專利名稱：Bsi圖像傳感器的晶圓級(jí)封裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種BSI圖像傳感器的晶圓級(jí)封裝方法。
背景技術(shù)：
隨著芯片制造工藝和成像專用工藝的不斷進(jìn)步，促進(jìn)了采用前面照度(FSI)技術(shù)的圖像傳感器的開(kāi)發(fā)。FSI圖像傳感器如同人眼一樣，光落在芯片的前面，然后通過(guò)讀取電路和互連，最后被匯聚到光傳感區(qū)中。FSI技術(shù)為目前圖像傳感器所采用的主流技術(shù)，具有已獲證實(shí)的大批量生產(chǎn)能力、高可靠性和高良率以及頗具吸引力的性價(jià)比等優(yōu)勢(shì)，大大推動(dòng)了其在手機(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼攝像機(jī)和數(shù)碼相機(jī)等眾多領(lǐng)域的應(yīng)用。隨著電子行業(yè)向輕薄短小的發(fā)展趨勢(shì)，相應(yīng)的芯片封裝也起了很大的變化。過(guò)去30年中，聚光技術(shù)和半導(dǎo)體制造工藝的創(chuàng)新對(duì)圖像傳感器像素尺寸(Pixel size)產(chǎn)生了重大影響。例如，最初便攜式攝像機(jī)采用的圖像傳感器為2.5微米像素尺寸，而如今，手機(jī)相機(jī)中傳感器的像素尺寸只有1.4微米。目前，市場(chǎng)對(duì)像素尺寸的需求小至1.1微米、甚至
0.65微米。而由于光波長(zhǎng)不變，像素不斷縮小，F(xiàn)SI圖像傳感器存在其物理局限性。為了解決這個(gè)問(wèn)題，目前采用了背面照度(BSI,backside illumination)技術(shù)的圖像傳感器,如圖1所示，從而有效去除了光路徑上的讀取電路和互連。BSI圖像傳感器擁有得到更高量子效率的潛在優(yōu)勢(shì)，前景十分誘人。所述BSI圖像傳感器100，包括影像傳感區(qū)1、互連層2、平坦層3，以及基底4。所述影像傳感區(qū)I包括微透鏡11、濾光片12、光傳感區(qū)13，以及像素區(qū)14，所述光傳感區(qū)13用于將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，其包括光電二極管，所述像素區(qū)用于將光電二極管轉(zhuǎn)換的電信號(hào)放大后輸出。為了達(dá)到更高像素和效能，在BSI圖像傳感器中，所述互連層2由低介電常數(shù)材料(low-k材料)和導(dǎo)電金屬組成。其可將BSI圖像傳感器所產(chǎn)生的電信號(hào)輸出。然而，因低介電常數(shù)材料的材質(zhì)較脆，故通過(guò)現(xiàn)有的晶圓級(jí)封裝工藝切割晶圓封裝體得到多個(gè)獨(dú)立的BSI圖像傳感器的過(guò)程中，容易造成互連層2開(kāi)裂，使外界水氣侵蝕BSI圖像傳感器，影響B(tài)SI圖像傳感器的性能及信耐性。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種BSI圖像傳感器的晶圓級(jí)封裝方法，該方法通過(guò)兩次切割的方式，有效的降低了對(duì)互連層的傷害，避免互連層開(kāi)裂，導(dǎo)致外界水汽侵蝕BSI圖像傳感器。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種BSI圖像傳感器的晶圓級(jí)封裝方法，該方法包括以下步驟:
通過(guò)第一切刀對(duì)BSI圖像傳感器晶圓封裝體進(jìn)行第一次切割，分離相鄰的BSI圖像傳感器的互連層； 通過(guò)第二切刀對(duì)BSI圖像傳感器晶圓封裝體進(jìn)行第二次切割，以獲得多個(gè)獨(dú)立的BSI圖像傳感器；其中，所述第一切刀硬度大于所述第二切刀。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一切刀為金屬刀，所述第二切刀為樹(shù)脂刀。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一切刀的寬度大于所述第二切刀。 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，在所述“通過(guò)第二切刀對(duì)BSI圖像傳感器晶圓封裝體進(jìn)行第二次切割，以獲得多個(gè)獨(dú)立的BSI圖像傳感器”步驟前，還包括:
在BSI圖像傳感器晶圓的第二面一側(cè)的最外層形成第二絕緣層。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，在“通過(guò)第一切刀對(duì)BSI圖像傳感器晶圓封裝體進(jìn)行第一次切割，分離相鄰的BSI圖像傳感器的互連層”步驟前，還包括:
在BSI圖像傳感器晶圓的硅基底上形成焊墊開(kāi)口和切割道開(kāi)口，所述焊墊開(kāi)口暴露出設(shè)置于互連層的焊墊，所述切割道開(kāi)口暴露出互連層；
在娃基底的表面上形成第一絕緣層。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供另一種BSI圖像傳感器的晶圓級(jí)封裝方法，該方法包括以下步驟:
通過(guò)激光對(duì)BSI圖像傳感器晶圓封裝體進(jìn)行劃線切割，分離相鄰的BSI圖像傳感器的
互連層；
通過(guò)切刀對(duì)BSI圖像傳感器晶圓封裝體進(jìn)行第二次切割，以獲得多個(gè)獨(dú)立的BSI圖像傳感器。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述切刀為樹(shù)脂刀。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，在所述“通過(guò)切刀對(duì)BSI圖像傳感器晶圓封裝體進(jìn)行第二次切割，以獲得多個(gè)獨(dú)立的BSI圖像傳感器”步驟前，還包括:
在BSI圖像傳感器晶圓的第二面一側(cè)的最外層形成第二絕緣層。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，在“通過(guò)激光對(duì)BSI圖像傳感器晶圓封裝體進(jìn)行劃線切割，分離相鄰的BSI圖像傳感器的互連層”步驟前，還包括:
在BSI圖像傳感器晶圓的硅基底上形成焊墊開(kāi)口和切割道開(kāi)口，所述焊墊開(kāi)口暴露出設(shè)置于互連層的焊墊，所述切割道開(kāi)口暴露出互連層；
在娃基底的表面上形成第一絕緣層。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的BSI圖像傳感器的晶圓級(jí)封裝方法有效的提升了封裝后得到的BSI圖像傳感器的性能及信賴性。


圖1是現(xiàn)有的BSI圖像傳感器的中心部分結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明一實(shí)施方式中BSI圖像傳感器晶圓的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明一實(shí)施方式中晶圓級(jí)封裝基底的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明一實(shí)施方式中BSI圖像傳感器晶圓封裝體的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明一實(shí)施方式中BSI圖像傳感器晶圓封裝體上形成開(kāi)口后的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是圖5中虛線A部分的俯視圖。圖7是本發(fā)明一實(shí)施方式中BSI圖像傳感器晶圓封裝體上形成第一絕緣層后的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8是本發(fā)明一實(shí)施方式中BSI圖像傳感器晶圓封裝體上形成電連接線路后的結(jié)構(gòu)示意圖。圖9是本發(fā)明第一實(shí)施方式中BSI圖像傳感器的晶圓級(jí)封裝方法的流程圖。圖10是本發(fā)明第一實(shí)施方式中對(duì)BSI圖像傳感器晶圓封裝體進(jìn)行第一次切割后的結(jié)構(gòu)示意圖。圖11是本發(fā)明第一實(shí)施方式中BSI圖像傳感器晶圓封裝體上形成第二絕緣層后的結(jié)構(gòu)示意圖。圖12是本發(fā)明第一實(shí)施方式中對(duì)BSI圖像傳感器晶圓封裝體進(jìn)行第二次切割后的結(jié)構(gòu)示意圖。圖13是本發(fā)明第二實(shí)施方式中BSI圖像傳感器的晶圓級(jí)封裝方法的流程圖。圖14是本發(fā)明第二實(shí)施方式中對(duì)BSI圖像傳感器晶圓封裝體進(jìn)行第一次切割后的結(jié)構(gòu)示意圖。圖15是本發(fā)明第二實(shí)施方式中BSI圖像傳感器晶圓封裝體上形成第二絕緣層后的結(jié)構(gòu)示意圖。圖16是本發(fā)明第二實(shí)施方式中對(duì)BSI圖像傳感器晶圓封裝體進(jìn)行第二次切割后的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合附圖所示的具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。但這些實(shí)施方式并不限制本發(fā)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)這些實(shí)施方式所做出的結(jié)構(gòu)、方法、或功能上的變換均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。在本發(fā)明一實(shí)施方式中，所述BSI圖像傳感器的晶圓級(jí)封裝方法包括:
形成BSI圖像傳感器晶圓，如圖2所示，具體地，其包括:提供一片硅基底10，所述硅基底10包括第一面和與第一面相對(duì)的第二面，所述硅基底10的第二面，即為所述BSI圖像傳感器晶圓的第二面。在所述硅基底10的第一面制作互連層20，以及位于所述互聯(lián)層20上的多個(gè)圖像傳感區(qū)201和多個(gè)與圖像傳感區(qū)201配合的焊墊203。形成BSI圖像傳感器基底，如圖3所示，具體地，其包括:提供一片透光基底30，所述透光基底30包括第一面和與第一面相對(duì)的第二面。由所述透光基底30第二面向第一面通過(guò)光刻工藝形成多個(gè)間隔設(shè)置的空心墻301。形成BSI圖像傳感器晶圓封裝體，如圖4所示，具體地，將所述BSI圖像傳感器晶圓的互連層20所在的那面和所述晶圓級(jí)封裝基底的空心墻301壓合，形成所述BSI圖像傳感器晶圓封裝體，所述BSI圖像傳感器晶圓封裝體包括多個(gè)連接在一起的BSI圖像傳感器。壓合完成后，對(duì)所述硅基底10的第二面進(jìn)行研磨減薄。如圖5、圖6所示，并在減薄后，在所述硅基底10的第二面采用光刻及等離子蝕刻技術(shù)形成多個(gè)焊墊開(kāi)口 101，以及多個(gè)切割道開(kāi)口 103。其中，所述焊墊開(kāi)口 101可暴露出所述焊墊203，所述切割道開(kāi)口 103可暴露出所述互連層20。優(yōu)選地，在本發(fā)明一實(shí)施方式中，還包括一凹槽開(kāi)口 105，所述焊墊開(kāi)口 101設(shè)置于所述凹槽開(kāi)口 105內(nèi)。本領(lǐng)域技術(shù)人員可知，所述切割道開(kāi)口是設(shè)置于兩相鄰的BSI圖像傳感器之間的，其主要用于分割連接在一起的BSI圖像傳感器。一般地，其設(shè)置于兩相鄰的BSI圖像傳感器的相鄰焊墊之間。在此不再贅述。在光刻及等離子蝕刻后的硅基底10的表面上通過(guò)氣相沉積技術(shù)形成第一絕緣層40。所述表面為暴露出所述硅基底的所有面。具體地，如圖7所示，所述第一絕緣層40覆蓋于所述硅基底10的第二面及焊墊開(kāi)口 101、切割道開(kāi)口 103、凹槽開(kāi)口 105的側(cè)壁上。在所述第一絕緣層40及暴露的焊墊表面通過(guò)光刻、電鍍形成電連接線路50。如圖8所示，所述電連接線路50還形成于暴露的互連層20表面。在完成上述工藝后，可通過(guò)本發(fā)明第一實(shí)施方式或第二實(shí)施方式對(duì)所述BSI圖像傳感器晶圓封裝體進(jìn)行切割。具體將在下述進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。如圖9所示，在本發(fā)明第一實(shí)施方式中，所述BSI圖像傳感器的晶圓級(jí)封裝方法包括:
如圖10所示，通過(guò)第一切刀對(duì)BSI圖像傳感器晶圓封裝體進(jìn)行第一次切割，分離相鄰的BSI圖像傳感器的互連層；具體的，所述第一切刀沿著所述切割道開(kāi)口向所述互連層方向進(jìn)行切割。優(yōu)選地，所述第一次切割深度可控制在切至部分空心墻301即可。所述切割至部分空心墻301代表并未將空心墻301分離。因互連層20及平坦層(圖10中未示出)的材質(zhì)較脆，延展性、韌性較差，所以進(jìn)行第一次切割的第一切刀為硬度較大的刀，這樣，即可降低對(duì)互連層20和平坦層的傷害，避免所述互連層20和平坦層開(kāi)裂。優(yōu)選地，第一切刀為金屬刀。如圖11、12所示，在所述硅基底10的第二面一側(cè)的最外層形成第二絕緣層60，以及電性連接所述電連接線路50的多個(gè)焊球70 ;即是，在暴露的部分第一絕緣層40表面、電連接線路50表面、以及第一切刀切割的開(kāi)口內(nèi)壁上均形成第二絕緣層60。沿第一次切割的切割開(kāi)口向所述透光基底方向，通過(guò)第二切刀對(duì)BSI圖像傳感器晶圓封裝體進(jìn)行第二次切割，以獲得多個(gè)獨(dú)立的BSI圖像傳感器。第二切刀可選擇材質(zhì)較第一切刀軟的刀。優(yōu)選地，可選用適合切割透光基底30的材質(zhì)的樹(shù)脂刀為第二切刀，以避免硬度大于所述第二切刀的第一切刀對(duì)所述透光基底30造成傷害，也避免引起所述透光基底30邊緣崩裂。如此，通過(guò)本發(fā)明第一實(shí)施方式的BSI圖像傳感器的晶圓級(jí)封裝方法，降低了切割對(duì)晶圓互連層、平坦層及透明基底的傷害，避免互連層、平坦層、透明基底開(kāi)裂，也降低了外界水汽侵蝕BSI圖像傳感器的問(wèn)題。有效的提升了 BSI圖像傳感器的性能及信賴性。另外，在本發(fā)明第一實(shí)施方式中，所述第一切刀的寬度大于所述第二切刀。這樣，在切割后，所述BSI圖像傳感器的側(cè)面可形成階梯型結(jié)構(gòu)，并且借由第一次切割后形成的所述第二絕緣層60將暴露于外部的互連層20和平坦層包覆，避免了互連層20和平坦層直接與空氣接觸，大幅度的提升了 BSI圖像傳感器的性能及信賴性。如圖13所示，在本發(fā)明第二實(shí)施方式中，所述BSI圖像傳感器的晶圓級(jí)封裝方法包括:
如圖14所示，通過(guò)激光對(duì)BSI圖像傳感器晶圓封裝體進(jìn)行第一次切割，分離相鄰的BSI圖像傳感器的互連層；優(yōu)選地，所述第一次切割為劃線切割，所述激光沿著所述切割道開(kāi)口兩側(cè)壁向所述互連層方向進(jìn)行切割。其劃線切割深度可控制在切割至部分空心墻301即可。所述切割至部分空心墻301代表并未將空心墻301分離。因互連層20及平坦層的材質(zhì)較脆，延展性、韌性較差，所以通過(guò)激光進(jìn)行劃線切割可降低對(duì)互連層20和平坦層的傷害，避免所述互連層20和平坦層開(kāi)裂。如圖15所示，在所述硅基底10的第二面一側(cè)的最外層形成第二絕緣層60，以及電性連接所述電連接線路50的多個(gè)焊球70 ;即是，在暴露的部分第一絕緣層40表面、電連接線路50表面、以及激光劃線切割的V字形凹槽開(kāi)口內(nèi)壁上均形成第二絕緣層60。如圖16所示，在劃線切割的兩線之間，通過(guò)切刀對(duì)BSI圖像傳感器晶圓封裝體進(jìn)行第二次切割，以獲得多個(gè)獨(dú)立的BSI圖像傳感器。具體地，所述切刀切割從所述切割道開(kāi)口表面開(kāi)始切割，經(jīng)過(guò)互連層20、平坦層、第一絕緣層40、透明基底30后，將所述BSI圖像傳感器晶圓封裝體分割為多個(gè)獨(dú)立的BSI圖像傳感器。優(yōu)選地，可選用適合切割透光基底30的材質(zhì)的樹(shù)脂刀為切刀，以避免硬度大于所述切刀的金屬刀對(duì)所述透光基底30造成傷害，使所述透光基底30開(kāi)裂。盡管通過(guò)該切刀切割的互連層20和平坦層有可能開(kāi)裂。但因激光劃線切割已經(jīng)將相鄰的BSI圖像傳感器的互連層分離，故其開(kāi)裂的互連層20和平坦層并不影響所述BSI圖像傳感器的性能和信賴性。如此，通過(guò)本發(fā)明第二實(shí)施方式的BSI圖像傳感器的晶圓級(jí)封裝方法，降低了切割對(duì)互連層、平坦層及透明基底的傷害，避免互連層、平坦層、透明基底開(kāi)裂，也降低了外界水汽侵蝕BSI圖像傳感器的問(wèn)題。有效的提升了 BSI圖像傳感器的性能及信賴性。另外，在本發(fā)明第二實(shí)施方式中，由于第一次切割是通過(guò)激光在每個(gè)切割道開(kāi)口的兩側(cè)壁進(jìn)行劃線切割，這樣，在切割后，會(huì)形成V字形的凹槽開(kāi)口，并且借由第一次切割后形成的所述第二絕緣層60將V字形的凹槽開(kāi)口內(nèi)暴露的互連層20和平坦層包覆，避免了互連層20和平坦層直接與空氣接觸，更大幅度的提升了 BSI圖像傳感器的性能及信賴性。應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書(shū)按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書(shū)的這種敘述方式僅僅是為清楚起見(jiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書(shū)作為一個(gè)整體，各實(shí)施方式中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。上文所列出的一系列的詳細(xì)說(shuō)明僅僅是針對(duì)本發(fā)明的可行性實(shí)施方式的具體說(shuō)明，它們并非用以限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實(shí)施方式或變更均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種BSI圖像傳感器的晶圓級(jí)封裝方法，其特征在于，所述方法包括: 通過(guò)第一切刀對(duì)BSI圖像傳感器晶圓封裝體進(jìn)行第一次切割，分離相鄰的BSI圖像傳感器的互連層； 通過(guò)第二切刀對(duì)BSI圖像傳感器晶圓封裝體進(jìn)行第二次切割，以獲得多個(gè)獨(dú)立的BSI圖像傳感器；其中，所述第一切刀硬度大于所述第二切刀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的BSI圖像傳感器的晶圓級(jí)封裝方法，其特征在于，所述第一切刀為金屬刀，所述第二切刀為樹(shù)脂刀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的BSI圖像傳感器的晶圓級(jí)封裝方法，其特征在于，所述第一切刀的寬度大于所述第二切刀。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的BSI圖像傳感器的晶圓級(jí)封裝方法，其特征在于，在所述“通過(guò)第二切刀對(duì)BSI圖像傳感器晶圓封裝體進(jìn)行第二次切割，以獲得多個(gè)獨(dú)立的BSI圖像傳感器”步驟前，還包括: 在BSI圖像傳感器晶圓的第二面一側(cè)的最外層形成第二絕緣層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的BSI圖像傳感器的晶圓級(jí)封裝方法，其特征在于，在“通過(guò)第一切刀對(duì)BSI圖像傳感器晶圓封裝體進(jìn)行第一次切割，分離相鄰的BSI圖像傳感器的互連層”步驟前，還包括: 在BSI圖像傳感器晶圓的硅基底上形成焊墊開(kāi)口和切割道開(kāi)口，所述焊墊開(kāi)口暴露出設(shè)置于互連層的焊墊，所述切割道開(kāi)口暴露出互連層； 在娃基底的表面上形成第一絕緣層。
6.一種BSI圖像傳感器的晶圓級(jí)封裝方法，其特征在于，所述方法包括: 通過(guò)激光對(duì)BSI圖像傳感器晶圓封裝體進(jìn)行劃線切割，分離相鄰的BSI圖像傳感器的互連層； 通過(guò)切刀對(duì)BSI圖像傳感器晶圓封裝體進(jìn)行第二次切割，以獲得多個(gè)獨(dú)立的BSI圖像傳感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的BSI圖像傳感器的晶圓級(jí)封裝方法，其特征在于，所述切刀為樹(shù)脂刀。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的BSI圖像傳感器的晶圓級(jí)封裝方法，其特征在于，在所述“通過(guò)切刀對(duì)BSI圖像傳感器晶圓封裝體進(jìn)行第二次切割，以獲得多個(gè)獨(dú)立的BSI圖像傳感器”步驟前，還包括: 在BSI圖像傳感器晶圓的第二面一側(cè)的最外層形成第二絕緣層。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的BSI圖像傳感器的晶圓級(jí)封裝方法，其特征在于，在“通過(guò)激光對(duì)BSI圖像傳感器晶圓封裝體進(jìn)行劃線切割，分離相鄰的BSI圖像傳感器的互連層”步驟前，還包括: 在BSI圖像傳感器晶圓的硅基底上形成焊墊開(kāi)口和切割道開(kāi)口，所述焊墊開(kāi)口暴露出設(shè)置于互連層的焊墊，所述切割道開(kāi)口暴露出互連層； 在娃基底的表面上形成第一絕緣層。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種BSI圖像傳感器的晶圓級(jí)封裝方法，所述方法包括通過(guò)第一切刀對(duì)BSI圖像傳感器晶圓封裝體進(jìn)行第一次切割，分離相鄰的BSI圖像傳感器的互連層；通過(guò)第二切刀對(duì)BSI圖像傳感器晶圓封裝體進(jìn)行第二次切割，以獲得多個(gè)獨(dú)立的BSI圖像傳感器；其中，所述第一切刀硬度大于所述第二切刀。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的BSI圖像傳感器的晶圓級(jí)封裝方法有效的提升了封裝后得到的BSI圖像傳感器的性能及信賴性。
文檔編號(hào)B28D5/04GK103077951SQ201310007440
公開(kāi)日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2013年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月9日
發(fā)明者王之奇, 喻瓊, 王蔚 申請(qǐng)人:蘇州晶方半導(dǎo)體科技股份有限公司