(57)【要約】  感光性チップパッケージ化構造及びそのパッケージ化方法であって、前記感光性チップパッケージ化構造は、互いに反対側に配置された第１の面（２１０ａ）及び第２の面（２１０ｂ）を備える感光性チップ（２１０）であって、第１の面（２１０ａ）は感光性エリア（２１１）を備える、感光性チップ（２１０）と、互いに反対側に配置された第３の面（３３０ａ）及び第４の面（３３０ｂ）を備える保護カバープレート（３３０）であって、第３の面（３３０ａ）は第１の面（２１０ａ）を覆う、保護カバープレート（３３０）と、保護カバープレート（３３０）の第４の面（３３０ｂ）上に配置された光遮蔽層（５１１）であって、開口部が光遮蔽層（５１１）上に配置され、前記開口部は感光性エリア（２１１）を露出する、光遮蔽層（５１１）と、を含み、光遮蔽層（５１１）は、第４の面（３３０ｂ）上に位置付けられた光吸収層（５０１）と、光吸収層（５０１）上に位置付けられた金属層（５０２）とを含み、光遮蔽層（５１１）を前記感光性チップパッケージ化構造の保護カバープレート（３３０）上に形成することによって、劣ったイメージング、及びゴースティングなどの前記感光性チップの欠点がなくなり、前記感光性チップのイメージング品質が向上する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに反対側の第１の面及び第２の面を有するイメージセンサチップであって、感光性領域が前記第１の面上に配置された、イメージセンサチップと、
互いに反対側の第３の面及び第４の面を有する保護カバープレートであって、前記第３の面は前記第１の面を覆う、保護カバープレートと、
前記保護カバープレートの前記第４の面上に配置された光遮蔽層であって、前記光遮蔽層は開口部を有し、前記感光性領域が前記開口部を通して露出される、光遮蔽層と、
を含み、
前記光遮蔽層は、前記第４の面上に位置する光吸収層と、前記光吸収層上に位置する金属層とを含む、
イメージセンサチップパッケージ。
【請求項２】
前記光吸収層は黒色グルーで作られる、請求項１に記載のイメージセンサチップパッケージ。
【請求項３】
前記光吸収層は黒色感光性グルーで作られる、請求項１に記載のイメージセンサチップパッケージ。
【請求項４】
前記金属層は表面黒化処理によって処理される、請求項１に記載のイメージセンサチップパッケージ。
【請求項５】
前記金属層はアルミニウムで作られる、請求項４に記載のイメージセンサチップパッケージ。
【請求項６】
支持ダムが前記保護カバープレートの前記第３の面上に配置され、中空のキャビティが前記支持ダムと前記保護カバープレートの前記第３の面とによって囲まれ、前記感光性領域は前記中空のキャビティ内に位置する、請求項１に記載のイメージセンサチップパッケージ。
【請求項７】
前記第１の面上に配置された、且つ前記感光性領域の外部に位置する接触パッドと、
前記第２の面から前記第１の面まで延在する貫通孔であって、前記接触パッドが前記貫通孔を通して露出される、貫通孔と、
前記第２の面を及び前記貫通孔の側壁の表面を覆う絶縁層と、
前記絶縁層上に及び前記貫通孔の底に位置する金属配線層であって、前記金属配線層は前記接触パッドに電気的に接続される、金属配線層と、
前記金属配線層上に及び前記絶縁層上に位置するソルダーマスク層であって、前記ソルダーマスク層は開口部を有し、前記金属配線層が前記開口部の底から露出される、ソルダーマスク層と、
前記開口部を充填するソルダーボールであって、前記ソルダーボールは前記金属配線層に電気的に接続される、ソルダーボールと、
をさらに含む、請求項１に記載のイメージセンサチップパッケージ。
【請求項８】
ウエハを提供することであって、前記ウエハは、アレイ状に配置された複数のイメージセンサチップを有し、前記ウエハは、互いに反対側の第１の面及び第２の面を有し、感光性領域が前記第１の面上に配置される、ことと、
互いに反対側の第３の面及び第４の面を有する基板を提供することと、
前記ウエハを前記基板と位置合わせし積層することであって、前記第１の面は前記第３の面によって覆われる、ことと、
前記ウエハ及び前記基板を切断して、複数の、請求項１に記載の前記イメージセンサチップパッケージを形成することと、
を含み、
光遮蔽層が前記基板の前記第４の面上に形成され、前記光遮蔽層は前記イメージセンサチップに対応する開口部を有し、前記感光性領域が前記開口部を通して露出され、
前記光遮蔽層は、前記第４の面上に位置する光吸収層と、前記光吸収層上に位置する金属層とを含む、
イメージセンサチップパッケージ化方法。
【請求項９】
前記光吸収層は黒色グルーで作られ、前記光遮蔽層を形成する工程は、
前記黒色グルーを前記基板の第４の面全体の上に塗布して黒色グルー層を形成することと、
金属材料を前記黒色グルー層上に堆積して金属材料層を形成することと、
前記金属材料層に対して表面黒化処理を実行することと、
前記金属材料層上に開口部をエッチングして前記金属層を形成することと、
前記金属層をマスクとして使用することによって前記黒色グルー層上に開口部をエッチングして前記光吸収層を形成することと、
を含む、請求項８に記載のイメージセンサチップパッケージ化方法。
【請求項１０】
前記光吸収層は黒色感光性グルーで作られ、前記光遮蔽層を形成する工程は、
前記黒色感光性グルーを前記基板の第４の面全体の上に塗布して黒色感光性グルー層を形成することと、
金属材料を前記黒色感光性グルー層上に堆積して金属材料層を形成することと、
前記金属材料層に対して表面黒化処理を実行することと、
前記金属材料層上に開口部をエッチングして前記金属層を形成することと、
前記金属層をフォトレジスト層として使用した露光及び現像プロセスによって、前記黒色感光性グルー層上に開口部を形成して前記光吸収層を形成することと、
を含む、請求項８に記載のパッケージ化方法。
【請求項１１】
前記金属層はアルミニウム層である、請求項９又は請求項１０に記載のパッケージ化方法。
【請求項１２】
前記イメージセンサチップのそれぞれは、前記第１の面上に配置された、且つ前記感光性領域の外部に位置する接触パッドをさらに含み、前記ウエハを前記基板と位置合わせし積層することの後に、前記パッケージ化方法は、
前記第１の面まで延在する貫通孔を前記ウエハの前記第２の面上に形成することであって、前記接触パッドが前記貫通孔を通して露出される、ことと、
前記ウエハの第２の面を及び前記貫通孔の側壁の表面を覆う絶縁層を形成することと、
前記絶縁層上に及び前記貫通孔の底に位置する金属配線層を形成することであって、前記金属配線層は前記接触パッドに電気的に接続される、ことと、
前記金属配線層上に及び前記絶縁層上に位置するソルダーマスク層を形成することであって、前記ソルダーマスク層は開口部を有し、前記金属配線層が前記開口部の底から露出される、ことと、
前記開口部を充填するソルダーボールを形成することであって、前記ソルダーボールは前記金属配線層に電気的に接続される、ことと、
をさらに含む、請求項７に記載のパッケージ化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１５年１０月２９日に中国国家知識産権局に出願された「感光性チップパッケージ化構造及びそのパッケージ化方法（ＰＨＯＴＯＳＥＮＳＩＴＩＶＥ  ＣＨＩＰ  ＰＡＣＫＡＧＩＮＧ  ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ  ＡＮＤ  ＰＡＣＫＡＧＩＮＧ  ＭＥＴＨＯＤ  ＴＨＥＲＥＯＦ）」と題された中国特許出願第２０１５１０７２６４１７．０号の優先権、及び、２０１５年１０月２９日に中国国家知識産権局に出願された「イメージセンサチップパッケージ（ＩＭＡＧＥ  ＳＥＮＳＯＲ  ＣＨＩＰ  ＰＡＣＫＡＧＥ）」と題された中国特許出願第２０１５２０８５７９７５．６号の優先権を主張するものであり、当該両出願はそれらの全体が参照によって本明細書中に援用される。
【０００２】
本開示は半導体の技術分野に関し、特に、イメージセンサチップパッケージ及びそのパッケージ化方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
写真技術などの光と影の技術の発達に伴い、受光した光信号を電気信号に変換するための機能チップとしてのイメージセンサチップに対する巨大な市場需要が存在しており、それらのイメージセンサチップは一般に電子製品のカメラに適用される。
【０００４】
さらに、イメージセンサチップパッケージ化技術が急速に発達しており、ウエハレベルチップサイズパッケージ化（ＷＬＣＳＰ）技術が現在主流であり、この技術ではウエハがパッケージ化及びテストされ、次に切断されて個々の完成したチップが得られる。このパッケージ化技術を使用すれば、個々のパッケージ化されたチップ製品は個々の結晶粒とほぼ同じサイズを有する（ａｌｍｏｓｔ  ｈａｓ  ｔｈｅ  ｓａｍｅ  ｓｉｚｅ  ａｓ  ａｎ  ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ  ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  ｇｒａｉｎ）ようになり、したがって、より軽く、より小さく、より短く、より薄く、且つより安価なマイクロエレクトロニクス製品に対する市場要求を満たすようになる。ウエハレベルチップサイズパッケージ化（ＷＬＣＳＰ）技術は、現在のパッケージ化分野におけるホットスポットであり、将来の開発傾向を表している。
【０００５】
感光性領域が前記イメージセンサチップの表面上に配置される。パッケージ化プロセスの間に前記感光性領域が損傷し汚染されるのを防止するために、前記イメージセンサチップの前記表面であってその上に前記感光性領域が配置された前記表面は、一般に保護カバープレートによって覆われる。ウエハレベルパッケージ化及び切断プロセスの後に前記保護カバープレートは存続してもよく、それにより、後続のプロセス及び将来の動作の間、前記イメージセンサチップは保護される。
【０００６】
前記イメージセンサチップの前記感光性領域による外部光の取得を促進するために、前記保護カバープレートは透明性を有する。しかし、前記保護カバープレートは、前記イメージセンサチップを保護する間、望ましくない効果をもたらす。一般に光は、前記保護カバープレートに入った後、前記保護カバープレートの内部で反射されて望ましくないイメージ、ゴーストなどを引き起こす可能性がある。当業者によって解決されるべき技術的問題は、これらの望ましくない効果をいかにしてなくすかである。
【０００７】
例えば、図１を参照すると、これは従来技術によるイメージセンサチップパッケージの概略図である。前記イメージセンサチップパッケージは、互いに反対側の第１の面及び第２の面を有するイメージセンサチップ１０と、イメージセンサチップ１０の前記第１の面上に位置する感光性領域２０と、前記感光性領域２０の側における前記イメージセンサチップ１０の前記第１の面上に位置する接触パッド２１と、イメージセンサチップ１０の前記第２の面からイメージセンサチップ１０の前記第１の面まで延在する貫通孔（番号なし）であって、接触パッド２１が前記貫通孔を通して露出される、貫通孔と、前記貫通孔の側壁上に及びイメージセンサチップ１０の前記第２の面上に位置する絶縁層１１と、絶縁層１１の表面上に及び前記貫通孔の底に位置する金属配線層１２であって、金属配線層１２は接触パッド２１に電気的に接続される、金属配線層１２と、金属配線層１２を及び絶縁層１１を覆うソルダーマスク層１３であって、ソルダーマスク層１３は開口部を有する、ソルダーマスク層１３と、ソルダーマスク層１３の前記開口部内に位置し、接触パッド２１に金属配線層１２を介して電気的に接続されるソルダーボール１４と、イメージセンサチップ１０の前記第１の面を覆う保護基板３０と、保護基板３０上に配置され、且つ保護基板３０とイメージセンサチップ１０との間に位置する支持ダム３１であって、前記感光性領域は支持ダム３１によって囲まれる、支持ダム３１と、を含む。
【０００８】
上述のイメージセンサチップの使用において、光Ｉ１が保護基板３０上に入射し、前記光の一部Ｉ２は保護基板３０の側壁３０ｓに到達して、前記側壁上の光反射をもたらす。前記イメージセンサチップのイメージングは、反射光が感光性領域２０上に入射する場合、特に、光Ｉ２の入射角が特定の条件を満たす場合、干渉される。例えば、保護基板３０がガラスで作られ、外部の空気によって囲まれ、且つ光Ｉ２の入射角がガラス−空気界面についての光Ｉ２の臨界角より大きい場合、光Ｉ２は保護基板３０の側壁３０ｓ上で全反射され得、全反射された光Ｉ２は保護基板３０内を伝搬し、感光性領域２０へと屈折され、これにより感光性領域２０に対する深刻な干渉がもたらされ、したがって前記イメージセンサチップは望ましくないイメージ又はゴーストを生成し、結果としてイメージング品質が低下する。
【０００９】
さらに、ウエハレベルチップパッケージがより小さくなるにつれて、より多くのイメージセンサチップがウエハレベルチップ上に集積され、個々の完成したチップパッケージのサイズはより小さくなり、保護基板３０の前記側壁は感光性領域２０の縁により近くなり、したがって上述の干渉はより深刻になる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本開示では、イメージセンサチップによって生成される望ましくないイメージ、ゴーストなどの問題は、保護カバーを改良し、それにより前記イメージセンサチップのイメージング品質を向上することによって解決される。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の問題を解決するために、イメージセンサチップパッケージが本開示に従って提供され、前記イメージセンサチップパッケージは、互いに反対側の第１の面及び第２の面を有するイメージセンサチップであって、感光性領域が前記第１の面上に配置された、イメージセンサチップと、互いに反対側の第３の面及び第４の面を有する保護カバープレートであって、前記第３の面は前記第１の面を覆う、保護カバープレートと、前記保護カバープレートの前記第４の面上に配置された光遮蔽層であって、前記光遮蔽層は開口部を有し、前記感光性領域が前記開口部を通して露出される、光遮蔽層と、を含む。前記光遮蔽層は、前記第４の面上に位置する光吸収層と、前記光吸収層上に位置する金属層とを含む。
【００１２】
好ましくは、前記光吸収層は黒色グルー（ｂｌａｃｋ  ｇｌｕｅ）で作られる。
【００１３】
好ましくは、前記光吸収層は黒色感光性グルー（ｂｌａｃｋ  ｐｈｏｔｏｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  ｇｌｕｅ）で作られる。
【００１４】
好ましくは、前記金属層は表面黒化処理によって処理される。
【００１５】
好ましくは、前記金属層はアルミニウムで作られる。
【００１６】
好ましくは、支持ダムが前記保護カバープレートの前記第３の面上に配置され、中空のキャビティが前記支持ダムと前記保護カバープレートの前記第３の面とによって囲まれ、前記感光性領域は前記中空のキャビティ内に位置する。
【００１７】
好ましくは、前記イメージセンサチップパッケージは、前記第１の面上に配置された、且つ前記感光性領域の外部に位置する接触パッドと、前記第２の面から前記第１の面まで延在する貫通孔であって、前記接触パッドが前記貫通孔を通して露出される、貫通孔と、前記第２の面を及び前記貫通孔の側壁の表面を覆う絶縁層と、前記絶縁層上に及び前記貫通孔の底に位置する金属配線層であって、前記金属配線層は前記接触パッドに電気的に接続される、金属配線層と、前記金属配線層上に及び前記絶縁層上に位置するソルダーマスク層であって、前記ソルダーマスク層は開口部を有し、前記金属配線層が前記開口部の底から露出される、ソルダーマスク層と、前記開口部を充填するソルダーボールであって、前記ソルダーボールは前記金属配線層に電気的に接続される、ソルダーボールと、をさらに含む。
【００１８】
イメージセンサチップパッケージ化方法が本開示に従ってさらに提供され、前記方法は、ウエハを提供することであって、前記ウエハは、アレイ状に配置された複数のイメージセンサチップを有し、前記ウエハは、互いに反対側の第１の面及び第２の面を有し、感光性領域が前記第１の面上に配置される、ことと、前記イメージセンサチップに対応する複数の保護カバープレートを有する基板を提供することであって、前記基板は、互いに反対側の第３の面及び第４の面を有する、ことと、前記ウエハを前記基板と位置合わせし積層することであって、前記第１の面は前記第３の面によって覆われる、ことと、前記ウエハ及び前記基板を切断して、複数のイメージセンサチップパッケージを形成することと、を含む。光遮蔽層が前記基板の前記第４の面上に形成され、前記光遮蔽層は前記イメージセンサチップに対応する開口部を有し、前記感光性領域が前記開口部を通して露出される。前記光遮蔽層は、前記第４の面上に位置する光吸収層と、前記光吸収層上に位置する金属層とを含む。
【００１９】
好ましくは、前記光吸収層は黒色グルーで作られ、前記光遮蔽層を形成する工程は、前記黒色グルーを前記基板の第４の面全体の上に塗布して黒色グルー層を形成することと、金属材料を前記黒色グルー層上に堆積して金属材料層を形成することと、前記金属材料層に対して表面黒化処理を実行することと、前記金属材料層上に開口部をエッチングして前記金属層を形成することと、前記金属層をマスクとして使用することによって前記黒色グルー層上に開口部をエッチングして前記光吸収層を形成することと、を含む。
【００２０】
好ましくは、前記光吸収層は黒色感光性グルーで作られ、前記光遮蔽層を形成する工程は、前記黒色感光性グルーを前記基板の第４の面全体の上に塗布して黒色感光性グルー層を形成することと、金属材料を前記黒色感光性グルー層上に堆積して金属材料層を形成することと、前記金属材料層に対して表面黒化処理を実行することと、前記金属材料層上に開口部をエッチングして前記金属層を形成することと、露光及び現像プロセスを用いて、前記金属層をフォトレジスト層として使用することによって前記黒色感光性グルー層上に開口部を形成して前記光吸収層を形成することと、を含む。
【００２１】
好ましくは、前記金属層はアルミニウム層である。
【００２２】
好ましくは、前記イメージセンサチップのそれぞれは、前記第１の面上に配置された、且つ前記感光性領域の外部に位置する接触パッドをさらに含む。前記ウエハを前記基板と位置合わせし積層することの後に、前記パッケージ化方法は、前記第１の面まで延在する貫通孔を前記ウエハの前記第２の面上に形成することであって、前記接触パッドが前記貫通孔を通して露出される、ことと、前記ウエハの第２の面を及び前記貫通孔の側壁の表面を覆う絶縁層を形成することと、前記絶縁層上に及び前記貫通孔の底に位置する金属配線層を形成することであって、前記金属配線層は前記接触パッドに電気的に接続される、ことと、前記金属配線層上に及び前記絶縁層上に位置するソルダーマスク層を形成することであって、前記ソルダーマスク層は開口部を有し、前記金属配線層が前記開口部の底から露出される、ことと、前記開口部を充填するソルダーボールを形成することであって、前記ソルダーボールは前記金属配線層に電気的に接続される、ことと、をさらに含む。
【発明の効果】
【００２３】
本開示の有益な効果は、イメージセンサチップによって生成される望ましくないイメージ、ゴーストなどの欠点を、前記イメージセンサチップパッケージの前記保護カバープレート上に前記光遮蔽層を形成することによって克服し、それにより前記イメージセンサチップの前記イメージング品質が向上することである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】従来技術によるイメージセンサチップパッケージの概略図である。
【図２】本開示の一実施形態によるイメージセンサチップパッケージの概略図である。
【図３】ウエハの概略上面図である。
【図４】図３におけるウエハのＡ−Ａ１に沿った断面図である。
【図５】本開示の一実施形態による基板の概略断面図である。
【図６】（ａ）乃至（ｅ）は、本開示の一実施形態による、基板上に光遮蔽層を形成するプロセスのフローを示す。
【図７】（ａ）乃至（ｅ）は、本開示の別の実施形態による、基板上に光遮蔽層を形成するプロセスのフローを示す。
【図８】基板をウエハと位置合わせし積層した後に得られる構造の概略図である。
【図９】ウエハをパッケージ化した後に得られる構造の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本開示の実施形態について、図面と組み合わせて以下に詳細に説明する。本実施形態は本開示を限定することを意図するものではなく、本実施形態に従って当業者によって構造、方法、又は機能に対して行われる変更は本開示の保護範囲内に入る。
【００２６】
これらの図面は本開示の実施形態の理解を補助する目的のために提供されるものであり、本開示を過度に限定するものとして解釈されるべきではないということに留意されたい。わかりやすくするために、図面に示されている寸法は比例的に描かれてはおらず、拡大若しくは縮小されているか、又はその他の方法で変更されている場合がある。加えて、長さ、幅、及び奥行きという３次元の空間サイズが実際の製品には含まれる。さらに、第１の特徴が第２の特徴の「上」にあるとして以下に記載される構造は、前記第１の特徴と前記第２の特徴とが直接接触して形成される実施形態を含む場合があり、且つ前記第１の特徴と前記第２の特徴との間に追加の特徴が形成される実施形態をさらに含む場合があり、後者の場合、前記第１の特徴と前記第２の特徴とは直接接触しない可能性がある。
【００２７】
図２を参照すると、これは本開示の一実施形態によるイメージセンサチップパッケージの概略図である。前記イメージセンサチップパッケージは、互いに反対側の第１の面２１０ａ及び第２の面２１０ｂを有するイメージセンサチップ２１０であって、感光性領域２１１が第１の面２１０ａ上に配置された、イメージセンサチップ２１０と、互いに反対側の第３の面３３０ａ及び第４の面３３０ｂを有する保護カバープレート３３０であって、第３の面３３０ａは第１の面２１０ａを覆う、保護カバープレート３３０と、を含む。支持ダム３２０が第３の面３３０ａ上に配置される。支持ダム３２０は保護カバープレート３３０とイメージセンサチップ２１０との間に位置する。感光性領域２１１は、支持ダム３２０と保護カバープレート３３０の第３の面３３０ａとによって囲まれる中空のキャビティ内に位置する。
【００２８】
光遮蔽層５１１が保護カバープレート３３０の第４の面３３０ｂ上に配置される。光遮蔽層５１１は開口部を有し、前記開口部を通して、感光性領域２１１に対応する第４の面３３０ｂの領域が露出される。すなわち、感光性領域２１１は前記開口部を通して露出される。いくつかの実施形態では、前記開口部の面積は感光性領域２１１の面積と等しいか又はそれよりも大きく、前記開口部から保護カバープレート３３０に入射する光は保護カバープレート３３０を貫通し感光性領域２１１内に入ってもよく、結果として感光性領域２１１に対する光遮蔽層５１１の前記干渉は回避される。
【００２９】
光遮蔽層５１１は、保護カバープレート３３０の第４の面３３０ｂ上に位置する光吸収層５０１と、光吸収層５０１上に位置する金属層とを含む。光吸収層５０１は、保護カバープレート３３０の内部から第４の面３３０ｂに投射される光を吸収するために主に使用される。金属層５０２は、外部から光遮蔽層５１１に入射する光が保護カバープレート３３０の内部に入るのを防止するために、及び光吸収層５０１の保護を提供するために、主に使用される。
【００３０】
本実施形態では、光吸収層５０１は黒色感光性グルー又は黒色グルーで作られる。金属層５０２はアルミニウムで作られ、且つ金属層５０２は表面黒化処理によって処理され、それにより、金属層５０２の表面上に入射する光の鏡面反射に起因するイメージセンサチップ２１０のイメージング品質に対する干渉が防止される。
【００３１】
光吸収層５０１は軟質有機材料で作られるため、金属層５０２なしの光吸収層５０１は後続のプロセスにおいて容易にスクラッチされ得る。金属層５０２はスクラッチ及び損耗に良好に抵抗するのに十分なほど硬いため、金属層５０２を光吸収層５０１上に形成することによって、後続のプロセスにおいて光吸収層５０１がスクラッチされることが防止され得る。
【００３２】
金属層５０２は光に対して不透明であるため、光吸収層５０１は薄くされてもよく、且つ低い吸収率を有する吸収材料で作られてもよい。金属層５０２がない場合、光吸収層５０１は高い吸収率を有する必要がある。例えば、９５％より高い吸収率のみが、良好な遮光効果を達成可能である。金属層５０２を追加することによって、前記光吸収層の吸収率に対する要求は低減される。良好な遮光効果を達成するために、９０％の吸収率を有する吸収材料が選択可能である。高い吸収率を有する吸収材料は高コストをもたらすため、金属層５０２を追加することによってコストが低減される。
【００３３】
接触パッド２１２がイメージセンサチップ２１０の第１の面２１０上に配置され、且つ感光性領域２１１の外部に位置する。本実施形態では、イメージセンサチップ２１０は、イメージセンサチップ２１０の第２の面２１０ｂから第１の面２１０ａまで延在する貫通孔であって、接触パッド２１２が前記貫通孔を通して露出される、貫通孔と、第２の面２１０ｂ上に及び前記貫通孔の側壁上に位置する絶縁層２１３と、絶縁層２１３上に及び前記貫通孔の底に位置する金属配線層２１４であって、金属配線層２１４は接触パッド２１２に電気的に接続される、金属配線層２１４と、金属配線層２１４上に及び絶縁層２１３上に位置するソルダーマスク層２１５であって、ソルダーマスク層２１５は開口部を有し、金属配線層２１４が前記開口部の底から露出される、ソルダーマスク層２１５と、前記開口部を充填するソルダーボール２１６であって、ソルダーボール２１６は金属配線層２１４に電気的に接続される、ソルダーボール２１６と、を備える。このようにして、接触パッド２１２はソルダーボール２１６に、金属配線層２１４を介して接続される。ソルダーボール２１４をその他の外部回路に電気的に接続することによって、イメージセンサチップ２１０とその他の外部回路との間の電気的接続が実現される。
【００３４】
これに対応して、図２に示すイメージセンサチップパッケージを形成するための、本開示の実施形態によるイメージセンサチップパッケージ化方法が提供される。図３〜図９を参照すると、これらは本開示の実施形態によるパッケージ化プロセスの間に形成される中間構造の概略図である。
【００３５】
最初に、図３及び図４を参照すると、ウエハ２００が提供される。図３は、ウエハ２００の構造の概略上面図であり、図４は、図３におけるウエハ２００のＡ−Ａ１に沿った断面図である。
【００３６】
ウエハ２００は、互いに反対側の第１の面２００ａ及び第２の面２００ｂを有する。ウエハ２００は、アレイ状に配置された複数のイメージセンサチップ２１０と、隣接するイメージセンサチップ２１０の間に位置する切断溝領域２２０とを含む。ウエハ２００がパッケージ化された後、ウエハ２００は切断溝領域２２０に沿って切断されて、複数のイメージセンサチップパッケージが形成される。
【００３７】
イメージセンサチップ２１０は、感光性領域２１１と、感光性領域２１１の外部に位置する接触パッド２１２とを含む。感光性領域２１１は、感光性領域２１１に照射された光信号を電気信号に変換するための、アレイ状に配置された複数のフォトダイオードを含んでもよい。接触パッド２１２は、感光性領域２１１内の構成要素を外部回路に接続するための入力端子及び出力端子として働く。イメージセンサチップ２１０は、その他の機能構成要素をさらに含んでもよく、それらの機能構成要素については本開示においては限定されない。イメージセンシング機能を有する任意の半導体チップが、本開示におけるイメージセンサチップとして考慮される。
【００３８】
本開示の実施形態によるパッケージ化方法の後続の工程については、わかりやすく且つ簡単にするために、説明は図３に示すＡ−Ａ１の方向におけるウエハ２００の断面図の例のみを用いて行い、同様の工程がその他の領域においても実行される、ということに留意されたい。
【００３９】
次に、図５を参照すると、基板３００が提供される。基板３００はウエハ２００上の感光性領域２１１を保護するために、後続のプロセスにおいてウエハ２００の第１の面２００ａを覆う。
【００４０】
光は基板３００を通して感光性領域２１１に到達する必要があるため、基板３００は透明材料で作られ、高い透過率を有する。具体的には基板３００は、無機ガラス、有機ガラス、又は一定の強度を有するその他の透明材料で作られてもよい。
【００４１】
加えて、基板３００の高い強度及び透過性能を保証するために、前記基板の厚さに関する特定の要件が存在する。本実施形態では、基板３００の厚さは５０μｍ〜５００μｍの範囲であり、例えば、基板３００の厚さは４００μｍであってもよい。
【００４２】
基板３００は、互いに反対側の第３の面３００ａ及び第４の面３００ｂを有し、基板３００の２つの面３００ａ及び３００ｂは、入射光の散乱、拡散反射などを引き起こさないように、平坦且つ滑らかである。基板３００は、パッケージ化プロセス及び切断プロセスの後、イメージセンサチップ２１０の保護カバープレート３３０として存続する。
【００４３】
複数の支持ダム３２０が、基板３００の第３の面３００ａ上に形成される。アレイ状に配置された複数の中空のキャビティが、支持ダム３２０と基板３００の第３の面３００ａとによって囲まれ、前記中空のキャビティのそれぞれは感光性領域２１１に対応する。
【００４４】
光遮蔽層５１１が基板３００の第４の面３００ｂ上に形成される。光遮蔽層５１１は、感光性領域２１１に対応する複数の開口部５２０を有する。開口部５２０は、パッケージの形成後に感光性領域２１１を露出するために、感光性領域２１１の面積より大きいか又はそれと等しい面積を有する。
【００４５】
光遮蔽層５１１は、基板３００の第４の面３００ｂ上に位置する光吸収層５０１と、光吸収層５０１上に位置する金属層５０２とを含む。
【００４６】
光吸収層５０１は、黒色グルー又は黒色感光性グルーなどの、不透明な又は低透明性の黒色有機材料で作られる。前記黒色グルーは、エポキシ樹脂グルーなどの、半導体プロセスにおいて一般に使用される非感光性黒色グルーを意味する。前記黒色感光性グルーは、半導体プロセスにおいて一般に使用される感光性有機グルーを意味する。
【００４７】
金属層５０２は、光吸収層５０１の別の面であって第４の面３００ｂと接触していない別の面上に位置する。金属層５０２は表面黒化処理によって処理されてもよく、それにより、光の鏡面反射が金属層５０２の表面上で発生し得なくなる。金属層５０２は、アルミニウム、アルミニウム合金、又はその他の好適な金属材料で作られてもよい。
【００４８】
前記光吸収層が前記黒色グルーで作られる場合、光遮蔽層５１１を形成するプロセスは、図６（ａ）〜図６（ｅ）を参照すると、以下の通りである。
【００４９】
図６（ａ）に示すように、前記黒色グルーが基板３００の第４の面３００ｂ全体の上にスピンコーティングプロセスを用いて塗布されて、黒色グルー層５０１０が形成される。
【００５０】
図６（ｂ）に示すように、金属材料が黒色グルー層５０１０上に堆積されて、金属材料層５０２０が形成され、金属材料層５０２０は表面黒化処理によって処理される。
【００５１】
図６（ｃ）に示すように、パターン化されたフォトレジスト層５０３が金属材料層５０２０上に形成される。
【００５２】
図６（ｄ）に示すように、開口部が金属材料層５０２０上にエッチングされて、パターン化された金属層５０２が形成される。
【００５３】
図６（ｅ）に示すように、開口部が、金属層５０２をマスクとして使用したドライエッチングプロセスによって黒色グルー層５０１０上にエッチングされて、パターン化された光吸収層５０１が形成される。
【００５４】
前記光吸収層が前記黒色感光性グルーで作られる場合、光遮蔽層５１１’を形成するプロセスは、図７（ａ）〜図７（ｅ）を参照すると、以下の通りである。
【００５５】
図７（ａ）に示すように、前記黒色感光性グルーが基板３００の第４の面３００ｂ全体の上にスピンコーティングプロセスを用いて塗布されて、黒色感光性グルー層５０１０’が形成される。
【００５６】
図７（ｂ）に示すように、金属材料が黒色感光性グルー層５０１０’上に堆積されて、金属材料層５０２０’が形成され、金属材料層５０２０’は表面黒化処理によって処理される。
【００５７】
図７（ｃ）に示すように、パターン化されたフォトレジスト層５０３’が金属材料層５０２０’上に形成される。
【００５８】
図７（ｄ）に示すように、開口部が金属材料層５０２０’上にエッチングされて、パターン化された金属層５０２’が形成される。
【００５９】
図７（ｅ）に示すように、開口部が、金属層５０２’をマスクとして使用した露光及び現像プロセスによって黒色グルー層５０１０’上に形成されて、パターン化された光吸収層５０１’が形成される。
【００６０】
本実施形態では、金属層５０２（又は金属層５０２’）はアルミニウム層であり、前記アルミニウム層は、酸塩基溶液（ａｃｉｄ−ｂａｓｅ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ）を用いた表面黒化処理によって処理される。例えば、前記アルミニウム層は硫黄系アルカリ溶液（ｓｕｌｆｕｒ−ｂａｓｅｄ  ａｌｋａｌｉ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ）を用いて処理されて、前記アルミニウム層の上に黒色硫化物フィルム層が形成されてもよく、それにより、前記アルミニウム層の鏡面反射防止性能（ａｎｔｉ−ｓｐｅｃｕｌａｒ  ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）が向上する。いくつかの実施形態では、前記表面黒化処理を施される前記金属層の厚さは、１μｍ〜１０μｍの範囲である。
【００６１】
いくつかの実施形態では、前記光吸収層の厚さは、１μｍ〜１０μｍの範囲である。
【００６２】
他の実施形態では、光遮蔽層５１１を基板３００の第４の面３００ｂ上に形成する工程は、ウエハ２００が基板３００と位置合わせされ積層された後で、又は支持ダム３２０が基板３００上に形成される前に実行されてもよく、これについては本開示において限定されず、特定のプロセス条件に応じて選択されてもよい、ということに留意されたい。
【００６３】
本実施形態では、支持ダム３２０はフォトレジストグルーで作られる。前記フォトレジストグルーは基板３００の第３の面３００ａ上にスプレーコーティングプロセス又はスピンコーティングプロセスを用いて塗布されて、フォトレジストグルー層が形成され、前記フォトレジストグルー層は露光及び現像プロセスを用いてパターン化されて、アレイ状に配置された複数の支持ダム３２０が形成される。いくつかの実施形態では、支持ダム３２０はまた、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、及びその他の絶縁媒体材料で作られてもよく、これは堆積プロセスによって堆積されてもよく、次にリソグラフィー及びエッチングプロセスによってパターン化されて、アレイ状に配置された複数の支持ダム３２０が形成されてもよい。
【００６４】
次に、図８を参照すると、基板３００の第３の面３００ａがウエハ２００の第１の面２００ａと位置合わせされ積層される。中空のキャビティ（符号なし）が、支持ダム３２０と基板３００の第３の面３００ａとによって囲まれ、感光性領域２１１は前記中空のキャビティ内に位置する。
【００６５】
本実施形態では、基板３００は、接着剤層（図示せず）を介してウエハ２００と位置合わせされ積層される。例えば、前記接着剤層は支持ダム３２０の上面の上にスクリーン印刷プロセス又はスピンコーティングプロセスを用いて形成されてもよく、次に基板３００の第３の面３００ａとウエハ２００の第１の面２００ａとが位置合わせされ積層されて、前記接着剤層を介して互いに接合される。前記接着剤層は接着のために機能するのみでなく、絶縁及び密封のためにも機能する。前記接着剤層は、シリカゲル、エポキシ樹脂、ベンゾシクロブテン、又はその他のポリマー材料などの、ポリマー接合材料で作られてもよい。
【００６６】
本実施形態では、基板３００の第３の面３００ａがウエハ２００の第１の面２００ａと結合された後、中空のキャビティが、支持ダム３２０とウエハ２００の第１の面２００ａとによって囲まれる。前記中空のキャビティの位置は感光性領域２１１の位置に対応し、前記中空のキャビティの面積は感光性領域２１１の面積よりわずかに大きく、したがって感光性領域２１１は前記中空のキャビティ内に位置する。本実施形態では、基板３００とウエハ２００とが接合された後、ウエハ２００上の接触パッド２１２は基板３００の支持ダム３２０によって覆われる。基板３００は後続のプロセスにおいてウエハ２００を保護し得る。
【００６７】
次に、図９を参照すると、ウエハ２００がパッケージ化される。
【００６８】
最初に、ウエハ２００は、後続の貫通孔のエッチングを容易にするために、ウエハ２００の第２の面２００ｂ上で薄くされる。ウエハ２００は、機械研磨プロセス、化学機械研磨プロセスなどを用いて薄くされてもよい。次に、ウエハ２００は、ウエハ２００の第２の面２００ｂ上でエッチングされて、前記貫通孔（符号なし）が形成され、ウエハ２００の第１の面２００ａの側上の接触パッド２１２が前記貫通孔を通して露出される。次に、絶縁層２１３がウエハ２００の第２の面２００ｂ上に及び前記貫通孔の側壁上に形成され、ここで、前記貫通孔の底に位置する接触パッド２１２は絶縁層２１３によって覆われず、絶縁層２１３は、ウエハ２００の第２の面２００ｂと、前記貫通孔によって露出されるウエハ２００の基板とのための電気絶縁を提供してもよい。絶縁層２１３は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、又は絶縁樹脂で作られてもよい。次に、接触パッド２１２に接続された金属配線層２１４が絶縁層２１３の表面上に形成され、それにより、接触パッド２１２はウエハ２００の第２の面２００ｂに導かれ外部回路に接続され、ここで、金属配線層２１４は、金属フィルムを堆積し前記金属フィルムをエッチングすることによって形成される。次に、開口部（符号なし）を有するソルダーマスク層２１５が金属配線層２１４の表面上に及び絶縁層２１３の表面上に形成され、金属配線層２１４の前記表面の一部が前記開口部によって露出される。ソルダーマスク層２１５は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、又はその他の絶縁材料で作られ、金属配線層２１４を保護するために使用される。次に、ソルダーボール２１６がソルダーマスク層２１５の表面上に形成され、ソルダーボール２１６は前記開口部を充填する。ソルダーボール２１６は、ソルダーボール、金属柱、及びその他の接続構造であってもよく、これは銅、アルミニウム、金、スズ、鉛、又はその他の金属材料で作られてもよい。
【００６９】
ウエハ２００がパッケージ化された後、切断プロセスを用いて得られたチップパッケージが外部回路にソルダーボール２１６を介して接続されてもよい。前記イメージセンサチップの感光性領域２１１によって光信号が電気信号に変換された後、前記電気信号は、接触パッド２１２、金属配線層２１４、及びソルダーボール２１６を順次通して、処理される前記外部回路に伝達されてもよい。
【００７０】
図２に示す複数のパッケージは、切断プロセスを介して形成される。
【００７１】
本明細書において実施形態の説明を行ったが、前記実施形態のそれぞれは単に１つの独立した技術的解決法にすぎないわけではないということを理解されたい。本明細書のこの説明方法は単にわかりやすくするためのものにすぎず、当業者は本明細書を全体として解釈すべきである。前記実施形態における技術的解決法は、適切に組み合わせて、当業者によって理解可能なその他の実施形態を形成することも可能である。
【００７２】
上述した一連の詳細な説明は、本開示の実現可能な実施形態の単なる特定の説明にすぎず、本開示の保護範囲を限定することを意図するものではない。本開示の技術的精神から逸脱することなく作られる任意の等価な実施形態又は修正形態は、本開示の保護範囲内に入る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６（ａ）】
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【図６（ｂ）】
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【図６（ｃ）】
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【図６（ｄ）】
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【図６（ｅ）】
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【図７（ａ）】
2018533217.tif 000013
【図７（ｂ）】
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【図７（ｃ）】
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【図７（ｄ）】
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【図７（ｅ）】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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