专利名称：胶框接合方法
技术领域：
本发明涉及一种胶框接合(frame attaching)工艺，且特别是涉及一种在负压环境中将透光衬底通过胶框而接合至芯片，以降低胶框断裂几率的胶框接合方法。
背景技术：
有别于传统以单一芯片(Die)为加工目标的封装技术，晶片级封装(Wafer-Level Package，WLP)以整片晶片(Wafer)作为封装处理的对象。相较于以往的单一芯片封装，晶片级封装同时对多个芯片进行后段封装工艺，进而简化芯片的后段工艺，由此节省工艺时间及成本，也就是在晶片表面的元件、线路及其相关的前段工艺完成以后，便可直接对整片晶片进行后段工艺，其后再进行晶片切割(Wafer Saw)的操作，以分别形成多个芯片封装(chip packages)。晶片级封装主要是延续芯片尺寸封装(Chip-Scale Package，CSP)的发展，并可应用于倒装片(Flip-Chip，FC)封装或其他类型的封装。
在光电产业蓬勃发展的今日，光电元件已经普遍地应用成熟的半导体工艺技术，并不断地朝着微型化及多功能化的方向发展，应用半导体工艺技术的常见的光电元件例如有电荷耦合器件(Charge-Coupled Device，CCD)芯片、CMOS影像感测(CMOS Image Sensor，CIS)芯片、太阳能电池(SolarCell)、生物芯片(Bio-Chip)及其他光电元件等。同样地，当利用上述的晶片级封装工艺技术来量产光电元件时，将可降低光电元件的工艺时间及制作成本。
一般而言，光电元件的芯片的有源面(active surface)通常具有一功能区域，其用以提供感测、发光或其他功能。为了保护这个功能区域，通常会通过一胶框来将一透明衬底(例如一玻璃衬底)贴附至芯片的有源表面的功能区域上方，使得芯片的有源面的功能区域同时受到透光衬底及胶框的包围，而形成一密闭腔室，所以外界的湿气及灰尘无法进入此密闭腔室，故可让芯片维持正常的运作。
请参考图1A～1C，其示出公知的一种CMOS影像感测芯片的晶片级封装工艺的流程图。首先，如图1A所示，提供一玻璃衬底110及一CMOS芯片120，其中玻璃衬底110具有一接合面112，而CMOS芯片120为一晶片(未示出)所形成的多颗尚未切割的CMOS芯片中的一个。此外，CMOS芯片120具有有源面122，且有源面122上更具有可感测光线的一感测区域122a。接着，如图1B所示，在CMOS芯片120的有源面122上形成一胶框130，且胶框130围绕在感测区域122a的周围。最后，如图1C所示，通过一压合的动作，使玻璃衬底110的接合面112通过胶框130而与芯片120的有源面122接合。
然而，请同时参考图1C及图2，其中图2示出CMOS影像感测芯片于封装之后的俯视图。为了清楚地显示胶框130受压断裂的情况，故图2并未示出图1C的玻璃衬底110。值得注意的是，在玻璃衬底110与CMOS芯片120进行压合的过程之中，由于玻璃衬底在受到压力之后，玻璃衬底110、CMOS芯片120及胶框130之间所围成的密闭腔室，存在于其内部的空气亦同时被压缩，因而增加密闭腔室的内的气压。然而，当胶框130无法承受密闭腔室与外界之间过大的压力差时，胶框130往往会受到内部气体的挤压，因而发生断裂的现象。
因此，公知的胶框接合方法是在常压环境(例如一大气压)的下，通过胶框来接合玻璃衬底及芯片，但是在封装过程中所产生于胶框的内外侧的压力差，却容易导致胶框本身发生断裂的现象，使得光电元件的芯片其有源面上无法维持一密闭腔室，因而导致湿气或灰尘等污染物进入此密闭腔室，进而影响光电元件的正常运作。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种胶框接合方法，以降低胶框在接合透明衬底及芯片的过程中发生断裂的几率，进而提高工艺的成品率。
基于本发明的上述目的，本发明提出一种胶框接合方法，适用于将一透光衬底的一接合面通过一胶框，而接合至一芯片的一有源面，其中芯片的有源面更具有一功能区域。本发明的胶框接合方法至少包括下列步骤首先，形成胶框于芯片的有源面，且胶框环绕于功能区域的周围。然后，在一负压环境之中，将透光衬底的接合面通过胶框，而接合至芯片的有源面。最后，固化胶框。
基于本发明的上述目的，本发明还提出另一种胶框接合方法，适用于将一透光衬底的一接合面通过一胶框，而接合至一芯片的一有源面，其中芯片的有源面更具有一功能区域。本发明的胶框接合方法至少包括下列步骤首先，形成胶框于透光衬底的接合面。接着，在一负压环境之中，将透光衬底的接合面通过胶框，而接合至芯片的有源面，且胶框环绕于功能区域的周围。最后，固化胶框。
基于本发明的上述目的，本发明还提出又一种胶框接合方法，适用于将一透光衬底的一接合面通过一胶框，而接合至一芯片的一有源面，其中该芯片的该有源面还具有一功能区域，该胶框接合方法至少包括下列步骤在一负压环境之中，将该透光衬底的该接合面通过该胶框，而接合至该芯片的该有源面，且该胶框环绕于该功能区域的周围；以及固化该胶框。
依照本发明的优选实施例的胶框接合方法，上述的负压环境的气压范围例如为0.9～0.5大气压力(atm)。此外，固化胶框的方法例如包括以紫外光照射胶框。
如上所述，本发明的胶框接合方法可选择性地于透光衬底的接合面或芯片的有源面上预先形成胶框，并在一负压环境中，将透明衬底的接合面通过胶框而接合至芯片的有源面，如此将可大幅降低胶框的内外侧的气压差，因而减少胶框的本身发生断裂的几率，进而增加胶框接合方法的成品率。
为让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下。
图1A～1C示出为公知的一种CMOS影像感测芯片的晶片级封装工艺的流程图；图2示出为CMOS影像感测芯片于封装之后的俯视图；图3A～3D示出为本发明的优选实施例的第一种胶框接合方法的流程图；图4A～4D示出为本发明的优选实施例的第二种胶框接合方法的流程图；以及图5示出为图3D、4D的芯片于封装之后的俯视图。
附图标记说明110玻璃衬底112接合面120芯片122有源面122a感测区域130胶框310透光衬底312接合面320芯片322有源面322a功能区域330胶框340真空系统342腔体344真空泵346抽气阀348压力计具体实施方式
请参考图3A～3D，其示出本发明的优选实施例的第一种胶框接合方法的流程图。
首先，如图3A所示，提供一透光衬底310及一芯片320，其中透光衬底310具有一接合面312，且透光衬底310的材料例如可为玻璃或其他透光材料，而芯片320为一晶片(未示出)所形成多颗尚未切割的芯片中的一个。此外，每一芯片320具有一有源面322，且有源面322还具有一功能区域322a。当芯片320为一具有光电功能的芯片时，上述的功能区域322a将可具有感测或发光等功能。
接着，如图3B所示，于芯片320的有源面322上形成一胶框330，且胶框330环绕于功能区域322a的周围。
然后，如图3C所示，提供一负压环境，其气压范围例如是0.9～0.5大气压力(atm)，而此负压环境例如由一真空系统340所提供。真空系统340包括一腔体(Chamber)342、一真空泵(Vacuum Pump)344、一抽气阀(Valve)346及一压力计(Pressure Sensor)348，其中腔体342的内部的气压值可通过真空泵344的作用，而下降至0.9～0.5大气压力(atm)。并且，将上述的透光衬底310及芯片320置入腔体342中，且令透光衬底310的接合面312通过胶框330，而接合至芯片320的有源面322。
最后，如图3D所示，固化胶框330，其中固化胶框330的方法，例如包括以紫外光照射胶框330或其他方法等。
除了上述的第一种胶框接合方法以外，本发明的优选实施例还提出第二种胶框接合方法，其与上述的第一种胶框接合方法最大的差别在于预先形成胶框的位置。其中，第一种胶框工艺系预先将胶框形成于芯片上，以使透光衬底与芯片接合，而本发明的第二种胶框接合方法则预先将胶框形成于透光衬底上，以使透光衬底与芯片接合。
请参考图4A～4D，其示出本发明的优选实施例的第二种胶框接合方法的流程图。
首先，如图4A所示，提供一透光衬底310及一芯片320，其中有关透光衬底310及芯片320的相关说明，请参考前述的第一种胶框接合方法，在此不再赘述。
接着，如图4B所示，预先于透光衬底310的接合面312上形成一胶框330，并使胶框330在透光衬底310与芯片320接合之后，仍可对应环绕于功能区域322a的周围。
然后，如图4C所示，将透光衬底310及芯片320置入前述的真空系统340中，其中腔体342的内部的气压值可通过真空泵344的作用，而下降至0.9～0.5大气压力(atm)。并且，将上述的透光衬底310及芯片320置入腔体342中，且令透光衬底310的接合面312通过胶框330，而接合至芯片320的有源面322。
最后，如图4D所示，固化胶框330，其中固化胶框330的方法，例如包括以紫外光照射胶框330或其他方法等。
请同时参考图3D、4D及5，其中图5示出图3D、4D的芯片于封装之后的俯视图。为了清楚地显示胶框330的分布的情况，故图5并未示出图3D及4D的玻璃衬底310。值得注意的是，虽然在压合透光衬底的过程中，透光衬底310、芯片320及胶框330所围成的一密闭腔室仍会受到透光衬底310的下压，而相对于外界具有较大的气体压力，但在压合透光衬底310时，由于密闭腔室的内部的初始气压值较低(例如为0.9～0.5atm)，所以密闭腔体的内部气体在受到外力压缩以后，胶框330的内外侧的气压差亦相对较小，使得胶框330的本身不易发生断裂的现象。
综上所述，本发明的胶框接合方法是在一负压环境中，通过胶框来将透光衬底的接合面接合至芯片的有源面，且胶框环绕于芯片的有源面的功能区域。此外，胶框可预先形成于透光衬底的接合面上，或是预先形成于芯片的有源面上。在本发明的胶框接合方法中，由于透光衬底、胶框及芯片所围成的密闭腔室中的气压初始值较低，使得经过压缩后的密闭腔室内的气压值上升的程度不大，故可降低胶框的内外侧的气压差，因而降低胶框的本身发生断裂的几率，进而提高胶框接合方法的成品率。
此外，本发明的胶框接合方法可应用于电荷耦合器件(Charge-CoupledDevice，CCD)芯片、CMOS影像感测(CMOS Image Sensor，CIS)芯片、太阳能电池(Solar Cell)、生物芯片(Bio-Chip)及其他光电元件的工艺，通过降低胶框的本身发生断裂的几率，进而提升胶框接合方法的成品率。
虽然本发明已以优选实施例披露如上，然而其并非用来限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做出一些改动与润饰，因此本发明的保护范围应当以所附权利要求所界定的为准。
权利要求
1.一种胶框接合方法，适用于将一透光衬底的一接合面通过一胶框，而接合至一芯片的一有源面，其中该芯片的该有源面还具有一功能区域，该胶框接合方法至少包括下列步骤形成该胶框于该芯片的该有源面，且该胶框环绕于该功能区域的周围；在一负压环境之中，将该透光衬底的该接合面通过该胶框，而接合至该芯片的该有源面；以及固化该胶框。
2.如权利要求1所述的胶框接合方法，其中该负压环境的气压范围为0.9～0.5大气压力(atm)。
3.如权利要求1所述的胶框接合方法，其中固化该胶框的方法包括以紫外光照射该胶框。
4.一种胶框接合方法，适用于将一透光衬底的一接合面通过一胶框，而接合至一芯片的一有源面，其中该芯片的该有源面还具有一功能区域，该胶框接合方法至少包括下列步骤形成该胶框于该透光衬底的该接合面；在一负压环境之中，将该透光衬底的该接合面通过该胶框，而接合至该芯片的该有源面，且该胶框环绕于该功能区域的周围；以及固化该胶框。
5.如权利要求4所述的胶框接合方法，其中该负压环境的气压范围为0.9～0.5大气压力(atm)。
6.如权利要求4所述的胶框接合方法，其中固化该胶框的方法包括以紫外光照射该胶框。
7.一种胶框接合方法，适用于将一透光衬底的一接合面通过一胶框，而接合至一芯片的一有源面，其中该芯片的该有源面还具有一功能区域，该胶框接合方法至少包括下列步骤在一负压环境之中，将该透光衬底的该接合面通过该胶框，而接合至该芯片的该有源面，且该胶框环绕于该功能区域的周围；以及固化该胶框。
8.如权利要求7所述的胶框接合方法，还包括在将该透光衬底接合至该芯片之前，预先将该胶框形成于该芯片的该有源面。
9.如权利要求7所述的胶框接合方法，还包括在将该透光衬底接合至该芯片之前，预先将该胶框形成于该透光衬底的该接合面。
10.如权利要求7所述的胶框接合方法，其中该负压环境的气压范围为0.9～0.5大气压力(atm)。
11.如权利要求7所述的胶框接合方法，其中固化该胶框的方法包括以紫外光照射该胶框。
全文摘要
本发明提供一种胶框接合方法，适用于将一透光衬底的一接合面通过一胶框，而接合至一芯片的一有源面，其中芯片的有源面更具有一功能区域。本胶框接合方法可选择先形成胶框于透光衬底的接合面或芯片的有源面上。接着，在一负压环境之中，将透光衬底的接合面通过胶框，而接合至芯片的有源面，且胶框环绕于功能区域的周围。最后，固化胶框。因此，本胶框接合方法可降低胶框断裂的机会，进而提高工艺的成品率。
文档编号H01L21/02GK1619786SQ200310116428
公开日2005年5月25日 申请日期2003年11月21日 优先权日2003年11月21日
发明者曾能郁, 官大双, 林佳德, 陈盛龙, 游国周 申请人:联华电子股份有限公司