的下表面212進行一薄化製程至一理想厚度。接著，藉由一非等向性蝕刻製程，大體上沿切割道SC1，從晶圓200的下表面212移除部分晶圓200，以形成穿過晶圓200的穿孔214，且暴露出導電墊207。穿孔214係鄰近影像感測裝置晶片202的邊緣，且穿孔214的位置大體上對準切割道SC1的位置。
接著，可藉由一熱氧化法(thermal oxidation)或電漿化學氣相沉積法(plasma chemical vapor deposition)於穿孔214的底面和側壁上順應性形成一絕緣層218，且延伸至晶圓200的影像感測裝置晶片201的下表面212。然後，可藉由一微影蝕刻製程，移除位於穿孔214底面上的絕緣層218，以暴露出導電墊207。在本發明一實施例中，絕緣層218可包括例如氧化矽、氮化矽或聚醯亞胺之絕緣材料。
接著，於穿孔214中順應性形成一導電層220，覆蓋導電墊207，且延伸至位於影像感測裝置晶片201的側壁和下表面212之絕緣層218的上方。導電層220係藉由導電墊207電性連接至影像感測裝置晶片201的影像感測裝置202。之後，可藉由例如微影法和蝕刻法的製程步驟，移除位於穿孔214底面上的絕緣層218，以從穿孔214底面暴露出透明平板206。在本發明一實施例中，導電層220可由例如銅、鋁、銀或上述組合之金屬材料構成。導電層220可延長影像感測裝置202的導電路徑，沿著穿孔214的側壁，從位於晶圓200的影像感測裝置晶片201的上表面210的導電墊207至影像感測裝置晶片201的下表面212。
接著，可藉由塗佈法，將例如例如焊漆的一保護層222可覆蓋晶圓200的影像感測裝置晶片201的下表面212。然後，可對保護層222進行一圖案化製程，以形成暴露出部分導電層220的開口(圖未顯示)。之後，依序於上述開口位置中形成凸塊下金屬層(UBM)(圖未顯示)和導電凸塊224。在每一個晶圓200的影像感測裝置晶片201中，導電凸塊224係藉由導電層220和導電墊207電性連接至影像感測裝置202。
接著，請參考第3圖，將一後間隙環228接合至晶圓200，且連接至透明平板206。後間隙環228具有穿過其中的空穴232，且後間隙環228係圍繞晶圓200的影像感測裝置晶片201的影像感測裝置202。在本發明一實施例中，後間隙環228可由例如玻璃、金屬或塑膠之耐熱和可回焊的材料構成。如第3圖所示，在本發明一實施例中，後間隙環228可具有傾斜的一內側壁230。後間隙環228的內側壁230和底面236之間的夾角θ1
可大於90°。
接著，請參考第4圖，沿切割道SC1切割晶圓200以分離上述晶圓200、壩狀物204、透明平板206和後間隙環228為數個各別的第一部分250。每一個第一部分250可包括一影像感測裝置封裝體，其包括影像感測裝置晶片201、透明平板206、壩狀物204、絕緣層218、導電層220、保護層222、導電凸塊224和後間隙環228。如第4圖所示，後間隙環228的一邊緣300係對準每一個第一部分250的影像感測裝置封裝體的一邊緣302。注意係利用晶圓200的切割製程來定義後間隙環228的邊緣300和影像感測裝置封裝體的邊緣302。
另外，如第5圖所示，提供光學透鏡平板252，其具有利用晶圓透鏡製程模鑄於其上的複數個透鏡254，以形成藉由切割道SC2彼此隔開的複數個第二部分264。接著，將一前間隙環256接合至光學透鏡平板252，以使前間隙環256位於光學透鏡平板252的下方。前間隙環256具有穿過其中的空穴274，且前間隙環256係圍繞透鏡254。如第5圖所示，前間隙環256可具有傾斜的一內側壁258。前間隙環256的內側壁258和其底面262之間的夾角θ2
可小於90°。在本發明一實施例中，前間隙環256可由與第4圖所示的後間隙環228類似的材料構成。
接著，沿切割道SC2(即透鏡254之間的位置)切割光學透鏡平板252，以分離上述光學透鏡平板252為數個各別之第6圖所示的第二部分264。如第6圖所示，第二部分264的前間隙環256的一邊緣304對準光學透鏡平板252的一邊緣306。注意係利用光學透鏡平板252的切割製程來定義前間隙環256的邊緣304對準光學透鏡平板252的邊緣306。
接著，如第7圖所示，將第二部分264接合至第一部分250上，以形成本發明一實施例的相機模組500。前間隙環256係夾設於後間隙環228和光學透鏡平板252之間。如第7圖所示，後間隙環228的一上表面234的一部分從前間隙環256暴露出來。在本發明一實施例中，後間隙環228的高度T1
可介於0.8mm至1.2mm之間，且前間隙環256的高度T2
可介於0.2mm至0.5mm之間，其小於後間隙環228的高度T1
。在本發明一實施例中，相機模組500之透鏡254的寬度CA對後間隙環228的高度T1
的比值可選擇介於0.4和1.3之間。相機模組500係藉由將第二部分264接合至第一部分250上形成，所以穿過後間隙環228的空穴232和穿過前間隙環256的空穴274會合併為一第二空穴261，其為沙漏形，第二空穴261被透明平板206、後間隙環228、前間隙環256和光學透鏡平板252圍繞。第二空穴261係對準第一空穴208。因此，後間隙環228的內側壁230和頂面234共用的一邊緣269係對準前間隙環256的內側壁258和底面262共用的一邊緣271(意即邊緣269和271位於同一位置)。
本發明一實施例的相機模組500可具有以下優點。相機模組500之包括透鏡的第二部分264的直徑小於包括影像感測裝置的第一部分250的直徑。因此，使用晶圓透鏡製程可於一晶圓中製程更多的第二部分264。因而可降低製造成本。另外，相機模組500的包括透鏡的第二部分第二部分於最終步驟才與包括影像感測裝置的第一部分250接合。因此，可增加相機模組500的可靠度。
另外，相機模組500可具有不同的保護結構，例如電磁干擾(EMI)遮蔽物、黑色遮蔽物或塑膠蓋，用以做為電磁干擾遮蔽或增加機械強度。第8至10圖為本發明不同實施例之具有不同保護結構的相機模組的剖面圖。如第8圖所示，形成相機模組500之後，一電磁干擾(EMI)遮蔽物268係順應性圍繞影像感測裝置封裝體的邊緣(側壁)302、後間隙環228的邊緣(側壁)300、前間隙環256的邊緣(側壁)304和光學透鏡平板252的邊緣(側壁)306。光學透鏡平板252的部分上表面280、透鏡254和影像感測裝置封裝體的一下表面282會從電磁干擾遮蔽物268暴露出來。接著，可形成用以遮蔽散射光的一黑色遮蔽物270，且圍繞電磁干擾遮蔽物268。並且，光學透鏡平板252的部分上表面280、透鏡254和影像感測裝置封裝體的一下表面282會從黑色遮蔽物270暴露出來。另外，可於後間隙環228上方形成一塑膠蓋272，且圍繞前間隙環256以提升相機模組500整體的機械強度。透鏡254係從塑膠蓋272暴露出來。而塑膠蓋272係圍繞黑色遮蔽物270的部分側壁。因此，係完成本發明一實施例受保護的相機模組550a，其包括相機模組500、電磁干擾遮蔽物268、黑色遮蔽物270和塑膠蓋272。
第9圖為本發明另一實施例之受保護的相機模組550b的剖面圖。如第9圖所示，形成相機模組500之後，一電磁干擾金屬遮蔽物276係圍繞影像感測裝置封裝體的邊緣(側壁)302、後間隙環228的邊緣(側壁)300、前間隙環256的邊緣(側壁)304和光學透鏡平板252的邊緣(側壁)306。光學透鏡平板252的部分上表面280、透鏡254和影像感測裝置封裝體的一下表面282會從電磁干擾金屬遮蔽物276暴露出來。電磁干擾金屬遮蔽物276為硬管狀。上述硬管狀電磁干擾金屬遮蔽物276可具有電磁干擾遮蔽功能且具有遮蔽散射光能力。另外，硬管狀電磁干擾金屬遮蔽物276可具有良好的機械強度，以保護相機模組500。電磁干擾遮蔽物276與前間隙環256的邊緣(側壁)304和光學透鏡平板252的邊緣(側壁)306隔開。可利用一導電膠274填充於影像感測裝置封裝體的影像感測裝置晶片201的側壁和電磁干擾金屬遮蔽物276的一側壁286之間的一空間。因此，係完成本發明另一實施例受保護的相機模組550b，其包括相機模組500，導電膠274和電磁干擾金屬遮蔽物276。
第10圖為本發明又另一實施例之受保護的相機模組550c的剖面圖。如第10圖所示，形成相機模組500之後，一電磁干擾金屬遮蔽物278係圍繞影像感測裝置封裝體的邊緣(側壁)302、後間隙環228的邊緣(側壁)300、前間隙環256的邊緣(側壁)304和光學透鏡平板252的邊緣(側壁)306。並且，電磁干擾金屬遮蔽物278與後間隙環228的邊緣(側壁)300、前間隙環256的邊緣(側壁)304和光學透鏡平板252的邊緣(側壁)306隔開。光學透鏡平板252的部分上表面280、透鏡254和影像感測裝置封裝體的一下表面282會從電磁干擾金屬遮蔽物278暴露出來。電磁干擾金屬遮蔽物278為硬管狀，且具有與如第9圖所示之電磁干擾金屬遮蔽物276類似的功能。另外，可於後間隙環228上方形成一塑膠蓋284，且圍繞前間隙環256。塑膠蓋284係填充於光學透鏡平板252的邊緣(側壁)306和電磁干擾金屬遮蔽物278的一內側壁288之間的一空間，以進一步提升機械強度。因此，係完成本發明又另一實施例受保護的相機模組550c，其包括相機模組500、電磁干擾金屬遮蔽物278和塑膠蓋284。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定為準。
200．．．晶圓
201．．．影像感測裝置晶片
202．．．影像感測裝置
204．．．壩狀物
206．．．透明平板
207．．．導電墊
208．．．第一空穴
210、280．．．上表面
212、234、282．．．下表面
214．．．穿孔
218．．．絕緣層
220．．．導電層
222．．．保護層
224．．．導電凸塊
228．．．後間隙環
230、258、288．．．內側壁
232、274．．．空穴
234．．．頂面
236、262．．．底面
250．．．第一部分
252．．．光學透鏡平板
254．．．透鏡
256．．．前間隙環
261．．．第二空穴
264．．．第二部分
268．．．電磁干擾遮蔽物
270．．．黑色遮蔽物
272、284．．．塑膠蓋
274．．．導電膠
276、278．．．電磁干擾金屬遮蔽物
286．．．側壁
300、302、304、306、269、271．．．邊緣
500．．．相機模組
550a、550b、550c．．．受保護的相機模組
θ1
、θ2
．．．夾角
T1
、T2
．．．高度
CA．．．寬度
SC1
、SC2
．．．切割道
第1至7圖為本發明一實施例之相機模組的製造方法的剖面圖。
第8至10圖為本發明不同實施例之具有不同保護結構的相機模組的剖面圖。
200．．．晶圓
201．．．影像感測裝置晶片
202．．．影像感測裝置
204．．．壩狀物
206．．．透明平板
207．．．導電墊
208．．．第一空穴
218．．．絕緣層
220．．．導電層
222．．．保護層
224．．．導電凸塊
228．．．後間隙環
230、258．．．內側壁
232、274．．．空穴
234．．．頂面
236、262．．．底面
252．．．光學透鏡平板
254．．．透鏡
256．．．前間隙環
261．．．第二空穴
264．．．第二部分
300、302、304、306、269、271．．．邊緣
500．．．相機模組
T1
、T2
．．．高度
CA．．．寬度
Claims (10)
- 一種相機模組，包括：一影像感測裝置封裝體；一後間隙環，設置於該影像感測裝置封裝體上，其中該後間隙環的一第一邊緣對準該影像感測裝置封裝體的一第二邊緣；一光學透鏡平板，設置於該後間隙環上；以及一前間隙環，設置於該後間隙環和該光學透鏡平板之間，其中該前間隙環的一第三邊緣對準該光學透鏡平板的一第四邊緣，其中該後間隙環的一上表面的一部分從該前間隙環暴露出來。
- 如申請專利範圍第1項所述之相機模組，其中該後間隙環的一內側壁和一頂面共用的一第五邊緣對準該前間隙環的一內側壁和一底面共用的一第六邊緣。
- 如申請專利範圍第1項所述之相機模組，其中該光學透鏡平板包括一透鏡位於其上，且該透鏡的寬度和該後間隙環的高度比值介於0.4至1.3之間。
- 如申請專利範圍第2項所述之相機模組，其中於該相機模組的側視圖中，該後間隙環的該內側壁和一底面之間的一第一夾角大於90°，且該前間隙環的該內側壁和該底面之間的一第二夾角小於90°。
- 如申請專利範圍第1項所述之相機模組，其中該影像感測裝置封裝體包括：一影像感測裝置晶片； 一透明平板，覆蓋該影像感測裝置晶片；一壩狀物，介於該透明平板和該影像感測裝置晶片之間，圍繞一第一空穴，其中該影像感測裝置晶片設置於該第一空穴中；一第二空穴，被該透明平板、該後間隙環、該前間隙環和該光學透鏡平板圍繞，其中該第二空穴對準該第一空穴；一絕緣層，形成於該影像感測裝置晶片的一下表面和一側壁上；一導電層，形成於該絕緣層上方，其中該導電層電性連接至該影像感測裝置晶片；一保護層，覆蓋該影像感測裝置晶片的該下表面；以及一導電凸塊，形成於該保護層上，電性連接至該導電層。
- 如申請專利範圍第1項所述之相機模組，更包括：一遮蔽物，圍繞該影像感測裝置晶片、該後間隙環、該前間隙環和該光學透鏡平板的側壁，其中該光學透鏡平板的一上表面和該影像感測裝置晶片的一下表面從該遮蔽物暴露出來；以及一塑膠蓋，位於該後間隙環上方，且圍繞該前間隙環。
- 如申請專利範圍第6項所述之相機模組，其中該遮蔽物為硬管狀，其中該遮蔽物與該前間隙環和該光學透鏡平板的側壁隔開，或其中該遮蔽物與該後間隙環、該前間隙環和該光學透鏡平板的側壁隔開。
- 一種相機模組的製造方法，包括下列步驟：提供一第一部分，包括一影像感測裝置封裝體和接合於其上的一後間隙環，其中該後間隙環的一第一邊緣對準該影像感測裝置封裝體的一第二邊緣，且其中提供該第一部分包括：提供一晶圓，具有一影像感測裝置晶片；藉由一壩狀物，將一透明平板接合至該晶圓的一上表面，該壩狀物介於該透明平板和該影像感測裝置晶片之間；形成穿過該晶圓的穿孔，其中該些穿孔鄰近該影像感測裝置晶片的邊緣；以一保護層覆蓋該晶圓的一下表面；於該保護層上形成導電凸塊，電性連接至該影像感測裝置晶片；將後間隙環接合至該晶圓，且連接至該透明平板；以及沿該些穿孔切割該晶圓、該透明平板和該後間隙環；提供一第二部分，包括一前間隙環和接合於其下的一光學透鏡平板，其中該前間隙環的一第三邊緣對準該光學透鏡平板的一第四邊緣；以及將該第二部分接合至該第一部分上，其中該前間隙環夾設於該後間隙環和該光學透鏡平板之間。
- 如申請專利範圍第8項所述之相機模組的製造方法，其中提供該第二部分包括：提供一光學透鏡平板，具有一透明平板和位於其上的一透鏡； 將一前間隙環接合至該透明平板，其中該前間隙環圍繞該透鏡；以及沿一切割道切割該光學透鏡平板。
- 如申請專利範圍第8項所述之相機模組的製造方法，更包括：形成一遮蔽物，圍繞該影像感測裝置晶片、該後間隙環、該前間隙環和該光學透鏡平板的側壁，其中該光學透鏡平板的一上表面和該影像感測裝置晶片的一下表面從該遮蔽物暴露出來；於該後間隙環上方形成一塑膠蓋，且圍繞該前間隙環；以及於該影像感測裝置封裝體的該側壁和該遮蔽物的一側壁之間的一空間中填充一導電膠。
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