TWI483028B - 晶圓級鏡頭及其製造方法 - Google Patents

Description

晶圓級鏡頭及其製造方法

本揭示內容是有關於一種鏡頭及其製造技術，且特別是有關於一種晶圓級鏡頭及其製造方法。

近年來，隨著數位影像模組技術不斷地進步，使得人類對於影像的定義和應用有了不同以往的認知。在這一波影像的革命風潮中，最惹人注目的當屬影像感測模組的普及化，可針對不同的用途和類型的產品搭載相應的影像感測模組，例如類似行動電話、筆記型電腦等在體積大小有一定限制的電子機器，即可搭載小型化、低價化的影像感測模組。隨著手機相機模組微型化與低價化的趨勢，晶圓級(wafer level)相機技術的出現備受關注。

以晶圓級封裝技術來大幅改變傳統影像感測器的製作模式，優點不勝枚舉。原因在於，晶圓級封裝技術原本是為了在電子元件上構築立體電路來達成體積和重量微小化，以便在同樣面積的晶圓上生產更高比例的元件。而當這樣的理念應用於生產影像感測器時，就是期望能夠將影像感測器生產轉化成電子元件產業一樣，進而標準化和大量生產。利用晶圓級製造技術的另一個優點是生產成本低廉。光學元件的尺寸如果能夠縮小，平均每片晶圓的元件數量就能增加，而每片微光學元件的製造成本也可以降低，再配合感測器或DSP的小型化，且光學元件也能小型化時，單位晶圓生產成本便能大幅降低。

然而，由於鏡頭中的鏡片組需要對於焦距進行調校，以使得鏡頭得以對欲拍攝的物體成像在適當的位置。如何設計一個便利的調整機制，乃為此一業界亟待解決的問題。

因此，本揭示內容之一態樣是在提供一種晶圓級(wafer level)鏡頭製造方法。晶圓級鏡頭製造方法包含下列步驟。提供第一玻璃基板；形成第一鏡片於第一玻璃基板之第一側，其中第一鏡片具有第一有效徑區以及環繞第一有效徑區之第一外圍區；形成第二鏡片於第一玻璃基板之第二側，其中第二鏡片具有第二有效徑區以及環繞第二有效徑區之第二外圍區，其中第二外圍區之厚度大於第二有效徑區之厚度；計算鏡頭後焦距；形成第二玻璃基板，以接觸第二外圍區；根據鏡頭後焦距調整第二玻璃基板之厚度；以及形成影像感測模組於第二玻璃基板相對第二外圍區之另一側。

依據本揭示內容一實施例，其中第一玻璃基板對應第一鏡片之第一有效徑區及第二鏡片之第二有效徑區具有光圈。

依據本揭示內容另一實施例，晶圓級鏡頭製造方法更包含形成濾光片於影像感測模組與第二玻璃基板間、於第二玻璃基板與第二鏡片間、於第二鏡片與第一玻璃基板間或於第一玻璃基板與第一鏡片間。

依據本揭示內容又一實施例，晶圓級鏡頭製造方法更包含以黏膠使第二玻璃基板接合於第二外圍區，根據鏡頭 後焦距調整第二玻璃基板之厚度之步驟更包含根據鏡頭後焦距以及黏膠之厚度調整第二玻璃基板之厚度。

依據本揭示內容再一實施例，晶圓級鏡頭製造方法更包含調整第二外圍區之厚度，根據鏡頭後焦距調整第二玻璃基板之厚度之步驟更包含根據鏡頭後焦距以及第二外圍區之厚度調整第二玻璃基板之厚度。

依據本揭示內容更具有之一實施例，其中第一外圍區之厚度大於第一有效徑區之厚度。

依據本揭示內容再具有之一實施例，其中影像感測模組包含影像感測器以及感測器保護層，且感測器保護層覆蓋於影像感測器上。形成影像感測模組之步驟更包含使感測器保護層接觸第二玻璃基板，以使影像感測器與第二鏡片之第二有效徑區之距離相當於鏡頭後焦距。

本揭示內容之另一態樣是在提供一種晶圓級鏡頭。晶圓級鏡頭包含：第一玻璃基板、第一鏡片、第二鏡片、第二玻璃基板以及影像感測模組。第一鏡片位於第一玻璃基板之第一側，其中第一鏡片具有第一有效徑區以及環繞第一有效徑區之第一外圍區。第二鏡片位於第一玻璃基板之第二側，其中第二鏡片具有第二有效徑區以及環繞第二有效徑區之第二外圍區，其中第二外圍區之厚度大於第二有效徑區之厚度。第二玻璃基板接觸第二外圍區，第二玻璃基板之厚度根據鏡頭後焦距調整。影像感測模組於第二玻璃基板相對第二外圍區之另一側。

依據本揭示內容一實施例，其中第一玻璃基板對應第一鏡片之第一有效徑區及第二鏡片之第二有效徑區具有光 圈。

依據本揭示內容另一實施例，晶圓級鏡頭更包含濾光片，設置於影像感測模組與第二玻璃基板間、於第二玻璃基板與第二鏡片間、於第二鏡片與第一玻璃基板間或於第一玻璃基板與第一鏡片間。

依據本揭示內容又一實施例，晶圓級鏡頭更包含黏膠，以使第二玻璃基板接合於第二外圍區，第二玻璃基板之厚度進一步根據鏡頭後焦距以及黏膠之厚度進行調整。

依據本揭示內容再一實施例，第二玻璃基板之厚度進一步根據鏡頭後焦距以及調整後之第二外圍區之厚度進行調整。

依據本揭示內容更具有之一實施例，其中第一外圍區之厚度大於第一有效徑區之厚度。

依據本揭示內容再具有之一實施例，其中影像感測模組包含影像感測器以及感測器保護層，且感測器保護層覆蓋於影像感測器上。感測器保護層接觸第二玻璃基板，以使影像感測器與第二鏡片之第二有效徑區之距離相當於鏡頭後焦距。

應用本揭示內容之優點係在於藉由直接以第二鏡片之第二外圍區部份進行對應鏡頭後焦距的厚度調校，不需額外以製程形成調校元件，可方便且快速地將影像感測模組相對第二鏡片進行定位，而輕易地達到上述之目的。

請參照第1圖。第1圖為本揭示內容一實施例中，一 種晶圓級鏡頭1之側剖視圖。晶圓級鏡頭1包含：第一鏡片10、第一玻璃基板12、第二鏡片14、第二玻璃基板16以及影像感測模組18。

第一玻璃基板12於本實施例中為具有光圈的平板玻璃。第一鏡片10為朝向欲拍攝的物體方向的鏡片，設置於第一玻璃基板12之第一側。第一鏡片10具有第一有效徑區100以及第一外圍區102。第一有效徑區100為晶圓級鏡頭1用以拍攝時，實際用以使光線入射並在另一側成像的區域。而第一外圍區102則環繞第一有效徑區100，並不參與拍攝物體的過程。於一實施例中，第一外圍區102的厚度H2大於第一有效徑區100的厚度H1，以提供保護作用。

第二鏡片14位於第一玻璃基板16之第二側，其中第二鏡片14具有第二有效徑區140以及第二外圍區142。同樣地，第二有效徑區140為晶圓級鏡頭1用以拍攝時，實際用以使光線入射並在另一側成像的區域。而第二外圍區142則環繞第二有效徑區140，並不參與拍攝物體的過程。其中第二外圍區142之厚度H4大於第二有效徑區140之厚度H3。

第二玻璃基板16接觸第二鏡片14之第二外圍區142。其中，第二玻璃基板16之厚度根據計算鏡頭之後焦距調整。於一實施例中，後焦距是指第二鏡片14之第二有效徑區140至物體成像平面的距離。因此，在預先計算出鏡頭之後焦距後，第二玻璃基板16可藉由磨除部份厚度來達到可配合鏡頭之後焦距的厚度。

於一實施例中，第二玻璃基板16與第二外圍區142間可藉由黏膠160而接合。因此，在此情形下，第二玻璃基板16的厚度調整需將黏膠160的厚度一併考慮，以使其最終之厚度可配合鏡頭之後焦距的厚度。

於另一實施例中，第二鏡片14之第二外圍區142亦可進行厚度之調整。在此情形下，第二玻璃基板16的厚度調整亦需考慮第二外圍區142的厚度。

因此，在第二玻璃基板16之厚度根據計算鏡頭之後焦距調整後，影像感測模組18於第二玻璃基板16可設置於相對第二外圍區142之另一側。於一實施例中，影像感測模組18包含感測器保護層180以及影像感測器182，且感測器保護層180覆蓋於影像感測器182上。感測器保護層180接觸第二玻璃基板16，以使影像感測器182與第二鏡片14的第二有效徑區142之距離相當於計算得到的鏡頭後焦距。

因此，應用本揭示內容之優點在於本揭示內容之晶圓級鏡頭1可藉由直接以第二鏡片14之第二外圍區142進行對應鏡頭後焦距的厚度調校。由於第二外圍區142為第二鏡片14的一部份，可由同一製程形成，因此不需要額外的製程形成調校元件，可方便且快速地將影像感測模組18相對第二鏡片14進行定位。

請參照第2圖。第2圖為本揭示內容一實施例中，晶圓級鏡頭1之側剖視圖。於一實施例中，晶圓級鏡頭1可更包含濾光片20。濾光片20可為一紅外線濾光片，以提供濾光之作用。於一實施例中，濾光片20設置於影像感測 模組18與第二玻璃基板16間，即第2圖中標識為A的位置。於其他實施例中，濾光片20亦可設置於第二玻璃基板16與第二鏡片14間(第2圖中的B位置)、於第二鏡片14與第一玻璃基板12間(第2圖中的C位置)或於第一玻璃基板12與第一鏡片10間(第2圖中的D位置)。於不同位置設置濾光片20，將對晶圓級鏡頭1的成像有不同的影響，因此設計者可依實質需要調整濾光片20的位置，以達到最佳的成像效果。

請參照第3圖。第3圖為本揭示內容一實施例中，晶圓級鏡頭製造方法300之流程圖。晶圓級鏡頭製造方法300可用以製造如第1圖所示的晶圓級鏡頭1。晶圓級鏡頭製造方法300包含下列步驟(應瞭解到，在本實施方式中所提及的步驟，除特別敘明其順序者外，均可依實際需要調整其前後順序，甚至可同時或部分同時執行)。

於步驟301，提供第一玻璃基板12。

於步驟302，形成第一鏡片10於第一玻璃基板12之第一側，其中第一鏡片10具有第一有效徑區100以及環繞第一有效徑區100之第一外圍區102。

於步驟303，形成第二鏡片14於第一玻璃基板12之第二側，其中第二鏡片14具有第二有效徑區140以及環繞第二有效徑區140之第二外圍區142，其中第二外圍區142之厚度大於第二有效徑區140之厚度。

於步驟304，計算鏡頭之後焦距。

於步驟305，形成第二玻璃基板16，以接觸第二外圍區142，並根據後焦距調整第二玻璃基板16之厚度；

於步驟306，形成影像感測模組18於第二玻璃基板16相對第二外圍區142之另一側。

雖然本揭示內容已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭示內容，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭示內容之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭示內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧晶圓級鏡頭

10‧‧‧第一鏡片

100‧‧‧第一有效徑區

102‧‧‧第一外圍區

12‧‧‧第一玻璃基板

14‧‧‧第二鏡片

140‧‧‧第二有效徑區

142‧‧‧第二外圍區

16‧‧‧第二玻璃基板

160‧‧‧黏膠

18‧‧‧影像感測模組

180‧‧‧感測器保護層

182‧‧‧影像感測器

20‧‧‧濾光片

300‧‧‧晶圓級鏡頭製造方法

301-306‧‧‧步驟

為讓本揭示內容之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖為本揭示內容一實施例中，一種晶圓級鏡頭之側剖視圖；第2圖為本揭示內容一實施例中，晶圓級鏡頭之側剖視圖；以及第3圖為本揭示內容一實施例中，晶圓級鏡頭製造方法之流程圖。

1‧‧‧晶圓級鏡頭

10‧‧‧第一鏡片

100‧‧‧第一有效徑區

102‧‧‧第一外圍區

12‧‧‧第一玻璃基板

14‧‧‧第二鏡片

140‧‧‧第二有效徑區

142‧‧‧第二外圍區

16‧‧‧第二玻璃基板

160‧‧‧黏膠

18‧‧‧影像感測模組

180‧‧‧感測器保護層

182‧‧‧影像感測器

Claims (16)

1. 一種晶圓級(wafer level)鏡頭製造方法，包含：提供一第一玻璃基板；形成一第一鏡片於該第一玻璃基板之一第一側，其中該第一鏡片具有一第一有效徑區以及環繞該第一有效徑區之一第一外圍區；形成一第二鏡片於該第一玻璃基板之一第二側，其中該第二鏡片具有一第二有效徑區以及環繞該第二有效徑區之一第二外圍區，其中該第二外圍區之厚度大於該第二有效徑區之厚度；計算一鏡頭後焦距；形成一第二玻璃基板，以接觸該第二外圍區；根據該鏡頭後焦距調整該第二玻璃基板之厚度；以及形成一影像感測模組於該第二玻璃基板相對該第二外圍區之另一側。
2. 如請求項1所述之晶圓級鏡頭製造方法，其中該第一玻璃基板對應該第一鏡片之該第一有效徑區及該第二鏡片之該第二有效徑區具有一光圈。
3. 如請求項1所述之晶圓級鏡頭製造方法，更包含形成一濾光片於該影像感測模組與該第二玻璃基板間、於該第二玻璃基板與該第二鏡片間、於該第二鏡片與該第一玻璃基板間或於該第一玻璃基板與該第一鏡片間。
4. 如請求項1所述之晶圓級鏡頭製造方法，更包含以一黏膠使該第二玻璃基板接合於該第二外圍區，根據該鏡頭後焦距調整該第二玻璃基板之厚度之步驟更包含根據該鏡頭後焦距以及該黏膠之厚度調整該第二玻璃基板之厚度。
5. 如請求項1所述之晶圓級鏡頭製造方法，更包含調整該第二外圍區之厚度，根據該鏡頭後焦距調整該第二玻璃基板之厚度之步驟更包含根據該鏡頭後焦距以及該第二外圍區之厚度調整該第二玻璃基板之厚度。
6. 如請求項1所述之晶圓級鏡頭製造方法，其中該第一外圍區之厚度大於該第一有效徑區之厚度。
7. 如請求項1所述之晶圓級鏡頭製造方法，其中該影像感測模組包含一影像感測器以及一感測器保護層，且該感測器保護層覆蓋於該影像感測器上。
8. 如請求項6所述之晶圓級鏡頭製造方法，其中形成該影像感測模組之步驟更包含使該感測器保護層接觸該第二玻璃基板，以使該影像感測器與該第二鏡片之該第二有效徑區之距離相當於該鏡頭後焦距。
9. 一種晶圓級鏡頭，包含： 一第一玻璃基板；一第一鏡片，位於該第一玻璃基板之一第一側，其中該第一鏡片具有一第一有效徑區以及環繞該第一有效徑區之一第一外圍區；一第二鏡片，位於該第一玻璃基板之一第二側，其中該第二鏡片具有一第二有效徑區以及環繞該第二有效徑區之一第二外圍區，其中該第二外圍區之厚度大於該第二有效徑區之厚度；一第二玻璃基板，接觸該第二外圍區，該第二玻璃基板之厚度係根據一鏡頭後焦距調整；以及一影像感測模組，於該第二玻璃基板相對該第二外圍區之另一側。
10. 如請求項9所述之晶圓級鏡頭，其中該第一玻璃基板對應該第一鏡片之該第一有效徑區及該第二鏡片之該第二有效徑區具有一光圈。
11. 如請求項9所述之晶圓級鏡頭，更包含一濾光片，設置於該影像感測模組與第二玻璃基板間、於該第二玻璃基板與該第二鏡片間、於該第二鏡片與該第一玻璃基板間或於該第一玻璃基板與該第一鏡片間。
12. 如請求項9所述之晶圓級鏡頭，更包含一黏膠，以使該第二玻璃基板接合於該第二外圍區，該第二玻璃基板之厚度進一步根據該鏡頭後焦距以及該黏膠之厚度進行 調整。
13. 如請求項9所述之晶圓級鏡頭，其中該第二玻璃基板之厚度進一步根據該鏡頭後焦距以及調整後之該第二外圍區之厚度進行調整。
14. 如請求項9所述之晶圓級鏡頭，其中該第一外圍區之厚度大於該第一有效徑區之厚度。
15. 如請求項9所述之晶圓級鏡頭，其中該影像感測模組包含一影像感測器以及一感測器保護層，且該感測器保護層覆蓋於該影像感測器上。
16. 如請求項9所述之晶圓級鏡頭，其中該感測器保護層接觸該第二玻璃基板，以使該影像感測器與該第二鏡片之該第二有效徑區之距離相當於該鏡頭後焦距。