專利名稱：影像擷取裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種影像擷取裝置，特別涉及一種薄型影像擷取裝置，可通過全晶圓或部分晶圓的方式制造，該影像擷取裝置生產(chǎn)步驟可磨薄影像基底和直接覆蓋光學透明窗。更可整合封裝包含一光學透鏡系統(tǒng)，一固態(tài)影像擷取裝置，一影像控制模塊，一軟性導(dǎo)電組件等構(gòu)件整合組裝成輕巧的影像擷取模塊，適合整合在行動電子設(shè)備內(nèi)的多媒體影像單元。
背景技術(shù)：
通常影像擷取裝置貼附于陶瓷或塑料封裝內(nèi)的軟性或塑料電路板上，通過打線或凸塊接合方式電性連接該影像擷取裝置的焊墊與封裝的內(nèi)引腳。該影像擷取裝置一般包括于固態(tài)半導(dǎo)體基底上表面所形成的光電轉(zhuǎn)換組件，該光電組件能轉(zhuǎn)換電磁輻射入射能量成為電荷量并且可轉(zhuǎn)化為可控制的電壓信號。此外，尚可包括影像像素地址控制電路用以譯碼該光電轉(zhuǎn)換組件數(shù)組的像素組件地址和提供影像擷取裝置輸出、輸入的周邊控制電路。
該影像擷取裝置是個別組裝和密封在具有信號引腳端及玻璃、塑料上蓋或塑料窗作為暴露該影像擷取裝置的光電轉(zhuǎn)換組件的陶瓷或塑料封裝內(nèi)。圖1表示傳統(tǒng)影像擷取裝置及其封裝的示意圖，如圖1所繪示，一傳統(tǒng)陶瓷封裝100提供一凹槽101于一陶瓷基底103和導(dǎo)電內(nèi)引腳102于其封裝內(nèi)。影像擷取晶粒104通過導(dǎo)電粘著膜105貼附于該凹槽101內(nèi)，并且使用標準打線接合工藝，用金屬線107電性連接該影像擷取晶粒104的電極焊墊106至內(nèi)引腳102上。
圖2表示另一傳統(tǒng)影像擷取裝置及其封裝。圖2中，一塑料封裝110包含一內(nèi)引腳112和外引腳122且電性連接至引腳架117、一塑料基底113上之凹槽110。影像擷取晶粒104通過導(dǎo)電粘著膜115貼附于凹槽110內(nèi)的引腳架117，并且使用打線接合工藝，用金屬線107電性連接該影像擷取晶粒104的電極焊墊106至內(nèi)引腳112上。
另一公開于美國專利第6268231號的低成本影像封裝，名為“低成本電荷耦合裝置封裝”于1999年10月4日公布給予Keith E.Wetzel先生，如圖3。一電荷耦合裝置(CCD)封裝310包括一塑料基底結(jié)構(gòu)312，一塑料環(huán)繞架314，一軟性電路板318，和一玻璃蓋316以形成一密封空間便于內(nèi)含及組裝一影像擷取裝置于其內(nèi)。該玻璃蓋316是使用來保護貼附于密封空間內(nèi)軟性電路板318上的影像擷取晶粒311，且通過金屬接合線329電性連接軟性電路板318上的導(dǎo)電引腳至影像擷取晶粒311的電極焊墊。
上述傳統(tǒng)影像擷取裝置的主要缺點為皆需要個別進行組裝，而且在后續(xù)組裝步驟之前未能磨薄該影像擷取裝置基底，并需要復(fù)雜的打線接合步驟及影像擷取晶粒的粘著或進行透鏡座的固定作業(yè)流程及個別進行一對準動作，如此將造成整體制造成本及生產(chǎn)時間的增加，并且很難對影像擷取裝置及模塊的體積和重量更進一步的縮小。一般而言，于固態(tài)半導(dǎo)體晶圓中的復(fù)數(shù)影像擷取裝置都需要先從中切割、分離成為單獨的影像擷取裝置后再進行封裝組合工藝。然而在晶圓切割、分裂時所產(chǎn)生的硅微粒，具有污染及刮傷該影像擷取裝置的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域的危險，進而損傷或毀壞該影像擷取裝置，導(dǎo)致影響該整體影像擷取裝置的品質(zhì)和封裝合格率。
當移動電子裝置變得更輕、薄、短小時，如何縮小整合于行動電子裝置內(nèi)的影像擷取裝置將更顯重要，該上述的傳統(tǒng)影像擷取裝置都需要一座體以支撐該透明玻璃蓋及維持足夠空間以保護和包含該影像擷取裝置和其內(nèi)的接合繞線。然而該座體都占有相當體積，通常至少需要凸出電路基板數(shù)個毫米以上的距離。此外，該座體內(nèi)含的空氣或濕氣的光學反射系數(shù)與透明玻離上蓋及影像擷取晶粒不同，會造成該影像擷取裝置敏感度降低或失效。當影像擷取裝置的品質(zhì)和功能隨一些移動電子裝置新的各類多媒體應(yīng)用需求而增功效時，一些光學透鏡和周邊信號控制單元就必須含在一起封裝。
因此，要精準封裝一個含有維持影像擷取裝置高品質(zhì)及功效的光學系統(tǒng)和周邊控制電路的輕巧及薄型整合性的影像擷取裝置模塊是相當困難的。
圖4表示傳統(tǒng)影像擷取模塊及其封裝的示意圖，如圖4所示，其包含一周邊電路單位491，影像擷取晶粒492，及一電路板493。其中通過金屬線494打線接合具有玻璃上蓋495或貼附紅外線過濾片的影像擷取晶粒492與電路基板493上的電極連接端，隨后具有光學透鏡498的支撐座497再貼附于該電路基板493上。如此，要在影像擷取晶粒492、光學透鏡498和支撐座497之間精準的維持相互對位、焦距長度、組件高度、和光學聚焦…等的制造流程上皆會面臨一些精準度重現(xiàn)性的問題，所以此類影像擷取的架構(gòu)很難適用于制造量產(chǎn)輕薄短小的影像擷取裝置及模塊上。
通常、前述傳統(tǒng)影像擷取模塊中的光學透鏡系統(tǒng)在對應(yīng)于固態(tài)影像擷取裝置位置精準度是不容易控制的，更甚者，若需要考慮利用其它焦距長度調(diào)變機構(gòu)來實現(xiàn)可移動式的透鏡系統(tǒng)和影像擷取裝置達成可控制相對焦距的影像擷取變焦系統(tǒng)，會使得該影像擷取模塊體積、重量變得更大且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。所以一般通過透鏡伸縮筒來調(diào)整改變聚焦長度的架構(gòu)目前是很難縮小影像擷取模塊的體積及重量。若能封裝整合影像擷取裝置及一些光學透鏡系統(tǒng)和周邊影像信號控制組件成為一整體組件縮小影像擷取模塊的體積及重量。必能使一些移動電子裝置的各類多媒體應(yīng)用功能及品質(zhì)上獲得大幅地提升。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供解決上述影像擷取裝置的相關(guān)問題，并且公開一輕薄、便宜的影像擷取裝置，使該影像擷取裝置更適合組裝成為便宜的影像擷取模塊，利于配置含多媒體影像裝置的移動電話、個人數(shù)字助理裝置、個人計算機、攝影機、數(shù)字照相機、計算機掃描儀、讀條形碼器、安全監(jiān)視系統(tǒng)、……等各類產(chǎn)品應(yīng)用上。
因此，本發(fā)明目的之一是提供一薄型影像擷取裝置，該裝置具有容易組裝，能以含至少一個影像擷取裝置的部分晶圓或全晶圓，同時大量生產(chǎn)制造以簡化生產(chǎn)工藝流程及降低生產(chǎn)成本，而該輕薄影像擷取裝置亦能適合與其它影像控制功能芯片、光學透鏡系統(tǒng)高度整合為一輕薄短小和高度整合功能的裝置及影像擷取模塊。
本發(fā)明的另一目的是提供一影像擷取模塊，該模塊具有固定或可調(diào)整焦距的光學透鏡系統(tǒng)，非常適合裝配于行動電子裝置內(nèi)，例如一些行動電話或個人數(shù)字助理裝置。
本發(fā)明的再一目的是提供一影像擷取裝置制造方法，該方法利用接合榫取代傳統(tǒng)繞線，主要是可研薄該影像擷取基底，使得該影像擷取裝置更能適用于現(xiàn)在輕、薄、短小的電子裝置。
根據(jù)本發(fā)明的前述及其它目的，提供一薄型影像擷取裝置，該薄型影像擷取裝置包括一基底，一當作為光電轉(zhuǎn)換組件的電磁感受區(qū)，一周圍電路，和一以導(dǎo)電材填充的內(nèi)嵌壕溝所形成的接合栓塞。而該接合榫經(jīng)由基底背面研薄后的接合栓塞所形成，且該接合榫可作為影像擷取裝置的電極連接終端。
本發(fā)明的較佳具體實施例中，一透明窗貼附于基底上表面，并且配置于電磁感受區(qū)上，以增進影像品質(zhì)。尚可使用一支撐層以防止該透明窗接觸損壞光電轉(zhuǎn)換區(qū)及控制該預(yù)先設(shè)計介于光電轉(zhuǎn)換區(qū)及透明窗的高度。如此、該支撐層即可被當作為該影像擷取裝置中的部分光學系統(tǒng)。此外，可通過復(fù)數(shù)個粘著層提供結(jié)合該透明窗、支撐層和影像擷取基底。
該透明窗直接貼附于本發(fā)明的影像擷取裝置的上表面，且不需額外形成一座體，以支撐該透明窗用來保護影像擷取裝置。該透明窗尚可具有一面或雙面的平面、球面、非球面或kinoform面….等光學面。
該透明窗的表面可具有繞射面、折射面或組合面。包括有平面、球面、非球面或其中任一組合的組態(tài)面所形成具有折射或繞射的光學組件實現(xiàn)光學透鏡系統(tǒng)中光學功效。該表面亦可以形成至少一層光學薄膜，提供IR(紅外線)和或低頻濾光的功能，如此便不需要搭配另一個新光學濾光片和一新玻璃上蓋于影像擷取裝置上。
該透明窗直接用一粘著膜且/或結(jié)合該支撐層貼附于影像擷取裝置的上表面。用以完全緊密結(jié)合該透明窗的下表面與影像擷取裝置的上表面，此外、一些位于影像擷取裝置，支撐層，粘著層及透明窗的接孔或凸起，更能幫助提供介于影像擷取裝置及透明窗的精密對準。再者，本發(fā)明的另一具體實施例，尚可用一透明材料充填介于光電轉(zhuǎn)換區(qū)上表面及透明窗下表面的空穴。而該透明材料具有與透明窗互相匹配的反射系數(shù)，用以減少介于影像擷取裝置及直接貼附透明窗的反射損失。此種經(jīng)由透明窗且/或填充透明材料再于光電轉(zhuǎn)換組件完成該影像圖形。然后，該基底可通過傳統(tǒng)晶背研磨、連續(xù)的拋光方式，例如化學機械研磨(CMP)，高選擇比的電漿蝕刻或濕蝕刻等步驟，直接自基底背面研薄用以暴露該內(nèi)嵌式的深金屬栓塞便以形成接合榫，作為該影像擷取裝置的電極連接端。
該內(nèi)嵌式的深金屬栓塞以電將蝕刻，濕蝕刻或雷射穿孔或任一其中的組合方式于基底的上表面挖掘內(nèi)嵌壕溝后、再沉積絕緣層于其內(nèi)側(cè)壁，如二氧化硅，氮化硅或通過其它技術(shù)于該內(nèi)嵌壕溝側(cè)壁形成的任一組合的絕緣材料，然后，再以導(dǎo)電材料充填該內(nèi)嵌壕溝內(nèi)，該導(dǎo)電材料如鈦、氮化鈦、鋁、銅、汞、鎢、汞齊、銀膠、錫、導(dǎo)電高分子…等其它導(dǎo)電材料或其中任一組合。
此制造方法中，一復(fù)數(shù)個接合榫于基底下表面形成作為外部電極連接終端，并不用增加該構(gòu)裝的重量或體積。更特別的是，該方法并非只局限使用于單一影像擷取封裝工藝中，也可利用于更具彈性及效率的封裝工藝上，例如用全晶圓或復(fù)數(shù)影像擷取的封裝流程上。
在其它較佳實施例中，本發(fā)明提供幾種不同方法，以形成接合榫?？捎谠摶紫卤砻嫖g刻以形成復(fù)數(shù)個背面壕溝，且該背面壕溝對應(yīng)連接至上表面的接合栓塞。再通過沉積絕緣膜于背面壕溝側(cè)壁及填充導(dǎo)電材料于其內(nèi)用以形成背面接合栓塞電性連接至正面接合栓塞，以形成接合榫。
相反地，亦可自基底背面直接形成接合榫作為外部電極連接終端，而不增加封裝的任何重量或體積大小。該基底無論另有磨薄與否，其背面接合榫自基底下表面貫穿至上表面的單一背面壕溝所形成，并可其內(nèi)沉積一絕緣膜及填充一導(dǎo)電材料。該接合榫連接至一電性連接層，如復(fù)晶硅、金屬硅化物、接孔栓塞、或金屬層…等影像擷取裝置制造中的導(dǎo)電層。
在另一較佳實施例中，一電性連接架構(gòu)提供接合榫電性連接至影像控制模塊的電極端，而該影像控制模塊可高度整合包括一些影像相關(guān)控制功能區(qū)塊，例如系統(tǒng)微處理器、數(shù)字信處理單位、系統(tǒng)時序控制(ASIC)、內(nèi)存緩沖區(qū)、周邊控制組件等或包括上述功能的整合影像系統(tǒng)控制封裝模塊。
一般使用在封裝連接的技術(shù)及接合的材料，例如使用在接合榫凸塊的同方向性導(dǎo)電粘著膠，或其它傳統(tǒng)表面粘著，如異方向性導(dǎo)電粘著膠，金或鉛焊接合技術(shù)，繞線技術(shù)，球腳格狀數(shù)組技術(shù)，軟性電線，或覆晶等技術(shù)皆能被利用于接合榫與影像控制模塊間的電性連接，以完成整合性的輕巧影像模塊。
在配合目前流行的多媒體電子行動裝置下，一些更輕巧的影像擷取模塊需求是更甚以往。而在此類行動裝置中，一般而言，光學透鏡系統(tǒng)是個別固定在影像擷取基底或電路基板上的透鏡支撐座上。或者，利用一個復(fù)雜的機械變焦機構(gòu)來調(diào)整光學透鏡系統(tǒng)與影像擷取裝置的相對焦距長度，而其中需要一些繁雜的透鏡對準及對位的制造過程是為其制造上的最主要缺點。
本發(fā)明也提供一具有便宜、輕巧、高度整合性和可大量生產(chǎn)影像擷取模塊的方法，而該模塊以固定焦距或可調(diào)變焦距方式結(jié)合組裝該光學透鏡系統(tǒng)與前述方法所制造的薄型影像裝置，以同時生產(chǎn)復(fù)數(shù)個影像模塊是較以往個別生產(chǎn)組裝影像模塊的傳統(tǒng)方法所需的勞力成本為低。
一以疊堆方式所形成的復(fù)數(shù)個粘著層和選擇插入的支撐層，可作為透鏡支撐座，用以貼附和支撐配置影像擷取基底透明窗上的光學透鏡系統(tǒng)。該附著于透明窗上的粘著層，可選擇性的結(jié)合支撐層和其它粘著層，以維持該預(yù)先設(shè)計的焦距長度。此種方法使介于光學透鏡系統(tǒng)與影像擷取裝置的焦距長度能實現(xiàn)精密的控制及重現(xiàn)性。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)適合以全晶圓或多個影像擷取晶粒同時制造的方式沉積粘著層及插入支撐層來搭配組合該透明窗及附著光學透鏡系統(tǒng)。之后，再切割分開每一個影像擷取裝置，便于電性連接至影像控制模塊的電極端，該影像控制模塊主要包括以堆棧或平面方式結(jié)合復(fù)數(shù)個周邊組件于其電路板上而成的電路模塊。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)亦可通過軟性導(dǎo)電組件電性連接影像擷取裝置與影像控制模塊達成一可調(diào)變焦距的影像擷取模塊。其中該可移動焦距的影像模塊主要包括光學透鏡、影像擷取裝置可個別利用伸縮機構(gòu)或其它可位移的技術(shù)，例如使用機械性技術(shù)、電磁力或馬達，來選擇帶動該影像擷取裝置、光學透鏡系統(tǒng)的上下或前后移動以便完成聚焦、放大等效能增進該影像擷取模塊的品質(zhì)。
本發(fā)明的其它目的、特征、優(yōu)點由下詳述說明，并參考附圖得以更深入了解。上述的所有一般性敘述及以下詳述，提供本發(fā)明更進一步的解釋。


圖1至圖3是公知的影像擷取裝置及構(gòu)裝的示意圖；圖4是公知的影像擷取模塊的示意圖；圖5是本發(fā)明含復(fù)數(shù)個影像擷取裝置的全晶圓示意圖；圖6是本發(fā)明圖5中影像擷取晶粒的放大示意圖；圖7A至圖7D是本發(fā)明圖6中沿A-A’方向的剖面圖，接合栓塞的制造方法的示意圖；圖8是本發(fā)明圖6中影像擷取晶粒沿A-A’方向的剖面圖，以解釋圖7D的后續(xù)制造示意圖；圖9A及圖9B是本發(fā)明復(fù)數(shù)個影像擷取晶粒和透明窗的粘著的示意圖；圖10A和圖10B是本發(fā)明另一較佳實施例的示意圖；圖11A和圖11B是本發(fā)明圖10A和圖10B自該基底下表面磨薄后的基底示意圖；圖12A和圖12B是本發(fā)明另一較佳實施例；圖13A、13B和13C是本發(fā)明以三種不同方法所形成的接合榫實施例示意圖；圖14A和圖14B是本發(fā)明影像擷取裝置與影像控制模塊組合的較佳實施例的示意圖；圖15A和圖15B是本發(fā)明二種具有固定焦距的影像模塊實施例的示意圖；圖16A和圖16B是本發(fā)明二種具有可變焦距的影像模塊實施例的示意圖。
構(gòu)裝單元100，110，310光電感受區(qū)650凹槽101，111接合栓塞646，966內(nèi)引導(dǎo)腳102，112影像擷取周圍電路652陶瓷基底103影像擷取基底530影像擷取晶粒104，311，492，壕溝741，961，981影像擷取裝置531晶圓529粘著層105，115，150，210，960基底上表面740電極焊墊106，963
基底下表面745繞線107，329，494絕緣層742，743，982塑料體基底113介電層851導(dǎo)線架117保護層855外引導(dǎo)腳122透明窗下表面971膠底環(huán)架314，496空穴981可撓電路板318電路基板312，493接合榫953，973，983透明窗316，495，970透鏡498，220凸起975，175影像控制晶粒491接孔876，176透鏡系統(tǒng)200，240伸縮組件230接合榫墊963透明材料980控制模塊電路990支持層965
可撓導(dǎo)電組件190電性連接層984晶圓切割區(qū)具體實施方式
以下將詳細說明本發(fā)明的較佳實施例，各實施例將配合

，說明書中的各附圖將與圖號標示相同或類似部份相同。
一影像裝置主要包括一基底，一光電轉(zhuǎn)換區(qū)，一透明窗及一復(fù)數(shù)個接合榫。該光電轉(zhuǎn)換區(qū)為偵測影像輻射能量。該透明窗作為增進影像品質(zhì)之用。而位于基底下表面的接合榫作為電性連接至具有高度整合其它影像相關(guān)效能電路區(qū)塊的影像控制模塊，例如系統(tǒng)微控制器，數(shù)字信號處理單元，系統(tǒng)時序控制電路(ASIC)，內(nèi)存緩沖區(qū)和周邊控制電路區(qū)塊組件等，或具有包括前述功能的整合型影像系統(tǒng)控制封裝模塊。此外，尚可包括通過固定或可調(diào)變焦距的光學透鏡系統(tǒng)，配置于該影像擷取裝置上以增進該影像品質(zhì)及效能。
圖5是含有一復(fù)數(shù)個影像擷取裝置的全晶圓的示意圖。在圖5中，一全晶圓529由單晶硅棒切割成片而成，并且以一互補式金氧半導(dǎo)體影像擷取裝置(CIS)或一電荷耦合組件(CCD)的工藝所完成。該全晶圓529包括含有一復(fù)數(shù)個影像擷取裝置，如影像晶粒531和保留為切割分開該全晶圓529成為個別影像晶粒531的晶粒切割區(qū)532。
圖6是圖5中的影像晶粒的示意圖。如圖6中所表示，一影像晶粒531具有一光電感受區(qū)，例如位于影像晶粒531中間位置的一光電轉(zhuǎn)換組件650，和一靠近周圍電路652周邊的復(fù)數(shù)個接合栓塞646，其中該接合榫連接至該影像控制模塊的電性連接終端。
圖7A至圖7D是圖6中沿A-A’方向的剖面圖，以示接合栓塞的制造方法的示意圖。根據(jù)圖7A，影像擷取基底530以蝕刻、雷射穿孔或任一其中的組合方式于其上表面740形成一復(fù)數(shù)個壕溝741。在本發(fā)明的實施例中，該壕溝741可于硅半導(dǎo)體基底或其它含藍寶石層的半導(dǎo)體基底上形成，例如、使用于半導(dǎo)體覆蓋絕緣層(SOI)技術(shù)的基底，或甚致可于塑料或玻璃基底上形成。
圖7B及圖7C中所示，為了隔離該壕溝741，包括氧化膜742且/或附加氮化硅膜743的絕緣膜需于該壕溝741的內(nèi)側(cè)壁形成。隨后，該壕溝741以一導(dǎo)電材料填充的以形成該接合栓塞646，如圖7D所示。在本發(fā)明的另一較佳實施例中，該導(dǎo)電材料為鈦或氮化鈦的埋置金屬及使用鎢當作電性連接的接合栓塞。在其它較佳實施例中，該導(dǎo)電材料可為鈦、氮化鈦、鋁、銅汞、鎢、汞合金、銀膠、錫鉛、導(dǎo)電高分子、其它導(dǎo)電材料，或上述材料的組合。
再則、化學機械研磨(CMP)，濕蝕刻，電漿倒蝕刻，或其中的組合方式可應(yīng)用完成該個別獨立的接合栓塞646。該內(nèi)嵌于影像擷取基底530的接合栓塞646在后續(xù)以公知傳統(tǒng)半導(dǎo)體工藝步驟完成后將作為外部電極焊墊。通常，就影像擷取裝置整體制造方法而言，形成該個別獨立接合栓塞646的制造順序是非常有彈性的。例如、形成該接合栓塞646的步驟可于層間介電絕緣層(ILD)，金屬層，接孔層，復(fù)硅晶，或光電轉(zhuǎn)換組件650感光二極管主動組件之前或之后完成該接合栓塞的制造步驟。
圖8是圖6中影像擷取晶粒沿A-A’方向的剖面圖，以解釋圖7D的后續(xù)制造步驟的示意圖。該光電轉(zhuǎn)換組件650形成于該基底的上表面740，而且通常是位于影像擷取晶粒531的中間區(qū)域。一具有像素地址譯碼及影像信號處理功能的周圍電路652配置位于具有大量二維矩陣影像單位像素(未標示)光電轉(zhuǎn)換組件650的周邊區(qū)域。
每一影像像素主要包括有感光二極管及互補式金氧半導(dǎo)體晶體管作為放大轉(zhuǎn)換電荷之用，及可轉(zhuǎn)換該電磁密度的相對輻射量。此外，該周圍電路652尚可包括有驅(qū)動電路作為驅(qū)動該單位像素用以獲得電荷信號，一模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器作為轉(zhuǎn)變模擬信號至數(shù)字信號，和一數(shù)字信號處理單元作為影像處理及輸出、輸入信號。
數(shù)個層間介電質(zhì)層位于光電轉(zhuǎn)換組件650及周圍電路652之上。該層間介電質(zhì)層851尚可包括含有一復(fù)晶硅且/或金屬層。一彩色濾光層，一微透鏡數(shù)組層(未示于圖8中)，或一位于層間介電層851的上保護層855。該層間介電質(zhì)層由半導(dǎo)體工藝所形成，因此在完成全部結(jié)構(gòu)后即成為一具有完整功能的影像擷取裝置。另外，該接合栓塞646配置于該周圍電路652的周邊，而且每一接合栓塞彼此緊密配置。
圖9A及圖9B為表示復(fù)數(shù)影像晶粒與透明窗貼附的制造步驟示意圖。如圖9A中所示，一粘著層960夾于該影像擷取基底530和透明窗970之間。另外，如圖9B中所示，該粘著層960亦可選擇插入支撐層965以控制該透明窗蓋與影像擷取的距離，并且防止該透明窗970損傷該影像晶粒上的光電轉(zhuǎn)換組件650。該粘著層960亦可使用于保護層855和透明窗970的下表面971之間。
該透明窗970與該影像影像擷取基底530搭配的方式，可選擇通過全晶圓或復(fù)數(shù)個影像晶粒，甚至單一影像晶粒的方式互相搭配。該透明窗970可為保護該光電轉(zhuǎn)換組件650及增進該影像擷取效能相關(guān)，即如同彩色濾光片或低頻率濾通器的用途。
此外，該透明窗970亦可具有一或二面的平面，球面鏡，非球面鏡，或Kinoform光學表面，當作為一繞射或折射的光學組件，或甚至混合平面、球面鏡，且/或非球面結(jié)合成為繞射或折射光學組件。
該透明窗970尚可形成一彩色濾光片，讓該單色影像擷取裝置具有彩色的功能。而該影像擷取基底530與該透明窗970之間亦可通過凸起與接孔同時整合粘著與對準的部分，例如圖9A及圖9B中所示，透明窗970的凸起975與保護層855或支撐層965的接孔876。該凸起975及接孔876可通過傳統(tǒng)半導(dǎo)體工藝定義圖案及蝕刻所形成，亦可利用其它玻璃或塑料壓模工藝完成。在透明窗970上形成一些接孔便于和影像擷取基底530的凸起形成機械性對位，用以幫助影像擷取裝置中的對準也是本發(fā)明的精神之一。
圖10A及圖10B為表示本發(fā)明的最佳實施例的示意圖。在此最佳實施例中，一介于透明窗970和層間介電質(zhì)851間的空穴981，尚可以透明材料980來取代空氣填充該空穴內(nèi)，如圖9A和9B圖所示。該透明材料980可為硅環(huán)氧樹脂、硅膠質(zhì)，高分子材料，聚亞醯胺，液晶，塑料，或其它氣體、液體皆能適用于填充該空穴981。如此，該透明材料980和透明窗970便具有保護該光電轉(zhuǎn)換組件650免于受其它異物污染，及用以增進該光電轉(zhuǎn)換組件650的感光度。
該影像擷取基底530，透明窗970且/或透明材料980可通過粘著層960結(jié)合在一起，亦可一并加入支撐層965或其它粘著層一同結(jié)合，如此該半制品裝置在另外開始后續(xù)組裝程序前便可儲存于非清潔室中。換言之，本發(fā)明的影像擷取裝置生產(chǎn)制造成本會較其它公知技術(shù)的影像擷取裝置為低。
圖11A和圖11B為表示圖10A及圖10B中自該基底下表面磨薄后的影像擷取基底示意圖。圖10A和圖10B中的影像擷取基底530可通過背面研磨，化學機械研磨(CMP)，高選擇性電漿蝕刻，或濕蝕刻自基底下表面745開始磨薄，如此便可使該接合栓塞646的底部自該影像擷取基底530的下表面745暴露出來、如圖11A及圖11B中所示。如此、接合榫953便可通過該接合栓塞646形成并且可當作為外部電極連接端。更甚者，底部凸塊金屬化(UMU)亦可覆蓋形成于該接合榫953之上(末示于圖11A及圖11B中)。
圖12A和圖12B表示本發(fā)明另一較佳實施例的示意圖。背面壕溝961可于該影像擷取基底530的下表面745形成，而且該背面壕溝與先前形成于影像擷取基底530上表面740之內(nèi)嵌正面接合栓塞646相互配對。因此，該背面壕溝961穿透過影像擷取基底530完全連接至該接合栓塞646。在本實施例中，令人注意的是，該影像擷取基底530可于背面壕溝961形成之前或背面接合栓塞966形成之后再進行磨薄基底。
該背面壕溝961可通過化學蝕刻，電漿蝕刻或雷射穿孔等技術(shù)自基底背面745形成。絕緣膜接續(xù)著形成于該背面壕溝961暴露的內(nèi)側(cè)壁上，此可為氧化硅，氮化硅或高分子聚酯樹脂。之后，具有絕緣膜的背面壕溝961再以導(dǎo)電材料填充于其內(nèi)，如鈦，氮化鈦，鉛，銅，汞，汞合金，鋁，銀膠，導(dǎo)電高分子，其它導(dǎo)電材料或上述材料中的組合以形成該接合栓塞966。
接下來可通過定義圖案及蝕刻該影像擷取基底530的下表面745以形成接合榫墊963及建構(gòu)成為接合榫973。在另一實施例中，簡單的接合榫可僅通過接合栓塞966、絕緣膜及蝕刻等方式所形成，而不需要額外形成接合榫墊963。
本發(fā)明的接合榫可通過許多不同的方法所形成。圖13A至圖13C中即特別表示本發(fā)明以不同方式形成的三種接合榫實施例的示意圖。圖13A及圖13B中的二實施例分別根據(jù)上述圖11A、圖11B和圖12A、圖12B的說明來解釋該接合榫形成的方式。
如圖13C所示，無論該影像擷取基底530磨薄與否背面接合榫983可自下表面745直接貫穿至上表面740的單一背面壕溝981所形成，并且可沉積被覆一絕緣膜982于其內(nèi)側(cè)璧。該接合榫983可連接至一電性連接層984，而該電性連接層可為傳統(tǒng)影像擷取裝置制造中的復(fù)晶硅，金屬硅化物，接孔栓塞或金屬層。
本發(fā)明前述的影像擷取裝置尚可與影像控制模塊相組合，通過可曲撓導(dǎo)電組件(flexible conductive elements)或類似組件組合成一輕巧影像模塊裝置，非常適合當作行動電子裝置的一單元。
圖14A和圖14B為表示影像擷取裝置與影像控制模塊相組合的示意圖，其中圖14B的實施例與圖14A實施例相比，只多具有另一附加支撐層965。依據(jù)圖14A和圖14B標，一輕薄影像模塊由圖11A及圖11B中的前述影像晶粒531與一影像控制模塊相結(jié)合而且相互電性連接所建構(gòu)而成，例如可通過接合榫953連接至一整合電路模塊電路板990。而該整合電路模塊電路板990由影像相關(guān)功效的電路區(qū)塊高度整合而成，例如包括系統(tǒng)微控制器，數(shù)字信號處理單位，系統(tǒng)時序控制電路，內(nèi)存緩沖器和周邊控制電路組件。
一些封裝連接技術(shù)及材料，例如使用在接合榫凸塊接合的同方向性導(dǎo)電粘著膠，其它傳統(tǒng)表面粘著，異方向性導(dǎo)電接合膠，金或錫鉛接合，繞線，球腳格狀數(shù)組，曲折電線，且/或覆晶等技術(shù)或材料都能利用于接合榫與影像控制模塊電極端的電性相互連接以形成整合性的輕巧影像模塊。
圖15A和圖15B中表示本發(fā)明兩種具有固定焦距的影像模塊較佳實施例的示意圖。圖15B說明另一與圖15A示意圖不同的光學透鏡系統(tǒng)和透明窗結(jié)合架構(gòu)。依據(jù)圖15A和圖15B，光學透鏡系統(tǒng)200可包括含有至少一粘著層210和光學透鏡220。而該光學透鏡220可包括不同的球面、非球面、繞射且/或折射光學面等組件或其它混合平面，球面，非球面，Kinofom面等所結(jié)合得到的繞射或折射光學組件。
該配置于透明窗970上表面的光學透鏡系統(tǒng)200可通過一粘著層150，甚至插入另一支撐層(圖中未示)以結(jié)合該光學透鏡系統(tǒng)200與透明窗970。另外，于光學透鏡220所形成的復(fù)數(shù)個凸起175和于粘著層210所形成的配對接孔176，可使得機構(gòu)上的對準更加容易。
圖16A和圖16B表示本發(fā)明二種具有可調(diào)變焦距長度的影像模塊的較佳實施例。圖16B中說明另一與圖16A中不同的光學透鏡系統(tǒng)和透明窗的結(jié)合架構(gòu)。在圖16A和圖16B中，提供一伸縮光學透鏡系統(tǒng)240，其中可個別使用伸縮組件230于光學透鏡系統(tǒng)240和影像晶粒531上以調(diào)整彼此對應(yīng)的距離。于本發(fā)明的較佳實施例中，該伸縮組件230可為機械性的組件，電磁力性的組件，馬達，其它類別的伸縮系統(tǒng)，或其中上述的任一組合的組件。在本發(fā)明中的伸縮組件230主要特征是可通過沿著其光軸移動該影像晶粒531的相對位置完成聚焦的動作也同時增進和放大物體的影像品質(zhì)，其中該影像晶?？蔀槿鐖D16A所示的整合型模塊電路板990或圖16B所示的單一影像晶粒本身。
值得留意的是，該影像晶粒531可通過一軟性導(dǎo)電組件190電性連結(jié)至該整合性模塊電路板990，就如圖16B所示。在一些較佳實施例中，該軟性導(dǎo)電組件190可為一軟性電路板，導(dǎo)電電線或?qū)щ娔?，或?qū)щ姼叻肿印?br> 任何熟悉此技術(shù)者，在不脫離本發(fā)明的精神或范圍內(nèi)，可作各種結(jié)構(gòu)的更動與潤飾，凡依本發(fā)明精神及范圍所作的各種變動及潤飾均屬本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種影像擷取裝置，其特征在于主要構(gòu)造包括有一基底；一光電感受區(qū)，設(shè)置于基底上作為偵測影像輻射能量；一周圍電路，為可環(huán)繞于光電感受區(qū)并電性連接至該光電感受區(qū)；一接合榫，為可貫穿基底并電性連接至該周圍電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的影像擷取裝置，其特征在于該影像擷取裝置尚可包括貼附于基底上并配置于光電感受區(qū)上的一透明窗。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的影像擷取裝置，其特征在于該影像擷取裝置尚可配置介于影像擷取基底及透明窗間的一粘著層。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的影像擷取裝置，其特征在于該影像擷取裝置尚可包括配置介于影像擷取基底及透明窗間的一支撐層。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的影像擷取裝置，其特征在于該影像擷取裝置尚可包括于影像擷取基底和透明窗的相鄰表面，形成一復(fù)數(shù)個接孔和對應(yīng)凸起。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的影像擷取裝置，其特征在于該光電感受區(qū)包括一復(fù)數(shù)個光電感受組件。
7.一種影像模塊，其特征在于主要構(gòu)造包括含有一影像擷取裝置，包括一基底；一光電感受區(qū)，設(shè)置于基底上作為偵測影像輻射量；一周圍電路，為可環(huán)繞于光電感受區(qū)并電性連接至該光電感受區(qū)；一接合榫，為可貫穿基底并電性連接至該周圍電路；一光學透鏡系統(tǒng)，為配置于影像擷取裝置上，并相對應(yīng)于光電感受區(qū)；一影像控制模塊，為可電性連接至該影像擷取裝置的接合榫。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的影像模塊，其特征在于該影像擷取裝置包括一貼附于基底，且對位于光電感受區(qū)的透明窗。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的影像模塊，其特征在于該影像模塊尚可包括配置介于影像擷取裝置和光學透鏡系統(tǒng)間的一粘著層。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的影像模塊，其特征在于該影像模塊尚可包括配置介于影像擷取裝置和光學透鏡系統(tǒng)間的一支撐層。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的影像模塊，其特征在于該影像模塊尚可包括于影像擷取裝置和光學透鏡系統(tǒng)的相鄰表面上，形成一復(fù)數(shù)個接孔及對應(yīng)的凸起。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的影像模塊，其特征在于該光學透鏡系統(tǒng)包括一固定焦距的光學透鏡系統(tǒng)或一可調(diào)變焦距的光學透鏡系統(tǒng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的影像模塊，其特征在于該光學透鏡系統(tǒng)是一可調(diào)變焦距長度的光學透鏡系統(tǒng)，該光學透鏡系統(tǒng)和影像擷取裝置配置于伸縮組件上，并可調(diào)變彼此間相對應(yīng)的距離。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的影像模塊，其特征在于該影像模塊尚可包括一連接于影像擷取裝置及影像控制模塊的可曲撓的導(dǎo)電組件。
15.一種影像擷取裝置的制造方法，其特征在于該方法主要包括提供一基底；形成一光電感受區(qū)于基底第一表面上；形成一周圍電路為可環(huán)繞于光電感受區(qū)，其中該周圍電路與光電感受區(qū)相互電性連接；形成一接合榫為可貫穿該基底，其中該接合榫并可電性連接至周圍電路。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的制造方法，其特征在于該制造方法尚可包括貼附一透明窗于基底上，其中該透明窗配置于光電感受區(qū)之上。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的制造方法，其特征在于該貼附步驟包括提供一介于基底和透明窗的粘層。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的制造方法，其特征在于該貼附步驟包括形成一介于基底和透明窗的支撐。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的制造方法，其特征在于該貼附步驟包括形成一復(fù)數(shù)個接孔及對應(yīng)的凸起于基底和透明窗的相鄰表面；對準該接孔及對應(yīng)的凸起，以結(jié)合該基底及透明窗。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的制造方法，其特征在于該光電感受區(qū)包括一復(fù)數(shù)光電感受組件。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的制造方法，其特征在于該形成接合榫的主要步驟包括有形成一復(fù)數(shù)個壕溝于基底的第一表面；形成絕緣層于該壕溝內(nèi)；填充一導(dǎo)電材料于壕溝內(nèi)，以形成復(fù)數(shù)個接合栓塞；磨薄基底第二面，以暴露該接合栓塞的底部，使之成為接合榫。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的制造方法，其特征在于該形成接合榫步驟包括形成一復(fù)數(shù)個壕溝于基底第二面；形成絕緣層于該壕溝內(nèi)側(cè)壁；填充導(dǎo)電材料于該壕溝內(nèi)，以形成接合榫。
23.根據(jù)權(quán)利要求15所述的制造方法，其特征在于該形成接合榫步驟包括形成一復(fù)數(shù)個第一壕溝于基底第一面；形成一復(fù)數(shù)個第二壕溝于基底第二面，其中該第二壕溝與第一壕溝相互對應(yīng)；形成絕緣層于該壕溝內(nèi)側(cè)壁；填充一導(dǎo)電材料于該壕溝內(nèi)，以形成接合榫。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的制造方法，其特征在于形成該絕緣層于該壕溝內(nèi)側(cè)壁及填充導(dǎo)電材料于第一、第二壕溝皆為個別的步驟。
25.一種影像模塊的制造方法，其特征在于該主要制造方法包括提供一影像擷取裝置，包括提供一基底；形成一光電感受區(qū)于基底第一表面上；形成一周圍電路為可環(huán)繞于光電感受區(qū)，其中該周圍電路與光電感受區(qū)相互電性連接；形成一接合榫為可貫穿該基底，其中該接合榫并可電性連接至周圍電路；配置一光學透鏡系統(tǒng)于該影像擷取裝置上，并且對位于該光電感受區(qū)；提供一影像控制模塊，為可電性連接至該影像擷取裝置的接合榫。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的制造方法，其特征在于該制造方法尚可包括貼附一透明窗于基底上，且該透明窗配置于該光電感受區(qū)上。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的制造方法，其特征在于該配置步驟尚可包括提供一介于影像擷取裝置和光學透鏡系統(tǒng)的粘著層。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的制造方法，其特征在于該配置步驟尚可包括于影像擷取裝置和光學透鏡系統(tǒng)之間形成一支撐層。
29.根據(jù)權(quán)利要求25所述的制造方法，其特征在于該配置步驟包括形成一復(fù)數(shù)個接孔及對應(yīng)的凸起于影像擷取裝置和光學透鏡系統(tǒng)的相鄰表面；對準該接孔及對應(yīng)的凸起，以結(jié)合影像擷取裝置和光學透鏡系統(tǒng)。
30.根據(jù)權(quán)利要求25所述的制造方法，其特征在于該形成接合榫的步驟主要包括有形成一復(fù)數(shù)個壕溝于基底第一表面；形成絕緣層于該壕溝內(nèi)；填充一導(dǎo)電材料于壕溝內(nèi)，以形成復(fù)數(shù)個接合栓塞；磨薄基底第二表面以暴露該接合栓塞的底部，使之成為接合榫。
31.根據(jù)權(quán)利要求25所述的制造方法，其特征在于該形成接合榫的步驟主要包括有形成一復(fù)數(shù)個壕溝于基底第二表面；形成絕緣層于該壕溝內(nèi)側(cè)壁；填充一導(dǎo)電材料于該壕溝內(nèi)側(cè)壁，以形成接合榫。
32.根據(jù)權(quán)利要求25所述的制造方法，其特征在于該形成接合榫的步驟包括形成一復(fù)數(shù)個第一壕溝于基底第一表面；形成一復(fù)數(shù)個第二壕溝于基底第二表面，其中該第二壕溝與第一壕溝相互對應(yīng)；形成絕緣層于該壕溝內(nèi)；填充一導(dǎo)電材料于壕溝內(nèi)，以形成接合榫。
33.根據(jù)權(quán)利要求25所述的制造方法，其特征在于該形成絕緣層于壕溝內(nèi)側(cè)壁及填充導(dǎo)電材料于該第一、第二壕溝皆為個別的步驟。
34.根據(jù)權(quán)利要求25所述的制造方法，其特征在于該光學透鏡系統(tǒng)可具有一固定焦距的光學透鏡系統(tǒng)或一可調(diào)變焦距的光學透鏡系統(tǒng)。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的制造方法，其特征在于該光學透鏡系統(tǒng)是一可調(diào)變焦距的光學透鏡系統(tǒng)，該制造方法尚可包括配置伸縮組件于光學透鏡系統(tǒng)及影像擷取裝置藉以調(diào)變彼此間的相對應(yīng)距離。
36.根據(jù)權(quán)利要求25所述的制造方法，其特征在于該電性相連接步驟包括通過一可撓折的導(dǎo)電組件電性連接影像擷取裝置與影像控制模塊。
37.根據(jù)權(quán)利要求25所述的制造方法，其特征在于影像擷取裝置和影像控制模塊的電性連接可選擇使用接合榫凸塊連接的同方向性導(dǎo)電膠、表面粘著、異方向性導(dǎo)電接合膜、金或錫鉛凸塊、繞線、，球腳格狀數(shù)組、曲折電線、或覆晶等電性相連接的方式。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種影像擷取裝置，特別是薄型影像擷取裝置可通過全晶圓或部分晶圓的方式制造，除在基底上表面制造光電轉(zhuǎn)換組件及周圍電路外，尚可于該影像擷取基底形成一內(nèi)嵌壕溝，隨之沉積絕緣層膜及填充導(dǎo)電材料于該內(nèi)嵌壕溝，以形成接合栓塞，再經(jīng)由影像擷取基底下表面磨薄后，而形成的接合榫可作為該影像擷取裝置的電極連接端。該影像擷取裝置可磨薄該影像基底和直接覆蓋光學透明窗。更可整合封裝包含一光學透鏡系統(tǒng)，一固態(tài)影像擷取裝置，一影像控制模塊，一軟性導(dǎo)電組件等構(gòu)件整合組裝成輕巧的影像擷取模塊，適合整合在行動電子設(shè)備內(nèi)的多媒體影像單元。
文檔編號H04N5/225GK1681129SQ20041003372
公開日2005年10月12日 申請日期2004年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月9日
發(fā)明者曾世憲 申請人:曾世憲