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一种图像传感器封装结构及其制备方法


技术摘要:
本发明涉及一种图像传感器封装结构及其制备方法,该方法包括以下步骤:处理芯片的制备,感测芯片的制备,将所述第一半导体衬底和所述第二半导体衬底键合在一起,接着进行减薄处理;接着形成层叠介质层;接着形成栅格结构,每个所述栅格结构包括四个侧壁,接着在每个所  全部
背景技术:
图像传感器是一种将光信号转换为电信号的半导体器件。现有的图像传感器分为 电荷耦合器件CCD图像传感器和互补金属氧化物CMOS图像传感器。CCD图像传感器特有的工 艺,具有低照度效果好、信噪比高、通透感强、色彩还原能力佳等优点,在交通、医疗等高端 领域中广泛应用。由于其成像方面的优势,在很长时间内还会延续采用,但同时由于其成本 高、功耗大也制约了其市场发展的空间;CMOS图像传感器采用一般半导体电路最常用的 CMOS工艺,具有集成度高、功耗小、速度快、成本低等特点,最近几年在宽动态、低照度方面 发展迅速。CMOS即互补性金属氧化物半导体,主要是利用硅和锗两种元素所做成的半导体, 通过CMOS上带负电和带正电的晶体管来实现基本的功能。这两个互补效应所产生的电流即 可被处理芯片记录和解读成影像。现有的CMOS图像传感器包括前照式(FSI)图像传感器和 背照式(BSI)图像传感器,在背照式图像传感器中,光从图像传感器的背面入射到图像传感 器中的感光二极管上,从而将光信号转换为电信号。而随着背照式图像传感器的像素尺寸 减小,其性能受到了影响。
技术实现要素:
本发明的目的是克服上述现有技术的不足,提供一种图像传感器封装结构及其制 备方法。 为实现上述目的,本发明采用的技术方案是: 一种图像传感器封装结构的制备方法,包括以下步骤: 1)处理芯片的制备:提供第一半导体衬底,在所述第一半导体衬底上形成多个间 隔设置的功能区,接着在所述第一半导体衬底上形成第一布线层,在所述第一布线层上形 成第一嵌入式导电块。 2)感测芯片的制备:提供第二半导体衬底,在所述第二半导体衬底上形成多个间 隔设置的感光结构,所述第二半导体衬底包括相对的第一表面和第二表面,所述感光结构 从所述第二半导体衬底的第一表面露出,接着在所述第二半导体衬底的所述第一表面上形 成第二布线层,在所述第二布线层上形成第二嵌入式导电块。 3)将所述第一半导体衬底和所述第二半导体衬底键合在一起,进而使得所述第一 嵌入式导电块与相应的第二嵌入式导电块相互键合。 4)接着从所述第二半导体衬底的第二表面对所述半导体衬底进行减薄处理。 5)接着在所述第二半导体衬底的第二表面上形成层叠介质层。 6)接着在所述层叠介质层上形成光刻胶层,接着在所述光刻胶层中形成第一凹 槽;接着在所述凹槽中形成栅格结构,每个所述栅格结构包括四个侧壁,然后去除所述光刻 4 CN 111584531 A 说 明 书 2/6 页 胶层。 7)接着在每个所述栅格结构所围绕区域中形成滤光层,然后利用掩膜刻蚀所述格 栅结构,以在所述栅格结构的每个侧壁上均形成一第二凹槽,接着刻蚀所述第二凹槽两侧 的部分滤光层,以形成第三凹槽,所述第三凹槽的宽度稍大于所述栅格结构的所述侧壁的 宽度,接着在所述第三凹槽中形成橡胶块,使得所述橡胶块与所述滤光层紧密接触。 8)接着在所述滤光层上形成透镜层。 作为优选,在所述步骤1)中,所述第一布线层包括第一介电层,在所述第一介电层 中形成多个通孔以及多层互连金属层,在所述第一介电层上形成第一粘结层,所述第一嵌 入式导电块嵌入到所述第一粘结层中。 作为优选,在所述步骤2)中,所述感光结构包括光电二极管,所述第二布线层包括 第二介电层,在所述第二介电层中形成多个通孔以及多层互连金属层,在所述第二介电层 上形成第二粘结层,所述第二嵌入式导电块嵌入到所述第二粘结层中。 作为优选,在所述步骤3)中,将所述第一半导体衬底和所述第二半导体衬底键合 之前,对所述处理芯片和所述感测芯片进行表面等离子体处理。 作为优选,在所述步骤5)中,所述层叠介质层包括第一介质层、第二介质层和第三 介质层,所述层叠介质层通过PECVD、ALD、磁控溅射或热氧化制备。 作为优选,在所述步骤6)中,所述栅格结构的材料为金、银、铜、铝、钨、钛、钯、镍、 铂中的一种或多种,通过热蒸镀、磁控溅射、电子束蒸发、电镀或化学镀形成所述栅格结构。 作为优选,在所述步骤7)中,所述橡胶块的颜色为黑色,所述橡胶块的材料为天然 橡胶或合成橡胶。 本发明还提出一种图像传感器封装结构,其采用上述方法制备形成的。 本发明与现有技术相比具有下列优点: 在本发明的图像传感器封装结构的制备过程中,首先在每个所述栅格结构所围绕 区域中形成滤光层,然后利用掩膜刻蚀所述格栅结构,以在所述栅格结构的每个侧壁上均 形成一第二凹槽,接着刻蚀所述第二凹槽两侧的部分滤光层,以形成第三凹槽,所述第三凹 槽的宽度稍大于所述栅格结构的所述侧壁的宽度,接着在所述第三凹槽中形成橡胶块,使 得所述橡胶块与所述滤光层紧密接触,上述橡胶块的设置,在滤光层在使用过程中发生膨 胀时,橡胶块的存在可以起到缓冲作用,进而消除因滤光层发生膨胀而影响相邻像素单元 的性能。 附图说明 图1-图7为本发明的图像传感器封装结构的制备方法中各工序对应的结构示意 图。
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