一种图像传感器的芯片尺度封装方法技术

本发明专利技术提供了一种图像传感器的芯片尺度封装方法，所述图像传感器包括具有传感电路的晶圆和光学元件，该芯片尺度封装方法包括：先在所述晶圆上进行硅贯通电极的制作；然后在晶圆上制备图像传感器的光学元件。该方法通过将光学元件的制备步骤放在硅贯通电极形成的步骤之后，可有效解决传统图像传感器的芯片尺度封装方法中图像传感器的光学元件易在硅贯通电极形成过程中受变形，污染或损伤的问题，保证光学元件性能可靠性和稳定性，同时可提高硅贯通电极制备中绝缘层淀积温度，确保绝缘层质量良好，最终提高图像传感器的芯片尺度封装的良品率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体器件的芯片尺度封装领域，尤其涉及一种图像传感器芯 片尺度封装方法。
技术介绍
目前，芯片尺度封装(chip scale packaging)已经成为消费类电子产品的主 流封装技术。芯片尺度封装融合了大规模集成电路十分成熟的微加工工艺，使 得电子器件越来越微型化，电子产品越来越轻巧，越来越功能多样化。常见的消费电子产品中的图像传感器通常是电荷耦合器件(CCD)传感器 或CMOS图像传感器。这类图像传感器芯片尺度的封装，通常都是在晶圓(wafer) 上制作好图像传感器的传感电路部分，通过硅贯通电极方法实现传感电路与图 像传感器光学元件的连接。硅贯通电极(through silicon via )技术的出现使得这 些图像传感器可进行更小尺寸的芯片尺度封装，使图像传感器的封装密度得到 更进一步的提高。硅贯通电极技术通常包括硅过孔刻蚀步骤、绝缘层淀积步骤、 过孔底部开孔步骤、金属电极形成步骤等。传统的方法均是先在晶圓上制备图像传感器的光学元件，然后制作硅贯通 电极。由于光学元件较脆弱，高温承受能力差，因此在已制备光学元件的晶圆 上，硅贯通电极制作中的绝缘层淀积温度不宜过高。目前淀积绝缘层材料为硅 氧化物材料，淀积温度一般不超过200。C。在这样的温度范围下硅氧化物绝缘层 的质地容易不均匀，质量较差。硅贯通电极的制作步骤易使已制作在晶圆上的 光学元件变形或受污染和损伤。从而导致图像传感器芯片性能的不稳定，良品 率降低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种图像传感器芯片尺度封装方法，以解决图像传感器的光学元件在封装过程中易变形或受到污染损伤的问题和硅贯通制作中淀 积的绝缘层质量较差的问题。为了达到上述的目的，本专利技术的图像传感器的芯片尺度封装方法，所述图 像传感器包括具有传感电路的晶圆和光学元件，该方法包括先在所述晶圆上进 行硅贯通电极的制作；然后在晶圓上制备图像传感器的光学元件。所述晶圓上已制作好硅贯通电极连接的金属压焊点。所述硅贯通电极的制 作包括硅过孔刻蚀步骤、绝缘层淀积步骤、过孔底部开通步骤、金属电极形成步骤。所述绝缘层淀积的温度范围包括300 40(TC。所述的硅过孔刻蚀步骤之前还包括加入晶圆打薄、抛光步骤。所述的晶圓抛光、打薄步骤之前还包括在晶 圆上加载上硅衬底。所述的加载上硅衬底是通过在晶圆上面涂敷粘附剂来加载。 所述制备图像传感器的光学元件在制备所述光学元件之前加入先去除所述 上硅衬底和后加载下硅衬底两个步骤。或在所述制备图像传感器的光学元件在 制备所述光学元件之前加入先去除所述上硅衬底和后加载下硅衬底两个步骤。 所述加载下硅衬底是通过在晶圓背面涂敷粘附剂来加载。与现有技术相比，本专利技术的图像传感器的芯片尺度封装方法通过将光学元 件的制备步骤放在硅贯通电极形成的步骤之后，可有效解决传统图像传感器芯 片尺度封装方法中光学元件易在硅贯通电极的制作过程中变形或受污染损伤的 问题，同时可提高硅贯通电极制备中绝缘层淀积温度，保证绝缘层质量，提高 光学元件性能可靠性和稳定性，最终保证图像传感器的芯片尺度封装的良品率。附图说明通过以下实施例并结合其附图的描述，可以进一步理解其专利技术的目的和特点。其中，附图为图1是本专利技术的硅贯通电极形成的流程图。图2是本专利技术的图像传感器光学元件的制备过程流程图。图3是本专利技术的图像传感器光学元件的另 一制备过程流程图。图4是本专利技术的图像传感器封装中覆盖保护层示意图。图5是本专利技术的图像传感器的芯片尺度封装整个流程图。图6是本专利技术的图像传感器的芯片尺度封装另 一 流程示意图。具体实施例方式以下将对本专利技术的图像传感器芯片尺度封装方法作进一步的详细描述。所 述图像传感器包括已做好图像传感器特定功能的传感电路部分的晶圓和图像传 感器的光学元件。芯片尺度封装方法用以实现图像传感器的微型光学元件与晶 圓上传感器传感电路部分的连接，提高图像传感器的封装密度。本专利技术的具体实施例包括先在已做好图像传感器传感电路部分的晶圆上进行硅贯通电极的制作。通常硅贯通电极的制作包括硅过孔(Through hole)刻蚀步 骤、绝缘层淀积步骤、过孔底部开通步骤、金属电极形成步骤。其中绝缘层淀 积步骤中绝缘层通常采用硅氧化物。目前为满足更小和更高密度图像传感器的 芯片尺度封装，会在硅过孔刻蚀步骤之前进行晶圓的打薄和抛光步骤，如果晶 圓的厚度薄到几个到几十个微米时，会在晶圆上加载上硅衬底(dummy substrate ) 以便进行硅贯通电极的制作。上硅衬底的加载一般是通过在晶圆上涂敷粘附剂 来力口载。上述硅贯通电极的制作过程请参阅图1,图1中晶圓上1已制作好^6圭贯通电极连接的金属压焊点4,硅贯通电极制作过程包括先在晶圓1上涂敷粘附剂2 加载上硅衬底3;然后对晶圓l进行打薄、抛光；最后在抛光后的晶圓1以特定 掩模版图案进行硅过孔5刻蚀，再淀积硅氧化物以隔绝晶圓1与即将形成的铜 电极6,进一步地，刻蚀掉孔底部的氧化物打通硅过孔5底部以使即将形成的铜 电极6与金属压焊点4形成良好的接触，进一步地，可采用化学电镀方法形成 铜电极6。这样就完成了晶圆上的硅贯通电极的制作。然后在上述所述制作好的硅贯通电极的晶圓上制备图像传感器的光学元 件。制备步骤请参阅图2或图3,如图2所示该步骤包括去除上硅衬底3以及 晶圓上的粘附剂2的步骤、涂敷粘附剂7、加载下硅衬底8、制备光学元件9、 去除下粘附剂7和下硅衬底8。如图3所示的该步骤包括涂敷粘附剂7、加载下 硅衬底8、去除粘附剂2和上硅衬底3步骤、制备光学元件9、去除下粘附剂7 和下硅衬底8。图2或图3中加载下硅衬底8是通过在晶圆背面涂敷粘附剂7来 加载的。采用图2或图3的方法均可实现在晶圓上制备图像传感器的光学元件 步骤。一般在制备图像传感器的光学元件后会在在晶圓上覆盖一层图像传感器的保护层10。请参见图4，覆盖的保护层为玻璃层，且在保护层和晶圓的铅压焊 点之间加入隔离垫片11。参阅图5，图5是基于图2的图像传感器的光学元件制备过程的整个图像传 感器的芯片尺度封装方法的整个流程图。参阅图6,图6是基于图3的图像传感 器的光学元件制成过程的另 一 图像传感器芯片尺度封装方法的流程图。权利要求1、，所述图像传感器包括具有传感电路的晶圆和光学元件，其特征在于，所述芯片尺度封装方法包括先在所述晶圆上进行硅贯通电极的制作；然后在晶圆上制备图像传感器的光学元件。2、 如权利要求1所迷的芯片尺度封装方法，其特征在于所述晶圓上已制 作好硅贯通电极连接的金属压焊点。3、 如权利要求1所述的芯片尺度封装方法，其特征在于所述硅贯通电极 的制作包括硅过孔刻蚀步骤、绝缘层淀积步骤、过孔底部开通步骤、金属电极 形成步骤。4、 如权利要求3所述的芯片尺度封装，其特征在于所述绝缘层为硅氧化 物层或硅氮化物层。5、 如权利要求4所迷的芯片尺度封装方法，其特征在于所述绝缘层的淀 积温度范围包括300 400°C 。6、 如权利要求3所述的芯片尺度封装方法，其特征在于所述的硅过孔刻 蚀步骤之前还包括加入晶圆打薄、抛光步骤。7、 如权利要求6所述的芯片尺度封装方法，其特征在于所述晶圓打薄、 抛光步骤之前还包括在晶圓上加载上硅衬底。8、 如权利要求7所述的芯片尺度封装方法，其特征在于所述的加载上硅 衬底是通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像传感器的芯片尺度封装方法，所述图像传感器包括具有传感电路的晶圆和光学元件，其特征在于，所述芯片尺度封装方法包括：先在所述晶圆上进行硅贯通电极的制作；然后在晶圆上制备图像传感器的光学元件。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：三重野文健，鲍震雷，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]