专利名称：影像感测元件封装体及其制作方法
技术领域：
本发明涉及影像感测元件的封装体，特别是一种具有沟槽绝缘层(trench isolation)的影像感测元件的封装体及其制作方法。
背景技术：
光感测集成电路(sensor integrated circuit)在采集影像的光感测元件中 扮演着重要的角色，这些集成电路元件均已广泛地应用于例如数码相机 (digital camera)、数码摄录像机(digital video recorder))禾口手机(mobile phone)等消费电子装置和携带型电子装置中。随着上述各种电子装置及携带 式电子装置愈来愈普及与轻巧化，使得影像感测元件封装体的尺寸也愈来愈 縮小化。
图1显示一种现有技术的影像感测元件封装体1的剖面图。在图1中示 出，提供衬底2，且此衬底2上方形成有影像感测元件4以及延伸的接合焊 盘6。接着，在上述衬底2的上方设置盖板8。又如图1所示，将上述衬底2 贴附于承载板14上。之后，在承载板14的背面上方形成导电层10，且使得 导电层10延伸于承载板14的侧壁上方，以电性连接上述延伸接合焊盘6与 焊料球体12。由于上述衬底2及承载板14均具有既定厚度，因此影像感测 元件封装体具有较大的厚度及尺寸。此外，在现有技术的影像感测元件封装 体中，由于导电层10设置于靠近影像感测元件封装体的外部区域，因此导电 层10在制作过程中，例如在切割步骤中很容易遭受损伤，从而导致影像感测 元件封装体失效。
因此，亟需一种可解决上述问题的影像感测元件封装体及其制作方法。
发明内容
有鉴于此，本发明的第一目的是提供一种影像感测元件封装体。上述影 像感测元件封装体包含上方形成有影像感测元件及金属层的衬底。且在此衬
底中形成有电性连接上述金属层的导通孔。此外，在对应上述金属层下方的 衬底之中形成沟槽绝缘层，且沟槽绝缘层围绕上述导通孔。在上述衬底的背 面上形成焊料球体，且焊料球体电性连接影像感测元件。上述影像感测元件 还包含盖板，其设置于上述衬底的上方。
本发明的第二目的是提供一种影像感测元件封装体。此影像感测元件封 装体包含上方形成有影像感测元件的衬底，且上述影像感测元件电性连接金 属层。多个沟槽绝缘层形成于该衬底之中。而且，上述各沟槽绝缘层围绕一 部分的衬底，以形成隔离区域。导通孔形成于上述隔离区域内的衬底之中， 且电性连接金属层。上述影像感测元件封装体还包含焊料球体，且经由导通 孔电性连接影像感测元件。另外，上述影像感测元件封装体还包含盖板，其 接合于衬底上。在上述影像感测元件封装体中，由于焊料球体可经由形成于 隔离区域内的导通孔而电性连接影像感测元件，使得影像感测元件的信号可 经由金属层及导通孔传导至外部，因而不需绕过形成影像感测元件的衬底的 外侧。因此，可縮短影像感测元件的信号传导路径。
本发明还提供一种影像感测元件封装体，该影像感测元件封装体包含 衬底，其上方形成有影像感测元件；金属层，形成于该衬底上，且电性连接 至该影像感测元件；多个沟槽绝缘层，形成于该衬底之中；多个隔离区域， 位于该衬底之中，其中各所述沟槽绝层围绕各所述隔离区域；导通孔，形成 于各该隔离区域内的该衬底之中，且该导通孔电性连接至该金属层；以及焊 料球体，设置于该衬底的背面上，且经由该导通孔电性连接该影像感测元件。
上述影像感测元件封装体中，该衬底的厚度可小于150微米。
上述影像感测元件封装体中，各所述隔离区域可位于对应该金属层下方 的衬底之中。
上述影像感测元件封装体中，所述隔离区域的外形可呈圆形或矩形。 上述影像感测元件封装体还可包含支撑部，形成于该盖板与该衬底之间。
上述影像感测元件封装体还可包含导电层，形成于该衬底的背面，且 电性连接该导通孔与该焊料球体；以及阻焊膜，形成于该导电层上。
本发明的第三目的是提供一种影像感测元件封装体的制作方法。上述影 像感测元件封装体的制作方法包括提供上方形成有影像感测元件及金属层的
衬底。接着，将盖板接合于衬底上。之后，从衬底的背面薄化该衬底。在该 衬底之中形成沟槽绝缘层，且使得此沟槽绝缘层围绕一部分的衬底，以形成 隔离区域。接着，在该隔离区域内的衬底之中形成导通孔，且该导通孔电性 连接该金属层。之后，在该衬底的背面上形成焊料球体，且该焊料球体电性 连接上述影像感测元件。在上述影像感测元件封装体的制作方法中，由于上 述衬底经过薄化步骤处理，所以可减少后续形成的影像感测元件封装体的整 体厚度。因此，也可以縮小影像感测元件封装体的尺寸。
上述影像感测元件封装体的制作方法中，接合该盖板还可包括在该盖 板上形成支撑部；以及在该支撑部上涂布粘合剂，且将该盖板接合于该衬底 上。
上述影像感测元件封装体的制作方法中，形成该沟槽绝缘层可包括在 该衬底之中形成沟槽；在该沟槽之中填充绝缘材料，以形成该沟槽绝缘层。
上述影像感测元件封装体的制作方法中，形成该沟槽可以是用激光钻孔 或干式蚀刻的方式完成的。
上述影像感测元件封装体的制作方法中，形成该导通孔的方式可包括 在该隔离区域之中形成孔洞；以及在该衬底的背面上形成导电层，且该导电
层延伸至该孔洞之中，以形成该导通孔。
接下来，将配合附图进行说明，以便进一步了解本发明的具体实施方式
及优点，其中
图1显示一种现有技术的影像感测元件封装体的剖面图； 图2-图7显示根据本发明的实施例的制作一种影像感测元件封装体的示 意图；以及
图8显示根据本发明的实施例的制作一种影像感测元件封装体的流程图。
其中，附图标记说明如下 相关现有技术元件符号
2 衬底；4 影像感测元件；6 延伸接合焊盘；8~盖板；10 导电层；12~ 焊料球体。实施例元件符号
102~衬底；104 影像感测元件；106 金属层；108~盖板；110 支撑部； 112 粘合剂；U4 间隙；116~沟槽；118~沟槽；119 隔离区域；120 绝缘层； 122 沟槽绝缘层；124~孔洞；126 导电层；128~导通孔；130-影像感测元件 区域；132 阻焊膜；134 焊料球体；150 影像感测元件封装体。
具体实施例方式
接下来通过实施例并配合附图详细说明本发明，在附图或描述中，相似 或相同部分使用相同的符号。在附图中，可能会扩大实施例的形状或厚度， 以简化或方便标示。附图中元件的部分将以描述说明。可了解的是，图中未 示或文字未描述的元件，可以具有各种本领域技术人员公知的形式。
图2-图7是显示根据本发明实施例的制作一种影像感测元件封装体的示 意图。虽然本发明以制作影像感测元件的具体实施例作为说明。可以了解的 是，本发明的概念当然也可以应用于其它半导体元件的制作。图8是显示根 据本发明的一实施例的制作流程图。
在图2中，提供例如硅材质的衬底102，且在上述衬底102上方形成有 影像感测元件(image sensor) 104及金属层106。在一实施例中，利用例如 互补金属氧化物半导体(complementary metal-oxide semiconductor; CMOS) 工艺，形成上述影像感测元件104。接着，利用金属化工艺(metallization process)，在上述衬底102上方形成上述金属层106，且金属层106电性连 接影像感测元件104。
上述影像感测元件104可以是金属氧化物半导体元件或电荷耦合元件 (charge-coupled device; CCD)。且上述金属层106可以是铜(copper; Cu)、 铝(aluminum; Al)或钩(tungsten; W)。
值得注意的是，虽然图中仅以单层表示金属层106。但可以了解，上述 金属层106可以代表内连线结构(interconnection structure)，其包含中间夹 置介电层的多层金属层，且各金属层之间以金属插塞电性连接。在上述内连 线结构的实施例中，最底层的金属层可以直接形成于衬底上，而最顶层的金 属层可以堆叠于最底层的金属层上方，且电性连接影像感测元件。
如图3所示，在上述衬底102上设置盖板108。在一实施例中，在上述 盖板108上形成例如环氧树脂(epoxy)、聚酰亚胺树脂(polyimide; PI)、 光致抗蚀剂(photoresist)材料的支撑部110。接着，在上述支撑部110上涂 布例如含有环氧树脂的粘合剂112后，将此盖板108接合于上述衬底102的 上方，以在盖板108与衬底102之间形成间隙114。上述盖板108较佳可以 是玻璃、石英(quartz)或其它合适材质的透明基板。此外，上述盖板108 也可以是例如聚酯类(polyester)的高分子材料。
在另一实施例中(图中未示)，也可以将支撑部110形成于衬底102上， 接着，在支撑部110的上方涂布粘合剂112。之后，在支撑部110上方设置 上述盖板108，以将盖板108接合于衬底102上。
在完成上述接合步骤后，接着，薄化上述衬底102。在一实施例中，利 用例如化学机械研磨(chemical mechanical polishing)法的方式，对此衬底 102的背面进行研磨步骤，以将衬底102薄化至合适的厚度。在薄化步骤后， 衬底102的厚度较佳可以是小于150微米(pm)。在完成上述薄化步骤之后， 接着，对衬底102的背面进行刻痕(notching)步骤，以在衬底102之中形成 沟槽116，如图4所示。
在图4中，接着，在上述衬底102之中形成沟槽绝缘层(trench isolation) 122。在一实施例中，经由干式蚀刻(dry-etching)步骤，蚀刻衬底102的背 面，以在此衬底102之中形成沟槽118，且沟槽118围绕一部分的衬底102。 接着，在衬底102的背面上沉积例如氧化硅(silicon oxide)、氮化硅(silicon nitride)、氮氧化硅(silicon oxynitride)或其它合适的绝缘材料的绝缘层120， 且此绝缘层120还延伸至沟槽U8之中，以形成沟槽绝缘层122，及由沟槽 绝缘层122所围绕的隔离区域(isolation region) 119。可以了解的是，在进 行上述干式蚀刻步骤前，可以先在衬底102的背面上形成图案化光致抗蚀剂 (图中未示)，以遮蔽部分衬底102，并暴露出要除去的部分衬底102。
在另一实施例中，也可以利用激光钻孔(laser drill)的方式，在形成沟 槽118之后，接着，再在沟槽118之中形成绝缘层120，以在衬底102之中 形成上述沟槽绝缘层122及隔离区域119。值得注意的是，上述沟槽绝缘层 122所围绕的隔离区域119位于对应金属层106下方的衬底102。
在图5中，接着，在上述隔离区域119内的衬底102之中形成导通孔(via
hole) 128。在一实施例中，首先，除去部分覆盖隔离区域119内的绝缘层120， 以暴露隔离区域199内的衬底102的表面。接着，利用例如干式蚀刻、激光 钻孔或其它合适的方式，在隔离区域119内的衬底102之中形成孔洞124。 之后，在上述衬底102的背面上形成导电层126，且此导电层126还延伸至 上述孔洞124之中，以形成与金属层106电性连接的导通孔128。值得注意 的是，上述沟槽绝缘层122围绕此导通孔128，以隔离此导通孔128。
在一实施例中，形成上述导电层126的方式可以是利用例如是溅镀 (sputtering)、蒸f度(evaporating)、电f度(electroplating)或"f七学f度(electroless plating)的方式，在衬底102的背面上顺应性地形成例如铝、铜或镍(nickel) 的导电材料层(图中未示)，且此导电材料层还延伸至孔洞124之中，以电 性连接金属层106。接着，使用光刻及蚀刻(photolithography/etching)工艺， 将上述导电材料层图案化，以形成上述导电层126及导通孔128。值得注意 的是，经由上述图案化导电材料层的步骤，可重新布局(redistributed process) 后续形成的影像感测元件封装体的信号传导路线。
图6是显示图5中的影像感测元件封装体的衬底背面的正视图。在图6 中，省略部分在图5中己完成的元件，以清楚简洁地进行说明。如图6所示， 沟槽116将衬底102划分为多个晶粒。在每一晶粒内包含有形成影像感测元 件104 (如图5所示)的影像感测元件区域130，如图6的虚线所示。此外， 在上述影像感测元件区域130外围的区域形成有沟槽绝缘层122、隔离区域 119及导通孔128。在图6中，沟槽绝缘层122围绕上述隔离区域119，且上 述导通孔128形成于隔离区域119内的衬底102之中。也就是说，沟槽绝缘 层122不但围绕隔离区域119，同时也围绕导通孔128。
值得注意的是，在图6中，虽然仅显示少数个沟槽绝缘层122及导通孔 128，可以了解的是，沟槽绝缘层122及导通孔128围绕上述影像感测元件区 域130。另夕卜，在图6中，沟槽绝缘层122所围绕的隔离区域119的外形呈 矩形，然而，沟槽绝缘层122所围绕的隔离区域119的外形也可以是圆形。 也就是说，沟槽绝缘层122与导通孔128呈同心圆。
在图7中，接着，在衬底102的背面上涂布覆盖部分导电层126的阻焊 膜132，且图案化此阻焊膜132，以暴露部分导电层126。之后，在导电层126 形成焊料球体134，且焊料球体134经由导通孔128电性连接金属层106。在一实施例中，在形成阻焊膜132后，在暴露的导电层126上涂布焊料。接着， 进行回焊(reflow)步骤，以形成上述焊料球体134。在完成上述步骤后，利 用切割刀片(cutter)沿着个别晶粒的预切割线切割出个别晶粒，以完成影像 感测元件封装体150的制作。在另一实施例中，也可以经由干式蚀刻的方式 切割个别晶粒，以完成影像感测元件封装体的制作。
图7显示根据本发明实施例的影像感测元件封装体150的剖面图。在图 7中，提供上方形成有影像感测元件104及金属层106的衬底102。在此衬底 102之中，形成有沟槽绝缘层122，且此沟槽绝缘层122围绕部分的衬底102， 以形成隔离区域119。如图7所示，导通孔128形成于上述隔离区域119之 中，且将金属层106及后续形成的焊料球体134电性连接。之后，在衬底102 的上方设置盖板108。
根据本发明实施例的影像感测元件封装体，由于导电层电性连接形成于 隔离区域内的导通孔。使得影像感测元件的信号可经由金属层、导通孔及导 电层传导至外部，而不需绕过形成影像感测元件的衬底的外侧。因此，可縮 短影像感测元件的信号传导路径。另外，由于信号传导路径不需形成于影像 感测元件封装体的外侧，因此，也可降低导电层在制作过程中损伤的问题。
图8显示根据本发明实施例的制作影像感测元件封装体的流程图。在图 8中，首先，提供上方形成有影像感测元件及金属层的衬底，如步骤S5;接 着，将盖板接合于上述衬底上，如步骤S10;之后，薄化上述衬底，如步骤 S15;接着，在衬底之中形成沟槽绝缘层，且此沟槽绝缘层围绕部分衬底， 以形成隔离区域，如步骤S20;然后，在上述隔离区域内的衬底之中形成导
通孔，如步骤S25;之后，在上述衬底的背面上形成焊料球体，且经由上述 导通孔电性连接影像感测元件，如步骤S30;最后，进行切割步骤，以完成
影像感测元件封装体，如步骤S35。
值得注意的是，由于上述衬底经过薄化步骤处理，所以可减少后续形成 的影像感测元件封装体的整体厚度。因此，根据本发明实施例的制作的影像 感测元件封装体具有相对较小的尺寸。此外，由于不需贴附芯片至承载板的 工艺，以及现有技术预先分离芯片的蚀刻步骤，因此，也可以简化影像感测 元件封装体的制作流程。
虽然本发明己以较佳实施例公开如上，然而其并非用以限定本发明，任
何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，应可作一定的改动与修 改，因此本发明的保护范围应以所附权利要求范围为准。
权利要求
1.一种影像感测元件封装体，包含衬底，其上方形成有影像感测元件；金属层，形成于该衬底上，且电性连接至该影像感测元件；多个沟槽绝缘层，形成于该衬底之中；多个隔离区域，位于该衬底之中，其中各所述沟槽绝层围绕各所述隔离区域；导通孔，形成于各该隔离区域内的该衬底之中，且该导通孔电性连接至该金属层；以及焊料球体，设置于该衬底的背面上，且经由该导通孔电性连接该影像感测元件。
2. 如权利要求1所述的影像感测元件封装体，其中该衬底的厚度小于 150微米。
3. 如权利要求1所述的影像感测元件封装体，其中各所述隔离区域位于 对应该金属层下方的衬底之中。
4. 如权利要求1所述的影像感测元件封装体，其中所述隔离区域的外形 包含圆形或矩形。
5. 如权利要求1所述的影像感测元件封装体，还包含支撑部，形成于 该盖板与该衬底之间。
6. 如权利要求1所述的影像感测元件封装体，还包含导电层，形成于该衬底的背面，且电性连接该导通孔与该焊料球体；以及阻焊膜，形成于该导电层上。
7. —种影像感测元件封装体的制作方法，包括 提供上方形成有影像感测元件及金属层的衬底； 接合盖板于该衬底上；薄化该衬底；在该衬底之中形成沟槽绝缘层，且该沟槽绝缘层围绕一部分的该衬底， 以形成隔离区域； 在该隔离区域内的该衬底之中形成导通孔，且该导通孔电性连接该金属层；在该衬底的背面上形成焊料球体，且该焊料球体电性连接该影像感测元件。
8. 如权利要求7所述的影像感测元件封装体的制作方法，其中接合该盖 板还包括在该盖板上形成支撑部；以及在该支撑部上涂布粘合剂，且将该盖板接合于该衬底上。
9. 如权利要求7所述的影像感测元件封装体的制作方法，其中形成该沟 槽绝缘层包括在该衬底之中形成沟槽；在该沟槽之中填充绝缘材料，以形成该沟槽绝缘层。
10. 如权利要求9所述的影像感测元件封装体的制作方法，其中形成该 沟槽是以激光钻孔或干式蚀刻的方式完成的。
11. 如权利要求7所述的影像感测元件封装体的制作方法，其中形成该 导通孔的方式包括在该隔离区域之中形成孔洞；以及在该衬底的背面上形成导电层，且该导电层延伸至该孔洞之中，以形成 该导通孔。
全文摘要
本发明提供一种影像感测元件封装体及其制作方法。上述影像感测元件封装体包含上方形成有电性连接金属层的影像感测元件的衬底；形成于该衬底中、且围绕部分衬底的多个沟槽绝缘层；形成于隔离区域内的衬底中且电性连接金属层的导通孔；以及经由导通孔电性连接影像感测元件的焊料球体。在上述影像感测元件封装体中，由于焊料球体可经由形成于隔离区域内的导通孔电性连接影像感测元件，所以影像感测元件的信号可经由金属层及导通孔传导至外部，不需绕过形成影像感测元件的衬底的外侧。因此，可缩短影像感测元件的信号传导路径。此外，衬底经薄化步骤处理，所以可降低衬底的厚度。因此，也可缩小影像感测元件封装体的尺寸。
文档编号H01L21/02GK101369591SQ20071014165
公开日2009年2月18日 申请日期2007年8月17日 优先权日2007年8月17日
发明者钱文正, 黄旺根 申请人:精材科技股份有限公司