專利名稱：背照式固態(tài)圖像拾取器件及使用該器件的相機模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及背照式固態(tài)圖像拾取器件，其包括在半導(dǎo)體芯片的背 側(cè)提供的光電轉(zhuǎn)換元件的光接收表面，和使用該固態(tài)圖像拾取器件的 相機模塊。
背景技術(shù)：
近年來，視頻攝影機和電子照相機已經(jīng)流行。這些相機中使用 CCD或放大固態(tài)圖像拾取器件。放大固態(tài)圖像拾取器件(CMOS圖 像傳感器)具有由二維地布置在一個半導(dǎo)體芯片上的多個像素組成的 圖像拾取像素區(qū)段(pixel section)，和位于該圖像拾取像素區(qū)段外面 的外圍電路區(qū)段。圖像拾取像素區(qū)段的像素中提供有用于傳輸放大等 的各種MOS晶體管。進入每個像素的光被光電二極管進行光電轉(zhuǎn)換 以便生成信號電荷。傳輸晶體管和放大晶體管將信號電荷轉(zhuǎn)換成電信 號并將電信號放大以便通過信號線將信號從像素輸出到外圍電路區(qū) 段。
在如上所述配置的固態(tài)圖像拾取器件中，為了增大光電二極管的 數(shù)值孔徑(入射到光電二極管上的光與入射到像素上的光的比)，每 個像素用微透鏡使穿過互連之間的光電二極管上的入射光會聚。但 是，在這種情況下，微透鏡會聚的光被來自光電二極管的信號互連部 分地屏蔽。這可以造成以下問題。m由于光被互連部分屏蔽，所以靈敏度降低。 (2 )被互連屏蔽的光被部分反射并進入相鄰像素的光電二極管， 導(dǎo)致混色。
(3) 互連布局受到限制，并且FET的特性因諸如妨礙互連放置 在光電二極管上和阻止厚的互連通過等限制而退化。
(4) 由于與(3)中類似的原因而難以小型化。
(5) 光可能傾斜著進入外圍區(qū)域中的像素并增加反射，而且在 靠近周邊的區(qū)域中出現(xiàn)更暗的陰影。
(6) 嘗試使用互連層的數(shù)目進一步增加的先進工藝制造CMOS 圖像傳感器時，從微透鏡到光電二極管的距離增加，而且如上所述的 這種困難變得更嚴(yán)重。
(7) (6)抑制了庫在先進CMOS工藝中的使用，而且?guī)熘杏?錄的電路布局需要修改或互連層受到限制，因此增加所需面積。這增 加成本和每個^f象素的面積。
為了解決這些問題，最近已經(jīng)提出了背照式固態(tài)圖像拾取器件， 其包括在半導(dǎo)體芯片的背側(cè)提供的光電二極管的光接收表面(例如， 參見日本專利No. 3722367 )。
但是，用背照式固態(tài)圖像拾取器件，當(dāng)用測試儀測試晶片制造得 怎么樣時，無法在晶片級測試圖像。也就是說，使用通常的CMOS 圖像傳感器，在晶片上形成濾色器和芯片內(nèi)微透鏡，并且用光照射光 接收表面。通過在外圍電路區(qū)段形成的焊盤獲得信號以便檢查圖像。 但是，用背照式，晶片沒有背側(cè)(光接收表面)上的測試焊盤。因此， 需要在互連所形成的芯片前表面?zhèn)忍峁╇姌O。因此，難以用光照射 CMOS圖像傳感器以便進行晶片級圖像測試。結(jié)果，將晶片切成單個 片，并隨后執(zhí)行安裝步驟以便形成相機模塊供測試使用。因此，生產(chǎn) 效率下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個方面提供固態(tài)圖像拾取器件，其包括在半導(dǎo)體襯底
6上提供并且其中布置有每一個均具有光電轉(zhuǎn)換元件和場效應(yīng)晶體管 的多個像素的圖像拾取像素區(qū)段、和用于圖像拾取像素區(qū)段的外圍電 路、驅(qū)動圖像拾取像素區(qū)段中的場效應(yīng)晶體管的互連層形成在半導(dǎo)體 襯底的第一表面?zhèn)?、光電轉(zhuǎn)換元件的光接收表面位于半導(dǎo)體襯底第二 表面?zhèn)?，該固態(tài)圖像拾取器件進一步包括從半導(dǎo)體襯底的第二表面?zhèn)?暴露的第 一端子，和電連接到第 一端子并且可連接到半導(dǎo)體襯底第一 表面?zhèn)鹊耐獠科骷牡诙俗印?br> 本發(fā)明的 一個方面提供固態(tài)圖像拾取器件，其包括在半導(dǎo)體襯底 上提供并且其中布置有每一個均具有光電轉(zhuǎn)換元件和場效應(yīng)晶體管 的多個像素的圖像拾取像素區(qū)段、和用于圖像拾取像素區(qū)段的外圍電 路、驅(qū)動圖像拾取像素區(qū)段中的場效應(yīng)晶體管的互連層形成在半導(dǎo)體 襯底的第一表面?zhèn)?、光電轉(zhuǎn)換元件的光接收表面位于半導(dǎo)體襯底第二 表面?zhèn)?，該固態(tài)圖像拾取器件進一步包括位于半導(dǎo)體襯底的第一表面 側(cè)并從半導(dǎo)體襯底的第二表面?zhèn)缺┞兜暮副P電極，其中在半導(dǎo)體襯底 第一表面?zhèn)鹊暮副P電極上形成焊盤開口。
本發(fā)明的一個方面提供包括固態(tài)圖像拾取器件的相機模塊，該固 態(tài)圖像拾取器件包括其中布置有每一個均具有光電轉(zhuǎn)換元件和場效 應(yīng)晶體管的多個像素的圖像拾取像素區(qū)段、和用于該圖像拾取像素區(qū) 段的外圍電路、驅(qū)動圖像拾取像素區(qū)段中的場效應(yīng)晶體管的互連層形 成在半導(dǎo)體襯底第一表面?zhèn)?、光電轉(zhuǎn)換元件的光接收表面位于半導(dǎo)體 襯底的第二表面?zhèn)?，該固態(tài)圖像拾取器件進一步包括從半導(dǎo)體襯底的 第二表面?zhèn)缺┞兜捏室欢俗樱驮诎雽?dǎo)體襯底的第一表面?zhèn)刃纬刹㈦?連接到第 一端子和互連層的第二端子，該相機模塊進一步包括將入射
光會聚在光電轉(zhuǎn)換元件的光接收表面上的透鏡、部件的一個表面上安 裝有半導(dǎo)體襯底的第一表面?zhèn)炔⑶也考牧硪槐砻嫔咸峁┯型獠窟B
接端子的部件、和在該部件上形成以便從安裝著半導(dǎo)體襯底的第一表 面?zhèn)妊由斓搅?一表面?zhèn)鹊幕ミB，該互連電連接到外部連接端子。


圖l是相機模塊結(jié)構(gòu)的剖視圖，其圖解本發(fā)明的第一實施方案； 圖2是電路圖，其示出圖l所示相機模塊中傳感器芯片的一般結(jié) 構(gòu)的示例。
圖3是放大的剖視圖，其詳細(xì)地示出圖l所示相機模塊的一部分；
圖4是制造相機模塊的第 一工藝的剖圖，其圖解依照本發(fā)明的 實施方案制造半導(dǎo)體器件的方法；
圖5是制造相機模塊的第二工藝的剖視圖6是制造相機模塊的第三工藝的剖視圖7是制造相機模塊的第四工藝的剖視圖8是制造相機模塊的第五工藝的剖視圖9是制造相機模塊的工藝的第 一流程圖，其圖解依照本發(fā)明的 實施方案制造半導(dǎo)體器件的方法；
圖10是制造相機^^莫塊的工藝的第二流程圖，其圖解依照本發(fā)明 的實施方案制造半導(dǎo)體器件的方法；和
圖11相機模塊的部分剖面立視圖，其圖解本發(fā)明的第二實施方案。
具體實施方式
第一實施方案
圖l是相機模塊結(jié)構(gòu)的剖視圖，其圖解本發(fā)明的第一實施方案。 該模塊具有透鏡單元ll、和覆蓋玻璃(cover glass )12、背照式CMOS 傳感器芯片32、和在透鏡單元11下方提供的無源元件芯片(電阻器、 電容器等等)14。該模塊還具有在底面上作為外部連接端子形成的焊 球15-1、 15-2......。
如圖所示，在傳感器芯片32中提供圖像拾取像素區(qū)段41和用于
圖像拾取像素區(qū)段41的外圍電路區(qū)段。像素42-11、 42-12 ...... 42-nm
以mxn二維陣列布置在圖像拾取像素區(qū)段41中。這里，詳細(xì)地示出 來自圖像拾取像素區(qū)段41的四個像素。垂直信號線VLIN1、 VLIN2、 VLIN3 ......連接到圖像拾取像素區(qū)段41中的各個像素列。
8像素42-11、 42-12 ......42-nm中的每一個均包括四個場效應(yīng)晶
體管(行選擇晶體管Ta、放大晶體管Tb、復(fù)位晶體管Tc、和讀晶體 管Td)和充當(dāng)光電轉(zhuǎn)換元件的光電二極管PD。例如，在像素42-11 中，晶體管Ta和Tb的電流路徑在電源VDD與垂直信號線VLIN1 之間串聯(lián)。將地址脈沖(address pulse) ADRESl提供給晶體管Ta 的柵。晶體管Tc的電流路徑連接到電源VDD與晶體管Tb的柵(檢 測區(qū)(detecting section)FD )之間。復(fù)位脈沖RESET1提供給晶體管 Tc的柵。晶體管Td的電流路徑的一端連接到檢測區(qū)FD。讀脈沖 READ1提供給晶體管Td的柵。光電二極管PD的陰極連接到晶體管 Td的電流路徑的另一端。光電二極管PD的陽極接地。
響應(yīng)讀脈沖READ1，由光電二極管PD產(chǎn)生的信號電荷通過讀 晶體管Td的電流路徑提供給檢測區(qū)FD。來自檢測區(qū)FD的信號電荷 被放大晶體管Tb轉(zhuǎn)換成電信號，該放大晶體管Tb隨后將電信號放 大。當(dāng)?shù)刂访}沖ADRES1選擇行選擇晶體管Ta時，電源VDD向垂 直信號線VLIN1提供與信號電荷量相應(yīng)的電流。 一旦讀操作完成， 響應(yīng)復(fù)位脈沖RESET1，來自檢測區(qū)FD的信號電荷被復(fù)位晶體管Tc 復(fù)位。
外圍電路區(qū)段具有驅(qū)動電路，其選擇并驅(qū)動圖像拾取像素區(qū)段 41、處理圖像拾取像素區(qū)段41輸出的像素信號的信號處理電路、和 保持來自信號處理電路的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)保持電路。
垂直選擇電路43充當(dāng)驅(qū)動電路，該驅(qū)動電路向圖像拾取像素區(qū)
段41中的像素提供諸如地址脈沖ADRES1、 ADRES2 .......復(fù)位脈
沖RESET1、 RESET2......、和讀脈沖READ1、 READ2......的像素
驅(qū)動脈沖信號以便選擇和驅(qū)動像素行。
在圖像拾取像素區(qū)段41中，在每個垂直信號線VLIN1、 VLIN2、 VLIN3 ......的一端與接地點之間提供有負(fù)栽電路44。偏置電路45向
負(fù)載電路44施加偏壓VTL。偏壓VTL設(shè)置流過垂直信號線VLIN1、 VLIN2、 VLIN3......的電流總量。
在每個垂直信號線VLIN1、 VLIN2、 VLIN3 ......的另一端提供信號處理電路46和數(shù)據(jù)保持電路47。信號處理電路46包括相關(guān)雙重 取樣(CDS )電路48和模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC ) 49。該模擬-數(shù)字轉(zhuǎn) 換器49執(zhí)行從圖像拾取像素區(qū)段41中的每個像素被讀到相應(yīng)的一個 垂直信號線VLIN1、 VLIN2、 VLIN3 ......上的數(shù)據(jù)的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換。
相關(guān)雙重取樣電路48執(zhí)行讀出數(shù)據(jù)的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換期間的噪聲消減 操作。
數(shù)據(jù)保持電路47包括鎖存電路50、線存儲器51、和水平位移寄 存器電路52。數(shù)據(jù)保持電路47保持由信號處理電路46進行信號處理 產(chǎn)生的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。鎖存電路50鎖存由模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器49執(zhí)行轉(zhuǎn)換產(chǎn) 生的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。水平位移寄存器電路52順序地傳輸鎖存在鎖存電路 50中的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。線存儲器51存儲鎖存的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)作為輸 出信號OUT輸出到傳感器芯片32的外部。
以下操作由時序發(fā)生器53輸出的時序信號控制由垂直選擇電 路43在圖像拾取像素區(qū)段41上執(zhí)行的選擇和驅(qū)動操作、信號處理電 路46的操作、數(shù)據(jù)保持電路47的操作，等等。
在上述結(jié)構(gòu)中，驅(qū)動圖像拾取像素區(qū)段41中每個像素中的場效 應(yīng)晶體管Ta、 Tb、 Tc、和Td的互連層在圖1中傳感器芯片(傳感 器襯底)的前表面?zhèn)?第一表面?zhèn)?形成。光電二極管PD的光接收 表面位于傳感器芯片32的背側(cè)(第二表面?zhèn)?。進入透鏡單元11的 光通過覆蓋玻璃12沖擊在傳感器芯片32中形成的光電二極管PD的 光接收表面。
光屏蔽膜(light shielding film)(未示出)在與光接收表面的光 接收區(qū)域相聯(lián)系的傳感器芯片32的背側(cè)形成。此外，傳感器芯片32 具有能從正側(cè)和背側(cè)中的任何一側(cè)測試的第一端子和第二端子。第一 端子在傳感器芯片32的背表面上形成以便從傳感器芯片32暴露。第 二端子在傳感器芯片32的前表面上形成并電連接到第一端子。第二 端子可以連接到外部器件。
圖3是放大的剖視圖，其示出圖1中虛線圍繞的相機模塊的區(qū)域 100。傳感器芯片減薄到至多約10nm的厚度。在傳感器芯片32背側(cè)的光接收表面上提供有濾色器/微透鏡16。 Al焊盤17和Ni凸塊18 (bump)在傳感器芯片32的前表面?zhèn)茸鳛殡姌O形成。背表面?zhèn)乳_口 在與Al焊盤17和Ni凸塊18相對應(yīng)的傳感器芯片32的位置處形成。 從背表面?zhèn)乳_口暴露的一部分Al襯墊17充當(dāng)?shù)谝欢俗?。位于芯片?表面?zhèn)炔⑴cAl焊盤17相對應(yīng)的Ni凸塊18充當(dāng)?shù)诙俗印?br> 壩障(dam)(粘合劑)19在不同于圖像拾取像素區(qū)段41的所需 區(qū)域(這里為包含電極的外圍電路區(qū)段)中形成。壩障19用于將覆 蓋玻璃12粘結(jié)到傳感器芯片32的背側(cè)。圖像拾取像素區(qū)段41具有 空心結(jié)構(gòu)以便維持圖像拾取像素區(qū)段41與透鏡材料(lend material) 之間折射率的差異。但是，這部分可以填充折射率比微透鏡材料低的 材料。覆蓋玻璃12還起到防止污垢和灰塵粘附到光接收區(qū)段的作用。 在安裝互連以便允許將第二端子連接到外部器件的步驟中，覆蓋玻璃 12有效地保護第二端子沒有污垢或不受損傷并增加減薄的傳感器芯 片32的機械強度。
鈍化膜13A和絕緣層20在傳感器芯片32的前表面上形成。無 源元件芯片14通過粘結(jié)層21安裝在絕緣層20上。無源元件芯片H 的周邊覆蓋有樹脂層(絕緣部件)23。 Al焊盤27和Ni凸塊28也在 無源元件芯片14上作為電極形成。形成用于樹脂層23的Cu互連25 以便將傳感器芯片32連接到無源元件芯片14。 Cu互連25如此形成 使得從樹脂層(絕緣部件)23的安裝著傳感器芯片32的一個表面?zhèn)?通過通孔延伸到另一表面?zhèn)?。另一表面?zhèn)雀采w有阻焊劑26。 Cu互連 25將傳感器芯片32電連接到無源元件芯片14。焊球15通過Al/Ni 焊盤電鍍層22連接到未被阻焊劑26覆蓋的樹脂層23另一表面上的 一部分Cu互連25。
下面將描述圖3所示圖像拾取器件的尺寸的實施例。從樹脂層 23底面到壩障19頂面的厚度D1為180 nm。從樹脂層23底面到無源 元件芯片14前表面的厚度D1A為25pm。無源元件芯片14的厚度為 70 nm。粘結(jié)層21的厚度為25 jim。這些厚度的和D1B為95 nm。此 外，傳感器芯片32的厚度D1C (包括鈍化膜13A和絕緣層20 )至多為10 nm。其中形成圖像拾取器件的Si層的厚度為4 pm。壩障的厚 度DID為50 pm。此外，覆蓋玻璃12的厚度D2為300至400 pm。
根據(jù)如上所述構(gòu)造的背照式固態(tài)圖像拾取器件和相機模塊，可以 用Al焊盤17可以在晶片級測試外圍電路區(qū)段?？梢酝ㄟ^用光照射光 接收表面和使用暴露在被表面?zhèn)乳_口中的那部分Al焊盤17在晶片級 測試圖像拾取像素區(qū)段。這樣，可以在晶片級測試背照式固態(tài)圖像拾 取器件，有助于測試。
現(xiàn)在，將參照圖4至8的剖面圖及圖9和10描述制造圖l至3 中所示相機模塊的工藝。
首先，用眾所周知的CMOS工藝在晶片上形成背照式CMOS傳 感器13。 CMOS傳感器13具有圖像拾取像素區(qū)段和用于該圖像拾取 像素區(qū)段的外圍電路區(qū)段。像素以二維陣列形式布置在圖像拾取像素 區(qū)段中。每個像素包括場效應(yīng)晶體管和光電二極管。外圍電路區(qū)段具 有驅(qū)動電路，該驅(qū)動電路選擇并驅(qū)動圖像拾取像素區(qū)段、處理由圖像 拾取像素區(qū)段輸出的像素信號的信號處理電路、和保持來自信號處理 電路的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)保持電路。在傳感器13的前表面?zhèn)忍峁┗ミB層以 便驅(qū)動圖像拾取像素區(qū)段中的場效應(yīng)晶體管。在傳感器13的背側(cè)提 供每個光電轉(zhuǎn)換元件的光接收表面。
可以用SOI晶片形成傳感器13,以便保證在隨后減薄晶片的過 程中晶片有均勻厚度。埋置氧化物層(BOX)的厚度取決于背減薄工 藝，但可以是例如約200 nm。這是因為該厚度優(yōu)選地保證硅與硅氧化 膜的適當(dāng)?shù)奈g刻選擇比(etching selection ratio ) 。 BOX上的Si可以 具有光接收所需的厚度，并且該厚度至多為10pm。
作為硅工藝的最后一步，形成組成絕緣層20的光敏聚酰亞胺， 并在前表面?zhèn)壬系腁l焊盤17上的絕緣膜20和鈍化膜13A中形成開 口以便暴露外圍電路區(qū)段(步驟1)。隨后，用A1焊盤17對外圍電 路區(qū)段進行晶片級功能測試(步驟2)。這時，圖像拾取像素區(qū)段位 于互連層下面，阻止光接收區(qū)段被測試。因此，外圍電路區(qū)段接經(jīng)歷 功能測試以便檢查CMOS工藝執(zhí)行得怎么樣。如果外圍電路區(qū)段在
12測試中不工作，則將器件確定為有缺陷并拋棄或做標(biāo)記以便不供應(yīng)給 隨后的工藝。
隨后，對于通過測試的晶片，在前表面?zhèn)壬系腁l焊盤17上形成 薄凸塊(Ni凸塊)18 (步驟3)。在這種情形中，用無電電鍍法形成 厚度為5 nm的Ni。 Ni的厚度可以適合于允許Ni在激光加工期間充 當(dāng)停止層(stopper )。
然后，如圖4所示，通過粘結(jié)層22在傳感器13的前表面?zhèn)劝惭b 無源元件芯片14 (步驟4)。將樹脂層壓在無源元件芯片14和粘結(jié) 層21上(步驟5)并壓緊以使其變平(步驟6)。這樣形成的樹脂 層2充當(dāng)用于減薄的傳感器13的支持部件。在這一步驟中，只要保 持隨后的背側(cè)研磨步驟所需的平面度。這樣，樹脂層2的厚度可以改 變例如約1 nm。
然后，如圖5所示，機械研磨傳感器13的背側(cè)并通過BSG (背 側(cè)研磨)和干拋光減薄(步驟7)。這時，Si的厚度理想地至多為約 50阿。
隨后，濕法蝕刻研磨表面的上的硅(步驟8)。如果使用SOI 晶片，將硅蝕刻到BOX。在這種情形中，留在BOX上的硅的厚度為 4 nm，并且因此保留BOX。這一蝕刻步驟不限于濕法蝕刻，而是可 以是干法蝕刻。在這種情形中，優(yōu)選調(diào)整蝕刻條件以便提供Si02與 Si的適當(dāng)蝕刻選擇比。然后用不同的蝕刻劑減薄BOX。
隨后，如圖6所示，對準(zhǔn)前表面?zhèn)壬系膱D案。通過光刻工藝在減 薄的Si的背側(cè)形成光屏蔽膜和濾色器/^:透鏡16 (步驟9)。
然后，為了允許從形成濾色器/微透鏡16的背側(cè)進行測試，傳感 器13被從背側(cè)蝕刻以致到達(dá)前表面?zhèn)壬系腘i凸塊18。由此背表面?zhèn)?開口形成在能從背側(cè)測試的端子(Al焊盤17)中(步驟10)?？梢?br> 側(cè)開口，背表面?zhèn)入姌O通過該開口暴露。
然后，用在背表面?zhèn)乳_口中暴露的Al焊盤17對圖像拾取像素區(qū) 段進行圖像測試(步驟11)。參考光從圖6的頂部照射到圖像拾取像素區(qū)段上。從A1焊盤17獲得圖象信號并進行檢查。在測試期間， 可以升高或降低溫度以供檢查使用。這些測試可以用標(biāo)準(zhǔn)晶片級的測 試儀執(zhí)行。作為替換，可以預(yù)先建立與安裝在前表面?zhèn)鹊臒o源元件芯 片14的連接以便允許測試包括無源元件的電路。只有在這時提供理 想成品率的晶片才供應(yīng)給下個制造步驟。
然后，如圖7所示，在傳感器13上除光接收區(qū)段之外的部分形 成稱為壩障19的粘合劑(步驟12)。將在晶片級形成的覆蓋玻璃2 粘結(jié)到壩障19 (步驟13)。在這種情形中，壩障19理想地具有約 50nm的高度。然后，光接收區(qū)段具有空心結(jié)構(gòu)以便提供比微透鏡材 料折射率更低的折射率。這實現(xiàn)微透鏡的聚光效果的最大化。作為替 換，空心部分可以填充提供折射率比微透鏡材料更低的材料。此外， 當(dāng)壩障粘合劑被形成為使得封閉之前在被表面?zhèn)入姌O中形成的背表 面?zhèn)乳_口 (襯底通孔)時，壩障粘合劑能保護背表面?zhèn)入姌O。
最后，如圖8所示，用激光熔化并蒸發(fā)樹脂層23以便形成從傳 感器13的前表面?zhèn)妊由斓絅i凸塊18的開口 (步驟14)。同時，在 無源元件芯片14上的端子中形成開口，并形成將開口連接在一起的 互連25 (步驟15 )。對于互連25，濕法蝕刻樹脂層23的前表面之 后，通過無電電鍍遍布樹脂層23的所有表面形成Cu，并通過電解電 鍍用最終形成的籽晶層形成Cu。然后用光刻形成圖案。隨后，形成 阻焊劑26并圖案化(步驟16 )。對要形成焊球15的區(qū)域進行Au/Ni 焊盤電鍍(步驟17)。在Au/Ni焊盤電鍍層22上安裝焊料15 (步驟 18)。
隨后，用切片機將晶片切成單個片(步驟19)。用安裝在最終 形成的芯片的前表面?zhèn)鹊暮盖?5對各個固態(tài)圖像拾取器件進行最后 測試(步驟20)。然后，在固態(tài)圖像拾取器件上安裝透鏡單元ll以 便組裝(步驟21)。
用上述制造方法，在制造工藝期間，首先從傳感器13的前表面 側(cè)測試外圍電路區(qū)段。隨后，在背側(cè)形成微透鏡等，然后測試圖像拾 取像素區(qū)段。這樣，可以輕易地測試晶片級相機模塊(WLCM)。此
14外，通過切割將晶片切成片以便形成傳感器芯片32，然后對固態(tài)圖像 拾取器件進行最后測試。這樣，只有在每個上述步驟中被確定為可接 受的晶片才能經(jīng)歷隨后的制造步驟。結(jié)果，可以在消除浪費的情況下 高效并廉價地制造相機模塊，允許提高制造效率。
用上述的制造方法，形成用于傳感器13的背表面?zhèn)乳_口，并將 前表面?zhèn)榷俗颖┞对诒潮砻鎮(zhèn)乳_口中以便能夠在背側(cè)上提供電極。但 是，連接到外圍電路區(qū)段的金屬插塞(metal plug)可以埋在傳感器 13中，并且可以通過BSG使金屬插塞的適當(dāng)部分從傳感器13的背側(cè) 暴露并用作測試端子。第二實施方案
圖11是相機模塊的部分剖面立視圖，其圖解本發(fā)明的第二實施 方案。在相機模塊中，傳感器芯片2安裝在安裝村底31 (板上芯片 [COBI)上.在芯片32光接收表面上形成的第一端子(與圖3中的 Al焊盤17對應(yīng))通過引線接合連接到安裝襯底31。無源元件芯片33 表面安裝在芯片32周邊上的安裝襯底31上。在傳感器芯片32上提 供覆蓋玻璃34。在覆蓋玻璃34上提供透鏡單元35。這樣，進入透鏡 單元35的光通過覆蓋玻璃34被會聚到傳感器芯片32中光電轉(zhuǎn)換元 件的光接收表面。
在這種結(jié)構(gòu)中，將第一端子(在如圖3所示A1焊盤17中的背表 面開口中暴露的那部分A1焊盤17)用于圖像拾取像素區(qū)段41上的圖 像測試。安裝傳感器芯片32時，也將第一端子用作接合焊盤。另一 方面，在制造工藝期間在晶片狀態(tài)下將第二端子(Al焊盤17的底面) 用于外圍電路區(qū)段上的功能測試。
因此，上述結(jié)構(gòu)也能發(fā)揮基本上與第一實施方案類似的效果。但 是，第二實施方案包括比第一實施方案大的安裝區(qū)。因此，可以依照 要求的規(guī)格、安裝設(shè)施等等選擇第一和第二實施方案中的一個。 (變體)
在第一和笫二實施方案的說明中，例如，需要相對大的圖案占有 面積的電阻器、電容器等等在與傳感器芯片32安裝在一起的無源元件芯片14或33中形成。但是，當(dāng)然，無源元件可以集成到傳感器芯 片32中。此外，諸如DSP的有源元件芯片，代替無源元件芯片14 或33,可以與傳感器芯片32安裝在一起，或者，諸如DSP的有源元 件可以集成到傳感器芯片32中。
此外，在描述的實施例中，像素42-11、 42 - 12 ...... 42 -mn
中的每一個均包括四個場效應(yīng)晶體管和一個光電二極管PD。但是， 可以提供不同的結(jié)構(gòu)，并且外圍電路區(qū)段的結(jié)構(gòu)、用于驅(qū)動像素的互 連的構(gòu)造等等不限于上述實施例。
此外，在上述實施例中，像素以mxn 二維陣列布置在圖像拾取
像素區(qū)段中。但是，本發(fā)明適合于像素交錯的結(jié)構(gòu)。
如上所述，依照本發(fā)明的第 一方面的固態(tài)圖像拾取器件包括在半 導(dǎo)體襯底上提供的圖像拾取像素區(qū)段和用于該圖像拾取像素區(qū)段的 外圍電路區(qū)段，該圖像拾取區(qū)段具有多個像素的陣列，每個像素都具 有光電轉(zhuǎn)換元件和場效應(yīng)晶體管，驅(qū)動圖像拾取像素區(qū)段中的場效應(yīng) 晶體管的互連層形成在半導(dǎo)體襯底的第一表面?zhèn)取⒐怆娹D(zhuǎn)換元件的光 接收表面位于半導(dǎo)體襯底第二表面?zhèn)?，該固態(tài)圖像拾取器件進一步包 括從半導(dǎo)體襯底的第二表面?zhèn)缺┞兜牡谝欢俗?，和電連接到第一端子
并且可連接到半導(dǎo)體襯底第一表面?zhèn)鹊耐獠科骷牡诙俗印?br> 依照本發(fā)明的第二方面的固態(tài)圖像拾取器件包括在半導(dǎo)體襯底 上提供的圖像拾取像素區(qū)段和用于該圖像拾取像素區(qū)段的外圍電路 區(qū)段，該圖像拾取區(qū)段具有多個像素的陣列，每個像素均具有光電轉(zhuǎn) 換元件和場效應(yīng)晶體管，驅(qū)動圖像拾取像素區(qū)段中的場效應(yīng)晶體管的 互連層形成在半導(dǎo)體襯底第一表面?zhèn)?、光電轉(zhuǎn)換元件的光接收表面位 于半導(dǎo)體襯底第二表面?zhèn)?，該固態(tài)圖像拾取器件進一步包括位于半導(dǎo)
體襯底笫一表面?zhèn)炔陌雽?dǎo)體襯底的第二表面?zhèn)缺┞兜暮副P電極，其 中在半導(dǎo)體襯底的第一表面?zhèn)鹊暮副P電極上形成焊盤開口。
依照本發(fā)明第三方面的相機模塊包括固態(tài)圖像拾取器件，其包括 其中布置有每一個均具有光電轉(zhuǎn)換元件和場效應(yīng)晶體管的多個像素 的圖像拾取像素區(qū)段，和用于圖像拾取像素區(qū)段的外圍電路區(qū)段、驅(qū)動圖像拾取像素區(qū)段中的場效應(yīng)晶體管的互連層形成在半導(dǎo)體襯底 第一表面?zhèn)取⒐怆娹D(zhuǎn)換元件的光接收表面位于半導(dǎo)體襯底的第二表面 側(cè)，該相機模塊進一步包括將入射光會聚到光電轉(zhuǎn)換元件的光接收表 面的透鏡、部件的一個表面上安裝有半導(dǎo)體襯底的第一表面?zhèn)炔⑶也?件的另一表面上提供有外部連接端子的部件、和在該部件上形成以便 從安裝著半導(dǎo)體襯底的一個表面?zhèn)妊由斓搅硪槐砻鎮(zhèn)鹊幕ミB，該互連 電連接到外部連接端子，該固態(tài)圖像拾取器件進一步包括從半導(dǎo)體襯 底的第二表面?zhèn)缺┞兜牡谝欢俗?，和在半?dǎo)體襯底的第一表面?zhèn)刃纬?并電連接到第一端子和互連層的第二端子。
依照本發(fā)明的第四方面制造半導(dǎo)體器件的方法包括形成固態(tài)圖 像拾取器件，該固態(tài)圖像拾取器件包括其中布置有每一個均具有光電 轉(zhuǎn)換元件和場效應(yīng)晶體管的多個像素的圖像拾取像素區(qū)段、和用于該 圖像拾取像素區(qū)段的外圍電路區(qū)段、驅(qū)動圖像拾取像素區(qū)段中的場效 應(yīng)晶體管的互連層形成在半導(dǎo)體襯底第一表面?zhèn)?、光電轉(zhuǎn)換元件的光 接收表面位于半導(dǎo)體襯底的第二表面?zhèn)龋粡陌雽?dǎo)體襯底的第一表面?zhèn)?測試外圍電路區(qū)段；然后，在測試外圍電路區(qū)段之后，減薄半導(dǎo)體襯 底的第二表面?zhèn)纫员銖陌雽?dǎo)體襯底的第二表面?zhèn)缺┞兜谝欢俗?；在?導(dǎo)體襯底的減薄的第二表面上與光電轉(zhuǎn)換元件的光接收表面相對應(yīng) 的位置處，形成會聚入射光的透鏡；和在形成透鏡之后，用從半導(dǎo)體 襯底的第二表面?zhèn)缺┞兜牡谝欢俗訙y試圖像拾取像素區(qū)段。
此外，在第四方面，該方法進一步包括在測試圖像拾取像素區(qū)段
之后，將半導(dǎo)體襯底分成單個片并對單個化的半導(dǎo)體襯底中的每一個 進行固態(tài)圖像拾取器件測試。
本發(fā)明的一個方面提供有助于測試的固態(tài)圖像拾取器件和使用 該固態(tài)圖像拾取器件的相機模塊。
本發(fā)明的 一個方面提供制造半導(dǎo)體器件的方法，其允許提高制造效率。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將很容易想到另外的優(yōu)點和修改。所以，本發(fā)施方案。因此，可以在不脫離所附權(quán)利要求及其等效物規(guī)定的一般發(fā) 明構(gòu)思的精神或范圍的情況下進行各種修改。
權(quán)利要求
1.一種固態(tài)圖像拾取器件，其包括圖像拾取像素區(qū)段和用于該圖像拾取像素區(qū)段的外圍電路區(qū)段，圖像拾取像素區(qū)段提供在半導(dǎo)體襯底上并且其中布置有多個像素，多個像素的每一個均具有光電轉(zhuǎn)換元件和場效應(yīng)晶體管，驅(qū)動圖像拾取像素區(qū)段中的場效應(yīng)晶體管的互連層形成在半導(dǎo)體襯底的第一表面?zhèn)壬?，光電轉(zhuǎn)換元件的光接收表面位于半導(dǎo)體襯底的第二表面?zhèn)壬希粡陌雽?dǎo)體襯底的第二表面?zhèn)缺┞兜牡谝欢俗?；和電連接到第一端子并且可連接到半導(dǎo)體第一表面?zhèn)鹊耐獠科骷牡诙俗印?br> 2. 如權(quán)利要求1所述的固態(tài)圖像拾取器件，其中第一端子是在 半導(dǎo)體襯底的笫一表面?zhèn)刃纬傻暮副P的一部分，該部分暴露在第二表 面?zhèn)鹊拈_口中。
3. 如權(quán)利要求2所述的固態(tài)圖像拾取器件，其中第二端子是在 半導(dǎo)體襯底第一表面?zhèn)壬系暮副P上形成的凸塊。
4. 如權(quán)利要求1所述的固態(tài)圖像拾取器件，其中外圍電路區(qū)段 包括被配置為選擇并驅(qū)動圖像拾取像素區(qū)段的驅(qū)動電路、被配置為對 圖像拾取像素區(qū)段輸出的像素信號執(zhí)行信號處理的信號處理電路、和被配 置為保持從信號處理電路獲得的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)保持電路。
5. 如權(quán)利要求4所述的固態(tài)圖像拾取器件，其中驅(qū)動場效應(yīng)晶 體管的互連層包括傳輸由驅(qū)動電路提供給圖像拾取像素區(qū)段的地址 脈沖、復(fù)位脈沖、和讀脈沖中的至少一個的互連層。
6. 如權(quán)利要求1所述的固態(tài)圖像拾取器件，其中從半導(dǎo)體襯底 的第一表面?zhèn)葘ν鈬娐穮^(qū)段進行功能測試，并且在用參考光照射光 接收表面的情況下用第 一 端子對圖像拾取像素區(qū)段進行圖像測試。
7. —種固態(tài)圖像拾取器件，其包括圖像拾取像素區(qū)段和用于該圖像拾取像素區(qū)段的外圍電路區(qū)段， 圖像拾取像素區(qū)段提供在半導(dǎo)體襯底上并且其中布置有多個像素，多個像素的每一個均具有光電轉(zhuǎn)換元件和場效應(yīng)晶體管，驅(qū)動圖像拾取 像素區(qū)段中的場效應(yīng)晶體管的互連層形成在半導(dǎo)體襯底第一表面?zhèn)壬?、光電轉(zhuǎn)換元件的光接收表面位于半導(dǎo)體襯底的第二表面?zhèn)壬?；焊盤電極，其位于半導(dǎo)體襯底的第一表面?zhèn)壬喜陌雽?dǎo)體襯底的 第二表面?zhèn)缺┞叮渲性诎雽?dǎo)體襯底第一表面?zhèn)壬系暮副P電極上形成焊盤開口。
8. 如權(quán)利要求7所述的固態(tài)圖像拾取器件，其中外圍電路區(qū)段 包括被配置為選擇并驅(qū)動圖像拾取像素區(qū)段的驅(qū)動電路、被配置為對 圖像拾取像素區(qū)段輸出的像素信號執(zhí)行信號處理的信號處理電路、和 被配置為保持從信號處理電路獲得的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)保持電路。
9. 如權(quán)利要求8所述的固態(tài)圖像拾取器件，其中驅(qū)動場效應(yīng)晶 體管的互連層包括傳輸由驅(qū)動電路提供給圖像拾取像素區(qū)段的地址 脈沖、復(fù)位脈沖、和讀脈沖中的至少一個的互連層。
10. 如權(quán)利要求7所述的固態(tài)圖像拾取器件，其中在用參考光照 射光接收表面的情況下，用焊盤電極通過焊盤開口從半導(dǎo)體襯底的第 一表面?zhèn)葘ν鈬娐穮^(qū)段進行功能測試，并且用從半導(dǎo)體村底暴露的 焊盤電極的 一部分對圖像拾取像素區(qū)段進行圖像測試。
11. 一種相機模塊，其包括固態(tài)圖像拾取器件，其包括圖像拾取像素區(qū)段、和用于圖像拾取 像素區(qū)段的外圍電路，圖像拾取像素區(qū)段中布置有多個像素，多個像 素的每一個均具有光電轉(zhuǎn)換元件和場效應(yīng)晶體管，驅(qū)動圖像拾取像素 區(qū)段中的場效應(yīng)晶體管的互連層形成在半導(dǎo)體襯底的第一表面?zhèn)壬希?光電轉(zhuǎn)換元件的光接收表面位于半導(dǎo)體襯底的第二表面?zhèn)壬?，該固態(tài) 圖像拾取器件進一步包括從半導(dǎo)體襯底的第二表面?zhèn)缺┞兜牡?一端子，和在半導(dǎo)體襯底的第一表面?zhèn)壬闲纬刹㈦娺B接到第一端子和互連 層的第二端子；透鏡，其將入射光會聚在光電轉(zhuǎn)換元件的光接收表面上； 一部件，該部件的一個表面上安裝有半導(dǎo)體襯底的第一表面?zhèn)龋⑶以摬考牧硪槐砻嫔咸峁┯型獠窟B接端子；和互連，其在該部件上形成使得從安裝有半導(dǎo)體襯底的一個表面?zhèn)?延伸到所述另 一表面?zhèn)龋摶ミB電連接到外部連接端子。
12. 如權(quán)利要求11所述的相機模塊，其中第一端子是在半導(dǎo)體 襯底第一表面?zhèn)壬闲纬傻暮副P的一部分，該部分暴露在第二表面?zhèn)鹊?開口中。
13. 如權(quán)利要求12所述的相機模塊，其中第二端子是在半導(dǎo)體 襯底第一表面?zhèn)壬系暮副P上形成的凸塊。
14. 如權(quán)利要求11所述的相機模塊，其中外圍電路區(qū)段包括被 配置為選擇并驅(qū)動圖像拾取像素區(qū)段的驅(qū)動電路、被配置為對圖像拾 取像素區(qū)段輸出的像素信號執(zhí)行信號處理的信號處理電路、和被配置為保持從信號處理電路獲得的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)保持電路。
15. 如權(quán)利要求14所述的相機模塊，其中驅(qū)動場效應(yīng)晶體管的 互連層包括傳輸由驅(qū)動電路提供給圖像拾取像素區(qū)段的地址脈沖、復(fù) 位脈沖、和讀脈沖中的至少一個的互連層。
16. 如權(quán)利要求11所述的相機模塊，其中從半導(dǎo)體襯底的第一 表面?zhèn)葘ν鈬娐穮^(qū)段進行功能測試，并且在用參考光照射光接收表 面的情況下用第一端子對圖像拾取像素區(qū)段進行圖像測試。
17. 如權(quán)利要求11所述的相機模塊，進一步包括安裝在半導(dǎo)體 襯底笫一表面?zhèn)壬系臒o源元件芯片。
18. 如權(quán)利要求17所述的相機模塊，其中所述部件是壓緊的樹 脂層，其覆蓋半導(dǎo)體襯底的周邊和無源元件芯片。
19. 如權(quán)利要求ll所述的相機模塊，其中所述部件是安裝村底， 所述互連形成在安裝襯底上，所述固態(tài)圖像拾取器件安裝在安裝襯底 上，并且所述第一端子和所述互連通過引線接合而連接在一起。
20. 如權(quán)利要求19所述的相機模塊，其進一步包括靠近固態(tài)圖 像拾取器件的安裝在安裝襯底上的無源元件芯片。
全文摘要
本發(fā)明公開了背照式固態(tài)圖像拾取器件及使用該器件的相機模塊，其包括在半導(dǎo)體襯底上提供并且其中布置有每一個均具有光電轉(zhuǎn)換元件和場效應(yīng)晶體管的多個像素的圖像拾取像素區(qū)段，和用于該圖像拾取像素區(qū)段的外圍電路區(qū)段。驅(qū)動圖像拾取像素區(qū)段中的場效應(yīng)晶體管的互連層在半導(dǎo)體襯底的第一表面?zhèn)刃纬伞９怆娹D(zhuǎn)換元件的光接收表面位于半導(dǎo)體襯底的第二表面?zhèn)?。該固態(tài)圖像拾取器件包括從半導(dǎo)體襯底的第二表面?zhèn)缺┞兜牡谝欢俗?，和電連接到第一端子并且可連接到半導(dǎo)體襯底第一表面?zhèn)鹊耐獠科骷牡诙俗印?br> 文檔編號H04N5/369GK101494232SQ200810128299
公開日2009年7月29日 申請日期2008年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月6日
發(fā)明者幸山裕亮, 松尾美惠 申請人:株式會社東芝