高可靠性全封闭CMOS影像传感器结构及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种高可靠性全封闭CMOS影像传感器结构及其制作方法，该结构包括影像传感芯片、开口、金属布线层、若干焊料凸点和塑封层，开口自芯片的第二表面向第一表面延伸形成，且开口的底部暴露出芯片的焊垫；金属布线层位于开口的内壁和影像传感芯片的第二表面上，且电性连接焊垫；焊料凸点位于第二表面上，且与金属布线层电性连接；塑封层包覆住影像传感芯片，且暴露出影像感应区和焊料凸点。通过形成整体塑封层对芯片进行防护，且塑封层采用隔潮、防腐或机械强度性能良好的塑封材料，本发明专利技术能够进一步增强CMOS影像传感器的可靠性，耐用性，提升影像传感芯片的抗干扰能力，满足CMOS影像传感器在恶劣环境下的应用需求。

【技术实现步骤摘要】
高可靠性全封闭CMOS影像传感器结构及其制作方法
本专利技术涉及CMOS影像传感器的封装领域，尤其涉及一种高可靠性全封闭CMOS影像传感器结构及其制作方法。
技术介绍
随着近年来CMOS集成电路工艺的不断进步和完善，CMOS影像传感器芯片获得了迅速的发展和广泛应用，凭借其体积小、重量轻、功耗低、集成度高等优点，在消费电子等领域中备受欢迎。图16示出了一种公知的CMOS影像传感器的封装结构，包括影像传感芯片3，该影像传感芯片功能面包含影像感应区4及该影像感应区周边的若干焊垫5；开口，该开口由背面向功能面延伸，且开口底部暴露出焊垫；金属布线层7，该金属布线层位于开口内壁及背面，电性连接所述焊垫；绝缘层6，该绝缘层位于金属布线层与影像传感芯片之间，并暴露出焊垫；若干焊料凸点9，该焊料凸点位于影像传感芯片的背面，与金属布线层电性连接；防焊层11，该防焊层覆盖背面及开口内壁，且暴露出焊料凸点。然而它们的使用环境适宜，若进一步进军汽车、勘探、室外监控等应用领域，需对CMOS影像传感器的灵敏性、可靠性、耐用性等提出更高的要求，以经受恶劣的环境的考验。
技术实现思路
为了使CMOS影像传感器的可靠性进一步提高，能经受恶劣环境的考验，本专利技术提出了一种高可靠性全封闭CMOS影像传感器结构及其制作方法，能够进一步增强CMOS影像传感器的可靠性，耐用性，提升影像传感芯片的抗干扰能力。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种高可靠性全封闭CMOS影像传感器结构，包括影像传感芯片，所述影像传感芯片具有第一表面及与其相对的第二表面，所述第一表面包含影像感应区和位于所述影像感应区周边的若干焊垫；还包括开口、金属布线层、若干焊料凸点和塑封层，所述开口自第二表面向第一表面延伸形成，且所述开口的底部暴露出所述焊垫；所述金属布线层位于所述开口的内壁和所述第二表面上，且电性连接所述焊垫；所述焊料凸点位于所述第二表面上，且与所述金属布线层电性连接；所述塑封层包覆住所述影像传感芯片，且暴露出所述影像感应区和所述焊料凸点。作为本专利技术的进一步改进，所述第一表面粘合一保护盖结构，所述保护盖结构包括透光盖板和设于所述第一表面和所述透光盖板之间的支撑围堰层，所述支撑围堰层覆盖住所述焊垫，并在影像感应区位置形成有围堰间隙。作为本专利技术的进一步改进，以焊料凸点露出方向为上，所述第二表面上的塑封层高度低于所述焊料凸点的最高点。作为本专利技术的进一步改进，所述塑封层为具有良好的机械强度性能和/或隔潮性能和/或防腐性能和/或挡烟雾性能的材料。作为本专利技术的进一步改进，所述金属布线层与所述影像传感芯片之间设有绝缘层，且所述绝缘层暴露每个焊垫，使所述金属布线层与所述焊垫电性连接。作为本专利技术的进一步改进，所述开口的结构包括凹槽、孔或前述的组合。作为本专利技术的进一步改进，所述塑封层还暴露出所述影像感应区的周边且未延伸至第一表面边缘的区域。一种高可靠性全封闭CMOS影像传感器结构的制作方法，包括以下步骤：a、提供一包含若干影像传感芯片的晶圆，晶圆的功能面为影像传感芯片的第一表面，晶圆的背面为影像传感芯片的第二表面，每个影像传感芯片的第一表面包含影像感应区及位于该影像感应区周边的若干焊垫；b、在晶圆的功能面上粘合一保护盖结构，所述保护盖结构包括支撑围堰层和透光盖板，所述支撑围堰层位于相邻两个影像感应区之间，且在影像感应区位置形成围堰间隙；c、在晶圆的背面形成向功能面延伸的若干开口和位于晶圆的背面和开口的内壁上的绝缘层，所述开口的底部和绝缘层暴露出所述焊垫；d、在绝缘层上形成金属布线层，所述金属布线层电性连接所述焊垫，将焊垫的电性引到晶圆的背面；e、切割晶圆，形成若干单颗芯片；f、对步骤e后的若干单颗芯片进行整体塑封，形成包围每颗芯片的塑封层，所述塑封层暴露出每颗芯片的影像感应区，且在每颗芯片的预设焊料凸点位置形成容纳空间；g、在塑封层的所述容纳空间内形成焊料凸点；h、切割步骤g后的塑封层，形成单颗高可靠性全封闭CMOS影像传感器结构。作为本专利技术的进一步改进，步骤c中，开口的底部和绝缘层暴露出所述焊垫的步骤为：开口的底部和绝缘层同时暴露出所述焊垫或开口的底部先暴露出所述焊垫，然后铺设绝缘层，再暴露出绝缘层下的所述焊垫。作为本专利技术的进一步改进，开口的底部和/或绝缘层暴露焊垫的方法为：机械切割或激光打孔或激光划线或干法刻蚀或光刻工艺。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供一种高可靠性全封闭CMOS影像传感器结构及其制作方法，首先，采用晶圆级TSV技术对CMOS影像传感芯片进行预封装，然后，对多个单颗预封装芯片进行整体塑封，并暴露出单颗预封装芯片的影像感应区和焊料凸点，分别实现影像的获取和影像信号处理之后信息的传输；最后，对整体塑封后的塑封层进行切割，形成单颗高可靠性全封闭CMOS影像传感器结构。这种封装结构的塑封层是一种全包围的防护结构，且塑封层的材料具有良好的机械强度性能，或良好的隔潮、防腐、挡烟雾等性能，因此，能够进一步增强CMOS影像传感器的可靠性，耐用性等，提升影像传感芯片的抗干扰能力。且采用的晶圆级TSV技术对CMOS影像传感芯片进行预封装以及整体塑封多个单颗预封装芯片的方法，都是先进行整体封装，再切割成单颗芯片，因此，能够降低封装的整体成本。附图说明图1为本专利技术制作方法步骤a中提供的晶圆结构示意图；图2为本专利技术制作方法中步骤b后的晶圆结构示意图；图3为本专利技术制作方法步骤c中形成开口后的晶圆结构示意图；图4为本专利技术制作方法步骤c中形成绝缘层后的晶圆结构示意图；图5为本专利技术制作方法步骤c中暴露焊垫后的晶圆结构示意图；图6为本专利技术制作方法中步骤d后的晶圆结构示意图；图7为本专利技术制作方法中步骤e后的晶圆结构示意图；图8为本专利技术制作方法步骤f中整体塑封的结构示意图；图9为本专利技术制作方法步骤g中整体塑封后形成焊料凸点的结构示意图；图10为本专利技术制作方法步骤h后形成的高可靠性全封闭CMOS影像传感器结构示意图；图11为本专利技术制作方法步骤c中形成凹槽开口结构的俯视图；图12为本专利技术制作方法步骤c中形成凹槽与圆孔组合结构的俯视图；图13为图12中B-B向剖视图；图14为本专利技术制作方法步骤c中形成直孔开口结构的俯视图；图15为图14中C-C向剖视图；图16为公知的CMOS影像传感器的封装结构。结合附图，作以下说明：1——晶圆101——晶圆功能面102——晶圆背面2——保护盖结构201——围堰层202——透光盖板203——围堰间隙3——影像传感芯片301——第一表面302——第二表面4——影像感应区5——焊垫6——绝缘层7——金属布线层8——塑封层9——焊料凸点10——模具1001——注塑口1002——第一凸起1003——第二凸起11——防焊层12——切割线13——开口具体实施方式为使本专利技术能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。为方便说明，实施例附图的结构中各组成部分未按正常比例缩放，故不代表实施例中各结构的实际相对大小。如图10所示，一种高可靠性全封闭CMOS影像传感器结构，包括影像传感芯片3，所述影像传感芯片具有第一表面301及与其相对的第二表面302，所述第一表面包含影像感应区(4)和位于所述影像感应区周边的若干焊垫5；所述第一表面粘合一保护盖结构2，所述保护盖结构包括透光盖板本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高可靠性全封闭CMOS影像传感器结构，包括影像传感芯片(3)，所述影像传感芯片具有第一表面(301)及与其相对的第二表面(302)，所述第一表面包含影像感应区(4)和位于所述影像感应区周边的若干焊垫(5)；其特征在于：还包括开口(13)、金属布线层(7)、若干焊料凸点(9)和塑封层(8)，所述开口自第二表面向第一表面延伸形成，且所述开口的底部暴露出所述焊垫；所述金属布线层位于所述开口的内壁和所述第二表面上，且电性连接所述焊垫；所述焊料凸点位于所述第二表面上，且与所述金属布线层电性连接；所述塑封层包覆住所述影像传感芯片，且暴露出所述影像感应区和所述焊料凸点。

【技术特征摘要】
1.一种高可靠性全封闭CMOS影像传感器结构的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：a、提供一包含若干影像传感芯片(3)的晶圆(1)，晶圆的功能面(101)为影像传感芯片的第一表面(301)，晶圆的背面(102)为影像传感芯片的第二表面(302)，每个影像传感芯片的第一表面包含影像感应区(4)及位于该影像感应区周边的若干焊垫(5)；b、在晶圆的功能面上粘合一保护盖结构(2)，所述保护盖结构包括支撑围堰层(201)和透光盖板(202)，所述支撑围堰层位于相邻两个影像感应区之间，且在影像感应区位置形成围堰间隙(203)；c、在晶圆的背面形成向功能面延伸的若干开口(13)和位于晶圆的背面和开口的内壁上的绝缘层(6)，所述开口的底部和绝缘层暴露出所述焊垫；d、在绝缘层上形成金属布线层(7)，所述金属布线层电性连接所述焊垫，将焊垫的电性引到晶圆的背面；e、切割晶圆，形成若干单颗芯片；f、对步骤e后的若干单颗芯片进行整体塑封，形成包围每颗芯片的塑封层(8)，所述塑封层暴露出每颗芯片的影像感应区，且在每颗芯片的预设焊料凸点位置形成容纳空间；g、在塑封层的所述容纳空间内形成焊料凸点(9)；h、切割步骤g后的塑封层，形成单颗高可靠性全封闭CMOS影像传感器结构。2.根据权利要求1所述的高可靠性全封闭CMOS影像传感器的制作方法，其特征在于，步骤c中，开口的底部和绝缘层暴露出所述焊垫的步骤为：开口的底部和绝缘层同时暴露出所述焊垫或开口的底部先暴露出所述焊垫，然后铺设绝缘层，再暴露出绝缘层下的所述焊垫。3.根据权利要求2所述的高可靠性全封闭CMOS影像传感器的制作方法，其特征在于，开口的底部和/或绝缘层暴露焊垫的方法为：机械切割或激光打孔或激光划线或干法刻蚀。4.一种高可靠性全封闭CMOS影像传感器结构，由权利要求1或2或3所述的高可靠性全封闭CMOS影像传...

【专利技术属性】
技术研发人员：万里兮，黄小花，王晔晔，沈建树，翟玲玲，钱静娴，
申请(专利权)人：华天科技昆山电子有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32