[发明专利]一种晶圆级芯片尺寸封装及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种晶圆级芯片尺寸封装和一种制造所述晶圆级芯片尺寸封装的方法。所述的封装结构以及制造方法可以优选地用于图像传感器或MEMS器件。

背景技术

晶圆级封装（WLP）是IC封装方式的一种，作为一种先进的封装技术，其所有的工艺步骤都是在晶圆被切片之前制作完成。晶圆级芯片尺寸封装（WLCSP）是将晶圆级封装（WLP）和芯片尺寸封装（CSP）结合在一起，在对晶圆的前道工艺制作完成后，直接对晶圆进行晶圆级的封装，并在晶圆上进行互连凸点和测试。正是由于这种封装不同于传统的封装方式（先切割再封测），晶圆级芯片尺寸封装（WLCSP）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。此外由于塑料封装型式（如PBGA）由于其模塑料会对MEMS组建的可动部分与光学传感器造成损害，因此MEMS组件也多采用晶圆级封装，这也成为推动晶圆级封装增长的动力来源。

图像传感器是一种半导体模块，是一种将光学图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，或用于将图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。图像传感器如今主要分为电荷耦合器件（CCD）和CMOS图像传感器（CIS,CMOS Image Sensor）。虽然CCD图像传感器在图像质量以及噪声等方面优于CMOS图像传感器，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图像传感器具备功耗低、电容、电感和寄生延迟降低等优点。

图1所示为一款传统的CMOS图像传感器（CIS）的封装示意图。所示CMOS传感器通包括：陶瓷基底2，在陶瓷基底2顶部表面上安装的集成电路（IC）4，粘接剂层3位于集成电路（IC）4和陶瓷基底2之间。在集成电路4（IC）表面上有制作好的IC表面的焊盘6，通过引线7同陶瓷基底2上的基底表面的焊盘8相连接。图像感光区5位于集成电路4（IC）的顶部，图像感光区5包括能够接受光线产生电信号的光学交互元件（如光敏电二极管，photodiode）阵列。同所述光学交互元件相对应的玻璃透镜10被安装到框架1上，框架1通过粘接剂9同陶瓷基底2连接。

图1所示的CMOS传感器结构有很多可以改进的方面。第一，由于该封装使用了体积庞大的玻璃透镜10，这对减小封装的体积极为不利，因此可以通过采用微透镜来减小封装的体积。第二，可以通过在晶圆正面制作重分布层（RDL）将IC边缘的I/O同基底表面的焊盘8相连接，这样可以进一步的减小封装结构的尺寸。第三，所示封装结构不能够用成本更低的晶圆级加工和表面安装技术。

随着CMOS技术的日益发展，集成度也越来越高，这就使得图像传感区的面积越来越来以实现更大面积的感光区域。而对于采用玻璃同晶圆键合这种CIS封装结构，更大的观光区面积会导致玻璃同硅衬底之间的分层现象也越来越严重。

为解决以上问题，本发明提供了一种晶圆级芯片尺寸封装。通过在玻璃同晶圆之间的键合区域设置台阶式的突起结构，增强晶圆同玻璃之间的键合可靠性，从而改善了现有封装结构中玻璃和硅衬底之间的分层问题，提高了封装可靠性，同时使该封装结构适合更大尺寸的芯片尺寸封装。同时本发明的实施方式还提供了一种所述晶圆级芯片尺寸封装的制造方法，通过蚀刻晶圆表面形成沟槽结构，降低了对高深宽比硅通孔（TSV）的需求，在提高产品可靠性的同时降低了生产成本。

发明内容

本发明的第一方面是：基于当前适用于CMOS图像传感器的晶圆级芯片尺寸封装（WLCSP），针对在芯片尺寸逐渐增大时玻璃同晶圆之间容易产生分层的问题，提供了一种改进的WLCSP封装结构，用以改善该分层问题，提高封装的可靠性。