專利名稱：晶圓級(jí)影像模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與影像模塊有關(guān)，特別是指一種晶圓級(jí)影像模塊的組裝方法、影像模塊結(jié)構(gòu)及其組裝設(shè)備。
背景技術(shù)：
如圖12所示，為一般常見(jiàn)的CMOS影像模塊(80)，其主要利用一鏡片座(Lens Holder)(81)罩設(shè)于一感應(yīng)芯片(82)，鏡片座(81)設(shè)有一可旋轉(zhuǎn)的鏡片筒(Lens Barrel)(83)，鏡片筒(83)中央設(shè)有一透鏡組(84)，當(dāng)透鏡組(84)成像于感應(yīng)芯片(82)時(shí)，由旋轉(zhuǎn)鏡片筒(83)可以改變透鏡組(84)與芯片(82)之間的距離，進(jìn)而使光線聚焦于感應(yīng)芯片(82)。
如圖13所示，亦有另一種如WO2004/027880號(hào)專利所述的影像模塊，其包含有一影像擷取件(103)以及一透鏡組(111、127)，透鏡組(111、127)呈堆棧狀地與影像擷取件(103)相互貼合，使光線可經(jīng)由透鏡組(111、127)成像于影像擷取件(103)，而該專利的特點(diǎn)在于，影像擷取件(103)與透鏡組(111、127)皆利用集成電路工藝所制造，因而可縮小影像模塊的體積，使影像模塊適用于手機(jī)、PDA等消費(fèi)性電子裝置。
然而，在制造上述專利影像模塊時(shí)，透鏡組(111、127)常會(huì)受到工藝及溫度的影響而產(chǎn)生變形，進(jìn)而使得透鏡組(111、127)實(shí)際制作后的成品焦距與設(shè)計(jì)理論焦距約有0～50μm的誤差，當(dāng)上述專利實(shí)行時(shí)，常常無(wú)法正確地將光線聚焦于影像擷取件(103)，造成透鏡組(111、127)所成像的影像呈離焦(out-of-focus)狀態(tài)(如圖13中的虛線區(qū)域A或B)；而且，當(dāng)透鏡組(111、127)設(shè)于影像擷取件(103)上的時(shí)候，也會(huì)因?yàn)槎吒髯远季哂胁煌暮穸瘸叽缱儺?，如玻璃晶圓每片約有0～20μm的厚度誤差，因而造成堆棧后更不易控制透鏡組(111、127)與影像擷取件(103)之間的距離，同樣會(huì)產(chǎn)生透鏡組(111、127)無(wú)法正確聚焦于影像擷取件(103)的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種晶圓級(jí)影像模塊，其具有一調(diào)整件，該調(diào)整件可補(bǔ)償焦點(diǎn)偏移量，使影像模塊的成像質(zhì)量較佳。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種晶圓級(jí)影像模塊的組裝設(shè)備，其可原地調(diào)整與測(cè)試影像模塊，使影像模塊的成像質(zhì)量較佳。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種晶圓級(jí)影像模塊的制造方法，其可使影像模塊的成像質(zhì)量較佳。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的晶圓級(jí)影像模塊，包含有一感光器，該感光器用以感應(yīng)光線而輸出電性訊號(hào)；一透鏡組，該透鏡組用以將光線成像于該感光器；以及一調(diào)整件，該調(diào)整件設(shè)于該感光器與該透鏡組之間，該調(diào)整件用以控制該透鏡組與該感光器之間的距離，使該透鏡組將光線聚焦(in-focus)于該感光器。
所述的晶圓級(jí)影像模塊，其中該透鏡組包含有呈透明狀的一第一穿透部以及一第二穿透部，該第一穿透部及該第二穿透部之間利用一第一墊片相互接合，該第一穿透部接合于該調(diào)整件。
所述的晶圓級(jí)影像模塊，其中該第二穿透部的頂面設(shè)有一第二墊片。
所述的晶圓級(jí)影像模塊，其中該感光器與該調(diào)整件之間具有一呈透明狀之間隔片。
所述的晶圓級(jí)影像模塊，其中該間隔片具有一開(kāi)口，該開(kāi)口對(duì)應(yīng)于該感光器的感光區(qū)域。
所述的晶圓級(jí)影像模塊，其中該調(diào)整件具有玻璃球(Glass Ball Spacer)或是纖維材料(Fiber Spacer)。
所述的晶圓級(jí)影像模塊，其中該感光器為互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，CMOS)。
所述的晶圓級(jí)影像模塊，其中該調(diào)整件的厚度約為1～50μm。
所述的晶圓級(jí)影像模塊，其中該調(diào)整件以厚膜光阻工藝制成。
本發(fā)明提供的晶圓級(jí)影像模塊的制造方法，包含有下列步驟a.以集成電路工藝(Integrated Circuits Process)制備一感光器；b.以集成光學(xué)工藝(Integrated Optics Process)制備一透鏡組；c.得出該透鏡組的焦點(diǎn)偏移量，并且判斷該感光器呈正焦(in-focus)或離焦(out-of-focus)狀態(tài)；以及d.制備一調(diào)整件，并使該調(diào)整件位于該透鏡組與該感光器之間，該調(diào)整件用以補(bǔ)償該焦點(diǎn)偏移量，以使該透鏡組將光線聚焦于該感光器，進(jìn)而使該感光器呈正焦?fàn)顟B(tài)。
所述的制法，該步驟c另包含有利用一訊號(hào)處理器區(qū)分出該離焦?fàn)顟B(tài)為遠(yuǎn)焦(far focal)或近焦(near focal)狀態(tài)。
本發(fā)明提供的組裝設(shè)備，用以原地(in-situ)組裝及測(cè)試如權(quán)利要求1所述的晶圓級(jí)影像模塊，該組裝設(shè)備包含有一定位調(diào)整器，用以將該感光器定位于該透鏡組，并具備將該調(diào)整件施放的功能；一訊號(hào)擷取器，用以電性連接于該感光器；一訊號(hào)處理器，電性連接于該訊號(hào)擷取器，該訊號(hào)處理器用以判斷該影像模塊的影像訊號(hào)是否呈聚焦?fàn)?；以及一接合器，用以結(jié)合該感光器、該調(diào)整件與該透鏡組。
所述的組裝設(shè)備，其中該定位調(diào)整器另包含一夾具單元，該夾具單元用以將經(jīng)該定位調(diào)整器定位完成的該感光器、該調(diào)整件及該透鏡組進(jìn)行鉗緊(clamp)，并用以進(jìn)入該接合器。
所述的組裝設(shè)備，其中該定位調(diào)整器另包含有一測(cè)試臺(tái)，該測(cè)試臺(tái)用以承置該晶圓級(jí)影像模塊，并且?guī)?dòng)該晶圓級(jí)影像模塊電性連接于該訊號(hào)擷取器。
所述的組裝設(shè)備，其中該訊號(hào)擷取器具有一探針卡，該探針卡電性連接于該晶圓級(jí)影像模塊的感光器。
由此，本發(fā)明即可利用調(diào)整件的結(jié)構(gòu)，達(dá)到使該晶圓級(jí)影像模塊的成像質(zhì)量較佳的目的。


圖1為本發(fā)明第一較佳實(shí)施例的剖視圖；圖2為本發(fā)明第一較佳實(shí)施例中所使用的組裝設(shè)備的立體圖；圖3為本發(fā)明第一較佳實(shí)施例的示意圖，主要顯示晶圓級(jí)影像模塊預(yù)定位于組裝設(shè)備的狀態(tài)；圖4為本發(fā)明第一較佳實(shí)施例的示意圖，主要顯示晶圓級(jí)影像模塊設(shè)于測(cè)試臺(tái)的狀態(tài)；圖5為顯示成像于感光器的影像系呈離焦?fàn)顟B(tài)；圖6類(lèi)同于圖4，其中調(diào)整件設(shè)于第一晶圓(感光器)與第二晶圓(透鏡組)之間；圖7顯示調(diào)整件設(shè)于晶圓級(jí)影像模塊后的感光器的成像狀態(tài)；圖8顯示成像于感光器的影像呈正焦?fàn)顟B(tài)；圖9為本發(fā)明第二較佳實(shí)施例的剖視圖；圖10為本發(fā)明第三較佳實(shí)施例的剖視圖；圖11為本發(fā)明第四較佳實(shí)施例的剖視圖；圖12為一公知影像模塊的示意圖；以及圖13為另一公知影像模塊的示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下配合附圖舉若干較佳實(shí)施例，用以對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)說(shuō)明，請(qǐng)參閱圖1所示，為本發(fā)明第一較佳實(shí)施例所提供的晶圓級(jí)影像模塊(10)，晶圓級(jí)影像模塊(10)包含有一感光器(20)、一調(diào)整件(25)，以及一透鏡組(30)，該感光器(20)可為互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體(ComplementaryMetal-Oxide Semiconductor，CMOS)，或是感光耦合組件(Charge CoupledDevice，CCD)，感光器(20)可因感應(yīng)到光線而輸出電性訊號(hào)，感光器(20)的頂側(cè)設(shè)有一可透光之間隔片(22)，該間隔片(22)主要用以保護(hù)感光器(20)免于受到外界污染及水氣侵入；該調(diào)整件(25)具有玻璃球(Glass Ball Spacer)或是纖維材料(Fiber Spacer)，調(diào)整件(25)是以濺鍍、點(diǎn)膠或是網(wǎng)印的方式涂布在感光器(20)之間隔片(22)頂面，調(diào)整件(25)的厚度約為1～50μm，其厚度依據(jù)焦深要求及焦點(diǎn)偏移量而決定；另外，調(diào)整件(25)亦可利用厚膜光阻工藝設(shè)于間隔片(22)，或是直接以玻璃板制成；當(dāng)然亦可制作于透鏡層(30)上。
該透鏡組(30)可利用透明UV聚合材料模制成形，或是以蝕刻(Etching)方式制成，透鏡組(30)覆設(shè)于調(diào)整件(25)上方，使調(diào)整件(25)介于透鏡組(30)與感光器(20)之間，用以控制透鏡組(30)與感光器(20)之間的距離，外界光線可經(jīng)由穿過(guò)透鏡組(30)而成像于感光器(20)，由于透鏡組(30)成像于感光器(20)的焦點(diǎn)偏移量約為0～50μm，因此，當(dāng)調(diào)整件(25)設(shè)于透鏡組(30)與感光器(20)之間時(shí)，由調(diào)整件(25)本身所具有的厚度，即可補(bǔ)償透鏡組(30)的焦點(diǎn)偏移量，使透鏡組(30)的聚焦精度控制于焦深要求以內(nèi)，如對(duì)于光圈值(FNO)等于2.8及感應(yīng)器像素大小為3.6μm的影像模塊，其聚焦精度要求約為10μm，由調(diào)整件(25)補(bǔ)償光線可正確地聚焦(in-focus)于感光器(20)。
當(dāng)要制造上述晶圓級(jí)影像模塊(10)的時(shí)候，主要利用一組裝設(shè)備(40)進(jìn)行原地(in-situ)組裝及測(cè)試晶圓級(jí)影像模塊(10)的制造工作，以下先針對(duì)組裝設(shè)備(40)的細(xì)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。
請(qǐng)參閱圖2至圖4所示，組裝設(shè)備(40)包含有一定位調(diào)整器(42)、一訊號(hào)擷取器(43)、一訊號(hào)處理器(46)，以及一接合器(bonding)(48)；定位調(diào)整器(42)包括一基座(50)以及一測(cè)試臺(tái)(51)，基座(50)設(shè)有一可滑移的托盤(pán)(52)與一夾具單元(54)，托盤(pán)(52)可相對(duì)于基座(50)移出或收入，以取放晶圓級(jí)影像模塊(10)，夾具單元(54)用以定位晶圓級(jí)影像模塊(10)，并使晶圓級(jí)影像模塊(10)置放于測(cè)試臺(tái)(51)；訊號(hào)擷取器(43)包含有一探針卡(44)，訊號(hào)擷取器(43)設(shè)于定位調(diào)整器(42)的基座(50)內(nèi)，訊號(hào)處理器(46)則電性連接于訊號(hào)擷取器(43)，訊號(hào)處理器(46)用以判斷晶圓級(jí)影像模塊(10)所擷取的影像訊號(hào)是否呈聚焦?fàn)?，而接合?48)用以結(jié)合晶圓級(jí)影像模塊(10)的感光器(20)、調(diào)整件(25)與透鏡組(30)。
以下將說(shuō)明利用上述組裝設(shè)備(40)制造晶圓級(jí)影像模塊(10)的制造方法，包含有下列步驟步驟一以集成電路工藝(Integrated Circuits)制備一第一晶圓(56)，如圖2所示，第一晶圓(56)具有多數(shù)感光器(20)，各感光器(20)具有一第一對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記(First Alignment Mark)。
步驟二以集成光學(xué)工藝(Integrated Optics)制備一第二晶圓(58)，第二晶圓(58)具有多數(shù)透鏡組(30)，各透鏡組(30)具有一第二對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記(SecondAlignment Mark)。
步驟三先將第一晶圓(56)設(shè)于組裝設(shè)備(40)的托盤(pán)(52)內(nèi)，再使第二晶圓(58)迭合于第一晶圓(56)，各透鏡組(30)的第二對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記對(duì)正于各感光器(20)的第一對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記；接著如圖3所示，利用夾具單元(54)預(yù)定位(pre-bonding)第一晶圓(56)及第二晶圓(58)，并且使第一晶圓(56)及第二晶圓(58)置放于測(cè)試臺(tái)(51)，第一晶圓(56)的各感光器(20)對(duì)應(yīng)于探針卡(44)。
步驟四如圖4所示，測(cè)試臺(tái)(51)帶動(dòng)晶圓級(jí)影像模塊(10)電性連接于探針卡(44)，同時(shí)，測(cè)試臺(tái)(51)可依測(cè)試需求而平移晶圓級(jí)影像模塊(10)，或使其呈傾斜狀。
步驟五利用訊號(hào)處理器(46)接收訊號(hào)擷取器(43)的電性訊號(hào)，進(jìn)而得到各透鏡組(30)成像于各感光器(20)的焦點(diǎn)偏移量，用以判斷感光器(20)是呈正焦(in-focus)或離焦(out-of-focus)狀態(tài)(如圖5所示)，以及區(qū)分出離焦?fàn)顟B(tài)為遠(yuǎn)焦(far focal)或近焦(near focal)狀態(tài)。
步驟六將托盤(pán)(52)移出基座(50)，并于第一晶圓(56)及第二晶圓(58)之間涂布調(diào)整件(25)，使調(diào)整件(25)位于各透鏡組(30)與各感光器(20)之間，如圖6所示，再使晶圓級(jí)影像模塊(10)電性連接于探針卡(44)。
步驟七如是感光器(20)所產(chǎn)生的影像將如圖7所示影像質(zhì)量改善，若仍呈現(xiàn)稍微離焦?fàn)顟B(tài)時(shí)，則再重復(fù)步驟四至步驟六，直到所使用調(diào)整件(25)可補(bǔ)償上述的焦點(diǎn)偏移量至如圖8所示的正焦?fàn)顟B(tài)為止。
步驟八利用夾具單元(54)鉗緊已補(bǔ)償焦點(diǎn)偏移量的第一晶圓(56)與第二晶圓(58)，再利用接合器(48)結(jié)合第一晶圓(56)、調(diào)整件(25)，與第二晶圓(58)。
步驟九切割第一晶圓(56)與第二晶圓(58)，即可成形晶圓級(jí)影像模塊(10)。
經(jīng)由上述組裝設(shè)備(40)及制法的說(shuō)明，當(dāng)各透鏡組(30)迭合于各感光器(20)時(shí)，利用訊號(hào)處理器(46)判斷出感光器(20)所接收到的光線是否呈聚焦?fàn)顟B(tài)，如果感光器(20)呈離焦?fàn)顟B(tài)時(shí)，則可進(jìn)一步改變調(diào)整件(25)的厚度，使感光器(20)呈正焦?fàn)顟B(tài)，以確保晶圓級(jí)影像模塊(10)的成像質(zhì)量，同時(shí)，利用控制調(diào)整件(25)設(shè)于感光器(20)的厚度，即可調(diào)整透鏡組(30)與感光器(20)之間的距離，補(bǔ)償透鏡組(30)及感光器(20)之間的焦點(diǎn)偏移量，使透鏡組(30)較為正確地聚焦于感光器(20)。
由此，本發(fā)明即可利用調(diào)整件的結(jié)構(gòu)，達(dá)到使影像模塊的成像質(zhì)量較佳的目的。
再如圖9所示，為本發(fā)明第二較佳實(shí)施例所提供的晶圓級(jí)影像模塊(60)，其結(jié)構(gòu)與第一較佳實(shí)施例大致相同，包含有一感光器(61)、一透鏡組(62)，以及一介于二者之間的調(diào)整件(63)，特點(diǎn)在于透鏡組(62)包含有呈堆棧狀的一第一穿透部(64)以及一第二穿透部(65)，第一穿透部(64)及第二穿透部(65)之間利用一第一墊片(66)相互接合，第二穿透部(65)的頂面設(shè)有一第二墊片(67)，第一穿透部(64)接合于調(diào)整件(63)，使透鏡組(62)與感光器(61)相互迭合，第一穿透部(64)及第二穿透部(65)皆呈透明狀，并且可將光線成像于感光器(61)，以使影像模塊具有更多的影像特性。
而如圖10所示，為本發(fā)明第三較佳實(shí)施例所提供的晶圓級(jí)影像模塊(70)，其組成構(gòu)件與第二較佳實(shí)施例大致相同，特點(diǎn)則在于感光器(71)之間隔片(72)具有一開(kāi)口(73)，開(kāi)口(73)對(duì)應(yīng)于感光器(71)的感光區(qū)域；另如圖11所示，為本發(fā)明第四較佳實(shí)施例所提供的晶圓級(jí)影像模塊(75)，其特點(diǎn)則在于調(diào)整件(76)直接設(shè)于感光器(77)的表面，而透鏡組(78)的第一穿透部(79)則貼合于調(diào)整件(76)，由此，上述較佳實(shí)施例皆可達(dá)到本發(fā)明的發(fā)明目的。
權(quán)利要求
1.一種晶圓級(jí)影像模塊，包含有一感光器，該感光器用以感應(yīng)光線而輸出電性訊號(hào)；一透鏡組，該透鏡組用以將光線成像于該感光器；以及一調(diào)整件，該調(diào)整件設(shè)于該感光器與該透鏡組之間，該調(diào)整件用以控制該透鏡組與該感光器之間的距離，使該透鏡組將光線聚焦于該感光器。
2.依據(jù)權(quán)利要求1所述的晶圓級(jí)影像模塊，其特征在于，其中該透鏡組包含有呈透明狀的一第一穿透部以及一第二穿透部，該第一穿透部及該第二穿透部之間利用一第一墊片相互接合，該第一穿透部接合于該調(diào)整件。
3.依據(jù)權(quán)利要求1所述的晶圓級(jí)影像模塊，其特征在于，其中該第二穿透部的頂面設(shè)有一第二墊片。
4.依據(jù)權(quán)利要求1所述的晶圓級(jí)影像模塊，其特征在于，其中該感光器與該調(diào)整件之間具有一呈透明狀之間隔片。
5.依據(jù)權(quán)利要求4所述的晶圓級(jí)影像模塊，其特征在于，其中該間隔片具有一開(kāi)口，該開(kāi)口對(duì)應(yīng)于該感光器的感光區(qū)域。
6.依據(jù)權(quán)利要求1所述的晶圓級(jí)影像模塊，其特征在于，其中該調(diào)整件具有玻璃球或是纖維材料。
7.依據(jù)權(quán)利要求1所述的晶圓級(jí)影像模塊，其特征在于，其中該感光器為互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體。
8.依據(jù)權(quán)利要求1所述的晶圓級(jí)影像模塊，其特征在于，其中該調(diào)整件的厚度為1～50μm。
9.依據(jù)權(quán)利要求1所述的晶圓級(jí)影像模塊，其特征在于，其中該調(diào)整件以厚膜光阻工藝制成。
10.一種晶圓級(jí)影像模塊的制造方法，包含有下列步驟a.以集成電路工藝制備一感光器；b.以集成光學(xué)工藝制備一透鏡組；c.得出該透鏡組的焦點(diǎn)偏移量，并且判斷該感光器呈正焦或離焦?fàn)顟B(tài)；以及d.制備一調(diào)整件，并使該調(diào)整件位于該透鏡組與該感光器之間，該調(diào)整件用以補(bǔ)償該焦點(diǎn)偏移量，以使該透鏡組將光線聚焦于該感光器，進(jìn)而使該感光器呈正焦?fàn)顟B(tài)。
11.依據(jù)權(quán)利要求10所述的制法，其特征在于，該步驟c另包含有利用一訊號(hào)處理器區(qū)分出該離焦?fàn)顟B(tài)為遠(yuǎn)焦或近焦?fàn)顟B(tài)。
12.一種組裝設(shè)備，用以原地組裝及測(cè)試如權(quán)利要求1所述的晶圓級(jí)影像模塊，該組裝設(shè)備包含有一定位調(diào)整器，用以將該感光器定位于該透鏡組，并具備將該調(diào)整件施放的功能；一訊號(hào)擷取器，用以電性連接于該感光器；一訊號(hào)處理器，電性連接于該訊號(hào)擷取器，該訊號(hào)處理器用以判斷該影像模塊的影像訊號(hào)是否呈聚焦?fàn)睿灰约耙唤雍掀?，用以結(jié)合該感光器、該調(diào)整件與該透鏡組。
13.依據(jù)權(quán)利要求12所述的組裝設(shè)備，其特征在于，其中該定位調(diào)整器另包含一夾具單元，該夾具單元用以將經(jīng)該定位調(diào)整器定位完成的該感光器、該調(diào)整件及該透鏡組進(jìn)行鉗緊，并用以進(jìn)入該接合器。
14.依據(jù)權(quán)利要求12所述的組裝設(shè)備，其特征在于，其中該定位調(diào)整器另包含有一測(cè)試臺(tái)，該測(cè)試臺(tái)用以承置該晶圓級(jí)影像模塊，并且?guī)?dòng)該晶圓級(jí)影像模塊電性連接于該訊號(hào)擷取器。
15.依據(jù)權(quán)利要求12所述的組裝設(shè)備，其特征在于，其中該訊號(hào)擷取器具有一探針卡，該探針卡電性連接于該晶圓級(jí)影像模塊的感光器。
全文摘要
一種晶圓級(jí)影像模塊，包含有一感光器、一透鏡組，以及一調(diào)整件，感光器用以感應(yīng)光線而輸出電性訊號(hào)，透鏡組用以將光線成像于感光器，調(diào)整件設(shè)于感光器與透鏡組之間，調(diào)整件可用以控制透鏡組與感光器之間的距離，進(jìn)而補(bǔ)償透鏡成形及組裝后的焦點(diǎn)偏移量誤差，使透鏡組將光線正確地聚焦于感光器，達(dá)到整體晶圓級(jí)影像模塊的成像質(zhì)量較佳的目的。
文檔編號(hào)H01L31/18GK1945857SQ200510113450
公開(kāi)日2007年4月11日 申請(qǐng)日期2005年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月9日
發(fā)明者戎柏忠, 李孝文, 林孜翰 申請(qǐng)人:采鈺科技股份有限公司