用于限制封装高度并减少边缘闪光的图像传感器封装制造技术

本申请案涉及一种用于限制封装高度并减少边缘闪光的图像传感器封装。在一个实施例中，所述图像传感器封装包括硅衬底；图像传感器像素阵列，其形成在所述硅衬底上；外围电路区，其形成在所述硅衬底上的所述图像传感器像素阵列周围；再分布层RDL，其电耦合到所述外围电路区；至少一个焊球，其电耦合到所述RDL；及护罩玻璃，其耦合到所述RDL。所述RDL的任何部分都不定位在所述图像传感器像素阵列的正上方或正下方。所述至少一个焊球的任何部分都不定位在所述硅衬底的正上方或正下方。实施暗材料层以防止所述图像传感器像素阵列的边缘闪光效应。

【技术实现步骤摘要】
用于限制封装高度并减少边缘闪光的图像传感器封装
本专利技术大体上涉及图像传感器封装。特定来说，图像传感器经封装以使其再分布层(RDL)及焊球定位到其像素阵列的侧，以便降低图像传感器封装的总体高度。另外，实施暗材料侧壁以减少不希望的边缘闪光。
技术介绍
图像传感器使用例如光电二极管的光电子组件来检测入射光并作为响应产生电子信号。图像传感器的主要组件是其传感器像素阵列，其中每一像素包含将光子转换为电荷载流子的光电二极管，暂时存储电荷载流子的浮动节点，以及数个晶体管门(转移栅极，源极跟随器、复位晶体管等)，其将电荷载流子传送出像素以由外围电路进一步处理。通常将图像传感器与其支持元件一起封装到图像传感器封装中，然后将图像传感器封装并入成像产品中，例如移动电话照相机、消费型电子照相机、监控摄像机、汽车驾驶员辅助装置、医学成像内窥镜等。
技术实现思路
一方面，本申请案涉及一种图像传感器封装。所述图像传感器封装包括：(a)硅衬底，其包含第一衬底表面，及与所述第一衬底表面相对的第二衬底表面；(b)图像传感器像素阵列，其形成在所述硅衬底上并位于所述第一衬底表面处；(c)外围电路区，其形成在所述硅衬底上的所述图像传感器像素阵列周围，并位于所述第一衬底表面处；(d)再分布层(RDL)，其电耦合到所述外围电路区；(e)至少一个焊球，其电耦合到所述RDL；及(f)护罩玻璃，其耦合到所述RDL；其中所述RDL包含第一RDL表面及与所述第一RDL表面相对的第二RDL表面；其中所述第一RDL表面面对与所述第一衬底表面相同的方向；且其中所述第二RDL表面面对与所述第二衬底表面相同的方向。另一方面，本申请案涉及一种图像传感器系统。所述图像传感器包括图像传感器封装，其中所述图像传感器封装包含：(a)硅衬底，其包含第一衬底表面，及与所述第一衬底表面相对的第二衬底表面；(b)图像传感器像素阵列，其形成在所述硅衬底上并位于所述第一衬底表面处；(c)外围电路区，其形成在所述硅衬底上的所述图像传感器像素阵列周围，并位于所述第一衬底表面处；(d)再分布层(RDL)，其电耦合到所述外围电路区；(e)至少一个焊球，其电耦合到所述RDL；及(f)护罩玻璃，其耦合到所述RDL；其中所述RDL包含第一RDL表面及第二RDL表面；其中所述第一RDL表面面对与所述第一衬底表面相同的方向；且其中所述第二RDL表面面对与所述第二衬底表面相同的方向。附图说明参考以下诸图描述本专利技术的非限制性及非穷尽实例，其中相似参考数字贯穿各种视图指代相似部件，除非另有规定。图1A是展示在传感器像素阵列下方具有再分布层及焊球的图像传感器封装的第一实施例的横截面侧视图。图1B是展示具有护罩玻璃遮光罩来减少边缘闪光的图像传感器封装的第二实施例的横截面图。图2A是展示其中再分布层及焊球定位到传感器像素阵列的侧的图像传感器封装的第三实施例的横截面图。图2B是展示其中再分布层及焊球定位到传感器像素阵列的侧的降低高度图像传感器封装的第四实施例的横截面图。图3A及3B分别是展示图像传感器封装的第三实施例及第四实施例的边缘闪光效应的横截面图。图4A是展示具有减少边缘闪光效应的暗材料侧壁的图像传感器封装的第五实施例的横截面侧视图。图4B是展示具有减少边缘闪光效应的暗材料侧壁的图像传感器封装的第六实施例的横截面侧视图。对应参考字符贯穿附图的若干视图指示对应组件。所属领域的技术人员应了解，图式中的元件出于简单及清楚的目的而说明，且未必是按比例绘制。举例来说，图式中一些元件的尺寸相对于其它元件可被夸大以帮助提高对本专利技术的各种实施例的理解。此外，为了促进对本专利技术的这些各种实施例的更容易的观察，通常不描绘在商业上可行的实施例中有用的或必需的常见但众所周知的元件。具体实施方式在以下描述中，阐述众多特定细节以提供对所述实例的透彻理解。然而，所属领域的技术人员将认识到，能够在不具有一或多个特定细节的情况下或配合其它方法、组件、材料等等实践本文所描述的技术。在其它情况下，未展示或详细地描述众所周知的结构、材料或操作以避免混淆某些方面。贯穿本说明书的对“实例”或“实施例”的参考意指结合实例所描述的特定特征、结构或特性包含于本专利技术的至少一个实例中。因此，贯穿本说明书的各种地方的“实例”或“实施例”的出现未必都是指同一实例。此外，特定特征、结构或特性可以任何合适方式组合于一或多个实例中。贯穿本说明书，使用若干所属领域的术语。这些术语具有其出自的所属领域的一般意义，除非本文具体定义或其使用背景另有明确指示。第一图像传感器封装实施例图1A是展示图像传感器封装100A的第一实施例的横截面侧视图。传感器封装100A的第一实施例包含硅衬底130，其中图像传感器像素阵列140形成在其顶部或前侧表面上。图像传感器像素阵列140包含数个图像传感器像素；每一像素经配置以检测传入光子并作为响应产生光电信号。这些像素可示范性地基于互补金属氧化物半导体(CMOS)或电荷耦合装置(CCD)设计。环绕像素阵列140的是外围电路区145，其在图1A中用虚线矩形标记。由像素阵列140产生的电信号被传送到此外围电路区145中以被进一步处理。在硅衬底130的底部或后侧表面处的是含有金属布线的再分布层(RDL)120。穿硅通孔(TSV)180连接以提供硅衬底的前侧表面处的外围电路区145与硅衬底的后侧表面处的RDL120之间的电耦合。焊球150连接(例如，电耦合)到RDL120。当焊球150安装在印刷电路板(PCB，图1A中未展示)上时，将在RDL120与PCB之间建立电耦合。坝状物170位于硅衬底130的前侧表面上。护罩玻璃110位于坝状物170的顶部上。应了解，在图像传感器封装100A的此第一实施例中，RDL120及焊球150位于图像传感器像素阵列140的正下方。此配置可致使传感器封装100A的总高度为相对较高。这是图像传感器封装100A的此第一实施例的缺点。另一缺点是边缘闪光问题。如图1A中所示，以倾斜角度进入传感器封装100A的入射光线160可从护罩玻璃110的侧反射掉，并且落到像素阵列140的边缘上。这将导致围绕由像素阵列140产生的图像的边缘的闪光(过度曝光)，因此为术语边缘闪光。这是需要消除的不良效应。第二图像传感器封装实施例为处置边缘闪光问题，本文揭示一种改进的图像传感器封装。图1B是展示图像传感器封装100B的第二实施例的横截面图，其具有与图像传感器封装100A的第一实施例相同的组件，除在护罩玻璃110的顶表面上的组件之外，传感器封装100B的第二实施例具有遮光罩115以阻挡入射光线160。遮光罩115可由例如金属的反射材料或例如黑色光致抗蚀剂的吸收材料制成。由于此遮光罩阻挡，入射光线160将不能够如图1A中先前所示那样从护罩玻璃110的侧反射，借此消除边缘闪光。由于RDL120及焊球150仍位于图像传感器像素阵列140的正下方，所以传感器封装100B的第二实施例的总高度仍与传感器封装100A的第一实施例相同。因此，先前揭示的传感器封装高度过高的缺点仍未得到解决。第三图像传感器封装实施例为处置图像传感器封装过度高度问题，先前揭示的将像素阵列与RDL及焊球堆叠的设计通过将RDL及焊球放置到像素阵列的侧的设计得以改进。与先前揭示的堆叠封装设计相比本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像传感器封装，其包括：(a)硅衬底，其包含第一衬底表面，及与所述第一衬底表面相对的第二衬底表面；(b)图像传感器像素阵列，其形成在所述硅衬底上并位于所述第一衬底表面处；(c)外围电路区，其形成在所述硅衬底上的所述图像传感器像素阵列周围，并位于所述第一衬底表面处；(d)再分布层RDL，其电耦合到所述外围电路区；(e)至少一个焊球，其电耦合到所述RDL；及(f)护罩玻璃，其耦合到所述RDL；其中所述RDL包含第一RDL表面及与所述第一RDL表面相对的第二RDL表面；其中所述第一RDL表面面对与所述第一衬底表面相同的方向；且其中所述第二RDL表面面对与所述第二衬底表面相同的方向。

【技术特征摘要】
2017.08.02 US 15/666,9011.一种图像传感器封装，其包括：(a)硅衬底，其包含第一衬底表面，及与所述第一衬底表面相对的第二衬底表面；(b)图像传感器像素阵列，其形成在所述硅衬底上并位于所述第一衬底表面处；(c)外围电路区，其形成在所述硅衬底上的所述图像传感器像素阵列周围，并位于所述第一衬底表面处；(d)再分布层RDL，其电耦合到所述外围电路区；(e)至少一个焊球，其电耦合到所述RDL；及(f)护罩玻璃，其耦合到所述RDL；其中所述RDL包含第一RDL表面及与所述第一RDL表面相对的第二RDL表面；其中所述第一RDL表面面对与所述第一衬底表面相同的方向；且其中所述第二RDL表面面对与所述第二衬底表面相同的方向。2.根据权利要求1所述的图像传感器封装，其中所述至少一个焊球电耦合到所述第二RDL表面；且其中所述护罩玻璃耦合到所述第一RDL表面并且定位在所述图像传感器像素阵列的正上方。3.根据权利要求2所述的图像传感器封装，其中所述RDL通过金属构件电耦合到所述外围电路区。4.根据权利要求2所述的图像传感器封装，其中所述RDL的任何部分都不定位在所述图像传感器像素阵列的正上方，且其中所述RDL的任何部分都不定位在所述图像传感器像素阵列的正下方。5.根据权利要求4所述的图像传感器封装，其中所述至少一个焊球的任何部分都不定位在所述硅衬底的正下方，且其中所述至少一个焊球的任何部分都不定位在所述硅衬底的正上方。6.根据权利要求5所述的图像传感器封装，其进一步包含结合到所述RDL的绝缘材料层。7.根据权利要求6所述的图像传感器封装，其进一步包含致使所述RDL粘附到所述硅衬底的粘合剂层；其中所述粘合剂层结合到所述绝缘材料层，并结合到所述硅衬底的所述第一衬底表面。8.根据权利要求7所述的图像传感器封装，其中所述绝缘材料层及所述粘合剂层形成位于所述第一衬底表面上并且定位到所述图像传感器像素阵列的所有侧的坝状物；且其中所述坝状物具有面向所述图像传感器像素阵列的侧壁。9.根据权利要求8所述的图像传感器封装，其进一步包含覆盖所述坝状物的所述侧壁的至少一部分的暗材料层。10.根据权利要求9所述的图像传感器封装，其中所述暗材料层包括黑色聚合物材料。11.根据权利要求9所述的图像传感器封装，其中所述暗材料层具有至多百分之一的反射率。12.根据权利要求8所述的图像传感器封装...

【专利技术属性】
技术研发人员：简维志，林蔚峰，
申请(专利权)人：豪威科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US