TWI577003B - 用於相機製造之晶圓級接合方法 - Google Patents

用於相機製造之晶圓級接合方法 Download PDF

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Description

用於相機製造之晶圓級接合方法
以用於製造積體電路的互補金屬氧化物半導體(complementary metal-oxide-semiconductor，CMOS)科技製造的影像系統的發展已使照像機在大批量消費產品中無所不在，例如行動電話和車用照相系統。在CMOS製程中，積體電路(例如影像感測器)是製造於被稱為晶圓的一種基板上。大量的影像感測器可以被製造於一單一晶圓上。同樣地，大量相同的透鏡可以使用單一的模製工具塑造所有鏡片，而被製造於一單一基板上，以形成一透鏡晶圓。為了生產具有由多個透鏡組成的成像物鏡的照相機，堆疊一或多個透鏡晶圓以製作由多個相同透鏡堆棧組成的透鏡晶圓，每一個透鏡堆棧形成一成像物鏡。影像感測器晶圓被切割以製作個別的影像感測器，而所述透鏡晶圓被切割以製作個別的透鏡或透鏡堆棧。然後通過在每個透鏡或透鏡堆棧設置一影像感測器而製成照相機。
在一個實施例中，一種晶圓級方法，用於製造複數個照相機，此晶圓級方法包括：修改一影像感測器晶圓，以減少此影像感測器晶圓翹曲的風險，以及將此影像感測器晶圓接合到一透鏡晶圓，以形成一複合晶圓，而此複合晶圓包括這些照相機。
在一個實施例中，一種晶圓級方法，用於製造複數個照相機，此晶圓級方法包括：使用一壓敏黏著劑將一影像感測器晶圓接合到一透鏡晶圓，以形成一複合晶圓，而此複合晶圓包括這些照相機。
100、200、300、500、700、800‧‧‧方法
110‧‧‧透鏡晶圓
112‧‧‧透鏡
120‧‧‧影像感測器晶圓
122‧‧‧影像感測器
130‧‧‧複合晶圓
140‧‧‧照相機
201、202、210、212、214、220、230、240、250、310、320、330、510、514、520、530、540、545、550、710、720、721、722、723、730、741、742、743、745、750、810、820、830‧‧‧步驟
400‧‧‧影像感測器晶圓
401、402‧‧‧方向
410、420、430‧‧‧應力緩和溝槽
450‧‧‧感測器層
451‧‧‧裸影像感測器
460‧‧‧覆蓋玻璃層
600‧‧‧影像感測器
610‧‧‧焊點凸塊
620‧‧‧保護層
901、902‧‧‧簡圖
910‧‧‧透鏡晶圓
920‧‧‧參考標記
930‧‧‧光學路徑
940‧‧‧參考標記
950‧‧‧位置
960‧‧‧十字準線
1000‧‧‧照相機
1010‧‧‧影像感測器部分
1020‧‧‧透鏡部分
1030‧‧‧黏合層
1050‧‧‧底面
1060‧‧‧頂面
1070‧‧‧側面
圖1為根據一實施例繪示的一種使用晶圓級透鏡對影像感測器接合的用於 製造複數個照相機的晶圓級接合方法。
圖2為根據一實施例繪示的一種用於製造照相機的晶圓級接合方法。
圖3為根據一實施例繪示的一種修改一影像感測器晶圓以減少影像感測器晶圓翹曲風險的方法。
圖4A和4B分別為根據一實施例繪示的一具有一或多個應力緩和溝槽的影像感測器晶圓的俯視圖和側面剖視圖。
圖5為根據一實施例繪示的一種用於製造照相機的晶圓級接合方法，其利用一壓敏黏著劑將一影像感測器晶圓接合到一透鏡晶圓。
圖6為根據一實施例繪示的一影像感測器與封裝此影像感測器的焊點凸塊的一保護層。
圖7為根據一實施例繪示圖5的方法的一實施例，其中壓敏黏著劑是在透鏡晶圓與影像感測器晶圓接合之前塗佈於透鏡晶圓上，且此方法所包括的步驟減少在所述壓敏黏著劑中氣泡的捕集。
圖8為根據一實施例繪示的一種用於光學式對準一影像感測器晶圓與一晶圓透鏡的方法。
圖9A和9B為根據一實施例繪示的圖8方法的簡圖。
圖10為根據一實施例繪示的一種根據圖2的方法的一種實施例製成的照相機。
圖1繪示了一種示例性的晶圓級接合方法100，使用晶圓級透鏡對影像感測器接合，以用於製造複數個照相機。晶圓級接合方法100從僅使用一個單一對準操作以產生複數個的照相機。一透鏡晶圓110包括複數個透鏡112，一影像感測器晶圓120包括多個影像感測器122，透鏡晶圓110是被接合於影像感測器晶圓120以形成一複合晶圓130。透鏡晶圓110和影像感測器晶圓120是相對於彼此被配置和對齊，而使每個影像感測器122的至少一部分與相應的透鏡112對準以形成一個照相機140。因此，複合晶圓130包括多個照相機140，照相機140可以通過切割複合晶圓130而從複合晶圓130單獨化(singulate)。在一個實施例中，透鏡晶圓110的每個透鏡112是一個單透鏡。在另一個實施例中，透鏡晶圓110的每個透鏡112是多個透鏡的堆棧。例如，透鏡晶圓110可通過將兩個或多個個別的透鏡晶圓接合在一起而形成，每一個透 鏡晶圓所包括的透鏡是在透鏡堆棧中與各自的一層相關聯。為了本說明的目的，術語“透鏡”可以指的是單透鏡、透鏡堆棧、針孔孔徑、針孔孔徑堆棧、菲涅爾濾波器或成像物鏡，可選地包括不會對聚焦入射光造成影響的元件，如波長濾波器、孔徑和基板。類似地，術語“透鏡晶圓”可以指一種晶圓，而包括根據上述定義的多個透鏡。透鏡晶圓110可以包括比圖1所示更多或更少的透鏡112，且透鏡112可以在不脫離本發明的範圍內被佈置成與圖1所示不同的圖案。同樣地，影像感測器晶圓120可以包括比圖1所示更多或更少的影像感測器122，且影像感測器122可以在不脫離本發明的範圍內被佈置成與圖1所示不同的圖案。為了清楚地說明，不是所有的透鏡112、影像感測器122和照相機140皆標記於圖1。
晶圓級接合方法100只需要單一的對準操作，即將影像感測器晶圓120相對於透鏡晶圓110上的對準操作。另一方面，根據習知方法，其中透鏡和影像感測器在接合之前皆為單獨化，晶圓級照相機的製造需要對每個個別的照相機進行獨立的對準操作。一般尺寸的影像感測器晶圓和透鏡晶圓分別可以容納數千個影像感測器和透鏡。因此，傳統的方法通常需要數千次對準操作來組裝與一般尺寸的透鏡和影像感測器晶圓組相關聯的照相機。晶圓級照相機的性能依賴於透鏡堆棧和影像感測器之間的精確對準，當每一個照相機必須個別對齊時，這成為一項艱鉅的任務。而在晶圓級接合方法100，所有上千個個別的照相機都在一個單一的操作中對準。因此，在照相機製造的複雜性和成本方面，方法100提供了實質的好處。此外，方法100可提供照相機140改進的性能特性，因為從透鏡晶圓110和影像感測器晶圓120產生的一批照相機140通常將顯示出低度的照相機對照相機的對準偏差。
以下討論的晶圓級接合方法100的實施例，包括與克服接合影像感測器晶圓120和透鏡晶圓110的挑戰相關聯的特定步驟，這些挑戰包括：(a)防止影像感測器晶圓120的翹曲，這可能會對影像感測器晶圓120對透鏡晶圓110的對準產生不利的影響，(b)通過黏合層獲得光學路徑，而黏合層是用於將影像感測器晶圓120接合於透鏡晶圓110，以及(c)防止與透鏡晶圓110接合時影像感測器晶圓120的破裂。
圖2繪示了一種用於製造照相機的示例性的晶圓級接合方法200。晶圓級接合方法200是晶圓級接合方法100(圖1)的一個實施例。在步 驟210中，方法200接收一影像感測器晶圓，例如圖1的影像感測器晶圓120。在步驟220中，方法200接收一透鏡晶圓，如圖1的透鏡晶圓110。在步驟230中，分別在步驟210和220中接收的影像感測器晶圓和透鏡晶圓相對於彼此對準。例如，影像感測器晶圓120(圖1)是對準於透鏡晶圓110(圖1)，使得透鏡晶圓110上每個個別的透鏡112的至少一部分與影像感測器晶圓120上相應的影像感測器122對準。對準可使用光學或機械的參照法或其組合來執行。在步驟240中，影像感測器晶圓被接合於透鏡晶圓，以形成一複合晶圓。因為在步驟240中，透鏡晶圓上的每個透鏡的至少一部分與影像感測器晶圓上相應的影像感測器對準，故此複合晶圓包括照相機，其中每個照相機分別包括透鏡晶圓上的透鏡以及影像感測器晶圓上的影像感測器。例如，影像感測器晶圓120(圖1)被接合到透鏡晶圓110(圖1)，使得所得的複合晶圓130(圖1)包括複數個照相機140(圖1)。在一個實施例中，接合是使用光學性透明黏著劑來實現，例如環氧樹脂(epoxy)、紫外線(UV)可固化環氧樹脂、熱固化環氧樹脂、乾膜或壓敏黏著劑，使得步驟230中的對準可以透過位於影像感測器晶圓和透鏡晶圓之間的黏著劑而光學性實施。在另一個實施例中，步驟230利用本領域中已知的其它接合方法，例如直接接合、退火或電漿活化接合。
在一個實施例中，方法200更包括在步驟210之後和步驟230之前執行的一或兩個步驟212、214。在步驟212中，在步驟210中接收到的影像感測器晶圓被修改，以降低影像感測器晶圓翹曲的風險。翹曲可能會對在步驟230執行的對準動作造成不利影響。因此，步驟212是用於改善在步驟230中達成的對準特性。步驟212可以包括通過至少部分地釋放在影像感測器晶圓中應力來降低翹曲的風險，例如對影像感測器晶圓施加一應力緩和切口。在一個實例中，在影像感測器晶圓120與透鏡晶圓110(圖1)對準之前，在影像感測器晶圓120(圖1)中的應力至少部分被釋放。在步驟214中，在步驟210中接收且可選擇地在步驟212中被修改的影像感測器晶圓被修改，以在與透鏡晶圓接合的步驟240中減少影像感測器晶圓破裂的風險。舉例來說，影像感測器晶圓120(圖1)被修改，以在與透鏡晶圓110(圖1)接合時減少影像感測器晶圓破裂的風險。步驟214可被較有利地包括在方法200的一個實施例中，其中步驟240包括對影像感測器晶圓施加機械性壓力。影像感測器晶圓通常比單個影像感測器更脆弱。在包括步驟212的方法200的一個實施例中，在步驟212 中所做的修改可能會增加在影像感測器晶圓的脆弱性。步驟214是用來製備用於進行接合的影像感測器晶圓，以使影像感測器晶圓不會在進行步驟240中破裂。在一個實例中，影像感測器晶圓被修改，以避免或減少在步驟240中局部壓力點的顯著性，而局部壓力點是相關聯於影像感測器晶圓的表面的非平面性，又此表面是背離透鏡晶圓。所述非平面性可能來自於例如在影像感測器晶圓上的焊點凸塊。在另一實例中，影像感測器晶圓被安裝於其上的一強化支撐結構強化。步驟214可在步驟230之後和步驟240之前執行，而不脫離本發明的範圍。
在一個實施例中，方法200更包括步驟250，接在步驟240之後執行。在步驟250中，形成於步驟240中的複合晶圓被切割以形成複數個照相機。例如，複合晶圓130(圖1)被切割以形成複數個照相機140(圖1)。步驟250可在切割之前包括遮蔽複合晶圓，並在切割後除去遮蔽物。
在一個實施例中，方法200包括一或兩個步驟201、202，分別用於形成所述影像感測器晶圓和透鏡晶圓。步驟201、202可使用本領域中已知的方法來進行。
圖3繪示了一種用於修改一影像感測器晶圓以減少影像感測器晶圓翹曲風險的一個示例性方法300。方法300是方法200(圖2)中步驟212的一個實施例。在步驟310中，至少一個應力緩和溝槽(stress-relieving trench)是形成在影像感測器晶圓中不與影像感測器重合的部分。例如，至少一個應力緩和溝槽是形成在影像感測器晶圓120(圖1)中不與影像感測器122(圖1)重合的部分。在一個實施例中，每個所述的至少一個應力緩和溝槽是通過在影像感測器晶圓上製造一切口來形成，其中此切口並未完全穿透影像感測器晶圓。在另一個實施例中，此至少一個應力緩和溝槽的至少一部分是通過在影像感測器晶圓上製造一切口來形成，其中對於應力緩和溝槽長度的一小部分，此切口是穿透影像感測器晶圓。
在一個實施例中，步驟310包括一步驟320，其中形成至少一個應力緩和溝槽，其在一第一方向上橫跨影像感測器晶圓的平面寬度。例如，至少一個應力緩和溝槽形成在影像感測器晶圓120上(圖1)，使得此應力緩和溝槽沿著影像感測器晶圓120的平面上的一方向橫跨影像感測器晶圓120的整個寬度。在一個實施例中，步驟310還包括一個步驟330，其中形成至少一個應力 緩和溝槽，其在與第一方向不同的一第二方向上橫跨影像感測器晶圓的平面寬度。例如，至少一個應力緩和溝槽形成在影像感測器晶圓120上(圖1)，使得此應力緩和溝槽沿著影像感測器晶圓120的平面上與步驟320中使用的方向不同的一方向橫跨影像感測器晶圓120的整個寬度。步驟310、320的組合可以提供應力的釋放，以防止或減少沿著所述影像感測器晶圓的平面內任何方向的翹曲。
圖4A、4B繪示了一個具有一或多個應力緩和溝槽的示例性影像感測器晶圓400。影像感測器晶圓400可以是修改一影像感測器晶圓的結果，如根據方法300(圖3)的影像感測器晶圓120(圖1)。圖4A、4B分別顯示影像感測器晶圓400的俯視圖和側面剖視圖。圖4A、4B以一起觀看為最佳。影像感測器晶圓400包括一感測器層450和設置在感測器層450上的一覆蓋玻璃層460。影像感測器晶圓400包括複數個影像感測器122，其每一個都包括一個裸的(bare)影像感測器451和覆蓋玻璃層460的一部分。影像感測器122能夠從通過覆蓋玻璃層460接收的光形成影像。為了清楚地說明，不是所有的影像感測器122和裸的影像感測器451皆標記於圖4A、4B中。
影像感測器晶圓400包括一應力緩和溝槽410。應力緩和溝槽410是位於影像感測器122的兩列之間。應力緩和溝槽410完全穿透感測器層450，且只有穿透覆蓋玻璃層460的大於零且小於1的一小部分。應力緩和溝槽410沿著一方向401橫跨影像感測器晶圓400的平面寬度。任選地，影像感測器晶圓400包括一個額外的應力緩和溝槽420，其亦沿著方向401橫跨影像感測器晶圓400的平面寬度。在一個實施例中，影像感測器晶圓400包括在一方向402上橫跨影像感測器晶圓400平面寬度的一或多個應力緩和溝槽430。方向402大致垂直於方向401。
雖然繪示於圖4A的應力緩和溝槽410、420、430橫跨影像感測器晶圓400的整個寬度，其亦可僅橫跨影像感測器晶圓400平面寬度的一部分，而不脫離本發明的範圍。同樣地，影像感測器晶圓400可包括比圖4A、4B所示更多的應力緩和溝槽和/或以不同於圖4A和4B所示方式佈置的應力緩和溝槽，而不脫離本發明的範圍。
圖5繪示了一個示例性的用於製造照相機的晶圓級接合方法500，其使用一壓敏黏著劑將一影像感測器晶圓，如影像感測器晶圓120(圖1)， 接合到一透鏡晶圓，如透鏡晶圓110(圖1)。方法500是方法200(圖2)的一個實施例。在步驟510中，方法500執行步驟210，並選擇性地執行方法200(圖2)的步驟201、212中的一或兩者。如果包括在步驟510中，步驟212可以根據方法300(圖3)來執行。在步驟514中，一個保護層被覆蓋於所述影像感測器晶圓上，例如影像感測器晶圓120(圖1)，以使此保護層封裝至少一個部分影像感測器晶圓的焊點凸塊。步驟514是步驟214(圖2)的一個實施例。在一個實施例中，保護層是一紫外線光可釋放膠帶。
圖6繪示了一個示例性的影像感測器600及封裝此影像感測器600的焊點凸塊的一個保護層。影像感測器600顯示了方法500(圖5)的步驟514的一個實施例。影像感測器600包括裸的影像感測器451(圖4)，其反過來又包括焊點凸塊610，而焊點凸塊610是在裸的影像感測器451與光接收表面相對的表面上。影像感測器600更包括封裝焊點凸塊610的一保護層620。在一個實施例中，保護層620具有厚度和緩衝，以重新分配局部壓力，否則所述壓力將排除影像感測器晶圓的其它部分而僅施加到焊點凸塊上。例如，保護層可以將壓力從焊點凸塊上重新分配到位於這些焊點凸塊之間的影像感測器晶圓的部分。在另一個實施例中，保護層620具有與焊點凸塊的位置相匹配的凹槽，以使朝向裸的影像感測器451的方向施加到保護層620的壓力只被施加在裸的影像感測器451上與焊點凸塊610位置不同的部分。而圖6只繪示單個裸的影像感測器451，保護層620可橫跨影像感測器晶圓的大部分，包括不包含影像感測器的部分，而不脫離本發明的範圍。為了清楚地說明，不是所有的焊點凸塊610皆標記於圖6。
再次參考圖5，在步驟520中，方法500執行步驟220，以及選擇性地執行方法200(圖2)的步驟202。在步驟530中，方法500執行方法200的步驟230(圖2)。在步驟540中，其為步驟240的一個實施例(圖2)，一複合晶圓是由影像感測器晶圓使用壓敏黏著劑接合到透鏡晶圓而形成。例如，複合晶圓130(圖1)是通過使用壓敏黏著劑將影像感測器晶圓120(圖1)接合於透鏡晶圓110(圖1)而形成。基於壓敏黏著劑的接合需要在影像感測器晶圓和透鏡晶圓之間塗有壓敏黏著劑的情況下對兩者施加機械性壓力。機械性壓力將像感測器晶圓、壓敏黏著劑和透鏡晶圓按壓在一起。影像感測器晶圓上的焊點凸塊通常是從所述影像感測器晶圓的表面上突出。如果機械性壓力被施加到 未保護的焊點凸塊，則有一種風險，即焊點凸塊可能破裂，和/或由焊點凸塊傳送到影像感測器晶圓與焊點凸塊接觸的其它部分的局部壓力可能會使影像感測器晶圓產生裂縫。在步驟514中所施加的保護層具有減少此類破裂風險的功能。在一個實施例中，壓力只被施加到所述影像感測器晶圓的一部分。在本實施例中，步驟514可以在影像感測器晶圓背離透鏡晶圓的整個表面或僅其一部分覆蓋一保護層。
在步驟545中，在步驟514覆蓋的保護層被移除。在一個實施例中，與保護層相關聯的是紫外光可釋放膠帶(ultraviolet-light-releaseable tape)，此保護層是通過將保護層在紫外光中曝光來除去。在另一個實施例中，保護層被機械地或化學地除去，或使用機械、化學和/或光學方法的結合來除去。任選地，方法500更包括一步驟550，其執行方法200(圖2)的步驟250。在一個替代實施例中，未顯示於圖5的步驟545是在步驟550之後被執行。
圖7繪示了一個示例性的用於製造照相機的晶圓級接合方法700，其利用一壓敏黏著劑將一影像感測器晶圓接合到一透鏡晶圓。壓敏黏著劑在透鏡晶圓與影像感測器晶圓接合之前塗覆到透鏡晶圓上。方法700包括減少在壓敏黏著劑中氣泡的捕集的步驟，以及包括可選的用於除去這種氣泡的步驟。方法700是方法500(圖5)的一個實施例。在一步驟710中，方法700執行方法500的步驟510、514(圖5)。
在一步驟710中，方法700執行方法500的步驟510、514(圖5)。在一步驟720中，方法700執行方法500的步驟520(圖5)。步驟720之後依序執行可選的步驟721、步驟722和可選的步驟723。在可選步驟721中，透鏡晶圓被預清潔以製備透鏡晶圓供塗覆壓敏黏著劑。例如，透鏡晶圓110(圖1)被使用一溶劑清洗。在步驟722中，壓敏黏著劑被塗覆到透鏡晶圓上。例如，壓敏黏著劑被塗覆到透鏡晶圓110(圖1)上。在可選步驟726中，透鏡晶圓被熱壓(autoclave)，亦即暴露於高的溫度和壓力下，以除去在壓敏黏著劑和透鏡晶圓之間的介面被捕集的氣泡，和/或從壓敏黏著劑除去氣泡。例如，具有一壓敏黏著劑粘附於其上的透鏡晶圓110(圖1)被熱壓。
在一步驟730中，方法700執行方法500(圖5)的步驟530。在執行步驟730之後，方法700執行步驟741、742，並可選地執行步驟743。步驟741、742以及可選步驟743一起形成方法500(圖5)的步驟540的一個 實施例。在步驟741中，影像感測器晶圓與在步驟722中塗覆到透鏡晶圓的壓敏黏著劑相接觸。例如，影像感測器晶圓120(圖1)與塗覆到透鏡晶圓110(圖1)的壓敏黏著劑相接觸。為了減少在壓敏黏著劑和影像感測器晶圓的介面中被捕集的氣泡，所述影像感測器晶圓以低機械性壓力與壓敏黏著劑接觸。低機械性壓力足以讓影像感測器晶圓機械性地連接於壓敏黏著劑，但不足以使壓敏黏著劑與影像感測器晶圓充分結合。因此，在影像感測器晶圓和壓敏黏著劑之間的介面上的空氣的至少一部分有一個或多個通路連接周圍的大氣。在步驟742中，影像感測器晶圓和透鏡晶圓是使用壓敏黏著劑接合在一起，例如影像感測器晶圓120(圖1)和透鏡晶圓110(圖1)。這導致一複合晶圓的形成，例如複合晶圓130(圖1)。步驟742是在真空狀態下進行，或者至少在與標準大氣壓比較為減壓的狀態，並且包括對影像感測器晶圓和透鏡晶圓施加機械性壓力，以將影像感測器晶圓和透鏡晶圓壓在一起。當影像感測器晶圓被壓向透鏡晶圓，位在所述影像感測器晶圓和壓敏黏著劑的介面的空氣的至少一部分以及任選的位於與透鏡晶圓和壓敏黏著劑的介面的任何空氣的至少一部分被抽走。因此，在壓敏黏著劑和影像感測器晶圓之間的介面以及任選的在壓敏黏著劑和透鏡晶圓之間的介面被捕集的空氣量將被減少。
在可選的步驟743中，所述複合晶圓被熱壓以除去來自壓敏黏著劑以及壓敏黏著劑和影像感測器晶圓及透鏡晶圓之間的介面上的殘留氣泡的至少一部分。例如，複合晶圓130(圖3)被熱壓，以除去來自在步驟722塗覆的壓敏黏著劑、所述壓敏黏著劑和影像感測器晶圓120(圖1)之間的介面以及所述壓敏黏著劑和和透鏡晶圓110(圖1)之間的介面的殘留氣泡。
在步驟745中，方法700執行方法500(圖5)的步驟545。可選地，方法700更包括執行方法500(圖5)的步驟550的一步驟750。
圖8繪示了一個示例性的方法800，其用於光學式對準一影像感測器晶圓，如影像感測器晶圓120(圖1)，與一個透鏡晶圓，如透鏡晶圓110(圖1)。方法800是方法200(圖2)的步驟230的一個實施例。在步驟810中，一影像感測器晶圓是使用通過一透鏡晶圓到影像感測器晶圓的光學路徑來對準此透鏡晶圓。例如，影像感測器晶圓120(圖1)是使用通過透鏡晶圓110到影像感測器晶圓120的光學路徑來對準透鏡晶圓110(圖1)。在一個實施例中，步驟810包括一步驟820，其中，至少透鏡晶圓上的兩個參考標記對準影像感測 器晶圓中的至少兩個相應的影像感測器。所述對準可以視覺評估、通過光學觀察儀器輔助或光學儀器自動輔助。
圖9A、9B以實例繪示了步驟820的一對示例性的影像感測器晶圓和透鏡晶圓。圖9A、9B以一起觀看為最佳。圖9A為一簡圖901，其顯示影像感測器晶圓120(圖1)相對於透鏡晶圓910進行對準的透視圖。透鏡晶圓910是透鏡晶圓110(圖1)的一個實施例，除了複數個透鏡112(圖1)外，其亦包括兩個參考標記920。參考標記920是位於透鏡晶圓910中與各自通過透鏡晶圓910到影像感測器晶圓120的光學路徑930重合的部分。在一個實施例中，參考標記920為透鏡112。在另一個實施例中，參考標記920為透鏡晶圓910光學性透明的部份，其每一部份都包括用於評估參考標記920的位置的一個特徵，例如一個孔徑。圖9B則繪示了圓環狀的參考標記920，參考標記920可具有其他形狀，例如正方形、長方形、圓形、或十字形，而不脫離本發明的範圍。在又一個實施例中，所有透鏡晶圓910是光學性透明的，而參考標記920則以例如位於透鏡晶圓910的表面上為特徵，用於評估參考標記920的位置。影像感測器晶圓120的影像感測器122中的兩個作為參考標記940。在一個實施例中，每個參考標記940是一影像感測器122的光敏表面的輪廓。在一個實施例中，每個參考標記940是影像感測器122的濾色器，其中此濾色器可為一紅外線濾光器和/或一個濾色器陣列，用於提供彩色成像功能，例如拜爾型濾色器陣列。方法800(圖8)的步驟820利用光學路徑930使參考標記920對準相應的參考標記940。為了清楚地說明，不是所有的透鏡112和影像感測器122皆被標記在圖9A中。而圖9A顯示參考標記940與位於最外面的影像感測器122重合時，參考標記940可與位於影像感測器晶圓120的影像感測器122陣列內部的影像感測器122重合，而不脫離本發明的範圍。
圖9B顯示一參考標記920與一參考標記940對準的俯視簡圖902。圖9B因此繪示了沿著一個光學路徑930的視圖。使用光學路徑930使參考標記920的位置被投射到影像感測器晶圓120的平面上，而參考標記940的中心被定位在一個共同的位置950。參考標記920相對於參考標記940的定位的光學評估可通過由光學觀測儀器提供的光導來輔助，例如十字準線960。
回到圖8，步驟810的一個實施例包括步驟830，其中，對準的動作進一步利用通過一光學性透明黏著劑的光學路徑來執行，而光學性透明黏 著劑是被佈置在影像感測器晶圓和透鏡晶圓之間。步驟830對於將方法800實行於如方法700(圖7)中在對準之前在是在影像感測器晶圓的一或兩面和透鏡晶圓上塗覆黏著劑的晶圓級接合方法中是有用的。步驟830假定所述黏著劑為光學性透明的，以使方法800能在兩者間塗有黏著劑的影像感測器晶圓和透鏡晶圓上執行。光學性透明黏著劑包括某些類型的壓敏黏著劑、乾膜和環氧樹脂。包括步驟830的方法800的實施例可以分別在方法500(圖5)和700(圖7)中被有利地實施為步驟530和730。
圖10繪示了根據包括步驟250(圖2)的方法200(圖2)製成的一個示例性的照相機1000。照相機1000是照相機140(圖1)的一個實施例。照相機1000包括一個矩形立方體形狀的影像感測器部分1010和一個矩形立方形狀的透鏡部分1020。在一個實施例中，照相機1000更包括一個矩形立方體形狀的黏合層1030，設置在影像感測器部分1010和透鏡部分1020之間。影像感測器部分1010是影像感測器晶圓120(圖1)的一部分，其包括一個影像感測器122(圖1)。透鏡部分1020是透鏡晶圓110(圖1)的一部分，其包括一個透鏡112(圖1)。在某些實施例中，黏合層1030為一壓敏黏著劑。
照相機1010具有一底面1050、一頂面1060和四個側面1070。為了清楚地說明，四個側面1070中只有一面在圖10中被標記。每一個側面1070包括透鏡部分1020的一表面、影像感測器部分1010的一表面，並任選地包括黏合層1030的一表面。照相機1010是方法200(圖2)的步驟250的產物。因此，對於每一個側面1070而言，側面1070的所有部分是形成在同一切割操作中。因此，側面1070是平坦的，沒有與影像感測器部分1010、透鏡部分1020和任選的黏合層1030之間的介面相關聯的段差。
本文所揭露的方法可以與標題為“照相機立方體的晶圓級黑塗層的系統及方法(System And Method For Black Coating Of Camera Cubes At Wafer Level)”，共同提交的代理人案號為554361的美國專利申請案所揭露的方法結合來實施。
特點組合
如上所述之特性以及以下權利要求可以以各種方式組合，而不脫離本發明的範圍。例如，它可以被理解為，本文所述的一種用於製造照相機的晶圓級接合方法或與照相機相關聯的方面可與本文所述的另一種用於製造照相 機的晶圓級接合方法或與照相機相關聯的特徵互相結合或交換。下列實施例說明上述實施例的可能的、非限制性的組合。應了解的是，對本文所述的方法和裝置可以進行許多其他的變化和修改而不脫離本發明的精神和範圍：
(A)一種晶圓級方法，用於製造複數個照相機，此晶圓級方法可包括修改一影像感測器晶圓，以減少此影像感測器晶圓翹曲的風險。
(B)如(A)所示之晶圓級方法可更包括將此影像感測器晶圓接合到一透鏡晶圓，以形成一複合晶圓，而此複合晶圓包括這些照相機。
(C)如在(B)所示之晶圓級方法中，接合的步驟可包括使用一壓敏黏著劑將影像感測器晶圓接合到透鏡晶圓。
(D)如(B)和(C)所示之晶圓級方法可更包括覆蓋一保護層於影像感測器晶圓上，以降低在接合的步驟中影像感測器晶圓破裂的風險。
(E)如在(D)所示之晶圓級方法中，此保護層可封裝影像感測器晶圓的焊點凸塊。
(F)如在(D)和(E)所示之晶圓級方法中，此保護層可為一紫外光可釋放膠帶。
(G)如(F)所示之晶圓級方法在接合的步驟之後，可更包括以紫外光除去保護層。
(H)如(B)到(G)所示之晶圓級方法可更包括用光學方法對準影像感測器晶圓與透鏡晶圓。
(I)如在(H)所示之晶圓級方法中，對準的步驟可包括藉由通過透鏡晶圓的光學路徑，使透鏡晶圓的至少兩個對準標記對準影像感測器晶圓的兩個影像感測器。
(J)如(H)和(I)所示之晶圓級方法可更包括塗佈一光學性透明黏著劑於透鏡晶圓上。
(K)如在(J)所示之晶圓級方法中，接合的步驟可包括使用光學性透明黏著劑將影像感測器晶圓接合於透鏡晶圓，其中對準的步驟是在施加光學性透明黏著劑的步驟之後及接合的步驟之前執行。
(L)如在(J)和(K)所示之晶圓級方法中，光學性透明黏著劑可為一壓敏黏著劑。
(M)如在(A)到(L)所示之晶圓級方法中，修改影像感測 器晶圓以減少翹曲的風險的步驟可包括減輕來自影像感測器晶圓的應力。
(N)如在(M)所示之晶圓級方法中，減輕應力的步驟可包括對影像感測器晶圓施加至少一個切口，以在影像感測器晶圓中形成一溝槽。
(O)如在(M)和(N)所示之晶圓級方法中，影像感測器晶圓可包括一感測器層和一覆蓋玻璃層，而覆蓋玻璃層設置在感測器層上的，減輕壓力的步驟可包括對影像感測器晶圓不與影像感測器重疊的部分施加至少一個切口，其中至少一個切口穿過感測器層並在覆蓋玻璃層形成一溝槽。
(P)如在(O)所示之晶圓級方法中，施加至少一個切口的步驟可包括施加至少一個切口，沿著一第一方向橫跨影像感測器晶圓的平面寬度。
(Q)如在(P)所示之晶圓級方法中，施加至少一個切口的步驟可更包括施加至少一個切口，沿著一第二方向橫跨影像感測器晶圓的平面寬度，且第二方向不同於第一方向。
(R)一種晶圓級方法，用於製造複數個照相機，此晶圓級方法可包括使用壓敏黏著劑將一影像感測器晶圓接合到一透鏡晶圓，以形成一複合晶圓，而此複合晶圓包括這些照相機。
(S)如(R)所示之晶圓級方法可更包括修改一影像感測器晶圓，以減少影像感測器晶圓翹曲的風險。
(T)如在(S)所示之晶圓級方法中，修改的步驟可包括覆蓋一保護層於影像感測器晶圓上。
(U)如在(T)所示之晶圓級方法中，保護層可封裝影像感測器晶圓的焊點凸塊。
(V)如在(T)和(U)所示之晶圓級方法中，保護層可為一紫外光可釋放膠帶。
(W)如(V)所示之晶圓級方法在接合的步驟之後可更包括以紫外光除去保護層。
(X)如(R)到(W)所示之晶圓級方法可更包括塗佈一壓敏黏著劑於透鏡晶圓上，其中壓敏黏著劑是光學性透明的。
(Y)如(X)所示之晶圓級方法可更包括使用通過透鏡晶圓和壓敏黏著劑的光學路徑，對準影像感測器晶圓與透鏡晶圓。
(Z)如在(Y)所示之晶圓級方法中，對準的步驟可包括使用 通過透鏡晶圓和壓敏黏著劑的光學路徑，使透鏡晶圓的至少兩個對準標記對準複數個影像感測器中的兩個。
(AA)如在(R)到(Z)所示之晶圓級方法中，接合的步驟可包括使影像感測器與壓敏黏著劑接觸，並在真空狀態下，對影像感測器晶圓和透鏡晶圓施加機械性壓力，以形成此複合晶圓。
(AB)如在(R)到(AA)所示之晶圓級方法中，接合的步驟可更包括熱壓複合晶圓，以從壓敏黏著劑、壓敏黏著劑與影像感測器晶圓之間的介面，以及壓敏黏著劑與透鏡晶圓之間的介面中的至少一者除去氣泡。
(AC)如在(R)到(AB)所示之晶圓級方法中，接合的步驟可包括清潔透鏡晶圓的表面部分，其中在塗佈壓敏黏著劑的步驟中塗佈壓敏黏著劑。
(AD)如在(R)到(AC)所示之晶圓級方法中，接合的步驟可包括將壓敏黏著劑輥壓至透鏡晶圓上。
(AE)如在(R)到(AC)所示之晶圓級方法中，接合的步驟可包括對塗佈壓敏黏著劑的透鏡晶圓進行熱壓，以從壓敏黏著劑，以及壓敏黏著劑與透鏡晶圓之間的介面中的至少一者除去氣泡。
在不脫離本發明的範圍的情況下可以在上述的系統和方法中作出改變。因此，應當注意的是，包含在上述說明並繪示在附圖中的內容應當被解釋為說明性的而非限制性的。以下權利要求旨在覆蓋本文中所描述的一般的和具體的特徵，而本發明的方法和系統的範圍的所有陳述，其中，因為語言的關係，亦可以說是落入其間的範圍。
200‧‧‧方法
201、202、210、212、214、220、230、240、250‧‧‧步驟

Claims (19)

  1. 一種晶圓級方法，用於製造複數個照相機，該晶圓級方法包括：對一影像感測器晶圓施加至少一應力緩和切口，以減少該影像感測器晶圓翹曲的風險，該影像感測器晶圓具有一感測器層及一覆蓋玻璃層，該感測器層中具有複數個影像感測器，該覆蓋玻璃層設置在該感測器層上，該至少一應力緩和切口中之每一者穿透該感測器層並在該覆蓋玻璃層上形成一溝槽；以及使用一壓敏黏著劑將該影像感測器晶圓接合到一透鏡晶圓，以形成一複合晶圓，而該複合晶圓包括該些照相機。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓級方法，該至少一應力緩和切口是在該影像感測器晶圓不與該些影像感測器中之任一者重疊的部分。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓級方法，施加該至少一應力緩和切口的步驟包括：施加至少一個第一切口，沿著一第一方向橫跨該影像感測器晶圓的平面寬度。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之晶圓級方法，施加該至少一應力緩和切口的步驟更包括：施加至少一個第二切口，沿著一第二方向橫跨該影像感測器晶圓的平面寬度，且該第二方向不同於該第一方向。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓級方法，更包括：覆蓋一保護層於該影像感測器晶圓上，以在接合的步驟中降低該影像感測器晶圓破裂的風險，該保護層封裝該影像感測器晶圓的焊點凸塊。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之晶圓級方法，該保護層是一紫外光可釋放膠帶，在接合的步驟之後，該晶圓級方法更包括：以紫外光除去該保護層。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓級方法，更包括：用光學方法對準該影像感測器晶圓與該透鏡晶圓。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之晶圓級方法，對準的步驟包括：藉由通過該透鏡晶圓的光學路徑，使該透鏡晶圓的至少兩個對準標記對準該影像感測器晶圓的兩個影像感測器。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之晶圓級方法，更包括：塗佈一光學性透明黏著劑於該透鏡晶圓上，接合的步驟包括：使用該光學性透明黏著劑將該影像感測器晶圓接合於該透鏡晶圓，而對準的步驟是在施加該光學性透明黏著劑的步驟之後及接合的步驟之前執行。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之晶圓級方法，該光學性透明黏著劑為一壓敏黏著劑。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓級方法，在施加的步驟中，該覆蓋玻璃層是設置在該感測器層上而直接接觸該感測器層。
  12. 一種晶圓級方法，用於製造複數個照相機，該晶圓級方法包括：將一保護層覆蓋於一影像感測器晶圓上，以在隨後接合該影像感測器晶圓至一透鏡晶圓的步驟的過程中，減少該影像感測器晶圓破裂的風險，該保護層封裝該影像感測器晶圓的焊點凸塊；以及藉由將該影像感測器晶圓及該透鏡晶圓接觸至一壓敏黏著劑的相對兩側，而將該影像感測器晶圓接合到該透鏡晶圓，以形成一複合晶圓，而該複合晶圓包括該些照相機。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之晶圓級方法，該保護層是一紫外光可釋放膠帶，在接合的步驟之後，該晶圓級方法更包括：以紫外光除去該保護層。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之晶圓級方法，更包括：塗佈該壓敏黏著劑於該透鏡晶圓，該壓敏黏著劑是光學性透明；以及藉由通過該透鏡晶圓及該壓敏黏著劑的光學路徑，對準該影像感測器晶圓與該透鏡晶圓。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之晶圓級方法，接合的步驟包括：使該影像感測器與該壓敏黏著劑接觸；以及在真空狀態下，對該影像感測器晶圓和該透鏡晶圓施加機械性壓力，以形成該複合晶圓。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之晶圓級方法，接合的步驟更包括：熱壓該複合晶圓，以從該壓敏黏著劑、該壓敏黏著劑與該影像感測器晶圓之間的介 面，以及該壓敏黏著劑與該透鏡晶圓之間的介面中的至少一者除去氣泡。
  17. 如申請專利範圍第14項所述之晶圓級方法，對準的步驟包括：藉由通過該透鏡晶圓和該壓敏黏著劑的光學路徑，使該透鏡晶圓的至少兩個對準標記對準複數個影像感測器中的兩個。
  18. 如申請專利範圍第14項所述之晶圓級方法，接合的步驟包括：清潔該透鏡晶圓的表面部分，其中在塗佈該壓敏黏著劑的步驟中塗佈該壓敏黏著劑；將該壓敏黏著劑輥壓至該透鏡晶圓上；以及對塗佈該壓敏黏著劑的該透鏡晶圓進行熱壓，以從該壓敏黏著劑，以及該壓敏黏著劑與該透鏡晶圓之間的介面中的至少一者除去氣泡。
  19. 如申請專利範圍第12項所述之晶圓級方法，接合的步驟包括：施加該壓敏黏著劑至該透鏡晶圓；對準該晶圓透鏡及該影像感測器晶圓；將該影像感測器晶圓接觸至該壓敏黏著劑；以及對該影像感測器晶圓和該透鏡晶圓施加機械性壓力，以形成該複合晶圓。
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