导通孔结构、封装结构以及光感测元件封装的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种导通孔结构及应用此导通孔结构的堆叠式半导体元件封装。
【背景技术】
[0002]堆叠式半导体元件封装是利用垂直堆叠(Z方向)的方式将多个半导体元件封装于同一封装结构中，如此可提升封装密度以及减少封装体于X/Y方向的尺寸，且可利用立体堆叠的方式缩短半导体元件之间的信号传输的路径长度，以提升半导体元件之间信号传输的速度，并可将不同功能的半导体元件组合于同一封装体中。
[0003]为符合微型化的发展趋势，众多已知的电子元件已采用了堆叠式半导体元件封装。例如，光感测元件可通过堆叠式半导体元件封装，与控制芯片或其他具有不同功能的芯片整合在单一封装结构内，以缩小元件体积，提高提升元件速度，并减少信号延迟和功率消耗。
[0004]此外，在堆叠式半导体元件封装技术中，导通孔结构作为连接各半导体元件的主要桥梁，是实现堆叠式半导体元件封装的优势的关键。如何提升导通孔结构在封装中的电性表现、可靠度，以及其应用于各类元件封装的相容性，是现行相关技术开发的重点。
【发明内容】
[0005]为解决上述问题，本发明提出一种导通孔结构，用于连接相互堆叠的第一元件以及第二元件。第一元件具有第一表面以及位于第一元件内部的第一接垫，且第一接垫具有开孔。第二元件与第一表面分别位于第一元件的相对两侧，且第二元件具有第二接垫以及背对第一元件的第二表面。第一接垫对该第二表面的投影与第二接垫对该第二表面的投影至少部分重叠。所述导通孔结构贯穿第一元件以及至少部分的第二元件，以连接第一接垫以及第二接垫。所述导通孔结构包括第一导电柱以及第二导电柱。第一导电柱位于第一元件的第一表面与第一接垫之间，其中第一导电柱的第一端暴露于第一元件的第一表面，第一导电柱的第二端接触第一接垫并覆盖该开孔，且第一导电柱的第二端的外径大于开孔的直径。第二导电柱位于第一接垫与第二接垫之间，其中第二导电柱的第一端穿过第一接垫的开孔而连接第一导电柱的第二端，且第二导电柱的第二端连接第二接垫。
[0006]本发明提出一种导通孔结构，用于连接相互堆叠的第一元件以及第二元件。第一元件具有第一表面以及位于第一元件内部的第一接垫。第二元件与第一表面分别位于第一元件的相对两侧，且第二元件具有背对第一元件的第二表面以及位于第二元件内部的第二接垫。所述导通孔结构包括第一导电柱、第二导电柱、第三导电柱、第一导电线路以及第二导电线路。第一导电柱贯穿第一元件以及第二元件，且第一导电柱的第一端以及第二端分别暴露于第一元件的第一表面以及第二元件的第二表面。第二导电柱贯穿部分的第一元件，且位于第一元件的第一表面与第一接垫之间。第二导电柱的第一端暴露于第一元件的第一表面，且第二导电柱的第二端连接第一接垫。第三导电柱贯穿部分的第二元件，且位于第二元件的第二表面与第二接垫之间。第三导电柱的第一端暴露于第二元件的第二表面，且第三导电柱的第二端连接第二接垫。第一导电线路位于第一元件的第一表面，并且连接第一导电柱的第一端以及第二导电柱的第一端。第二导电线路位于第二元件的第二表面，并且连接第一导电柱的第二端以及第三导电柱的第一端。
[0007]本发明提出一种导通孔结构，用于连接相互堆叠的第一元件以及第二元件。第一元件具有第一表面以及位于第一元件内部的第一接垫。第二元件与第一表面分别位于第一元件的相对两侧，且第二元件具有第二接垫以及背对第一元件的第二表面。所述导通孔结构包括第一导电柱、第二导电柱以及导电线路。第一导电柱贯穿部分的第一元件，且位于第一元件的第一表面与第一接垫之间。第一导电柱的第一端暴露于第一元件的第一表面，且第一导电柱的第二端连接第一接垫。第二导电柱贯穿第一元件以及至少部分的第二元件，且位于第一元件的第一表面与第二接垫之间。第二导电柱的第一端暴露于第一元件的第一表面，且第二导电柱的第二端连接第二接垫。导电线路位于第一元件的第一表面，并且连接第一导电柱的第一端以及第二导电柱的第一端。
[0008]本发明提出一种应用前述多种导通孔结构的封装结构。所述封装结构包括第一元件、第二元件以及所述导通孔结构。第一元件具有第一接垫。第二元件堆叠于第一元件上，且具有第二接垫。所述导通孔结构连接第一接垫与第二接垫。
[0009]本发明提出一种光感测元件封装，包括承载件(Carrier)、光感测元件以及导通孔结构。承载件具有承载面、相对于承载面的第一表面以及位于承载件内部的第一接垫，且第一接垫具有一开孔。光感测元件堆叠于承载件的承载面之上，并且电连接至承载件，且光感测元件具有背对承载件的第二表面。所述光感测元件包括感测单元阵列、线路层以及第二接垫。线路层位于感测单元阵列与承载件之间。第一接垫对该第一表面的投影与第二接垫对该第一表面的投影至少部分重叠。导通孔结构贯穿承载件以及至少部分的光感测元件，以连接第一接垫以及第二接垫。所述导通孔结构包括第一导电柱以及第二导电柱。第一导电柱位于承载件的第一表面与第一接垫之间，其中第一导电柱的第一端暴露于承载件的第一表面，第一导电柱的第二端接触第一接垫并覆盖该开孔，且第一导电柱的第二端的外径大于开孔的直径。第二导电柱位于第一接垫与第二接垫之间，其中第二导电柱的第一端穿过第一接垫的开孔而连接第一导电柱的第二端，且第二导电柱的第二端连接第二接垫。
[0010]本发明提出一种光感测元件封装，包括承载件、光感测元件以及导通孔结构。承载件具有承载面、相对于承载面的第一表面以及位于承载件内部的第一接垫，且第一接垫具有开孔。光感测元件堆叠于承载件的承载面之上，并且电连接至承载件，且光感测元件具有背对承载件的第二表面。所述光感测元件包括感测单元阵列、线路层以及第二接垫。线路层位于感测单元阵列与承载件之间。导通孔结构包括第一导电柱、第二导电柱以及导电线路。第一导电柱贯穿部分的承载件，且位于承载件的第一表面与第一接垫之间。第一导电柱的第一端暴露于承载件的第一表面，且第一导电柱的第二端连接第一接垫。第二导电柱贯穿承载件以及至少部分的光感测元件，且位于承载件的第一表面与第二接垫之间。第二导电柱的第一端暴露于承载件的第一表面，且第二导电柱的第二端连接第二接垫。导电线路位于承载件的第一表面，并且连接第一导电柱的第一端以及第二导电柱的第一端。
[0011]本发明提出的多种导通孔结构与连接的接垫之间可具有较大的接触区域，有助于大幅降低导通孔结构与接垫之间的电性阻抗，使得采用本发明的导通孔结构的封装结构，例如光感测元件封装，可具有良好的电性表现与可靠度。此外，本发明所提出的导通孔结构可相容于现有的导通孔制作工艺，制作工艺步骤简单。相较于其他导通孔结构的设计，本发明的导通孔结构具有高制作工艺效率以及低成本的优势。
[0012]为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附的附图作详细说明如下。
【附图说明】
[0013]图1为本发明的一实施例的一种封装结构的示意图；
[0014]图2为图1的封装结构中，导通孔结构的立体图；
[0015]图3A?图3C为图1的导通孔结构的制作流程的示意图；
[0016]图4A为本发明的一实施例的另一种封装结构的剖视图；
[0017]图4B为图4A的封装结构的变化例的示意图；
[0018]图5A与5B分别为图4A与图4B的封装结构对外连接的示意图；
[0019]图6A?图6G为本实施例的导通孔结构200的制作流程的示意图；
[0020]图7为本发明的一实施例的又一种封装结构的剖视图；
[0021]图8为本发明的一实施例的光感测元件封装的示意图；
[0022]图9为将图1的导通孔结构应用于光感测元件封装的实施例的示意图；
[0023]图10为将图1的导通孔结构应用于光感测元件封装的另一实施例的示意图；
[0024]图11为将图7的导通孔结构应用于光感测元件封装的实施例的示意图；
[0025]图12为将图7的导通孔结构应用于光感测元件封装的另一实施例的示意图。
[0026]符号说明
[0027]10:第一元件
[0028]12:第一表面
[0029]14:第一接垫
[0030]14a:开孔
[0031]20:第二元件
[0032]22:第二表面
[0033]24:第二接垫
[0034]30:图案化光致抗蚀剂
[0035]32:光致抗蚀剂开孔
[0036]42:第一开孔
[0037]44:第二开孔
[0038]100:导通孔结构
[0039]110:第一导电柱
[0040]112:第一导电柱的第一端
[0041]114:第一导电柱的第二端
[004