[发明专利]高像素影像传感器封装结构及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种晶圆级封装结构及其制作方法，尤其涉及一种高像素影像传感器封装结构及其制作方法，属于半导体封装领域。

背景技术

影像传感器是一种半导体模块，是一种将光学影像转换成为电子信号的设备，电子信号可以被用来做进一步处理或被数字化后被存储，或用于将影像转移至另一显示装置上显示等。它被广泛应用在数码相机和其他电子光学设备中。影像传感器如今主要分为电荷耦合器件(CCD)和CMOS影像传感器(CIS，CMOS Image Sensor)。虽然CCD影像传感器在影像质量以及噪声等方面优于CMOS影像传感器，但是CMOS传感器可用传统的半导体生产技术制造，生产成本较低。同时由于所用的元件数相对较少以及信号传输距离短，CMOS影像传感器具备功耗低、电容、电感和寄生延迟降低等优点。

随着芯片尺寸封装(CSP)等新的封装技术的出现，影像传感器封装形式也向着更轻、更薄、更便携的方向发展。正是由于CSP产品的封装体小而薄，因此它在手持式移动电子设备中迅速获得了应用。采用CSP封装的影像传感器不仅明显地缩小了封装后的体积尺寸、降低了封装成本、提高了封装效率，而且更加符合高密度封装的要求；同时由于数据传输路径短、稳定性高，这种封装在降低能耗的同时还提升了数据传输的速度和稳定性。

高像素影像传感器是指像素较高的影像传感器。高像素影像传感器由于其特殊的光学特征，需要使影像传感区域与玻璃之间保持足够的距离，而且高像素对封装过程的无尘等级要求非常严格，室内的杂质一旦进入封装内，会影响影像传感器的感光，使得传感器难以产生高像素成像效果。

但是在目前的高像素影像传感器封装中，还存在许多结构方面的问题。由于影像传感器表面具有含光学元件的影像传感区，因此同其他器件不同的是必须在其正面覆盖一层保护层，而保护层一般采用透光良好的介质。保护层同芯片的连接一般利用支撑墙(高分子聚合物材料)将两者的四周粘接在一起。为了防止保护层同影像传感区进行接触，因此在影像传感区上方和保护层中间必须有一定高度的空腔结构，这就要求所选用的支撑墙必须具备一定的厚度。但是由于目前采用的支撑墙强度和刚度较小，且均一性较差，不足以满足高像素传感器中对玻璃与影像传感区域间较大间距的支撑作用，这就会引起连接处平整度差和玻璃面不平等问题。而且，由于玻璃面在工艺过程中一直暴露在外部，难以避免的会沾染上空气中的杂质颗粒以及工艺中产生的碎屑等，这就使得高像素图像传感器的感光性能变差，良品率降低。另外，由于支撑墙材料与其他材料的热膨胀系数相差较大，这就导致在支撑墙和其它材料接触的上下表面容易发生由于热应力引起的分层、裂纹，从而导致产品失效。

因此，迫切需要一种高可靠性的高像素影像传感器封装结构。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种高像素影像传感器的封装结构及其制作方法。该封装结构通过本发明实施的封装结构，可以提高传感器成像像素、减少封装中的杂质颗粒、改善支撑盖板分层、裂纹等失效，能降低焊盘处的应力分布。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种高像素影像传感器封装结构，包括盖板(100)、支撑盖板(300)、透明盖板(200)、晶圆(400)；

所述盖板(100)包括盖板第一表面(100a)和盖板第二表面(100b)，盖板第一表面(100a)和盖板第二表面(100b)为盖板(100)的上下表面；盖板第一表面(100a)制作有一盖板收容结构(101)与一盖板通孔(102)，盖板收容结构(101)、盖板通孔(102)共同形成具有阶梯状的盖板空腔结构，盖板收容结构(101)的横截面长度大于盖板通孔(102)横截面长度；

所述支撑盖板(300)具有支撑盖板第一表面(300a)和支撑盖板第二表面(300b)；支撑盖板第一表面(300a)制作有一支撑盖板收容结构(301)与一支撑盖板通孔(302)，它们共同形成的具有阶梯状的空腔结构，支撑盖板收容结构(301)的横截面长度大于支撑盖板通孔(302)横截面长度；

所述透明盖板(200)设置于盖板收容结构(101)与支撑盖板收容结构(301)共同形成的收容空间中；

所述晶圆(400)具有晶圆第一表面与晶圆第二表面，晶圆第一表面与晶圆第二表面为晶圆(400)的上下表面；晶圆第一表面上设置一层钝化层(401)，晶圆第一表面的中央区域设置有元件区(403)，元件区(403)的周边的若干导电焊垫(402)。所述钝化层(401)暴露出导电焊垫(402)，所述元件区(403)与导电焊垫(402)通过内部电路进行电性连接。