圖像傳感器封裝及其制造方法
【專利摘要】圖像傳感器封裝及其制造方法。一種圖像傳感器封裝包括：晶片，其具有彼此相反的有源側表面和背部表面并且具有設置在所述有源側表面上的鍵合焊盤；穿通孔，其穿透所述晶片并且電連接到所述鍵合焊盤；第一電介質層，其設置在所述穿通孔和所述晶片之間。所述第一電介質層延伸以覆蓋所述晶片的背部表面。重分布線設置在所述第一電介質層上并且電連接到所述穿通孔。所述重分布線延伸到所述晶片的背部表面上的所述第一電介質層上。第二電介質層設置在所述第一電介質層上以覆蓋所述重分布線并且延伸到所述晶片的外側壁上。還提供了相關方法。
【專利說明】圖像傳感器封裝及其制造方法
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求2015年I月22日在韓國知識產權局提交的韓國申請N0.10-2015-0010835的優先權，該專利申請的公開內容的全文以引用方式并入本文中。
技術領域
[0003]本公開的實施方式涉及半導體封裝及其制造方法，更特別地，涉及圖像傳感器封裝及其制造方法。
【背景技術】
[0004]圖像傳感器被廣泛用于在移動電話、計算機、數碼相機、數碼攝錄機等中產生圖像數據。特別地，廣泛采用互補型金屬氧化物半導體(CMOS)圖像傳感器將被物體反射的光轉換成電信號。近來，使用晶圓級封裝技術封裝CMOS圖像傳感器以提高生產良率。另外，已經提出進行各種嘗試以向CMOS圖像傳感器封裝應用硅通孔(TSV)，以改進互連線的設計方案。
【發明內容】
[0005]各種實施方式涉及圖像傳感器封裝及其制造方法。
[0006]根據實施方式，一種圖像傳感器封裝包括圖像傳感器晶片(die)，圖像傳感器晶片具有彼此相反的有源側表面和背部表面。圖像傳感器晶片包括晶片主體部分、比所述晶片主體部分薄的臺階部分、設置在所述有源側表面上的鍵合焊盤。穿通孔穿透所述臺階部分并且電連接到所述鍵合焊盤。第一電介質層設置在所述穿通孔和所述臺階部分之間，所述第一電介質層延伸以覆蓋所述晶片主體部分和所述臺階部分的背部表面。重分布線設置在所述第一電介質層上并且電連接到所述穿通孔。所述重分布線延伸到所述臺階部分的背部表面上設置的第一電介質上。第二電介質層設置在所述第一電介質層上，以覆蓋所述重分布線并且延伸到所述臺階部分的側壁上。所述有源側表面包括圖像傳感器器件區。
[0007]根據另一個實施方式，一種圖像傳感器封裝包括圖像傳感器晶片，圖像傳感器晶片具有彼此相反的有源側表面和背部表面。圖像傳感器晶片包括晶片主體部分、邊緣部分、設置在所述有源側表面上的鍵合焊盤。穿通孔穿透所述邊緣部分并且電連接到所述鍵合焊盤。第一電介質層設置在所述穿通孔和所述邊緣部分之間，所述第一電介質層延伸以覆蓋所述晶片主體部分和所述邊緣部分的背部表面。重分布線設置在所述第一電介質層上并且電連接到所述穿通孔。所述重分布線延伸到所述邊緣部分的背部表面上設置的第一電介質層上。第二電介質層設置在所述第一電介質層上以覆蓋所述重分布線并且延伸到所述邊緣部分的外側壁上。第二電介質層設置在所述第一電介質層上以覆蓋所述重分布線并且延伸到所述邊緣部分的外側壁上。所述有源側表面包括圖像傳感器器件區。
[0008]根據另一個實施方式，一種圖像傳感器封裝包括:晶片，其具有彼此相反的有源側表面和背部表面并且具有設置在所述有源側表面上的鍵合焊盤；穿通孔，其穿透所述晶片并且電連接到所述鍵合焊盤；第一電介質層，其設置在所述穿通孔和所述晶片之間。所述第一電介質層延伸以覆蓋所述晶片的背部表面。重分布線設置在所述第一電介質層上并且電連接到所述穿通孔，所述重分布線延伸到所述晶片的背部表面上的所述第一電介質層上。第二電介質層設置在所述第一電介質層上以覆蓋所述重分布線并且延伸到所述晶片的外側壁上。
[0009]根據另一個實施方式，提供了一種制造圖像傳感器封裝的方法。該方法包括提供包括多個圖像傳感器晶片的晶圓。各圖像傳感器晶片被形成為具有彼此相反的有源側表面和背部表面并且包括晶片主體部分、邊緣部分和有源側表面上的鍵合焊盤。向圖像傳感器晶片的邊緣部分的背部表面應用蝕刻工藝，以在圖像傳感器晶片中的每個中形成臺階部分。將臺階部分圖案化以形成半切溝槽，半切溝槽具有與臺階部分的外側壁對應的側壁。在晶片主體部分、臺階部分和鍵合焊盤上，形成第一電介質層。將所述第一電介質層圖案化，以暴露鍵合焊盤。在第一電介質層上形成與鍵合焊盤連接的穿通孔和重分布線。在第一電介質層上形成覆蓋重分布線、穿通孔和臺階部分的外側壁的第二電介質層。
[0010]根據另一個實施方式，提供了一種包括半導體封裝的電子系統。該半導體封裝包括圖像傳感器晶片，所述圖像傳感器晶片具有彼此相反的有源側表面和背部表面。所述圖像傳感器晶片包括晶片主體部分、比所述晶片主體部分薄的臺階部分、設置在所述有源側表面上的鍵合焊盤。穿通孔穿透所述臺階部分并且電連接到所述鍵合焊盤。第一電介質層設置在所述穿通孔和所述臺階部分之間，所述第一電介質層延伸以覆蓋所述晶片主體部分和所述臺階部分的背部表面。重分布線設置在所述第一電介質層上并且電連接到所述穿通孔。所述重分布線延伸到所述臺階部分的背部表面上設置的第一電介質層上。第二電介質層設置在所述第一電介質層上，以覆蓋所述重分布線并且延伸到所述臺階部分的側壁上。所述有源側表面包括圖像傳感器器件區。
[0011]根據另一個實施方式，提供了一種包括半導體封裝的電子系統。該半導體封裝包括圖像傳感器晶片，所述圖像傳感器晶片具有彼此相反的有源側表面和背部表面。所述圖像傳感器晶片包括晶片主體部分、邊緣部分、設置在所述有源側表面上的鍵合焊盤。穿通孔穿透所述邊緣部分并且電連接到所述鍵合焊盤。第一電介質層設置在所述穿通孔和所述邊緣部分之間，所述第一電介質層延伸以覆蓋所述晶片主體部分和所述邊緣部分的背部表面。重分布線設置在所述第一電介質層上并且電連接到所述穿通孔。所述重分布線延伸到所述邊緣部分的背部表面上設置的所述第一電介質層上。第二電介質層設置在所述第一電介質層上以覆蓋所述重分布線并且延伸到所述邊緣部分的外側壁上。第二電介質層設置在所述第一電介質層上以覆蓋所述重分布線并且延伸到所述邊緣部分的外側壁上。所述有源側表面包括圖像傳感器器件區。
[0012]根據另一個實施方式，提供了一種包括半導體封裝的電子系統。該半導體封裝包括:晶片，其具有彼此相反的有源側表面和背部表面并且具有設置在所述有源側表面上的鍵合焊盤；穿通孔，其穿透所述晶片并且電連接到所述鍵合焊盤；第一電介質層，其設置在所述穿通孔和所述晶片之間。所述第一電介質層延伸以覆蓋所述晶片的背部表面。重分布線設置在所述第一電介質層上并且電連接到所述穿通孔，所述重分布線延伸到所述晶片的背部表面上的第一電介質層上。第二電介質層設置在所述第一電介質層上以覆蓋所述重分布線并且延伸到所述晶片的外側壁上。
[0013]附記1、一種圖像傳感器封裝，該圖像傳感器封裝包括:
[0014]圖像傳感器晶片，其具有有源側表面、與所述有源側表面相反的背部表面、晶片主體部分、比所述晶片主體部分薄的臺階部分、設置在所述有源側表面上的鍵合焊盤；
[0015]穿通孔，其穿透所述臺階部分并且電連接到所述鍵合焊盤；
[0016]第一電介質層，其設置在所述穿通孔和所述臺階部分之間，所述第一電介質層覆蓋所述晶片主體部分和所述臺階部分的背部表面；
[0017]重分布線，其設置在所述第一電介質層上并且電連接到所述穿通孔，所述重分布線在所述第一電介質層的位于所述臺階部分的背部表面上的一部分上方延伸；
[0018]第二電介質層，其設置在所述第一電介質層上，所述第二電介質層覆蓋所述重分布線并且在所述臺階部分的側壁上方延伸，
[0019]其中，所述有源側表面包括圖像傳感器器件區。
[0020]附記2、根據附記I所述的圖像傳感器封裝，所述圖像傳感器封裝還包括光學封蓋，所述光學封蓋覆蓋所述圖像傳感器晶片的所述有源側表面。
[0021]附記3、根據附記2所述的圖像傳感器封裝，所述圖像傳感器封裝還包括設置在所述光學封蓋和所述圖像傳感器晶片的所述有源側表面之間的壩狀支承結構。
[0022]附記4、根據附記3所述的圖像傳感器封裝，其中，所述壩狀支承結構覆蓋所述臺階部分的所述有源側表面并且背離所述圖像傳感器晶片橫向延伸。
[0023]附記5、根據附記4所述的圖像傳感器封裝，其中，所述第一電介質層在所述壩狀支承結構和所述第二電介質層的覆蓋所述臺階部分的側壁的一部分之間延伸。
[0024]附記6、根據附記4所述的圖像傳感器封裝，
[0025]其中，所述壩狀支承結構包括凹陷；
[0026]其中，所述第二電介質層設置在所述凹陷中并且阻擋所述壩狀支承結構和所述臺階部分的所述有源側表面之間的界面的邊緣部分。
[0027]附記7、根據附記4所述的圖像傳感器封裝，所述圖像傳感器封裝還包括外尾部分，所述外尾部分從所述壩狀支承結構上方的所述臺階部分的側壁的下部部分橫向突出，所述外尾部分的厚度比所述臺階部分的厚度小。
[0028]附記8、根據附記3所述的圖像傳感器封裝，其中，所述壩狀支承結構延伸，以覆蓋所述鍵合焊盤。
[0029]附記9、根據附記8所述的圖像傳感器封裝，
[0030]其中，所述穿通孔穿透所述鍵合焊盤并且接觸所述壩狀支承結構，
[0031]其中，所述穿通孔設置在穿過所述鍵合焊盤的通孔中。
[0032]附記10、根據附記3所述的圖像傳感器封裝，所述圖像傳感器封裝還包括設置在所述光學封蓋和所述晶片主體部分的所述有源側表面之間的腔體，所述腔體的深度是由所述壩狀支承結構的厚度限定的。
[0033]附記11、根據附記10所述的圖像傳感器封裝，所述圖像傳感器封裝還包括濾色器陣列，所述濾色器陣列設置在所述腔體中的所述圖像傳感器器件區上。
[0034]附記12、根據附記3所述的圖像傳感器封裝，其中，所述壩狀支承結構包括環氧樹脂材料、聚酰亞胺材料、光致抗蝕劑材料或阻焊材料。
[0035]附記13、根據附記I所述的圖像傳感器封裝，其中，所述第一電介質層包括含有硅的絕緣層。
[0036]附記14、根據附記I所述的圖像傳感器封裝，其中，所述第二電介質層具有開口，所述開口暴露與所述重分布線的一部分對應的焊料焊盤部分，所述圖像傳感器封裝還包括附接到所述焊料焊盤部分的焊料球。
[0037]附記15、一種圖像傳感器封裝，該圖像傳感器封裝包括:
[0038]圖像傳感器晶片，其具有有源側表面、與所述有源側表面相反的背部表面、晶片主體部分、邊緣部分、設置在所述有源側表面上的鍵合焊盤；
[0039]穿通孔，其穿透所述邊緣部分并且電連接到所述鍵合焊盤；
[0040]第一電介質層，其設置在所述穿通孔和所述邊緣部分之間，所述第一電介質層覆蓋所述晶片主體部分和所述邊緣部分的背部表面；
[0041]重分布線，其設置在所述第一電介質層上并且電連接到所述穿通孔，所述重分布線延伸到所述第一電介質層的位于所述邊緣部分的背部表面上的一部分上；
[0042]第二電介質層，其設置在所述第一電介質層上并且覆蓋所述重分布線和所述邊緣部分的外側壁，
[0043]其中，所述有源側表面包括圖像傳感器器件區。
[0044]附記16、根據附記15所述的圖像傳感器封裝，所述圖像傳感器封裝還包括光學封蓋，所述光學封蓋覆蓋所述圖像傳感器晶片的所述有源側表面。
[0045]附記17、根據附記16所述的圖像傳感器封裝，所述圖像傳感器封裝還包括設置在所述光學封蓋和所述圖像傳感器晶片的所述有源側表面之間的壩狀支承結構。
[0046]附記18、根據附記17所述的圖像傳感器封裝，其中，所述壩狀支承結構覆蓋所述邊緣部分的所述有源側表面并且橫向延伸超出所述圖像傳感器晶片的外邊緣并且直接接觸所述第二電介質層。
[0047]附記19、根據附記18所述的圖像傳感器封裝，其中，所述第一電介質層設置在所述第二電介質層和所述壩狀支承結構之間和覆蓋所述邊緣部分的外側壁。
[0048]附記20、一種圖像傳感器封裝，該圖像傳感器封裝包括:
[0049]晶片，其包括有源側表面、與所述有源側表面相反的背部表面、設置在所述有源側表面上的鍵合焊盤；
[0050]穿通孔，其穿透所述晶片并且電連接到所述鍵合焊盤；
[0051]第一電介質層，其設置在所述穿通孔和所述晶片之間，所述第一電介質層覆蓋所述晶片的背部表面；
[0052]重分布線，其設置在所述第一電介質層上并且電連接到所述穿通孔，所述重分布線延伸到所述第一電介質層的位于所述晶片的背部表面上的一部分上；
[0053]第二電介質層，其設置在所述第一電介質層和所述重分布線上并且設置在所述晶片的外側壁上方。
【附圖說明】
[0054]依據附圖和隨附的【具體實施方式】，本公開的各種實施方式將變得更清楚，在附圖中:
[0055]圖1是示出根據實施方式的圖像傳感器封裝的截面圖；
[0056]圖2是示出圖1中示出的圖像傳感器封裝的邊緣的截面圖；
[0057]圖3是示出圖1中示出的圖像傳感器封裝中包括的圖像傳感器晶片的邊緣的透視圖；
[0058]圖4和圖5是示出根據另一個實施方式的圖像傳感器封裝的截面圖；
[0059]圖6和圖7是示出根據又一個實施方式的圖像傳感器封裝的截面圖；
[0060]圖8和圖9是示出根據又一個實施方式的圖像傳感器封裝的截面圖；
[0061]圖10是示出根據再一個實施方式的圖像傳感器封裝的截面圖；
[0062]圖11至圖26是示出根據實施方式的制造圖像傳感器封裝的方法的示意圖；
[0063]圖27是示出根據實施方式的包括封裝的電子系統的框圖。
【具體實施方式】
[0064]應該理解，盡管在本文中可使用術語“第一”、“第二”、“第三”等描述各種元件，但這些元件應該不受這些術語限制。這些術語只用于將一個元件與另一個元件區分開。因此，在不脫離本公開的教導的情況下，一些實施方式中的第一元件可以被稱為其它實施方式中的第二元件。
[0065]還應該理解，當元件被稱為正位于另一個元件“上”、“上方”、“之上”、“下方”、“下面”或“之下”時，它可直接接觸其它元件，或者在其間可存在至少一個中間元件。因此，在本文中使用的諸如“上”、“上方”、“之上”、“下方”、“下面”、“之下”等術語只是出于描述特定實施方式的目的，不旨在限制本公開的范圍。
[0066]還應該理解，當元件被稱為正“連接”或“結合”到另一個元件時，它可直接連接或結合到另一個元件或者可存在中間元件。相比之下，當元件被稱為正“直接連接”或“直接結合”到另一個元件時，不存在中間元件。應該以類似方式(例如，“在…之間”與“直接在…之間”、“相鄰”與“直接相鄰”、“在…上”與“直接在…上”)解釋用于描述元件或層之間的關系的其它詞語。
[0067]圖1是示出根據實施方式的圖像傳感器封裝10的截面圖。圖2是示出圖1中示出的圖像傳感器封裝10的邊緣的放大截面圖。圖3是示出圖1的圖像傳感器封裝10中包括的圖像傳感器晶片100的邊緣的透視圖。
[0068]參照圖1，圖像傳感器封裝10可包括圖像傳感器晶片100。圖像傳感器晶片100可對應于其中集成了將光學圖像轉換成電信號的器件的半導體基板或半導體晶片。圖像傳感器晶片100可以是其中集成了 CMOS圖像傳感器電路的半導體晶片。圖像傳感器封裝10可與圖像傳感器晶片100具有基本上相同的大小或者具有與圖像傳感器晶片100近似的大小。也就是說，可使用晶片級封裝技術實現圖像傳感器封裝10。
[0069]圖像傳感器晶片100可具有彼此相反的有源側表面101和背部表面103。圖像傳感器晶片100還可具有外側壁131，外側壁131將有源側表面101的邊緣側連接到背部表面103的邊緣側。圖像傳感器晶片100可具有限定在有源側表面101中心部分處的圖像傳感器器件區190。鍵合焊盤210可設置在圖像傳感器晶片100的有源側表面101的邊緣上。
[0070]圖像傳感器器件區190可對應于其中集成了光電轉換器件(例如，CMOS圖像傳感器器件)的圖像感測區。用于驅動光電轉換器件的外圍電路(未示出)可設置在有源側表面101上，與圖像傳感器器件區190相鄰。另外，與光電轉換器件或外圍電路電連接的內部互連線(未示出)可設置在有源側表面101的邊緣上。內部互連線可具有多層金屬互連結構。鍵合焊盤210可設置在有源側表面101的邊緣上，將內部互連線電連接到外部裝置或外部電路。
[0071]參照圖1、圖2和圖3，圖像傳感器晶片100可包括晶片主體部分110和環繞晶片主體部分110的側壁的臺階部分130。圖像傳感器器件區190可設置在晶片主體部分110中，鍵合焊盤210可設置在臺階部分130的有源側表面101上。
[0072]臺階部分130可具有厚度T2，厚度T2小于晶片主體部分110的厚度Tl。臺階部分130的背部表面103T可從晶片主體部分110的背部表面103B起遞降(st印down)。結果，臺階部分130的背部表面103T的高度可低于晶片主體部分110的背部表面103B的高度。因此，在臺階部分130和晶片主體部分110之間可存在傾斜側壁111。
[0073]如圖1中所示，光學封蓋500可設置在圖像傳感器晶片100的有源側表面101上。光學封蓋500可包括透明材料，例如，光學級玻璃材料或石英材料。壩狀支承結構400可設置在圖像傳感器晶片100和光學封蓋500之間。
[0074]如圖1和圖2中所示，壩狀支承結構400可覆蓋圖像傳感器晶片100的邊緣，例如，臺階部分130的有源側表面101，并且可向著圖像傳感器晶片100的外邊緣橫向延伸。如圖3中所示，壩狀支承結構400可向圖像傳感器晶片100的外邊緣橫向延伸，使得壩狀支承結構400的頂表面直接接觸圖像傳感器晶片100的外側壁131的下部部分，壩狀支承結構400的延伸部分可延伸超過圖像傳感器晶片100的外邊緣。壩狀支承結構400可覆蓋有源側表面101的邊緣上的圖像傳感器晶片100和鍵合焊盤210的邊緣。因此，腔體501可設置在光學封蓋500和圖像傳感器晶片100的有源側表面101的中心部分之間。
[0075]壩狀支承結構400可包括環氧樹脂材料、聚酰亞胺材料、光致抗蝕劑材料或阻焊材料。可使用粘合劑(未示出)將壩狀支承結構400附接到圖像傳感器晶片100。還可使用粘合劑(未示出)將光學封蓋500附接到壩狀支承結構400。因此，圖像傳感器晶片100的有源側表面101可完全被光學封蓋500和壩狀支承結構400覆蓋，以與外部環境隔開。
[0076]圖像傳感器器件區190可被暴露于通過壩狀支承結構400而設置的腔體501。經過光學封蓋500的外部光可被照射到設置在圖像傳感器器件區190中的圖像傳感器器件上，并且圖像傳感器器件可接收外部光并且產生對應于圖像數據的電信號。濾色器陣列300可設置在腔體501中并且覆蓋圖像傳感器器件區190。盡管附圖中未示出，但諸如微透鏡陣列的光學構件可另外設置在濾色器陣列300上。
[0077]圖像傳感器封裝10可包括諸如硅通孔(TSV)的穿通孔結構708。如圖1和圖2中所示，穿通孔結構708中的每個可包括基本上穿透圖像傳感器晶片100的臺階部分130的導電穿通孔707。導電穿通孔707可基本上穿過圖像傳感器晶片100的臺階部分130并且可電連接到鍵合焊盤210之一。
[0078]圖像傳感器晶片100的背部表面103可被第一電介質層600覆蓋。第一電介質層600可將導電穿通孔707與圖像傳感器晶片100的臺階部分130電隔離或絕緣。第一電介質層600可覆蓋圖像傳感器晶片100的背部表面103，以充當基本上包封圖像傳感器晶片100的鈍化層。第一電介質層600可包括包含硅元素的絕緣層(例如，氧化硅材料或氮化硅材料)。然而，第一電介質層600不限于氧化娃材料或氮化娃材料。例如，在一些實施方式中，第一電介質層600可包括有機聚合物材料。
[0079]參照圖2，導電穿通孔707可通過第一電介質層600與晶片主體部分110和臺階部分130電絕緣。導電穿通孔707可設置在第一通孔117中，第一通孔117穿透臺階部分130。第一通孔117可對應于暴露與壩狀支承結構400相反的鍵合焊盤210的背部表面的一部分的穿通孔。由于臺階部分130比晶片主體部分110薄，因此穿透臺階部分130的第一通孔117的實質深度可小于晶片主體部分110的厚度。第一電介質層600可延伸，以覆蓋第一通孔117的側壁和鍵合焊盤210的背部表面的一部分。覆蓋晶片主體部分110的背部表面103B的第一電介質層600可延伸到傾斜側壁111和臺階部分130的背部表面103T上。第一電介質層600可延伸到第一通孔117的側壁上，第一通孔117穿透臺階部分130，以將導電穿通孔707與臺階部分130電絕緣。
[0080]再參照圖2，導電穿通孔707可基本上穿透第一電介質層600。導電穿通孔707可設置在第二通孔607中，第二通孔607穿透覆蓋第一通孔117的底表面的第一電介質層600。導電穿通孔707可沿著第二通孔607的側壁延伸，以構成連接到鍵合焊盤210的穿通孔結構708。
[0081]導電穿通孔707可延伸穿透鍵合焊盤210。導電穿通孔707可垂直穿過鍵合焊盤210，以接觸壩狀支承結構400的表面或者延伸到壩狀支承結構400。因此，鍵合焊盤210可連接到導電穿通孔707的外側壁。因此，導電穿通孔707和鍵合焊盤210的接合部分可具有“T”形截面視圖。為了使導電穿通孔707的下部部分穿透鍵合焊盤210或延伸到壩狀支承結構400中，其中設置了導電穿通孔707的第二通孔607可穿透第一電介質層600和鍵合焊盤210。另外，第二通孔607可延伸到壩狀支承結構400中。因此，設置在第二通孔607中的導電穿通孔707可穿透第一電介質層600，并且導電穿通孔707的一部分可被埋入壩狀支承結構400中。包括導電穿通孔707和第一通孔117和第二通孔607的穿通孔結構708可提供鍵合焊盤210和導電穿通孔707之間的可靠連接結構。
[0082]再參照圖1和圖2，圖像傳感器封裝10還可包括重分布線700，重分布線700設置在第一電介質層600上并且電連接到導電穿通孔707。重分布線700可延伸到圖像傳感器晶片100的背部表面103上。重分布線700中的每條可包括上面設置了諸如焊料球750的外部連接構件的焊料焊盤705。因此，重分布線700可充當將焊料球750電連接到導電穿通孔707的互連線。重分布線700可包括與導電穿通孔707相同的導電材料。重分布線700中的每條可從導電穿通孔707中的一個延伸，覆蓋臺階部分130的一部分、傾斜側壁111的一部分和晶片主體部分110的背部表面103B的一部分。
[0083]重分布線700中的每條可具有電路跡線圖案形狀并且包括銅材料或鋁材料。焊料焊盤705中的每個還可包括適于進行焊接的金屬材料。例如，焊料焊盤705中的每個可包括銅層、鋁層、鎳層、金層或其組合。各焊料焊盤705中包括的鎳層可充當焊料屏障層，各焊料焊盤705中包括的金層可充當氧化屏障層。
[0084]再參照圖1和圖2，圖像傳感器封裝10還可包括第二電介質層800，第二電介質層800設置在圖像傳感器晶片100的背部表面103上，覆蓋第一電介質層600和重分布線700。第二電介質層800可包封圖像傳感器晶片100。第二電介質層800可具有焊料掩模形狀，該焊料掩模形狀覆蓋重分布線700的除了焊料焊盤705之外的部分。也就是說，第二電介質層800可具有暴露焊料焊盤705的開口 805。第二電介質層800可包括包含阻焊材料的有機聚合物層。第二電介質層800可保護圖像傳感器晶片100連同第一電介質層600。
[0085]如圖2中所示，第一電介質層600和第二電介質層800可覆蓋圖像傳感器晶片100的背部表面103和外側壁131并且可延伸超過圖像傳感器晶片100的外表面，到達壩狀支承結構400的表面上。壩狀支承結構400的表面406和第一電介質層600的表面604可彼此直接接觸，超過圖像傳感器晶片100的邊緣。第一電介質層600和第二電介質層800的雙層結構可將圖像傳感器晶片100與外部環境隔離。由于圖像傳感器晶片100的臺階部分130通過第一電介質層600和第二電介質層800的雙層結構與外部環境隔離，因此第一電介質層600和第二電介質層800的雙層結構可即使外部環境發生變化，也防止在臺階部分130的硅材料中形成裂縫。
[0086]臺階部分130的熱膨脹系數可與壩狀支承結構400的熱膨脹系數不同。因此，如果外部環境發生變化，則應力可集中在臺階部分130和壩狀支承結構400之間的界面處。然而，與圖像傳感器晶片100的邊緣對應的臺階部分130的部分可被第一電介質層600和第二電介質層800的雙層結構密封。因此，在臺階部分130和壩狀支承結構400之間的界面處產生的應力可被第一電介質層600和第二電介質層800的雙層結構減輕或吸收。結果，第一電介質層600和第二電介質層800的雙層結構可防止在臺階部分130的硅材料中形成裂縫。相比之下，如果臺階部分130的一部分沒有被密封并且被暴露于外部環境，則應力可集中在臺階部分130被暴露的部分和壩狀支承結構400之間。在這種情況下，可從臺階部分130的端部開始產生裂縫并且裂縫可由于應力而擴展到圖像傳感器晶片100。
[0087]圖4是示出根據另一個實施方式的圖像傳感器封裝40的截面圖，圖5是示出圖4中示出的圖像傳感器封裝40的邊緣的截面圖。
[0088]參照圖4和圖5，圖像傳感器封裝40可包括圖像傳感器晶片4100。圖像傳感器晶片4100可包括晶片主體部分4110和環繞晶片主體部分4110的側壁的臺階部分4130。臺階部分4130的厚度可比晶片主體部分4110的厚度小。因此，在臺階部分4130和晶片主體部分4110之間可存在傾斜側壁4111。圖像傳感器晶片4100可具有彼此相反的有源側表面4101和背部表面4103。圖像傳感器晶片4100還可具有限定在有源側表面4101的中心部分處的圖像傳感器器件區4190。鍵合焊盤4210可設置在圖像傳感器晶片4100的有源側表面4101的邊緣上。光學封蓋4500可設置在圖像傳感器晶片4100的有源側表面4101上，壩狀支承結構4400可設置在圖像傳感器晶片4100和光學封蓋4500之間。壩狀支承結構4400可覆蓋圖像傳感器晶片4100的邊緣，例如，臺階部分4130的有源側表面4101，從而提供光學封蓋4500和圖像傳感器晶片4100的源側表面4101的中心部分之間的腔體4501。壩狀支承結構4400還可覆蓋形成在圖像傳感器晶片4100的邊緣上的鍵合焊盤4210。
[0089]圖像傳感器封裝40可包括穿通孔結構4708。穿通孔結構4708中的每個可包括導電穿通孔4707、第一通孔4117和第二通孔4607。導電穿通孔4707可電連接到鍵合焊盤4210并且可物理連接到重分布線4700。
[0090]圖像傳感器封裝40還可包括由第一電介質層4600和第二電介質層4800組成的雙層結構。第一電介質層4600和第二電介質層4800的雙層結構可覆蓋晶片主體部分4110的背部表面4103B和臺階部分4130的背部表面4103T并且可延伸到臺階部分4130的外側壁4131上以將圖像傳感器晶片4100與外部環境隔開。第一電介質層4600和第二電介質層4800可接觸圖像傳感器晶片4100的背部表面4103和外側壁4131以密封圖像傳感器晶片 4100。
[0091]如圖4和圖5中所示，第一電介質層4600和第二電介質層4800可覆蓋圖像傳感器晶片4100的臺階部分4130的外側壁4131并且可延伸以覆蓋被暴露超過圖像傳感器晶片4100的外邊緣的壩狀支承結構4400的表面。在這種情況下，壩狀支承結構4400的表面可凹進，以提供凹槽區域4405。因此，凹槽區域4405中的第一電介質層4600的部分可覆蓋壩狀支承結構4400的表面4403和圖像傳感器晶片4100的臺階部分4130的表面4101A，從而將臺階部分4130與外部環境隔開。
[0092]由于圖像傳感器晶片4100的臺階部分4130通過第一電介質層4600和第二電介質層4800的雙層結構與外部環境隔開，因此即使外部環境變化，第一電介質層4600和第二電介質層4800的雙層結構也可防止在臺階部分4130的硅材料中形成裂縫。也就是說，因為壩狀支承結構4400的表面4403和圖像傳感器晶片4100的臺階部分4130的表面4101A之間的界面通過第一電介質層4600和第二電介質層4800與外部環境隔開，所以第一電介質層4600和第二電介質層4800可吸收或減輕集中在臺階部分4130和壩狀支承結構4400之間的界面處的應力。結果，第一電介質層4600和第二電介質層4800的雙層結構可防止在臺階部分4130的硅材料中形成裂縫。
[0093]在一些實施方式中，第一電介質層4600和第二電介質層4800中只有一個可延伸以填充壩狀支承結構4400中設置的凹槽區4405。例如，第一電介質層4600的僅一部分可填充凹槽區4405或者第二電介質層4800可延伸到凹槽區4405中以直接接觸壩狀支承結構4400。即使第一電介質層4600的僅一部分或者第二電介質層4800的僅一部分延伸到凹槽區4405中，臺階部分4130和壩狀支承結構4400之間的界面可被第一電介質層4600或第二電介質層4800覆蓋。因此，第一電介質層4600或第二電介質層4800可抑制在圖像傳感器晶片4100的臺階部分4130的硅材料中的裂縫。第二電介質層4800可具有包括開口4805的焊料掩模形狀，開口 4805暴露重分布線4700的焊料焊盤4705。
[0094]重分布線4700中的每條可設置在第一電介質層4600上并且可電連接到導電穿通孔4707中的一個。重分布線4700可延伸到圖像傳感器晶片4100的背部表面4103上。重分布線4700中的每條可包括焊料焊盤4705，諸如焊料球4750的外部連接構件設置在焊料焊盤4705上。因此，重分布線4700可充當將焊料球4750電連接到導電穿通孔4707的互連線。濾色器陣列4300可設置在腔體4501中，覆蓋圖像傳感器器件區4190。
[0095]圖6是示出根據另一個實施方式的圖像傳感器封裝60的截面圖，圖7是示出圖6中示出的圖像傳感器封裝60的邊緣的截面圖。參照圖6和圖7，圖像傳感器封裝60可包括圖像傳感器晶片6100。圖像傳感器晶片6100可包括晶片主體部分6110、環繞晶片主體部分6110的側壁的臺階部分6130、從臺階部分6130的外側壁6131的下部部分橫向突出的外尾(ourter tail)部分6135。臺階部分6130的厚度可比晶片主體部分6110的厚度小并且可比外尾部分6135的厚度大。因此，在臺階部分6130和晶片主體部分6110之間可存在傾斜側壁6111。
[0096]圖像傳感器晶片6100可具有彼此相反的有源側表面6101和背部表面6103。圖像傳感器晶片6100還可具有限定在有源側表面6101的中心部分處的圖像傳感器器件區6190。鍵合焊盤6210可設置在圖像傳感器晶片6100的有源側表面6101的邊緣上。光學封蓋6500可設置在圖像傳感器晶片6100的有源側表面6101上，壩狀支承結構6400可設置在圖像傳感器晶片6100和光學封蓋6500之間。壩狀支承結構6400可覆蓋圖像傳感器晶片6100的邊緣，例如，臺階部分6130的有源側表面6101，從而提供光學封蓋6500和圖像傳感器晶片6100的源側表面6101的中心部分之間的腔體6501。壩狀支承結構6400還可覆蓋形成在圖像傳感器晶片6100的邊緣上的鍵合焊盤6210。
[0097]圖像傳感器封裝60可包括穿通孔結構6708。穿通孔結構6708中的每個可包括導電穿通孔6707、第一通孔6117和第二通孔6607。導電穿通孔6707可電連接到鍵合焊盤6210并且可物理連接到重分布線6700。
[0098]內尾部分6136可設置在第一通孔6117中。內尾部分6136可從第一通孔6117的側壁的下部部分橫向突出。圖像傳感器晶片6100的邊緣可因存在外尾部分6135而具有多階梯外形。
[0099]外尾部分6135可從臺階部分6130的外側壁橫向延伸。因此，外尾部分6135可影響臺階部分6130的外側壁6131的斜率。也就是說，外側壁6131的斜率會因存在外尾部分6135而減小。因此，可通過外延部分6135提高覆蓋臺階部分6130的第一電介質層6600和6800的階梯覆蓋率。
[0100]如圖6和圖7中所不，第一電介質層6600和第二電介質層6800可覆蓋外尾部分6135并且可延伸以接觸壩狀支承結構6400的表面。第一電介質層4600和第二電介質層4800的雙層結構可覆蓋晶片主體部分6110的背部表面6103B、臺階部分6130的背部表面6103T、臺階部分6130的外側壁6131和外延部分6135以將圖像傳感器晶片6100與外部環境隔開。壩狀支承結構6400的表面6406和第一電介質層6600的表面6604可直接接觸超出圖像傳感器晶片6100的外邊緣。臺階部分6130和外尾部分6135可通過第一電介質層6600和第二電介質層6800的雙層結構與外部環境隔開。由于圖像傳感器晶片6100的臺階部分6130和外尾部分6135通過第一電介質層6600和第二電介質層6800的雙層結構與外部環境隔開，因此第一電介質層6600和第二電介質層4800的雙層結構可防止在臺階部分6130和外尾部分6135的硅材料中形成裂縫。
[0101]在一些實施方式中，圖像傳感器晶片6100的臺階部分6130和外延部分6135可只被第一電介質層6600和第二電介質層6800中的一個覆蓋和保護。例如，第一電介質層6600的僅一部分可覆蓋臺階部分6130的外側壁6131和外尾部分6135的表面并且可延伸以接觸壩狀支承結構6400的表面6406，并且第二電介質層6800可不延伸到第一電介質層6600上。另選地，第二電介質層6800可延伸以直接接觸壩狀支承結構6400的表面6406。在這種情況下，第二電介質層6800可覆蓋臺階部分6130的外側壁6131和外尾部分6135的表面，第一電介質層6600可沒有延伸到第二電介質層6800和臺階部分6130之間以及第二電介質層6800和外尾部分6135之間的界面中。因此，可通過第一電介質層6600和第二電介質層6800中的至少一個抑制臺階部分6130和外尾部分6135的硅材料中的裂縫。第二電介質層6800可具有包括開口 6805的焊料掩模形狀，開口 6805暴露重分布線6700的焊料焊盤6705。
[0102]重分布線6700中的每條可設置在第一電介質層6600上并且可電連接到導電穿通孔6707中的一個。重分布線6700可延伸到圖像傳感器晶片6100的背部表面6103上。重分布線6700中的每條可包括焊料焊盤6705，諸如焊料球6750的外部連接構件設置在焊料焊盤6705上。因此，重分布線6700可充當將焊料球6750電連接到導電穿通孔6707的互連線。濾色器陣列6300可設置在腔體6501中，覆蓋圖像傳感器器件區6190。
[0103]圖8是示出根據又一個實施方式的圖像傳感器封裝80的截面圖，圖9是示出圖8中示出的圖像傳感器封裝80的邊緣的截面圖。參照圖8和圖9，圖像傳感器封裝80可包括圖像傳感器晶片8100。圖像傳感器晶片8100可包括晶片主體部分8110和環繞晶片主體部分8110的側壁的臺階部分8130。臺階部分8130的厚度可比晶片主體部分8110的厚度小。因此，在臺階部分8130和晶片主體部分8110之間可存在傾斜側壁8111。
[0104]圖像傳感器晶片8100可具有彼此相反的有源側表面8101和背部表面8103。圖像傳感器晶片8100還可具有限定在有源側表面8101的中心部分處的圖像傳感器器件區8190。鍵合焊盤8210可設置在圖像傳感器晶片8100的有源側表面8101的邊緣上。光學封蓋8500可設置在圖像傳感器晶片8100的有源側表面8101上，壩狀支承結構8400可設置在圖像傳感器晶片8100和光學封蓋8500之間。壩狀支承結構8400可覆蓋圖像傳感器晶片8100的邊緣，例如，臺階部分8130的有源側表面8101，從而提供光學封蓋8500和圖像傳感器晶片8100的源側表面8101的中心部分之間的腔體8501。壩狀支承結構8400還可覆蓋形成在圖像傳感器晶片8100的邊緣上的鍵合焊盤8210。
[0105]圖像傳感器封裝80可包括穿通孔結構8708。穿通孔結構8708中的每個可包括導電穿通孔8707、第一通孔8117和第二通孔8607。導電穿通孔8707可電連接到鍵合焊盤8210并且可物理連接到重分布線8700。重分布線8700中的每條可設置在覆蓋圖像傳感器晶片8100的背部表面8103的第一電介質層8600上并且可電連接到導電穿通孔4707中的一個。重分布線8700可延伸到圖像傳感器晶片8100的背部表面8103上。重分布線8700中的每條可包括焊料焊盤8705，諸如焊料球8750的外部連接構件設置在焊料焊盤8705上。因此，重分布線8700可充當將焊料球8750電連接到導電穿通孔8707的互連線。第一電介質層8600和重分布線8700可被第二電介質層8800覆蓋。第二電介質層8800可具有包括開口 8805的焊料掩模形狀，開口 8805暴露重分布線8700的焊料焊盤8705。
[0106]第一電介質層8600可覆蓋第一通孔8117的側壁和臺階部分8130的表面，以將導電穿通孔8708和重分布線8700與臺階部分8130電絕緣。第一電介質層8600可被確定形狀，使得它不覆蓋臺階部分8130的外側壁8131。也就是說，第一電介質層8600的邊緣可與臺階部分8130的背部表面8103T的邊緣對準，使得第一電介質層8600沒有在臺階部分8130的外側壁上方延伸。第二電介質層8800還可延伸超過圖像傳感器晶片8100的外邊緣，使得第二電介質層8800的表面8804直接接觸壩狀支承結構8400的表面8408。濾色器陣列8300可設置在腔體8501中，覆蓋圖像傳感器器件區8190。
[0107]第二電介質層8800的表面8804和壩狀支承結構8400的表面8408可直接彼此接觸，超過圖像傳感器晶片8100的外邊緣，以密封圖像傳感器晶片8100的臺階部分8130。由于圖像傳感器晶片8100的臺階部分8130的外側壁8131通過第二電介質層8800與外部環境隔開，因此第二電介質層8800可即使外部環境發生變化，也防止在臺階部分8130的硅材料中形成裂縫。
[0108]圖10是示出根據再一個實施方式的圖像傳感器封裝20的截面圖。
[0109]參照圖10，圖像傳感器封裝20可包括圖像傳感器晶片1100。圖像傳感器晶片1100可對應于其中集成了將光學圖像轉換成電信號的器件的半導體基板或其中集成了 CMOS圖像傳感器電路的半導體晶片。圖像傳感器封裝20可具有與圖像傳感器晶片1100基本上相同的大小或者具有與圖像傳感器晶片110的類似的大小。也就是說，可使用晶片級封裝技術來形成圖像傳感器封裝20。
[0110]圖像傳感器晶片1100可具有彼此相反的有源側表面1101和背部表面1103。圖像傳感器晶片1100還可在有源側表面1101和背部表面1103之間具有外側壁1131。圖像傳感器晶片1100可具有限定在有源側表面1101的中心部分處的圖像傳感器器件區1190。鍵合焊盤1210可設置在圖像傳感器晶片1100的有源側表面1101的邊緣上。
[0111]圖像傳感器器件區1190可對應于其中集成了光電轉換器件(例如，CMOS圖像傳感器器件)的圖像感測區。用于驅動光電轉換器件的外圍電路(未示出)可設置在與圖像傳感器器件區1190相鄰的有源側表面1101的一部分上。另外，與光電轉換器件或外圍電路電連接的內部互連線(未示出)可設置在有源側表面1101的邊緣上。內部互連線可具有多層金屬互連結構。鍵合焊盤1210還可設置在有源側表面1101的邊緣上，將內部互連線電連接到外部裝置或外部電路。
[0112]圖像傳感器晶片1100可包括晶片主體部分1110和環繞晶片主體部分1110的側壁的邊緣部分1130。圖像傳感器器件區1190可設置在晶片主體部分1110中，鍵合焊盤1210可設置在邊緣部分1130的有源側表面1101上。晶片主體部分1110和邊緣部分1130
可具有基本上相同的厚度。
[0113]如圖10中所示，光學封蓋1500可設置在圖像傳感器晶片1100的有源側表面1101上。光學封蓋1500可包括透明材料，例如，光學級玻璃材料或石英材料。壩狀支承結構1400可設置在圖像傳感器晶片1100和光學封蓋1500之間。
[0114]壩狀支承結構1400可覆蓋圖像傳感器晶片1100的邊緣，例如，邊緣部分1130的有源側表面1101并且可向著圖像傳感器晶片1100的外邊緣橫向延伸。壩狀支承結構400可延伸超過圖像傳感器晶片1100的外邊緣，使得壩狀支承結構1400的頂表面直接接觸圖像傳感器晶片1100的外側壁1131的下部部分。壩狀支承結構1400可覆蓋有源側表面1101的邊緣上的圖像傳感器晶片1100和鍵合焊盤1210的部分。因此，腔體1501可設置在光學封蓋1500和圖像傳感器晶片1100的有源側表面1101的中心部分之間。可通過支承結構1400的厚度限定腔體1501的深度。
[0115]壩狀支承結構1400可包括環氧樹脂材料、聚酰亞胺材料、光致抗蝕劑材料或阻焊材料。可使用粘合劑(未示出)將壩狀支承結構1400附接到圖像傳感器晶片1100。還可使用粘合劑(未示出)將光學封蓋1500附接到壩狀支承結構1400。因此，圖像傳感器晶片1100的有源側表面1101可完全被光學封蓋1500和壩狀支承結構1400覆蓋，使得它與外部環境隔開。
[0116]圖像傳感器器件區1190可被暴露于通過壩狀支承結構1400而設置的腔體1501。經過光學封蓋1500的外部光可被照射到設置在圖像傳感器器件區1190中的圖像傳感器器件上，并且圖像傳感器器件可接收外部光以產生對應于圖像數據的電信號。濾色器陣列1300可設置在腔體1501中，覆蓋圖像傳感器器件區1190。盡管附圖中未示出，但諸如微透鏡陣列的光學構件可另外設置在濾色器陣列1300上。
[0117]圖像傳感器封裝20可包括諸如硅通孔(TSV)的穿通孔結構1708。穿通孔結構1708中的每個可包括穿透圖像傳感器晶片1100的邊緣部分1130的導電穿通孔1707。導電穿通孔1707可穿過圖像傳感器晶片1100的邊緣部分1130并且可電連接到鍵合焊盤1210之一。
[0118]圖像傳感器晶片1100的背部表面1103可被第一電介質層1600覆蓋。第一電介質層1600可在導電穿通孔1707和圖像傳感器晶片1100的邊緣部分1130之間延伸。第一電介質層1600將導電穿通孔1707與圖像傳感器晶片1100的邊緣部分1130電隔離或絕緣。第一電介質層1600可覆蓋圖像傳感器晶片1100的背部表面1103，以充當基本上覆蓋圖像傳感器晶片1100的鈍化層。第一電介質層1600可包括包含硅元素的絕緣層(例如，氧化娃材料或氮化娃材料)。然而，第一電介質層1600不限于是氧化娃材料或氮化娃材料。在一些實施方式中，第一電介質層1600是有機聚合物材料。
[0119]導電穿通孔1707可通過第一電介質層1600與晶片主體部分1110和邊緣部分1130電絕緣。導電穿通孔1707可設置在第一通孔1117中，第一通孔1117穿透邊緣部分1130。第一通孔1117可對應于暴露與壩狀支承結構1400相反的鍵合焊盤1210的背部表面的部分的穿通孔。
[0120]第一電介質層1600可覆蓋第一通孔1117的側壁和鍵合焊盤1210的背部表面的一部分。覆蓋晶片主體部分1110的背部表面1103的第一電介質層1600可在第一通孔1117的側壁和邊緣部分1130的背部表面1103上方延伸，以將導電穿通孔1707與邊緣部分1130
電隔離。
[0121]導電穿通孔1707可穿透第一電介質層1600。導電穿通孔1707可穿透鍵合焊盤1210。導電穿通孔1707可垂直穿過鍵合焊盤1210并且接觸壩狀支承結構1400的表面或者延伸到壩狀支承結構1400中。因此，鍵合焊盤1210可連接到導電穿通孔1707的外側壁。因此，導電穿通孔1707和鍵合焊盤1210的接合部分可具有“T”形截面視圖。為了使導電穿通孔1707的下部部分穿透鍵合焊盤1210或延伸到壩狀支承結構1400中，其中設置了導電穿通孔1707的第二通孔可穿透第一電介質層1600和鍵合焊盤1210。因此，設置在第二通孔中的導電穿通孔1707可穿透第一電介質層1600，并且導電穿通孔1707的一部分可被埋入壩狀支承結構1400中。因此，包括導電穿通孔1707和第一通孔1117的穿通孔結構1708可提供鍵合焊盤1210和導電穿通孔1707之間的可靠連接結構。
[0122]圖像傳感器封裝20還可包括重分布線1700，重分布線1700設置在第一電介質層1600上并且電連接到導電穿通孔1707。重分布線1700可延伸到圖像傳感器晶片1100的背部表面1103上。重分布線1700中的每條可包括上面設置了諸如焊料球1750的外部連接構件的焊料焊盤1705。因此，重分布線1700可充當將焊料球1750電連接到導電穿通孔1707的互連線。重分布線1700可包括與導電穿通孔1707相同的導電材料。重分布線1700中的每條可從導電穿通孔1707中的一個延伸，覆蓋邊緣部分1130的一部分。
[0123]重分布線700中的每條可具有電路跡線圖案形狀并且包括銅材料或鋁材料。焊料焊盤1705中的每個還可包括適于進行焊接的金屬材料。例如，焊料焊盤1705中的每個可包括銅層、鋁層、鎳層、金層或其組合。各焊料焊盤1705中包括的鎳層可充當應用焊接的潤濕層，各焊料焊盤1705中包括的金層可充當氧化屏障層。
[0124]圖像傳感器封裝20還可包括第二電介質層1800，第二電介質層1800設置在圖像傳感器晶片1100的背部表面1103上并且覆蓋第一電介質層1600和重分布線1700。第二電介質層1800可包封圖像傳感器晶片1100。第二電介質層1800可具有焊料掩模形狀，該焊料掩模形狀覆蓋重分布線1700的除了焊料焊盤1705之外的部分。也就是說，第二電介質層1800可具有暴露焊料焊盤1705的開口 1805。第二電介質層1800可包括包含阻焊材料的有機聚合物層。第二電介質層1800可保護圖像傳感器晶片1100連同第一電介質層
1600ο
[0125]第一電介質層1600和第二電介質層1800可覆蓋圖像傳感器晶片1100的背部表面1103和外側壁1131并且可延伸到壩狀支承結構1400的表面上，超過圖像傳感器晶片1100的邊緣。壩狀支承結構1400的表面和第一電介質層1600的表面可直接接觸，均超出圖像傳感器晶片1100的外邊緣。第一電介質層1600和第二電介質層1800的雙層結構可將圖像傳感器晶片1100與外部環境隔離。由于圖像傳感器晶片1100的邊緣部分1130通過第一電介質層1600和第二電介質層1800的雙層結構與外部環境隔離，因此第一電介質層1600和第二電介質層1800的雙層結構可即使外部環境發生變化，也防止在邊緣部分1130的硅材料中形成裂縫。
[0126]邊緣部分1130的熱膨脹系數可與壩狀支承結構1400的熱膨脹系數不同。因此，如果外部環境發生變化，則應力可集中在邊緣部分1130和壩狀支承結構1400之間的界面處。然而，圖像傳感器晶片1100的邊緣部分1130可被第一電介質層1600和第二電介質層1800的雙層結構密封。因此，在邊緣部分1130和壩狀支承結構1400之間的界面處產生的應力可被第一電介質層1600和第二電介質層1800的雙層結構減輕或吸收。結果，第一電介質層1600和第二電介質層1800的雙層結構可防止在邊緣部分1130的娃材料中形成裂縫。相比之下，如果邊緣部分1130的一部分沒有被密封并且被暴露于外部環境，則應力可集中在邊緣部分1130被暴露的部分和壩狀支承結構1400之間。在這種情況下，可從邊緣部分1130的端部產生裂縫并且裂縫可由于應力而擴展到圖像傳感器晶片100。
[0127]在一些實施方式中，第一電介質層1600可不覆蓋邊緣部分1130的外側壁1131。也就是說，第一電介質層1600可終止于背部表面1103Τ的邊緣，第二電介質層1800可延伸以直接接觸邊緣部分1130的外側壁1131。第二電介質層1800還可延伸超出圖像傳感器晶片1100的外邊緣，使得第二電介質層1800的表面接直接接觸壩狀支承結構1400的表面。第二電介質層1800的表面和壩狀支承結構1400的表面可直接接觸，均密封圖像傳感器晶片1100的邊緣部分1130。由于圖像傳感器晶片1100的邊緣部分1130的外側壁1131通過第二電介質層1800與外部環境隔離，因此第二電介質層1800可即使外部環境發生變化，也防止在邊緣部分1130的硅材料中形成裂縫。
[0128]盡管參照圖1至圖10描述了根據一些實施方式的各種圖像傳感器封裝10、20、40、60和80，但本公開還可應用于具有覆蓋半導體基板或半導體晶片的側壁的電介質層的其它半導體封裝。如果半導體基板或半導體晶片的側壁被電介質層覆蓋，則電介質層可防止半導體基板或半導體晶片的硅材料被暴露于外部環境。
[0129]圖11至圖26是示出根據實施方式的制造圖像傳感器封裝的方法的示意圖。
[0130]圖11和圖12示出在光學封蓋3500上形成支承結構2400。
[0131]參照圖11和圖12，支承結構2400可形成在用作光學封蓋2500的光學玻璃構件上。支承結構2400可具有格子形狀，以在其中提供腔體2501。光學玻璃構件2500(也就是說，光學封蓋)可具有足以容納多個晶片(例如，第一圖像傳感器晶片和第二圖像傳感器晶片)的平面區域。多個晶片可分別與光學封蓋2500的腔體2501對準。支承結構2400可被形成為包括環氧樹脂材料、聚酰亞胺材料、光致抗蝕劑材料或阻焊材料。例如，可通過將阻焊材料涂覆在光學封蓋2500上并且通過針對阻焊材料應用曝光顯影步驟以形成腔體2501來形成支承結構2400。
[0132]圖13示出將晶圓2100附接到光學封蓋2500的步驟。參照圖13，可將包括多個圖像傳感器晶片的晶圓2100附接到支承結構2400。多個圖像傳感器晶片中的每個可包括如參照圖1描述的晶片主體部分和臺階部分(或邊緣部分)。其中集成了多個圖像傳感器晶片的晶圓2100可被設置成形成圖像傳感器封裝。
[0133]可使用粘合劑(未示出)將晶圓2100附接到支承結構2400。支承結構2400可接觸圖像傳感器晶片的邊緣部分。可向晶圓2100的初始背部表面2109應用背研磨工藝，以減小晶圓2100的厚度。結果，研磨后的晶圓2100可具有彼此相反的有源側表面2101和背部表面2103。圖像傳感器晶片中的每個可被形成為包括設置在其邊緣部分的有源側表面2101上的鍵合焊盤2210。圖像傳感器晶片中的每個可被形成為還包括設置在其晶片主體部分的有源側表面2101上的光學構件(諸如，濾色器陣列2300)。
[0134]圖14示出形成暴露圖像傳感器晶片的邊緣部分2191的第一掩模2910的步驟。
[0135]參照圖14，可在晶圓2100的背部表面2103上形成第一掩模2910，以暴露圖像傳感器晶片的邊緣部分2191。可通過涂覆光致抗蝕劑材料并且通過用光刻工藝將光致抗蝕劑材料圖案化來形成第一掩模2910。被第一掩模2910暴露的邊緣部分2191可對應于圖1中示出的臺階部分130。邊緣部分2191可重疊第一晶片和第二晶片之間的劃線。
[0136]圖15示出在邊緣部分2191中形成溝槽2192的步驟。
[0137]參照圖15，可使用第一掩模2910作為蝕刻掩模，選擇性蝕刻圖像傳感器晶片的邊緣部分2191，從而在邊緣部分2191中形成具有側壁2111的溝槽2192。可使用干蝕刻工藝形成溝槽2192并且溝槽2192可被形成為具有與晶圓2100的厚度的大約0.4倍至大約0.7倍的深度。保留在溝槽2192下方的晶圓2100的部分可對應于初級臺階部分2132。也就是說，初級臺階部分2132可具有比晶圓2100的厚度小的厚度。圖16示出形成暴露初級臺階部分2132的一些部分的第二掩模2920的步驟。
[0138]參照圖16，在去除第一掩模2910之后，可在晶圓2100上形成第二掩模2920，以暴露與初級臺階部分2132的一些部分對應的第一通孔區2193。第二掩模2920可被形成為，使得第一通孔區2193通過區域2113與溝槽2192的側壁2111分隔開。
[0139]圖17示出形成第一通孔2117的步驟。
[0140]參照圖17，可選擇性蝕刻通過第二掩模2920暴露的第一通孔區2193，以形成具有穿通孔形狀的第一通孔2117。可通過用干蝕刻工藝去除第一通孔區2193來形成第一通孔2117，以暴露鍵合焊盤2210。結果，可在各晶片的邊緣部分中形成包括第一通孔2117的臺階部分2130。
[0141]圖18和圖19示出去除臺階部分2130的一部分之后的步驟。
[0142]參照圖18和圖19，在去除第二掩模2920之后，可選擇性去除臺階部分2130的中心區，以形成第二溝槽2133，第二溝槽2133也可被稱為半切溝槽2133。也就是說，可通過去除位于第一晶片和第二晶片之間的邊界區域處的臺階部分2130的部分來形成半切溝槽2133。半切溝槽2133的側壁2131可對應于臺階部分2130的外側壁。半切溝槽2133可被形成為穿透臺階部分2130并且暴露支承結構2400。因此，半切溝槽2133可被形成為基本上將第一晶片和第二晶片分開。可使用干蝕刻工藝形成半切溝槽2133。另選地，可通過用刀片(未示出)鋸切臺階部分2130來形成半切溝槽2133。結果，第一晶片和第二晶片可通過半切溝槽2133彼此物理分開，可在各晶片中獨立地形成臺階部分2130。
[0143]圖20示出在晶圓2100上形成第一電介質層2600的步驟。
[0144]參照圖20，可在晶圓2100的背部表面2103上形成第一電介質層2600。第一電介質層2600還可被形成為覆蓋臺階部分2130的表面、第一通孔(圖18和圖19的2117)的側壁和鍵合焊盤2210的被暴露的部分。另外，第一電介質層2600可被形成為覆蓋臺階部分2130的外側壁2131和支承結構2400被半切溝槽2133暴露的部分。
[0145]圖21示出形成暴露鍵合焊盤2210的第二通孔2607的步驟。
[0146]參照圖21，可選擇性蝕刻第一電介質層2600的一些部分，以形成暴露鍵合焊盤2210的第二通孔2607。可使用諸如干蝕刻工藝或激光鉆孔工藝的蝕刻工藝來形成第二通孔2607，以穿透第一電介質層2600。可通過順序地蝕刻第一電介質層2600和鍵合焊盤2210，形成穿透第一電介質層2600和鍵合焊盤2210的第二通孔2607。在一些實施方式中，第二通孔2607可被形成為穿透第一電介質層2600和鍵合焊盤2210并且延伸到支承結構2400中。在這種情況下，支承結構2400的一些部分可凹進，以限定第二通孔2607的下部部分。
[0147]圖22示出形成與鍵合焊盤2210連接的第一導電層2701的步驟。
[0148]參照圖22，可在第一電介質層2600上和第二通孔2607中形成第一導電層2701。例如，第一導電層2701可以是通過濺射工藝形成的鋁層。第一導電層2701可被形成為提供重分布線和導電穿通孔。在使用電鍍工藝形成重分布線和導電穿通孔的情況下，可使用第一導電層2701作為種層。
[0149]圖23示出在第一導電層2701上形成電鍍掩模2709的步驟。
[0150]參照圖23，可在用于形成重分布線和導電穿通孔的后續電鍍工藝期間在用作種層的第一導電層2701上形成電鍍掩模2709。電鍍掩模2709可被形成為暴露第一導電層2701的一些部分。
[0151]圖24示出形成重分布線2700和導電穿通孔2707的步驟。
[0152]參照圖24，可在被電鍍掩模(圖23的2709)暴露的第一導電層(圖23的2701)的部分上，形成電鍍層，并且可選擇性去除電鍍掩模2709和電鍍掩模2709下方的第一導電層2701，以形成第二導電圖案2700、2707和2705。第二導電圖案2707可形成在第二通孔2607中，以充當與鍵合焊盤2210電連接的導電穿通孔。第二導電圖案2700可被形成為充當與導電穿通孔2707電連接的重分布線。第二導電圖案2705可被形成為充當與重分布線2700電連接的焊料焊盤。盡管結合使用電鍍工藝形成第二導電圖案2700、2707和2705的示例描述了本實施方式，但實施方式不限于此。例如，在一些實施方式中，可通過用光刻工藝和蝕刻工藝將金屬層圖案化，形成第二導電圖案2700、2707和2705。
[0153]圖25示出形成覆蓋重分布線2700和導電穿通孔2707的第二電介質層2800的步驟。
[0154]參照圖25，可在第一電介質層2600上形成覆蓋重分布線2700和導電穿通孔2707的第二電介質層2800。還可形成覆蓋臺階部分2130的外側壁2131的第二電介質層2800。第二電介質層2800可被形成為具有暴露焊料焊盤2705的開口 2805。
[0155]圖26示出將圖像傳感器晶片分開的步驟。
[0156]參照圖26，可在被開口 2805暴露的焊料焊盤2705上形成諸如焊料球2750的外部連接構件。隨后，可使用晶片鋸切工藝切割晶片之間的邊界區，以將晶片相互分開。也就是說，可使用晶片鋸切工藝選擇性去除晶片之間的邊界區中的第二電介質層2800、第一電介質層2600、支承結構2400和光學封蓋2500，以形成分開的多個圖像傳感器封裝。
[0157]盡管圖11至圖26示出其中形成第一電介質層2600和第二電介質層2800 二者以覆蓋臺階部分2130的外側壁2131的實施方式，但實施方式不限于此。例如，在一些實施方式中，第一電介質層2600和第二電介質層2800中的至少一個可被形成為覆蓋臺階部分2130的外側壁2131。
[0158]圖27是示出包括根據一些實施方式的圖像傳感器封裝中的至少一個的電子系統8710的框圖。電子系統8710可包括控制器8711、輸入/輸出裝置8712和存儲器8713。控制器8711、輸入/輸出裝置8712和存儲器8713可通過總線8715相互連接，總線8715提供使數據移動通過的路徑。輸入/輸出裝置8712可包括產生電子圖像數據的根據實施方式的圖像傳感器封裝。
[0159]在實施方式中，控制器8711可包括一個或多個微處理器、數字信號處理器、微控制器和/或能夠執行與這些組件相同的功能的邏輯器件。控制器8711或存儲器8713可包括根據本公開的實施方式的半導體封裝中的一個或多個。輸入/輸出裝置8712可包括選自鍵盤、鍵區、顯示裝置、觸摸屏等之中的至少一個。存儲器8713是用于存儲數據的裝置。存儲器8713可存儲將由控制器8711等執行的數據和/或命令。
[0160]存儲器8713可包括諸如DRAM的易失性存儲器裝置和/或諸如閃存存儲器的非易失性存儲器裝置。例如，可將閃存存儲器安裝到諸如移動終端或臺式計算機的信息處理系統。閃存存儲器可構成固態盤(SSD)。在這種情況下，電子系統8710可穩定地將大量數據存儲在閃存存儲器系統中。
[0161]電子系統8710還可包括接口 8714，接口 8714被構造成將數據發送到通信網絡并且從通信網絡接收數據。接口 8714可以是有線或無線類型。例如，接口 8714可包括天線或有線或無線收發器。
[0162]電子系統8710可被實現為執行各種功能的移動系統、個人計算機、工業計算機或邏輯系統。例如，移動系統可以是個人數字助理(PDA)、便攜式計算機、平板計算機、移動電話、智能電話、無線電話、膝上型計算機、存儲卡、數字音樂系統和信息發送/接收系統中的任一個。
[0163]如果電子系統8710是能夠執行無線通信的設備，則電子系統8710可用于諸如CDAM(碼分多址)、GSM(全球移動通信系統)、NADC(北美數字蜂窩)、E-TDMA(增強型時分多址)、WCDMA(寬帶碼分多址)、CDMA2000、LTE (長期演進)和Wibro (無線寬帶互聯網)的通信系統。
[0164]已經出于例證性目的公開了本發明的實施方式。本領域的技術人員應該理解，在不脫離本公開和附圖的范圍和精神的情況下，可以進行各種修改、添加和替代。
【主權項】
1.一種圖像傳感器封裝，該圖像傳感器封裝包括: 圖像傳感器晶片，其具有有源側表面、與所述有源側表面相反的背部表面、晶片主體部分、比所述晶片主體部分薄的臺階部分、設置在所述有源側表面上的鍵合焊盤； 穿通孔，其穿透所述臺階部分并且電連接到所述鍵合焊盤； 第一電介質層，其設置在所述穿通孔和所述臺階部分之間，所述第一電介質層覆蓋所述晶片主體部分和所述臺階部分的背部表面； 重分布線，其設置在所述第一電介質層上并且電連接到所述穿通孔，所述重分布線在所述第一電介質層的位于所述臺階部分的背部表面上的一部分上方延伸； 第二電介質層，其設置在所述第一電介質層上，所述第二電介質層覆蓋所述重分布線并且在所述臺階部分的側壁上方延伸， 其中，所述有源側表面包括圖像傳感器器件區。2.根據權利要求1所述的圖像傳感器封裝，所述圖像傳感器封裝還包括光學封蓋，所述光學封蓋覆蓋所述圖像傳感器晶片的所述有源側表面。3.根據權利要求2所述的圖像傳感器封裝，所述圖像傳感器封裝還包括設置在所述光學封蓋和所述圖像傳感器晶片的所述有源側表面之間的壩狀支承結構。4.根據權利要求3所述的圖像傳感器封裝，其中，所述壩狀支承結構覆蓋所述臺階部分的所述有源側表面并且背離所述圖像傳感器晶片橫向延伸。5.根據權利要求4所述的圖像傳感器封裝，其中，所述第一電介質層在所述壩狀支承結構和所述第二電介質層的覆蓋所述臺階部分的側壁的一部分之間延伸。6.根據權利要求4所述的圖像傳感器封裝， 其中，所述壩狀支承結構包括凹陷； 其中，所述第二電介質層設置在所述凹陷中并且阻擋所述壩狀支承結構和所述臺階部分的所述有源側表面之間的界面的邊緣部分。7.根據權利要求4所述的圖像傳感器封裝，所述圖像傳感器封裝還包括外尾部分，所述外尾部分從所述壩狀支承結構上方的所述臺階部分的側壁的下部部分橫向突出，所述外尾部分的厚度比所述臺階部分的厚度小。8.根據權利要求3所述的圖像傳感器封裝，其中，所述壩狀支承結構延伸，以覆蓋所述鍵合焊盤。9.一種圖像傳感器封裝，該圖像傳感器封裝包括: 圖像傳感器晶片，其具有有源側表面、與所述有源側表面相反的背部表面、晶片主體部分、邊緣部分、設置在所述有源側表面上的鍵合焊盤； 穿通孔，其穿透所述邊緣部分并且電連接到所述鍵合焊盤； 第一電介質層，其設置在所述穿通孔和所述邊緣部分之間，所述第一電介質層覆蓋所述晶片主體部分和所述邊緣部分的背部表面； 重分布線，其設置在所述第一電介質層上并且電連接到所述穿通孔，所述重分布線延伸到所述第一電介質層的位于所述邊緣部分的背部表面上的一部分上； 第二電介質層，其設置在所述第一電介質層上并且覆蓋所述重分布線和所述邊緣部分的外側壁， 其中，所述有源側表面包括圖像傳感器器件區。10.一種圖像傳感器封裝，該圖像傳感器封裝包括: 晶片，其包括有源側表面、與所述有源側表面相反的背部表面、設置在所述有源側表面上的鍵合焊盤； 穿通孔，其穿透所述晶片并且電連接到所述鍵合焊盤； 第一電介質層，其設置在所述穿通孔和所述晶片之間，所述第一電介質層覆蓋所述晶片的背部表面； 重分布線，其設置在所述第一電介質層上并且電連接到所述穿通孔，所述重分布線延伸到所述第一電介質層的位于所述晶片的背部表面上的一部分上； 第二電介質層，其設置在所述第一電介質層和所述重分布線上并且設置在所述晶片的外側壁上方。
【文檔編號】H01L27/146GK105826334SQ201510504884
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年8月17日
【發明人】李昇鉉, 金娜延
【申請人】愛思開海力士有限公司