一种封装结构及封装方法技术

本发明专利技术提供一种封装结构及封装方法，所述封装结构包括：重新布线层，所述重新布线层包括第一面以及与所述第一面相对的第二面，所述重新布线层包括介质层以及金属布线层；金属凸块，所述金属凸块形成于所述重新布线层第一面上；CMOS图像传感器芯片与逻辑芯片，所述CMOS图像传感器芯片及所述逻辑芯片正面具有金属焊点，所述金属焊点装设于所述重新布线层第二面上与所述重新布线层实现相互之间的电连接；封装材料，形成于所述重新布线层的第二面上，所述CMOS图像传感器芯片背面裸露于所述封装材料；本发明专利技术封装结构具有封装体积小，组装工艺简单，封装费用低，且不需要外部连线从而提高结构的稳定性，同时提高最终器件结构的成品率。

A Packaging Structure and Method

The invention provides an encapsulation structure and a encapsulation method. The encapsulation structure includes a re-wiring layer comprising a first surface and a second surface relative to the first surface, the re-wiring layer comprising a dielectric layer and a metal wiring layer, a metal bump formed on the first surface of the re-wiring layer, a CMOS image sensor chip and logic. The front face of the CMOS image sensor chip and the logic chip is provided with metal solder joints, which are mounted on the second surface of the re-wiring layer and are electrically connected with the re-wiring layer; the encapsulation material is formed on the second surface of the re-wiring layer, and the back surface of the CMOS image sensor chip is exposed to the encapsulation material; The packaging structure has the advantages of small package volume, simple assembly process, low package cost, and no need for external wiring to improve the stability of the structure, while improving the yield of the final device structure.

【技术实现步骤摘要】
一种封装结构及封装方法
本专利技术涉及一种半导体封装领域，特别是涉及一种集成CMOS图像传感器与逻辑芯片的晶圆级封装结构及封装方法。
技术介绍
CMOS(ComplementaryMetal-OxideSemiconductor)中文的全称为互补氧化金属半导体，是用于记录光线变化的元件，是最常用的感光器件之一，CMOS被称之为数码相机的大脑。数码相机的本质，从专业的角度来看，就是把光能转化为信息储存起来。大致分为以下三个流程：成像→光电转换→记录，即镜头拍摄主体反射的光线通过镜头进入相机后聚焦，形成清晰图像，图像落在CMOS光电器材上，通过光电转换形成电信号，然后把信号记录在磁带或储存卡上。而光电转换的核心部件是传感器，传感器的作用就是把传到它身上的不同强度的光线进行光电转换，转换成电压信息最终生成我们想要的数字图片。CMOS图像传感器(CMOSimagesensor)分正面照明类型和背面照明类型两种。背面照明类型最大的优化之处在于将元件内部的结构改变了，其将感光层的元件调转方向，让光能从背面直射进去，避免了传统CMOS图像传感器结构中，光线会受到微透镜和光电二极管之间的电路和晶体管的影响，从而显著提高光的效能，大大改善低光照条件下的拍摄效果。因此，CMOS图像传感器芯片，通常需要搭配逻辑芯片集成使用，现有的制作方法是将单独封装好的CMOS图像传感器芯片通过外部连线与逻辑芯片进行电性连接。这种封装方法使得器件的体积较大，组装工艺过程较为复杂，单独封装费用高，且需要外部连线使得结构的稳定性大大降低，严重影响最终器件结构的成品率。基于以上所述，提供一种可以有效集成CMOS图像传感器芯片及逻辑芯片，并有效降低封装结构体积、简化封装工艺、降低成本以及提高器件稳定性，且具有高成品率的封装结构及封装方法实属必要。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种封装结构及封装方法，用于解决现有技术中CMOS图像传感器芯片及逻辑芯片的封装体积较大，器件稳定性低以及产品良率较低的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种封装结构，所述封装结构包括：重新布线层，所述重新布线层包括第一面以及与所述第一面相对的第二面，所述重新布线层包括介质层以及金属布线层；金属凸块，所述金属凸块形成于所述重新布线层第一面上；CMOS图像传感器芯片与逻辑芯片，所述CMOS图像传感器芯片及所述逻辑芯片正面具有金属焊点，所述金属焊点装设于所述重新布线层第二面上与所述重新布线层实现相互之间的电连接；封装材料，形成于所述重新布线层的第二面上，所述CMOS图像传感器芯片背面裸露于所述封装材料。优选地，所述介质层的材料包括环氧树脂、硅胶、氧化硅、磷硅玻璃，含氟玻璃中的一种或两种以上组合，所述金属布线层的材料包括铜、铝、镍、金、银、钛中的一种或两种以上组合。优选地，所述重新布线层包括N层金属布线层，N≥1。优选地，所述金属凸块包括焊料凸点；或者所述金属凸块包括金属柱以及位于金属柱上方的焊料凸点。优选地，所述金属柱的材料包括铜、镍中的一种，所述焊料凸点的材料包括铜、镍、锡及银中的一种或包含上述任意一种焊料金属的合金。优选地，所述CMOS图像传感器芯片包括前照式、背照式CMOS图像传感器芯片中的一种或两种以上组合。优选地，所述背照式CMOS图像传感器芯片自上而下包括玻璃层、微透镜、彩色滤光镜、光电二极管和电路层。优选地，所述金属焊点的材料包括铜、镍、锡及银中的一种或包含上述任意一种焊料金属的合金。优选地，所述CMOS图像传感器芯片和所述逻辑芯片均与所述重新布线层之间具有间隙，所述间隙中形成有保护层，所述保护层填充所述间隙，所述保护层的材料包括聚酰亚胺、硅胶以及环氧树脂中的一种。优选地，所述封装材料包括聚酰亚胺、硅胶以及环氧树脂中的一种。本专利技术还提供一种封装方法，所述封装方法包括：1)提供晶圆级硅衬底；2)于所述晶圆级硅衬底上形成重新布线层，所述重新布线层包括介质层以及金属布线层；3)提供CMOS图像传感器芯片及逻辑芯片，所述CMOS图像传感器芯片及所述逻辑芯片正面具有金属焊点；4)将所述CMOS图像传感器芯片及所述逻辑芯片正面朝下粘附于所述重新布线层第二面上；5)采用封装材料对所述CMOS图像传感器芯片及所述逻辑芯片进行封装，所述CMOS图像传感器芯片背面裸露于所述封装材料；6)去除所述晶圆级硅衬底；7)于所述重新布线层第一面的金属布线层上形成金属凸块；8)切割所述步骤7)中产生的晶圆级封装结构，得到多个集成有所述CMOS图像传感器芯片及所述逻辑芯片的封装结构。优选地，步骤2)中制作所述重新布线层包括步骤：2-1)采用化学气相沉积工艺或物理气相沉积工艺于所述硅衬底表面形成介质层，并对所述介质层进行刻蚀形成图形化的介质层；2-2)采用化学气相沉积工艺、蒸镀工艺、溅射工艺、电镀工艺或化学镀工艺于所述图形化介质层表面形成金属层，并对所述金属层进行刻蚀形成图形化的金属布线层。优选地，步骤3)中所述CMOS图像传感器芯片包括前照式、背照式CMOS图像传感器芯片中的一种或两种以上组合。优选地，所述正面具有金属焊点的背照式CMOS图像传感器芯片制作步骤包括：①提供晶圆级感应芯片及衬底，将所述晶圆级感应芯片固定于所述衬底上；②于所述晶圆级感应芯片中形成光电二极管并减薄所述晶圆级感应芯片；③于所述晶圆级感应芯片上表面形成彩色滤光镜及微透镜；④于所述微透镜上方形成玻璃层；⑤去除所述晶圆级衬底；⑥于背照式CMOS图像传感器芯片晶圆正面形成金属焊点；⑦切割步骤⑥中产生的晶圆级芯片，得到所述具有金属焊点的背照式CMOS图像传感器芯片。优选地，步骤5)中采用封装材料封装所述图像传感器芯片及所述逻辑芯片的方法包括压缩成型、传递模塑成型、液封成型、真空层压及旋涂中的一种。优选地，步骤7)中所述金属凸块的制作方法包括步骤：a)采用电镀法于所述金属布线层表面形成所述焊料凸点或形成金属柱及焊料凸点；b)采用高温回流工艺形成所述金属凸块。如上所述，本专利技术的一种封装结构及封装方法，具有以下有益效果：本专利技术采用晶圆级封装方法，在一次封装过程中得到多个集成所述CMOS图像传感器芯片及所述逻辑芯片的封装结构；采用重新布线层实现所述CMOS图像传感器芯片及所述逻辑芯片与所述重新布线层之间的电连接；该封装结构具有封装体积小，组装工艺简单，封装费用低，且不需要外部连线从而提高结构的稳定性，同时提高最终器件结构的成品率。附图说明图1～图6显示为本专利技术的集成CMOS图像传感器芯片及逻辑芯片的封装方法各步骤所呈现的结构示意图。元件标号说明100晶圆级硅衬底200重新布线层201介质层202金属布线层300CMOS图像传感器芯片400逻辑芯片500金属焊点600封装材料700金属凸块具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图1～图6。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种封装结构，其特征在于，所述封装结构包括：重新布线层，所述重新布线层包括第一面以及与所述第一面相对的第二面，所述重新布线层包括介质层以及金属布线层；金属凸块，所述金属凸块形成于所述重新布线层第一面上；CMOS图像传感器芯片与逻辑芯片，所述CMOS图像传感器芯片及所述逻辑芯片正面具有金属焊点，所述金属焊点装设于所述重新布线层第二面上与所述重新布线层实现相互之间的电连接；封装材料，形成于所述重新布线层的第二面上，所述CMOS图像传感器芯片背面裸露于所述封装材料。

【技术特征摘要】
1.一种封装结构，其特征在于，所述封装结构包括：重新布线层，所述重新布线层包括第一面以及与所述第一面相对的第二面，所述重新布线层包括介质层以及金属布线层；金属凸块，所述金属凸块形成于所述重新布线层第一面上；CMOS图像传感器芯片与逻辑芯片，所述CMOS图像传感器芯片及所述逻辑芯片正面具有金属焊点，所述金属焊点装设于所述重新布线层第二面上与所述重新布线层实现相互之间的电连接；封装材料，形成于所述重新布线层的第二面上，所述CMOS图像传感器芯片背面裸露于所述封装材料。2.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于：所述介质层的材料包括环氧树脂、硅胶、氧化硅、磷硅玻璃，含氟玻璃中的一种或两种以上组合，所述金属布线层的材料包括铜、铝、镍、金、银、钛中的一种或两种以上组合。3.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于：所述重新布线层包括N层金属布线层，N≥1。4.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于：所述金属凸块包括焊料凸点；或者所述金属凸块包括金属柱以及位于金属柱上方的焊料凸点。5.根据权利要求4所述的封装结构，其特征在于：所述金属柱的材料包括铜、镍中的一种，所述焊料凸点的材料包括铜、镍、锡及银中的一种或包含上述任意一种焊料金属的合金。6.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于：所述CMOS图像传感器芯片包括前照式、背照式CMOS图像传感器芯片中的一种或两种以上组合。7.根据权利要求6所述的封装结构，其特征在于：所述背照式CMOS图像传感器芯片自上而下包括玻璃层、微透镜、彩色滤光镜、光电二极管和电路层。8.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于：所述金属焊点的材料包括铜、镍、锡及银中的一种或包含上述任意一种焊料金属的合金。9.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于：所述CMOS图像传感器芯片和所述逻辑芯片均与所述重新布线层之间具有间隙，所述间隙中形成有保护层，所述保护层填充所述间隙，所述保护层的材料包括聚酰亚胺、硅胶以及环氧树脂中的一种。10.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于：所述封装材料包括聚酰亚胺、硅胶以及环氧树脂中的一种。11.一种封装方法，其特征在于，所述封装方法包括：1)提供晶圆级硅衬底；2)于所述晶圆级硅衬底上形成重新布线层，所述重新布线层...

【专利技术属性】
技术研发人员：何志宏，林正忠，林章申，
申请(专利权)人：中芯长电半导体江阴有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32