圖像傳感器的階梯式封裝及其制造方法技術

本發明專利技術涉及圖像傳感器的階梯式封裝及其制造方法。圖像傳感器封裝包括具有相對的第一和第二表面的晶體裝卸器，以及形成在第一表面中的腔體。至少一個臺階從腔體的側壁延伸，其中腔體以孔的形式終止在第二表面。蓋子被安裝到第二表面且在孔上方延伸并覆蓋該孔。該蓋子對于至少一個范圍的光波長是光學透明的。傳感器芯片被布置在腔體中且被安裝到該至少一個臺階。傳感器芯片包括具有前和后相對表面的基板、形成在前表面處的多個光電檢測器以及形成在前表面處的多個接觸焊盤，所述多個接觸焊盤被電耦合到所述光電檢測器。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及微電子器件的封裝，且更特別地涉及光學半導體器件的封裝。
技術介紹
半導體器件的趨勢是更小的集成電路(IC)器件(也稱作芯片)、以更小的封裝體封裝(其保護芯片而同時提供片外信號連接性)。一個實例是圖像傳感器，其是包括將入射光變換成電信號的光電檢測器(其準確地反映具有良好空間分辨率的入射光的強度和顏色信息)的IC器件。目前，板上芯片(C0B-其中裸片被直接安裝在印刷電路板上)和謝爾卡斯(Shellcase)晶片級CSP(其中晶片被層疊在兩個玻璃薄片之間)是用來構造圖像傳感器模塊(例如用于移動器件照相機、光學鼠標等)的主流的封裝和裝配工藝。然而，隨著使用較 高像素圖像傳感器，由于針對封裝8和12英寸圖像傳感器晶片的投資支出、裝配限制、尺寸限制(該要求是對于較低剖面器件的)以及產率問題，COB和Shellcase WLCSP裝配變得愈加困難。例如，Shellcase WLCSP技術包括在晶片被單體化成獨立的封裝芯片之前在晶片上封裝圖像傳感器，意味著來自每個晶片的有缺陷的那些芯片在它們可被測試之前仍然被封裝(其抬高了成本)。存在對用于諸如已經被單體化和測試的圖像傳感器的芯片的改進的封裝和封裝技術的需要，并且其提供節省成本和可靠的低剖面封裝解決方案(即提供必要的機械支持和電連接性)。
技術實現思路
本專利技術的一個方面是圖像傳感器封裝，該圖像傳感器封裝包括具有相對的第一和第二表面的晶體裝卸器，該裝卸器包括形成在第一表面中的腔體和從腔體的側壁延伸的至少一個臺階，其中腔體以孔的形式終止在第二表面；安裝到第二表面并在孔上延伸且覆蓋該孔的蓋子，其中該蓋子對于至少一個范圍的光波長是光學透明的；和傳感器芯片，其被布置在腔體中并被安裝到該至少一個臺階。該傳感器芯片包括具有前和后相對表面的基板，形成在前表面處的多個光電檢測器，和形成在前表面處的多個接觸焊盤，所述多個接觸焊盤被電耦合到所述光電檢測器。在本專利技術的另一個方面中，圖像傳感器封裝包括具有相對的第一和第二表面的裝卸器和傳感器芯片。該裝卸器對于至少一個范圍的光波長是光學透明的，包括在第一表面中形成的腔體，該腔體沒有到達第二表面，其中該腔體包括從腔體的側壁延伸的至少一個臺階。傳感器芯片被布置在腔體中并被安裝到該至少一個臺階。該傳感器芯片包括具有前和后相對表面的基板，形成在前表面處的多個光電檢測器，和形成在前表面處的多個接觸焊盤，所述多個接觸焊盤被電耦合到所述光電檢測器。在本專利技術的又一個方面中，形成圖像傳感器封裝的方法包括提供具有相對的第一和第二表面的晶體裝卸器；在第一表面中形成腔體，該腔體具有從腔體的側壁延伸的至少一個臺階，其中該腔體以孔的形式終止在第二表面；將蓋子安裝到第二表面，該蓋子在孔上延伸且覆蓋該孔，其中該蓋子對于至少一個范圍的光波長是光學透明的；以及將傳感器芯片安裝到腔體中并安裝到該至少一個臺階。該傳感器芯片包括具有前和后相對表面的基板，形成在前表面處的多個光電檢測器，和形成在前表面處的多個接觸焊盤，所述多個接觸焊盤被電耦合到所述光電檢測器。在本專利技術的又一個方面中，形成圖像傳感器封裝的方法包括提供具有相對的第一和第二表面的裝卸器；在第一表面中形成腔體，該腔體沒有到達第二表面，其中該腔體包括從腔體的側壁延伸的至少一個臺階，并且其中該裝卸器對于至少一個范圍的光波長是光學透明的；以及將傳感器芯片安裝到腔體中并安裝到該至少一個臺階。該傳感器芯片包括具有前和后相對表面的基板，形成在前表面處的多個光電檢測器，和形成在前表面處的多個接觸焊盤，所述多個接觸焊盤被電耦合到所述光電檢測器。本專利技術的其他目的和特征將通過閱覽說明書、權利要求和附圖而變得明顯。附圖說明 圖1A-1E是半導體封裝結構的截面側視圖，其依次示出了用于圖像傳感器芯片的封裝結構的加工過程中的各步驟。圖2A-2G是半導體封裝結構的替換實施例的截面側視圖，其依次示出了用于圖像傳感器芯片的封裝結構的加工過程中的各步驟。圖3是圖2G的實施例的截面側視圖，但是對于半導體孔、蓋子和互連中的導電材料具有修改的配置。圖4是半導體封裝結構的第二個替換實施例的截面側視圖。圖5是半導體封裝結構的第三個替換實施例的截面側視圖。圖6是圖2G的實施例的截面側視圖，但是具有BSI型傳感器。具體實施例方式本專利技術是對于圖像傳感器來說理想的晶片級、低應力封裝解決方案。低應力封裝解決方案的形成如下所述。該形成工藝開始于晶體裝卸器6，晶體裝卸器6分別包括頂和底表面8和10。腔體12形成在裝卸器6的底表面10中，如圖IA所示。腔體12可以通過使用激光、等離子體刻蝕工藝、噴砂工藝、機械研磨工藝或任何其他類似的方法來形成。優選地，腔體12通過光刻等離子體刻蝕來形成，該光刻等離子體刻蝕包括在裝卸器6上形成光致抗蝕劑層、對光致抗蝕劑層圖案化以露出裝卸器6的選擇部分以及然后執行等離子體刻蝕工藝(例如，使用SF6等離子體)以去除裝卸器6的露出部分以形成腔體12。優選地，腔體12不延伸超過晶體基板厚度的3/4，或至少在腔體的最大深度部分處保留約50 的最小厚度。等離子體刻蝕可以是各向異性的、錐形的、各向同性的、或其組合。如所示出的，等離子體刻蝕是錐形的，其中腔體側壁14具有遠離垂直位置約5度的角度(即側壁14向內地隨深度延伸)。然后，通過上面列舉的用于形成腔體12的技術中的任一個，形成穿過晶體裝卸器6的變薄部分(從腔體12穿過頂表面8)的孔16。孔16的橫向尺寸(即直徑)小于腔體12的那些橫向尺寸，導致形成階梯式側壁14(即具有向著孔16的中心伸出的臺階18，其中臺階18包括在基本上垂直延伸的表面處終止的基本上橫向延伸的表面)。優選地，臺階18圍繞腔體12的周線是連續的(即臺階18采用限定孔16的環形肩的形式)。然而，多個分立的臺階18可以在分立的位置形成為朝向孔16的中心向內延伸。為了確保穿過孔16的合適的成像，孔16的尺寸規格優選稍大于(例如至少50 ym)傳感器芯片(在下面描述)的成像面積。所得到的結構在圖IA中示出。接下來，隔離(電介質)層20被形成在底表面10和腔體側壁14和臺階18上。層20可以是氧化硅、氮化硅、環氧基、聚酰亞胺、樹脂、FR4、或任何其它適合的電介質材料。優選地，層20是至少0. I 的厚度，且使用任何傳統的電介質層沉積技術(其是本領域中公知的)形成。然后，導電層22被形成在層20上。導電層22可以是Cu、Cu/Ni/Au、Cu/Au、Ti/Cu/Au、Al/Ni/Cu或另外的其它公知的導電材料。接下來，執行光刻步驟以去除層22的直接鄰近于底表面10的外部邊緣、臺階18的內部邊緣(鄰近孔16)的那些部分，以及上述 的選擇部分以形成多個分立的跡線23，每個跡線23從臺階18延伸到底表面10。所得到的結構在圖IB中示出。電介質層24被形成在導電層22 (和隔離層20的暴露部分)上。層24可以是氧化硅、氮化硅、環氧基、聚酰亞胺、樹脂、FR4、或任何其它適合的電介質材料。優選地，層24是至少0.1 的厚度，且使用任何適當的電介質層沉積技術(其是本領域中公知的)形成，例如電化學沉積、層壓、噴射或旋涂等。接下來，執行光刻步驟以去除臺階18和底表面10上的層24的選擇部分以暴露導電層22的選擇部分(即每個跡線23的端部)。導電層22的選擇性暴露本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種圖像傳感器封裝，包括：具有相對的第一和第二表面的晶體裝卸器，該裝卸器包括形成在第一表面中的腔體和從腔體的側壁延伸的至少一個臺階，其中腔體以孔的形式終止在第二表面；安裝到第二表面并在孔上延伸且覆蓋該孔的蓋子，其中該蓋子對于至少一個范圍的光波長是光學透明的；和傳感器芯片，其被布置在腔體中并被安裝到該至少一個臺階，其中該傳感器芯片包括：具有前和后相對表面的基板，形成在前表面處的多個光電檢測器，和形成在前表面處的多個接觸焊盤，所述多個接觸焊盤被電耦合到所述光電檢測器。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：V·奧加涅相，
申請(專利權)人：奧普蒂茲公司，
類型：發明
國別省市：