本实用新型的各方面整体涉及芯片级封装。更具体的实施方式涉及模塑图像传感器芯片级封装。
背景技术：
图像传感器通过响应于入射电磁辐射传送信号来传达与图像有关的信息。图像传感器用于多种设备中，包括智能电话、数码相机、夜视设备、车辆、医疗成像器和许多其他设备。图像传感器有时被封装在涉及模塑工艺的半导体封装中。
技术实现要素：
模塑图像传感器芯片级封装的实施方式可包括具有第一侧和第二侧的图像传感器。第一腔壁和第二腔壁可耦接到图像传感器的第一侧并从所述第一侧延伸。第一腔壁和第二腔壁可在图像传感器上方形成腔。透明层可耦接到第一腔壁和第二腔壁。重新分布层(RDL)可耦接到图像传感器的第二侧。至少一个互连件可直接耦接到RDL。模塑材料可包封RDL的一部分、图像传感器的一部分、所述第一腔壁的一侧、所述第二腔壁的一侧以及透明层的一部分。
模塑图像传感器芯片级封装的实施方式可包括以下各项中的一项、全部或任一项：
模塑材料可沿着RDL的一部分、所述第一腔壁的一侧、所述第二腔壁的一侧以及透明层的一部分延伸。
模塑材料可形成与图像传感器平行的层，并且在垂直于图像传感器的方向上沿着RDL的一部分、所述第一腔壁的一侧、所述第二腔壁的一侧以及透明层的一部分延伸。
模塑材料可延伸到透明层中所形成的凹槽中。
互连件可为以下各项中的一种：焊球、柱、铜球、金球以及它们的任何组合。
模塑材料可为可层压模塑材料。
形成模塑图像传感器芯片级封装的方法的实施方式可包括提供具有第一侧和第二侧的晶圆。晶圆可具有多个图像传感器。该方法可包括将晶圆的第一侧耦接到多个腔壁的第一侧，以及将透明层耦接到多个腔壁的第二侧。该方法还可包括将重新分布层(RDL)耦接到晶圆的第二侧。该方法可包括形成RDL上的互连件、每个图像传感器之间的多个凹口，其中多个凹口从图像传感器延伸到透明层中。该方法还可包括将模塑材料设置在互连件阵列上方以包封RDL的一部分，以及用模塑材料填充多个凹口。该方法可包括在多个凹口中的每个凹口处切割每个图像传感器以形成多个芯片级封装。
形成模塑图像传感器芯片级封装的方法的实施方式可包括以下各项中的一项、全部或任一项：
切割每个图像传感器可包括形成延伸到透明层的凹槽中的模塑材料层。
用模塑材料填充多个凹口可包括沿着RDL的一部分、多个腔壁中的每个腔壁的一侧以及透明层的一部分延伸模塑材料。
模塑材料可为固体模塑材料和液体模塑材料中的一种。
模塑材料可为可层压的。
将模塑材料设置在互连件阵列上方可包括在真空条件下对模塑材料进行层压。
所形成的凹口可终止于透明层。
互连件阵列可包括以下各项中的一种：球栅阵列、矩栅阵列、针栅阵列、柱栅阵列以及它们的任何组合。
形成芯片级封装的方法的实施方式可包括提供具有第一侧和第二侧的晶圆。晶圆可具有多个图像传感器。该方法可包括将晶圆的第一侧耦接到多个腔壁的第一侧，以及将透明层耦接到所述多个腔壁的第二侧。该方法还可包括将重新分布层(RDL)耦接到晶圆的第二侧，以及形成RDL上的互连件。该方法可包括形成每个图像传感器之间的多个凹口，其中多个凹口从图像传感器延伸到透明层中。该方法还可包括将模塑材料设置在互连件阵列上方，以及对模塑材料进行层压以将互连件阵列按压穿过模塑材料，从而包封RDL的一部分。该方法还可包括将模塑材料层压到多个凹口中的每个凹口中，以及在多个凹口中的每个凹口处切割每个图像传感器以形成多个芯片级封装。
形成芯片级封装的方法的实施方式可包括以下各项中的一项、全部或任一项：
切割每个图像传感器可包括形成延伸到透明层的凹槽中的模塑材料层。
用模塑材料填充多个凹口可包括沿着RDL的一部分、多个腔壁中的每个腔壁的一侧以及透明层的一部分延伸模塑材料。
可在30-100摄氏度之间的温度和0-50MPa之间的压力下对模塑材料进行层压。
互连件阵列可包括以下各项中的一种：球栅阵列、矩栅阵列、针栅阵列、柱栅阵列以及它们的任何组合。
对于本领域的普通技术人员而言，根据具体实施方式以及附图并根据权利要求书，上述以及其他方面、特征和优点将会显而易见。
附图说明
将在下文中结合附图来描述各实施方式，其中类似标号表示类似元件，并且：
图1、图2、图3、图4是CSP的各种实施方式的剖面侧视图；
图5A、图5B、图5C、图5D、图5E、图5F、5G是形成CSP的各个步骤的图示；
图6是示出形成CSP的工艺的流程图；并且
图7是描绘隐形切割技术的图示。
具体实施方式
本公开、其各方面以及实施方式并不限于本文所公开的具体部件、组装工序或方法元素。本领域已知的符合预期的模塑图像传感器芯片级封装(CSP)的许多附加部件、组装工序和/或方法元素将显而易见地与本公开的特定实施方式一起使用。因此，例如，尽管本实用新型公开了特定实施方式，但是此类实施方式和实施部件可包括符合预期操作和方法的本领域已知用于此类模塑图像传感器CSP以及实施部件和方法的任何形状、尺寸、样式、类型、模型、版本、量度、浓度、材料、数量、方法元素、步骤等。
现在参见图1，示出了CSP的实施方式的剖面侧视图。CSP包括具有第一侧4和第二侧6的图像传感器2。
在图1所示的实施方式中，图像传感器的第一侧4可耦接到第一腔壁8和第二腔壁10，并且在图像传感器上方形成腔12。在该实施方式中，腔壁8和10的外边缘与图像传感器的外边缘齐平，然而，在其他实施方式中，图像传感器的外边缘可悬伸出腔壁，或腔壁可延伸超过图像传感器的外边缘。作为非限制性示例，腔壁可由密封剂、模塑聚合物、玻璃纤维环氧树脂、树脂或它们的任何组合制成。
透明层14耦接到第一腔壁8和第二腔壁10。透明层14可使用一个或多个耦接物(作为非限制性示例，其可为焊料、胶粘剂、粘合剂、胶带等)耦接到腔壁。在各种实施方式中，透明层可为玻璃材料或其他透明和/或半透明材料。在图1所示的实施方式中，透明层14中形成有第一凹槽16和第二凹槽18。在一个实施方式中，凹槽可深达数十微米至数百微米，而在其他变型形式中，凹槽可比该范围更浅或更深。凹槽的宽度也可有所变化。在各种实施方式中，凹槽宽达数微米且窄达五微米，而在其他实施方式中，凹槽比数微米更宽且比五微米更窄。在各种实施方式中，透明材料可具有单个凹槽或根本没有凹槽。
重新分布层(RDL)20耦接到图像传感器的第二侧6，如图1所示。在各种实施方式中，CSP可不包括RDL，而是与图像传感器的连接可与图像传感器自身直接建立。
至少一个互连件可直接耦接到RDL 20。在图1所示的示例中，第一互连件22和第二互连件24耦接到RDL 20。在各种实施方式中，单个互连件耦接到RDL，而在其他实施方式中，多于两个互连件耦接到RDL。在没有RDL的实施方式中，一个或多个互连件可直接耦接到图像传感器。作为非限制性示例，至少一个互连件可为球、引脚、柱或其他导电/导热互连设备。在互连件为球的实施方式中，作为非限制性示例，该球可为焊球、铜球、金球以及它们的任何组合。
模塑材料可包封CSP的部分以免受机械损伤和湿气的影响，尤其是在CSP的侧壁及互连件与RDL之间的相交部分处。如图所示，模塑材料未完全包封这些互连件。在图1所示的实施方式中，模塑材料26包封RDL 20的一部分、图像传感器2的一部分、每个腔壁的一侧以及透明层14的一部分。在该实施方式中，模塑材料26覆盖互连件与RDL之间的任何外部交点，以及RDL 20与图像传感器2、图像传感器2与腔壁、以及腔壁与透明层14之间的任何外部交点。在各种实施方式中，模塑材料26可形成与图像传感器2平行的层，并且在垂直于图像传感器的方向上沿着RDL 22的一部分、图像传感器2的两侧、每个腔壁的一侧以及透明层14的一部分延伸。在其他实施方式中，模塑材料26可不沿着图像传感器2的两侧或不沿着每个腔壁的一侧延伸。模塑材料26可部分地或完全地延伸到凹槽16和18中。在各种实施方式中，作为非限制性示例，模塑材料可为可层压的(能够被层压的)模塑材料、固体模塑材料、液体模塑材料以及它们的任何组合。
现在参见图2，示出了CSP的另一个实施方式的剖面侧视图。在该实施方式中，RDL 28耦接到图像传感器30的侧壁并覆盖这些侧壁。在该实施方式中，由于RDL 28覆盖图像传感器30的侧壁，因此模塑材料仍然形成与图像传感器30的侧壁耦接(尽管并非直接地)的层。
现在参见图3-图4，示出了CSP的各种实施方式的剖面侧视图。在各种实施方式中，图像传感器和图像传感器的侧壁可在形状、尺寸及相对于第一腔壁和第二腔壁的位置上有所变化。在图3中，图像传感器的侧壁是阶梯状的，并且模塑复合物沿着阶梯状图像传感器的形状延伸，以及沿着RDL层向下延伸到透明层的凹槽中。在图4中，已在图像传感器的一侧/周边中形成凹槽，模塑材料在该凹槽中延伸。如图3和图4那样的各种实施方式可用于进一步有助于使模塑材料与图像传感器接合，并且在封装的下游加工和/或操作期间进一步防止湿气或其他污染物进入。
现在参见图5A-图5G，这些图示出了形成模塑图像传感器CSP的方法。参见图6的过程树的框32，该方法包括提供CSP晶圆结构。图5A中示出了CSP晶圆结构。提供CSP晶圆结构的方法包括提供具有第一侧42和第二侧44的晶圆40。晶圆40包括多个图像传感器。该方法包括将晶圆的第一侧42耦接到多个腔壁46的第一侧。在图5A所示的实施方式中，腔壁并不完全等距地间隔开，然而，在各种实施方式中，腔壁可为等距的。腔壁相对于彼此而言可为或可不为相同的尺寸。多个腔壁可由如本文此前公开的多种材料中的任何一种材料制成。
该方法包括将透明层48耦接到多个腔壁的第二侧。透明层可由玻璃或任何其他透明材料制成。图5A中示出了透明层。
该方法包括将RDL 50耦接到晶圆的第二侧44。该方法还包括在RDL 50上形成互连件阵列52。图5A示出了在互连件阵列52形成之后所得的结构。作为非限制性示例，互连件阵列可包括以下各项中的一种：球栅阵列、矩栅阵列、针栅阵列、柱栅阵列以及它们的任何组合。在使用球栅阵列的实施方式中，作为非限制性示例，球栅阵列可包括焊料、金、铜、不同的导电材料或它们的任何组合。在各种实施方式中，电镀、化学镀、蚀刻和任何其他加工步骤可参与形成互连件阵列。
形成CSP的方法包括在每个图像传感器之间形成多个凹口，如由图6的框34和图5B-图5C所表示。可在RDL上(或如果没有RDL，则在晶圆上)形成划线以有利于形成多个凹口，如图6的框34(a)所指示。参见图5C，通过切割穿过RDL 50、穿过晶圆40并进入透明层48中来形成凹口54。在该实施方式中，如图6的框34(b)所指示，凹口切入透明层48中，但不穿过透明层48。在图5B所示的实施方式中，凹口不切割穿过腔壁，而是凹口正好形成在两个相邻腔壁之间。然而，在各种实施方式中，可通过切割穿过RDL、晶圆、单个腔壁的一部分并切入透明层中来形成凹口。在这些实施方式中，穿过其中形成凹口的单个腔壁在凹口形成时变成两个腔壁。
在各种实施方式中，通过锯或激光形成凹口，如图6的框34(c)所指示。因此，凹口与形成凹口的锯片或激光的宽度一样宽，并且在各种实施方式中，可比形成凹口的锯或激光的宽度更宽。在具体实施方式中，凹口为十微米宽或更宽。在各种实施方式中，凹槽16和18的宽度可大于5μm。
形成CSP的方法包括模塑工艺，如图6的框36所指示。参见图5D，该方法具体包括将模塑材料56设置在互连件阵列52上方以包封RDL 50的一部分。模塑材料56以使得互连件阵列按压穿过模塑材料并包封RDL的一部分的方式施加到CSP晶圆结构，如图5E所示。互连件阵列在刺穿模塑材料时被部分地暴露。在各种实施方式中，设置模塑材料包括对模塑材料进行层压以将互连件阵列按压穿过模塑材料。模塑材料50可形成与晶圆40平行的层。在图5E所示的实施方式中，模塑材料50可覆盖互连件阵列52与RDL 50之间的任何外部交点。
该方法还包括用模塑材料56填充多个凹口，如图5E所示。在所示实施方式中，多个凹口被模塑材料完全填充，然而，在各种实施方式中，多个凹口可仅被基本上填充或被部分填充。在各种实施方式中，模塑材料56沿着RDL 50的一部分、多个腔壁中的每个腔壁的一侧以及透明层48的一部分延伸。特定实施方式中的模塑材料56覆盖多个凹口内的RDL 50与晶圆40、晶圆40与腔壁、以及腔壁与透明层48之间的任何交点。
模塑材料可为固体模塑材料或液体模塑材料，如图6的框36(b)所指示。模塑材料56还可为可层压模塑材料，如图6的框36(a)所指示。在各种实施方式中，可在真空条件下施加模塑材料，如图6的框36(d)所指示。在其他实施方式中，可使用加热、加压或加热和加压的组合来施加模塑材料，如图6的框36(c)所指示。在对模塑材料进行层压的实施方式中，形成CSP的方法可包括在约30至约100摄氏度的温度和约0MPa至约50MPa的压力下对模塑材料进行层压。
形成CSP的方法包括在多个凹口中的每个凹口54处切割晶圆40中的每个图像传感器，如图5F和图6的框38所指示。在各种实施方式中，在形成延伸到透明层48的凹槽58中的模塑材料层之后进行图像传感器的切割，如图5G所示。在切割期间，将通过切割工艺切掉多个凹口中的模塑材料的一部分。
该方法可包括使用锯或激光切割图像传感器。施加到CSP晶圆结构并用于切割图像传感器的锯或激光的宽度小于如本文所述的多个凹口的宽度。在各种实施方式中，可使用隐形切割技术切割图像传感器。现在参见图7，示出了隐形切割技术的描绘。将激光60通过聚焦透镜62投影并施加到晶圆64，以使光聚焦到晶圆中的预定深度处。产生的热量所形成的力起到切割各个芯片或图像传感器的作用。可使用隐形切割使光聚焦到凹口下面的晶圆中，以防止在切割工艺期间因接收过多聚焦激光而使凹口材料被烧焦或以其他方式被损坏。由于晶圆接收聚焦光，切割作用将聚焦于晶圆，从而允许每个CSP先在晶圆级分开，然后使各个凹口中的模塑材料分开。
形成芯片级封装的方法可包括提供具有第一侧和第二侧的晶圆。晶圆可包括多个图像传感器。该方法还可包括将晶圆的第一侧耦接到多个腔壁的第一侧。晶圆还可包括将透明层耦接到多个腔壁的第二侧。重新分布层(RDL)可耦接到晶圆的第二侧。可在RDL上形成互连件阵列。可在每个图像传感器之间形成多个凹口。多个凹口可从图像传感器延伸到透明层中。模塑材料可设置在互连件阵列上方以包封RDL的一部分。可用模塑材料填充多个凹口。可在多个凹口中的每个凹口处切割每个图像传感器以形成多个芯片级封装。
切割每个图像传感器还可包括形成延伸到透明层的凹槽中的模塑材料层。
用模塑材料填充多个凹口还可包括沿着RDL的一部分、多个腔壁中的每个腔壁的一侧以及透明层的一部分延伸模塑材料。
模塑材料可为固体模塑材料和液体模塑材料中的一种。
模塑材料可为可层压的。
将模塑材料设置在互连件阵列上方还可包括在真空条件下对模塑材料进行层压。
所形成的凹口可终止于透明层。
互连件阵列可包括球栅阵列、矩栅阵列、针栅阵列、柱栅阵列或它们的任何组合。
形成芯片级封装的方法可包括提供包括第一侧和第二侧的晶圆。晶圆可包括多个图像传感器。晶圆的第一侧可耦接到多个腔壁的第一侧。重新分布层(RDL)可耦接到晶圆的第二侧。可在RDL上形成互连件阵列。可在每个图像传感器之间形成多个凹口。多个凹口可从图像传感器延伸到透明层中。模塑材料可设置在互连件阵列上方。该方法还可包括对模塑材料进行层压以将互连件阵列按压穿过模塑材料，从而包封RDL的一部分。可将模塑材料层压到多个凹口中的每个凹口中。可在多个凹口中的每个凹口处切割每个图像传感器以形成多个芯片级封装。
切割每个图像传感器还可包括形成延伸到透明层的凹槽中的模塑材料层。
用模塑材料填充多个凹口还可包括沿着RDL的一部分、多个腔壁中的每个腔壁的一侧以及透明层的一部分延伸模塑材料。
可在30-100摄氏度之间的温度和0-50MPa之间的压力下对模塑材料进行层压。
互连件阵列可包括球栅阵列、矩栅阵列、针栅阵列、柱栅阵列或它们的任何组合。
在以上描述中提到模塑图像传感器CSP的具体实施方式以及实施部件、子部件、方法和子方法的地方，应当显而易见的是，可在不脱离其实质的情况下进行多种修改，并且这些实施方式、实施部件、子部件、方法和子方法可应用于其他CSP。