CN102412256A

CN102412256A - 封装的图像传感器及形成方法、降低其眩光现象的方法

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Publication number: CN102412256A
Application number: CN2011103352352A
Authority: CN
Inventors: 李�杰
Original assignee: Galaxycore Shanghai Ltd Corp
Current assignee: Galaxycore Shanghai Ltd Corp
Priority date: 2011-10-28
Filing date: 2011-10-28
Publication date: 2012-04-11

Abstract

本发明提供了一种降低封装的图像传感器眩光现象的方法，所述封装的图像传感器包括具有感光区域与非感光区域的感光层，及位于所述感光层上的光学玻璃，所述光学玻璃包括位于感光区域上的第一区域与位于非感光区域的第二区域；所述方法包括：对位于所述光学玻璃进行处理，以在所述第二区域上形成吸光材料层，或使所述第二区域的表面粗糙度大于所述第一区域。本发明还提供一种封装的图像传感器及其形成方法。由于感光区域上方的光学玻璃正常透光，所以图像传感器完全可以正常工作；非感光区域上方的光学玻璃能够很好地吸收光线或使光线发生漫反射，进而可以有效降低眩光现象。

Description

封装的图像传感器及形成方法、降低其眩光现象的方法

技术领域

本发明属于图像传感器领域，尤其涉及一种降低封装的图像传感器眩光现象的方法。

背景技术

随着设计水平和工艺水平的提高，以CIS技术封装的CMOS图像传感器的图像品质得到大幅提高，应用范围越来越广。CIS的封装分为CLCC、PLCC、CSP、COB等等几种，其中CSP(Chip Scale Package)封装以成本低、良率高和减少板面占用的特点得到大量应用。CSP是目前为止CMOS和CCD影像传感器、光感应器和其他多种感应装置的晶圆级芯片尺寸大规模封装唯一可以利用的技术。这种封装的特点包括独特的微型尺寸，卓越的光学性能，和整体模组成本的降低，它可以用于多种终端客户的产品当中，包括移动电话，扫描仪，数码照相机等手提移动电子设备，医疗设备等。

图像传感器的CSP封装结构如图1所示，通常包括硅基底10、形成在硅基底上的感光层(未图示，其位于图1中硅基底10的表面)，及遮盖在感光层的光学玻璃30。其中，感光层与光学玻璃30之间可以设置如图中所示的空腔20，空腔20内设置有多个用于汇聚光线的微透镜25。感光层包括由多个感光单元覆盖的感光区域(其大***于微透镜25正下方)与位于边缘的非感光区域。硅基底10的另一面形成有多个BGA焊球40，以方便与外界电性连接。但是，在实践中发现，这样封装的图像传感器眩光现象较明显，影响图像质量。

因而，确有必要对上述缺陷进行改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种降低封装的图像传感器眩光现象的方法。

本发明的另一目的是提供一种形成封装的图像传感器的方法，其可以降低眩光现象。

本发明的再一目的是提供一种封装的图像传感器，其可以降低眩光现象。

为实现上述目的，本发明提供一种避免或降低封装的图像传感器眩光现象的方法，所述封装的图像传感器包括具有感光区域与非感光区域的感光层，及位于所述感光层上的光学玻璃，所述光学玻璃包括位于感光区域上的第一区域与位于非感光区域的第二区域；所述方法包括：

对位于所述光学玻璃的第二区域进行处理，以在所述第二区域上形成吸光材料层，或使所述第二区域的表面粗糙度大于所述第一区域。

可选的，在所述第二区域上形成吸光材料层的处理步骤，包括：

在所述光学玻璃上覆盖吸光材料；

利用掩模去除所述光学玻璃的所述第一区域上的吸光材料。

可选的，所述掩模为光刻胶。

在所述光学玻璃上形成图案化的光刻胶，所述光刻胶覆盖所述光学玻璃的所述第一区域，而暴露所述光学玻璃的所述第二区域；

在形成有光刻胶的光学玻璃上覆盖吸光材料；

去除所述光刻胶。

可选的，所述吸光材料层的材质为感光油墨。

可选的，使所述第二区域的表面粗糙度大于所述第一区域的处理步骤，包括：

利用掩模保护所述光学玻璃的所述第一区域，而暴露所述光学玻璃的所述第二区域；

利用干法或湿法刻蚀使所述第二区域粗糙化。

可选的，所述第二区域的所述光学玻璃表面粗糙度小于40um。

可选的，在所述干法刻蚀中，利用惰性气体、空气、氮气、氧气、氟碳化合物气体及碳氢化合物气体中的一种或多种作为等离子体源。

可选的，在所述干法刻蚀中，利用氩气与四氟化碳组成的混合气体作为等离子体源；在所述湿法刻蚀中，利用氢氟酸使所述第二区域粗糙化。

为实现上述目的，本发明还提供一种形成封装的图像传感器的方法，包括：

提供衬底；

在所述衬底上形成感光层，所述感光层具有感光区域与非感光区域；

在所述感光层上设置光学玻璃；

对所述光学玻璃执行如前所述的方法。

提供衬底；

将经前述方法处理过的光学玻璃设置在所述感光层上。

为实现上述目的，本发明另提供一种封装的图像传感器，包括：

感光层，包括非感光区域与设置有感光单元的感光区域；

光学玻璃，位于所述感光区域与所述非感光区域上；

吸光材料层，位于所述光学玻璃远离所述感光层的表面上，并暴露出感光区域，以使光线能够进入感光区域。

可选的，所述光学玻璃接近所述感光层的表面上也设置有吸光材料层。

可选的，所述封装的图像传感器为CSP封装型图像传感器。

可选的，所述图像传感器为CMOS图像传感器。

可选的，所述吸光材料层的材质是感光油墨。

可选的，所述吸光材料层是由用于吸收不同光线的多个层组成的多层结构。

感光层，包括非感光区域与设置有感光单元的感光区域；

光学玻璃，位于所述感光区域与所述非感光区域上，其中位于非感光区域上的光学玻璃区域的表面粗糙度大于位于感光区域上的光学玻璃区域。

可选的，位于非感光区域上的光学玻璃区域的表面粗糙度小于40um。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：由于感光区域上方的光学玻璃正常透光，所以图像传感器完全可以正常工作；非感光区域上方的光学玻璃能够很好地吸收光线或使光线发生漫反射，进而可以有效降低眩光现象。

附图说明

图1是CSP型封装的图像传感器的结构示意图。

图2至3是发明人给出的眩光现象产生原因的原理示意图。

图4是第一实施方式给出的降低眩光现象的方法流程图。

图5至7是依据图4所示方法形成封装的图像传感器的结构示意图。

图8是第二实施方式给出的降低眩光现象的方法流程图。

图9是光学玻璃与大气等离子体设备的示意图。

图10至11是依据图8所示方法形成封装的图像传感器的结构示意图。

具体实施方式

遭遇眩光现象严重而影响图像质量这一问题时，通常会被认为基本上是镜头的原因，因而通常仅会从镜头着手解决这一问题。但是，本发明人认为，对于在感光层上覆盖有光学玻璃的封装方式，眩光还有另外一个很重要的来源，那就是这层光学玻璃对入射光的反射。

图1中的光学玻璃30透光率很高，目的是在保护感光层的同时要使得入射光以最小的损失到达感光单元表面。但是，在现有的图像传感器模组中，镜头的成像范围70是一个圆形，它的光心和图像传感器感光区域的感光中心基本重合，如图2所示。为了保证图像传感器的图像输出没有暗角，一般来讲，镜头成像的半径要大于感光区域对角线的一半。这样必然会导致镜头的入射光落在感光层的感光区域之外的地方(即非感光区域)，而这部分光在透过CSP型封装图像传感器正面的光学玻璃30入射到感光单元表面的过程中，在不同材质的介面会发生反射，如图3所示。这部分反射光极有可能产生所谓的眩光(Flare)，影响图像质量。

基于上述认识，发明人提出一种避免或降低封装的图像传感器眩光现象的方法，所述封装的图像传感器包括具有感光区域与非感光区域的感光层，及位于所述感光层上的光学玻璃，所述光学玻璃包括位于感光区域上的第一区域与位于非感光区域的第二区域；所述避免或降低封装的图像传感器眩光现象的方法包括：对位于所述光学玻璃的第二区域进行处理，以在所述第二区域上形成吸光材料层，或使所述第二区域的表面粗糙度大于所述第一区域。实际的测试结果也表明，对光学玻璃进行的上述处理，即在所述第二区域上形成吸光材料层，或使所述第二区域的表面粗糙度大于所述第一区域，确实可以大幅减少眩光现象。

在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

第一实施方式

请参照图4，其是依照本发明第一实施方式的避免或降低封装的图像传感器眩光现象的方法的步骤流程图。首先，如步骤S11所示，提供半导体基底100，该半导体基底100上形成有感光层(未图示)。形成的结构如图5所示。由于产品自身功能设计的考量及封装的需要，感光层分为两个区域，位于中央、由多个感光单元组成的感光区域，及位于四周的非感光区域。在本实施例中，位于感光区域的感光单元是CMOS(互补金属氧化物导体)类型的感光单元。感光层上方还可以设置空腔120，空腔120内设置有多个用于汇聚光线的微透镜125，感光层的感光区域大***于微透镜125正下方。

如步骤S13所示，在感光层上设置或形成光学玻璃130，该光学玻璃130遮盖感光层的感光区域与非感光区域。形成的结构如图6所示。为后续描述的方便，位于感光区域上的光学玻璃130区域称之为第一区域，位于非感光区域上的光学玻璃130区域称之为第二区域。

而后，如步骤S15所示，对所述光学玻璃130进行处理，以在所述第二区域上形成吸光材料层160。形成的结构如图7所示。

这里形成吸光材料层160的处理步骤，具体可以包括：在所述光学玻璃130上覆盖吸光材料，覆盖的方法可以是物理气相沉积或化学气相沉积，较佳的吸光材料可以是感光油墨。在不影响整体性能的前提下，也可以选用其它常用的吸光材料。另外，为实现较佳的吸光效果，吸光材料层可以是由用于吸收不同光线的多个层组成的多层结构。之后，在吸光材料上旋涂光刻胶，图形化后仅在第二区域上保留光刻胶，利用图形化的光刻胶作为掩模，去除所述光学玻璃130的所述第一区域上的吸光材料；在去除完第一区域的吸光材料后，进而去除光刻胶。

也可以采用不同的方法形成上述吸光材料层160。比如，在所述光学玻璃130上形成图案化的光刻胶，所述光刻胶覆盖所述光学玻璃130的所述第一区域，而暴露所述光学玻璃130的所述第二区域；而后，在形成有光刻胶的光学玻璃上覆盖吸光材料。由于光刻胶的存在，第一区域上方不会有吸光材料覆盖。吸光材料层160形成后，可以利用湿法去除图形化的光刻胶。

对光学玻璃130进行上述处理后，如步骤S17所示，可以进行后续的步骤以将图像传感器封装好。这里的封装优选为CSP(Chip Scale Package)型封装。当然，也可以采用其它的封装方式。

本实施例中，光学玻璃130仅靠近入射光的一侧设置了吸光材料层160。但在其它实施例中，光学玻璃130的两侧都可以设置类似的吸光材料层160。

说明一点，这里是将光学玻璃130放置在感光层后，才在光学玻璃130上形成吸光材料层160。这并非必需，完全可以用另外的方式代替。比如，先对光学玻璃进行处理，使其后续用于遮盖非感光区域的部分形成吸光材料层；而后，直接将处理后的光学玻璃覆盖在感光层。由于吸光材料层的形成不会夹杂在图像传感器的形成与封装步骤中，因而这种方法可以避免吸光材料层的形成工艺影响到图像传感器。

第二实施方式

请参照图8，其是依照本发明第二实施方式的避免或降低封装的图像传感器眩光现象的方法的步骤流程图。并请同时参照图9，其是光学玻璃与大气等离子体设备的示意图。首先，如步骤21所示，提供光学玻璃230，该光学玻璃230包括两个区域，即后续会被放置在感光层的感光区域上的第一区域，后续会被放置在感光层的非感光区域上的第二区域，其中光学玻璃230的第一区域为掩模(例如光刻胶)所保护，光学玻璃230的第二区域暴露在掩模外而不受保护。而后，如步骤22所示，将光学玻璃230置于反应区6内，其中，光学玻璃230置放于平台5上而其表面位于等离子体枪2之下。

接着，如步骤23所示，提供等离子体源于反应区6内。等离子体源可以是惰性气体、空气、氮气、氧气、氟碳化合物气体及碳氢化合物气体等至少其中之一。其中，惰性气体例如为氦气、氖气、氩气、氪气，空气例如为干净干燥空气(clean dry air，CDA)，氟碳化合物气体例如为四氟化碳(CF₄)，碳氢化合物气体例如为乙炔(C₂H₂)。

此外，本发明的技术不限于此。在对光学玻璃230进行表面处理过程中，作为等离子体源使用的气体可与光学玻璃230搭配以获得较佳的效果。例如，等离子体源使用氩气argon)，光学玻璃可以获得较佳的效果。

然后，如步骤24所示，维持反应区6内的压力为常压，也就是维持反应区6内的压力在760拖耳(torr)左右，施加电场于等离子体枪2内将作为等离子体源的气体解离后喷出形成等离子体4。但本发明的技术不限于此，当反应区6内的压力维持于100torr至760torr之间时，仍可达到本发明的功效。

接着，如步骤25所示，以等离子体4处理光学玻璃230的表面，以将所述第二区域粗糙化。由于反应区6内的压力维持在大气压左右，反应区6内产生的等离子体离子浓度比在低压环境下产生的等离子体离子浓度更高。因此，大气压等离子体所产生的离子轰击、热效应及刻蚀效应也更为明显，因此可以在光学玻璃100未被保护的表面(即第二区域)形成均匀的微突起结构。第二区域上的微突起结构形成后，可以去除第一区域表面上方的保护掩模。

本实施例的上述步骤21～25较佳地是在一大气压等离子体***内进行，且不限定各步骤的执行顺序。其中，大气等离子体***可以产生大气压等离子体辉光放电(glow discharge)、大气压喷射等离子体(jet plasma)、大气压等离子体火炬(plasma torch)、大气压表面介电质放电(surface dielectric barrierdischarge)等不同等离子体型态的至少其中一种。

请参照图10，其是经过大气压等离子体处理的光学玻璃的示意图。经过处理后的光学玻璃230，其光入射面具有多个周期性纳米等级的微突起结构231。较佳地，微突起结构231相封于光学玻璃230表面的粗糙度小于40um(微米)。本实施例中粗糙度是以原子力显微镜(atomic force microscopy，AFM)进行量测。

随后，如步骤26所示，将光学玻璃230放置在感光层200a上，其中光学玻璃230的第一区域位于感光层200a的感光区域上方，光学玻璃230的第二区域位于感光层200a的非感光区域上方。之后，可以进行后续的步骤以将图像传感器封装好。

说明一点，这里是先在光学玻璃形成粗糙区域，而后将光学玻璃放置于感光层进行封装。在环境允许的情形下，也可先将光学玻璃设置或形成在感光层上，而后对光学玻璃进行前述处理以形成粗糙区域。

另外，这里采用的是干法刻蚀。在其它实施例中，也可采取湿法刻蚀以在光学玻璃的特定区域变得粗糙，刻蚀用的溶液可以是氢氟酸(HF)。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，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、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims

1.一种避免或降低封装的图像传感器眩光现象的方法，所述封装的图像传感器包括具有感光区域与非感光区域的感光层，及位于所述感光层上的光学玻璃，所述光学玻璃包括位于感光区域上的第一区域与位于非感光区域的第二区域；其特征在于，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第二区域上形成吸光材料层的处理步骤，包括：

在所述光学玻璃上覆盖吸光材料；

利用掩模去除所述光学玻璃的所述第一区域上的吸光材料。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述掩模为光刻胶。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第二区域上形成吸光材料层的处理步骤，包括：

在形成有光刻胶的光学玻璃上覆盖吸光材料；

去除所述光刻胶。

5.如权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述吸光材料层的材质为感光油墨。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使所述第二区域的表面粗糙度大于所述第一区域的处理步骤，包括：

利用干法或湿法刻蚀使所述第二区域粗糙化。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第二区域的所述光学玻璃表面粗糙度小于40um。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述干法刻蚀中，利用惰性气体、空气、氮气、氧气、氟碳化合物气体及碳氢化合物气体中的一种或多种作为等离子体源。

9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述干法刻蚀中，利用氩气与四氟化碳组成的混合气体作为等离子体源；在所述湿法刻蚀中，利用氢氟酸使所述第二区域粗糙化。

10.一种形成封装的图像传感器的方法，其特征在于，包括：

提供衬底；

在所述感光层上设置光学玻璃；

对所述光学玻璃执行如权利要求1至9任一项所述的方法。

11.一种形成封装的图像传感器的方法，其特征在于，包括：

提供衬底；

将经权利要求1至9任一项所述方法处理过的光学玻璃设置在所述感光层上。

12.一种封装的图像传感器，其特征在于，包括：

感光层，包括非感光区域与设置有感光单元的感光区域；

光学玻璃，位于所述感光区域与所述非感光区域上；

13.如权利要求12所述的封装的图像传感器，其特征在于，所述光学玻璃接近所述感光层的表面上也设置有吸光材料层。

14.如权利要求12所述的封装的图像传感器，其特征在于，所述封装的图像传感器为CSP封装型图像传感器。

15.如权利要求12所述的封装的图像传感器，其特征在于，所述图像传感器为CMOS图像传感器。

16.如权利要求12所述的封装的图像传感器，其特征在于，所述吸光材料层的材质是感光油墨。

17.如权利要求12所述的封装的图像传感器，其特征在于，所述吸光材料层是由用于吸收不同光线的多个层组成的多层结构。

18.一种封装的图像传感器，其特征在于，包括：

感光层，包括非感光区域与设置有感光单元的感光区域；

19.如权利要求18所述的封装的图像传感器，其特征在于，位于非感光区域上的光学玻璃区域的表面粗糙度小于40um。