[发明专利]一种晶圆级芯片尺寸封装及其制造方法

权利要求书

1.晶圆级芯片尺寸封装,其特征在于：其包括晶圆（200），所述晶圆（200）的正面为形成图像传感区的第一表面（201），所述晶圆（200）的负面为第二表面（202）；所述晶圆（200）第一表面（201）上的图像传感区自上而下包括：微镜头（230）、金属互联层（220）和光学交互区（210），其中光学交互区（210）位于第一表面（201）的上方，在光学交互区（210）的上方形成有金属互连层（220），微镜头（230）阵列放置在金属互联层（220）上方，金属互联层（220）外侧形成有第一保护层（235）；通过在第一表面（201）制作未穿透硅衬底（200）的硅通孔（260）和重分布层，将光学交互区（210）周围的I/O通过重分布层连接到硅通孔（260）；硅通孔（260）孔壁上制作有作钝化层（265）并用电镀工艺将孔填充；在重分布层上用聚合物材料制作有台阶式突起结构的第二保护层（240）；晶圆（200）的第一表面（201）与玻璃片（250）之间通过聚合物键合胶（255）键合在一起，通过曝光显影工艺在玻璃片（250）和晶圆（200）之间形成空腔；对晶圆（200）的第二表面（202）进行研磨、蚀刻对晶圆（200）进行减薄，然后在第二表面（202）通过蚀刻工艺形成凹槽结构并暴露出硅通孔（260）；通过在硅衬底（200）的第二表面（202）上制作线路层将硅通孔（260）连接到焊盘垫（290）；在线路层上制作防焊层（280）并暴露出焊盘垫（290）以保护第二表面（202）上的线路层；焊球（295）制作在焊盘垫（290）上。

2.根据权利要求1所述的晶圆级芯片尺寸封装，其特征在于：所述的保护层的材料为氮化硅；所述的聚合物材料包括树脂、溶剂、感光化合物和添加剂。

3.根据权利要求1所述晶圆级芯片尺寸封装的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步：提供晶圆；

所述晶圆包括形成有电子器件的第一表面以及相对于第一表面的第二表面，所述的电子器件包括有微镜头，集成电路IC和光学交互区；

第二步：在晶圆的第一表面蚀刻出TSV孔洞；

在这一步中首先在晶圆正面涂布一层光刻胶，经过曝光显影形成蚀刻窗口；采用干法蚀刻工艺形成TSV孔洞；所述的干法蚀刻工艺包括深反应离子刻蚀；

第三步：在TSV孔洞内和晶圆的第一表面形成一层钝化层；

通过采用等离子体化学气相沉积；在TSV孔内和晶圆的第一表面形成一层钝化层，所述钝化层为聚合物电介质材料；

第四步：暴露出光学交互区外围的I/O；

通过对晶圆第一表面沉积的钝化层进行曝光显影形成蚀刻窗口，采用干法蚀刻暴露出光学交互区外围的I/O；

第五步：电镀填充TSV；

通过电镀工艺将形成的TSV孔洞填充并覆盖第一表面，从而使硅通孔（TSV）同光学交互区外围的I/O相连接形成重分布层（RDL），实现电性互连；

第六步：形成保护层并安置微镜头；

在晶圆的第一表面形成保护层，通过曝光显影和蚀刻工艺在晶圆同玻璃的键合区形成台阶式的突起或凹槽结构；然后在晶圆的第一表面金属互联层上方安置微镜头；

第七步：晶圆同玻璃进行键合；

在这一步中，首先将聚合物间隔胶涂布在经过前处理清洗过的玻璃表面，预处理清洗包括酸洗中和、等离子清洗；然后经过曝光显影等工艺在聚合物胶上形成空腔；最后通过在聚合物间隔胶表面涂布一层树脂胶并利用键和机台将硅衬底同玻璃进行键合；

第八步：对晶圆第二表面进行研磨蚀刻；

在这一步中，首先对晶圆的第二表面进行研磨减薄；其次对研磨后的晶圆的第二表面进行去应力等离子蚀刻；最后对晶圆的第二表面进行蚀刻以形成凹槽结构并暴露出硅通孔；

第九步：制作晶圆第二表面的线路层；

在这一步中，首先在晶圆第二表面沉积一层钝化层；然后通过溅射一层金属并将其图案化形成以形成线路层和焊盘垫；最后在线路层上覆盖一层防焊层并暴露出焊盘垫并保护形成的线路；

第十步：制作焊球并切割；

将焊球形成与焊盘垫上，然后对晶圆沿着切割道进行切割以形成单颗芯片的封装。

4.根据权利要求3所述的制作方法，其特征在于：在所述的第七步中，聚合物胶替换为干膜，所述干膜是包括树脂、溶剂、感光化合物和添加剂的材料，省去在聚合物间隔胶表面通过涂粘接胶这一步工艺来完成同晶圆的键合，所用的干膜不经涂粘接胶便直接同晶圆进行键合，减少工艺流程。