影像传感芯片封装结构及其封装方法与流程

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及影像传感芯片的封装技术。

背景技术：

随着摄像等光影技术的发展，影像传感芯片作为可以将接收的光信号转换为电信号的功能芯片，常用于电子产品的摄像头中,有巨大的市场需求。

与此同时，影像传感芯片的封装技术也有着长足发展，现今主流的影像传感芯片封装技术是晶圆级芯片尺寸封装技术(Wafer Level Chip Size Packaging，WLCSP)，是对整片晶圆进行封装并测试后再切割得到单个成品芯片的技术。利用此种封装技术封装后的单个成品芯片尺寸与单个晶粒尺寸差不多，顺应了市场对微电子产品日益轻、小、短、薄化和低价化要求。晶圆级芯片尺寸封装技术是当前封装领域的热点和未来发展的趋势。

影像传感芯片在其一面设置有感光区，为了在封装过程中保护感光区不受损伤和污染，通常，在影像传感芯片的晶圆上具有感光区的一面覆盖透光基板，透光基板在完成晶圆级封装并切割后可以继续保留，在后续的工序以及以后的使用中持久保护影像传感芯片。

透光基板具有透光性，以方便影像传感芯片的感光区对外界光线的摄取，但是由于透光基板的存在，其在保护影像传感芯片的同时也引入了一些不良，常见的是，光线在进入透光基板之后在其侧壁发生光学反射，导致成像不良以及鬼影等现象。此种不良成为本领域技术人员噬待解决的技术问题。

举例说明，参考图1，图1为现有技术中一种影像传感芯片封装结构示意图。影像传感芯片封装结构包括：影像传感芯片10，具有彼此相对的第一面以及第二面，所述第一面设置有感光区20以及位于感光区20外围的焊垫21；位于影像传感芯片10第二面的通孔，通孔暴露出焊垫21；位于通孔侧壁及影像传感芯片10第二面的绝缘层11；位于通孔中并延伸至影像传感芯片10第二面的金属布线层12，金属布线层12与焊垫21电连接；覆盖金属布线层12和影像传感芯片10第二面的阻焊层13，阻焊层13上具有开孔；位于阻焊层13开孔内且与所述金属布线层12电连接的焊接凸起14；透光基板30，其覆盖至影像传感芯片10的第一面；支撑结构21设置于透光基板30上，且位于透光基板30与影像传感芯片10之间，支撑结构21、透光基板30以及影像传感芯片10包围形成收容腔，感光区20位于收容腔内。

在上述的影像传感芯片的使用过程中，光线I1入射至透光基板30，部分光线I2会照射至透光基板30的侧壁30s，产生光学反射现象，反射光线如果入射至所述感光区20，就会对影像传感芯片的成像造成干扰。尤其是，如果光线I2的入射角度满足特定条件，例如，当所述透光基板30为玻璃，玻璃外为空气，而所述光线I2的入射角大于由玻璃到空气的临界角时，所述光线I2会在所述透光基板30的侧壁30s处发生全反射，全反射光线I2在所述透光基板30内传播，并折射至感光区20，会对感光区20造成严重干扰，使影像传感芯片的成像不良或者产生鬼影，降低了其成像质量。

此外，随着技术发展，晶圆上集成的影像传感芯片越来越多，单个成品芯片封装体的尺寸越来越小，透光基板30的侧壁与感光区20边缘的距离也越来越近，上述的干扰现象也更为明显。

技术实现要素：

本发明解决的问题是通过提供新型的影像传感芯片封装结构及其封装方法，消除影像传感芯片成像不良以及鬼影等缺陷，提高影像传感芯片的成像质量。

本发明提供一种影像传感芯片封装结构，包括：影像传感芯片，具有彼此相对的第一面以及第二面，所述第一面设置有感光区；透光基板，具有彼此相对的第一表面以及第二表面，所述第一表面覆盖至所述影像传感芯片的第一面；所述影像传感芯片封装结构还具有光吸收层，所述光吸收层覆盖所述透光基板的侧壁。

优选的，所述透光基板与所述影像传感芯片之间设置有使两者之间形成间隔的支撑结构，所述支撑结构、透光基板以及影像传感芯片包围形成收容腔，所述感光区位于所述收容腔内，所述光吸收层覆盖所述支撑结构的外侧壁。

优选的，所述影像传感芯片的第一面上还具有焊垫，所述焊垫位于所述感光区的外围；所述影像传感芯片的第二面上具有通孔，所述通孔暴露所述焊垫；所述通孔中设置有与所述焊垫电连接的金属布线层，所述金属布线层延伸至所述影像传感芯片的第二面上；所述影像传感芯片的第二面上具有与所述金属布线层电连接的焊接凸起，所述光吸收层覆盖于所述影像传感芯片的侧壁以及第二面并暴露所述焊接凸起。

优选的，所述光吸收层的材质为黑胶。

本发明还提供一种影像传感芯片封装方法，包括：提供晶圆，具有彼此相对的第一面与第二面，所述晶圆具有多颗阵列排布的影像传感芯片，所述影像传感芯片具有感光区，所述感光区位于所述第一面；提供透光盖板，具有彼此相对的第一表面与第二表面，所述透光盖板由多个透光基板组成，每一透光基板对应一个影像传感芯片；将所述晶圆与所述透光盖板对位压合，使所述第一表面覆盖至所述晶圆的第一面上；采用切割工艺将晶圆级的影像传感芯片封装结构切割形成多个封装体，每一封装体具有一颗影像传感芯片以及一个透光基板；在所述透光基板的侧壁形成光吸收层。

优选的，形成所述光吸收层的步骤包括：提供载板；将所述多个封装体固定于所述载板上，且将所述透光基板的第二表面置于所述载板上；采用注塑工艺对所述多个封装体进行注塑形成所述光吸收层。

优选的，在将所述晶圆与所述透光盖板对位压合之前，包括如下步骤：在所述透光盖板的第一表面上形成支撑结构，所述支撑结构、透光盖板以及晶圆包围形成多个收容腔，每一收容腔对应一个影像传感芯片，所述感光区位于所述收容腔内，所述光吸收层覆盖所述支撑结构的外侧壁。

优选的，所述影像传感芯片的第一面上还具有焊垫，所述焊垫位于所述感光区的外围；所述影像传感芯片的第二面上具有通孔，所述通孔暴露所述焊垫；所述通孔中设置有与所述焊垫电连接的金属布线层，所述金属布线层延伸至所述影像传感芯片的第二面上；所述影像传感芯片的第二面上具有与所述金属布线层电连接的焊接凸起，所述光吸收层覆盖所述影像传感芯片的侧壁以及第二面并暴露所述焊接凸起。

优选的，所述光吸收层的材质为黑胶。

本发明的有益效果是通过至少在影像传感芯片封装结构的透光基板的侧壁上形成光吸收层，消除影像传感芯片成像不良以及鬼影等缺陷，提高影像传感芯片的成像质量。

附图说明

图1为现有技术中一种影像传感芯片封装结构示意图。

图2为本发明优选实施例影像传感芯片封装结构示意图。

图3至图9为本发明优选实施例封装过程中形成的中间结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

需要说明的是，提供这些附图的目的是为了有助于理解本发明的实施例，而不应解释为对本发明的不当的限制。为了更清楚起见，图中所示尺寸并未按比例绘制，可能会做放大、缩小或其他改变。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

请参考图2，为本发明优选实施例影像传感芯片封装结构示意图，影像传感芯片封装结构包括：影像传感芯片210，具有彼此相对的第一面210a和第二面210b，第一面210a设置有感光区211；透光基板330，具有彼此相对的第一表面330a和第二表面330b，第一表面330a覆盖至第一面210a；所述第一表面330a具有支撑结构320，支撑结构320位于透光基板330和影像传感芯片210之间，且感光区211位于支撑结构320、透光基板330以及影像传感芯片210包围形成的收容腔之内。

透光基板330的侧壁上设置有光吸收层511，光吸收层511能够吸收投射在透光基板330侧壁上的光线，避免光线在透光基板330侧壁上发生全发射而干扰感光区211。

进一步的，光吸收层511覆盖支撑结构320的外侧壁，提升影像传感芯片封装结构的气密性能。

影像传感芯片210的第一面210设置有位于感光区211外围的焊垫212，于本实施例中，影像传感芯片210上设置有：位于影像传感芯片210第二面210b向第一面210a延伸上的通孔，通孔的位置与焊垫212的位置相对应，通孔暴露出焊垫212；位于影像传感芯片210第二面210b和通孔中的绝缘层213；位于通孔中的金属布线层214，金属布线层214与焊垫212电连接并延伸至影像传感芯片210第二面210b上；位于影像传感芯片210第二面210b侧的阻焊层215，阻焊层215上设置有开孔，开孔底部暴露出金属布线层214；位于开孔中的焊接凸起216，焊接凸起216与金属布线层214电连接。如此，使得焊垫212通过金属布线层214与焊接凸起216实现电连接，且利用焊接凸起216与外部其他电路电连接实现影像传感芯片210与外部其他电路的电连接。

更进一步的，光吸收层511覆盖影像传感芯片210的侧壁和第二面210b并暴露焊接凸起216，进一步提升了影像传感芯片封装结构的气密性能。

对应的，本发明实施例提供了影像传感芯片封装方法，用于形成如图2所示的影像传感芯片封装结构。请参考图3至图9，为本发明优选实施例封装过程中形成的中间结构示意图。

首先，参考图3和图4，提供晶圆200，其中，图3为晶圆200的俯视结构示意图，图4为图3沿A-A1的剖视图。

晶圆200具有彼此相对的第一面200a和第二面200b。晶圆200具有多颗阵列排布的影像传感芯片210和位于相邻影像传感芯片210之间的切割道区域220，在完成晶圆200的封装后，沿切割道区域220进行切割，可以形成多个影像传感芯片封装体。

影像传感芯片210具有感光区211和位于感光区211外围的焊垫212。感光区211可以包括多个光电二极管阵列排布，用于将照射至感光区211的光信号转化为电信号。焊垫212作为感光区211内器件与外部电路连接的输入和输出端。影像传感芯片210还可以包括其他功能器件，本发明对此不作限制，只要具有感光功能的半导体芯片即可以认为是本发明所指的影像传感芯片。

需要说明的是，在本发明实施例的封装方法的后续步骤中，为了简单明了起见，仅以图3所示的沿晶圆200的A-A1方向的截面图为例进行说明，在其他区域同步执行相似的工艺步骤。

接着，参考图5，提供透光盖板300，透光盖板300在后续工艺中覆盖于晶圆200的第一面200a，用于对晶圆200上的感光区211进行保护。

由于需要光线透过透光盖板300到达感光区211，因此，透光盖板300采用透光材料，具有高透光性。具体的，透光盖板300的材料可以为无机玻璃、有机玻璃或者其他具有特定强度的透光材料。

同时，为了保证透光盖板300的强度以及透光性能，对基板的厚度选取也有一定的要求，于本实施例中，透光盖板300的厚度范围是50μm～500μm，例如，可以为400μm。

透光盖板300包括彼此相对的第一表面300a与第二表面300b，透光盖板300的两个表面300a和300b均平整、光滑，不会对入射光线产生散射、漫反射等。透光盖板300在后续完成封装并切割之后即作为影像传感芯片210的透光基板330保留下来。

在透光盖板300的第一表面300a形成支撑结构320，支撑结构320与透光盖板300的第一表面300a形成多个阵列排布的空腔，每一空腔对应一个感光区211。

于本实施例中，支撑结构320的材质为感光胶，通过喷涂或者旋涂等工艺在透光盖板300的第一表面300a形成感光胶涂层，然后通过曝光显影工艺对所述感光胶涂层进行图形化形成支撑结构320。在另外的实施例中，支撑结构320的材质还可以为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅等绝缘介质材料，通过沉积工艺形成，后续采用光刻和刻蚀工艺进行图形化形成支撑结构320。

接着，参考图6，将透光盖板300的第一表面300a与晶圆200的第一面200a对位压合，支撑结构320形成的空腔与晶圆200的第一面200a盖合形成收容腔(未标示)，感光区211位于所述收容腔内。

本实施例中，通过粘合层(未示出)将透光盖板300和晶圆200对位压合。例如，可以在支撑结构320的顶表面上形成粘合层，通过丝网印刷或者旋涂工艺形成所述粘合层，再将透光盖板300的第一表面300a与晶圆200的第一面200a对位压合，通过所述粘合层结合。所述粘合层既可以实现粘接作用，又可以起到绝缘和密封作用。所述粘合层可以为高分子粘接材料，例如硅胶、环氧树脂、苯并环丁烯等聚合物材料。

接着，参考图7，对晶圆200进行封装处理。

首先，从晶圆200的第二面200b对晶圆200进行减薄，以便于后续通孔的刻蚀，对晶圆200的减薄可以采用机械研磨、化学机械研磨工艺等；

接着，从晶圆200的第二面200b对晶圆200进行刻蚀，形成通孔(未标示)，所述通孔暴露出焊垫212；

接着，在晶圆200的第二面200b上以及所述通孔中形成绝缘层213，绝缘层213可以为晶圆200的第二面200b提供电绝缘，还可以为所述通孔暴露出的晶圆200的衬底提供电绝缘，绝缘层213的材料可以为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或者绝缘有机树脂，根据绝缘层213的材质选用激光工艺或者曝光显影工艺或者刻蚀工艺使绝缘层213暴露出焊垫212；

接着，在晶圆200的第二面200b以及通孔中形成与焊垫212电连接的金属布线层214，金属布线层214延伸至晶圆200的第二面200b上，金属布线层214经过金属薄膜沉积和对金属薄膜的刻蚀后形成，比如RDL工艺；

接着，在晶圆200的第二面上形成具有开孔(未标示)的阻焊层215，所述开孔暴露出部分金属布线层214的表面，阻焊层215的材质可以为具有感光特性的绝缘胶；

接着，在阻焊层215的表面上形成焊接凸起216，焊接凸起216位于所述开孔中并与金属布线层214电连接，焊接凸起216可以为焊球、金属柱等连接结构，材料可以为铜、铝、金、锡或铅等金属材料。

然后，请参考图8，采用切割工艺将晶圆级的影像传感芯片封装结构切割形成多个封装体，每一封装体具有一颗影像传感芯片210以及一个透光基板330。

请参考图9，为形成光吸收层511的示意图。将多个封装体固定于载板500上，且透光基板330的第二表面320b至于载板500上，透光基板330的第二表面320b紧密贴合在载板500上，避免在后续注塑工艺中光吸收材料污染透光基板330的第二表面320b。

采用注塑工艺将光吸收材料510包围封装体，通过调整注塑的工艺方法以及注塑量等控制光吸收材料对封装体的包围程度，可以仅使得光吸收材料510包围透光基板330的侧壁，可以进一步使得光吸收材料包围支撑结构320的外侧壁。于本实施例中，光吸收材料510包覆透光基板330的侧壁、支撑结构320的外侧壁、影像传感芯片210的侧壁以及影像传感芯片210的第二面并仅暴露出焊接凸起216，方便后续焊接凸起216与其他电路电连接。

随后，待光吸收材料510固化定型之后，采用切割工艺将封装体彼此间分离从而在封装体上形成了光吸收层511，形成如图2所示的影像传感芯片封装结构。

光吸收层511的材质为不透光或者低透光的黑色有机材料，即黑胶。所谓的黑胶为常用于半导体工艺中的黑色环氧树脂。有的黑胶兼具感光特性。

当黑胶具有感光特性时，在注塑工艺时也可以将光吸收材料510覆盖住焊接凸起216，然后通过曝光显影工艺暴露出焊接凸起216，然后再执行切割工艺将彼此通过光吸收材料510相连的封装体分离。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。