[發(fā)明專利]電子器件封裝和制造電子器件封裝的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010170164.0
• 申請日: 2010-04-30
• 公開（公告）號: CN101847664A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發(fā)明（設計）人: 史訓清;楊丹;羅珮璁
• 申請（專利權）人: 香港應用科技研究院有限公司
• 主分類號: H01L31/0203
• 分類號: H01L31/0203;H01L27/146;B81B7/00
• 代理公司: 北京律盟知識產(chǎn)權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 孟銳

技術領域

本發(fā)明涉及一種電子器件封裝和一種制造所述電子器件封裝的方法。所述電子器件封裝優(yōu)選地包括集成電路；其可例如包括圖像傳感器或MEMS器件。

背景技術

圖1展示常規(guī)CMOS圖像傳感器(CIS)封裝。所述封裝包括陶瓷基底2和安裝在基底上的集成電路(IC)3。粘合劑層4形成于IC?3與基底2之間。焊墊6形成于IC?3的上表面上，且通過線7連接到基底的上表面上的焊墊8。光學交互元件5(例如，光電二極管)形成于IC?3的頂部上。所述布置封閉在框架10中，所述框架10具有用于將光聚焦于光學交互元件5上的透鏡9。

圖2展示使用微透鏡和玻璃罩的經(jīng)改進的現(xiàn)有技術CIS封裝。其有時稱為TSV布置(硅通孔)，因為其具有延伸穿過硅基底的通孔。如圖2所示，存在硅基底23，且集成電路(IC)21定位于基底23的頂部表面上。多個微透鏡22制造于IC?21的光學交互區(qū)域上。IC?21的側邊緣將IC的I/O連接到再分布層(RDL)25。再分布層將IC連接到硅通孔(TSV)26。TSV?26從基底的頂部表面延伸到基底的底部表面，在所述底部表面處其連接到焊墊27。焊墊27連接到焊料球28。聚合物間隔件24形成于基底23和再分布層25的一部分上。聚合物間隔件24支撐形成器件封裝的頂部部分的厚玻璃罩29。

圖2所示的CIS封裝相對于圖1具有若干優(yōu)點。值得注意的是，其可制造得較小，因為其使用微透鏡而不是體積龐大的玻璃透鏡。另外，使用RDL代替線結合進一步減小尺寸。此外，圖2布置可便利地通過減少成本的晶片級加工和表面安裝技術來制造。

圖3(a)到(h)展示制造圖2的CIS封裝的方法。在圖3(a)所示的第一步驟中，聚合物間隔件24附接到玻璃晶片29。間隔件24具有大的中心孔徑，用于允許光通過和容納稍后添加的微透鏡。

圖3(b)展示第二步驟，其中提供頂部表面上具有IC?21的硅基底23。微透鏡22制造于IC?21的光學交互區(qū)域上。傳導再分布層25制造于基底23的頂部表面的一部分上且連接到IC?21的側邊緣。玻璃晶片29和間隔件24粘合到基底23的頂部。

在圖3(c)所示的第三步驟中，通過使用研磨機或通過其它手段使硅基底23變薄。使晶片變薄到75μm或更小以便保持器件較小并補償相對厚的玻璃晶片29。基底23的此變薄是可能的，因為雖然硅基底在未得到支撐的情況下可能突然折斷，但當其被玻璃晶片29支撐時其可制造得較薄。

在圖3(d)所示的第四步驟中，通過使用例如DRIE等干式蝕刻工藝在基底中形成通孔26a。通孔26a從基底的底部表面向上形成(頂部表面是玻璃晶片安裝到的表面，底部表面是背朝玻璃晶片的表面)。通孔26a的形成是形成TSV?26的第一階段。

在圖3(e)所示的第五步驟中，將PECVD隔離層26b添加到通孔26a的內(nèi)部。

在圖3(f)所示的第六步驟中，通過濺鍍將障壁或晶種層26c添加到通孔26a的內(nèi)部。

在圖3(g)所示的第七步驟中，通過電鍍用傳導金屬材料26d填充通孔26a。

在圖3(h)所示的第八步驟中，將焊墊27連接到通孔26的底端。這些焊墊27接觸形成通孔26的芯的傳導金屬26d。焊料球28接著形成在焊墊27上。

圖2的CIS封裝和圖3的制造方法具有某些缺點。第一，玻璃層29昂貴、笨重且占據(jù)很大空間。另外，因為玻璃層29是與硅基底23相比完全不同的材料且具有不同硬度，所以其可在制造工藝期間可變得碎裂。這通常在基底晶片被切割為若干片以分離形成在基底上的多個器件時發(fā)生。另外，玻璃層必須較厚，因為其用于在制造工藝期間支撐基底晶片。為了補償較厚的玻璃層，硅基底層制造得比原本的情況薄，例如小于75μm。這可導致基底層中的微裂縫(因為其如此薄)。

另外，通過例如反應性離子蝕刻等干式蝕刻工藝形成TSV?26。因為硅基底晶片23通常將向內(nèi)或向外朝其中心稍許彎曲，所以TSV在晶片的邊緣附近的情況與TSV在晶片的中心附近的情況相比TSV的長度必須更大。因為使用相同量的氣體來蝕刻每一通孔，所以晶片的中心附近的通孔往往被過分蝕刻。因為氣體不能蝕刻硅晶片以上的金屬RDL層，所以通孔的頂部部分處的任何過多氣體往往向外擴散，從而更大地增加其直徑。此外，通孔具有SiO₂隔離層和Ti/W結合或粘合層，其中電鍍Cu層在中心處。電鍍Cu層是昂貴的工藝。

發(fā)明內(nèi)容