TWI716124B - 半導體封裝結構及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種半導體封裝結構，其包括感測晶片、基板、遮光層、線路層、阻擋結構以及底膠。感測晶片具有感測面。感測面上包括影像感測區以及多個導電凸塊。基板配置於感測面上。遮光層位於基板與感測晶片之間。線路層位於遮光層上。感測晶片藉由多個導電凸塊與線路層與電性連接。阻擋結構位於基板上且圍繞影像感測區。阻擋結構的相對兩端直接接觸感測晶片與遮光層。底膠位於阻擋結構與多個導電凸塊之間。

Description

半導體封裝結構及其製造方法
本發明是有關於一種半導體封裝結構及其製造方法，且特別是有關於一種具有阻擋結構的半導體封裝結構及其製造方法。
為了使電子產品設計實現輕、薄、短且小，半導體封裝技術正持續進步，以嘗試開發出體積較小、重量較輕、整合度較高且更具市場競爭力的產品。舉例來說，如何實現封裝厚度薄型化已成為挑戰。
本發明提供一種半導體封裝結構及其製造方法，可使封裝厚度薄型化，且可降低底膠溢至影像感測區，進而影響影像辨識的機率。
本發明提供一種半導體封裝結構，其包括感測晶片、基板、遮光層、線路層、阻擋結構以及底膠。感測晶片具有感測面。感測面上包括影像感測區以及多個導電凸塊。基板配置於感測面上。遮光層位於基板與感測晶片之間。線路層位於遮光層上。感測晶片藉由多個導電凸塊與線路層與電性連接。阻擋結構位於基板上且圍繞影像感測區。阻擋結構的相對兩端直接接觸感測晶片與遮光層。底膠位於阻擋結構與多個導電凸塊之間。
本發明提供一種半導體封裝結構的製造方法，其至少包括以下步驟。形成遮光層於基板上。形成線路層於遮光層上。形成阻擋結構於線路層上。提供感測晶片。感測晶片具有感測面。感測面上包括影像感測區以及多個導電凸塊。配置感測晶片於線路層上。阻擋結構位於多個導電凸塊與影像感測區之間。阻擋結構、感測晶片與基板構成空腔。形成底膠於阻擋結構與多個導電凸塊之間。
基於上述，本發明的感測晶片可以藉由導電凸塊與線路層電性連接，阻擋結構位於基板上且圍繞影像感測區，且阻擋結構的相對兩端直接接觸感測晶片與遮光層。因此，可使封裝厚度薄型化，以及可降低底膠溢至影像感測區，進而影響影像辨識的機率。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
本文所使用之方向用語（例如，上、下、右、左、前、後、頂部、底部）僅作為參看所繪圖式使用且不意欲暗示絕對定向。
除非另有明確說明，否則本文所述任何方法絕不意欲被解釋為要求按特定順序執行其步驟。
參照本實施例之圖式以更全面地闡述本發明。然而，本發明亦可以各種不同的形式體現，而不應限於本文中所述之實施例。圖式中的層或區域的厚度、尺寸或大小會為了清楚起見而放大。相同或相似之參考號碼表示相同或相似之元件，以下段落將不再一一贅述。
圖1A至圖1G是依據本發明一實施例的半導體封裝結構的部分製造方法的部分剖面示意圖。圖1G是沿著圖2之剖線B-B’的剖面示意圖。
在本實施例中，半導體封裝結構100的製造方法可以包括以下步驟。
請參照圖1A，提供基板110。基板110具有第一表面110a以及相對於第一表面110a的第二表面110b。在一實施例中，基板110可以是玻璃基板，但本發明不限於此。
請繼續參照圖1A，於基板110的第一表面110a上形成遮光層120。遮光層120的材料例如是黑色層或其他類似的絕緣遮光層。舉例而言，遮光層120可以藉由塗佈、印刷、曝光顯影或其他適宜的方式形成，於本發明並不加以限制。
請繼續參照圖1A，於遮光層120上形成線路層130。在本實施例中，線路層130為單層結構，但本發明不限於此。在未繪示的實施例中，線路層130可以是多層結構。舉例而言，線路層130可以包括介電層以及圖案化導電層，其中圖案化導電層可以對用於晶片封裝的信號傳輸的導線進行重新配置。在一實施例中，線路層130也可以被稱為重佈線路層（redistribution layer, RDL）。
請同時參照圖1A與圖2，於線路層130上形成阻擋結構140以及絕緣層150。在本實施例中，阻擋結構140與絕緣層150可以是藉由相同或相似的製程所形成。舉例而言，阻擋結構140及/或絕緣層150可以藉由塗佈、印刷、曝光顯影或其他適宜的方式形成，於本發明並不加以限制。
在一實施例中，阻擋結構140及/或絕緣層150可以包括防銲材料，但本發明不限於此。舉例而言，阻擋結構140及/或絕緣層150可以是防焊漆（solder mask）。
如圖2所示，在本實施例中，阻擋結構140與絕緣層150可以為一連續結構，但本發明不限於此。
在本實施例中，絕緣層150與阻擋結構140可以構成多個開口O1，絕緣層150中可以具有多個開口O2，其中多個開口O1與多個開口O2可以暴露出部分的線路層130。
在一實施例中，線路層130可以暴露出部分遮光層120，且阻擋結構140可以形成於線路層130所暴露出的部分遮光層120上。
請參照圖1B，提供感測晶片160。感測晶片160具有感測面160a，其中感測面160a上包括影像感測區SA以及多個導電凸塊162。
在一實施例中，感測晶片160例如是影像感測晶片（image sensor die），但本發明不限於此。
在本實施例中，如圖1B所示，在將感測晶片160配置於線路層130上之前，多個導電凸塊162具有第一高度H1，阻擋結構140具有凸出於線路層130的第二高度H2，且第一高度H1大於或等於第二高度H2，以降低導電凸塊162配置於線路層130上後無法確實接觸到線路層130的機率。
請同時參照圖1B、圖1C與圖2，於線路層130上配置感測晶片160，且使阻擋結構140位於多個導電凸塊162與影像感測區SA之間。
如圖2所示，在本實施例中，感測晶片160的導電凸塊162配置於開口O1中。導電凸塊162投影於基板110上的投影範圍位於開口O1投影於基板110上的投影範圍內。換句話說，導電凸塊162可以未完全填滿於開口O1內。在本實施例中，感測晶片160可以藉由導電凸塊162與線路層130電性連接，因此，可使封裝厚度薄型化。
在本實施例中，在將感測晶片160配置於線路層130上之後，阻擋結構140的相對兩端可以直接接觸感測晶片160與遮光層120。
請同時參照圖1B與圖1C，於線路層130上配置感測晶片160後，可使導電凸塊162電性連接線路層130。舉例而言，可以加熱多個導電凸塊162，以使導電凸塊162直接接觸線路層130。
在本實施例中，部分的導電凸塊162可以包括焊料。舉例而言，導電凸塊162可以包括導電柱1621以及焊球1622。導電柱1621例如是銅柱或金柱，但本發明不限於此。另外，如圖1C所示，加熱後的導電凸塊162具有第三高度H3。加熱的方法例包括迴焊製程（reflow）。
應說明的是，加熱前的導電凸塊162（如圖1B所示）的形狀可能略有不同於加熱後的導電凸塊162（如圖1C所示）的形狀。
在本實施例中，加熱後的導電凸塊162與阻擋結構140之間可以具有空隙，但本發明不限於此。舉例而言，如圖1C所示，加熱多個導電凸塊162後，導電凸塊162與阻擋結構140之間的最小間距為第一間距S1。
在本實施例中，加熱後的導電凸塊162與絕緣層150之間可以具有空隙，但本發明不限於此。舉例而言，如圖1C所示，加熱多個導電凸塊162後，導電凸塊162與絕緣層150之間的最小間距為第二間距S2。
在本實施例中，加熱後的導電凸塊162與阻擋結構140之間可以具有空隙，且加熱後的導電凸塊162與絕緣層150之間可以具有空隙，但本發明不限於此。舉例而言，如圖1C所示，加熱多個導電凸塊162後，絕緣層150與阻擋結構140之間構成的開口O1的口徑可以具有最大間距S3，且加熱後的導電凸塊162的最大寬度W小於最大間距S3。
在一實施例中，加熱前的導電凸塊162的第一高度H1可以大於阻擋結構140凸出於線路層130的第二高度H2，且加熱後的導電凸塊162的第三高度H3可以小於前述的第一高度H1。
在另一未繪示的實施例中，加熱前的導電凸塊162的高度（如：類似於所標示的第一高度H1）可以等於阻擋結構140凸出於線路層130的第二高度H2，且加熱後的導電凸塊162的高度（如：類似於所標示的第三高度H3）可以等於加熱前的導電凸塊162的高度。
請繼續參照圖1C，在本實施例中，於線路層130上配置感測晶片160後，感測晶片160、阻擋結構140、遮光層120與基板110可以構成空腔C。
在一實施例中，空腔C可以是由感測晶片160的感測面160a、阻擋結構140的側壁140s、遮光層120的側壁120s與基板110的第一表面110a所構成的空間。
在一實施例中，阻擋結構140靠近影像感測區SA的側壁140s與遮光層120靠近影像感測區SA的側壁120s基本上可以齊平。
在本實施例中，配置感測晶片160於線路層130上的步驟可以於第一環境氣壓下進行。並且，於阻擋結構140直接接觸感測晶片160以構成空腔C之後，可以使空腔C外具有第二環境氣壓，且第二環境氣壓大於第一環境氣壓。如此一來，可以藉由氣壓差而使感測晶片160與阻擋結構140之間的接觸更為緊密。在一實施例中，第一環境氣壓例如是小於或等於300托耳，且第二環境氣壓例如是接近760托耳。
在一實施例中，若未進行填膠步驟（如：後續形成的底膠170的步驟）且將如圖1C所繪示的結構長時間置於第二環境氣壓的氛圍下，空腔C內的氣壓可能會大於第一環境氣壓。
請參照圖1D，於阻擋結構140與多個導電凸塊160之間及導電凸塊162與絕緣層150之間形成底膠170。換句話說，底膠170可以位於阻擋結構140與多個導電凸塊160之間及導電凸塊162與絕緣層150之間。
在本實施例中，底膠170可以完全覆蓋導電凸塊160的側壁160s、阻擋結構140靠近導電凸塊160的側壁與絕緣層150靠近導電凸塊160的側壁，其中導電凸塊160的側壁160s可以包括導電凸塊160靠近阻擋結構140與靠近絕緣層150的側壁。
在本實施例中，阻擋結構可以降低底膠170溢至影像感測區SA的可能。
請參照圖1E，於線路層130上形成多個導電端子180。導電端子180例如是焊球，但本發明不限於此。在本實施例中，感測晶片160的訊號傳遞路徑可以是經由導電凸塊162、線路層130再藉由導電端子180與外部訊號進行連接，因此，可以省去製作矽穿孔（TSV），進而降低半導體封裝結構100的生產成本。
請同時參照圖1F與圖1G，在形成導電端子180後，可以進行切割或切單（singulation）製程，以獲得多個半導體封裝結構100。切單製程例如包括以旋轉刀片或雷射光束進行切割。
經過上述製程後即可大致上完成本實施例之半導體封裝結構100的製作。半導體封裝結構100包括感測晶片160、基板110、遮光層120、線路層130、阻擋結構140以及底膠170。感測晶片160具有感測面160a。感測面160a上包括影像感測區SA以及多個導電凸塊160。基板110配置於感測面160a上。遮光層120位於基板110與感測晶片160之間。線路層130位於遮光層120上。感測晶片160藉由多個導電凸塊162與線路層130與電性連接。阻擋結構140位於基板110上且圍繞影像感測區SA。阻擋結構140的相對兩端直接接觸感測晶片160與遮光層120。底膠170位於阻擋結構140與多個導電凸塊160之間。
圖3是依據本發明一實施例的半導體封裝結構的部分俯視示意圖。
請參照圖3，在本實施例中，阻擋結構140可以是環狀結構，且圍繞感測晶片160的影像感測區SA。
綜上所述，本發明的感測晶片可以藉由導電凸塊與線路層電性連接。阻擋結構位於基板上且圍繞影像感測區，且阻擋結構的相對兩端直接接觸感測晶片與遮光層。因此，可使封裝厚度薄型化，以及可降低底膠溢至影像感測區的可能。此外，由於感測晶片的訊號傳遞路徑可以是經由導電凸塊、線路層再藉由導電端子與外部訊號進行連接，因此，可以省去製作矽穿孔，進而降低半導體封裝結構的生產成本。
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，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100:半導體封裝結構 110:基板 110a、110b:表面 120:遮光層 120s、140s、160s:側壁 130:線路層 140:阻擋結構 150:絕緣層 160:感測晶片 160a:感測面 162:導電凸塊 1621:導電柱 1622:焊球 170:底膠 180:導電端子 C:空腔 H1、H2、H3:高度 O1、O2:開口 SA:影像感測區 S1、S2、S3:間距 W:寬度
圖1A至圖1G是依據本發明一實施例的半導體封裝結構的部分製造方法的部分剖面示意圖。 圖1G是沿著圖2之剖線B-B’的剖面示意圖。 圖3是依據本發明一實施例的半導體封裝結構的部分俯視示意圖。
100:半導體封裝結構
110:基板
120:遮光層
130:線路層
140:阻擋結構
150:絕緣層
162:導電凸塊
1621:導電柱
1622:焊球
170:底膠
180:導電端子
C:空腔

Claims (10)

  1. 一種半導體封裝結構，包括：感測晶片，具有感測面，其中所述感測面上包括影像感測區以及多個導電凸塊；基板，配置於所述感測面上；遮光層，位於所述基板與所述感測晶片之間；線路層，位於所述遮光層上，其中所述感測晶片藉由所述多個導電凸塊與所述線路層電性連接；阻擋結構，位於所述基板上且圍繞所述影像感測區，其中所述阻擋結構的相對兩端直接接觸所述感測晶片與所述遮光層，且部分的所述阻擋結構位於所述線路層上且直接接觸所述線路層；底膠，位於所述阻擋結構與所述多個導電凸塊之間；防銲絕緣層，位於所述線路層上且具有開口；以及導電端子，嵌入所述防銲絕緣層的所述開口以電性連接所述線路層，其中所述阻擋結構與所述防銲絕緣層為一連續結構。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的半導體封裝結構，其中所述多個導電凸塊與所述阻擋結構之間具有第一間距，且所述底膠完全覆蓋所述多個導電凸塊的側壁與所述阻擋結構靠近所述多個導電凸塊的側壁。
  3. 一種半導體封裝結構的製造方法，包括：形成遮光層於基板上；形成線路層於所述遮光層上； 形成阻擋結構於所述線路層上；提供感測晶片，其中：所述感測晶片具有感測面；所述感測面上包括影像感測區以及多個導電凸塊；配置所述感測晶片於所述線路層上，且使具有所述阻擋結構位於其上的所述線路層接觸所述感測晶片的所述多個導電凸塊，其中：所述阻擋結構位於所述多個導電凸塊與所述影像感測區之間；且所述阻擋結構、所述感測晶片與所述基板構成空腔；以及形成底膠於所述阻擋結構與所述多個導電凸塊之間。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的半導體封裝結構的製造方法，其中在配置所述感測晶片於所述線路層上之前，所述多個導電凸塊的第一高度大於或等於所述阻擋結構凸出於所述線路層的第二高度。
  5. 如申請專利範圍第3項所述的半導體封裝結構的製造方法，其中在配置所述感測晶片於所述線路層上之後，更包括：加熱所述多個導電凸塊，以使所述多個導電凸塊直接接觸所述線路層。
  6. 如申請專利範圍第3項所述的半導體封裝結構的製造方法，更包括： 於配置所述感測晶片於所述線路層上之前，形成絕緣層於所述線路層上，其中部分所述底膠更位於所述絕緣層與所述多個導電凸塊之間。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的半導體封裝結構的製造方法，其中所述絕緣層與所述阻擋結構之間具有一最大間距，所述多個導電凸塊的最大寬度小於所述最大間距。
  8. 如申請專利範圍第3項所述的半導體封裝結構的製造方法，其中所述空腔內的氣壓小於或等於所述空腔外的氣壓。
  9. 如申請專利範圍第3項所述的半導體封裝結構的製造方法，其中配置所述感測晶片於所述線路層上之後，所述阻擋結構直接接觸所述感測晶片。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的半導體封裝結構的製造方法，其中：配置所述感測晶片於所述線路層上於第一環境氣壓下進行；於所述阻擋結構直接接觸所述感測晶片以構成所述空腔之後，所述空腔外具有第二環境氣壓；且所述第二環境氣壓大於所述第一環境氣壓。
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