專利名稱：圖像傳感器的階梯式封裝及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微電子器件的封裝，且更特別地涉及光學(xué)半導(dǎo)體器件的封裝。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體器件的趨勢是更小的集成電路(IC)器件(也稱作芯片)、以更小的封裝體封裝(其保護(hù)芯片而同時提供片外信號連接性)。一個實例是圖像傳感器，其是包括將入射光變換成電信號的光電檢測器(其準(zhǔn)確地反映具有良好空間分辨率的入射光的強(qiáng)度和顏色信息)的IC器件。目前，板上芯片(C0B-其中裸片被直接安裝在印刷電路板上)和謝爾卡斯(Shellcase)晶片級CSP(其中晶片被層疊在兩個玻璃薄片之間)是用來構(gòu)造圖像傳感器模塊(例如用于移動器件照相機(jī)、光學(xué)鼠標(biāo)等)的主流的封裝和裝配工藝。然而，隨著使用較 高像素圖像傳感器，由于針對封裝8和12英寸圖像傳感器晶片的投資支出、裝配限制、尺寸限制(該要求是對于較低剖面器件的)以及產(chǎn)率問題，COB和Shellcase WLCSP裝配變得愈加困難。例如，Shellcase WLCSP技術(shù)包括在晶片被單體化成獨(dú)立的封裝芯片之前在晶片上封裝圖像傳感器，意味著來自每個晶片的有缺陷的那些芯片在它們可被測試之前仍然被封裝(其抬高了成本)。存在對用于諸如已經(jīng)被單體化和測試的圖像傳感器的芯片的改進(jìn)的封裝和封裝技術(shù)的需要，并且其提供節(jié)省成本和可靠的低剖面封裝解決方案(即提供必要的機(jī)械支持和電連接性)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個方面是圖像傳感器封裝，該圖像傳感器封裝包括具有相對的第一和第二表面的晶體裝卸器，該裝卸器包括形成在第一表面中的腔體和從腔體的側(cè)壁延伸的至少一個臺階，其中腔體以孔的形式終止在第二表面；安裝到第二表面并在孔上延伸且覆蓋該孔的蓋子，其中該蓋子對于至少一個范圍的光波長是光學(xué)透明的；和傳感器芯片，其被布置在腔體中并被安裝到該至少一個臺階。該傳感器芯片包括具有前和后相對表面的基板，形成在前表面處的多個光電檢測器，和形成在前表面處的多個接觸焊盤，所述多個接觸焊盤被電耦合到所述光電檢測器。在本發(fā)明的另一個方面中，圖像傳感器封裝包括具有相對的第一和第二表面的裝卸器和傳感器芯片。該裝卸器對于至少一個范圍的光波長是光學(xué)透明的，包括在第一表面中形成的腔體，該腔體沒有到達(dá)第二表面，其中該腔體包括從腔體的側(cè)壁延伸的至少一個臺階。傳感器芯片被布置在腔體中并被安裝到該至少一個臺階。該傳感器芯片包括具有前和后相對表面的基板，形成在前表面處的多個光電檢測器，和形成在前表面處的多個接觸焊盤，所述多個接觸焊盤被電耦合到所述光電檢測器。在本發(fā)明的又一個方面中，形成圖像傳感器封裝的方法包括提供具有相對的第一和第二表面的晶體裝卸器；在第一表面中形成腔體，該腔體具有從腔體的側(cè)壁延伸的至少一個臺階，其中該腔體以孔的形式終止在第二表面；將蓋子安裝到第二表面，該蓋子在孔上延伸且覆蓋該孔，其中該蓋子對于至少一個范圍的光波長是光學(xué)透明的；以及將傳感器芯片安裝到腔體中并安裝到該至少一個臺階。該傳感器芯片包括具有前和后相對表面的基板，形成在前表面處的多個光電檢測器，和形成在前表面處的多個接觸焊盤，所述多個接觸焊盤被電耦合到所述光電檢測器。在本發(fā)明的又一個方面中，形成圖像傳感器封裝的方法包括提供具有相對的第一和第二表面的裝卸器；在第一表面中形成腔體，該腔體沒有到達(dá)第二表面，其中該腔體包括從腔體的側(cè)壁延伸的至少一個臺階，并且其中該裝卸器對于至少一個范圍的光波長是光學(xué)透明的；以及將傳感器芯片安裝到腔體中并安裝到該至少一個臺階。該傳感器芯片包括具有前和后相對表面的基板，形成在前表面處的多個光電檢測器，和形成在前表面處的多個接觸焊盤，所述多個接觸焊盤被電耦合到所述光電檢測器。本發(fā)明的其他目的和特征將通過閱覽說明書、權(quán)利要求和附圖而變得明顯。


圖1A-1E是半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的截面?zhèn)纫晥D，其依次示出了用于圖像傳感器芯片的封裝結(jié)構(gòu)的加工過程中的各步驟。圖2A-2G是半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的替換實施例的截面?zhèn)纫晥D，其依次示出了用于圖像傳感器芯片的封裝結(jié)構(gòu)的加工過程中的各步驟。圖3是圖2G的實施例的截面?zhèn)纫晥D，但是對于半導(dǎo)體孔、蓋子和互連中的導(dǎo)電材料具有修改的配置。圖4是半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的第二個替換實施例的截面?zhèn)纫晥D。圖5是半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的第三個替換實施例的截面?zhèn)纫晥D。圖6是圖2G的實施例的截面?zhèn)纫晥D，但是具有BSI型傳感器。
具體實施例方式本發(fā)明是對于圖像傳感器來說理想的晶片級、低應(yīng)力封裝解決方案。低應(yīng)力封裝解決方案的形成如下所述。該形成工藝開始于晶體裝卸器6，晶體裝卸器6分別包括頂和底表面8和10。腔體12形成在裝卸器6的底表面10中，如圖IA所示。腔體12可以通過使用激光、等離子體刻蝕工藝、噴砂工藝、機(jī)械研磨工藝或任何其他類似的方法來形成。優(yōu)選地，腔體12通過光刻等離子體刻蝕來形成，該光刻等離子體刻蝕包括在裝卸器6上形成光致抗蝕劑層、對光致抗蝕劑層圖案化以露出裝卸器6的選擇部分以及然后執(zhí)行等離子體刻蝕工藝(例如，使用SF6等離子體)以去除裝卸器6的露出部分以形成腔體12。優(yōu)選地，腔體12不延伸超過晶體基板厚度的3/4，或至少在腔體的最大深度部分處保留約50 的最小厚度。等離子體刻蝕可以是各向異性的、錐形的、各向同性的、或其組合。如所示出的，等離子體刻蝕是錐形的，其中腔體側(cè)壁14具有遠(yuǎn)離垂直位置約5度的角度(即側(cè)壁14向內(nèi)地隨深度延伸)。然后，通過上面列舉的用于形成腔體12的技術(shù)中的任一個，形成穿過晶體裝卸器6的變薄部分(從腔體12穿過頂表面8)的孔16?？?6的橫向尺寸(即直徑)小于腔體12的那些橫向尺寸，導(dǎo)致形成階梯式側(cè)壁14(即具有向著孔16的中心伸出的臺階18，其中臺階18包括在基本上垂直延伸的表面處終止的基本上橫向延伸的表面)。優(yōu)選地，臺階18圍繞腔體12的周線是連續(xù)的(即臺階18采用限定孔16的環(huán)形肩的形式)。然而，多個分立的臺階18可以在分立的位置形成為朝向孔16的中心向內(nèi)延伸。為了確保穿過孔16的合適的成像，孔16的尺寸規(guī)格優(yōu)選稍大于(例如至少50 ym)傳感器芯片(在下面描述)的成像面積。所得到的結(jié)構(gòu)在圖IA中示出。接下來，隔離(電介質(zhì))層20被形成在底表面10和腔體側(cè)壁14和臺階18上。層20可以是氧化硅、氮化硅、環(huán)氧基、聚酰亞胺、樹脂、FR4、或任何其它適合的電介質(zhì)材料。優(yōu)選地，層20是至少0. I 的厚度，且使用任何傳統(tǒng)的電介質(zhì)層沉積技術(shù)(其是本領(lǐng)域中公知的)形成。然后，導(dǎo)電層22被形成在層20上。導(dǎo)電層22可以是Cu、Cu/Ni/Au、Cu/Au、Ti/Cu/Au、Al/Ni/Cu或另外的其它公知的導(dǎo)電材料。接下來，執(zhí)行光刻步驟以去除層22的直接鄰近于底表面10的外部邊緣、臺階18的內(nèi)部邊緣(鄰近孔16)的那些部分，以及上述 的選擇部分以形成多個分立的跡線23，每個跡線23從臺階18延伸到底表面10。所得到的結(jié)構(gòu)在圖IB中示出。電介質(zhì)層24被形成在導(dǎo)電層22 (和隔離層20的暴露部分)上。層24可以是氧化硅、氮化硅、環(huán)氧基、聚酰亞胺、樹脂、FR4、或任何其它適合的電介質(zhì)材料。優(yōu)選地，層24是至少0.1 的厚度，且使用任何適當(dāng)?shù)碾娊橘|(zhì)層沉積技術(shù)(其是本領(lǐng)域中公知的)形成，例如電化學(xué)沉積、層壓、噴射或旋涂等。接下來，執(zhí)行光刻步驟以去除臺階18和底表面10上的層24的選擇部分以暴露導(dǎo)電層22的選擇部分(即每個跡線23的端部)。導(dǎo)電層22的選擇性暴露的部分分別形成接觸焊盤26/28。所得到的結(jié)構(gòu)在圖IC中示出。接下來，SMT (表面安裝)互連30被形成在接觸焊盤28上。SMT互連可以是BGA型，且使用焊料合金的絲網(wǎng)印刷工藝、或通過植球工藝、或通過電鍍工藝形成。BGA(球柵陣列)互連是通常通過焊接或部分熔融金屬球到接合焊盤上形成的、用于與對等導(dǎo)體形成物理和電接觸的圓形導(dǎo)體?？商鎿Q地，SMT互連可以是導(dǎo)電金屬柱(例如銅)。蓋子32被附加到裝卸器6的頂表面8，優(yōu)選地利用粘結(jié)劑34。蓋子32延伸跨過孔16并且優(yōu)選地密封孔16，且對于至少一個范圍的光波長(例如用于照相機(jī)應(yīng)用的可見光)是光學(xué)透明的。在優(yōu)選的實施例中，蓋子32由玻璃或聚合物制成，具有至少25 iim的厚度。蓋子32可包括抗反射和/或抗紅外的涂層。所得到的結(jié)構(gòu)在圖ID中示出。傳感器芯片36被插入腔體12中并被安裝到臺階18。傳感器芯片36包括基板38，在基板38上形成多個光電檢測器40 (和支持電路)以及接觸焊盤42。光電檢測器40 (和支持電路)以及接觸焊盤42如圖IE所示被形成在基板38的面向上的(前)表面處。接觸焊盤42電連接到光電檢測器40(和/或它們的支持電路)用于提供片外信號發(fā)送。每個光電檢測器40將光能轉(zhuǎn)換成電壓信號?？砂ㄐ酒系母郊与娐?，用以放大電壓，和/或?qū)⑵滢D(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。濾色器44和微透鏡46被安裝在光電檢測器40上。這種類型的圖像傳感器是本領(lǐng)域公知的，因此并不在這里做進(jìn)一步的描述。傳感器芯片36通過倒裝芯片連接器48與裝卸器6機(jī)械地和電氣地連接，倒裝芯片連接器48將每個接觸焊盤42 (在傳感器芯片36上)與接觸焊盤26 (在臺階18上)中的一個電連接。連接器48的實例包括BGA、Au柱形凸塊和導(dǎo)電膏?？蛇x的密封(電介質(zhì))材料可被用來填充腔體12，且因此將傳感器芯片36密封在其中。所得到的結(jié)構(gòu)在圖IE中示出。圖IE的封裝的傳感器芯片組件提供了許多優(yōu)點。第一，給晶體裝卸器6提供階梯式腔體(即傳感器芯片36被安裝到的橫向延伸的臺階18)提供了優(yōu)良的機(jī)械性能和電穩(wěn)定性、和用于安裝和電連接傳感器芯片36到裝卸器6的可靠技術(shù)。第二，通過形成在裝卸器6上的導(dǎo)電層22來可靠地提供片外連接性。第三，通過提供與完成的傳感器芯片36分離的封裝結(jié)構(gòu)，傳感器芯片36可以在安裝之前被完全地測試，因此節(jié)省了封裝原來是有缺陷的傳感器芯片的成本。第四，將腔體12的側(cè)壁形成為傾斜的潛在地減小了可能由90度拐角造成的在晶體裝卸器上的損害性誘生應(yīng)力。第五，腔體12的傾斜的側(cè)壁還意味著不存在負(fù)角度區(qū)域，該負(fù)角度區(qū)域可能在形成于其上的材料層中導(dǎo)致產(chǎn)生間隙。第六，通過首先形成隔離層20，并然后在其上形成金屬化層22，避免了金屬擴(kuò)散到晶體裝卸器6中。第七，用蓋子32密封孔16，微透鏡46被保護(hù)而免于污染，同時允許光穿過蓋子32并到達(dá)傳感器芯片36。第七，為了更好的器件保護(hù)和可靠性，傳感器36可被密封在裝卸器6中。第八，封裝結(jié)構(gòu)可被用于多個部件的并排集成，諸如在一個SMT可兼容的封裝中的支持處理器和存儲器芯片與背面照射的圖像傳感器的集成，而不增加封裝的總高度。圖2A-2G示出了第一替換實施例的形成，其中在晶體裝卸器6被處理以形成腔體12、孔16和臺階18 (使用與上面關(guān)于圖IA所描述的相同的工藝步驟)之前，蓋子32被安 裝到晶體裝卸器6 (如圖2A所示)。所得到的結(jié)構(gòu)在圖2B中示出。然后傳感器36被插入腔體12，并通過電介質(zhì)安裝材料60 (例如環(huán)氧樹脂、膠帶等)安裝到臺階18，如圖2C所示。在這點上，裝卸器6的高度可以通過硅刻蝕被降低，其去除了裝卸器6的底部部分以致于其底表面10與傳感器芯片的背表面一般高。然后電介質(zhì)材料62被形成在底表面10上和腔體12中，其將傳感器芯片36密封在腔體12中。所得到的結(jié)構(gòu)在圖2D中示出。然后孔64被形成為穿過電介質(zhì)材料62并進(jìn)入傳感器芯片基板38以暴露接觸焊盤42?？?4可以通過對于較大尺寸的孔64使用CO2激光器(例如光斑尺寸約70 y m)或?qū)τ谳^小尺寸的孔64 (例如直徑小于50 u m)使用UV激光器(例如在355nm波長處光斑尺寸約20iim)來形成?？梢允褂迷谛∮?40ns的脈沖長度的介于10和50kHz之間的激光脈沖頻率。孔64的剖面可以是錐形的，在形成孔64所穿過的表面處具有較大的尺寸。優(yōu)選地，最小和最大孔直徑分別是大約5到250 u m,且側(cè)壁的角度相對于垂直于形成孔64所穿過的表面的方向在0°和45°之間(即，因此孔64在接觸焊盤42處具有較小的截面尺寸)。絕緣層66通過薄膜涂布(例如噴射、旋涂和/或電化學(xué)沉積)和光刻工藝被形成在孔64的側(cè)壁上。所得到的結(jié)構(gòu)在圖2E中示出。接下來，導(dǎo)電材料層68被沉積在電介質(zhì)材料層62上，其還用導(dǎo)電材料填充孔64。導(dǎo)電材料層68優(yōu)選是例如銅、鎢、鋁、鋁銅合金等的金屬材料。接下來，光刻工藝被執(zhí)行以選擇性地去除導(dǎo)電層68的部分，留下扇入/扇出互連70，其均電連接到接觸焊盤42中的一個。所得到的結(jié)構(gòu)在圖2F中示出。電介質(zhì)(絕緣)材料層72被形成在層62和互連70上。接下來，光刻工藝被執(zhí)行以選擇地去除電介質(zhì)層72在互連70上的那些部分，由此暴露互連70。接下來，SMT互連30形成在互連70上，優(yōu)選采用BGA型互連的形式。所得到的結(jié)構(gòu)在圖2G中示出。在圖2G的實施例的情況下，片外導(dǎo)電性從傳感器芯片接觸焊盤42、通過導(dǎo)電材料67穿過傳感器芯片基板38被路由到SMT互連30。除了上面列舉的優(yōu)點之外，該結(jié)構(gòu)還能夠?qū)崿F(xiàn)較高水平的布線和較短的互連，其將幫助改進(jìn)電性能和減少功率消耗。
關(guān)于圖2G的實施例，應(yīng)當(dāng)注意到在形成導(dǎo)電層68的過程中，不需要填充孔64，而是可以沿著孔64的側(cè)壁形成導(dǎo)電層，如圖3所示。在圖3中還示出了沒有與孔64對準(zhǔn)的互連30 (即被示為扇出互連)，和具有比裝卸器6小的橫向尺寸的蓋子32。圖4示出了第二個替換實施例，其中蓋子32被集成地形成為光學(xué)透明裝卸器6的一部分。代替形成從腔體12延伸到裝卸器6的頂表面8的孔16，腔體12延伸超越臺階18足夠遠(yuǎn)以容納濾色器44和微透鏡46。在這個實施例中，裝卸器6優(yōu)選由無定形(非晶)玻璃制成。裝卸器6的單片(單個材料)結(jié)構(gòu)通過保護(hù)傳感器芯片36免受濕氣和不期望的有機(jī)材料的影響而能夠?qū)崿F(xiàn)較高水平的氣密性控制的工作環(huán)境。對浸入液體或高濕度環(huán)境中的封裝，濕氣滲透是常見的失效模式。封裝內(nèi)部的濕氣可引起在器件的有源區(qū)域上的冷凝，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)腐蝕和/或退化的性能。此外，該結(jié)構(gòu)還消除了對氣密密封腔體的需要，并由此比使用高溫陽極、熔融、焊料等的結(jié)合工藝的結(jié)構(gòu)具有更高的耐性和可靠性。
圖5示出了第三個替換實施例，其包括用于傳感器芯片36的集成處理器。第二腔體82形成在裝卸器6中，橫向上鄰近腔體12，(采用與用來形成腔體12的相同方式)。然后，第二芯片(例如處理器IC芯片)84被插入第二腔體82中。IC芯片84包括處理器集成電路86，用于處理來自傳感器芯片36的信號。該IC芯片84包括在其前表面上暴露的導(dǎo)電接觸焊盤88，用于在芯片上和芯片外傳送信號。該IC芯片84通過電介質(zhì)材料62被密封在第二腔體82中。暴露接觸焊盤88的孔90以與孔64相同的方式被形成為穿過電介質(zhì)材料62。孔90可被填充有導(dǎo)電材料68，且SMT互連30形成在其上，如上面描述的和圖5中所示的。圖5中的實施例的優(yōu)點是其為傳感器芯片36和處理器芯片84提供了共封裝。處理芯片84包括硬件處理器和軟件算法的組合，其共同構(gòu)成用于從單個光電檢測器40收集亮度和色度信息并使用其來為每個像素計算/內(nèi)插正確的顏色和亮度值的圖像處理器。圖像處理器估算給定像素的顏色和亮度數(shù)據(jù)，將它們與來自相鄰像素的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較且然后使用去馬賽克算法以從不完整的顏色樣品重構(gòu)全色圖像，且產(chǎn)生用于該像素的適當(dāng)亮度值。圖像處理器還評估完整圖片且校正銳度并減小圖像的噪聲。圖像傳感器的演變導(dǎo)致圖像傳感器中的日益更高的像素計數(shù)，以及諸如自動聚焦、縮放、紅眼消除、人臉跟蹤等的附加照相機(jī)功能性，這要求可以以更高速度操作的更強(qiáng)大的圖像傳感器處理器。攝影師不希望在他們可以實施拍攝之前等待照相機(jī)的圖像處理器完成其工作，他們甚至不想告知某些處理正在照相機(jī)內(nèi)部進(jìn)行。因此，圖像處理器必須被優(yōu)化以在相同或者甚至更短的時間周期內(nèi)處理更多的數(shù)據(jù)。上面描述的且在圖1-5中示出的傳感器芯片36是前面照射(FSI)型傳感器，其中光電檢測器40、支持電路和接觸焊盤42、濾色器和微透鏡被形成在芯片的前表面上，且光電檢測器40被定向成捕獲/測量入射到芯片的前表面的光。然而，背面照射(BSI)型傳感器也是公知的，其中光電檢測器被配置成捕獲/測量進(jìn)入芯片的背表面的光，由此光穿過硅基板且到達(dá)光電檢測器。濾色器44和微透鏡46被安裝到芯片的背表面。BSI傳感器的優(yōu)點在于，假定電路層通常比光電檢測器更靠近芯片的前表面，當(dāng)光從背表面進(jìn)入時該電路被省略。上述的封裝技術(shù)可以如圖6中所示地使用BSI型傳感器芯片實現(xiàn)，其中背表面(代替了前表面)被安裝到臺階18，且孔64僅延伸穿過電介質(zhì)層62以暴露接觸焊盤42 (不需要孔延伸進(jìn)入基板)。
應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于上面描述和此處示出的(一個或多個)實施例，而是涵蓋落在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的任何和所有變型。例如，此處對于本發(fā)明的引用并不旨在限制任何權(quán)利要求或權(quán)利要求術(shù)語的范圍，而是相反僅引用可以被一個或多個權(quán)利要求覆蓋的一個或多個特征。上述的材料、工藝和數(shù)值示例僅是示例性的，且不應(yīng)認(rèn)為限制了權(quán)利要求。而且，從權(quán)利要求和說明書顯見，并不是所有方法步驟必須以示出或要求保護(hù)的確切順序執(zhí)行，而是以允許本發(fā)明的圖像傳感器封裝的適當(dāng)形成的任何順序單獨(dú)或同時執(zhí)行。單層材料可以形成為這種或類似材料的多層，且反之亦然。應(yīng)當(dāng)注意，如這里使用的術(shù)語“上方”和“上”均包括性地包括“直接位于…上”(沒有布置于其間的中間材料、元件或空間)和“間接位于…上”(有布置于其間的中間材料、元件或空間)。同樣，術(shù)語“鄰近”包括“直接鄰近”(沒有布置于其間的中間材料、元件或·空間)和“間接鄰近”(有布置于其間的中間材料、元件或空間)，“安裝到”包括“直接安裝至IJ” (沒有布置于其間的中間材料、元件或空間)和“間接安裝到”(有布置于其間的中間材料、元件或空間)，且“電耦合”包括“直接電偶合到”(其間沒有把元件電連接在一起的中間材料或元件)和“間接電耦合到”(其間有把元件電連接在一起的中間材料或元件)。例如，“在基板上方”形成元件可以包括直接在基板上形成元件，其間沒有中間材料/元件，也可以在基板上間接形成元件，其間具有一個或多個中間材料/元件。
權(quán)利要求
1.一種圖像傳感器封裝，包括 具有相對的第一和第二表面的晶體裝卸器，該裝卸器包括形成在第一表面中的腔體和從腔體的側(cè)壁延伸的至少一個臺階，其中腔體以孔的形式終止在第二表面； 安裝到第二表面并在孔上延伸且覆蓋該孔的蓋子，其中該蓋子對于至少一個范圍的光波長是光學(xué)透明的；和 傳感器芯片，其被布置在腔體中并被安裝到該至少一個臺階，其中該傳感器芯片包括: 具有如和后相對表面的基板， 形成在前表面處的多個光電檢測器，和 形成在前表面處的多個接觸焊盤，所述多個接觸焊盤被電耦合到所述光電檢測器。
2.如權(quán)利要求I所述的圖像傳感器封裝，其中傳感器芯片的前表面被安裝到該至少一個臺階。
3.如權(quán)利要求I所述的圖像傳感器封裝，其中傳感器芯片的背表面被安裝到該至少一個臺階。
4.如權(quán)利要求2所述的圖像傳感器封裝，進(jìn)一步包括 多個導(dǎo)電跡線，其每個沿著該至少一個臺階、腔體的側(cè)壁和第一表面延伸，并且與該至少一個臺階、腔體的側(cè)壁和第一表面絕緣；以及 布置在基板前表面和該至少一個臺階之間的多個電連接器，其中電連接器中的每一個被電連接在跡線中的一個和接觸焊盤中的一個之間。
5.如權(quán)利要求2所述的圖像傳感器封裝，進(jìn)一步包括 布置在腔體中并將傳感器芯片密封在腔體中的電介質(zhì)材料。
6.如權(quán)利要求2所述的圖像傳感器封裝，其中，通過沉積在該至少一個臺階和該前表面之間的電介質(zhì)材料，該傳感器芯片被安裝到該至少一個臺階。
7.如權(quán)利要求2所述的圖像傳感器封裝，進(jìn)一步包括 在基板中的多個孔，其每個從該背表面延伸到接觸焊盤中的一個； 在每一個孔中的從該一個接觸焊盤延伸到背表面的導(dǎo)電材料；以及多個表面安裝互連，其每個被布置在第一表面或背表面上方，且每個電連接到在所述孔中的一個中的導(dǎo)電材料。
8.如權(quán)利要求7所述的圖像傳感器封裝，進(jìn)一步包括 在第一和背表面上延伸的電介質(zhì)材料，其將傳感器芯片密封在腔體中，其中該多個孔中的每個延伸穿過電介質(zhì)材料。
9.如權(quán)利要求2所述的圖像傳感器封裝，進(jìn)一步包括 在基板中的多個孔，其每個從該背表面延伸到接觸焊盤中的一個，其中每個孔包括導(dǎo)電材料層，該導(dǎo)電材料層與該一個接觸焊盤電接觸，并且沿著孔的側(cè)壁延伸且與該孔的側(cè)壁絕緣；以及 多個表面安裝互連，其每個被布置在第一表面或背表面上方，且每個電連接到導(dǎo)電材料層中的一個。
10.如權(quán)利要求I所述的圖像傳感器封裝，進(jìn)一步包括 形成在裝卸器的第一表面中的第二腔體；布置在第二腔體中的處理器芯片，該處理器芯片包括 第二基板， 形成在第二基板上的處理電路，以及 形成在第二基板上的、被電耦合到處理電路的多個第二接觸焊盤。
11.如權(quán)利要求10所述的圖像傳感器封裝，進(jìn)一步包括 在裝卸器的第一表面、傳感器芯片和處理器芯片上方延伸的電介質(zhì)材料，其將傳感器芯片密封在腔體中并且將處理器芯片密封在第二腔體中。
12.如權(quán)利要求11所述的圖像傳感器封裝，進(jìn)一步包括 多個第一孔，其每個從傳感器芯片的接觸焊盤中的一個延伸，穿過傳感器芯片基板，且穿過電介質(zhì)材料； 在每個第一孔中的導(dǎo)電材料，其從傳感器芯片的該一個接觸焊盤延伸，穿過傳感器芯片基板且穿過電介質(zhì)材料； 多個第二孔，其每個從處理器芯片的接觸焊盤中的一個延伸且穿過電介質(zhì)材料；以及 在每個第二孔中的導(dǎo)電材料，其從處理器芯片的該一個接觸焊盤延伸且穿過電介質(zhì)材料。
13.如權(quán)利要求12所述的圖像傳感器封裝，進(jìn)一步包括 多個第一表面安裝互連，其每個布置在第一表面或傳感器芯片的上方，且每個電連接到在第一孔中的一個中的導(dǎo)電材料； 多個第二表面安裝互連，其每個布置在第一表面或處理器芯片的上方，且每個電連接到在第二孔中的一個中的導(dǎo)電材料。
14.如權(quán)利要求3所述的圖像傳感器封裝，其中，通過布置在該至少一個臺階和背表面之間的電介質(zhì)材料，傳感器芯片被安裝到該至少一個臺階。
15.如權(quán)利要求3所述的圖像傳感器封裝，進(jìn)一步包括 在第一和前表面上延伸的電介質(zhì)材料，其將傳感器芯片密封在腔體中； 多個孔，其每個延伸穿過電介質(zhì)材料到達(dá)接觸焊盤中的一個； 在每個孔中的、從該一個接觸焊盤延伸的導(dǎo)電材料；以及 多個表面安裝互連，其每個布置在第一表面或前表面的上方，且每個電連接到在所述孔中的一個中的導(dǎo)電材料。
16.一種圖像傳感器封裝，包括 具有相對的第一和第二表面的裝卸器，其中 該裝卸器包括在第一表面中形成的腔體，該腔體沒有到達(dá)第二表面， 該腔體包括從腔體的側(cè)壁延伸的至少一個臺階， 以及該裝卸器對于至少一個范圍的光波長是光學(xué)透明的； 傳感器芯片，該傳感器芯片被布置在腔體中并被安裝到該至少一個臺階，其中該傳感器芯片包括 具有如和后相對表面的基板， 形成在前表面處的多個光電檢測器，和 形成在前表面處的多個接觸焊盤，所述多個接觸焊盤被電耦合到所述光電檢測器。
17.如權(quán)利要求16所述的圖像傳感器封裝，其中，通過沉積在該至少一個臺階和傳感器芯片的前表面之間的電介質(zhì)材料，傳感器芯片的前表面被安裝到該至少一個臺階。
18.如權(quán)利要求17所述的圖像傳感器封裝，進(jìn)一步包括 在基板中的多個孔，其每個從該背表面延伸到接觸焊盤中的一個； 在每一個孔中的、從該一個接觸焊盤延伸到背表面的導(dǎo)電材料；以及多個表面安裝互連，其每個被布置在第一表面或背表面上方，且每個電連接到在所述孔中的一個中的導(dǎo)電材料。
19.如權(quán)利要求18所述的圖像傳感器封裝，進(jìn)一步包括 在第一和背表面上延伸的電介質(zhì)材料，其將傳感器芯片密封在腔體中，其中該多個孔中的每個延伸穿過電介質(zhì)材料。
20.如權(quán)利要求16所述的圖像傳感器封裝，其中裝卸器是無定形的、非晶玻璃。
21.—種形成圖像傳感器封裝的方法，包括 提供具有相對的第一和第二表面的晶體裝卸器； 在第一表面中形成腔體，該腔體具有從腔體的側(cè)壁延伸的至少一個臺階，其中該腔體以孔的形式終止在第二表面； 將蓋子安裝到第二表面，該蓋子在孔上延伸且覆蓋該孔，其中該蓋子對于至少一個范圍的光波長是光學(xué)透明的；以及 將傳感器芯片安裝到腔體中并安裝到該至少一個臺階，其中該傳感器芯片包括 具有如和后相對表面的基板， 形成在前表面處的多個光電檢測器，和 形成在前表面處的多個接觸焊盤，所述多個接觸焊盤被電耦合到所述光電檢測器。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中傳感器芯片的前表面被安裝到該至少一個臺階，該方法進(jìn)一步包括 形成多個導(dǎo)電跡線，其每個沿著該至少一個臺階、腔體的側(cè)壁和第一表面延伸，并且與該至少一個臺階、腔體的側(cè)壁和第一表面絕緣；以及 形成布置在基板前表面和該至少一個臺階之間的多個電連接器，其中電連接器中的每一個被電連接在跡線中的一個和接觸焊盤中的一個之間。
23.如權(quán)利要求21所述的方法，其中傳感器芯片的前表面被安裝到該至少一個臺階，該方法進(jìn)一步包括 形成在基板中的多個孔，其每個從該背表面延伸到接觸焊盤中的一個； 在每一個孔中形成從該一個接觸焊盤延伸到背表面的導(dǎo)電材料；以及形成多個表面安裝互連，其每個被布置在第一表面或背表面上方，且每個電連接到在所述孔中的一個中的導(dǎo)電材料。
24.如權(quán)利要求21所述的方法，其中傳感器芯片的前表面被安裝到該至少一個臺階，該方法進(jìn)一步包括 形成在基板中的多個孔，其每個從該背表面延伸到接觸焊盤中的一個，其中每個孔包括導(dǎo)電材料層，該導(dǎo)電材料層與該一個接觸焊盤電接觸，并且沿著孔的側(cè)壁延伸且與該孔的側(cè)壁絕緣；以及 形成多個表面安裝互連，其每個被布置在第一表面或背表面上方，且每個電連接到導(dǎo)電材料層中的一個。
25.如權(quán)利要求21所述的方法，其中傳感器芯片的前表面被安裝到該至少一個臺階，該方法進(jìn)一步包括 形成在裝卸器的第一表面中形成的第二腔體； 在第二腔體中插入處理器芯片，該處理器芯片包括 第二基板， 形成在第二基板上的處理電路，以及 形成在第二基板上的、被電耦合到處理電路的多個第二接觸焊盤。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，進(jìn)一步包括 形成在裝卸器的第一表面、傳感器芯片和處理器芯片上方延伸的電介質(zhì)材料，其將傳感器芯片密封在腔體中并且將處理器芯片密封在第二腔體中。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，進(jìn)一步包括 形成多個第一孔，其每個從傳感器芯片的接觸焊盤中的一個延伸，穿過傳感器芯片基板,且穿過電介質(zhì)材料； 在每個第一孔中形成導(dǎo)電材料，其從傳感器芯片的該一個接觸焊盤延伸，穿過傳感器芯片基板且穿過電介質(zhì)材料； 形成多個第二孔，其每個從處理器芯片的接觸焊盤中的一個延伸且穿過電介質(zhì)材料；以及 在每個第二孔中形成導(dǎo)電材料，其從處理器芯片的該一個接觸焊盤延伸且穿過電介質(zhì)材料。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，進(jìn)一步包括 形成多個第一表面安裝互連，其每個布置在第一表面或傳感器芯片的上方，且每個電連接到在第一孔中的一個中的導(dǎo)電材料； 形成多個第二表面安裝互連，其每個布置在第一表面或處理器芯片的上方，且每個電連接到在第二孔中的一個中的導(dǎo)電材料。
29.如權(quán)利要求21所述的方法，其中傳感器芯片的背表面被安裝到該至少一個臺階，該方法進(jìn)一步包括 形成在第一和前表面上延伸的電介質(zhì)材料，其將傳感器芯片密封在腔體中； 形成多個孔，其每個延伸穿過電介質(zhì)材料到達(dá)接觸焊盤中的一個； 在每個孔中形成從該一個接觸焊盤延伸的導(dǎo)電材料；以及 形成多個表面安裝互連，其每個布置在第一表面或前表面的上方，且每個電連接到在所述孔中的一個中的導(dǎo)電材料。
30.一種圖像傳感器封裝的方法，包括 提供具有相對的第一和第二表面的裝卸器； 在第一表面中形成腔體，該腔體沒有到達(dá)第二表面，其中該腔體包括從腔體的側(cè)壁延伸的至少一個臺階，并且其中該裝卸器對于至少一個范圍的光波長是光學(xué)透明的；以及將傳感器芯片安裝到腔體中并安裝到該至少一個臺階，其中該傳感器芯片包括 具有如和后相對表面的基板， 形成在前表面處的多個光電檢測器，和 形成在前表面處的多個接觸焊盤，所述多個接觸焊盤被電耦合到所述光電檢測器。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，其中傳感器芯片的前表面通過布置在該至少一個臺階和前表面之間的電介質(zhì)材料而被安裝到該至少一個臺階，該方法進(jìn)一步包括 形成在基板中的多個孔，其每個從該背表面延伸到接觸焊盤中的一個； 在每一個孔中形成從該一個接觸焊盤延伸到背表面的導(dǎo)電材料；以及形成多個表面安裝互連，其每個被布置在第一表面或背表面上方，且每個電連接到在所述孔中的一個中的導(dǎo)電材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及圖像傳感器的階梯式封裝及其制造方法。圖像傳感器封裝包括具有相對的第一和第二表面的晶體裝卸器，以及形成在第一表面中的腔體。至少一個臺階從腔體的側(cè)壁延伸，其中腔體以孔的形式終止在第二表面。蓋子被安裝到第二表面且在孔上方延伸并覆蓋該孔。該蓋子對于至少一個范圍的光波長是光學(xué)透明的。傳感器芯片被布置在腔體中且被安裝到該至少一個臺階。傳感器芯片包括具有前和后相對表面的基板、形成在前表面處的多個光電檢測器以及形成在前表面處的多個接觸焊盤，所述多個接觸焊盤被電耦合到所述光電檢測器。
文檔編號H01L23/28GK102983111SQ20111036193
公開日2013年3月20日 申請日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月2日
發(fā)明者V·奧加涅相 申請人:奧普蒂茲公司