專利名稱：用于cmos圖像傳感器的線結(jié)合內(nèi)插板封裝及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微電子器件的封裝，更具體地說(shuō)涉及光學(xué)半導(dǎo)體器件的封裝。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體器件的趨勢(shì)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(hù)芯片而同時(shí)提供片外信號(hào)連接性)。一個(gè)實(shí)例是圖像傳感器，其是包括將入射光變換成電信號(hào)的光電檢測(cè)器(其準(zhǔn)確地反映具有良好空間分辨率的入射光的強(qiáng)度和顏色信息)的IC器件。在圖像傳感器的晶片級(jí)封裝方案的開(kāi)發(fā)后面存在不同的驅(qū)動(dòng)力。例如，降低的形狀因數(shù)(即增加的密度，用來(lái)實(shí)現(xiàn)最高容量/體積比)克服了空間限制并且能夠?qū)崿F(xiàn)更小的相機(jī)模塊方案?？梢砸愿痰幕ミB長(zhǎng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)增加的電性能，這可以改善電性能并且因此改善器件速度，并且這大大減小了芯片功耗。異構(gòu)集成允許集成不同的功能層(例如高分辨率和低分辨率圖像傳感器的集成、具有其處理器的圖像傳感器的集成等)?？梢酝ㄟ^(guò)僅封裝那些已知良好的芯片(即僅封裝已知良好的管芯一 K⑶)來(lái)實(shí)現(xiàn)每單元封裝的成本減少。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(jí)CSP (其中晶片被層疊在兩個(gè)玻璃薄片之間)是用來(lái)構(gòu)造圖像傳感器模塊(例如用于移動(dòng)器件照相機(jī)、光學(xué)鼠標(biāo)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(duì)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(duì)于較低剖面器件的)以及產(chǎn)率問(wèn)題，COB和Shellcase WLCSP裝配變得愈加困難。例如，Shellcase WLCSP技術(shù)包括在晶片被單體化成獨(dú)立的封裝芯片之前在晶片上封裝圖像傳感器，意味著來(lái)自每個(gè)晶片的有缺陷的那些芯片在它們可被測(cè)試之前仍然被封裝(其抬高了成本)。另外，標(biāo)準(zhǔn)WLP封裝是扇入封裝，其中芯片面積等于封裝面積，因此限制了 I/O連接的數(shù)目。最后，標(biāo)準(zhǔn)WLP封裝是裸管芯封裝，其在測(cè)試處理、組裝和SMT過(guò)程中可能是復(fù)雜的。存在對(duì)用于諸如已經(jīng)被單體化和測(cè)試的圖像傳感器的芯片的改進(jìn)的封裝和封裝技術(shù)的需要，并且其提供節(jié)省成本和可靠的低剖面封裝解決方案(即提供必要的機(jī)械支持和電連接性)。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個(gè)方面中，圖像傳感器封裝包括裝卸器組件、傳感器芯片和基板。裝卸器組件包括具有相對(duì)的第一和第二表面的晶體裝卸器，其中所述晶體裝卸器包括:腔體，所述腔體形成到第一表面中使得所述腔體具有限定至少一個(gè)臺(tái)階表面的階梯側(cè)壁，所述至少一個(gè)臺(tái)階表面向內(nèi)延伸到所述腔體里面；和多個(gè)導(dǎo)電元件，所述多個(gè)導(dǎo)電元件均通過(guò)所述晶體裝卸器從所述至少一個(gè)臺(tái)階表面延伸到第二表面。傳感器芯片設(shè)置在腔體中并且包括具有前和后相對(duì)表面的基板、形成在前表面處的多個(gè)光電檢測(cè)器、和形成在前表面處、電耦合到光電檢測(cè)器的多個(gè)接觸焊盤。多個(gè)線均在接觸焊盤中的一個(gè)和導(dǎo)電元件中的一個(gè)之間延伸并且電連接所述接觸焊盤中的一個(gè)和導(dǎo)電元件中的一個(gè)。基板設(shè)置在腔體上并且被安裝到晶體裝卸器，其中所述基板對(duì)至少一個(gè)范圍的光波長(zhǎng)是光學(xué)透明的。本發(fā)明的另一方面是封裝傳感器芯片的方法，所述傳感器芯片包括具有前和后相對(duì)表面的基板、形成在前表面處的多個(gè)光電檢測(cè)器、和形成在前表面處、電稱合到光電檢測(cè)器的多個(gè)接觸焊盤。所述方法包括:提供具有相對(duì)的第一和第二表面的晶體裝卸器；將腔體形成到第一表面中使得所述腔體具有限定至少一個(gè)臺(tái)階表面的階梯側(cè)壁，所述至少一個(gè)臺(tái)階表面向內(nèi)延伸到所述腔體里面；形成均通過(guò)所述晶體裝卸器從所述至少一個(gè)臺(tái)階表面延伸到第二表面的多個(gè)導(dǎo)電元件；將傳感器芯片插入腔體中；在傳感器芯片和所述多個(gè)導(dǎo)電元件之間附貼多個(gè)線使得每個(gè)線在接觸焊盤中的一個(gè)和導(dǎo)電元件中的一個(gè)之間延伸并且電連接所述接觸焊盤中的一個(gè)和導(dǎo)電元件中的一個(gè)；并且將基板安裝到晶體裝卸器使得基板被設(shè)置在腔體上，其中所述基板對(duì)至少一個(gè)范圍的光波長(zhǎng)是光學(xué)透明的。本發(fā)明的另一方面是通過(guò)下述來(lái)形成多個(gè)圖像傳感器封裝的方法:提供具有相對(duì)的第一和第二表面的晶體裝卸器；將多個(gè)腔體形成到第一表面中使得腔體中的每一個(gè)具有限定至少一個(gè)臺(tái)階表面的階梯側(cè)壁，所述至少一個(gè)臺(tái)階表面向內(nèi)延伸到所述腔體里面；對(duì)于腔體中的每一個(gè)，形成均通過(guò)所述晶體裝卸器從所述至少一個(gè)臺(tái)階表面延伸到第二表面的多個(gè)導(dǎo)電元件；將傳感器芯片插入腔體中的每一個(gè)中(其中傳感器芯片中的每一個(gè)包括具有前和后相對(duì)表面的基板、形成在前表面處的多個(gè)光電檢測(cè)器、和形成在前表面處、電耦合到光電檢測(cè)器的多個(gè)接觸焊盤)；對(duì)于各個(gè)傳感器芯片和腔體中的每一個(gè)，在傳感器芯片和所述多個(gè)導(dǎo)電元件之間附貼多個(gè)線使得每個(gè)線在接觸焊盤中的一個(gè)和導(dǎo)電元件中的一個(gè)之間延伸并且電連接所述接觸焊盤中的一個(gè)和導(dǎo)電元件中的一個(gè)；將基板安裝到晶體裝卸器使得基板被設(shè)置在腔體上，其中所述基板對(duì)至少一個(gè)范圍的光波長(zhǎng)是光學(xué)透明的；并且切割晶體裝卸器和基板以形成分開(kāi)的封裝，所述封裝均在其中包括所述腔體中的一個(gè)和傳感器芯片中的一個(gè)。通過(guò)閱讀說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求和附圖，本發(fā)明的其它目的和特征將變得明顯。


圖1A-1E是依次示出形成裝卸器組件的步驟的截面?zhèn)纫晥D。圖2A-2D是依次示出單體化圖像傳感器芯片的步驟的截面?zhèn)纫晥D。圖3A-3C是示出集成裝卸器組件和圖像傳感器芯片的截面?zhèn)纫晥D。圖4A是單體化之前被集成的裝卸器組件、透明基板和圖像傳感器芯片的截面?zhèn)纫晥D。圖4B是單體化之后被集成的裝卸器組件、透明基板和圖像傳感器芯片的截面?zhèn)纫晥D。圖5是被集成的裝卸器組件、透明基板和圖像傳感器芯片的替換實(shí)施例的截面?zhèn)纫晥D，其中所述透明基板包括在它的頂表面整體形成的透鏡。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明是微電子器件、尤其是圖像傳感器的封裝。本發(fā)明采用其部件的模塊化來(lái)增加產(chǎn)率、降低成本并且改善合格率。對(duì)于封裝設(shè)計(jì)存在三個(gè)主要部件，其利用晶片級(jí)技術(shù)形成:
1.具有預(yù)先形成的電路的裝卸器組件2；
2.被單體化的圖像傳感器芯片4;
3.光學(xué)透明的基板60。每個(gè)部件分開(kāi)制作、分開(kāi)保存并且分開(kāi)測(cè)試。僅已知好的部件允許用于封裝的集成。裝卸器組件2的形成在圖1A-1E中示出，并且從晶體裝卸器10開(kāi)始，所述晶體裝卸器10分別包括頂和底表面12和14，如圖1A中所示。第一腔體16被形成到裝卸器10的頂表面12中。可以通過(guò)利用激光、通過(guò)等離子體刻蝕工藝、通過(guò)噴砂工藝、通過(guò)機(jī)械研磨工藝、或通過(guò)任何其它類似的方法來(lái)形成腔體16。優(yōu)選地，通過(guò)執(zhí)行光刻等離子體刻蝕工藝來(lái)形成腔體16，所述光刻等離子體刻蝕工藝除去裝卸器10的選擇暴露的部分。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。然后利用以上列出的用于第一腔體16的技術(shù)中的任何一個(gè)，第二腔體18被形成到第一腔體16的底表面中。優(yōu)選地(但不是必需地)，第二腔體18的深度等于或大于圖像傳感器芯片4的厚度，以便傳感器芯片4能夠大部分或完全裝入第二腔體18內(nèi)。第二腔體18的橫向尺寸(即直徑、寬度等)比第一腔體16的橫向尺寸小，導(dǎo)致產(chǎn)生階梯側(cè)壁20。階梯側(cè)壁20包括臺(tái)階22，所述臺(tái)階22橫向向外延伸到腔體16/18的中心以限定基本橫向延伸的臺(tái)階表面22a(即腔體16的底表面的剩余部分)，所述臺(tái)階表面22a終止于基本垂直延伸的表面22b處。優(yōu)選地，臺(tái)階22在第一腔體16的圓周周圍是連續(xù)的(即臺(tái)階22呈環(huán)形臺(tái)肩的形式，所述環(huán)形臺(tái)肩在第一腔體16的底表面處限定第二腔體18的開(kāi)口)。然而，可以形成多個(gè)分立臺(tái)階22，所述多個(gè)分立臺(tái)階22向內(nèi)延伸到處于分立位置的第一腔體16的中心。腔體16和18可以被認(rèn)為是形成到頂表面12中的單個(gè)腔體19 (即，其中第一腔體部分16設(shè)置得比臺(tái)階表面22a高并且第二腔體部分18設(shè)置得比臺(tái)階表面22a低)，具有限定向內(nèi)延伸到腔體里面的至少一個(gè)臺(tái)階表面22a的階梯側(cè)壁。所得到的結(jié)構(gòu)在圖1B中示出。形成通孔24，所述通孔24通過(guò)裝卸器10從臺(tái)階22的臺(tái)階表面22a延伸到底表面
14?？梢酝ㄟ^(guò)利用激光、通過(guò)等離子體刻蝕工藝、通過(guò)噴砂工藝、通過(guò)機(jī)械研磨工藝、或通過(guò)任何其它類似的方法形成通孔24。優(yōu)選地，通過(guò)光刻等離子體刻蝕形成通孔24，所述光刻等離子體刻蝕包括在裝卸器10上形成光致抗蝕劑層、圖案化光致抗蝕劑層以暴露裝卸器10的選擇部分、并且然后執(zhí)行等離子體刻蝕工藝(例如BOSCH工藝，其利用SF6和C4F8氣體的組合)來(lái)除去裝卸器10的暴露部分以形成通孔24。優(yōu)選地，每個(gè)通孔24具有在5到250Mm之間的直徑、以及相對(duì)于底表面14的45到90度的側(cè)壁角。然后在裝卸器的暴露的表面上(包括在孔24和腔體19內(nèi))沉積隔離(介電)層26。介電層26可以是氧化硅、氮化硅、環(huán)氧基、聚酰亞胺、樹(shù)脂、FR4、或任何其它適合的介電材料。優(yōu)選地，介電層26是至少0.1 μ 厚，并且利用任何常規(guī)的介電層沉積技術(shù)(其是本領(lǐng)域中眾所周知的)形成。所得到的結(jié)構(gòu)在圖1C中示出。導(dǎo)電材料(例如Cu，Ti/Cu, Ti/Al, Cr/Cu, Cr/Al和/或任何其它眾所周知的導(dǎo)電材料)被沉積在介電層26上，利用導(dǎo)電材料填充通孔24或者給通孔24加襯里?？梢酝ㄟ^(guò)濺射、電鍍、分發(fā)印刷，或?yàn)R射、電鍍和分發(fā)印刷的組合。然后使用光刻步驟來(lái)除去在頂和底表面12/14的一部分上和在腔體19里面的導(dǎo)電材料的部分，留下導(dǎo)電元件或跡線28，所述導(dǎo)電元件或跡線28通過(guò)通孔24延伸并且分別終止于在臺(tái)階表面22a和表面14處的導(dǎo)電焊盤30a和30b中。導(dǎo)電焊盤30a和30b具有比導(dǎo)電元件28的橫向尺寸大的橫向尺寸(以便于將電連接形成到那里)，并且可以可選地沿臺(tái)階表面22a和/或14延伸以使連接改變線路來(lái)適應(yīng)特定的設(shè)計(jì)需求。所得到的結(jié)構(gòu)在圖1D中示出。隨后在底表面14上沉積密封劑(介電)層32。介電層32可以是環(huán)氧基、聚酰亞胺、樹(shù)脂、FR4、或任何其它合適的介電材料。優(yōu)選地，介電層26是至少1.0 Mffl厚，并且利用任何常規(guī)的沉積技術(shù)(其是本領(lǐng)域技術(shù)人員眾所周知的)形成。然后利用光刻工藝除去在導(dǎo)電焊盤30b上的層32的部分。然后SMT (表面安裝)互連34以如此方式形成在底表面14上使得它們與相應(yīng)的導(dǎo)電焊盤30b電接觸。SMT互連34可以是BGA類型，并且可以利用焊料合金的絲網(wǎng)印刷工藝、或通過(guò)植球工藝、或通過(guò)電鍍工藝形成。BGA (球柵陣列)互連是通常通過(guò)焊接或部分熔融金屬球到接合焊盤上形成的、用于與對(duì)等導(dǎo)體形成物理和電接觸的圓形導(dǎo)體?？商鎿Q地，SMT互連34可以是導(dǎo)電金屬柱(例如銅)。最終的裝卸器組件2結(jié)構(gòu)在圖1E中示出。單體化的圖像傳感器芯片4的形成在圖2A-2D中示出，并且從具有前表面43的晶片42開(kāi)始，在所述前表面43上已經(jīng)形成了多個(gè)傳感器44。每個(gè)傳感器包括多個(gè)光電檢測(cè)器46 (和支持電路)、以及接觸焊盤48。光電檢測(cè)器46 (和支持電路)和接觸焊盤48被形成在晶片42的面向上的(前)表面處，如圖2A中所示。接觸焊盤48被電連接到光電檢測(cè)器46 (和/或它們的支持電路)，用于提供芯片信號(hào)發(fā)送。每個(gè)光電檢測(cè)器46將光能轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)?？梢园ǜ郊与娐穪?lái)放大電壓、和/或?qū)⑺D(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。濾色器和/或微透鏡50可以安裝在光電檢測(cè)器46上。這種類型的傳感器在本領(lǐng)域中是眾所周知的，在此不再進(jìn)一步描述。切割帶52安裝在圖像傳感器晶片42的背面上。切割帶52可以是由PVC、聚烯烴、聚乙烯、陶瓷或晶體襯底材料制成的任何帶或載體，利用粘合劑將管芯固定在適當(dāng)?shù)奈恢?。切割?2通常在多種厚度(例如從25到1000 Mm)以及多種粘合強(qiáng)度可用，其是針對(duì)各種芯片尺寸和材料設(shè)計(jì)的。隨后執(zhí)行淺劃片線區(qū)域(劃道)的部分切割(預(yù)切割)。部分切割包括切割劃片線54 (即溝、溝道、槽、縫等)到晶片42的前表面43中?？梢岳们懈钿彙⒓す馄骰蚩涛g工藝來(lái)完成該切割步驟。優(yōu)選地，利用具有25到50 Mm寬的切割刀刃的切割鋸?fù)瓿汕懈畈襟E，其中劃片線54的深度延伸不超過(guò)晶片42的厚度的30%。所得到的結(jié)構(gòu)在圖2B中示出。然后臨時(shí)(犧牲)保護(hù)層56被安裝到晶片42的正面上，并且從晶片42的背面除去切割帶52，如圖2C中所示。臨時(shí)保護(hù)層56可以由PVC、聚烯烴、聚乙烯、陶瓷或晶體襯底材料制成，在除去切割帶后利用粘合劑將管芯固定在適當(dāng)?shù)奈恢?。然后，?yōu)選使用晶片研磨和/或硅刻蝕工藝，從背面減薄晶片42直到已經(jīng)完成管芯分離(即傳感器44被分開(kāi)使得每一個(gè)在它自己的管芯上)為止。然后除去保護(hù)層56，留下最后的圖像傳感器芯片4，如圖2D中所示。然后一個(gè)一個(gè)單獨(dú)地測(cè)試傳感器44，使得僅已知良好的傳感器芯片4被封裝。可替換地，可以在傳感器芯片4從保護(hù)層56被除去之前測(cè)試傳感器44，其中僅已知良好的傳感器芯片4從保護(hù)層56被除去并且被放在托盤中用于將來(lái)的組裝。分開(kāi)形成的裝卸器組件2和已知良好的圖像傳感器芯片4然后如圖3A-3C中所示地被集成在一起，由此傳感器芯片4被放置在腔體19中并且被附著到裝卸器組件2?？梢允褂萌魏纬Ｒ?guī)的管芯附著工藝(例如常規(guī)的拾取和放置技術(shù))，由此管芯附著材料56 (例如具有I到25微米的額定厚度和經(jīng)受高達(dá)250C的固化溫度的能力的不導(dǎo)電粘附膜或環(huán)氧樹(shù)脂等)被用來(lái)將傳感器芯片4貼到第二腔體18的底表面，如圖3A中所示。優(yōu)選地，但不是必需地，圖像傳感器芯片4的前表面43與臺(tái)階表面22a對(duì)齊(即齊平)，以更方便隨后描述的線結(jié)合。接著執(zhí)行線結(jié)合工藝，其中線58連接在圖像傳感器芯片4的接觸焊盤48和裝卸器組件2的相應(yīng)導(dǎo)電焊盤30a之間(并且在圖像傳感器芯片4的接觸焊盤48和裝卸器組件2的相應(yīng)導(dǎo)電焊盤30a之間提供電連接)，如圖3B中所示。線58可以是合金金、銅或任何其它合適的線結(jié)合材料，并且通過(guò)利用任何常規(guī)的線結(jié)合技術(shù)(其是本領(lǐng)域中眾所周知的)形成。
光學(xué)透明的基板60被安裝到裝卸器10的頂表面12使得基板60被設(shè)置在圖像傳感器芯片4上。優(yōu)選地，基板60密封腔體19的開(kāi)口。基板60可以由多晶陶瓷(例如氧化鋁陶瓷、氮氧化鋁、鈣鈦礦(perovskyte)、多晶釔鋁石榴石等)、單晶陶瓷、非晶材料(例如無(wú)機(jī)玻璃和聚合物)、玻璃陶瓷(例如硅酸鹽基)等制成，并且對(duì)至少一個(gè)范圍的光波長(zhǎng)是光學(xué)透明的。可以使用接合材料62將基板60貼到頂表面12上。接合材料62可以是金屬基、環(huán)氧基、聚酰亞胺、樹(shù)脂、或任何其它合適的接合材料。所得到的結(jié)構(gòu)在圖3C中示出。圖3C的被組裝的封裝結(jié)構(gòu)的透明基板60和裝卸器組件2為傳感器芯片4提供保護(hù)，并且提供扇出陣列電連接。在運(yùn)行過(guò)程中，傳感器44通過(guò)透明基板60接收入射光。通過(guò)對(duì)應(yīng)的線58、對(duì)應(yīng)的導(dǎo)電焊盤30a、對(duì)應(yīng)的導(dǎo)電跡線28、對(duì)應(yīng)的導(dǎo)電焊盤30b、以及最后通過(guò)對(duì)應(yīng)的表面安裝互連34，由圖像傳感器芯片4上的接觸焊盤48中的每一個(gè)提供片外導(dǎo)電性。為了易于制作并且確保在集成前去掉有缺陷的部件(即僅已知良好的部件優(yōu)選到達(dá)最后的集成)，所述三個(gè)主要部件(裝卸器組件2、透明基板60、和圖像傳感器芯片4)中的每一個(gè)被分開(kāi)制作，因此增加了產(chǎn)率和合格率,并且降低了成本。優(yōu)選地，多個(gè)裝卸器組件2形成在單個(gè)晶體裝卸器10上，并且單個(gè)透明基板60被用于多個(gè)裝卸器組件。上述集成因此可以在裝卸器10和基板30被單體化成單獨(dú)的組件之前執(zhí)行、或者在之后執(zhí)行。如果在單體化之前執(zhí)行集成，則預(yù)單體化結(jié)構(gòu)在圖4A中示出(并且切割帶52被安裝到透明基板60)。然后執(zhí)行晶片切割過(guò)程(例如使用晶片切割和/或激光設(shè)備)以單體化組件，如圖4B中所示。圖5示出替換實(shí)施例，其中透明基板60的頂表面64是非平面的，使得它對(duì)于進(jìn)入基板60的光充當(dāng)透鏡。透鏡基板60和傳感器44的有源表面之間的距離被固定，并且可以在組裝期間通過(guò)改變接合材料62的厚度來(lái)進(jìn)行優(yōu)化。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于上面描述和此處示出的(一個(gè)或多個(gè))實(shí)施例，而是涵蓋落在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的任何和所有變型。例如，此處對(duì)于本發(fā)明的引用并不旨在限制任何權(quán)利要求或權(quán)利要求術(shù)語(yǔ)的范圍，而是相反僅引用可以被一個(gè)或多個(gè)權(quán)利要求覆蓋的一個(gè)或多個(gè)特征。上述的材料、工藝和數(shù)值示例僅是示例性的，且不應(yīng)認(rèn)為限制了權(quán)利要求。而且，從權(quán)利要求和說(shuō)明書(shū)顯見(jiàn)，并不是所有方法步驟必須以示出或要求保護(hù)的確切順序執(zhí)行，而是以允許本發(fā)明的圖像傳感器封裝的適當(dāng)形成的任何順序單獨(dú)或同時(shí)執(zhí)行。單層材料可以形成為這種或類似材料的多層，且反之亦然。應(yīng)當(dāng)注意，如這里使用的術(shù)語(yǔ)“上方”和“上”均包括性地包括“直接位于…上”(沒(méi)有布置于其間的中間材料、元件或空間)和“間接位于…上”(有布置于其間的中間材料、元件或空間)。同樣，術(shù)語(yǔ)“鄰近”包括“直接鄰近”(沒(méi)有布置于其間的中間材料、元件或空間)和“間接鄰近”(有布置于其間的中間材料、元件或空間)，“安裝到”包括“直接安裝到”(沒(méi)有布置于其間的中間材料、元件或空間)和“間接安裝到”(有布置于其間的中間材料、元件或空間)，且“電耦合”包括“直接電耦合到”(其間沒(méi)有把元件電連接在一起的中間材料或元件)和“間接電耦合到”(其間有把元件電連接在一起的中間材料或元件)。例如，“在基板上方”形成元件可以包括直接在基板上形成元件，其間沒(méi)有中間材料/元件，也可以在基板上間接形成元件，其間具有一個(gè)或多個(gè)中間材料/元件。
權(quán)利要求
1.一種圖像傳感器封裝，包括: 裝卸器組件，所述裝卸器組件包括: 具有相對(duì)的第一和第二表面的晶體裝卸器，其中所述晶體裝卸器包括腔體，所述腔體形成到第一表面中使得所述腔體具有限定至少一個(gè)臺(tái)階表面的階梯側(cè)壁，所述至少一個(gè)臺(tái)階表面向內(nèi)延伸到所述腔體里面，以及 多個(gè)導(dǎo)電元件，所述多個(gè)導(dǎo)電元件均通過(guò)所述晶體裝卸器從所述至少一個(gè)臺(tái)階表面延伸到第二表面； 設(shè)置在腔體中的傳感器芯片，其中所述傳感器芯片包括: 具有如和后相對(duì)表面的基板， 形成在前表面處的多個(gè)光電檢測(cè)器，以及 形成在前表面處的電耦合到光電檢測(cè)器的多個(gè)接觸焊盤； 多個(gè)線，所述多個(gè)線均在接觸焊盤中的一個(gè)和導(dǎo)電元件中的一個(gè)之間延伸并且電連接所述接觸焊盤中的一個(gè)和導(dǎo)電元件中的一個(gè)；以及 設(shè)置在腔體上并且被安裝到晶體裝卸器的基板，其中所述基板對(duì)至少一個(gè)范圍的光波長(zhǎng)是光學(xué)透明的。
2.如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器封裝，進(jìn)一步包括: 多個(gè)表面安裝互連，所述多個(gè)表面安裝互連均設(shè)置在晶體裝卸器的第二表面上，并且均電連接到導(dǎo)電元件中的一個(gè)。
3.如權(quán)利要求2所述的圖像傳感器封裝，其中對(duì)于每一個(gè)導(dǎo)電元件: 導(dǎo)電元件在第一導(dǎo)電焊盤中的所述至少一個(gè)臺(tái)階表面處終止，其中所述線中的一個(gè)被連接到第一導(dǎo)電焊盤；以及 導(dǎo)電元件在第二導(dǎo)電焊盤中的第二表面處終止，其中所述表面安裝互連中的一個(gè)被連接到第二導(dǎo)電焊盤； 其中第一和第二導(dǎo)電焊盤均具有比導(dǎo)電元件的橫向尺寸大的橫向尺寸。
4.如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器封裝，其中所述傳感器芯片進(jìn)一步包括: 安裝在光電檢測(cè)器上的多個(gè)濾色器和微透鏡。
5.如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器封裝，其中基板具有這樣的表面:所述表面的一部分設(shè)置在光電檢測(cè)器上并且是非平面的。
6.如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器封裝，其中所述多個(gè)導(dǎo)電元件通過(guò)介電材料與晶體裝卸器絕緣。
7.如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器封裝，其中: 所述腔體具有設(shè)置得比臺(tái)階表面高的第一部分和設(shè)置得比臺(tái)階表面低的第二部分； 第二部分具有比第一部分的橫向尺寸小的橫向尺寸；以及 傳感器芯片設(shè)置在第二部分中。
8.如權(quán)利要求7所述的圖像傳感器封裝，其中傳感器芯片完全設(shè)置在第二部分內(nèi)。
9.一種封裝傳感器芯片的方法，所述圖像傳感器包括具有前和后相對(duì)表面的基板，形成在前表面處的多個(gè)光電檢測(cè)器，以及形成在前表面處的電耦合到光電檢測(cè)器的多個(gè)接觸焊盤，所述方法包括: 提供具有相對(duì)的第一和第二表面的晶體裝卸器；將腔體形成到第一表面中使得所述腔體具有限定至少一個(gè)臺(tái)階表面的階梯側(cè)壁，所述至少一個(gè)臺(tái)階表面向內(nèi)延伸到所述腔體里面； 形成均通過(guò)所述晶體裝卸器從所述至少一個(gè)臺(tái)階表面延伸到第二表面的多個(gè)導(dǎo)電元件； 將傳感器芯片插入腔體中； 在傳感器芯片和所述多個(gè)導(dǎo)電元件之間附貼多個(gè)線使得每個(gè)線在接觸焊盤中的一個(gè)和導(dǎo)電元件中的一個(gè)之間延伸并且電連接所述接觸焊盤中的一個(gè)和導(dǎo)電元件中的一個(gè)；以及 將基板安裝到晶體裝卸器使得基板被設(shè)置在腔體上，其中所述基板對(duì)至少一個(gè)范圍的光波長(zhǎng)是光學(xué)透明的。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括: 形成多個(gè)表面安裝互連，所述多個(gè)表面安裝互連均設(shè)置在晶體裝卸器的第二表面上，并且均電連接到導(dǎo)電元件中的一個(gè)。
11.如權(quán)利要求10所述的 方法，其中所述多個(gè)導(dǎo)電元件中的每一個(gè)被如此形成使得: 導(dǎo)電元件在第一導(dǎo)電焊盤中的所述至少一個(gè)臺(tái)階表面處終止，其中所述線中的一個(gè)被連接到第一導(dǎo)電焊盤；以及 導(dǎo)電元件在第二導(dǎo)電焊盤中的第二表面處終止，其中表面安裝互連中的一個(gè)被連接到第二導(dǎo)電焊盤； 其中第一和第二導(dǎo)電焊盤均具有比導(dǎo)電元件的橫向尺寸大的橫向尺寸。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其中基板具有這樣的表面:所述表面的一部分設(shè)置在光電檢測(cè)器上并且是非平面的。
13.如權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括: 在所述多個(gè)導(dǎo)電元件和晶體裝卸器之間形成介電材料。
14.如權(quán)利要求9所述的方法，其中形成腔體包括: 將腔體的第一部分形成到第一表面中，其中第一部分具有第一橫向尺寸和底表面；將腔體的第二部分形成到第一部分的底表面中，其中第二部分具有比第一橫向尺寸小的第二橫向尺寸，其中在形成第二部分之后底表面的至少一部分保留并且其構(gòu)成所述至少一個(gè)臺(tái)階表面。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中將傳感器芯片插入腔體中包括將傳感器芯片插入腔體的第二部分中。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其中將傳感器芯片插入腔體中包括將傳感器芯片完全插入腔體的第二部分內(nèi)。
17.如權(quán)利要求9所述的方法，其中形成導(dǎo)電元件中的每一個(gè)包括: 形成從所述至少一個(gè)臺(tái)階表面延伸到第二表面的孔； 沿孔的側(cè)壁形成絕緣材料；以及 在孔中沉積導(dǎo)電材料。
18.一種形成多個(gè)圖像傳感器封裝的方法，包括: 提供具有相對(duì)的第一和第二表面的晶體裝卸器； 將多個(gè)腔體形成到第一表面中使得腔體中的每一個(gè)具有限定至少一個(gè)臺(tái)階表面的階梯側(cè)壁，所述至少一個(gè)臺(tái)階表面向內(nèi)延伸到所述腔體里面； 對(duì)于腔體中的每一個(gè)，形成均通過(guò)所述晶體裝卸器從所述至少一個(gè)臺(tái)階表面延伸到第二表面的多個(gè)導(dǎo)電元件； 將傳感器芯片插入腔體中的每一個(gè)中，其中傳感器芯片中的每一個(gè)包括: 具有如和后相對(duì)表面的基板， 形成在前表面處的多個(gè)光電檢測(cè)器，以及 形成在前表面處的多個(gè)接觸焊盤，所述多個(gè)接觸焊盤電耦合到光電檢測(cè)器； 對(duì)于各個(gè)傳感器芯片和腔體中的每一個(gè)，在傳感器芯片和所述多個(gè)導(dǎo)電元件之間附貼多個(gè)線使得每個(gè)線在接觸焊盤中的一個(gè)和導(dǎo)電元件中的一個(gè)之間延伸并且電連接所述接觸焊盤中的一個(gè)和導(dǎo)電元件中的一個(gè)； 將基板安裝到晶體裝卸器使得基板被設(shè)置在腔體上，其中所述基板對(duì)至少一個(gè)范圍的光波長(zhǎng)是光學(xué)透明的；以及 切割晶體裝卸器和基板以形成分開(kāi)的封裝，所述封裝均在其中包括所述腔體中的一個(gè)和傳感器芯片中的一個(gè)。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，進(jìn)一步包括: 形成多個(gè)表面安裝互連，所述多個(gè)表面安裝互連均設(shè)置在晶體裝卸器的第二表面上，并且均電連接到導(dǎo)電元件中的一個(gè)。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，其中設(shè)置在傳感器芯片上的基板頂表面的部分是非平面的，其中基板具有這樣的表面:所述表面的多個(gè)部分均設(shè)置在光電檢測(cè)器中的一個(gè)上并且是非平面的。
21.如權(quán)利要求18所述的方法，其中對(duì)于腔體中的每一個(gè)，所述多個(gè)導(dǎo)電元件中的每一個(gè)被如此形成使得: 導(dǎo)電元件在第一導(dǎo)電焊盤中的所述至少一個(gè)臺(tái)階表面處終止，其中所述線中的一個(gè)被連接到第一導(dǎo)電焊盤；以及 導(dǎo)電元件在第二導(dǎo)電焊盤中的第二表面處終止，其中表面安裝互連中的一個(gè)被連接到第二導(dǎo)電焊盤； 其中第一和第二導(dǎo)電焊盤均具有比導(dǎo)電元件的橫向尺寸大的橫向尺寸。
22.如權(quán)利要求18所述的方法，進(jìn)一步包括: 在所述多個(gè)導(dǎo)電元件和晶體裝卸器之間形成介電材料。
23.如權(quán)利要求18所述的方法，其中形成腔體中的每一個(gè)包括: 將腔體的第一部分形成到第一表面中，其中第一部分具有第一橫向尺寸和底表面；將腔體的第二部分形成到第一部分的底表面中，其中第二部分具有比第一橫向尺寸小的第二橫向尺寸，并且其中在形成第二部分之后底表面的至少一部分保留并且其構(gòu)成所述至少一個(gè)臺(tái)階表面。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中將傳感器芯片插入腔體中包括將傳感器芯片插入腔體的第二部分中。
25.如權(quán)利要求23所述的方法，其中將傳感器芯片插入腔體中包括將傳感器芯片完全插入腔體的第二部分內(nèi)。
26.如權(quán)利要求18所述的方法，其中對(duì)于腔體中的每一個(gè)，形成導(dǎo)電元件中的每一個(gè)包括: 形成從所述至少一個(gè)臺(tái)階表面延伸到第二表面的孔； 沿孔的側(cè)壁形成絕緣材料；以及 在孔中沉積導(dǎo)電材料。`
全文摘要
本發(fā)明涉及用于CMOS圖像傳感器的線結(jié)合內(nèi)插板封裝及其制造方法。一種圖像傳感器封裝，其包括具有晶體裝卸器的裝卸器組件，所述晶體裝卸器具有形成到其第一表面中的腔體。所述腔體具有限定至少一個(gè)臺(tái)階表面的階梯側(cè)壁，所述至少一個(gè)臺(tái)階表面向內(nèi)延伸到所述腔體里面。多個(gè)導(dǎo)電元件均通過(guò)晶體裝卸器從臺(tái)階表面延伸并且到達(dá)它的第二表面。傳感器芯片設(shè)置在腔體中并且包括基板、形成在它的前表面處的多個(gè)光電檢測(cè)器、和形成在前表面處的電耦合到光電檢測(cè)器的多個(gè)接觸焊盤。多個(gè)線均在接觸焊盤中的一個(gè)和導(dǎo)電元件中的一個(gè)之間延伸并且電連接所述接觸焊盤中的一個(gè)和導(dǎo)電元件中的一個(gè)?；灞辉O(shè)置在腔體上并且被安裝到晶體裝卸器?；鍖?duì)至少一個(gè)范圍的光波長(zhǎng)是光學(xué)透明的。
文檔編號(hào)H01L27/146GK103151360SQ20121001209
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2012年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月6日
發(fā)明者V.奧加涅相 申請(qǐng)人:奧普蒂茲公司