[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

技術領域

本發明涉及半導體元器件制造技術領域。本發明提供了一種CMOS圖像傳感器封裝結構以及所述CMOS圖像傳感器的制造方法。

背景技術

圖像傳感器屬于光電產業里的光電元件類。是一種半導體模塊，是一種將光學圖像轉換成為電子信號的設備，電子信號可以被用來做進一步處理或被數字化后被存儲，或用于將圖像轉移至另一顯示裝置上顯示等。它被廣泛應用在數碼相機和其他電子光學設備中。圖像傳感器如今主要分為電荷耦合器件（CCD）和CMOS圖像傳感器（CIS,CMOS?Image?Sensor）。雖然CCD圖像傳感器在圖像質量以及噪聲等方面優于CMOS圖像傳感器，但是CMOS傳感器可用傳統的半導體生產技術制造，生產成本較低。同時由于所用的元件數相對較少以及信號傳輸距離短，CMOS圖像傳感器具備功耗低、電容、電感和寄生延遲降低等優點。

與CCD圖像傳感器相比，CMOS圖像傳感器具有更方便的驅動模式并且能夠實現各種掃描類型；同時，將信號處理電路（IC）集成到單個芯片中從而使得小型化CMOS圖像傳感器成為可能。此外，通過使用廣泛兼容的CMOS技術，CMOS圖像傳感器有助于更低的功耗并降低制造成本。因此，CMOS圖像傳感器具有更廣泛的應用。

圖1所示為一款傳統的CMOS圖像傳感器（CIS）的封裝示意圖。所示CMOS傳感器通包括：陶瓷基底2，在陶瓷基底2頂部表面上安裝有集成電路4（IC），粘接劑層3位于集成電路4（IC）和陶瓷基底2之間。在集成電路4（IC）表面上有制作好的IC表面的焊盤6，通過引線7同陶瓷基底2上的基底表面的焊盤8相連接。圖像感光區5位于集成電路4（IC）的頂部，圖像感光區5包括能夠接受光線產生電信號的光學交互元件（如光敏電二極管，photodiode）陣列。同所述光學交互元件相對應的玻璃透鏡10被安裝到框架1上，框架1通過粘接劑9同陶瓷基底2連接。

圖1所示的CMOS傳感器結構有很多可以改進的方面。第一，由于該封裝使用了體積龐大的玻璃透鏡10，這對減小封裝的體積極為不利，因此可以通過采用微透鏡來減小封裝的體積。第二，可以將陶瓷基底2換為硅襯底，通過在硅襯底表面制作重分布層（RDL）將集成電路4（IC）邊緣的I/O（圖上未示出）同基地表面的焊盤8相連接，這樣可以進一步的減小封裝結構的尺寸。第三，所示封裝結構不能夠用成本更低的晶圓級加工和表面安裝技術。

隨著CMOS技術的日益發展，集成度也越來越高，這就使得圖像傳感區的面積越來越來以實現更大面積的感光區域。而對于采用玻璃同晶圓鍵合這種CIS封裝結構，更大的觀光區面積會導致玻璃同硅襯底之間的分層現象也越來越嚴重。

為解決以上問題，本發明提供了一種CMOS圖像傳感器（CIS）封裝結構。通過在玻璃同半導體襯底之間的鍵合區域設置臺階式的突起結構，增強半導體襯底同玻璃之間的鍵合可靠性，從而改善了現有封裝結構中玻璃和硅襯底之間的分層問題，提高了封裝可靠性，同時使該封裝結構適合芯片尺寸更大的芯片尺寸封裝。同時本發明的實施方式還提供了一種所述CMOS圖像傳感器（CIS）封裝的制造方法，通過在硅襯底正面制作硅通孔（TSV），并通過線路重分布層同光學交互區外圍的I/O相連接，經TSV連接到硅襯底的背面。通過本發明的實施不僅縮小了封裝后的體積尺寸、降低了封裝成本、提高了封裝效率，而且更加符合高密度封裝的要求；同時由于由于數據傳輸路徑短、穩定性高，這種封裝在降低能耗的同時還提升了數據傳輸的速度和穩定性。

發明內容

本發明的第一方面是：提供了一種改進的CMOS圖像傳感器（CIS）封裝結構，以適合芯片尺寸更大的CMOS圖像傳感器（CIS）封裝。