专利名称：Bsi图像传感器的晶圆级封装方法随着芯片制造工艺和成像专用工艺的不断进步，促进了采用前面照度(FSI)技术的图像传感器的开发。FSI图像传感器如同人眼一样，光落在芯片的前面，然后通过读取电路和互连，最后被汇聚到光传感区中。FSI技术为目前图像传感器所采用的主流技术，具有已获证实的大批量生产能力、高可靠性和高良率以及颇具吸引力的性价比等优势，大大推动了其在手机、笔记本电脑、数码摄像机和数码相机等众多领域的应用。随着电子行业向轻薄短小的发展趋势，相应的芯片封装也起了很大的变化。过去30年中，聚光技术和半导体制造工艺的创新对图像传感器像素尺寸(Pixel size)产生了重大影响。例如，最初便携式摄像机采用的图像传感器为2.5微米像素尺寸，而如今，手机相机中传感器的像素尺寸只有1.4微米。目前，市场对像素尺寸的需求小至1.1微米、甚至0.65微米。而由于光波长不变，像素不断缩小，FSI图像传感器存在其物理局限性。为了解决这个问题，目前采用了背面照度(BSI,backside illumination)技术的图像传感器,如图1所示，从而有效去除了光路径上的读取电路和互连。BSI图像传感器拥有得到更高量子效率的潜在优势，前景十分诱人。所述BSI图像传感器100，包括影像传感区1、互连层2、平坦层3，以及基底4。所述影像传感区I包括微透镜11、滤光片12、光传感区13，以及像素区14，所述光传感区13用于将光信号转换成电信号，其包括光电二极管，所述像素区用于将光电二极管转换的电信号放大后输出。为了达到更高像素和效能，在BSI图像传感器中，所述互连层2由低介电常数材料(low-k材料)和导电金属组成。其可将BSI图像传感器所产生的电信号输出。然而，因低介电常数材料的材质较脆，故通过现有的晶圆级封装工艺切割晶圆封装体得到多个独立的BSI图像传感器的过程中，容易造成互连层2开裂，使外界水气侵蚀BSI图像传感器，影响BSI图像传感器的性能及信耐性。
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种BSI图像传感器的晶圆级封装方法，该方法通过两次切割的方式，有效的降低了对互连层的伤害，避免互连层开裂，导致外界水汽侵蚀BSI图像传感器。为实现上述发明目的，本发明提供一种BSI图像传感器的晶圆级封装方法，该方法包括以下步骤: 通过第一切刀对BSI图像传感器晶圆封装体进行第一次切割，分离相邻的BSI图像传感器的互连层； 通过第二切刀对BSI图像传感器晶圆封装体进行第二次切割，以获得多个独立的BSI图像传感器；其中，所述第一切刀硬度大于所述第二切刀。作为本发明的进一步改进，所述第一切刀为金属刀，所述第二切刀为树脂刀。作为本发明的进一步改进，所述第一切刀的宽度大于所述第二切刀。 作为本发明的进一步改进，在所述“通过第二切刀对BSI图像传感器晶圆封装体进行第二次切割，以获得多个独立的BSI图像传感器”步骤前，还包括: 在BSI图像传感器晶圆的第二面一侧的最外层形成第二绝缘层。作为本发明的进一步改进，在“通过第一切刀对BSI图像传感器晶圆封装体进行第一次切割，分离相邻的BSI图像传感器的互连层”步骤前，还包括: 在BSI图像传感器晶圆的硅基底上形成焊垫开口和切割道开口，所述焊垫开口暴露出设置于互连层的焊垫，所述切割道开口暴露出互连层； 在娃基底的表面上形成第一绝缘层。为实现上述发明目的，本发明提供另一种BSI图像传感器的晶圆级封装方法，该方法包括以下步骤:
通过激光对BSI图像传感器晶圆封装体进行划线切割，分离相邻的BSI图像传感器的
互连层；
通过切刀对BSI图像传感器晶圆封装体进行第二次切割，以获得多个独立的BSI图像传感器。作为本发明的进一步改进，所述切刀为树脂刀。作为本发明的进一步改进，在所述“通过切刀对BSI图像传感器晶圆封装体进行第二次切割，以获得多个独立的BSI图像传感器”步骤前，还包括:
在BSI图像传感器晶圆的第二面一侧的最外层形成第二绝缘层。作为本发明的进一步改进，在“通过激光对BSI图像传感器晶圆封装体进行划线切割，分离相邻的BSI图像传感器的互连层”步骤前，还包括:
在BSI图像传感器晶圆的硅基底上形成焊垫开口和切割道开口，所述焊垫开口暴露出设置于互连层的焊垫，所述切割道开口暴露出互连层；
在娃基底的表面上形成第一绝缘层。与现有技术相比，本发明的BSI图像传感器的晶圆级封装方法有效的提升了封装后得到的BSI图像传感器的性能及信赖性。


图1是现有的BSI图像传感器的中心部分结构示意图。图2是本发明一实施方式中BSI图像传感器晶圆的结构示意图。图3是本发明一实施方式中晶圆级封装基底的结构示意图。图4是本发明一实施方式中BSI图像传感器晶圆封装体的结构示意图。图5是本发明一实施方式中BSI图像传感器晶圆封装体上形成开口后的结构示意图。图6是图5中虚线A部分的俯视图。图7是本发明一实施方式中BSI图像传感器晶圆封装体上形成第一绝缘层后的结构示意图。图8是本发明一实施方式中BSI图像传感器晶圆封装体上形成电连接线路后的结构示意图。图9是本发明第一实施方式中BSI图像传感器的晶圆级封装方法的流程图。图10是本发明第一实施方式中对BSI图像传感器晶圆封装体进行第一次切割后的结构示意图。图11是本发明第一实施方式中BSI图像传感器晶圆封装体上形成第二绝缘层后的结构示意图。图12是本发明第一实施方式中对BSI图像传感器晶圆封装体进行第二次切割后的结构示意图。图13是本发明第二实施方式中BSI图像传感器的晶圆级封装方法的流程图。图14是本发明第二实施方式中对BSI图像传感器晶圆封装体进行第一次切割后的结构示意图。图15是本发明第二实施方式中BSI图像传感器晶圆封装体上形成第二绝缘层后的结构示意图。图16是本发明第二实施方式中对BSI图像传感器晶圆封装体进行第二次切割后的结构示意图。

对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。在本发明一实施方式中，所述BSI图像传感器的晶圆级封装方法包括:
形成BSI图像传感器晶圆，如图2所示，具体地，其包括:提供一片硅基底10，所述硅基底10包括第一面和与第一面相对的第二面，所述硅基底10的第二面，即为所述BSI图像传感器晶圆的第二面。在所述硅基底10的第一面制作互连层20，以及位于所述互联层20上的多个图像传感区201和多个与图像传感区201配合的焊垫203。形成BSI图像传感器基底，如图3所示，具体地，其包括:提供一片透光基底30，所述透光基底30包括第一面和与第一面相对的第二面。由所述透光基底30第二面向第一面通过光刻工艺形成多个间隔设置的空心墙301。形成BSI图像传感器晶圆封装体，如图4所示，具体地，将所述BSI图像传感器晶圆的互连层20所在的那面和所述晶圆级封装基底的空心墙301压合，形成所述BSI图像传感器晶圆封装体，所述BSI图像传感器晶圆封装体包括多个连接在一起的BSI图像传感器。压合完成后，对所述硅基底10的第二面进行研磨减薄。如图5、图6所示，并在减薄后，在所述硅基底10的第二面采用光刻及等离子蚀刻技术形成多个焊垫开口 101，以及多个切割道开口 103。其中，所述焊垫开口 101可暴露出所述焊垫203，所述切割道开口 103可暴露出所述互连层20。优选地，在本发明一实施方式中，还包括一凹槽开口 105，所述焊垫开口 101设置于所述凹槽开口 105内。本领域技术人员可知，所述切割道开口是设置于两相邻的BSI图像传感器之间的，其主要用于分割连接在一起的BSI图像传感器。一般地，其设置于两相邻的BSI图像传感器的相邻焊垫之间。在此不再赘述。在光刻及等离子蚀刻后的硅基底10的表面上通过气相沉积技术形成第一绝缘层40。所述表面为暴露出所述硅基底的所有面。具体地，如图7所示，所述第一绝缘层40覆盖于所述硅基底10的第二面及焊垫开口 101、切割道开口 103、凹槽开口 105的侧壁上。在所述第一绝缘层40及暴露的焊垫表面通过光刻、电镀形成电连接线路50。如图8所示，所述电连接线路50还形成于暴露的互连层20表面。在完成上述工艺后，可通过本发明第一实施方式或第二实施方式对所述BSI图像传感器晶圆封装体进行切割。具体将在下述进行详细说明。如图9所示，在本发明第一实施方式中，所述BSI图像传感器的晶圆级封装方法包括:
如图10所示，通过第一切刀对BSI图像传感器晶圆封装体进行第一次切割，分离相邻的BSI图像传感器的互连层；具体的，所述第一切刀沿着所述切割道开口向所述互连层方向进行切割。优选地，所述第一次切割深度可控制在切至部分空心墙301即可。所述切割至部分空心墙301代表并未将空心墙301分离。因互连层20及平坦层(图10中未示出)的材质较脆，延展性、韧性较差，所以进行第一次切割的第一切刀为硬度较大的刀，这样，即可降低对互连层20和平坦层的伤害，避免所述互连层20和平坦层开裂。优选地，第一切刀为金属刀。如图11、12所示，在所述硅基底10的第二面一侧的最外层形成第二绝缘层60，以及电性连接所述电连接线路50的多个焊球70 ;即是，在暴露的部分第一绝缘层40表面、电连接线路50表面、以及第一切刀切割的开口内壁上均形成第二绝缘层60。沿第一次切割的切割开口向所述透光基底方向，通过第二切刀对BSI图像传感器晶圆封装体进行第二次切割，以获得多个独立的BSI图像传感器。第二切刀可选择材质较第一切刀软的刀。优选地，可选用适合切割透光基底30的材质的树脂刀为第二切刀，以避免硬度大于所述第二切刀的第一切刀对所述透光基底30造成伤害，也避免引起所述透光基底30边缘崩裂。如此，通过本发明第一实施方式的BSI图像传感器的晶圆级封装方法，降低了切割对晶圆互连层、平坦层及透明基底的伤害，避免互连层、平坦层、透明基底开裂，也降低了外界水汽侵蚀BSI图像传感器的问题。有效的提升了 BSI图像传感器的性能及信赖性。另外，在本发明第一实施方式中，所述第一切刀的宽度大于所述第二切刀。这样，在切割后，所述BSI图像传感器的侧面可形成阶梯型结构，并且借由第一次切割后形成的所述第二绝缘层60将暴露于外部的互连层20和平坦层包覆，避免了互连层20和平坦层直接与空气接触，大幅度的提升了 BSI图像传感器的性能及信赖性。如图13所示，在本发明第二实施方式中，所述BSI图像传感器的晶圆级封装方法包括:
如图14所示，通过激光对BSI图像传感器晶圆封装体进行第一次切割，分离相邻的BSI图像传感器的互连层；优选地，所述第一次切割为划线切割，所述激光沿着所述切割道开口两侧壁向所述互连层方向进行切割。其划线切割深度可控制在切割至部分空心墙301即可。所述切割至部分空心墙301代表并未将空心墙301分离。因互连层20及平坦层的材质较脆，延展性、韧性较差，所以通过激光进行划线切割可降低对互连层20和平坦层的伤害，避免所述互连层20和平坦层开裂。如图15所示，在所述硅基底10的第二面一侧的最外层形成第二绝缘层60，以及电性连接所述电连接线路50的多个焊球70 ;即是，在暴露的部分第一绝缘层40表面、电连接线路50表面、以及激光划线切割的V字形凹槽开口内壁上均形成第二绝缘层60。如图16所示，在划线切割的两线之间，通过切刀对BSI图像传感器晶圆封装体进行第二次切割，以获得多个独立的BSI图像传感器。具体地，所述切刀切割从所述切割道开口表面开始切割，经过互连层20、平坦层、第一绝缘层40、透明基底30后，将所述BSI图像传感器晶圆封装体分割为多个独立的BSI图像传感器。优选地，可选用适合切割透光基底30的材质的树脂刀为切刀，以避免硬度大于所述切刀的金属刀对所述透光基底30造成伤害，使所述透光基底30开裂。尽管通过该切刀切割的互连层20和平坦层有可能开裂。但因激光划线切割已经将相邻的BSI图像传感器的互连层分离，故其开裂的互连层20和平坦层并不影响所述BSI图像传感器的性能和信赖性。如此，通过本发明第二实施方式的BSI图像传感器的晶圆级封装方法，降低了切割对互连层、平坦层及透明基底的伤害，避免互连层、平坦层、透明基底开裂，也降低了外界水汽侵蚀BSI图像传感器的问题。有效的提升了 BSI图像传感器的性能及信赖性。另外，在本发明第二实施方式中，由于第一次切割是通过激光在每个切割道开口的两侧壁进行划线切割，这样，在切割后，会形成V字形的凹槽开口，并且借由第一次切割后形成的所述第二绝缘层60将V字形的凹槽开口内暴露的互连层20和平坦层包覆，避免了互连层20和平坦层直接与空气接触，更大幅度的提升了 BSI图像传感器的性能及信赖性。应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。


本发明揭示了一种BSI图像传感器的晶圆级封装方法，所述方法包括通过第一切刀对BSI图像传感器晶圆封装体进行第一次切割，分离相邻的BSI图像传感器的互连层；通过第二切刀对BSI图像传感器晶圆封装体进行第二次切割，以获得多个独立的BSI图像传感器；其中，所述第一切刀硬度大于所述第二切刀。与现有技术相比，本发明的BSI图像传感器的晶圆级封装方法有效的提升了封装后得到的BSI图像传感器的性能及信赖性。