无硅通孔高可靠性图像传感器封装结构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种无硅通孔高可靠性图像传感器封装结构，所述结构包括芯片本体（1），在芯片本体的上表面设置隔离层（5），在隔离层上设置透光盖板（6）；在芯片本体上形成硅沟槽（8）；在芯片本体下表面、硅沟槽（8）侧壁及裸露出的芯片内部钝化层（2）的下表面选择性的设置绝缘层（9）；在芯片内部钝化层（2）上形成盲孔（10）；在绝缘层（9）表面及盲孔（10）内选择性的形成金属线路层（11）；在绝缘层（9）及金属线路层（11）上选择性的设置线路保护层（12）；在金属线路层（11）露出线路保护层（12）的地方设置焊球（13）本实用新型专利技术提供了具有结构简单、互联可靠性好、工艺简单、低成本的特点的无硅通孔高可靠性图像传感器封装结构。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种晶圆级图像传感器封装结构。属于半导体封装

技术介绍
图像传感器是将外界光信号转换成电信号，并且所获电信号经过处理，可以最终成像的半导体器件。晶圆级图像传感器封装是新型的图像传感器封装方式，相比于传统引线健合封装相比，具有封装尺寸小、价格便宜、且下游组装时感光区不易受污染等优点，正在受到越来越多的关注。由于图像传感器的芯片电极或芯片内部金属层与感光区均位于芯片正面，所以晶圆级封装就需要将芯片正面留作感光窗口，而将芯片内部金属层从芯片正面重新分布到芯片背面，以实现与外界的互联。实现这种正背面转移可以通过硅通孔(Through Silicon Via)互联方法。硅通孔互联即在芯片背面的硅本体上利用干法刻蚀的方法形成硅通孔、硅通孔的直径在IOOum左右，深度在IOOum左右。然后对裸露出硅包括本体及孔内的硅进行绝缘化处理，以及需要在孔底部开出互联窗口以便后续填充金属与芯片内部金属层形成接触。接着需要在孔内填充金属，以及重新分布金属线路层。这种晶圆级图像传感器封装方式由于引入了硅通孔互联， 使得封装结构复杂；并且硅通孔互联技术还不成熟，往往由于孔内绝缘不好、互联窗口不完整以及金属填充不实的导致失效或可靠性不好，导致这类利用硅通孔互联进行的晶圆级图像传感器封装存在工艺难度大、互联可靠性低的问题。同时、硅通孔互联工艺复杂性也导致采用该技术的晶圆级图像传感器封装价格比较昂贵。
技术实现思路
本技术的目的在于克服当前晶圆级图像传感器封装方式的不足，提供具有结构简单、互联可靠性好、工艺简单、低成本的特点的无硅通孔高可靠性图像传感器封装结构。本技术的目的是这样实现的一种无硅通孔高可靠性图像传感器封装结构， 包括已经设置有芯片内部钝化层、芯片内部金属层及感光区的芯片本体，在芯片本体的上表面设置隔离层，隔离层不覆盖或者覆盖于芯片感光区；在隔离层上设置透光盖板，在隔离层不覆盖于芯片感光区时，透光盖板、隔离层及芯片本体之间形成空腔；在芯片本体上形成硅沟槽，且硅沟槽底部直接停止于芯片内部钝化层的下表面，使芯片内部钝化层下表面裸露出来；在芯片本体下表面、硅沟槽侧壁及裸露出的芯片内部钝化层的下表面选择性的设置绝缘层；在芯片内部钝化层上形成盲孔，且盲孔停止于芯片内部金属层表面；在绝缘层表面及盲孔内选择性的形成金属线路层；在绝缘层及金属线路层上选择性的设置线路保护层；在金属线路层露出线路保护层的地方设置焊球。本技术无硅通孔高可靠性图像传感器封装结构，所述绝缘层在需要互联处的预留开口。本技术无硅通孔高可靠性图像传感器封装结构，所述互联处的预留开口与盲孔重合。本技术无硅通孔高可靠性图像传感器封装结构，所述互联处的预留开口尺寸大于盲孔尺寸。本技术无硅通孔高可靠性图像传感器封装结构，所述隔离层覆盖感光区时， 隔离层选用透光材料。本技术无硅通孔高可靠性图像传感器封装结构，所述芯片内部钝化层及芯片内部金属层是多层，该封装结构中盲孔形成于第一层芯片内部钝化层、并停止于与第一芯片内部钝化层相邻的芯片内部金属层上。本技术的有益效果是1、通过形成硅沟槽并停止于芯片内部钝化层的表面，然后通过形成绝缘层、盲孔及孔内填充布线的方法实现芯片电信号从芯片正面转移到芯片背面；与硅通孔互联相比， 结构相对简单；而且由于形成的沟槽底部尺寸较大且芯片内部钝化层厚度较薄，后续的盲孔及孔内填充布线工艺难度减小，避免了由于硅通孔内金属填充不实造成可靠性不良的问题。2、绝缘层包括其开口通过光刻的方法形成，绝缘层附着表面相对平坦，工艺比较简单；而硅通孔互联由于硅的非绝缘性需要在硅孔内部形成绝缘，并形成开口，工艺比较复ο3、由于避免采用硅通孔互联技术，封装工艺简化，封装成本降低。附图说明图1为本技术无硅通孔高可靠性图像传感器封装结构的切面示意图，图示隔离层5没有覆盖于感光区4，从而形成空腔7。图2为本技术无硅通孔高可靠性图像传感器封装结构的切面示意图，图示中隔离层5覆盖于感光区4。图3为本技术无硅通孔高可靠性图像传感器封装结构的切面示意图，图示中绝缘层开口与盲孔重合。图4为本技术无硅通孔高可靠性图像传感器封装结构的切面示意图，图示中绝缘层开口尺寸大于盲孔。图中附图标记芯片本体1、芯片内部钝化层2、芯片内部金属层3、感光区4、隔离层5、透光盖板 6、空腔7、硅沟槽8、绝缘层9、盲孔10、金属线路层11、线路保护层12、焊球13。具体实施方式参见图1，图1为本技术无硅通孔高可靠性图像传感器封装结构(带空腔型) 的切面示意图。由图1可以看出，本技术无硅通孔高可靠性图像传感器封装结构，包括已经设置有芯片内部钝化层2、芯片内部金属层3及感光区4的芯片本体1，芯片内部钝化层、芯片内部金属层及感光区均是图像传感器芯片本身具有的结构，不属于本技术专利涉及的封装范畴。在芯片本体1的上表面设置隔离层5，隔离层5不覆盖芯片感光区4。 在隔离层5上设置透光盖板6。透光盖板6、隔离层5及芯片本体1之间形成空腔7。在芯片本体1上形成硅沟槽8，且硅沟槽8底部直接停止于芯片内部钝化层2的下表面，使芯片内部钝化层2下表面裸露出来。取决于芯片本身结构、芯片内部钝化层厚度通常小于5 μ m。 在芯片本体1下表面、硅沟槽8侧壁及裸露出的芯片内部钝化层2的下表面选择性的设置绝缘层9。在芯片内部钝化层2和芯片内部金属层3上形成盲孔10，且盲孔10停止于隔离层5内部。由于图像传感器的芯片内部钝化层及芯片内部金属层通常是多层，可选的该封装结构中盲孔10形成于第一层芯片内部钝化层、并停止于与第一芯片内部钝化层相邻的芯片内部金属层上。在绝缘层9表面及盲孔10内选择性的形成金属线路层11，从而将芯片的电气信号从芯片内部金属层重新分布到芯片背面。在绝缘层9及金属线路层11上选择性的设置线路保护层12。在金属线路层11露出线路保护层12的地方设置焊球13。所述绝缘层9在需要互联处的预留开口。图2为本技术无硅通孔高可靠性图像传感器封装结构(不带空腔型)的切面示意图。相比于图1，图2的区别是隔离层5覆盖于感光区4，从而不形成空腔7。隔离层5覆盖感光区4时，优选的，隔离层5选用透光材料，透光盖板是光学玻璃。参见图3，图3为本技术无硅通孔高可靠性图像传感器封装结构的切面示意图，图示中绝缘层开口与盲孔重合。参见图4，图4为本技术无硅通孔高可靠性图像传感器封装结构的切面示意图，图示中绝缘层开口尺寸大于盲孔。权利要求1.一种无硅通孔高可靠性图像传感器封装结构，包括已经设置有芯片内部钝化层 (2)、芯片内部金属层(3)及感光区(4)的芯片本体(1)，其特征在于在芯片本体(1)的上表面设置隔离层(5)，隔离层(5)不覆盖或者覆盖于芯片感光区(4);在隔离层(5)上设置透光盖板(6)，在隔离层(5)不覆盖于芯片感光区(4)时，透光盖板6、隔离层5及芯片本体1之间形成空腔7;在芯片本体(1)上形成硅沟槽(8)，且硅沟槽(8)底部直接停止于芯片内部钝化层(2)的下表面，使芯片内部钝化层(2)下表面裸露出来；在芯片本体(1)下表面、硅沟槽 (8)侧壁及裸露出的芯片内部钝化层(2)的下表面选择性的设置绝缘层(9);在芯片内部钝化层(2)上形成盲孔(10)，且盲孔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张黎，陈栋，赖志明，陈锦辉，段珍珍，
申请(专利权)人：江阴长电先进封装有限公司，
类型：实用新型
国别省市：