[发明专利]具有晶粒接收凹孔之晶圆级影像传感器封装结构及其方法

说明书

技术领域

本发明系有关于晶圆级封装结构，特定而言系有关于具有内含晶粒接收凹孔之载版(基板)以用于接收影像传感器晶粒之晶圆级封装结构。

背景技术

于半导体组件之领域中，组件之密度持续增加且组件之尺寸持续缩小。为配合上述情况，如此高密度组件中封装或互连技术之需求亦日益增加。传统上，覆晶封装(flip-chip)附着方法中焊锡凸块数组系形成于晶粒之表面。焊锡凸块之形成可利用焊锡复合材料透过防焊层(solder mask)而予以施行，以用于产生期望之焊锡凸块形态。芯片封装之功能包含功率分配、信号分配、散热、保护及支撑等。当半导体变为更加复杂，传统封装技术例如导线架封装、软性封装、刚性封装技术已无法满足欲产生具较高密度组件之较小芯片之需求。

此外，因传统封装技术必须将晶圆上之晶粒分割成各别之晶粒且接着各别封装该晶粒，故此类技术对于制造程序而言系为耗时。因芯片封装技术系大为受到集成电路发展之影响，故当电子装置之尺寸变为高要求时，封装技术亦系如此。由于上述之理由，封装技术之趋势系朝向现今之锡球数组(BGA)、覆晶封装(覆晶锡球数组(FC-BGA))、芯片尺寸封装(CSP)、晶圆级封装(WLP)。「晶圆级封装」(WLP)系被了解为晶圆上整体封装、所有互连及其它程序步骤系于分离成晶粒之前施行。一般而言，于完成所有组装程序或封装程序之后，独立之半导体封装系与具数个半导体晶粒之晶圆分开。该晶圆级封装具有极小之尺寸并结合极佳之电子特性。

晶圆级封装(WLP)技术系为高级封装技术，藉其晶粒系于晶圆上予以制造及测试，且接着藉切割而分离以用于在表面黏着生产线中组装。因晶圆级封装技术利用整个晶圆作为目标，而非利用单一芯片或晶粒，因此于进行分离程序之前，封装及测试皆已完成。此外，晶圆级封装(WLP)系如此之高级技术，因此线接合、晶粒黏着及底部填充之程序可予以忽略。藉利用晶圆级封装技术，可减少成本及制造时间且晶圆级封装之最终结构尺寸可相当于晶粒大小，故此技术可满足电子装置之微型化需求。

虽晶圆级封装技术具有上述优点，然而仍存在一些影响晶圆级封装技术之接受度之问题。例如，虽利用晶圆级封装技术可减少集成电路与互连基板间之热膨胀系数(CTE)不匹配，然而当组件尺寸缩小，晶圆级封装结构之材料间之热膨胀系数差异变为另一造成结构之机械不稳定之关键因素。再者，于此晶圆级芯片尺寸封装中，形成于半导体晶粒上之数个接合垫系透过牵涉到重分布层(RDL)之习用重分布程序予以重分布进入数个区域数组形之金属垫。焊锡球系直接熔接于金属垫上，而金属垫系用重分布程序以区域数组形式形成。一般而言，所有经堆栈之重分布层系形成于晶粒上之积层上。因此，封装之厚度会增加。其可能与减少芯片尺寸之需求相抵触。

关于利用芯片直接封装(COB)或具线接合结构之有引线芯片封装(LCC)之传统封装影像传感器组件之方法受困于制程期间之产量问题，其系由于微透镜区域上无法于制程程序后移除之粒子污染。

因此本发明提供无需堆栈积层及重分布层之扩散型晶圆级封装结构，以减少封装厚度，以便克服上述问题，且亦提供较佳之电路板级温度循环测试可靠度。

发明内容

本发明系提供具有晶粒接收凹孔之晶圆级影像传感器封装结构。本具有晶粒接收凹孔之晶圆级影像传感器封装结构包含基板，其具有形成于基板上层内之晶粒接收凹孔，其中终端垫系形成于工件之上表面及外部上。晶粒系藉由黏胶设置于晶粒接收凹孔内，而介电层系形成于晶粒及基板上。重分布金属层(RDL)系形成于介电层上且耦合至晶粒。

此领域之技艺者应注意，开孔系形成于介电层及顶部保护层内以暴露晶粒之微透镜区域以用于互补型金属氧化物半导体影像传感器(CIS)。最后，涂布有红外线滤光片之透明盖系选择性形成于微透镜区域上以用于保护。

保护层(膜)系涂布于影像传感器芯片之微透镜区域上，其具有防水及防油性，可避免微透镜区域上之粒子污染。保护层(膜)之厚度较佳为约0.1微米至0.3微米，且其反射率接近空气之反射率1。制程程序可以旋涂玻璃(SOG)技术执行，且可以硅晶圆形式或板晶圆形式进行，最好系以硅晶圆形式以避免于随后之程序期间受到粒子污染。保护层之材料可为二氧化硅、三氧化二铝或氟聚合物。

介电层包含弹性介电层、硅介电型材料、苯环丁烯(BCB)或聚亚酰胺(PI)。硅介电型材料包含硅氧烷聚合物(SINR)、道康宁(DowCorning)WL5000系列及其结合。另则，介电层包含感光层。