高可靠性图像传感器晶圆级扇出封装结构及方法技术

本发明专利技术提供一种高可靠性图像传感器晶圆级扇出封装结构及方法，其中，所述高可靠性图像传感器晶圆级扇出封装结构包括：基板；CIS芯片，其感光区域面向所述基板的一面设置，并通过所述感光区域周围的区域与所述基板的一面相连接，所述CIS芯片与基板焊接处的缝隙通过避光材料进行密封，所述CIS的背面和侧面由塑封层进行整体塑封；焊球，其设置于所述塑封层的表面，所述基板的RDL层通过形成于所述塑封层上的通孔扇出至所述塑封层的表面，并与所述焊球相连接。本发明专利技术的高可靠性图像传感器晶圆级扇出封装结构既解决了晶圆级封装因芯片尺寸小型化但是功能集成化导致RDL无法布线的问题，又能解决传统基板扇出工艺的高成本和低产出的问题。

【技术实现步骤摘要】
高可靠性图像传感器晶圆级扇出封装结构及方法本申请主张中国在先申请，申请号2019113029655，申请日2019-12-17的优先权，该专利申请的公开内容通过引用而以其全文结合在此。
本专利技术涉及半导体芯片
，尤其涉及一种高可靠性图像传感器晶圆级扇出封装结构及方法。
技术介绍
感光芯片(CIS芯片)是一种能够感受外部光线并将其转换为电信号的电子器件，应用于数码相机、数码摄像机等的电子设备中。感光芯片通常采用半导体制造工艺进行芯片制作，再通过对感光芯片进行一系列封装工艺从而形成封装好的封装结构。现有的技术中，感光芯片的扇出型封装结构主要包括扇出基板和透明盖板等，其中，扇出基板包括一开口，感光芯片的感光朝向该开口设置，以使得光线能够通过该开口照射在感光区上，该开口背离感光芯片一侧设置有透明盖板，该透明盖板用于实现对感光芯片的保护。然而，上述扇出型封装结构存在如下缺陷：(1)CIS芯片厚度受限于锡球高度，为了满足后段锡球焊接，要求CIS芯片厚度小于锡球高度，但是芯片厚度太薄容易造成芯片crack等失效；(2)CIS芯片pad信号扇出到四周边缘区域，但是中心区域由于感光区域玻璃盖板上不能布RDL，则信号扇出区域有限，不适用于高I/O的芯片封装；(3)CIS芯片减薄后无保护措施，整体封装结构的可靠性较差，若在恶劣的环境下使用，就需要对芯片的灵敏度、可靠性、耐用性等提出更高的要求；(4)此封装技术非晶圆级封装，与晶圆级封装相比，成本较高。因此，针对上述问题，有必要提出进一步地解决方案。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种高可靠性图像传感器晶圆级扇出封装结构及方法，以克服现有技术中存在的不足。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种高可靠性图像传感器晶圆级扇出封装结构，其包括：基板；CIS芯片，其感光区域面向所述基板的一面设置，并通过所述感光区域周围的区域与所述基板的一面相连接，所述CIS芯片与基板焊接处的缝隙通过避光材料进行密封，所述CIS的背面和侧面由塑封层进行整体塑封；焊球，其设置于所述塑封层的表面，所述基板的RDL层通过形成于所述塑封层上的通孔扇出至所述塑封层的表面，并与所述焊球相连接。作为本专利技术的高可靠性图像传感器晶圆级扇出封装结构的改进，所述避光材料为黑色材料。作为本专利技术的高可靠性图像传感器晶圆级扇出封装结构的改进，所述塑封层为黑色材料。作为本专利技术的高可靠性图像传感器晶圆级扇出封装结构的改进，所述基板的RDL层通过填充于所述通孔中的镀铜或铜柱扇出至所述塑封层的表面。作为本专利技术的高可靠性图像传感器晶圆级扇出封装结构的改进，所述塑封层与其表面上的RDL层之间还设置有钝化层。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种高可靠性图像传感器晶圆级扇出封装方法，其包括：提供CIS晶圆，并对其进行减薄，将CIS晶圆切割成适于封装的CIS芯片；提供基板，在所述基板的一面制作凸块，将所述CIS芯片感光区域面向基板的一面设置，并通过所述感光区域周围的区域与凸块相焊接；对所述CIS芯片和基板之间焊接处的缝隙通过避光材料进行填充；对所述CIS芯片的背面和侧面进行塑封，对形成的塑封层上进行穿孔，暴露出所述基板上的RDL层；将所述基板上的RDL层扇出至塑封层的表面；在所述塑封层表面RDL层的焊垫上形成焊球。作为本专利技术的高可靠性图像传感器晶圆级扇出封装方法的改进，所述在基板的一面制作凸块包括：在所述基板的一面沉积一层种子层，光刻出RDL图案，通过沉积的方式形成Cu或Al层，再重复重布线的步骤形成适于焊接的凸块。作为本专利技术的高可靠性图像传感器晶圆级扇出封装方法的改进，将所述基板上的RDL层扇出至所述塑封层的表面包括：在所述塑封层上形成的通孔中镀铜或者填充铜膏，所述RDL层通过镀铜或者填充的铜膏扇出至所述塑封层的表面，通过表面研磨的方式对塑封层的表面进行平整化处理。作为本专利技术的高可靠性图像传感器晶圆级扇出封装方法的改进，将所述基板上的RDL层扇出至塑封层的表面之前还包括：在塑封层的表面涂布钝化胶层。作为本专利技术的高可靠性图像传感器晶圆级扇出封装方法的改进，在所述塑封层表面RDL层的焊垫上形成焊球包括：采用涂布或者印刷方式，在所述塑封层表面RDL层上形成一层阻焊层，再通过光刻、显影，裸露出所述RDL层的焊垫，然后通过BGA或者植球方式，在所述焊垫上形成焊球，最后通过切割工艺，分离成单颗封装体。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种高可靠性图像传感器晶圆级扇出封装方法，其包括以下步骤：步骤1：提供待加工的CIS芯片；步骤2：提供玻璃基板，采用TGV工艺在玻璃基板上穿孔，然后在通孔中填充导电金属并在通孔上形成凸点；步骤3：采用SMT贴装的方式，通过CIS芯片的焊盘与玻璃基板上凸点配合将CIS芯片和玻璃基板焊接在一起；步骤4：采用DAM点胶技术，将CIS芯片和玻璃基板之间的缝隙进行填胶密封；步骤5：对CIS芯片进行晶圆级塑封处理，将CIS芯片包覆在塑封胶中；步骤6：在玻璃基板上制作重布线层，重布线层连通孔内金属并通过凸点连接到CIS芯片的焊盘；步骤7：在重布线层上形成阻焊层，在所述阻焊层上开窗并制作焊球，所述焊球与所述重布线层连接，随后通过切割工艺，分离成单颗封装体。作为本专利技术的高可靠性图像传感器晶圆级扇出封装方法的改进，在步骤1中，对CIS晶圆进行减薄，切割CIS晶圆得到待加工的CIS芯片。作为本专利技术的高可靠性图像传感器晶圆级扇出封装方法的改进，在步骤2中，采用湿法刻蚀或者激光的方式对玻璃基板进行穿孔，然后进行孔内电镀Cu或者在孔内填充Cu膏，然后再通过光刻、电镀在通孔上形成凸点。作为本专利技术的高可靠性图像传感器晶圆级扇出封装方法的改进，在步骤4中，采用黑色的密封胶进行填胶密封，在进行填胶密封时，避开CIS芯片的中心感光区。作为本专利技术的高可靠性图像传感器晶圆级扇出封装方法的改进，在步骤5中，采用黑色的塑封材料进行塑封。作为本专利技术的高可靠性图像传感器晶圆级扇出封装方法的改进，在步骤5中，塑封形成的塑封层的厚度控制在250μm-300μm。作为本专利技术的高可靠性图像传感器晶圆级扇出封装方法的改进，在步骤6中，重布线层避开CIS芯片的中心感光区设置，在制作重布线层时，先沉积一层种子层，种子层采用Ti/Cu复合材料或者铝，然后光刻出线路，再沉积铜或铝至目标厚度，再采用化学镀Ni或镀Au或镀Pd的方式在重布线层上形成保护层。作为本专利技术的高可靠性图像传感器晶圆级扇出封装方法的改进，在制作重布线层之前，通过涂布或真空压膜的方式，在玻璃基板上形成钝化胶层，钝化胶层避开CIS芯片的中心感光区设置，然后通过曝光、显影的方式使得玻璃基板的通孔露出。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高可靠性图像传感器晶圆级扇出封装结构，其特征在于，所述高可靠性图像传感器晶圆级扇出封装结构包括：/n基板；/nCIS芯片，其感光区域面向所述基板的一面设置，并通过所述感光区域周围的区域与所述基板的一面相连接，所述CIS芯片与基板焊接处的缝隙通过避光材料进行密封，所述CIS的背面和侧面由塑封层进行整体塑封。/n

【技术特征摘要】
20191217 CN 20191130296551.一种高可靠性图像传感器晶圆级扇出封装结构，其特征在于，所述高可靠性图像传感器晶圆级扇出封装结构包括：
基板；
CIS芯片，其感光区域面向所述基板的一面设置，并通过所述感光区域周围的区域与所述基板的一面相连接，所述CIS芯片与基板焊接处的缝隙通过避光材料进行密封，所述CIS的背面和侧面由塑封层进行整体塑封。


2.根据权利要求1所述的高可靠性图像传感器晶圆级扇出封装结构，其特征在于，所述高可靠性图像传感器晶圆级扇出封装结构还包括焊球，其设置于所述塑封层的表面，所述基板的RDL层通过形成于所述塑封层上的通孔扇出至所述塑封层的表面，并与所述焊球相连接。


3.根据权利要求1或2所述的高可靠性图像传感器晶圆级扇出封装结构，其特征在于，所述避光材料为黑色材料，所述塑封层为黑色材料。


4.根据权利要求2所述的高可靠性图像传感器晶圆级扇出封装结构，其特征在于，所述基板的RDL层通过填充于所述通孔中的镀铜或铜柱扇出至所述塑封层的表面。


5.根据权利要求2所述的高可靠性图像传感器晶圆级扇出封装结构，其特征在于，所述塑封层与其表面上的RDL层之间还设置有钝化层。


6.一种高可靠性图像传感器晶圆级扇出封装方法，其特征在于，所述高可靠性图像传感器晶圆级扇出封装方法包括：
提供CIS晶圆，并对其进行减薄，将CIS晶圆切割成适于封装的CIS芯片；
提供基板，在所述基板的一面制作凸块，将所述CIS芯片感光区域面向基板的一面设置，并通过所述感光区域周围的区域与凸块相焊接；
对所述CIS芯片和基板之间焊接处的缝隙通过避光材料进行填充；
对所述CIS芯片的背面和侧面进行塑封，对形成的塑封层上进行穿孔，暴露出所述基板上的RDL层；
将所述基板上的RDL层扇出至塑封层的表面；
在所述塑封层表面RDL层的焊垫上形成焊球。


7.根据权利要求6所述的高可靠性图像传感器晶圆级扇出封装方法，其特征在于，所述在基板的一面制作凸块包括：
在所述基板的一面沉积一层种子层，光刻出RDL图案，通过沉积的方式形成Cu或Al层，再重复重布线的步骤形成适于焊接的凸块。


8.根据权利要求6所述的高可靠性图像传感器晶圆级扇出封装方法，其特征在于，将所述基板上的RDL层扇出至所述塑封层的表面包括：
在所述塑封层上形成的通孔中镀铜或者填充铜膏，所述RDL层通过镀铜或者填充的铜膏扇出至所述塑封层的表面，通过表面研磨的方式对塑封层的表面进行平整化处理。


9.根据权利要求6所述的高可靠性图像传感器晶圆级扇出封装方法，其特征在于，将所述基板上的RDL层扇出至塑封层的表面之前还包括：在塑封层的表面涂布钝化胶层。


10.根据权利要求6所述的高可靠性图像传感器晶圆级扇出封装方法，其特征在于，在所述塑封层表面RDL层的焊垫上形成焊球包括：
采用涂布或者印刷方式，在所述塑封层表面RDL层上形成一层阻焊层，再通过光刻、显影，裸露出所述RDL层的焊垫，然后通过BGA或者植球方式，在所述焊垫上形成焊球，最后通过切割工艺，分离成单颗封装体。


11.一种高可靠性图像传感器晶圆级扇出封装方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：提供待加工的CIS芯片；
步骤2：提供玻璃基板，采用TGV工艺在玻璃基板上穿孔，然...

【专利技术属性】
技术研发人员：马书英，王姣，宋昆树，
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