[發明專利]一種CMOS圖像傳感器封裝結構及其制造方法

有效

• 申請號: 201210480106.7
• 申請日: 2012-11-22
• 公開（公告）號: CN103000649A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 秦飛;武偉;安彤;劉程艷;陳思;夏國峰;朱文輝
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 魏聿珠

1.一種CMOS圖像傳感器封裝結構，其特征在于：其包括硅襯底(200)，所述硅襯底(200)的正面為形成有微鏡頭(230)、金屬互聯層(220)和光學交互區(210)的第一表面(201)，所述硅襯底(200)的背面為第二表面(202)；其中光學交互區(210)位于硅襯底(200)正面第一表面(201)的中央，在光學交互區(210)的上方形成有金屬互連層(220)，微鏡頭(230)陣列放置在金屬互聯層(220)上方，金屬互聯層(220)外側形成有第一保護層(235)；通過在第一表面(201)制作未穿透硅襯底(200)的硅通孔(260)和重分布層，光學交互區(210)周圍的I/O通過重分布層連接到硅通孔(260)；硅通孔(260)孔壁上制作有作鈍化層(265)并用電鍍工藝將孔填充；在重分布層上用聚合物材料制作有臺階式突起或凹槽結構的第二保護層(240)；硅襯底(200)同玻璃片(250)之間通過聚合物鍵合膠(255)鍵合在一起，玻璃片(250)和硅襯底(200)之間設置有通過曝光顯影形成的空腔；通過對硅襯底(200)的第二表面(202)進行研磨、蝕刻，對硅襯底(200)進行減薄后暴露出硅通孔(260)；在硅襯底(200)的第二表面(202)上制作線路層將硅通孔(260)連接到焊盤墊(290)，在線路層上制作防焊層(280)并暴露出焊盤墊(290)以保護第二表面(202)上的線路層；焊球(295)制作在焊盤墊(290)上。

2.根據權利要求1所述的一種CMOS圖像傳感器封裝結構，其特征在于：所述的保護層材料為氮化硅；所述的聚合物材料包括有樹脂、溶劑、感光化合物和添加劑。

3.一種制造權利要求1所述的CMOS圖像傳感器封裝結構的制作方法，其特征在于：包括以下步驟：

第一步：提供硅襯底；

所述硅襯底包括形成有微鏡頭，集成電路IC和光學交互區的第一表面以及相對于第一表面的第二表面；

第二步：在硅襯底的第一表面蝕刻出TSV孔洞；

在這一步中首先在硅襯底正面涂布一層光刻膠，經過曝光顯影形成蝕刻窗口；采用干法蝕刻工藝形成TSV孔洞，所述的干法蝕刻工藝包括深反應離子刻蝕；

第三步：在TSV孔洞內和硅襯底的第一表面形成一層鈍化層；

通過采用等離子體化學氣相沉積在TSV孔洞內和硅襯底的正面形成一層鈍化層，所述鈍化層材料為聚合物電介質材料；

第四步：暴露出光學交互區外圍的I/O；

通過對硅襯底第一表面沉積的鈍化層進行曝光顯影形成蝕刻窗口，采用干法蝕刻暴露出光學交互區外圍的I/O；

第五步：電鍍填充TSV實現電性互連；

通過電鍍工藝將形成的TSV孔洞填充并覆蓋第一表面，從而使硅通孔（TSV）同光學交互區外圍的I/O相連接形成重分布層（RDL），實現電性互連；

第六步：形成保護層并安置微鏡頭；

在硅襯底的第一表面形成第二保護層時，通過曝光顯影和蝕刻工藝在硅襯底同玻璃的鍵合區形成臺階式的突起或凹槽結構的第二保護層；然后在硅襯底的第一表面金屬互聯層上方安置微鏡頭；

第七步：硅襯底同玻璃進行鍵合；

在這一步中，首先將聚合物間隔膠涂布在經過前處理清洗過的玻璃表面，預處理清洗包括酸洗中和、等離子清洗等；然后經過曝光顯影等工藝在聚合物膠上形成空腔；最后通過在聚合物間隔件表面涂布一層樹脂膠并利用鍵和機臺將硅襯底同玻璃進行鍵合；

第八步：對硅襯底第二表面進行研磨蝕刻；

在這一步中，首先對硅襯底的第二表面進行研磨減薄；其次對研磨后的硅襯底的第二表面進行去應力等離子蝕刻，以去除因研磨殘留在晶圓內的內應力，減小晶圓的翹曲并暴露出硅通孔；

第九步：制作硅襯底第二表面的線路層；

在這一步中，首先在硅襯底背面沉積一層絕緣層；然后通過濺射一層金屬并將其圖案化形成以形成線路層和焊盤墊；最后在線路層上涂布一層防焊層（SMF）并暴露出焊盤墊并保護形成的線路；

第十步：制作焊球；

通過植球工藝將焊球形成與焊盤墊上。

4.根據權利要求3所述的制作方法，其特征在于：在所述的第七步中，將聚合物膠替換為干膜，所述干膜是包括有自由樹脂、溶劑、感光化合物和添加劑的材料，此時省去在聚合物膠表面通過涂粘接膠這一步工藝來完成同晶圓的鍵合，所用的干膜不經涂粘接膠便直接同晶圓進行鍵合，減少了工藝流程。