CN115188781A - 一种图像传感器封装结构及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种图像传感器封装结构及其制备方法，涉及半导体封装技术领域。所述制备方法包括：提供传感器芯片，所述传感器芯片包括第一基底；提供控制芯片，所述控制芯片包括第二基底，所述第二基底的上表面具有第一重分布层，所述第一重分布层包括介质层、在所述介质层中的第一布线层和与所述介质层的上表面齐平的多个第二焊盘；将第一基底的下表面与介质层的上表面贴合，实施热压工序，以使得传感器芯片与所述芯片键合；形成覆盖所述传感器芯片的侧面和上表面的密封层；图案化所述密封层，以形成与感应区对应设置的开口；以及在所述密封层上接合盖玻璃。本发明采用热压键合的方式将传感器芯片和控制芯片进行接合，可以降低封装的尺寸。
Description
技术领域
本发明涉及半导体封装技术领域，尤其涉及一种图像传感器封装结构及其制备方法。
背景技术
现有的图像传感器封装，通常是利用隔墙直接在传感器芯片正面接合盖玻璃，以形成正对感应区的空腔。然后，在传感器芯片的背面形成布线结构，以引出端子，该端子用于电连接控制芯片，以实现对传感器芯片的控制。然而，该种方式形成的结构，厚度较大，不利于薄型化。
发明内容
本发明的目的之一在于克服现有技术中所述的缺陷，从而提供一种图像传感器封装结构的制备方法，包括以下步骤：
S1、提供传感器芯片，所述传感器芯片包括第一基底，所述第一基底的上表面具有在其中间区域的感应区以及在其边缘区域的多个第一焊盘，在所述第一基底中具有多个第一导电通孔，每个所述第一导电通孔的一端分别电连接至每个所述第一焊盘，每个所述第一导电通孔的另一端从所述第一基底的下表面露出且与所述第一基底的下表面齐平；
S2、提供控制芯片，所述控制芯片包括第二基底，所述第二基底的上表面具有第一重分布层，所述第一重分布层包括介质层、在所述介质层中的第一布线层和与所述介质层的上表面齐平的多个第二焊盘；
S3、将所述第一基底的下表面与所述介质层的上表面贴合，同时使得所述第一焊盘与所述第二焊盘一一对应贴合，实施热压工序，以使得所述传感器芯片与所述控制芯片键合；
S4、形成覆盖所述传感器芯片的侧面和上表面的密封层；
S5、图案化所述密封层，以形成与所述感应区对应设置的开口；
S6、在所述密封层上接合盖玻璃。
根据本发明的实施例，在S1中，还包括在所述第一基底的上表面形成光截止膜层，所述光截止膜层至少覆盖所述感应区，所述光截止膜层的主体材料为EVA材质。
根据本发明的实施例，在S5中，图案化所述密封层时，所述光截止膜层作为阻挡层使用。
根据本发明的实施例，在所述第二基底的下表面还具有第二重分布层，所述第二重分布层包括第二布线层，所述第一布线层和所述第二布线层通过所述第二基底中的多个第二导电通孔电连接件。
根据本发明的实施例，还包括在所述第二重分布层下表面形成多个焊球。
根据上述制备方法，本发明还提供了一种图像传感器封装结构，其包括传感器芯片、控制芯片、密封层和盖玻璃。
所述传感器芯片包括第一基底，所述第一基底的上表面具有在其中间区域的感应区以及在其边缘区域的多个第一焊盘，在所述第一基底中具有多个第一导电通孔，每个所述第一导电通孔的一端分别电连接至每个所述第一焊盘，每个所述第一导电通孔的另一端从所述第一基底的下表面露出且与所述第一基底的下表面齐平。
所述控制芯片包括第二基底，所述第二基底的上表面具有第一重分布层，所述第一重分布层包括介质层、在所述介质层中的第一布线层和与所述介质层的上表面齐平的多个第二焊盘；其中，所述传感器芯片与所述控制芯片通过热压键合在一起，且所述第一基底的下表面与所述介质层的上表面贴合，同时所述第一焊盘与所述第二焊盘一一对应贴合；
密封层覆盖所述传感器芯片的侧面和上表面，所述密封层具有与所述感应区对应设置的开口。盖玻璃接合在所述密封层上。
根据本发明的实施例，还包括在所述第一基底的上表面上的光截止膜层，所述光截止膜层至少覆盖所述感应区，所述光截止膜层的主体材料为EVA材质。
根据本发明的实施例，所述开口对应位置处的光截止膜层的表面粗糙度Ra大于0.3。
根据本发明的实施例，在所述第二基底的下表面还具有第二重分布层，所述第二重分布层包括第二布线层，所述第一布线层和所述第二布线层通过所述第二基底中的多个第二导电通孔电连接件。
根据本发明的实施例，还包括在所述第二重分布层下表面上的多个焊球。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明采用热压键合的方式将传感器芯片和控制芯片进行接合，可以降低封装的尺寸，且能够保证电连接的路径较短，防止寄生电容的过大影响。同时省去单独形成隔墙来接合盖玻璃，本发明利用密封实现密封和接合盖玻璃的双重目的。
进一步的，为防止一些短波光线的影响，本发明还在传感器芯片的上表面覆盖有光截止膜层，该光截止膜层可以在图案化密封层时，充当阻挡层，防止损伤感应区，同时在图案化时，可以实现光截止膜层的粗糙化，以增加光的利用率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明的热压之前传感器芯片和控制芯片的示意图；
图2为本发明的热压之后传感器芯片和控制芯片的示意图；
图3为本发明的形成密封之后的示意图；
图4为本发明的图案化密封层之后的示意图；
图5为本发明的接合盖玻璃和焊球的示意图。
附图标记说明：
100、传感器芯片；101、第一基底；102、感应区；103、第一焊盘；104、光截止膜层；105、第一导电通孔；200、控制芯片；201、第二基底；202、第二焊盘；203、第二导电通孔；204、第二重分布层；205、第一重分布层；206、第三焊盘；300、密封层；301、开口；400、盖玻璃；500、焊球。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本实施例提供了一种图像传感器封装结构的制备方法，包括以下步骤：
S1、提供传感器芯片，所述传感器芯片包括第一基底，所述第一基底的上表面具有在其中间区域的感应区以及在其边缘区域的多个第一焊盘，在所述第一基底中具有多个第一导电通孔，每个所述第一导电通孔的一端分别电连接至每个所述第一焊盘，每个所述第一导电通孔的另一端从所述第一基底的下表面露出且与所述第一基底的下表面齐平；
S2、提供控制芯片，所述控制芯片包括第二基底，所述第二基底的上表面具有第一重分布层，所述第一重分布层包括介质层、在所述介质层中的第一布线层和与所述介质层的上表面齐平的多个第二焊盘；
S3、将所述第一基底的下表面与所述介质层的上表面贴合，同时使得所述第一焊盘与所述第二焊盘一一对应贴合，实施热压工序，以使得所述传感器芯片与所述控制芯片键合；
S4、形成覆盖所述传感器芯片的侧面和上表面的密封层；
S5、图案化所述密封层，以形成与所述感应区对应设置的开口；
S6、在所述密封层上接合盖玻璃。
首先参见图1，制备本发明的图像传感器封装结构，需要先制造传感器芯片100和控制芯片200。传感器芯片100包括第一基底101，第一基底101为硅基底。第一基底101的上表面中间区域为感应区102，其可以是CMOS感应区结构。所述第一基底101的上表面还具有在其边缘区域的多个第一焊盘103，多个第一焊盘103可以是铜、铝或金材质。
接着，在第一基底101的上表面预先形成一光截止膜层104。光截止膜层104的厚度为50-200μm，且其主体材质选择为EVA材料，其掺杂有荧光纳米粒子以实现低波长（例如400纳米以下）的光的过滤，荧光纳米粒子可以是氧化钛或氧化铌等。
以光截止膜层104作为保护层，在所述第一基底101中形成多个第一导电通孔105，每个所述第一导电通孔105的一端分别电连接至每个所述第一焊盘103，每个所述第一导电通孔105的另一端从所述第一基底101的下表面露出且与所述第一基底101的下表面齐平。多个第一导电通孔105可以通过刻蚀出通孔并填充铜等金属材料形成，对第一基底101的下表面进行研磨，以使得个所述第一导电通孔105的另一端从所述第一基底101的下表面露出且与所述第一基底101的下表面齐平。
控制芯片200包括第二基底201，第二基底201可以是硅基底。第二基底201中具有器件结构，其通过第二基底201的下表面的多个第二焊盘202实现电引出。在所述第二基底201中还具有贯穿所述第二基底201的上下表面的多个第二导电通孔203。
所述第二基底201的上表面具有第一重分布层205，所述第一重分布层205包括介质层、在所述介质层中的第一布线层和与所述介质层的上表面齐平的多个第三焊盘206，多个第三焊盘206与所述第一布线层电连接。在所述第二基底201的下表面还具有第二重分布层204，所述第一布线层和所述第二布线层通过所述第二基底201中的多个第二导电通孔203电连接件。其中，第二布线层还电连接至所述多个第二焊盘202。
进一步的，参见图2，将所述第一基底101的下表面与所述介质层的上表面贴合，同时使得所述第一导电通孔105与所述第三焊盘206一一对应贴合，实施热压工序，以使得所述传感器芯片100与所述控制芯片200键合。在该热压工序中，第一导电通孔105的金属与第三焊盘206的金属键合，第一基底101与介质层的材质进行键合，以此实现混合键合工序。该方式，在实现稳定电连接的基础上，保证封装体的薄型化。
参见图3，控制芯片200的尺度较传感器芯片100的尺寸大，因此，传感器芯片100的边界位于所述控制芯片200的边界之内。采用模制、注塑、层压等方式形成一密封层300，密封层300至少覆盖所述控制芯片200的侧面和顶面，并且完全覆盖所述光截止膜层104的上表面。密封层300可以是热塑性树脂。
接着参见图4，采用湿法刻蚀工艺进行图案所述密封层300，以实现露出感应区102。刻蚀液在光截止膜层104处被阻挡，以防止过蚀刻所述第一基底101的感应区102。刻蚀液为强酸或强碱，在刻蚀液到达光截止膜层104上时，光截止膜层104会被纹理化，以使得所述光截止膜层104的表面粗糙度增大，特别的，表面粗糙度Ra大于0.3。粗糙化的光截止膜层104可以实现光线的捕获，提高陷光能力，增加光的利用率。
最后，参见图5，在密封层300上接合盖玻璃400，盖玻璃400为透明玻璃，以实现光的透射。进一步的，在第二重分布层204的下表面接合多个焊球500，以实现封装体的电引出。
依据上述方法，得到本发明所需要保护的图像传感器封装结构，其包括传感器芯片100，所述传感器芯片100包括第一基底101，所述第一基底101的上表面具有在其中间区域的感应区102以及在其边缘区域的多个第一焊盘103，在所述第一基底101中具有多个第一导电通孔105，每个所述第一导电通孔105的一端分别电连接至每个所述第一焊盘103，每个所述第一导电通孔105的另一端从所述第一基底101的下表面露出且与所述第一基底101的下表面齐平。还包括在所述第一基底101的上表面上的光截止膜层104，所述光截止膜层104至少覆盖所述感应区102，所述光截止膜层104的主体材料为EVA材质。所述感应区102对应位置处的光截止膜层104的表面粗糙度Ra大于0.3。
控制芯片200，所述控制芯片200包括第二基底201，所述第二基底201的上表面具有第一重分布层205，所述第一重分布层205包括介质层、在所述介质层中的第一布线层和与所述介质层的上表面齐平的多个第三焊盘206；其中，所述传感器芯片100与所述控制芯片200通过热压键合在一起，且所述第一基底101的下表面与所述介质层的上表面贴合，同时所述第一导电通孔105与所述第三焊盘206一一对应贴合；
密封层300，覆盖所述传感器芯片100的侧面和上表面，所述密封层300具有与所述感应区102对应设置的开口301；
盖玻璃400，接合在所述密封层300上。
在所述第二基底201的下表面还具有第二重分布层204，所述第二重分布层204包括第二布线层，所述第一布线层和所述第二布线层通过所述第二基底201中的多个第二导电通孔203电连接件。还包括在所述第二重分布层204下表面上的多个焊球500。
本发明采用热压键合的方式将传感器芯片和控制芯片进行接合，可以降低封装的尺寸，且能够保证电连接的路径较短，防止寄生电容的过大影响。同时省去单独形成隔墙来接合盖玻璃，本发明利用密封实现密封和接合盖玻璃的双重目的。
进一步的，为防止一些短波光线的影响，本发明还在传感器芯片的上表面覆盖有光截止膜层，该光截止膜层可以在图案化密封层时，充当阻挡层，防止损伤感应区，同时在图案化时，可以实现光截止膜层的粗糙化，以增加光的利用率。
以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种图像传感器封装结构的制备方法，包括以下步骤：
S1、提供传感器芯片，所述传感器芯片包括第一基底，所述第一基底的上表面具有在其中间区域的感应区以及在其边缘区域的多个第一焊盘，在所述第一基底中具有多个第一导电通孔，每个所述第一导电通孔的一端分别电连接至每个所述第一焊盘，每个所述第一导电通孔的另一端从所述第一基底的下表面露出且与所述第一基底的下表面齐平；
S2、提供控制芯片，所述控制芯片包括第二基底，所述第二基底的上表面具有第一重分布层，所述第一重分布层包括介质层、在所述介质层中的第一布线层和与所述介质层的上表面齐平的多个第二焊盘；
S3、将所述第一基底的下表面与所述介质层的上表面贴合，同时使得所述第一导电通孔与所述第二焊盘一一对应贴合，实施热压工序，以使得所述传感器芯片与所述控制芯片键合；
S4、形成覆盖所述传感器芯片的侧面和上表面的密封层；
S5、图案化所述密封层，以形成与所述感应区对应设置的开口；和
S6、在所述密封层上接合盖玻璃。
2.根据权利要求1所述图像传感器封装结构的制备方法，其特征在于，
在S1中，还包括在所述第一基底的上表面形成光截止膜层，所述光截止膜层至少覆盖所述感应区，所述光截止膜层的主体材料为EVA材质。
3.根据权利要求2所述图像传感器封装结构的制备方法，其特征在于，
在S5中，图案化所述密封层时，所述光截止膜层作为阻挡层使用。
4.根据权利要求1所述图像传感器封装结构的制备方法，其特征在于，
在所述第二基底的下表面还具有第二重分布层，所述第二重分布层包括第二布线层，所述第一布线层和所述第二布线层通过所述第二基底中的多个第二导电通孔电连接件。
5.根据权利要求4所述图像传感器封装结构的制备方法，其特征在于，
还包括在所述第二重分布层下表面形成多个焊球。
6.一种图像传感器封装结构，其包括：
传感器芯片，所述传感器芯片包括第一基底，所述第一基底的上表面具有在其中间区域的感应区以及在其边缘区域的多个第一焊盘，在所述第一基底中具有多个第一导电通孔，每个所述第一导电通孔的一端分别电连接至每个所述第一焊盘，每个所述第一导电通孔的另一端从所述第一基底的下表面露出且与所述第一基底的下表面齐平；
控制芯片，所述控制芯片包括第二基底，所述第二基底的上表面具有第一重分布层，所述第一重分布层包括介质层、在所述介质层中的第一布线层和与所述介质层的上表面齐平的多个第二焊盘；其中，所述传感器芯片与所述控制芯片通过热压键合在一起，且所述第一基底的下表面与所述介质层的上表面贴合，同时所述第一导电通孔与所述第二焊盘一一对应贴合；
密封层，覆盖所述传感器芯片的侧面和上表面，所述密封层具有与所述感应区对应设置的开口；
盖玻璃，接合在所述密封层上。
7.根据权利要求6所述图像传感器封装结构，其特征在于，
还包括在所述第一基底的上表面上的光截止膜层，所述光截止膜层至少覆盖所述感应区，所述光截止膜层的主体材料为EVA材质。
8.根据权利要求7所述图像传感器封装结构，其特征在于，
所述开口对应位置处的光截止膜层的表面粗糙度Ra大于0.3。
9.根据权利要求6所述图像传感器封装结构，其特征在于，
在所述第二基底的下表面还具有第二重分布层，所述第二重分布层包括第二布线层，所述第一布线层和所述第二布线层通过所述第二基底中的多个第二导电通孔电连接件。
10.根据权利要求9所述图像传感器封装结构，其特征在于，
还包括在所述第二重分布层下表面上的多个焊球。
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