半导体图像采集设备的封装结构及其制造方法技术

提供了一种半导体图像采集设备的封装。所述封装通过倒装芯片凸块工艺制造。根据第一实施方式，在形成金属结合层和电镀金属层的沉积工艺中，半导体图像采集设备的表面保持在室温和２００℃之间的范围内。根据第二实施方式，防止产生压力的聚合体层可以吸收沉积工艺中产生的压力。根据本发明专利技术，可以防止半导体图像采集设备的表面上的功能聚合体层的性质恶化和表面变形。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种，并且尤其涉及一种适合于防止由于在半导体图像采集设备的封装通过使用倒装晶片凸块工艺(flip chip bumping)制造的情况下半导体图像采集设备的表面损坏而导致的半导体图像采集设备的封装的光学特性恶化的。
技术介绍
通常的，半导体图像采集设备是指图像传感器芯片或者固态图像采集设备。其通过光电传感器将物体图像转换为电信号和电荷耦合设备传送通过所述光电传感器转换的电信号而采集物体图像并且将其输出为电信号。为了将半导体图像采集设备封装到陶瓷基底，采用通用的引线结合法(wire bonding)。下面参考附图详细描述上述的采用引线结合法的半导体图像采集设备和半导体图像采集设备的封装。图1为显示通常的半导体图像采集设备的平面结构的示例图。如图所示，半导体图像采集设备10在中心设置了图像传感单元20用于将物体图像转换为电信号并且传送所转换的电信号，并且在图像传感单元20的边缘设置了多个电极板30用于接收图像传感单元20的电信号。图2为显示采用引线结合法的半导体图像采集设备封装的截面构造的示例图。如图所示，所述半导体图像采集设备的封装包括通过第一粘附层101而依附在第一基底100的中上部的半导体图像采集设备110；通过第一粘附层101依附到第一基底100的边缘的第二基底120，与半导体图像采集设备110距离预定间隔；电连接到设置在半导体图像采集设备110的边缘上的多个第一电极板111和设置在第二基底120上的多个第二电极板121的多个导线130；从第一基底100的底部表面的两侧延伸到第二基底120的顶部表面的两侧的多个导线140；在第二基底120的顶部表面上设置的导线140的顶部形成的支撑物150；以及通过第二粘附层102而依附到支撑物150的顶部的玻璃板160。图3为显示半导体图像传感器模块的示例图，其中透镜单元耦合到如图2所示的半导体图像采集设备的封装。如图所示，图2所示的半导体图像采集设备的封装200设置在模块基底210上，并且透镜单元220设置在半导体图像采集设备的封装200的顶部上。此时，透镜单元220由通过模块基底200支撑的透镜固定器230而固定并且设置在半导体图像采集设备的封装200的顶部。如上所述的半导体图像传感器的模块尺寸完全依赖于半导体图像采集设备的封装的尺寸，并且如图2所示的采用引线结合方法的半导体图像采集设备的封装具有如下问题，即由于距离半导体图像采集设备110预定间隔的半导体图像采集设备110的第一电极板111和第二基底120的第二电极板121互相电连接，半导体图像采集设备的封装尺寸相对于半导体图像采集设备110的尺寸显得过大，因此不能适应产品微型化的趋势。而且，还存在这样的问题，即通过引线结合工艺制造半导体图像采集设备的封装需要引线结合工艺、塑模工艺、陶瓷工艺等，因此导致了时间延滞并且降低了生产率。为了解决上述引线结合方法的问题，近来提出了一种使用倒装晶片凸块工艺制造半导体图像采集设备封装的方法。总的来说，所述使用倒装晶片凸块工艺制造半导体图像采集设备封装的方法包括薄膜步骤，其中选择性暴露半导体设备的电极板并且然后沉积金属结合层和电镀金属层；照相步骤，其中形成光敏材料，选择性暴露形成半导体设备的电极板的区域；金属电镀步骤，其中在金属层的顶部形成凸块以对形成电极板的区域进行电镀；蚀刻步骤，其中去除光敏材料并且去除没有形成凸块的区域的电镀金属层和金属结合层；以及热处理步骤，其中根据使用目的而调节凸块的硬度。如上所述，所述使用倒装晶片凸块工艺制造半导体图像采集设备封装的各个步骤在高于室温的温度条件下进行，特别的，所述沉积金属结合层和电镀金属层的薄膜法是在高于300℃的条件下进行的。通常的，在半导体设备的表面上形成陶瓷材料的氮化硅薄膜或者氧化硅薄膜以保护形成在半导体设备内部的微电路。然而，在半导体设备需要特定用途的情况下，例如机械保护、导电性(绝缘性)增强、半导体设备表面或者其光学特性的化学保护，在半导体设备的表面上形成无机物例如聚合体。此时，在半导体设备表面上形成的例如聚合体等无机物与例如上述的氮化硅薄膜或者氧化硅薄膜等陶瓷材料相比机械抵抗力和抗热度都较弱。通常的，在半导体设备表面形成的聚合体分为二酰亚胺类型和环氧树脂类型。聚合体的物理性质发生突变的玻璃化转变温度(Tg)的范围为100至350℃。而且，形成在半导体设备表面的聚合体能够承受而不发生形变的张力大约最大为400MPa。温度越高，则半导体设备表面上形成的聚合体能够承受而不发生形变的最大张力越低。同时，作为表面上形成了具有光学特性的聚合体材料的典型功能设备的半导体图像采集设备，具有包括平面层、滤色层以及堆叠在其表面上的微透镜的聚合体层。此时，滤色层对于温度条件很脆弱，并且其特性在高于250℃的高温下发生恶化。而且，包括平面层、滤色层以及堆叠在半导体图像采集设备表面上的微透镜的聚合体层即使在250℃的温度下也可能发生机械强度恶化。也就是说，在使用前述的倒装晶片凸块工艺方法制造具有堆叠在其上的聚合体层的半导体图像采集设备封装的情况下，即使沉积金属结合层和电镀金属层的薄膜步骤的温度条件被控制在大约250℃左右，在沉积步骤中产生的薄膜压力会超过聚合体材料能够承受不发生形变的最大张力(400MPa)并且变得超过500MPa，这导致了半导体图像采集设备的表面发生形变并且产生裂纹或者褶皱。因此，传统的作为表面上形成聚合体材料的代表性功能设备的半导体图像采集设备具有如下问题，即很难通过倒装晶片凸块工艺制造半导体图像采集设备封装。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目标是提供一种适合于防止由于在半导体图像采集设备的封装通过使用倒装晶片凸块工艺制造的情况下半导体图像采集设备的表面损坏而导致的半导体图像采集设备的封装的光学特性恶化的。在实现本专利技术目标的第一实施方式中，提供了一种半导体图像采集设备的封装结构，包括半导体图像采集设备，具有形成在其中心的图像传感单元的表面上的至少一个功能聚合体层和沿着边缘形成的通过绝缘薄膜选择性暴露的多个电极板；至少一个金属薄膜层，形成在所述暴露的电极板的各个顶部上；凸块，形成在所述金属薄膜层的各个顶部上；印刷电路板，设置有开口以暴露所述功能聚合体层和通过各向异性的导电聚合体层结合到所述凸块的多个电极板；以及玻璃滤波器，依附在所述印刷电路板上并且对通过所述开口入射到所述功能聚合体层上的光线进行过滤。在实现本专利技术目标的第一实施方式中，提供了一种半导体图像采集设备的封装结构的制造方法，包括步骤在半导体图像采集设备的表面上形成绝缘薄膜并且然后选择性蚀刻所述绝缘薄膜从而暴露形成在半导体图像采集设备的边缘上的电极板；在半导体图像采集设备的中心处形成的图像传感单元上形成至少一个功能聚合体层；在产生的材料顶部上形成至少一个金属薄膜层，同时在室温至200℃的范围之间调节半导体图像采集设备的表面温度；在所述金属薄膜层的顶部上形成光敏薄膜并且然后对所述光敏薄膜进行曝光和冲洗从而将形成所述半导体图像采集设备的电极板的区域的金属薄膜层暴露；在暴露于形成所述半导体图像采集设备的电极板的区域的金属薄膜层的顶部形成凸块；以及去除所述光敏薄膜并且然后使用所述凸块为掩模(mask)而蚀刻所述金属薄膜层。在实现本专利技术目标的第二实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体图像采集设备的封装结构，该结构包括：半导体图像采集设备，具有形成在其中心的图像传感单元的表面上的至少一个功能聚合体层和沿着边缘形成的通过绝缘薄膜选择性暴露的多个电极板；至少一个金属薄膜层，形成在所述暴露的电极板的各 个顶部上；凸块，形成在所述金属薄膜层的各个顶部上；印刷电路板，设置有开口以暴露所述功能聚合体层和通过各向异性导电聚合体结合到所述凸块的多个电极板；以及玻璃滤波器，依附在所述印刷电路板上并且对通过所述开口入射到所述功能 聚合体层上的光线进行过滤。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】KR 2003-10-1 10-2003-00682831.一种半导体图像采集设备的封装结构，该结构包括半导体图像采集设备，具有形成在其中心的图像传感单元的表面上的至少一个功能聚合体层和沿着边缘形成的通过绝缘薄膜选择性暴露的多个电极板；至少一个金属薄膜层，形成在所述暴露的电极板的各个顶部上；凸块，形成在所述金属薄膜层的各个顶部上；印刷电路板，设置有开口以暴露所述功能聚合体层和通过各向异性导电聚合体结合到所述凸块的多个电极板；以及玻璃滤波器，依附在所述印刷电路板上并且对通过所述开口入射到所述功能聚合体层上的光线进行过滤。2.根据权利要求1所述的结构，其中所述功能聚合体层包括平面层、滤色层和微透镜。3.根据权利要求1所述的结构，其中所述金属薄膜层包括金属结合层和电镀金属层的堆叠。4.根据权利要求3所述的结构，其中所述金属结合层由金属Ti、Al或者Cr制成，或者由包含Ti、Al以及Cr中至少一者的合金制成。5.根据权利要求3所述的结构，其中所述金属结合层形成厚度为100至5000。6.根据权利要求3所述的结构，其中所述电镀金属层由金属Au、Cu或者Ni制成，或者由包含Au、Cu以及Ni中至少一者的合金制成。7.根据权利要求3所述的结构，其中所述电镀金属层形成厚度为100至5000。8.根据权利要求1所述的结构，其中所述凸块由选自由Au、焊料以及Cu所组成的组中的的一者制成。9.根据权利要求1所述的结构，其中所述各向异性导电聚合体为液态各向异性导电胶或者半硬化并且具有预定形状的固体各向异性导电膜。10.根据权利要求1所述的结构，其中所述各向异性导电聚合体主要包括热固性树脂、热塑性树脂或者其组合，并且包括均匀分布的预定量的球形或者方形导电金属球。11.根据权利要求10所述的结构，其中所述导电金属球由选自由Au、Ni、Ag和Cu所组成的的组中的一者制成。12.根据权利要求10所述的结构，其中所述导电金属球的粒度为0.5至10微米。13.根据权利要求1所述的结构，其进一步包括支撑在所述印刷电路板上的透镜固定器；以及设置在所述半导体图像采集设备的图像传感单元的顶部上的透镜单元。14.一种半导体图像采集设备的封装结构的制造方法，包括步骤在半导体图像采集设备的表面上形成绝缘薄膜并且然后选择性蚀刻所述绝缘薄膜从而暴露形成在半导体图像采集设备的边缘上的电极板；在半导体图像采集设备的中心处形成的图像传感单元上形成至少一个功能聚合体层；在产生的材料顶部上形成至少一个金属薄膜层，同时在室温至200℃的范围之间调节半导体图像采集设备的表面温度；在所述金属薄膜层的顶部上形成光敏薄膜并且然后对所述光敏薄膜进行曝光和冲洗从而将形成所述半导体图像采集设备的电极板的区域的金属薄膜层暴露；在暴露于形成所述半导体图像采集设备的电极板的区域的金属薄膜层的顶部形成凸块；以及去除所述光敏薄膜并且然后使用所述凸块为掩模而蚀刻所述金属薄膜层。15.根据权利要求14所述的方法，其中所述功能聚合体层包括平面层、滤色层和微透镜。16.根据权利要求14所述的方法，其中所述金属薄膜层包括金属结合层和电镀金属层的堆叠。17.根据权利要求16所述的方法，其中所述金属结合层由金属Ti、Al或者Cr制成，或者由包含Ti、Al以及Cr中至少一者的合金制成。18.根据权利要求16所述的方法，其中所述金属结合层形成厚度为100至5000。19.根据权利要求16所述的方法，其中所述电镀金属层由金属Au、Cu或者Ni制成，或者由包含Au、Cu以及Ni中至少一者的合金制成。20.根据权利要求16所述的方法，其中所述电镀金属层形成厚度为100至5000。21.根据权利要求14所述的方法，其中所述凸块由选自由Au、焊料以及Cu所组成的组中的一者制成。22.根据权利要求14所述的方法，其中在所述形成金属薄膜层的步骤中，所述半导体图像采集设备的表面温度调节至50-180℃。23.根据权利要求14所述的方法，其中所述半导体图像采集设备的表面温度通过所述形成金属薄膜层的薄膜法中使用的压力和电功率而调节。24.根据权利要求14所述的方法，其中所述形成金属薄膜层的薄膜法包括步骤在平台上安置具有多个半导体图像采集设备的基底；移动所述平台以定位于金属材料下方；以及在所述平台在停止或者在一个方向上移动的同时沉积所述金属材料。25.根据权利要求24所述的方法，其中所述平台形成在平板支撑板中或者在圆柱支撑物上。26.根据权利要求24所述的方法，其中所述平台由Al或者Al合金、Cu或者Cu合金或Fe或者Fe合金制造。27.根据权利要求24所述的方法，其中在与所述形成半导体图像采集设备的基底和平台接触的区域处的所述平台的表面上形成硅基聚合体。28.根据权利要求24所述的方法，其中在与所述形成半导体图像采集设备的基底和平台接触的区域处的所述平台内侧形成水冷却管。29.根据权利要求24所述的方法，其中所述形成金属薄膜层的薄膜法进一步包括步骤在所述具有多个安装在其上的电路图案的印刷电路板上形成开口从而暴露设置在所述半导体图像采集设备的中心处的图像传感单元；沿着所述开口的边缘形成基底电极板；沿着所述开口的边缘形成各向异性导电聚合体；对夹...

【专利技术属性】
技术研发人员：金钟宪，宋致仲，
申请(专利权)人：NEPES株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]