[发明专利]小轮廓图像传感器

说明书

相关申请

本申请要求2013年3月12日提交的美国临时申请号61/778267的权益，并且通过引用将其结合到本文中。

技术领域

本发明涉及一种微电子器件的封装，并且更具体地涉及一种光学半导体器件的封装。

背景技术

半导体器件的趋势是封装在更小封装(其保护芯片，同时提供了离片信令连通性)中的更小的集成电路(IC)器件(也称作芯片)。一个示例是图像传感器，其是包括了将入射光转变成电信号(其以良好的空间分辨率精确地反映了入射光的强度和色彩信息)的光电探测器的IC器件。

在用于图像传感器的晶片级封装解决方案的研发背后存在不同的驱动力。例如，减小的形状因子(即，为了实现最高能力/体积比而增加的密度)克服了空间限制并且能够实现更小的照相机模块解决方案。增加的电学性能可以利用更短的互连长度来实现，这提高了电学性能并且因此提高了器件速度，并且这强烈降低了芯片功耗。

当前，板上芯片(COB-其中裸芯片被直接安装在印刷电路板上)和壳箱(Shellcase)晶片级CSP(其中晶片被层叠在两个玻璃薄片之间)是用于构建图像传感器模块的主要封装和组装工艺(例如用于移动设备照相机、光学鼠标等等)。然而，在使用更高像素的图像传感器时，由于对于封装8英寸和12英寸图像传感器晶片的组装限制、尺寸限制(对于更小轮廓器件的要求)、产量问题和前期资本投资，COB和壳箱WLCSP组装变得越来越困难。此外，标准的WLP封装是扇入式封装，其中芯片面积等于封装面积，因此限制了I/O连接的数目。

需要改进的封装和封装技术，其提供了是成本有效的并使用简化结构的小轮廓封装解决方案。

发明内容

一种图像传感器封装，包括主衬底组件和安装至主衬底组件的传感器芯片。主衬底组件包括具有相对的第一和第二表面的第一衬底、在第一和第二表面之间贯穿第一衬底的开孔、一个或多个电路层、以及电耦合至一个或多个电路层的多个第一接触垫。传感器芯片至少部分地布置在开孔中，并且包括具有相对的第一和第二表面的第二衬底、形成在第二衬底之上或之中的多个光电探测器、形成在第二衬底的第一表面处的电耦合至光电探测器的多个第二接触垫、形成到第二衬底的第一表面中的一个或多个沟槽、每一个都从第二接触垫中的一个延伸并且延伸到一个或多个沟槽中的多个导电迹线、以及具有安装至第二衬底第一表面的第一表面的第三衬底，其中第三衬底包括形成到第三衬底的第一表面中的位于光电探测器之上的空腔。电连接器的每一个都将第一接触垫中的一个与多个导电迹线中的一个电连接。透镜模块被安装至主衬底组件，其中透镜模块包括布置用于聚焦光穿过第三衬底并且聚焦到光电探测器上的一个或多个透镜。

在另一方面中，一种图像传感器封装包括主衬底组件和安装至主衬底组件的传感器芯片。主衬底组件包括具有相对的第一和第二表面的第一衬底，在第一和第二表面之间贯穿第一衬底的开孔，一个或多个电路层，以及电耦合至一个或多个电路层的多个第一接触垫。传感器芯片至少部分地布置在开孔中，并且包括具有相对的第一和第二表面的第二衬底、形成在第二衬底之上或之中的多个光电探测器、形成在第二衬底的第二表面处的电耦合至光电探测器的多个第二接触垫、形成到第二衬底的第一表面中并且暴露第二接触垫的一个或多个沟槽、以及具有安装至第二衬底第一表面的第一表面的第三衬底，其中第三衬底包括形成到第三衬底的第一表面中的位于光电探测器之上的空腔。第四衬底包括相对的第一和第二表面，其中第四衬底的第一表面被安装至第二衬底的第二表面，并且其中第四衬底包括形成到第四衬底的第一表面中的一个或多个沟槽。多个导电迹线每一个都从第二接触垫中的一个延伸并且延伸到第四衬底的一个或多个沟槽中。电连接器的每一个都将第一接触垫中的一个与多个导电迹线中的一个电连接。透镜模块被安装至主衬底组件，其中透镜模块包括布置用于聚焦光穿过第三衬底并且聚焦到光电探测器上的一个或多个透镜。

通过回顾说明书、权利要求书和附图，本发明的其他目的和特征将变得清楚。

附图说明

图1A至图1L是按顺序示出了形成图像传感器组件中的步骤的横截面侧视图。

图2A至图2H是按顺序示出了形成图像传感器组件的替代实施例中的步骤的横截面侧视图。

图3A至图3C是按顺序示出了形成图像传感器组件的第二替代实施例中的步骤的横截面侧视图。

图4是示出了图像传感器组件的第三替代实施例的横截面侧视图。