[發明專利]鉚釘互聯結構的圖像傳感器封裝結構及實現方法

無效

• 申請號: 201110346716.3
• 申請日: 2011-11-07
• 公開（公告）號: CN102376734A
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發明（設計）人: 張黎;賴志明;陳棟;陳錦輝
• 申請（專利權）人: 江陰長電先進封裝有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 江陰市同盛專利事務所 32210
• 代理人: 唐紉蘭

技術領域

本發明涉及晶圓級圖像傳感器封裝結構及實現方法，屬于半導體封裝技術領域。

背景技術

圖像傳感器是將外界光信號轉換成電信號，并且所獲電信號經過處理，可以最終成像的半導體器件。晶圓級圖像傳感器封裝是新型的圖像傳感器封裝方式，相比于傳統引線健合封裝，具有封裝尺寸小、價格便宜、且下游組裝時感光區不易受污染等優點，正在受到越來越多的關注。由于圖像傳感器的芯片電極或芯片內部金屬層與芯片感光區均位于芯片正面，所以晶圓級封裝就需要將芯片正面留作感光窗口，而將芯片內部金屬層從芯片正面重新分布到芯片背面，以實現與外界的互聯。

實現這種正背面轉移可以通過硅通孔（Through?Silicon?Via）互聯方法。硅通孔互聯即在芯片背面的硅本體上利用干法刻蝕的方法形成硅通孔、硅通孔的直徑在50-100μm左右，深度在100μm左右。然后對裸露出硅包括本體及孔內的硅進行絕緣化處理，以及需要在孔底部開出互聯窗口以便后續填充金屬與芯片內部金屬層形成接觸。接著需要在孔內填充金屬，以及重新分布金屬線路層。這種晶圓級圖像傳感器封裝方式由于引入了硅通孔互聯，使得封裝結構復雜；并且硅通孔互聯技術還不成熟，往往由于孔內絕緣不好、互聯窗口不完整以及金屬填充不實的導致失效或可靠性不好，導致這類利用硅通孔互聯進行的晶圓級圖像傳感器封裝存在工藝難度大、互聯可靠性低的問題。

其中，以美國的Tessera、韓國三星、日本東芝以及意法半導體均采用了硅通孔互連結構的封裝形式，但其封裝過程必須與芯片設計方能實現，對于大部分封裝廠來講，與芯片設計的協同是非常困難的，在解決封裝廠不依賴芯片設計方面，雖然美國的Tessera的專利技術解決了部分問題，但是其工藝的易實現性和結構的可靠性方面都還存在較多的缺陷。

發明內容

本發明的目的在于克服現有的晶圓級圖像傳感器封裝方法和結構的不足，提供不依賴于芯片設計、易于工藝實現且結構簡單、互聯可靠性好的鉚釘互聯結構的圖像傳感器封裝結構及實現方法。

本發明的目的是這樣實現的：一種鉚釘互聯結構的圖像傳感器封裝結構及實現方法，所述結構包括已經設置有芯片內部鈍化層、芯片內部金屬層及感光區的芯片本體，在芯片本體的上表面設置有隔離層，隔離層覆蓋或不覆蓋感光區；在隔離層上設置透光蓋板，在隔離層不覆蓋感光區時，透光蓋板、隔離層及芯片本體之間形成空腔；在芯片本體上形成硅溝槽，且硅溝槽底部直接停止芯片內部鈍化層的下表面，使芯片內部鈍化層下表面裸露出來；在芯片內部鈍化層和芯片內部金屬層上形成盲孔Ⅰ，且盲孔Ⅰ停止于隔離層內部；在所述盲孔Ⅰ內以及芯片內部鈍化層的下表面形成釘帽，在芯片本體下表面、硅溝槽內、裸露出的芯片內部鈍化層的下表面以及釘帽的帽沿的表面選擇性的設置絕緣層，并在所述釘帽下方的絕緣層上設置開口，形成盲孔Ⅱ，金屬線路層填充于所述盲孔Ⅱ內，形成釘頭，及選擇的形成于絕緣層表面，釘頭與所述釘帽形成鉚釘互聯結構，使金屬線路層與釘帽形成互連，在絕緣層及金屬線路層上選擇性的設置線路保護層，同時在金屬線路層露出線路保護層的地方設置焊球；所述結構的實現方法包括以下工藝過程：

1）、通過涂覆、曝光、顯影、固化或者單純涂覆工藝在透光蓋板表面形成隔離層；

2）、通過健合的方法，使隔離層與芯片本體結合起來。優選的，健合前在隔離層上涂覆膠水形成或增加健合后隔離層與芯片本體之間的結合力；?

3）、通過晶圓片磨片及應力層去除的方法得到芯片本體的目標厚度；

4）、通過光刻結合硅刻蝕的方法形成硅溝槽；

5）、通過激光打孔的方式將芯片內部鈍化層和芯片內部金屬層打開，在芯片內部鈍化和芯片內部金屬層上形成盲孔Ⅰ，且盲孔Ⅰ停止于隔離層內部；

6）、利用濺射、光刻或電鍍的方式形成釘帽；

7）、利用噴膠工藝，在芯片本體下表面、硅溝槽內、裸露出的芯片內部鈍化層的下表面以及釘帽的帽沿的表面選擇性的設置絕緣層；

8）、利用激光打孔方式在所述釘帽下方的絕緣層上開口，形成盲孔Ⅱ；

9）、通過濺射、光刻、電鍍或化學鍍的方法形成釘頭和金屬線路層；

10）、通過光刻的方法形成線路保護層；

11）、通過放置焊球或印刷焊料，然后回流的方法形成焊球。

本發明鉚釘互聯結構的圖像傳感器封裝結構及實現方法，所述隔離層覆蓋感光區時，隔離層采用透光材料。

本發明鉚釘互聯結構的圖像傳感器封裝結構及實現方法，所述釘帽的帽頭部分填充于所述盲孔Ⅰ內，釘帽的帽沿部分緊貼芯片內部鈍化層的下表面。