[发明专利]用于在CMOS图像传感器中玻璃去除的方法和装置

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求于2012年4月18日提交的名称为“用于CMOS图像传感器的玻璃去除TSV方法和由此得到的结构”(“Glass-removal TSV Method for CMOS Image Sensors and Resulting Structures”)的美国临时专利申请第61/625,969号的优先权，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明一般地涉及半导体技术领域，更具体地来说，涉及半导体装置及其形成方法。

背景技术

针对用于集成电路的更小尺寸封装件的工业推动力正在驱使采用具有TSV(硅通孔、有时是衬底通孔)连接的管芯的3D堆叠和器件的晶圆级封装。这些技术在CMOS图像传感器领域中越来越有优势。

在传统的制造工艺中，例如，提供了包括CMOS图像传感器件的有源器件晶圆。可以在CMOS图像传感器上方形成滤色器阵列(CFA)和微透镜(ML)材料。CFA和ML材料被设置在与CMOS图像传感器中的光电二极管相对应的位置中，使得照射光可以被引导至光电二极管上。

玻璃衬底可以接合在有源器件晶圆上方和光电二极管上方。在该结构的相对表面，可以实施通孔工艺(诸如TSV)以开通到达金属化层的通孔。可以在通孔中形成隔离氧化物。导电材料可以被沉积在通孔中并且可以延伸至金属化层以形成与CMOS图像传感器件的电连接件。再分布层(RDL)可以形成在通孔上方并且被图案化以形成导线。可以在导线上形成外部连接件以完成CMOS图像传感器件的封装件。然后锯切或切割操作将有源器件晶圆、玻璃衬底分割成单独的集成电路模块，每个单独的集成电路模块都形成在系统中使用的CMOS图像传感器件。

传统的CIS器件具有局限性，诸如(1)在制造器件中使用的顶部玻璃层降低光学性能；和(2)例如有源器件晶圆(其上形成有器件)和例如用于制造的玻璃衬底之间的CTE(热膨胀系数)失配引起晶圆翘曲和弯曲，从而导致性能不均匀和可靠性问题。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的缺陷，根据本发明的一方面，提供了一种用于形成器件的方法，包括：在器件晶圆上形成多个像素阵列；将衬底接合至所述器件晶圆；减薄所述器件晶圆；在将所述衬底接合至所述器件晶圆之后，在所述器件晶圆上形成电连接件；使所述衬底与所述器件晶圆分离；以及从所述器件晶圆分割出所述多个像素阵列中的各个像素阵列。

在该方法中，分割包括锯切、激光、划线、按压、蚀刻和它们的组合。

在该方法中，所述衬底包括玻璃。

在该方法中，所述器件晶圆包括前照式(FSI)CMOS图像传感器(CIS)。

在该方法中，通过热释放接合材料将所述衬底接合至所述器件晶圆。

在该方法中，在所述器件晶圆上形成所述电连接件还包括减薄所述器件晶圆以暴露所述器件晶圆中的导电通孔。

在该方法中，在所述器件晶圆上形成所述电连接件包括在所述器件晶圆上形成导电再分布层。

在该方法中，在所述器件晶圆上形成所述电连接件包括在所述器件晶圆上形成与所述导电再分布层连接的焊球。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于形成器件的方法，包括：在器件晶圆上形成多个像素阵列；将载具晶圆接合至所述器件晶圆的第一面；在所述器件晶圆的第二面的上方接合衬底；减薄所述载具晶圆；形成与所述器件晶圆的所述第一面连接的电连接件；随后使所述衬底与所述器件晶圆的所述第二面分离；以及随后从所述器件晶圆分割出所述多个像素阵列中的各个像素阵列。

在该方法中，分离所述衬底包括对接合材料施加热量。

在该方法中，分离所述衬底包括对接合材料施加UV光。

在该方法中，分离所述衬底包括对接合材料施加化学脱模剂。

在该方法中，形成与所述器件晶圆连接的电连接件还包括蚀刻穿过所述载具晶圆、延伸至所述载具晶圆上方的金属化层的通孔。

在该方法中，形成所述电连接件还包括在所述通孔中沉积导电再分布层材料。

在该方法中，形成所述电连接件还包括形成与所述导电再分布层材料连接的外部连接件。

在该方法中，形成所述电连接件还包括形成选自基本上由焊球、焊料凸块、导电柱状物、导电圆柱、基于铅的焊料、无铅焊料、柱形凸块和接合引线所组成的组的外部连接件。

在该方法中，所述多个像素阵列包括背照式(BSI)器件。