专利名称：影像感测晶片与玻璃基板的结合构造及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种影像感测晶片的结合技术，特别是涉及一种具有气闭 密封光感测区以防止密封胶污染光感测区，有效保护光感测区内的感测元 件，并可避免感测灵敏度劣化的影像感测晶片与玻璃基板的结合构造及其 制造方法。背景技水影像感测晶片与基板的结合构造是以打线或覆晶接合方式完成基板与 影像感测晶片之间的电性连接，近年来感测器封装构造是改变为玻璃覆晶(Chip On Glass, COG)封装，覆晶晶片可直接接合于一玻璃基板上，同时 免除打线的步骤，符合目前半导体产品轻、薄、短、小的要求，然而却要 求为保护影像感测晶片的金属凸块而形成的密封胶在点胶后烘烤的过程当 中，会产生挥发性气体而污染该光感测区。请参阅图1所示，是现有习知的影像感测晶片与玻璃基板的结合构造 的截面示意图。现有习知的影像感测晶片与玻璃基板的结合构造IOO,包含 一影像感测晶片110、 一玻璃基板120以及一密封胶130。该影像感测晶片 IIO的一主动面111包含有一光感测区112以及在该光感测区112外围的复 数个金属凸块113，该玻璃基板120的一线路层121上包含有复数个连接垫 122，将该影像感测晶片110覆晶接合至该玻璃基板120，利用热压合方式使 该影像感测晶片110的该些金属凸块113电性导接至该玻璃基板120的线 路层121上的该些连接垫122。而底部填充胶(underfill material)的密封 胶130是形成于该玻璃基板120与该影像感测晶片110之间。通常该密封 胶130须加热烘烤以达到固化，在烘烤该密封胶130时，该密封胶130会 排出有毒或具有刺激性的挥发性气体，或在点胶过程中该密封胶130容易 随着毛细现象溢流至该光感测区，使该影像感测晶片IIO的该光感测区112 受到污染，造成该光感测区112内的感测元件故障或感测灵敏度劣化。由此可见，上述现有的影像感测晶片与玻璃基板的结合构造及其制造 方法在产品结构、制造方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待 加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋 求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品及 方法又没有适切的结构及方法能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲 解决的问题。因此如何能创设一种新的影像感测晶片与玻璃基板的结合构
造及其制造方法，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进 的目标。有鉴于上述现有的影像感测晶片与玻璃基板的结合构造及其制造方法 存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及 专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新的影 像感测晶片与玻璃基板的结合构造及其制造方法，4吏其更具有实用性。经过 不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价 值的本发明。发明内容.本发明的主要目的在于，克服现有的影像感测晶片与玻璃基板的结合 构造及其制造方法存在的缺陷，而提供一种新的影像感测晶片与玻璃基板 的结合构造及其制造方法，所要解决的技术问题是使其藉由金属凸环与金 属环的接合，而可以达到气闭密封光感测区的功效，从而更加适于实用。本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种影像感测晶片与玻璃基板的结合构造，其包含 一影像 感测晶片，其具有一主动面，该主动面包含一光感测区，并在该主动面上 设置有复数个金属凸块以及一金属凸环，该金属凸环是环绕该光感测区并 区隔该光感测区与该些金属凸块；以及一玻璃基板，其一表面形成有一线 路层，该线路层包含有复数个连接垫以及一金属环；其中，该影像感测晶 片与该玻璃基板是相互热压合，使得该些金属凸块接合至该些连接垫，且该 金属凸环接合至该金属环。本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。 前述的影像感测晶片与玻璃基板的结合构造，其另包含有一底部填充 胶，其形成于该影像感测晶片与该玻璃基板之间且被该金属凸环限制在该 光感测区之外。前述的影像感测晶片与玻璃基板的结合构造，其中所述的该些金属凸 块与该金属凸环是由同 一金属材质所电镀制成。前述的影像感测晶片与玻璃基板的结合构造，其中所述的每一金属凸 块包含有一下块部以友一上块部，该些金属凸块的该些下块部与该金属凸 环是由同 一金属材质所电镀制成。前述的影像感测晶片与玻璃基板的结合构造，其中所述的该些金属凸 块的该些下块部的高度是低于该金属凸环。前述的影像感测晶片与玻璃基板的结合构造，其中所述的该些金属凸 块的该些上块部是为由打线形成的结线凸块(stud bump)或者是电镀形成的 金凸块。
前述的影像感测晶片与玻璃基板的结合构造，其中所述的金属凸环与 该金属环之间4妾合界面是为金-金键合。前述的影像感测晶片与玻璃基板的结合构造，其中所述的该些金属凸 块与该些连接垫之间接合界面是为金-金键合。本发明的目的及解决其技术问题还采用以下4支术方案来实现。依据本 发明提出的 一种影像感测晶片与玻璃基板的结合构造的制造方法，其包括以下步骤提供一影像感测晶片，该影像感测晶片具有一主动面，该主动 面包含一光感测区，并在该主动面上设置有复数个金属凸块以及一金属凸 环，该金属凸环是环绕该光感测区并区隔该光感测区与该些金属凸块；提供 一玻璃基板，其一表面形成有一线路层，该线路层包含有复数个连接垫以 及一金属环；以及热压合该影像感测晶片与该玻璃基板，使得该些金属凸 块接合至该些连接垫，且该金属凸环是接合至该金属环。本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。 前述的影像感测晶片与玻璃基板的结合构造及其制造方法，其中所述 的热压合步骤中更辅以超音波键结方式。本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上可知，为了 达到上述目的，依据本发明，一种影像感测晶片与玻璃基板的结合构造，其 主要包含一影像感测晶片以及一玻璃基板。该影像感测晶片是具有一主动 面，该主动面是包含一光感测区，并在该主动面上设置有复数个金属凸块以 及一金属凸环，该金属凸环是环绕该光感测区并区隔该光感测区与该些金 属凸块，该玻璃基板的一表面是形成有一线路层，该线路层是包含有复数 个连接垫以及一金属环，其中，该影像感测晶片与该玻璃基板是相互热压 合，使得该些金属凸块是接合至该些连接垫，且该金属凸环是接合至该金属 环。借由上述技术方案，本发明影像感测晶片与玻璃基板的结合构造及其 制造方法至少具有下列优点1、 本发明使一影像感测晶片与一玻璃基板是相互热压合，使得该影像 感测晶片的复数个金属凸块是接合至该玻璃基板的复数个连接垫，且该影 像感测晶片的一金属凸环是接合至该玻璃基板的一金属环，藉由该金属凸 环与该金属环的接合，'而具有可以达到气闭密封光感测区的功效，非常适 于实用。2、 本发明藉由该金属凸环与该金属环的接合，可以达到气闭密封该光 感测区的功效，防止该底部填充胶在烘烤时排出有毒或具有刺激性的挥发 性气体，且在点胶过程中，该底部填充胶不会随着毛细现象溢流至该光感 测区，使得该影像感测晶片的该光感测区不会受到污染，而可有效的保护 该光感测区内的感测元件，并可以避免感测灵敏度的劣化，使得感测更加灵敏，从而更加适千实用。综上所述，本发明是有关于一种影像感测晶片与玻璃基板的结合构造及其制造方法。该影像感测晶片与玻璃基板的结合构造，是该影像感测晶 片的一主动面上设置有复数个金属凸块以及一金属凸环，该金属凸环是环 绕该影像感测晶片的一光感测区并区隔该光感测区与该些金属凸块，该玻 璃基板的 一线路层是包含有复数个连接垫以及一金属环，当该影像感测晶 片与该玻璃基板相互热压合，该些金属凸块是接合至该些连接垫，且该金 属凸环是接合至该金属环，而具有气闭密封光感测区以防止密封胶污染该 光感测区的功效。本发明具有上述诸多优点及实用价值，其不论在产品结 构、制造方法或功能上皆有较大的改进，在技术上有显著的进步，并产生 了好用及实用的效果，且较现有的影像感测晶片与玻璃基板的结合构造及 其制造方法具有增进的突出功效，从而更加适于实用，并具有产业的广泛 利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的 技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和 其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举4^f圭实施例，并配合附 图，详细说明如下。
图1是现有习知的影像感测晶片与玻璃基板的结合构造的截面示意图。图2是依据本发明的一具体实施例， 一种影像感测晶片与玻璃基板的 结合构造的截面示意图。图3A至图3F是依据本发明的一具体实施例，该影像感测晶片与玻璃基 板的结合构造在制造过程中的截面示意图。100:影像感测晶片与玻璃基板的结合构造Ul:主动面113:金属凸块121:线路层130:密封胶_200:影像感测晶片与玻璃基板的结合构造211:主动面213:金属凸块213b:下块部215:焊垫221:下表面223:连接垫110:影^^感测晶片 112:光感测区 120:玻璃基板 122:连接垫210:影^^感测晶片 212:光感测区 213a:上块部 214:金属凸环 220:玻璃基板 222:线路层 224:金属环230:底部填充胶250:金属层 252:环状金属层240:保护层251:凸块下金属层具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功 效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的影像感测晶片与玻璃 基板的结合构造及其制造方法其具体实施方式
、结构、方法、步骤、特征 及其功效，详细说明如后。请参阅图2所示，是依据本发明的一具体实施例， 一种影像感测晶片 与玻璃基板的结合构造的截面示意图。在本发明具体较佳实施例的一种影 像感测晶片与玻璃基板的结合构造200,主要包含一影像感测晶片210以及 一玻璃基板220。该影像感测晶片210，具有一主动面211,该主动面211包含一光感测 区212，该主动面覆盖有一保护层240，该保护层240是部分覆盖复数个焊 垫215且显露该光感测区212,并在该主动面211上设置有复数个金属凸块 213以及一金属凸环214。较佳地，该些金属凸块213与该金属凸环214是 由同一金属材质所电镀制成，例如金凸块与金凸环，以节省制程的步骤，该 些金属凸块213与该金属凸环214是形成于一凸块下金属层251与一环状 金属层252上，该金属凸环214是环绕该光感测区212并区隔该光感测区 212与该些金属凸块213。在本实施例中，每一金属凸块213包含有一下块 部213b以及一上块部213a，该些金属凸块213的该些下块部213b是由电 镀所形成，该些金属凸块213的该些上块部213a是由打线形成的结线凸块 (stud bump)或者是由电镀所形成的金凸块。较佳地，该些金属凸块213的 该些下块部213b与该金属凸环214是由同一金属材质所电镀制成。在本实 施例中，该些金属凸块213的该些下块部213b是低于该金属凸环214。该玻璃基板220，其一下表面221形成有一线路层222，该线路层222包 含有复数个连接垫223以及一金属环224，将该影像感测晶片210与该玻璃 基板220相互热压合。较佳地，可利用超声波(超音波) <睫合技术使得该 些金属凸块213接合至该些连接垫223，且该金属凸环214是接合至该金属 环224。在本实施例中，该些金属凸块213与该些连接垫223之间接合界面 是为金-金键合，该金属凸环214与金属环224之间接合界面亦为金-金键 合，故不会排出挥发性气体或助焊物质。此外，该影像感测晶片210与玻璃基板220的结合构造，另包含有一底 部填充胶230,其是形成于该影像感测晶片210与该玻璃基板220之间，且被 该金属凸环214限制在该光感测区212之外，以保护该些金属凸块213。
藉由该金属凸环214与该金属环224的接合，可以达到气闭密封该光 感测区212的功效，防止该底部填充胶230在烘烤时排出有毒或具有刺激 性的挥发性气体，且在点胶过程中，该底部填充胶230不会随着毛细现象 溢流至该光感测区212，使得该影像感测晶片210的该光感测区212不会受 到污染，而可有效的保护该光感测区212内的感测元件，并可以避免感测 灵敏度的劣化。请参阅图3A至图3F所示，是依据本发明的一具体实施例，该影像感测 晶片与玻璃基板的结合构造在制造过程中的截面示意图。本发明具体较佳 实施例的影像感测晶片与玻璃基板的结合构造200的制造方法，包括以下 步骤首先，如图3A所示，提供一影像感测晶片210，该影像感测晶片210具 有一主动面211，该主动面211包含一光感测区212，该主动面211上是覆盖 一保护层240。在本实施例中，该保护层240是为聚酰亚胺(polyimide)，该 保护层240是部分覆盖复数个焊垫215且显露出该光感测区212。接着，如图3B所示，以溅镀、沉积或电镀方式形成至少一金属层250于 该保护层240上。之后，如图3C所示，设置复数个金属凸块213以及一金属凸环214于该 主动面211上，该金属凸环214是环绕该光感测区212并区隔该光感测区 212与该些金属凸块213，该些金属凸块213与该金属凸环214是由同一金 属材质所电镀制成，例如金。在本实施例中，每一金属凸块213包含有一下 块部213b以及一上块部213a，先电镀形成该些金属凸块213的该些下块部 213b与该金属凸环214于该金属层250上，即该些金属凸块213的该些下 块部213b与该金属凸环214亦由同一金属材质所电镀制成。但该些金属凸 块213的该些下块部213b的高度是低于该金属凸环214。接着，如图3D所示，利用蚀刻技术去除该金属层250,留下电镀有该 些金属凸块213的一凸块下金属层251及电镀有该金属凸环214的一环状 金属层252。之后，如图3E所示，打线形成该些金属凸块213的该些上块部213a,再 将该些金属凸块213的该些上块部213a磨平，使该些上块部213a的高度 对齐于该金属凸环21《，以利于接合至一基板。接着，如图3F所示，提供一玻璃基板220,该玻璃基板220的一下表面 221形成有一线路层222，该线路层222包含有复数个连接垫223以及一金 属环224;其中，该些连接垫223及该金属环224，是一体形成于该线路层 222，将该玻璃基^反220与该影像感测晶片210以热压合方式接合，使得该 些金属凸块213是接合至该些连接垫223。该金属凸环214是接合至该金属 环224。在本实施例中，该金属凸环241与该金属环224之间接合界面以及些连接垫223之间接合界面是皆为金-金键合，较佳 地，可以辅以超声波键合技术以利于达成金-金键合界面的低温形成。最后，形成一底部填充胶230于该影像感测晶片210与该玻璃基板220 之间，即为图2所示的该影像感测晶片与玻璃基板的结合构造200，且该底 部填充胶230被该金属凸环214限制在该光感测区212之外。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式 上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发 明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利 用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实 施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以 上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方 案的范围内。
权利要求
1、一种影像感测晶片与玻璃基板的结合构造，其特征在于其包含一影像感测晶片，其具有一主动面，该主动面包含一光感测区，并在该主动面上设置有复数个金属凸块以及一金属凸环，该金属凸环是环绕该光感测区并区隔该光感测区与该些金属凸块；以及一玻璃基板，其一表面形成有一线路层，该线路层包含有复数个连接垫以及一金属环；其中，该影像感测晶片与该玻璃基板是相互热压合，使得该些金属凸块接合至该些连接垫，且该金属凸环接合至该金属环。
2、 根据权利要求1所述的影像感测晶片与玻璃基板的结合构造，其特 征在于其另包含有一底部填充胶，其形成于该影像感测晶片与该玻璃基板 之间且被该金属凸环限制在该光感测区之外。
3、 根据权利要求1所述的影像感测晶片与玻璃基板的结合构造，其特 征在于其中所述的该些金属凸块与该金属凸环是由同一金属材质所电镀制成。
4、 根据权利要求1所述的影像感测晶片与玻璃基板的结合构造，其特 征在于其中所述的每一金属凸块包含有一下块部以及一上块部，该些金属 凸块的该些下块部与该金属凸环是由同一金属材质所电镀制成。
5、 根据权利要求4所述的影像感测晶片与玻璃基板的结合构造，其特 征在于其中所述的该些金属凸块的该些下块部的高度是低于该金属凸环。
6、 根据权利要求5所述的影像感测晶片与玻璃基板的结合构造，其特 征在于其中所述的该些金属凸块的该些上块部是为由打线形成的结线凸块 (stud bump)或者是电镀形成的金凸块。
7、 根据权利要求1所述的影像感测晶片与玻璃基板的结合构造，其特 征在于其中所述的金属凸环与该金属环之间接合界面是为金-金键合。
8、 根据权利要求7所述的影像感测晶片与玻璃基板的结合构造，其特 征在于其中所述的该些金属凸块与该些连接垫之间接合界面是为金-金键合。
9、 一种影像感测'晶片与玻璃基板的结合构造的制造方法，其特征在于 其包括以下步骤提供一影像感测晶片，该影像感测晶片具有一主动面，该主动面包含 一光感测区，并在该主动面上设置有复数个金属凸块以及一金属凸环，该金 属凸环是环绕该光感测区并区隔该光感测区与该些金属凸块；提供一玻璃基板，其一表面形成有一线路层，该线路层包含有复数个 连接垫以及一金属环；以及热压合该影像感测晶片与该玻璃基板，使得该些金属凸块接合至该些 连接垫，且该金属凸环是接合至该金属环。
10、根据权利要求9所述的影像感测晶片与玻璃基板的结合构造的制造方法，其特征在于其中所述的热压合步骤中更辅以超音波键结方式。
全文摘要
本发明是有关于一种影像感测晶片与玻璃基板的结合构造及其制造方法。该影像感测晶片与玻璃基板的结合构造，是在该影像感测晶片的一主动面上设置有复数个金属凸块以及一金属凸环，该金属凸环是环绕该影像感测晶片的一光感测区并区隔该光感测区与该些金属凸块，该玻璃基板的一线路层是包含有复数个连接垫以及一金属环，当该影像感测晶片与该玻璃基板相互热压合，该些金属凸块是接合至该些连接垫，且该金属凸环是接合至该金属环，而具有气闭密封光感测区以防止密封胶污染该光感测区的功效，可有效保护该光感测区内的感测元件，并可避免感测灵敏度的劣化，非常适于实用。
文档编号H01L21/02GK101114625SQ20061009911
公开日2008年1月30日 申请日期2006年7月27日 优先权日2006年7月27日
发明者刘安鸿, 吕良田, 李宜璋, 林峻莹, 黄祥铭 申请人:南茂科技股份有限公司;百慕达南茂科技股份有限公司