ＣＭＯＳ图像传感器及其制造方法技术

一种ＣＭＯＳ图像传感器及其制造方法，所述ＣＭＯＳ图像传感器包括：晶圆，包括形成有图像传感区和电极垫的正面及相对于所述正面的背面；树脂层，用压模法覆盖在所述晶圆正面；聚光树脂，用压模法覆盖在所述树脂层上。所述ＣＭＯＳ图像传感器及其制造方法解决了现有技术采用涂胶法控制困难、成本高且可靠性差的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像传感器，特别是涉及CMOS图像传感器及其制造方法。
技术介绍
图像传感器从物体接收光信号且将光信号转化为电信号，电信号可以被传输用于 进一步的处理，诸如数字化，然后在诸如存储器、光盘或磁盘的存储器件中存储，或用于在 显示器上显示等。图像传感器通常用于诸如数码相机、摄像机、扫描仪、传真机等装置。图 像传感器通常包括电荷耦合器件(CXD)图像传感器和CMOS图像传感器(CIS，CMOS Image Sensor)。相比于CCD图像传感器，CMOS图像传感器具有集成度高、功耗小、生成成本低等 优点。现有的一种玻璃上贴片(C0G，Chip on Glass)封装(package)结构的CMOS图像传 感器如图1所示，所示CMOS图像传感器包括硅衬底10，形成在硅衬底10上的图像传感区 11 和电极垫(electrode pad) 12，焊球(solder ball) 13、14，金属导电路径(metallization trace) 15,涂胶层(glue layer) 16,透光基板(light transparent substrate)例如玻璃 17以及聚光透镜(或透镜组)18和透镜支架19。图像传感区11包括接收光线产生光电信 号的光敏二极管(Photodiode)阵列、控制光电信号输出的晶体管阵列和对应所述光敏二 极管阵列的微透镜(micro lens)阵列(图中未示出)。图像传感区11可以通过电极垫12、焊球13、14和金属导电路径15与外部电路连 接；金属导电路径15沉积于透光基板17表面；涂胶层16填涂于硅衬底10上的电极垫12 和透光基板17表面的金属导电路径15之间，用于粘接硅衬底10和透光基板17，以防止图 像传感区11受到外界污染。聚光透镜(optical lensfor light collection) 18由透镜支 架19固定在透光基板17的上方，聚光透镜18的中心与图像传感区11的中心对准。美国专利申请US20080217715公开了一种硅片直通孔(TSV, throughsiIicon via)封装结构的CMOS图像传感器及其制造方法，其中，硅衬底和透光基板采用类似的方法 粘接，即用环氧树脂(印oxy)连接硅衬底和透光基板。现有技术中，通常采用涂胶法将粘接剂，例如胶水、环氧树脂等填涂于硅衬底和透 光基板之间，为了不影响微透镜和光敏二极管接收光线，要求粘接剂应涂在电极垫的周围 而不能涂在图像传感区，因而使得涂胶控制困难。并且，随着CMOS技术的高度集成化，图像 传感区的面积逐渐增大以提供更大面积的感光区域，导致电极垫与图像传感区之间的涂胶 区域变小，进而使得涂胶越来越难控制。另外，涂胶所用的点胶机成本高、且可靠性也低。
技术实现思路
本专利技术解决的是现有技术的CMOS图像传感器采用涂胶法粘接硅衬底和透光基板 控制困难、成本高且可靠性低的问题。为解决上述问题，本专利技术实施方式提供一种CMOS图像传感器的制造方法，包括 提供晶圆，所述晶圆包括形成有图像传感区和电极垫的正面及相对于所述正面的背面；用压模法在所述晶圆正面覆盖树脂层。可选的，所述CMOS图像传感器的制造方法还包括用压模法在所述晶圆正面覆盖 树脂层后，在所述晶圆背面形成连接所述电极垫的连接结构。可选的，所述CMOS图像传感器的制造方法还包括在所述晶圆背面形成连接所述 电极垫的连接结构后，在所述树脂层上增加透镜单元。为解决上述问题，本专利技术实施方式还提供一种CMOS图像传感器，包括晶圆，包括 形成有图像传感区和电极垫的正面及相对于所述正面的背面；树脂层，用压模法覆盖在所 述晶圆正面。与现有技术相比，上述技术方案的CMOS图像传感器及其制造方法采用压模法在 图像传感区上覆盖树脂层，由于压模工艺的操作简单、易于控制，可以直接将树脂层粘接在 晶圆正面，因而不需要采用涂胶法和粘接剂，解决了现有技术用涂胶法控制困难、成本高且 可靠性差的问题。采用压模法在图像传感区上覆盖树脂层，以树脂层代替现有的透光基板和涂胶 层，可以简化CMOS图像传感器的结构和制造工艺，并降低制造成本。采用压模法将聚光树脂覆盖在树脂层表面，以聚光树脂代替现有的聚光透镜和透 镜支架，可以进一步简化CMOS图像传感器的结构和制造工艺，并降低制造成本。附图说明图1是现有的一种CMOS图像传感器的结构示意图；图2是本专利技术实施例的CMOS图像传感器的制造方法流程图；图3A至图3E是本专利技术实施例的CMOS图像传感器的制造过程示意图；图4是图2所示制造方法的步骤S12的压模示意图；图5是图2所示制造方法的步骤S13的一个实例流程图；图6是图2所示制造方法的步骤S14的压模示意图；图7是图2所示制造方法完成后的晶圆俯视图。具体实施例方式本专利技术实施方式采用工艺简单，易于控制的压模法(compression moldingmethod)在图像传感区上覆盖树脂层，以树脂层代替透光基板和涂胶层，简化了 CMOS图像传感器的制造工艺和结构。本专利技术实施方式的图像传感器的制造方法包括提供晶圆(wafer)，所述晶圆 包括形成有图像传感区和电极垫的正面(front side)及相对于所述正面的背面(back side)；用压模法在所述晶圆正面覆盖树脂层。下面结合附图和实施例对本专利技术实施方式进 行详细的说明。图2是本实施例的CMOS图像传感器的制造方法流程图，图3A至3E是所述制造方 法的过程示意图。本实施例是以TSV封装结构的CMOS图像传感器及其制造方法为例进行 说明的，对于其他封装结构的CMOS图像传感器，例如，COG封装结构、芯片尺寸封装(CSP， chip scale package)结构等，同样也可以应用上述实施方式的制造方法。请结合参考图2和3A，首先执行步骤Sl 1，提供晶圆30，所述晶圆30包括形成有图像传感区32和电极垫34a的正面30a及相对于所述正面30a的背面30b。如图3A所示，晶 圆30包括半导体衬底(例如硅衬底)31、层间介质层(ILD)33、金属互连结构(IMD) 34和 保护层(例如氮化硅层)35。图像传感区32包括层间介质层33中的多个光敏二极管(图 中未示出)和分别对应连接光敏二极管的多个晶体管32b以及在保护层35上对应于光敏 二极管的位置形成的多个微透镜32a，光敏二极管、晶体管和微透镜32a以阵列方式排列。 电极垫34a形成于金属互连结构34中，以提供图像传感区32与外围电路的电性连接。请结合参考图2和3B，接着执行步骤S12，用压模法在所述晶圆正面30a覆盖树脂 层36。采用压模法可以直接使树脂层36粘接在晶圆正面30a，因而不需要粘接剂，树脂层 36可以用于保护晶圆的图像传感区32不受外界环境污染和在后续晶圆背面研磨等工艺中 支撑晶圆，并且可以透过外界光线，因此，树脂层可以代替现有的透光基板和粘胶层，简化 了 CMOS图像传感器的制造工艺和结构。树脂层36的折射率小于微透镜32b的折射率，以达到聚光的目的，例如，树脂层36 的折射率可以小于或等于1. 5。树脂层36具有足够的强度和厚度以在后续晶圆背面研磨 等工艺中能够支撑晶圆，树脂层36的厚度可以为200 μ m 700 μ m，本实施例中，树脂层36 的厚度为400 μ m本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＣＭＯＳ图像传感器的制造方法，其特征在于，包括：提供晶圆，所述晶圆包括形成有图像传感区和电极垫的正面及相对于所述正面的背面；用压模法在所述晶圆正面覆盖树脂层。

【技术特征摘要】
一种CMOS图像传感器的制造方法，其特征在于，包括提供晶圆，所述晶圆包括形成有图像传感区和电极垫的正面及相对于所述正面的背面；用压模法在所述晶圆正面覆盖树脂层。2.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器的制造方法，其特征在于，所述图像传感区 包括微透镜，所述树脂层的折射率小于所述微透镜的折射率。3.根据权利要求2所述的CMOS图像传感器的制造方法，其特征在于，所述树脂层的折 射率小于或等于1.5。4.根据权利要求3所述的CMOS图像传感器的制造方法，其特征在于，所述树脂层的材 料为硅胶或环氧树脂。5.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器的制造方法，其特征在于，所述树脂层的厚 度为 200 μ m ~ 700 μ m。6.根据权利要求5所述的CMOS图像传感器的制造方法，其特征在于，所述树脂层的厚 度为400 μ m。7.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器的制造方法，其特征在于，用压模法在所述 晶圆正面覆盖树脂层后，还包括在所述晶圆背面形成连接所述电极垫的连接结构。8.根据权利要求7所述的CMOS图像传感器的制造方法，其特征在于，在所述晶圆背面 形成连接所述电极垫的连接结构包括研磨所述晶圆背面；在所述晶圆背面形成通孔，以暴露出所述电极垫；在所述晶圆背面和通孔表面形成保护层，并去除所述电极垫表面的保护层；填充所述通孔并在通孔表面形成通孔接触；在所述通孔接触表面形成焊块。9.根据权利要求7所述的CMOS图像传感器的制造方法，其特征在于，在所述晶圆背面 形成连接所述电极垫的连接结构后，还包括在所述树脂层上增加透镜单元。10.根据权利要求9所述的CMOS图像传感器的制造方法，其特征在于，在所述树脂层上 增加透镜单元包括用压模法在所述树脂层上覆盖聚光树脂。11.根据权利要求10所述的CMOS图像传感器的制造方法，其特征在于，所述聚光树脂 的材料为硅胶或环氧树脂。12.根据权利要求9所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘钊，朱虹，徐锦心，奚民伟，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31