本發(fā)明涉及封裝領域，尤其涉及晶圓級影像傳感芯片的封裝結構及其制造方法。

背景技術：

隨著影像傳感器的尺寸越來越小，焊點數(shù)目不斷增多，焊點間距越來越窄，相應地，對影像傳感器封裝提出了更高的要求。

傳統(tǒng)的影像傳感器封裝方法通常是采用引線鍵合進行封裝，但隨著集成電路的飛速發(fā)展，較長的引線使得封裝尺寸無法達到理想的要求，因此，晶圓級封裝(wlp)逐漸取代引線鍵合封裝成為一種較為常用的封裝方法。晶圓級封裝(wlp)技術是對整片晶圓進行封裝測試后再切割得到單個成品芯片的技術，封裝后的芯片尺寸與裸片完全一致，順應了市場對微電子產品日益輕、小、短、薄化和低價化要求。

利用現(xiàn)有的晶圓級封裝技術對影像傳感器進行封裝時，為了在封裝過程中保護影像傳感器的感光區(qū)不受損傷及污染，通常需要在感光區(qū)位置形成一個封裝蓋從而保護其感光區(qū)。

圖1示出了根據現(xiàn)有技術的影像傳感器的封裝結構，包括透明基材1、影像傳感芯片2、封閉框3和基板4。透明基材第二表面的周邊有金屬重布線區(qū)域和焊盤網絡13，影像傳感器芯片主動面上的焊盤24和凸點25與透明基材上的部分焊盤形成電連接，基板的第一表面上有電路布線和接墊網絡13，封閉框圍合在影像傳感器芯片外圍，封閉框兩端分別與透明基材和基板接觸，內置于封閉框的導電件分別與透明基材的焊盤及基板的接墊電連接，在封閉框3外圍設置有封膠5。

然而，現(xiàn)有的影像傳感芯片封裝通常需要在玻璃上制備聚合物圍堰，形成一定高度并用于密封。但是聚合物圍堰會有較多顆粒污染，膠密封效果差。

因此，需要一種基于非聚合物圍堰的影像傳感芯片的封裝結構。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術中存在的問題，根據本發(fā)明的一個實施例，提供一種封裝結構，包括：透明基材，所述透明基材具有第一表面及與第一表面相對的第二表面，所述第二表面的周邊形成有金屬重布線區(qū)域，所述金屬重布線區(qū)域包括介質層和在其內部或表面形成的金屬布線，所述金屬布線上設置有一個或多個第一金屬互連結構以及一個或多個第二金屬互連結構；芯片，所述芯片包括正面和背面，所述芯片的正面具有一個或多個凸點、功能區(qū)以及在所述凸點與功能區(qū)之間形成電連接的電路，所述芯片的正面面對所述透明基材的第二表面，所述芯片的正面的一個或多個凸點分別與所述透明基材上的對應的第一金屬互連結構電連接；密封蓋，所述密封蓋包括第一面和及與第一面相對的第二面，所述密封蓋的第一面面對所述透明基材的第二表面，在所述密封蓋的第一面中具有用于容納所述芯片的密封槽，所述芯片的背面附連到所述密封槽的槽底，所述密封蓋還包括設置在所述密封槽的側壁上從所述第一面延伸到所述第二面的一個或多個通孔，所述通孔內設置有導電件，所述導電件與所述密封蓋的第一面上的一個或多個第一焊盤電連接，并且所述導電件與所述密封蓋的第二面上的一個或多個第二焊盤電連接，所述一個或多個第一焊盤分別與所述透明基材上的對應的第二金屬互連結構電連接；以及密封圈，所述密封圈夾在所述密封蓋的第一面和所述透明基材的第二面之間，并且使得由密封槽與透明基材形成的空間密封。

根據本發(fā)明的一個實施例，封裝結構還包括形成在所述透明基材的第一表面和/或第二表面上的增透膜或防反射膜。

根據本發(fā)明的一個實施例，所述通孔內的導電件為實心導電件或涂覆在通孔內壁的導電層。

根據本發(fā)明的一個實施例，密封圈由一層或多層金屬層形成，所述密封圈的材料選自：銅、鈦、銀、金、錫及其合金。

根據本發(fā)明的一個實施例，在所述密封蓋的第二面上具有重布線層、設置在重布線層上的所述一個或多個第一焊盤、和/或所述第一焊盤上的焊料凸起。

根據本發(fā)明的一個實施例，在所述密封蓋的第一面上具有重布線層、設置在重布線層上的所述一個或多個第二焊盤、和/或所述第二焊盤上的焊料凸起。

根據本發(fā)明的另一個實施例，提供一種封裝結構的制造方法，包括：在襯底的第一面上形成密封槽和孔洞作為密封蓋；在所述孔洞內形成導電件并在所述襯底的第一面上形成一個或多個第一焊盤；在所述襯底的第一面上形成包圍所述密封槽的第一密封層；將芯片的背面附連到密封槽的槽底，其中所述芯片包括正面和背面，所述芯片的正面具有一個或多個凸點、功能區(qū)以及在所述凸點與功能區(qū)之間形成電連接的電路；在透明基材的一表面的周邊形成金屬重布線區(qū)域，所述金屬重布線區(qū)域包括介質層和在其內部或表面形成的金屬布線，并在所述金屬布線上設置一個或多個第一金屬互連結構以及一個或多個第二金屬互連結構，所述芯片的正面的一個或多個凸點分別與所述第一金屬互連結構中的一個相對應，且所述一個或多個第一焊盤分別與所述第二金屬互連結構中的一個相對應；在透明基材的所述表面上形成與所述第一密封層對應的第二密封層；將所述透明基材與所述密封蓋及所述芯片對位并鍵合，使得所述芯片的正面的一個或多個凸點分別與對應的第一金屬互連結構形成電連接，所述一個或多個第一焊盤分別與對應的第二金屬互連結構形成電連接，且所述第一密封層與所述第二密封層接合形成密封結構；在所述密封蓋的第二面形成導電結構。

根據本發(fā)明的另一個實施例，所述襯底選自：半導體襯底、金屬襯底、聚合物襯底或玻璃襯底。

根據本發(fā)明的另一個實施例，該方法還包括在所述孔洞內形成導電件之前在所述襯底的表面、所述密封槽的表面以及所述孔洞的側壁上形成絕緣層。

根據本發(fā)明的另一個實施例，將芯片的背面附連到密封槽的槽底包括通過粘合層將芯片的背面粘合到槽底。

根據本發(fā)明的另一個實施例，在所述密封蓋的第二面形成導電結構包括：對所述密封蓋的第二表面進行減薄，以便露出所述孔洞內的導電件；在所述第二表面上形成絕緣層；在所述絕緣層上鉆孔，露出所述孔洞內的導電件；以及形成重布線結構和凸點。

本發(fā)明的一些實施例將影像傳感芯片密封在載片內并通過金屬密封圈進行密封，芯片應力小，可靠性好，密封效果好。由于本發(fā)明的實施例避免使用聚合物圍堰，因此顆粒污染少，良率高。

附圖說明

為了進一步闡明本發(fā)明的各實施例的以上和其它優(yōu)點和特征，將參考附圖來呈現(xiàn)本發(fā)明的各實施例的更具體的描述。可以理解，這些附圖只描繪本發(fā)明的典型實施例，因此將不被認為是對其范圍的限制。在附圖中，為了清楚明了，相同或相應的部件將用相同或類似的標記表示。

圖1示出根據現(xiàn)有技術的影像傳感器的封裝結構。

圖2示出根據本發(fā)明的實施例的晶圓級影像傳感芯片的封裝結構200的橫截面示意圖。

圖3示出根據本發(fā)明的實施例的密封圈的俯視圖。

圖4a至圖4i示出根據本發(fā)明的實施例形成晶圓級影像傳感芯片的封裝結構的過程的剖面示意圖。

圖5示出根據本發(fā)明的實施例形成晶圓級影像傳感芯片的封裝結構的流程圖。

具體實施方式

在以下的描述中，參考各實施例對本發(fā)明進行描述。然而，本領域的技術人員將認識到可在沒有一個或多個特定細節(jié)的情況下或者與其它替換和/或附加方法、材料或組件一起實施各實施例。在其它情形中，未示出或未詳細描述公知的結構、材料或操作以免使本發(fā)明的各實施例的諸方面晦澀。類似地，為了解釋的目的，闡述了特定數(shù)量、材料和配置，以便提供對本發(fā)明的實施例的全面理解。然而，本發(fā)明可在沒有特定細節(jié)的情況下實施。此外，應理解附圖中示出的各實施例是說明性表示且不一定按比例繪制。

在本說明書中，對“一個實施例”或“該實施例”的引用意味著結合該實施例描述的特定特征、結構或特性被包括在本發(fā)明的至少一個實施例中。在本說明書各處中出現(xiàn)的短語“在一個實施例中”并不一定全部指代同一實施例。

需要說明的是，本發(fā)明的實施例以特定順序對工藝步驟進行描述，然而這只是為了方便區(qū)分各步驟，而并不是限定各步驟的先后順序，在本發(fā)明的不同實施例中，可根據工藝的調節(jié)來調整各步驟的先后順序。

為了解決現(xiàn)有技術的影像傳感器的封裝結構中，聚合物圍堰顆粒污染較多，膠密封效果差的問題，本發(fā)明提出將影像傳感芯片密封在載片內并通過金屬密封圈進行密封，芯片應力小，可靠性好，密封效果好。由于本發(fā)明的實施例避免使用聚合物圍堰，因此顆粒污染少，良率高。

圖2示出根據本發(fā)明的實施例的晶圓級影像傳感芯片的封裝結構200的橫截面示意圖。如圖2所示，影像傳感芯片的封裝結構200包括透明基材210、影像傳感器芯片220、密封蓋230和密封圈240。

進一步地，如圖2所示，透明基材210包括第一表面211及與第一表面相對的第二表面212。在本發(fā)明的具體實施例中，可在第一表面211和/或第二表面212上形成增透膜或防反射膜，從而增加光穿透率及減少光線反射以防止強光照射使影像出現(xiàn)白霧、鬼影。第二表面212的周邊形成有金屬重布線區(qū)域213。金屬重布線區(qū)域213包括介質層和在其內部或表面形成的金屬布線(圖中未示出)，金屬布線上設置有一個或多個第一金屬互連結構214以及一個或多個第二金屬互連結構215。第一金屬互連結構和第二金屬互連結構215可以是焊盤、焊球、凸起或其它用于形成電連接的結構。第一金屬互連結構214與影像傳感器芯片220形成電連接。第二金屬互連結構215與密封蓋230上的金屬布線形成電連接。

影像傳感器芯片220包括第一表面221和第二表面222，影像傳感器芯片220的第一表面221內形成有一個或多個凸點223、影像傳感區(qū)224以及在凸點223與影像傳感區(qū)224之間形成電連接的電路(圖中未示出)。影像傳感區(qū)224內形成有影像傳感器單元和與影像傳感器單元相連接的關聯(lián)電路，利用所述影像傳感器單元將外界光線接收并轉換成電學信號，并將電學信號利用凸點223、第一金屬互連結構214、金屬重布線213、第二金屬互連結構215和密封蓋230上的導電線路傳送給其他電路。

在本實施例中，為了便于布線，影像傳感區(qū)224位于芯片的中間位置，凸點223位于芯片的邊緣位置。在其他實施例中，凸點和影像傳感區(qū)的位置也可以根據布線要求靈活調整。

密封蓋230包括第一面231和第二面232。在密封蓋230的第一面231中具有用于容納影像傳感器芯片220的從第一面231凹陷的密封槽233，密封槽233的大小根據影像傳感器芯片220確定。影像傳感器芯片220的第二表面222附連到密封槽233的槽底。在本發(fā)明的實施例中，影像傳感器芯片220可通過粘結層234粘結到密封槽233的槽底。密封槽233的側壁上設置有一個或多個通孔235。通孔235內設置有導電件236，導電件可以為實心導電件或為涂覆在通孔內壁的導電層。導電件236電連接密封蓋230第一面231上的一個或多個焊盤237a與第二面232上的一個或多個焊盤237b。在密封蓋230的第一面上可具有重布線層和設置在重布線層上的焊盤和焊球。在密封蓋230的第二面上具有重布線層(圖中未示出)，和設置在重布線層上的焊盤和焊球238，用于形成與外部電路連接的金屬互連結構。密封蓋230可以由以下材料形成：半導體襯底，例如，硅襯底、硅鍺襯底、碳化硅襯底等；金屬襯底；聚合物襯底；玻璃襯底等。在密封蓋230第一面231上的一個或多個焊盤237a與透明基材210上的第二金屬互連結構215形成電連接。影像傳感器芯片220的電信號通過其上凸點223傳遞到第一金屬互連結構214，再經透明基材210上的重布線層213傳送到第二金屬互連結構215，經過密封蓋230第一面231上的焊盤237a傳送到通孔235中的導電件236，進而傳送到密封蓋230第二面232上的重布線層和焊球238，通過第二面232上的焊球238實現(xiàn)與外部電路的信息交換。

在密封蓋230和透明基材210之間具有密封圈240。密封圈240使得由密封槽233與透明基材210形成的空間密封，由此將影像傳感芯片密封在密閉空間中。密封圈240可設置在密封蓋230和透明基材210在最外圍。圖3示出根據本發(fā)明的實施例的密封圈230的俯視圖。在本發(fā)明的實施例中，密封圈240的材料可以是金屬，例如，銅、鈦、銀、金、錫；合金，例如，錫銀合金、錫銀銅合金、銅鈦合金等等。密封圈240還可包括層疊的多層金屬層。密封圈240起固定密封作用，并防止水汽、顆粒等外部因素對影像傳感器芯片的影響。

下面結合圖4a至圖4i和圖5描述根據本發(fā)明的一個實施例形成晶圓級影像傳感芯片的封裝結構的過程。圖4a至圖4i示出根據本發(fā)明的實施例形成晶圓級影像傳感芯片的封裝結構的過程的剖面示意圖。圖5示出根據本發(fā)明的實施例形成晶圓級影像傳感芯片的封裝結構的流程圖。

在步驟501，在襯底上制備密封蓋結構。在本發(fā)明的實施例中，用于制備密封蓋的襯底可選自：半導體襯底，例如，硅襯底、硅鍺襯底、碳化硅襯底等；金屬襯底；聚合物襯底；玻璃襯底等。首先，如圖4a所示，在襯底401的第一表面上形成密封槽402和孔洞403?？锥?03可以是貫穿襯底401的通孔或具有特定深度的盲孔。在本發(fā)明的實施例中，可通過干法或濕法刻蝕的方法來形成密封槽402和孔洞403。如圖4b所示，在襯底401的表面、密封槽402的表面以及孔洞的側壁上形成絕緣層404，絕緣層404的材料可以是氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或高k介質材料，該絕緣層404可用于在導電層和襯底401之間進行電隔離。如果襯底401是絕緣襯底，則沒有必要形成絕緣層404。

在步驟502，如圖4c所示，在襯底401的第一面形成導電結構，并襯底401的第一面上形成包圍密封槽402的第一密封層407。在本發(fā)明的實施例中，在孔洞403內形成導電件405并在端口形成焊盤406，導電件可以為實心導電件或為涂覆在通孔內壁的導電層。還可根據實際的電路布線要求，在襯底401的第一面上形成布線層。在圖4c所示的實施例中，第一密封層407包圍密封槽402以及焊盤406。然而，本發(fā)明的范圍不限于此，例如，第一密封層407可緊鄰密封槽，金屬互連結構位于第一密封層407的外部。第一密封層407的材料可以與導電件405及焊盤406材料相同，也可以是不同的材料。

在步驟503，將芯片正裝在密封槽中。如圖4d所示，影像傳感器芯片408包括第一表面409和第二表面410，影像傳感器芯片408的第一表面409內包括影像傳感區(qū)以及一個或多個凸點411。在本發(fā)明的實施例中，可通過粘結層412影像傳感器芯片408粘結到密封槽的槽底的指定位置。

在步驟504，如圖4e所示，在透明基材413上制備導電結構和第二密封層。在本發(fā)明的具體實施例中，可在透明基材的表面上形成增透膜或防反射膜，從而增加光穿透率及減少光線反射以防止強光照射使影像出現(xiàn)白霧、鬼影。透明基材413上的導電結構414包括介質層和在其內部或表面形成的金屬布線(圖中未示出)，金屬布線上設置有一個或多個第一金屬互連結構415以及一個或多個第二金屬互連結構416。第一金屬互連結構和第二金屬互連結構可以是焊盤、焊球、凸起或其它用于形成電連接的結構。第一金屬互連結構415與影像傳感器芯片上的凸點411形成電連接。第二金屬互連結構416與密封蓋401上的焊盤406形成電連接。透明基材413上的第二密封層417用于與密封蓋401第一表面上的第一密封層407鍵合形成密封結構。因此，可根據密封蓋401第一表面上的焊盤和第一密封層的尺寸和位置，確定在透明基材上的導電線路、焊盤和第二密封層的尺寸和位置。在本發(fā)明的具體實施例中，可任選地在透明基材的焊盤上形成焊球。

接下來，在步驟505，如圖4f所示，將透明基材413與密封蓋401及影像傳感器芯片408對位并鍵合。影像傳感器芯片408上的凸點411與透明基材413上的第一金屬互連結構415對位連接并形成電連接。密封蓋401上的焊盤406與第二金屬互連結構416對位連接并形成電連接。密封蓋401上的第一密封層407與透明基材413上的第二密封層接合并形成密封結構。

在步驟506，在密封蓋401的第二表面418上形成重布線層、焊盤和/或焊球結構。首先，如圖4g所示，對密封蓋401的第二表面418進行減薄，以便露出通孔。接下來，在第二表面418上形成絕緣層419，如圖4h所示。接下來，在絕緣層419上鉆孔，露出通孔導電層。最后，形成重布線結構和凸點，如圖4i所示。

在本發(fā)明的一些實施例中，透明基材與影像傳感器芯片的結合，密封蓋與透明基材的結合以及第一密封層與第二密封層的結合可以同時進行。在影像傳感器芯片主動面上覆蓋透明基材可以降低后續(xù)制程中的微粒污染，提高制程良率，降低生產成本，密封蓋既能保護影像傳感器芯片，又能通過內置導電件構成導電通道。通過金屬密封圈進行密封，芯片應力小，可靠性好，密封效果好。

盡管上文描述了本發(fā)明的各實施例，但是，應該理解，它們只是作為示例來呈現(xiàn)的，而不作為限制。對于相關領域的技術人員顯而易見的是，可以對其做出各種組合、變型和改變而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，此處所公開的本發(fā)明的寬度和范圍不應被上述所公開的示例性實施例所限制，而應當僅根據所附權利要求書及其等同替換來定義。