专利名称：互补式金属氧化物半导体传感器封装组件及其制造方法
技术领域：
本发明主要涉及一种半导体封装组件，尤其涉及一种互补式金 属氧化物半导体传感器封装组件及其制造方法。
背景技术：
半导体技术发展非常快速，特别是半导体芯片(semiconductor dice)有趋于小型化的倾向。然而，半导体芯片的功能需求却有相对 多样化的倾向。换言之，半导体芯片在一较小区域中需求更多的输 入/输出盘(pads)，所以引脚(pins)的密度也随之快速提高。其导致 半导体芯片之封装变得更困难且降低成品率。封装结构的主要目的 在于保护芯片免受外部损伤。然而，大部份封装技术是先将一晶圓 上的芯片切割成多个单一芯片，然后再封装与测试每一颗单一芯 片。另夕卜， 一种称为"晶圓级封装"(wafer level package; WLP)的 封装技术，可以在分割芯片成为单一芯片之前，在一晶圆上封装芯 片。晶圓级封装技术有一些优点，例如生产周期较短、成本较低以 及不需要填充物(under-fill)。
一种数字影像技术已广泛运用至影像摄影装置，例如数字相 机、影像扫描等，目前的影像摄影装置大都使用互补式金氧半导体 传感器(CMOS传感器)作为影像读取的装置。互补式金属氧化物半 导体传感器具有 一 固定于其中的芯片(chip),影像信号通过芯片的感 测区域中的多个凄t组式感测组件传送到凄t字处理器，用以转换才莫拟
8信号成为数字信号。由于互补式金氧半导体传感器的感测区域对于 灰尘粒子相当敏感，会导致感测组件的质量下降。为了达到上述目 的，一4殳是在芯片的感测区域的多个感测组件上再形成一透明材 质，特别是一种^皮璃，用以保护感测组件，并且还可以增加聚焦的 功能。
接着，请参考图1,为先前技术所披露的一种以晶圓级封装来
形成一CMOS传感器的封装结构，其封装结构是将一CMOS传感 器固接于绝缘基板100之上，在CMOS传感器的感测区域上形成 一孩i型透镜140凄t组，然后再在孩吏型透镜140数组上形成另 一保护 层150。
^艮明显地，在先前技术中，对CMOS传感器的封装工艺较为复 杂且必须逐层来完成，除了增加工艺的时间外，还有可能在制造过 程中，使得CMOS传感器的感测区域受到污染。为此，本发明提 出一种新的CMOS传感器封装工艺及其结构，可以有效减少封装 的时间并可有效地4是升CMOS传感器的可靠度。
发明内容
鉴于以上的问题，本发明的主要目的在于提供一种互补式金属 氧化物半导体传感器封装组件，藉以减少制造时间以节省制造成本。
本发明的另 一主要目的在于提供一种互补式金属氧化物半导 体传感器封装组件，藉以增加组件的可靠度。
才艮据以上目的，本发明-提供一种互补式金属氧化物半导体感测 芯片的封装结构，包括:一个具有一上表面及一下表面的载板，载板 的上表面配置有图案化的金属层； 一个互补式金属氧化物半导体感测芯片，其主动面上配置有多个互补式金属氧4匕物半导体感测纽/f牛 且具有多个焊盘^1置在主动面的外围附近上，且每一焊盘与部^分的
图案化金属层电性连接；多个电性连接组件，设置在部份图案化金 属层之上并形成电性连接；封月交体，包覆载板的上表面、电性连4妻 组件及互补式金属氧化物半导体感测装置；及多个导电组件，形成 在这些连接组件之上。
本发明还披露一种互补式金属氧化物半导体感测芯片的封装 方法，包含:提供一具有一上表面及一下表面的载寺反；形成多个相同 图案化的金属层在载板的上表面上；接着电性连接多个互补式金属 氧化物半导体感测芯片至多个图案化金属层，其中互补式金属氧化 物半导体感测芯片的主动面上具有多个互补式金属氧化物半导体
感测组件且具有多个焊盘i殳置在主动面之外围附近上，通过焊盘电 性连接于部份图案化金属层之上；电性连接多个电性连接组件于部 份图案化之金属层之上；然后执行一注模步骤，以包覆载板的上表 面、电性连接组件及这些互补式金属氧化物半导体感测芯片；4妄着 暴露出电性连接组件的一端点；形成多个导电组件在每一 已暴露的 电性连接组件的端点上；及执行一切割步骤，以形成多个完成封装 的互补式金属氧化物半导体感测装置'
有关本发明的特征，现配合图示作最佳实施例详细说明如下。 (为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解， jE见配合实施例"^细"i兌明^。下。)
图1为现有的封装组件的剖面示意图2为根据本发明在载板上形成多个图案化金属层的示意图；图3为根据本发明在多个图案化金属层上贴附多个互补式金属
氧化物半导体传感器芯片的剖面示意图4为根据本发明在图3的结构上形成多个电性连接组件的剖 面示意图5为根据本发明执行一注模工序、用封胶体来包覆图4的结 构的剖面示意图6为4艮据本发明在图5的结构中，在多个电性连接组件上形 成多个导电组件的剖面示意图；及
图7为根据本发明所披露的另一封装结构的剖示图。
具体实施例方式
本发明4皮露一种互补式金氧半导体感测芯片的封装结构及其 制造方法，因此，本发明是针对已完成制造并且也已切割的互补式 金氧半导体感测芯片进行封装。然而，为便于说明，本发明对互补
式金属氧化物半导体感测芯片的定义为一主动面上具有多个成数
8为分别说明本发明所披露的互补式金氧半导体感测芯片的封装结 构剖示图以及制造步骤流程图。
请参阅图2,是表示将多个图案化的金属层形成在载板上的剖 面示意图。首先，^是供具有一上表面及一下表面的载板(carrier substrate)lO，在本发明的具体实施例中，载板10为一种透明材泮+, 其可以是玻璃或是光学级的玻璃。如图2所示，多个图案化的金属 层12形成在载^反10的方式包4舌先爿夸一金属层形成在载斗反10上； 然后涂布一光阻层于金属层之上并经过一图案化的光罩曝光及显 影后，在金属层上形成一具有图案化的光阻层(未在图中表示)；4妻 着执行一蚀刻步骤，以移除部份的金属层；接着，移除具有图案化 的光阻层，藉此在载^反10上形成多个相同图案4匕的金属层12。此外，上述将多个图案化的金属层12形成在载板10的方式也
可以包括先将光阻层涂布在载才反10上，然后经过一图案化的光 罩曝光及显影后，在光阻层上形成图案化的凹槽或是沟渠，再将金 属材料填入凹槽或是沟渠中，最后再将光阻移除后，即可在载板IO 上形成图案化的金属层12。在本发明中，上述金属材料的形成方式 可以是蒸链(evaporating process)或是賊键(sputtering process ), 而在一寿交佳实施例中，是^f吏用电4度(plating)方式来形成。
此夕卜，载4反10上的虚线101为切割道(sawing street),在此要 强调，此虚线101其可以是已形成在载4反10之上，同时其也可以 是不存在的线，对此本发明并不加以限制，其目的是在组件完成封 装之后对载板10进行切割的基准线，以形成多个单一封装组件。
接着，请参阅图3，是表示将多个互补式金属氧化物半导体感 测芯片(CMOS chip, Complementary Metal-Oxide Semiconductor chip)20贴附在多个图案化的金属层12上的剖面示意图，其中互补 式金属氧化物半导体感测芯片20的主动面202上具有多个成翁:纟且 排列的感测组件(未显示于图中)以及位于感测组件周围的多个焊 盘(pad)2022。 ^口图3戶斤示，以传'J装4支术(flip chip technology)的方式， 将每一个互补式金属氧化物半导体感测芯片20上的多个焊盘2022 的朝向图案化的金属层12的上表面，并将多个焊盘2022与图案化 的金属层12的部份上表面电性连接，藉此倒装技术使得每一个互 补式金属氧化物半导体感测芯片20上的多个成凄t组排列的感测组 件透过透明载板10而进行感测。在此，可以利用导电胶(未在图中 表示)，例如锡膏，将多个焊盘2022与图案化的金属层12的部份 上表面电性连接。
接着，请参阅图4，是表示在图3的结构上形成多个电性连接 组件的剖面示意图。如图4所示，多个电性连4妻组-f牛(connecting element)30形成在暴露的部份图案化金属层12的上表面，且邻近于每一个互补式金属氧化物半导体感测芯片20，其中每一个电性连接-
组件30的高度均等，且高于互补式金属氧化物半导体感测芯片20 的厚度；在本实施例中，此多个电性连4妄组件30为一种具有金手 指的结构，是通过绝缘材料(例如塑料)或是陶瓷材料(ceramic)来包 覆多条与图案化金属层12相应的金属线302所形成；接着，再将 电性连接组件30经由导电胶(未在图中表示)，例如锡膏(paste)与载 板10上的图案化的金属层12电性连接。
在上述的图2及图3的制造过程中，均使用导电胶材料来作为 电性连接材料，因此在制造上，可以选才奪将导电胶材料涂布在图案 化的金属层12上；当然，其也可以分别涂布在互补式金属氧化物 半导体感测芯片20的焊盘202上以及电性连4妾组件30的端点上， X寸》匕本发明并不力口以卩艮制。
接下来，如图5所示，是表示一封胶体40包覆图4中的结构 的剖示图。将多个电性连"^妄组件30电性连接至图案化金属层12上 之后，随即进4亍注才莫工序(molding process),以形成一佳'于月交体40来 包覆住互补式金属氧化物半导体感测芯片20、多个电性连接组件 30及图案化金属层12。然后，移除部V分的封月交体40以暴露出电性 连一妻组ff 30 ，例如当电性连4妻组件30为 一金手指结构时，移l余部 份的封胶体40以暴露出金属线302的端点。另外，也可以选择在 进4亍注才莫工序之前，先利用Y呆护层(未在图中表示)，例如月交带，以 覆盖住电性连接组件30,例如金属线302之端点，然后将模流注入 至与电性连接组件30同样高度之后，再进行脱胶以暴露出多个电 性连接组件30。而在本发明的具体实施例中，其封胶体40的材料 包括环氧化物(epoxy)或是胶体(colloid)。
接着，请继续参阅图6，是表示在电性连接组件30 (例如金属 线302)上形成多个导电组件的示意图。在此具体实施例中，是利 用封装技术中的现有技术，例如植球，在每一个暴露的电性连4妄组件30的上方形成多个导电组件50,以将此导电组件50作为对封装 体之外的电性连接点。在此要强调，导电组件30可以是锡球(solder ball),其也可以是金属凸块(solderbump)。
另夕卜，本发明还披露另一具体实施例，如图7所示。在本实施 例中，在将多个互补式金属氧化物半导体感测芯片20与栽板10上 的多个图案化金属层12完成电性连接之后，即先进行注4莫工序， 以形成一委:f月交体40来包^隻多个互补式金属氧^匕物半导体感测芯片 20及部份图案化的金属层12。紧接着，在完成对准工序(alignment process)之后，利用蚀刻步骤，例如干式蚀刻或是反应性离子蚀刻 (RIE)，将部份图案化金属层12上的封胶体40移除，以形成多个孔 洞并暴出部份图案化露出的金属层12;接着，再利用电镀的方式， 将导电材料填满孔洞，以形成多个电性连接组件30，再接着，将多 个导电组^f牛50形成在多个电性连4妻《且件30上之后，即可完成互4卜 式金属氧化物半导体感测芯片20的封装操作步骤。同样地，在此 本实施例中的导电组件30可以是锡球(solder ball)也可以是金属凸 块(solder bump)。
在完成上述的图6及图7的步骤后，再进行芯片切割工序(die sawing),并依照切割道101的位置来切割载才反10,以形成多个完 成封装的互补式金属氧化物半导体感测装置。很明显地，由本发明 所才皮露的过程中可知，在载板10上形成多个图案化金属层12的工 序与完成互补式金属氧4匕物半导体感测芯片20的工序可以分别实 施，因此可以有效地缩短封装的时间；此外，在本发明所披露的过 程可知，每一个互补式金属氧化物半导体感测芯片20的5个面(除 了主动面与透明载板10连接外)都被封胶体40所包覆，因此可以 提高互补式金属氧化物半导体感测芯片20的可靠度。
当互补式金属氧化物半导体感测芯片20完成封装以形成互补 式金属氧化物半导体感测装置之后，其可通过互补式金属氧化物半导体感测装置上的多个导电组件50与电路才反(未显示于图中)完成 电性连接，并通过电路板与其它的控制装置电性连接，以便驱动本
发明的互补式金属氧化物半导体感测装置进行影像的读取。特别是 当本发明的互补式金属氧化物半导体感测装置与可挠性软板
(flexible circuit)连接后，其可以应用于各种可携式的数字影像装置 中，例如数字相机、个人数字助理装置(PDA)、具有照相功能的 通讯装置(例如移动电话)等等，以增加互补式金属氧化物半导体 传感器封装组件的应用性。
虽然本发明以前述较佳实施例披露如上，然而其并非用以限定 本发明，本领域普通技术人员在不脱离本发明之精神和范围内，应 当可作多种更动与润饰，因此本发明的专利保护范围须以权利要求 书的限定为准。
主要组件符号说明
10 载纟反 101 切割道
102 感测区i或 12 金属层
20 互补式金属氧4匕物半导体感测芯片(CMOS chip)
202 主动面 2022 焊盘
30 电性连4妻组4牛 302 金属线
40 封月交体 50 导电组件
权利要求
1. 一种互补式金属氧化物半导体感测芯片的封装结构，包括载板，具有上表面及下表面；图案化的金属层，设置于所述载板的所述上表面之上，且暴露出所述金属层；互补式金属氧化物半导体感测芯片，其主动面上配置有复多个互补式金属氧化物半导体感测组件且具有多个焊盘设置在所述主动面的外围附近上，这些焊盘电性连接于部份所述图案化金属层之上；多个电性连接组件，设置在部份所述图案化金属层之上并形成电性连接；封胶体，包覆所述载板的所述上表面、这些电性连接组件及所述互补式金属氧化物半导体感测装置；及多个导电组件，形成在这些连接组件之上。
2. 根据权利要求1所述的封装结构，其中这些电性连接组件为一 种金手指结构。
3. —种互补式金属氧化物半导体感测芯片的封装方法，包含才是供具有上表面及下表面的载板；形成多个相同图案化的金属层在所述载板的所述上表面 上，包含形成金属层在所述载一反上；形成具有多个相同图案化的光阻层在所述金属层上；移除部份所述金属层以形成所述图案化金属层，且暴露出部份所述载板的所述上表面；及移除所述具有这些图案化的光阻层；电性连4妄多个互补式金属氧化物半导体感测芯片至所述 多个图案化金属层，其中所述互补式金属氧化物半导体感测芯 片的主动面上具有多个互补式金属氧化物半导体感测组件且 具有多个焊盘设置在所述主动面的外围附近上，通过这些焊盘电性连接于部份所述图案化金属层之上；电性连接多个电性连接组件于部份所述图案化金属层之上；牙丸行一注纟莫步骤，以包覆所述载板的上表面、这些电性 连接组件及这些互补式金属氧化物半导体感测芯片；暴露出这些电性连接组件的端点；形成多个导电组件在每一这些已暴露的电性连接组件的 端点上；及4丸行切割步骤，以形成多个完成封装的互补式金属氧化 物半导体感测装置。
4. 根据权利要求3所述的封装方法，其中这些电性连接组件为一 种金手指结构。
5. —种互补式金属氧化物半导体感测芯片的封装方法，包含提供具有上表面及下表面的载板；形成多个相同图案化的金属层在所述载板的所述上表面上；电性连4妻多个互补式金属氧化物半导体感测芯片至所述 多个图案化金属层，其中所述互补式金属氧化物半导体感测芯片的主动面上具有多个互补式金属氧4b物半导体感测纽j牛且具有多个焊盘设置在所述主动面的外围附近上，通过这些焊盘 电性连4妄于部^f分所述图案化金属层之上；注入才莫流，以形成封胶体来包覆所述载板的所述上表面及所述互补式金属氧化物半导体感测芯片；形成多个孔洞以暴露出部^分所述图案4匕金属层； 填满这些孔洞以形成多个电性连接组件；形成多个导电组件在这些电性连"^妻组件之上；及执行切割步骤，以形成多个完成封装的互补式金属氧化 物半导体感测装置。
6. 根据权利要求5所述的封装方法，其中形成这些图案化金属层 的方法包含形成金属层在所述载板上；形成具有多个相同图案化的光阻层在所述金属层上；移除部4分所述金属层以形成这些相同图案化金属层，且 暴露出部4分所述载才反的所述上表面；及移除具有所述些图案化之光阻层。
7. 根据权利要求5所述的封装方法，其中形成这些孔洞是以蚀刻 方式形成。
8. —种互补式金属氧化物半导体感测装置的封装方法，包含提供具有上表面及下表面的载板；形成多个相同图案化的金属层在所述载板的所述上表面上，其中形成这些相同图案化金属层的方法包含形成金属层在所述载板上；形成具有图案化的光阻层在所述金属层上；移除部份所述金属层以形成所述图案化金属层，且暴露 出部份所述载板的所述上表面；及移除所述具有图案化光阻层；电性连接多个互补式金属氧化物半导体感测芯片至所述 多个图案化的金属层，其中所述互补式金属氧化物半导体感测 芯片的主动面上具有多个互补式金属氧化物半导体感测组件 且具有多个焊盘设置在所述主动面的外围附近上，通过这些焊 盘电性连接于部份所述图案化金属层之上；电性连接多个电性连接组件于部份所述图案化金属层之上；在所述多个电性连接组件的相对于所述图案化金属层的 另一端上形成隔离层；执行注模步骤，以包覆所述载板的上表面、这些电性连 接组件及这些互补式金属氧化物半导体感测装置；剥离所述隔离层以暴露出所述多个电性连接组件的相对 于所述图案化金属层的金属端；在每一这些电性连接组件的所述暴露的金属端上形成多 个导电组件；及执行切割步骤，以形成多个完成封装的互补式金属氧化 物半导体感测装置。
9. 一种影像读取装置，是将完成封装的互补式金属氧化物半导体 感测装置电性连接至可挠性电^各板所组成，其中所述互补式金 属氧化物半导体感测装置的特征在于，包括载—反，具有上表面及下表面；图案化的金属层，设置于所述载板所述上表面之上，且暴露出所述金属层；互补式金属氧化物半导体感测芯片，其主动面上配置有 多个互补式金属氧化物半导体感测组件且具有多个焊盘i殳置 在所述主动面的外围附近上，这些焊盘电性连4姿于部份所述图 案化金属层之上；多个电性连接组件，设置在部份所述图案化金属层之上 并形成电性连接；去于月交体，包^隻所述载一反的所述上表面、这些电性连4妾组 件及所述互补式金属氧化物半导体感测装置；及多个导电组件，形成在所述些连接组件之上并与所述可 挠性电路板电性连接。
10. —种具有互补式金属氧化物半导体感测装置的数字装置，所述 数字装置选自于数字照相机、移动电话及个人数字助理所组成 的群组，其中所述互补式金属氧化物半导体感测装置的特征在 于包括载一反，具有上表面及下表面；图案化的金属层，设置于所述载板的所述上表面之上， 且暴露出所述金属层；互补式金属氧化物半导体感测装置，其主动面上配置有 多个互补式金属氧化物半导体感测组件且具有多个焊盘设置 在所述主动面的外围附近上，所述些焊盘电性连接于部份所述 图案化金属层之上；多个电性连接组件，i殳置在部4分所述图案化金属层之上 并形成电性连接；封胶体，包覆所述载板的所述上表面、这些电性连接组 件及所述互补式金属氧化物半导体感测装置；及
全文摘要
本发明提供一种互补式金属氧化物半导体感测芯片的封装结构，包括一个具有上表面及下表面的载板，载板的上表面配置有图案化的金属层；一个互补式金属氧化物半导体感测芯片，其主动面上配置有多个互补式金属氧化物半导体感测组件且具有多个焊盘设置在主动面的外围附近上，且每一焊盘与部份的图案化金属层电性连接；多个电性连接组件，设置在部份图案化金属层之上并形成电性连接；封胶体，包覆载板的上表面、电性连接组件及互补式金属氧化物半导体感测装置；及多个导电组件，形成在这些连接组件之上。本发明的新的CMOS传感器封装工艺及其结构，可以有效减少封装的时间并可有效地提升CMOS传感器的可靠度。
文档编号H01L27/146GK101425523SQ20071016437
公开日2009年5月6日 申请日期2007年10月30日 优先权日2007年10月30日
发明者叶秀慧 申请人:叶秀慧