TWI824622B - 影像感測器封裝結構 - Google Patents

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Abstract

本發明係一種影像感測器封裝結構，其一晶片本體係包含有一光感應區及一非感應區，於該光感應區內包含多個光感應元件之一光感測層，且該光感測層上設置有包含多個對應該些光感應元件之濾光單元及一黑矩陣的一彩色濾光片，另有一黑膠層位於該非感應區內，供一護罩玻璃黏合並間隔蓋設於該晶片本體的該光感測層及其上的彩色濾光片上方；如此，當入射光透過該護罩玻璃入射至該光感應區，該黑矩陣可吸收穿過該濾光單元而往其相鄰之光感應元件行進之光線，而入射至該非感應區的光線可一併由該黑膠層吸收，故可大幅減少該晶片本體的光感應雜訊。

Description

影像感測器封裝結構
本發明係關於一種半導體封裝結構，尤指一種可消除鬼影影像及減少眩光的影像感測器封裝結構。
首先請參閱圖7，係現有一種影像感測器封裝結構，其包含一影像感測晶片50、一彩色濾光片60、一黏膠層70以及一護罩玻璃80，其中該影像感測晶片50係包含一晶片本體51以及一光感測層52；該晶片本體51的一第一表面511係包含有一光感應區512及一非感應區513，且該非感應區513係圍繞該光感應區512；於該光感應區512內包含該光感測層52，且該光感測層52包含有多個呈矩陣排列的光感應元件521；該彩色濾光片60係設置於該光感測層52上並包含多個呈矩陣間隔排列的濾光單元61，且該些濾光單元61係分別對應該光感測層52中的該些光感應元件521；該黏膠層70係設置於該影像感測晶片50之該晶片本體51的該非感應區513內；該護罩玻璃80係間隔設置於該影像感測晶片50上，並由該黏膠層70黏合。
由於該些濾光單元61及該些光感應元件521相鄰設置，當一入射光L4從該護罩玻璃80入射至該光感應區512後，會穿過其中一濾光單元61a，並由其下方的光感應元件521感應之，惟此一光線入射角度之故，會一併穿入其相鄰之另一濾光單元61b，並入射至該濾光單元61b所對應的光感應元件521a，而形成鬼影影像(ghost image)；此外，由於該黏膠層70為透光材質，並具有高反射率，且該黏膠層70與該護罩玻璃80黏合時，其黏膠容易溢流而形成表面高、低不平的內側壁，故當另一入射光L5從該護罩玻璃80入射至該非感應區513，有一定機會被該黏膠層70之內側壁漫反射至該光感測層52，進而被該些光感應元件521直接感應而造成眩光(flare)，造成光感應雜訊，而影響該影像感測器封裝結構的成像品質。因此，有必要改良現有的影像感測器封裝結構。
有鑑於上述影像感測器封裝結構容易產生光感應雜訊的問題，本發明係提出一種改良的影像感測器封裝結構，以消除鬼影影像及減少眩光。
為達上述目的，本發明所使用的主要技術手段係令上述影像感測器封裝結構包括： 一影像感測晶片，係包含： 一晶片本體，其一第一表面係包含有一光感應區及一非感應區；其中該非感應區係圍繞該光感應區； 一光感測層，係形成於該晶片本體的該光感應區內，並包含多個呈矩陣排列的光感應元件； 一第一線路層，係形成於該晶片本體的該非感應區內； 一第二線路層，係形成於該晶片本體的一第二表面；以及 多個導電貫孔，係貫穿該晶片本體，以電連接該第一表面之該第一線路層及該第二表面之該第二線路層； 一彩色濾光片，係設置於該光感測層上，且包含有多個呈矩陣排列的濾光單元及一位於該些濾光單元間的黑矩陣；其中該些濾光單元係分別對應該光感測層的該些光感應元件； 一黑膠層，係設置於該影像感測晶片之該第一線路層上並局部覆蓋該第一線路層；以及 一護罩玻璃，係間隔設置於該晶片本體之第一表面上，並與該黑膠層黏合。
由上述說明可知，本發明主要於該彩色濾光片的該些濾光單元間設置該黑矩陣，並於該非感應區設置一黑膠層，當入射光透過該護罩玻璃入射至該晶片本體的該光感應區後，穿過該濾光單元並往其相鄰之光感應元件行進的光線會由該黑矩陣吸收，大幅減少該晶片本體的光感應雜訊，避免產生鬼影影像；而該入射光透過該護罩玻璃入射該非感應區後，會直接由該黑膠層吸收而不會產生反射光，減少該些光感應元件產生眩光的機會。
本發明係一種改良的影像感測器封裝結構，可消除鬼影影像及減少眩光並提高成像品質，以下謹以多個實施例配合圖式詳加說明本發明的技術內容。
首先請參閱圖1，係本發明影像感測器封裝結構的第一實施例，其包含一影像感測晶片10、一彩色濾光片20、一黑膠層30以及一護罩玻璃40。
請參閱圖1，上述影像感測晶片10係包含一晶片本體11、一光感測層12、一第一線路層13、一第二線路層14及多個導電貫孔15，其中該晶片本體11係包含彼此相對的一第一表面111及一第二表面112；其中該第一表面111係包含一光感應區113以及一非感應區114，且該非感應區114係圍繞該光感應區113；該光感測層12係形成於該晶片本體11的該光感應區113內，並包含多個呈矩陣排列的光感應元件121；該第一線路層13係形成於該晶片本體11的非感應區114內，並圍繞該光感測層12，以與該光感測層12中的該些光感應元件121電連接；於一實施例，該第一線路層13係可包含一低介電係數(low-K)介電層，且其上係可進一步形成一鈍化層131。該第二線路層14係形成於該晶片本體11的該第二表面112；該些導電貫孔15係對應該第一表面111的非感應區114且貫穿該晶片本體11的第一表面111及第二表面112，以連接該第一表面111之該第一線路層13以及該第二表面112之該第二線路層14，而與之電連接。
於本實施例，如圖2所示，該影像感測晶片10係進一步包含多個金屬墊16及多個開孔17，其中該些金屬墊16係形成於該晶片本體11之該第一表面111的該非感應區114內；於本實施例，該些金屬墊16係嵌入於該晶片本體11之該第一表面111，且各該金屬墊16的底面係接觸對應的導電貫孔15，而其頂面係接觸該第一線路層13，並分別電連接該第一線路層13及該些導電貫孔15，故可利用該些導電貫孔15及其對應金屬墊16傳遞該光感測層12之該些光感應元件121感應所得之影像訊號；該些開孔17係對應該些金屬墊16並貫穿該第一線路層13，以分別外露出各該金屬墊16。
於本實施例，如圖1所示，上述影像感測晶片10係進一步包含一阻焊層18以及多個焊球19，其中該阻焊層18係形成於該影像感測晶片10之該第二線路層14上，並形成有多個開口181，以外露出該第二線路層14的部分；該些焊球19係分別形成於該阻焊層18上之對應的該開口181，並與該第二線路層14的外露部分電連接；於本實施例，該阻焊層18係進一步部分填充於該導電貫孔15內，但於一實施例，該阻焊層18亦可填滿該導電貫孔15，均不以此為限。
再請同時參閱圖1、圖2、圖3A及圖3B，上述彩色濾光片20係設置於該影像感測晶片10之該光感測層12上，並包含多個濾光單元201、一黑矩陣202及多個微聚光透鏡203；該些濾光單元201係呈矩陣排列，該黑矩陣202即位於該些濾光單元201之間，而該些微聚光透鏡203係分別設置在該些濾光單元201上。
上述彩色濾光片20的該些濾光單元201係分別對應該光感測層12的該些光感應元件121並呈柱狀；於本實施例，如圖3A及3B所示，該些濾光單元201由左至右依序為紅色濾光單元201R、綠色濾光單元201G及藍色濾光單元201B；於另一實施例，該些濾光單元201之排列方式亦可為拜爾濾色陣列，但均不以此為限。
如圖3A及3B所示，上述彩色濾光片20的該黑矩陣202係一呈縱、橫交錯的網狀結構；於本實施例，如圖2所示，該黑矩陣202係可進一步橫向延伸並包圍該些濾光單元201；又於本實施例，該黑矩陣202在各該濾光單元201之間的垂直斷面係呈一矩形，故該些濾光單元201的垂直斷面亦對應該黑矩陣202呈一矩形。於另一實施例，如圖4A及圖4B所示，該黑矩陣202在各該濾光單元201之間的垂直斷面係呈上寬下窄，故該些濾光單元201的垂直斷面係對應該黑矩陣202呈上窄下寬；或於另一實施例，如圖5A及圖5B所示，該黑矩陣202在各該濾光單元201之間的垂直斷面係呈上窄下寬，故該些濾光單元201的垂直斷面係對應該黑矩陣202呈上寬下窄。
上述彩色濾光片20的該些微聚光透鏡203係呈矩陣排列設置於該彩色濾光片20上，以分別對應該些濾光單元201；於本實施例，該些微聚光透鏡203係分別為一微凸透鏡，且如圖3A、圖4A及圖5A所示，各該微聚光透鏡203的直徑係匹配其對應之該濾光單元201之上表面的寬度。
於一實施例，上述黑膠層30係設置於該影像感測晶片10之該第一線路層13上，並局部覆蓋該第一線路層13，並對應該晶片本體11之該些導電貫孔15及該些金屬墊16，於本實施例，如圖2所示，該黑膠層30係設置於該鈍化層131上，且該黑膠層30係進一步填充該影像感測晶片10的該些開孔17；如此，該開孔17可提高該護罩玻璃40與該影像感測晶片10之間接合的可靠度，避免該護罩玻璃40脫離該影像感測晶片10；又於本實施例，該黑膠層30及該彩色濾光片20之該黑矩陣202係可為相同材料。
上述護罩玻璃40係間隔設置於該晶片本體11之該第一表面111上，並與該黑膠層30黏合。
由上述本發明影像感測器封裝結構的第一實施例配合圖2可知，當一入射光L1斜向入射至該彩色濾光片20並穿過其中一第一濾光單元201a後，會被該黑矩陣202吸收而不會再進入與其相鄰之另一第二濾光單元201b，可避免入射光L1被該第二濾光單元201b對應之該光感應元件121感應，確保該些光感應元件121不會產生鬼影影像，且該黑矩陣202係包圍該些濾光單元201，可進一步阻擋側向入射至該些濾光單元201的入射光及反射光；又當一入射光L2從該護罩玻璃40入射至該非感應區114後，可直接被該黑膠層30吸收，該黑膠層30不會產生反射光，而可減少該些光感應元件121產生眩光的機會，故該黑矩陣202及該黑膠層30可大幅減少光感應雜訊，提高該影像感測器封裝結構的成像品質。
再請參閱圖6A及圖6B，係本發明的第四實施例，其係與圖1所示之該影像感測器封裝結構大致相同，惟不同之處在於該黑膠層30係進一步向該彩色濾光片20延伸形成一遮光層301，且該遮光層301係全面覆蓋該第一線路層13並圍繞該彩色濾光片20；於一實施例，該第一線路層13與該黑膠層30及其該遮光層301之間係進一步形成有該鈍化層131；於本實施例，如圖6B所示，該遮光層301的厚度T2係小於該黑膠層的厚度T1，且該遮光層301的厚度T2及該鈍化層131的厚度T3的總和係匹配該彩色濾光片20的該些濾光單元201的厚度T4；又於本實施例，該黑矩陣202、該黑膠層30及其該遮光層301係可為相同材料，但並不以此為限。又如圖6B所示，當一入射光L3從該護罩玻璃40入射至該遮光層301後，會進一步被其吸收，使該些光感應元件121不會產生光感應雜訊。
由上述說明可知，本發明係主要於設置於晶片本體之該光感應區內設置該包含該些濾光單元及該黑矩陣的彩色濾光片，且於該非感應區內之該第一線路層上設置該黑膠層，當一入射光透過該護罩玻璃入射至該光感應區，該彩色濾光片的該黑矩陣可吸收穿過該濾光單元並往其相鄰之該濾光單元所對應之該光感應元件行進的入射光；又當另一入射光入射至該非感應區，可直接被該黑膠層吸收而不會產生反射光，故該黑矩陣及該黑膠層可大幅減少光感應雜訊；此外，該黑膠層可向該彩色濾光片延伸形成全面覆蓋該第一線路層之該遮光層，可進一步減少入射光入射該第一線路層後所產生之反射光，確保該些光感應元件不會產生鬼影影像，並減少其產生眩光的機會。
以上所述僅是本發明的實施例而已，並非對本發明做任何形式上的限制，雖然本發明已以實施例揭露如上，然而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，在不脫離本發明技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。
10:影像感測晶片
11:晶片本體
111:第一表面
112:第二表面
113:光感應區
114:非感應區
12:光感測層
121:光感應元件
13:第一線路層
131:鈍化層
14:第二線路層
15:導電貫孔
16:金屬墊
17:開孔
18:阻焊層
181:開口
19:焊球
20:彩色濾光片
201:濾光單元
201a:第一濾光單元
201b:第二濾光單元
201R:紅色濾光單元
201G:綠色濾光單元
201B:藍色濾光單元
202:黑矩陣
203:微聚光透鏡
30:黑膠層
301:遮光層
40:護罩玻璃
50:影像感測晶片
51:晶片本體
511:第一表面
512:光感應區
513:非感應區
52:光感測層
521、521a:光感應元件
60:彩色濾光片
61、61a、61b:濾光單元
70:黏膠層
80:護罩玻璃
圖1：本發明影像感測器封裝結構的第一實施例的一剖面圖。 圖2：圖1的A1區域的一局部放大圖。 圖3A：圖1的A2區域的一局部放大圖。 圖3B：圖3A的A-A’割面線的一剖面圖。 圖4A：本發明影像感測器封裝結構的第二實施例的一局部放大剖面圖。 圖4B：圖4A的B-B’割面線的一剖面圖。 圖5A：本發明影像感測器封裝結構的第三實施例的一局部放大剖面圖。 圖5B：圖5A的C-C’割面線的一剖面圖。 圖6A：本發明影像感測器封裝結構的第四實施例的一剖面圖。 圖6B：圖6A的A3區域的一局部放大圖。 圖7：現有技術之影像感測器封裝結構的一剖面圖。
10:影像感測晶片
11:晶片本體
111:第一表面
112:第二表面
113:光感應區
114:非感應區
12:光感測層
121:光感應元件
13:第一線路層
14:第二線路層
15:導電貫孔
18:阻焊層
181:開口
19:焊球
20:彩色濾光片
201:濾光單元
202:黑矩陣
30:黑膠層
40:護罩玻璃

Claims (10)

  1. 一種影像感測器封裝結構，包括：一影像感測晶片，係包含：一晶片本體，其一第一表面係包含有一光感應區及一非感應區；其中該非感應區係圍繞該光感應區；一光感測層，係形成於該晶片本體的該光感應區內，並包含多個呈矩陣排列的光感應元件；一第一線路層，係形成於該晶片本體的該非感應區內；一第二線路層，係形成於該晶片本體的一第二表面；其中該第二表面係與該第一表面相對；以及多個導電貫孔，係貫穿該晶片本體，以電連接該第一表面之該第一線路層及該第二表面之該第二線路層；一彩色濾光片，係設置於該影像感測晶片之該光感測層上，且包含有多個呈矩陣排列的濾光單元及一位於該些濾光單元間的黑矩陣；其中該些濾光單元係分別對應該光感測層的該些光感應元件；一黑膠層，係只設置於該影像感測晶片之該第一線路層的該非感應區上，並局部覆蓋該第一線路層；以及一護罩玻璃，係間隔設置於該晶片本體之第一表面上，並與該黑膠層黏合。
  2. 如請求項1所述之影像感測器封裝結構，其中該黑膠層係進一步向該彩色濾光片延伸形成一遮光層，且該遮光層係全面覆蓋該第一線路層並圍繞該彩色濾光片。
  3. 如請求項2所述之影像感測器封裝結構，其中該黑矩陣、該黑膠層及其該遮光層的材質相同。
  4. 如請求項1至3中任一項所述之影像感測器封裝結構，其中該影像感測晶片係進一步包含：多個金屬墊，係形成於該晶片本體的該非感應區內，並分別電連接該第一線路層及該些導電貫孔；多個開孔，係對應該些金屬墊並貫穿該第一線路層，以分別外露出各該金屬墊；其中該黑膠層係進一步填充該些開孔。
  5. 如請求項4所述之影像感測器封裝結構，其中該黑矩陣在各該濾光單元之間的垂直斷面係呈一矩形。
  6. 如請求項4所述之影像感測器封裝結構，其中：該黑矩陣在各該濾光單元之間的垂直斷面係呈上寬下窄，該些濾光單元的垂直斷面係對應該黑矩陣呈上窄下寬；或該黑矩陣在各該濾光單元之間的垂直斷面係呈上窄下寬，該些濾光單元的垂直斷面係對應該黑矩陣呈上寬下窄。
  7. 如請求項4所述之影像感測器封裝結構，其中：該第一線路層係包含一低介電係數介電層；以及該彩色濾光片係進一步包含多個微聚光透鏡，其係呈矩陣排列設置於該彩色濾光片上，以分別對應該些濾光單元。
  8. 如請求項2或3所述之影像感測器封裝結構，其中該第一線路層與該黑膠層及其該遮光層之間係進一步形成有一鈍化層。
  9. 如請求項8所述之影像感測器封裝結構，其中： 該遮光層的厚度係小於該黑膠層的厚度；以及該遮光層及該鈍化層的厚度的總和係匹配該彩色濾光片的該些濾光單元的厚度。
  10. 如請求項9所述之影像感測器封裝結構，其中該影像感測晶片係進一步包含：一阻焊層，係形成於該第二線路層上，並形成有多個開口，以外露出該第二線路層的部分；以及多個焊球，係分別形成於該阻焊層上之對應的該開口，並與該第二線路層的外露部分電連接。
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