一种CIS芯片封装方法及其封装结构与流程

本发明涉及半导体封装的，具体为一种cis芯片封装方法，本发明还提供了cis芯片封装结构。

背景技术：

1、在cis（cmos图像传感器）中，tsv（硅通孔）技术是实现芯片微型化与高性能化、从2d走向3d堆叠的关键技术。它将传统的水平布线改为垂直电气互连，可以理解为在芯片内部“打通”了许多垂直通道，让信号传输路径更短、效率更高。它的应用主要经历了两个阶段：

2、1.从“减尺寸”到“改结构”的演进：初期（替代引线键合）：主要用来缩小模组尺寸。像手机摄像头的cis模组，用tsv替代传统引线后，体积能减小55%，面积缩小36%；进阶（支持3d堆叠）：随着背照式（bsi）技术普及，tsv开始支持像素层与逻辑层的垂直堆叠，其将光电二极管放在上层，处理电路在下层，信号通过tsv直接“上下楼”传输，大幅提升了速度和感光性能；

3、2.核心优势与价值：极致小型化，相比传统封装，基于tsv的器件面积可缩减30%-70%，缩短的信号路径带来更低功耗、更小延迟和更高带宽。这是实现三层堆叠（如索尼的方案）甚至未来ai传感器的基础，能在单芯片内集成更复杂的处理/存储功能。

4、在tsv设计的cis芯片中，空腔是3d堆叠封装工艺里的一个刻意预留的物理空间，绝不是工艺缺陷。它的核心作用可以总结为三个字：保护、导通、抗应力。cis靠光敏区（光电二极管）接收光信号，这部分极其脆弱。在晶圆键合和tsv打孔时，必须在其上方或周围预留空腔，避免填充材料或化学药液直接接触、污染感光区，相当于给像素区域盖了个“保护罩”。背照式（bsi）cis的光是从芯片背面射入的。空腔能确保光线在抵达感光层前，有一段空气介质通道，减少不必要的折射或散射，保证光线精准落在光电二极管上。

5、但是，现有的空腔制作均通过tsv工艺来制作，由于tsv工艺涉及深孔刻蚀和金属填充（如铜），其不同材料热膨胀系数不同，会产生巨大机械应力，进而导致空腔的形状和体积会有不同，进而现有的tsv封装的cis芯片因空腔差异而导致的可靠性异常。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提供了一种cis芯片封装方法，其精准控制空腔高度和形状，使得封装的cis芯片的可靠性好。

2、一种cis芯片封装方法，其特征在于：其在玻璃做出玻璃围堰，控制空腔高度和形状，增强键合强度，同时在玻璃围堰四周涂上一层黑胶形成黑胶侧壁；玻璃围堰的中央通过一种低折射率、高透过率的透明光学胶形成一层支撑柱；之后再顺次完成晶圆键合、减薄、硅通孔制程；最后，经过rdl、阻焊层、植球和终切制程，完成tsv封装。

3、其进一步特征在于：

4、其包括如下步骤：

5、s1，在玻璃上通过深反应离子刻蚀形成空腔；

6、s2，在玻璃上用黑胶经过涂曝显形成围堰侧壁防光材料；

7、s3，在玻璃上涂上一层光学胶，曝光显影在空腔中间形成形成物理支撑柱，同时形成玻璃围堰；

8、s4，在玻璃上表层上涂上一层键合胶，并将玻璃与晶圆完成键合，使得晶圆的cis芯片对位于玻璃围堰布置；

9、s5，经过研磨、光刻、干法刻蚀制程，完成晶圆减薄和硅通孔刻蚀；

10、s6，在晶圆的硅面表面制备一层二氧化硅，并溅射一层氮化硅，起到绝缘隔热防水汽的保护作用；

11、s7，将孔底打开露出pad,并经过制程制备rdl与pad连接，将阻焊层覆盖在硅面，同时预切切割道；

12、s8，通过曝光、显影的方式将表面焊盘打开并植球；

13、s9, 沿着切割道切割获得最终成品。

14、其进一步特征在于：

15、所述步骤s2中，并通过加打plasma使围堰的黑胶侧壁变得粗糙；

16、粗糙的黑胶侧壁被做成弧形或齿状，通过粗糙侧壁来吸收杂散光，减少炫光鬼影；

17、步骤s7中，将阻焊层通过旋涂、喷胶、印刷的方式覆盖在硅面。

18、一种cis芯片封装结构，其特征在于：其包括：

19、玻璃基板；

20、以及cis芯片；

21、所述玻璃基板对应于cis芯片的底部感光颗粒的位置设置有下凹的玻璃围堰，所述玻璃围堰的侧壁设置有黑胶侧壁，所述玻璃围堰的中心位置设置有透明光学胶形成的支撑柱，所述支撑柱的高度低于所述感光颗粒的下表面。

22、其更进一步特征在于：

23、所述黑胶侧壁被做成粗糙的弧形或齿状。

24、本发明的有益效果为：

25、1，在玻璃基板上制作围堰，可以精准控制空腔高度和形状，增强键合强度并降低工艺难度；

26、2，现有的有机材料做的围堰可靠性后会出现分层现象，影响芯片性能，玻璃围堰可以避免分层异常，同时玻璃围堰因取代有机材料，芯片厚度将更薄，提高性能；

27、3，玻璃围堰周围的粗糙黑胶层吸收杂散光，减少炫光鬼影，提高cis芯片的精度，并可以起玻璃物理支撑作用；

28、4，玻璃围堰中间透光胶柱做支撑，能顶住中心向外凸起的力，减小封装应力，同时胶柱不影响芯片影像性能；

29、5，空腔体积越大，发生形变的绝对空间就越大，分层和玻璃开裂的风险也随之增加，玻璃围堰内做胶柱减小空腔，同时密闭空腔若水汽渗入，高温下气化膨胀会“撑爆”结构，更小的空腔可有效缓解此问题，提升产品在高温高湿测试中的可靠性。

1.一种cis芯片封装方法，其特征在于：其在玻璃做出玻璃围堰，控制空腔高度和形状，增强键合强度，同时在玻璃围堰四周涂上一层黑胶形成黑胶侧壁；玻璃围堰的中央通过一种低折射率、高透过率的透明光学胶形成一层支撑柱；之后再顺次完成晶圆键合、减薄、硅通孔制程；最后，经过rdl、阻焊层、植球和终切制程，完成tsv封装。

2.根据权利要求1所述的一种cis芯片封装方法，其特征在于, 其包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种cis芯片封装方法，其特征在于：所述步骤s2中，并通过加打plasma使围堰的黑胶侧壁变得粗糙。

4.根据权利要求3所述的一种cis芯片封装方法，其特征在于：粗糙的黑胶侧壁被做成弧形或齿状，通过粗糙侧壁来吸收杂散光，减少炫光鬼影。

5.根据权利要求2所述的一种cis芯片封装方法，其特征在于：步骤s7中，将阻焊层通过旋涂、喷胶、印刷的方式覆盖在硅面。

6.一种cis芯片封装结构，其通过权利要求1-5中任一权利要求的一种cis芯片封装方法加工获得, 其特征在于：其包括：

7.根据权利要求6所述的一种cis芯片封装结构，其特征在于: 所述黑胶侧壁被做成粗糙的弧形或齿状。