[发明专利]芯片级图像传感器封装及相关制造方法

说明书

芯片级图像传感器封装包括半导体衬底、透明衬底、薄膜和多个导电焊盘。半导体衬底具有(i)像素阵列和(ii)围绕像素阵列的外围区域。透明衬底覆盖像素阵列，具有靠近像素阵列的底部衬底表面和与底部衬底表面相对的顶部衬底表面。薄膜位于(i)全部像素阵列和(ii)与像素阵列相邻的外围区域的一部分两者的正上方的顶部衬底表面的区域上。多个导电焊盘中的每一个位于外围区域内并且电连接到像素阵列。多个导电焊盘中的每一个的一部分不是位于薄膜的正下方。

背景技术

大容量产品(例如，平板电脑、移动设备和机动车辆)典型地包括至少一个照相机。该照相机包括图像传感器，该图像传感器通过晶圆级制造工艺在单一图像传感器晶圆上制造，具有数百个另外的相同的图像传感器。一些图像传感器晶圆包括用于保护每个图像传感器的透明层，例如盖玻片。透明层具有在其上方的薄膜光学滤光器，其允许预定的波长范围透过透明层传输到图像传感器中的一个。薄膜光学滤光器容易使透明层翘曲，并且在分割图像传感器晶圆以产生图像传感器管芯时，还易于从透明层层离。

附图说明

图1示出了包括图像传感器管芯的照相机，该图像传感器管芯是芯片级图像传感器封装的实施方案。

图2是在实施方案中经封装的图像传感器晶圆的分解图，其包括多个图1的图像传感器管芯。

图3是图2的经封装的图像传感器晶圆的平面图。

图4是图2的经封装的图像传感器晶圆的截面图。

图5是在实施方案中由图2-4的经封装的图像传感器晶圆的分割得到的芯片级图像传感器封装的截面图。

图6是图5的芯片级图像传感器封装的平面图。

图7是在实施方案中包括图5和6的芯片级图像传感器封装的成像系统的截面图。

图8是在实施方案中示出用于形成芯片级图像传感器封装的方法的流程图。

具体实施方式

图1示出了使场景成像的照相机190。照相机190包括具有像素阵列102的图像传感器100。多个单独的图像传感器100可以通过切割经封装的图像传感器晶圆(例如图2和图3中所示的经封装的图像传感器晶圆200)来获得。图2和图3分别是经封装的图像传感器晶圆200的分解图和平面图。如图3中所示，通过沿着切割平面392切割经封装的图像传感器晶圆200，可以获得多个单独的图像传感器100。在下面的描述中一起最佳地观看图2和图3。

经封装的图像传感器晶圆200包括在图2中所示的在方向298Z上和在平行于两个方向298X和298Y的平面内分离的器件晶圆210和透明晶圆230。方向298X、298Y和298Z相互正交。这里，由以X、Y和Z结尾的附图标记所表示的空间尺寸和距离分别对应于在方向298X、298Y和298Z上的尺寸和距离。

经封装的图像传感器晶圆200还可以包括在器件晶圆210和透明晶圆230之间的间隔件220。器件晶圆210可以由半导体(例如硅、锗、碳化硅或其组合)形成。器件晶圆210包括多个图像传感器管芯212，每个图像传感器管芯包括相应的像素阵列214。每个像素阵列214在垂直于方向298Z的平面中。器件晶圆210具有顶部表面210T，该顶部表面包括其位于图像传感器管芯212之间以及与图像传感器管芯212相邻的区域。相邻的像素阵列214隔开距离214D，该距离其取决于图像传感器类型。距离214D例如在800μm和1800μm之间。

透明晶圆230可以由对可见光和红外光中的至少一种透明的材料形成，例如玻璃或聚合物。这里，可见光是指在0.4μm和0.7μm之间的自由空间波长的电磁辐射。红外光是指在0.7微米和1.0微米之间的自由空间波长的电磁辐射。在此，除非另有说明，在自由空间波长λ₀处具有消光系数κ10^-4的材料在波长λ₀处被认为是透明的。