[发明专利]一种CMOS图像传感器封装结构及其制造方法

权利要求书

1.一种CMOS图像传感器封装结构，其特征在于：其包括硅衬底(200)，所述硅衬底(200)的正面为形成有微镜头(230)、金属互联层(220)和光学交互区(210)的第一表面(201)，所述硅衬底(200)的背面为第二表面(202)；其中光学交互区(210)位于硅衬底(200)正面第一表面(201)的中央，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，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或凹槽结构的第二保护层(240)；硅衬底(200)同玻璃片(250)之间通过聚合物键合胶(255)键合在一起，玻璃片(250)和硅衬底(200)之间设置有通过曝光显影形成的空腔；通过对硅衬底(200)的第二表面(202)进行研磨、蚀刻，对硅衬底(200)进行减薄后暴露出硅通孔(260)；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所述的一种CMOS图像传感器封装结构，其特征在于：所述的保护层材料为氮化硅；所述的聚合物材料包括有树脂、溶剂、感光化合物和添加剂。

3.一种制造权利要求1所述的CMOS图像传感器封装结构的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步：提供硅衬底；

所述硅衬底包括形成有微镜头，集成电路IC和光学交互区的第一表面以及相对于第一表面的第二表面；

第二步：在硅衬底的第一表面蚀刻出TSV孔洞；

在这一步中首先在硅衬底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孔洞内和硅衬底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孔洞内和硅衬底的正面形成一层钝化层，所述钝化层材料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；

通过对硅衬底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实现电性互连；

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；

在硅衬底的第一表面形成第二保护层时，通过曝光显影和蚀刻工艺在硅衬底同玻璃的键合区形成台阶式的突起或凹槽结构的第二保护层；然后在硅衬底的第一表面金属互联层上方安置微镜头；

第七步：硅衬底同玻璃进行键合；

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、等离子清洗等；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件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：对硅衬底第二表面进行研磨蚀刻；

在这一步中，首先对硅衬底的第二表面进行研磨减薄；其次对研磨后的硅衬底的第二表面进行去应力等离子蚀刻，以去除因研磨残留在晶圆内的内应力，减小晶圆的翘曲并暴露出硅通孔；

第九步：制作硅衬底第二表面的线路层；

在这一步中，首先在硅衬底背面沉积一层绝缘层；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；最后在线路层上涂布一层防焊层（SMF）并暴露出焊盘垫并保护形成的线路；

第十步：制作焊球；

通过植球工艺将焊球形成与焊盘垫上。

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，将聚合物胶替换为干膜，所述干膜是包括有自由树脂、溶剂、感光化合物和添加剂的材料，此时省去在聚合物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，减少了工艺流程。