一种薄型影像芯片封装结构及其制作方法与流程

本发明涉及一种半导体封装技术，尤其涉及一种影像芯片晶圆级封装技术。

背景技术：

影像传感器又称感光器件，是摄影机和数码相机的核心。而影像传感器的作用是将光进行转换，转化为电压信息最终成像。传统影像传感器结构中，感光二极管作为受光单元位于整个芯片的最下层，光线通过微透镜后还需要经过色滤层和电路层才能到达受光面，中途光线必然会遭到部分损失。此外，由于一般影像芯片包含有感光区和集成电路区，集成电路区所占面积随着像素增加而增加，一般可超过感光区，这样光线进入受光单元前，会被集成电路遮挡，将造成感光区效率低，芯片整体面积过大，导致封装成本上升和良率下降。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提出一种影像芯片的封装结构及其制作方法，在含有若干影像芯片的晶圆的功能面键合一基板，在基板上形成开口，暴露出影像芯片的焊垫，设置导电线路将焊垫电性连到基本背面，且将晶圆磨到足够薄而使得非功能面可透光，封装完毕切割形成影像芯片封装结构。

本发明采用的技术方案是一种影像芯片的封装结构及其制作方法，其中，一种影像芯片的封装结构，该结构包括至少一影像芯片，至少一基板，所述影像芯片含有功能面和与功能面相对的非功能面，所述的功能面含有焊垫，所述的基板正面包括含有围堰，所述影像芯片功能面与所述基板正面围堰粘结，基板上围堰部分覆盖影像芯片的焊垫，所述基板背面形成有暴露影像芯片焊垫的开口，所述开口内壁及基板背面设导电线路，所述导电线路将影像芯片焊垫电性引到基板背面，所述影像芯片的厚度为2μm～3μm。

基于影像芯片的封装结构进行的一种影像芯片封装结构的制作方法，包括如下步骤：提供一晶圆，该晶圆含有若干影像芯片单元，各影像芯片单元正面含有功能区及焊垫；提供一正面设有若干围堰的基板，将晶圆功能面与基板正面粘结，且基板上围堰部分覆盖晶圆上各影像芯片的焊垫；在基板背面形成开口；在所述基板背面、所述开口内壁形成暴露焊垫的绝缘层；所述绝缘层上形成图形化的导电线路；所述导电线路上形成保护层，保护层上形成有焊盘开口；所述焊盘开口形成导电结构；将一载板与基板背面进行临时键合；在晶圆的非功能面进行研磨，研磨至2μm～3μm；研磨后，在晶圆上各影像芯片非功能面做微透镜，微透镜对应各影像芯片的功能区；将临时键合的载板去除，切割形成单颗影像芯片封装体。

与现有技术相比较，本发明具有如下有益效果。

本发明提供一种影像芯片的封装结构及其制作方法，可以将提供的影像传感器，通过改变封装方式，使之感光二极管先受光，再经过电路层，避免电路层对光线的遮挡，提高光线接收率；采用硅作为封装基板，硅是热的良导体，因此采用硅基板使得器件的导热性能可以明显改善，从而延长了器件的寿命；影像芯片与硅基板均减薄，使得封装后产品封装体积大大减小；在键合后的硅基板背面形成开口，避免在影像芯片上做制程，造成芯片上应力过大而降低芯片的可靠性，从而提高产品良率，同时降低封装成本。

附图说明

图1为本发明影像芯片晶圆的剖面结构示意图；

图2a为本发明硅基板上形成围堰后的剖面结构示意图；

图2b为本发明硅基板上形成的围堰结构的俯视示意图；

图3为本发明晶圆功能面与硅基板正面粘结后的剖面结构示意图；

图4为本发明基板背面减薄后的剖面结构示意图；

图5为本发明基板背面形成开口后的剖面结构示意图；

图6为本发明基板背面开口处形成绝缘层后的剖面结构示意图；

图7为本发明绝缘层上形成导电线路后的结构示意图；

图8为本发明导电线路上形成保护层后的剖面结构示意图；

图9为本发明保护层开口处形成导电结构后的结构示意图；

图10为本发明基板与载板临时键合后的结构示意图；

图11为本发明影像芯片背面研磨并做微透镜后的结构示意图；

图12为本发明盖板解键合后芯片的结构示意图；

图13为本发明单颗影像芯片的结构示意图。

图中：

100---晶圆101---焊垫102---功能区

103---微透镜104---影像芯片200---硅基板

201---围堰3---粘结剂4---开口

202---绝缘层203---导电线路204---保护层

205---导电结构500---载板600---临时键合胶

具体实施方式

为使本发明能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。为方便说明，实施例附图的结构中各组成部分未按正常比例缩放，故不代表实施例中各结构的实际相对大小。

如图13所示，本发明公开的一种晶圆级影像芯片的封装结构，该封装结构包括影像芯片104、基板200。所述影像芯片104含有功能面和与功能面相对的非功能面，所述功能面含有焊垫101，所述基板200正面含有围堰201，所述影像芯片104功能面与所述基板200正面围堰粘结，基板上围堰部分覆盖影像芯片的焊垫，在所述基板200背面形成开口4，所述开口4位于焊垫101上，所述开口4和所述焊垫101上形成有暴露焊垫的绝缘层202、连接焊垫的导电线路层203、覆盖导电线路的保护层204，所述导电线路203与所述焊垫101电性连接。所述基板200背面开口处形成有导电结构205。影像芯片104厚度约2μm～3μm，影像芯片非功能面上做有微透镜103。

优选地，所述基板200为硅基板、玻璃基板的一种或其他硬质基板。

优选地，基板200尺寸不小于影像芯片104的尺寸。

在其他实施例中，可以有两个或两个以上的影像芯片键合到一个基板上，形成双影像芯片封装结构，或者阵列影像芯片封装结构，以增加封装体的功能，提高影像芯片的拍摄质量。

以下结合图1-13分对一种影像芯片的封装结构的制作方法进行介绍。

如图1所示，为本发明一晶圆100的剖面结构示意图，所述晶圆包含有若干影像芯片104单元，各影像芯片单元含有功能面和与其相对的非功能面，所述功能面含有焊垫101和功能区102。

如图2所示，为本发明所述基板200的剖面结构示意图，所述基板200包括含有围堰201的正面和与其相对的背面，优选地，所述围堰201的材质为非导电聚合物。

如图3所示，将所述晶圆100与所述基板200进行键合的剖面结构示意图，粘结材料可以为非导电聚合物、聚合物胶水或膜，所述粘结材质可以涂覆在基板200正面。

如图4所示，将基板200背面减薄。

优选地，使所述基板200背面减薄的方法主要为磨削、研磨、干式抛光、化学机械平坦工艺、电化学腐蚀、湿法腐蚀、等离子增强化学腐蚀等中的一种或多种结合。

如图5所示，在所述基板200背面形成开口4，所述开口4位于芯片焊垫上方。

优选地，形成所述开口4的方式可以是切割、刻蚀中的一种或结合，所述开口可以由第一开口和第二开口组成。

优选地，所述开口4的形状可以是矩形、梯形或其他形状，本实施例中采用梯形开口。

如图6所示，在所述基板200背面和所述开口4形成绝缘层202，并使芯片焊垫101暴露出来。

优选地，所述绝缘层202的材质可以为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或者绝缘树脂，绝缘层202的制备采用低温化学气相沉积聚合物喷涂或聚合物旋涂的方法。

优选地，使所述芯片焊垫101暴露出来的方法可以是激光、切割，刻蚀中的一种，如绝缘层是光刻胶材料，还可以采用曝光显影的方式暴露出焊垫。

如图7所示，在所述绝缘层202上形成至少一层图形化的导电线路层203。至少一层导电线路203与芯片的焊垫101电性连接。具体实施时，每层导电线路203的材质可以是铜、镍、靶、金中的一种，形成导电线路的方法可以为电镀、化学镀、真空蒸镀法、化学气相沉积法中的一种。

如图8所示，在所示图像化的导电线路203上形成保护层204，并在所述保护层204预留出导电结构205的位置。

如图9所示，在所述保护层204预留出导电结构的位置形成导电结构205。

如图10所示，在基板200背面临时键合一载板500。

优选地，所述载板500的材质为玻璃、硅或其他硬质材料。

如图11所示，在晶圆100的非功能面进行研磨，研磨至2μm～3μm，使非功能面透光，并做微透镜103。

如图12所示，通过解键合去除基板200背面的载板500。

优选地，所述解键合方法可以是光解、热拆、化学溶解等。

如图13所示，将上述封装体切割形成单颗芯片。

以上实施例是参照附图，对本发明的优选实施例进行详细说明。本领域的技术人员通过对上述实施例进行各种形式上的修改或变更，但不背离本发明的实质的情况下，都落在本发明的保护范围之内。