TWI796210B - 影像感測器封裝之切單方法及影像感測器封裝 - Google Patents
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Abstract
本發明係一種影像感測器封裝之切單方法及影像感測器封裝，該切單方法係使用非實體刀具的切單工具，分別將一該影像感測晶圓的二相對側進行切單後擴片即可分離多顆影像感測器封裝，而切單後的各該影像感測器封裝的玻璃層之外側較該矽晶圓的外側凸出一不大於7.5μm的距離，有效縮短該影像感測器封裝尺寸誤差，提高切單良率；此外，本發明不必準備多種不同的實體刀具來進行多段切單步驟，本發明的切單方法更為簡化且方便操作。
Description
本發明係關於一種半導體切單方法，尤指一種影像感測器封裝的切單方法。
於批量完成影像感測器封裝製程後，會進行一切單製程，以分割出多顆獨立之影像感測器封裝。
如圖4A至4G所示，為目前一種影像感測器封裝的切單製程，如圖4A所示，準備一矽晶圓50，該矽晶圓的一表面具有多個感測區500，各該感測區500上形成有多個影像感測元件501，並在各該感測區500的該些影像感測元件501外圍形成一低介電係數材料層51其中相鄰感測區500之間係保留一條切割道L；再如圖4C所示，於該矽晶圓50的表面形成一膠層52，以覆蓋該些影像感測元件501及該低介電係數材料層51，接著於該膠層52上黏著一玻璃板53。
再請參閱圖4D所示，將圖4C的矽晶圓50反轉，使其另一相對表面朝上，並對該矽晶圓50研磨減薄；如圖4E所示，於研磨後的表面上形成一線路層54及多個錫球55，至此完成一影像感測晶圓的封裝；再如圖4F所示，以一實體刀具70(通常為金屬刀)沿著各條切割道L自該線路層54向下切割至該玻璃層
53，但不切斷該玻璃層53，以形成一第一開槽71；接著，如圖4G所示，更換另一實體刀具80，並自該玻璃層53切割至該第一開槽71，以形成一與該第一開槽71連通的第二開槽81；如此，該影像感測晶圓的各條切割道L被斷開而分離出多個影像感測器封裝60。
由圖4F及4G可知，受限於實體刀的寬度一定，加上實體刀具設備對位誤差，使得切單後的影像感測器封裝60的尺寸誤差通常不小於10μm；此外，實體刀具70、80依序切割該線路層54、該矽晶圓50、該低介電係數材料層51及該膠層52時，應力通常集中在該低介電係數材料層51而形成裂縫；故為確保切單良率，如圖4B所示，在形成該低介電係數材料層51後，必須將位在各條切割道L的該低介電係數材料層51移除，通常在實體刀具70形成的第一開槽71位置形成二道長槽S11、S12；如此，如圖4F所示，相鄰感測區的該低介電係數材料層51即不連續，以避免切割時因應力集中而形成裂縫。
由上說明目前影像感測晶圓的切單製程可知，目前切單製程係使用不同的實體刀具以分段進行切割，且於封裝製程中額外局部移除該低介電係數材料層，以提升切單良率，惟如此複雜切單程序相對減低單位小時產能(UPD)，故有必要進一步改良之。
有鑑於目前影像感測器封裝的切單方法之缺點，本發明提出一種新的影像感測器封裝的切單方法及經該切單方法所分離出的影像感測器封裝，以簡化切單製程並提升良率。
欲達上述目的所使用的主要技術手段係令該影像感測器封裝之切單方法包含：(a)準備一影像感測晶圓，其中該影像感測晶圓係至少依序包含有一線路層、一矽晶圓、一低介電係數材料層、一膠層及一玻璃層，且該影像感測晶圓具有多個影像感測區域，相鄰該影像感測區域存在一切割道，該影像感測晶圓於對應各該影像感測區域及該膠層之間設有多個影像感測元件；(b)以非實體刀具的切單工具沿著各條該切割道，對該影像感測晶圓的二相對側分別進行第一道切單及第二道切單；以及(c)對該影像感測晶圓進行擴片，使相鄰影像感測區域沿著各條該切割道斷裂而分離出多顆獨立影像感測器封裝；其中各該影像感測器封裝的該玻璃層之外側較該矽晶圓之外側凸出一不大於7.5μm的距離。
由上述說明可知，本發明的影像感測器封裝之切單方法係使用非實體刀具的切單工具，且分別對該影像感測晶圓的第一側及第二側進行切單後擴片即可分離多顆影像感測器封裝，而切單後的各該影像感測器封裝的玻璃層之外側較該矽晶圓的外側凸出一不大於7.5μm的距離，有效縮短該影像感測器封裝尺寸誤差，提高切單良率；此外，本發明不必準備多種不同的實體刀具來進行多段切單步驟，本發明的切單方法更為簡化且方便操作。
欲達上述目的所使用的主要技術手段係令該影像感測器封裝包含：一矽晶圓，其一第一表面包含有一感測區及一非感測區；其中該非感測區係包圍該感測區；多個影像感測元件，係形成於該矽晶圓之感測區中；一低介電係數材料層，係形成於該矽晶圓之非感測區中；
一膠層，係形成於該矽晶圓之第一表面上，以覆蓋該些影像感測元件及該低介電係數材料層，並與該矽晶圓的外側切齊；一玻璃層，係設置在該膠層上；其中該玻璃層之外側較該矽晶圓的外側凸出一不大於7.5μm的距離；以及一線路層，係形成於該矽晶圓的一第二表面上。
由上述說明可知，本發明的影像感測器封裝經上述切單方法切單後，由於不再使用實體刀具切單，故可令切單後的影像感測器封裝的玻璃層僅較矽晶圓略為凸出，且凸出距離不大於7.5μm，以提升該影像感測器封裝外側的平坦度，提高切單良率。
1:影像感測晶圓
10:影像感測區域
10’:影像感測器封裝
100:影像感測元件
11:矽晶圓
110:感測區
111:非感測區
11:矽晶圓
12:膠層
121:膠層部分
122:開槽
13:玻璃層
14:低介電係數材料層
15:線路層
16:矽穿孔
17:錫球
20:電漿
21:開槽
30、30a、30b:隱形雷射
31:內部變質層
31a:第一內部變質層
31b:第二內部變質層
40:透光膠帶
41:光阻層
42:光罩
50:矽晶圓
500:感測區
501:影像感測元件
51:低介電係數材料層
52:膠層
53:玻璃板
54:線路層
55:錫球
60:影像感測器封裝
70:實體刀具
71:第一開槽
80:實體刀具
81:第二開槽
圖1：本發明的一切單方法的一流程圖。
圖2A至2H：本發明的一切單方法的不同步驟的側剖示意圖。
圖3A至3H：本發明的另一切單方法的不同步驟的側剖示意圖。
圖4A至4G：既有一切單方法的不同步驟的側剖示意圖。
本發明係針對已完成封裝之影像感測晶圓的切單製程提出改良，以下謹以多個實施例配合圖式詳加說明本案技術內容。
首先請參閱圖1所示，為本發明影像感測器封裝之切單方法的流程圖，其主要包含以下步驟(a)至(c)。
於步驟(a)，首先準備一影像感測晶圓1，如圖2D所示，該影像感測晶圓1係由上至下依序包含有一線路層15、一矽晶圓11、一低介電係數材料層14、一膠層12及一玻璃層13；其中該影像感測晶圓1具有多個影像感測區域10(圖中僅以單一個影像感測區域為例)，且相鄰影像感測區域10存在一切割道L，各該切割道具有一定寬度D；又該影像感測晶圓1於對應各該影像感測區域10及該膠層之間設有多個影像感測元件100。
於步驟(b)，如圖2E及圖2G所示，以非實體刀具的切單工具沿著各條切割道L，對該影像感測晶圓1的二相對側分別進行第一道切單及第二道切單。
於步驟(c)對該影像感測晶圓1進行擴片，如圖2H所示，使相鄰影像感測區域10沿著各條切割道L斷裂，而分離出多顆獨立影像感測器封裝10’。
請再繼續參閱圖2A至圖2H所示，為本發明切單方法的第一較佳實施例，其中圖2A至圖2D為上述步驟(a)之影像感測晶圓1的製程，首先準備一矽晶圓11，該矽晶圓11的其中一表面對應各該影像感測區域10具有一感測區110及一非感測區111，該非感測區111係包圍對應的感測區110，故各條該切割道L係位在相鄰的非感測區111間；於各該感測區110上形成多個影像感測元件100，再於該矽晶圓11的表面上除了該些感測區110外，形成有一低介電係數材料層14。再如圖2B所示，將一膠層12形成該矽晶圓11的表面，以覆蓋該些感測區110上的影像感測元件100及該低介電係數材料層14，再於該膠層12上設置一玻璃層13。如圖2C所示，將圖2B的矽晶圓11反轉，使其另一相對表面朝上，並對該表面進行研磨，使該矽晶圓11減薄，如圖2D所示，再於研磨後的表面上形
成一線路層15，也可進一步對該矽晶圓11形成矽穿孔16，該矽穿孔16係與該線路層15電連接；至此形成本實施例步驟(a)中的該影像感測晶圓1。
請參閱圖2D及圖2E所示，於本實施例中，上述步驟(b)的第一道切單所使用的切單工具為蝕刻電漿20，即沿著各條切割道L，以蝕刻電漿依序蝕刻該線路層15、該矽晶圓11、該低介電係數材料層14及該膠層12，以形成一開槽21，以膠層12的厚度為小於30μm為例，其開槽21的槽寬約15μm；於本實施例，該開槽21並未貫穿該膠層12，亦可貫穿該膠層12。如圖2F所示，可先於該線路層15上形成與之電連接的錫球17。
再如圖2D及圖2G所示，將圖2F的該玻璃層13黏貼於一透光膠40帶上，接著執行上述步驟(b)的第二道切單，該第二道切單的切單工具係為一切割用隱形雷射30，即沿著各條切割道，以隱形雷射30對焦照射該玻璃層14，被隱形雷射30照射處係形成一內部變質層31(Internal deteriorative layer)，且該內部變質層31係對準該開槽21，且其寬度約3μm，即較開槽21為窄。於另一實施例，亦可先執行第二道切單，再執行第一道切單。
請參閱圖2H所示，由於該玻璃層13黏貼於該透光膠40上，故可朝該玻璃層13頂升該透光膠帶40，對該影像感測晶圓1進行擴片，由於各條切割道內已形成有開槽21及該內部變質層31，於擴片期間會斷裂，以分離出多個影像感測器封裝10’；於本實施例，各該影像感測器封裝10’的尺寸誤差不大於7.5μm(d1≦7.5μm)，即該玻璃層13外側較矽晶圓11外側凸出不大於7.5μm；又由於該開槽21並未貫穿該膠層12，且該內部變質層31的寬度較開槽21窄，故在擴片後，未被蝕刻的該膠層部分121仍覆蓋在該玻璃層13的凸出外側的上表面，可於後續取放(take and place)步驟，不易傷及該玻璃層13的凸出外側。
請參閱圖3A至圖3H所示，為本發明切單方法的第二較佳實施例，其中圖3A至圖3F為上述步驟(a)之影像感測晶圓1的製程，首先準備一矽晶圓11，如圖3A所示，該矽晶圓11的其中一表面對應各該影像感測區域10具有一感測區110及一非感測區111，該非感測區111係包圍對應的感測區110，故各條該切割道L係位在相鄰的非感測區111間；於各該感測區110上形成多個影像感測元件100，再於該矽晶圓11的表面上除了該些感測區110外，形成有一低介電係數材料層14，再如圖3B所示，將一膠層12形成該矽晶圓11的表面，以覆蓋該些感測區110上的影像感測元件100及該低介電係數材料層14。如圖3C所示，於該膠層12上塗佈一光阻層41，再配合一光罩42進行顯影蝕刻製程步驟，在各條切割道L內對該膠層12形成一開槽122；之後將光阻層41移除，如圖3D所示，於該膠層12上設置一玻璃層13。於本實施例，以膠層12的厚度為大於30μm為例，該開槽122的槽寬約3μm。接著，如圖3E所示，將圖3D的該矽晶圓11反轉，使其另一相對表面朝上，並對該表面進行研磨，使該矽晶圓11減薄，如圖3F所示，再於其上形成一線路層15，也可對該矽晶圓11形成矽穿孔16，以與該線路層15電連接，也可進一步於線路層15上形成錫球17；至此形成該影像感測晶圓1。
請參閱3F及3G所示，於本實施例中，將圖3F的玻璃層13黏貼於一透光膠帶40上，上述步驟(b)的第一道切單的切單工具係使用隱形隱形雷射30a，即沿著各條切割道L並對準該膠層12之開槽122，分別以隱形雷射30a聚焦照射該線路層15、該矽晶圓11及該低介電係數材料層14，使該線路層15、該矽晶圓11及該低介電係數材料層14被照射處形成對準開槽122的一第一內部變質層31a；其中該第一內部變質層31a的寬度約3μm。
接著，執行上述步驟(b)的第二道切單，該第二道切單的切單工具為隱形雷射30b，即沿著各條切割道L並對準該膠層12之開槽122，以隱形雷射30b聚焦照射該玻璃層13，使被照射處形成一對準開槽122的第二內部變質層31b，該第二內部變質層31b的寬度約3μm。於另一實施例，亦可先執行第二道切單，再執行第一道切單。
請參閱圖3F及圖3H所示，由於該玻璃層13黏貼於該透光膠40上，故可朝該玻璃層13頂升該透光膠帶40，對該影像感測晶圓1進行擴片，由於各條切割道L內已形成有開槽122及該第一內部變質層31a及該第二內部變質層31b，於擴片期間會斷裂，以分離出多個影像感測器封裝10’；於本實施例，各該影像感測器封裝10’的該玻璃層13、該膠層12、該低介電係數材料層14、該矽晶圓11及該線路層15的外側齊平，故其外側相當平坦，其尺寸誤差幾乎接近為0μm。
請參閱圖2H，該影像感測器封裝10’係包含有一矽晶圓11、多個影像感測元件100、一低介電係數材料層14、一膠層12、一玻璃層13及一線路層15；其中該矽晶圓11的一第一表面包含有一感測區110及一非感測區111；其中該非感測區111係包圍該感測區110，該些影像感測元件100係形成於該矽晶圓11之感測區1110中，該低介電係數材料層14係形成於該非感測區111中；又該膠層12係形成於該矽晶圓11上，以覆蓋該影像感測元件100及該低介電係數材料層14，並與該矽晶圓11的外側切齊；該玻璃層13則設置在該膠層12上；其中該玻璃層13之外側較該矽晶圓11的外側凸出一不大於7.5μm的距離(d1≦7.5μm)。於本實施例，該膠層12係進一步延伸覆蓋於該玻璃層13之凸出外側之上表面。
再由圖3H可知，經上述圖3A至圖3H切單方法分離而成的影像感測器封裝10’，其與圖2H大致相同，惟玻璃層13、該膠層12、該低介電係數材料層14、該矽晶圓11及該線路層15的外側齊平，故該影像感測器封裝10’的外側相當平坦，其尺寸誤差幾乎接近為0μm。
綜上所述，本發明的影像感測器封裝之切單方法不再使用實體刀具進行切單，且分別對該影像感測晶圓的第一側及第二側進行切單後擴片即可分離多顆影像感測器封裝，且切單後的各該影像感測器封裝的玻璃層之外側較該矽晶圓的外側凸出一不大於7.5μm的距離，有效縮短該影像感測器封裝尺寸誤差；此外，本發明不必準備多種不同的實體刀具來進行多段切單步驟，本發明的切單方法更為簡化且方便操作。
以上所述僅是本發明的實施例而已，並非對本發明做任何形式上的限制，雖然本發明已以實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。
10:影像感測區域
10’:影像感測器封裝
100:影像感測元件
110:感測區
111:非感測區
11:矽晶圓
12:膠層
121:膠層部分
13:玻璃層
14:低介電係數材料層
15:線路層
16:矽穿孔
17:錫球
21:開槽
40:透光膠帶
Claims (11)
- 一種影像感測器封裝之切單方法，包括：(a)準備一影像感測晶圓，其中該影像感測晶圓係至少依序包含有一線路層、一矽晶圓、一低介電係數材料層、一膠層及一玻璃層，且該影像感測晶圓具有多個影像感測區域，相鄰該影像感測區域存在一切割道，該影像感測晶圓於對應各該影像感測區域及該膠層之間設有多個影像感測元件；(b)以非實體刀具的切單工具沿著各條該切割道，對該影像感測晶圓的二相對側分別進行第一道切單及第二道切單；以及(c)對該影像感測晶圓進行擴片，使相鄰影像感測區域沿著各條該切割道斷裂而分離出多顆獨立影像感測器封裝；其中各該影像感測器封裝的該玻璃層之外側較該矽晶圓之外側凸出一不大於7.5μm的距離。
- 如請求項1所述之切單方法，其中：上述步驟(b)的第一道切單係以一蝕刻電漿沿著各條該切割道，依序蝕刻該線路層、該矽晶圓、該低介電係數材料層及該膠層，以形成一開槽；以及上述步驟(b)的第二道切單係以一隱形雷射沿著各條該切割道照射該玻璃層，使被該隱形雷射照射處形成一內部變質層，該內部變質層係對準該膠層的該開槽。
- 如請求項2所述之切單方法，其中該開槽係未貫穿該膠層。
- 如請求項1所述之切單方法，其中：上述步驟(a)於對應各條該切割道的該膠層形成一開槽；上述步驟(b)的第一道切單係以一隱形雷射沿著各條該切割道，對準該膠層之該開槽分別聚焦照射該線路層、該矽晶圓及該低介電係數材料層，使該線路 層、該矽晶圓及該低介電係數材料層被照射處形成對準該開槽的一第一內部變質層；以及上述步驟(b)的第二道切單係以另一隱形雷射沿著各條切割道，對準該膠層之該開槽聚焦照射該玻璃層，使照射處形成對準開槽的一第二內部變質層。
- 如請求項4所述之切單方法，其中於上述步驟(a)中，係以曝光顯影製程對應各條該切割道的該膠層形成該開槽。
- 如請求項2至5中任一項所述之切單方法，其中：於上述步驟(b)中，該玻璃層係黏著於一透光膠帶上；以及於上述步驟(c)中，朝向該玻璃層方向頂升該透光膠帶，以對該影像感測晶圓進行擴片。
- 如請求項2或3所述之切單方法，其中該膠層厚度係小於30μm，該開槽的槽寬為15μm，該內部變質層的寬度為3μm。
- 如請求項4或5所述之切單方法，其中該開槽的槽寬為3μm，該第一內部變質層的寬度約3μm，該第二內部變質層的寬度約3μm。
- 一種影像感測器封裝，包括：一矽晶圓，其一第一表面包含有一感測區及一非感測區；其中該非感測區係包圍該感測區；多個影像感測元件，係形成於該矽晶圓之感測區中；一低介電係數材料層，係形成於該矽晶圓之非感測區中；一膠層，係形成於該矽晶圓之第一表面上，以覆蓋該些影像感測元件及該低介電係數材料層，並與該矽晶圓的外側切齊； 一玻璃層，係設置在該膠層上；其中該玻璃層之外側較該矽晶圓的外側凸出一不大於7.5μm的距離；以及一線路層，係形成於該矽晶圓的一第二表面上。
- 如請求項9所述之影像感測器封裝，其中該膠層係進一步延伸覆蓋該玻璃層之凸出外側之上表面。
- 如請求項9所述之影像感測器封裝，該玻璃層、該膠層、該低介電係數材料層及該矽晶圓的外側齊平。
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