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芯片堆迭結構及其制造方法與流程

文檔序號:12039377閱讀:350來源:國知局
芯片堆迭結構及其制造方法與流程
本發(fā)明關于一種芯片堆迭結構及其制造方法,該芯片堆迭結構特別是包含信號處理芯片及光學芯片的堆迭結構。

背景技術:
隨著人們生活習慣的演變及工藝技術的進步,圖像傳感器已廣泛地應用于日常生活中。已知的圖像傳感器例如:互補金屬氧化半導體(complementarymetal-oxidesemiconductor,CMOS)圖像傳感器、及電荷耦合元件(chargecoupleddevice,CCD)圖像傳感器等等。其中,CMOS圖像傳感器具有價格低廉、耗電量低等優(yōu)點,通常較適用于低階產(chǎn)品;而CCD圖像傳感器所擷取的影像品質(zhì)較佳,則長期主宰了高階圖像傳感器的市場。然而,由于數(shù)字信號處理器(digitalsignalprocessor,DSP)芯片的加入,其與CMOS圖像傳感器的配合,恰補足了CMOS圖像傳感器的不足。詳言之,DSP芯片可模擬人眼,來處理感光元件無法辨識的情況,并進一步利用演算法輔助CMOS圖像傳感器的影像效能。因此,組合CMOS圖像傳感器與DSP芯片的模組,已逐漸使用在數(shù)字攝影機及數(shù)字相機等高畫素可攜式產(chǎn)品。請參考圖1A至圖1C,所示為現(xiàn)有的圖像傳感(CMOSimagingsensor,CIS)芯片11與數(shù)字信號處理器芯片12的封裝結構1及其制造過程。如圖1A所示,多個圖像傳感芯片11形成于一晶圓13上,再進行切割而成的單一圖像傳感芯片11,各圖像傳感芯片11具有多個第一接點111分布于圖像傳感芯片11的二側。而同樣地,多個數(shù)字信號處理器芯片12如圖1B所示,亦是形成于一晶圓14上,再進行切割而成的單一數(shù)字信號處理器芯片12,各數(shù)字信號處理器芯片12具有多個第二接點121分布于二側。請參閱圖1C,現(xiàn)有的技術是,將切割后的單一圖像傳感芯片11與單一數(shù)字信號處理器芯片12橫向對齊排列定位于基板上,再以打線方式,將這些第一接點111與這些第二接點141依序電性連接??上胍姷?,現(xiàn)有技術需先分別切割晶圓13及晶圓14,以制成單一且尺寸相應的圖像傳感芯片11及數(shù)字信號處理器芯片12,后續(xù)還需要分別固定圖像傳感芯片11及數(shù)字信號處理器芯片12,然后再進行打線連接。工藝上較為繁復且生產(chǎn)時間長,制造成本偏高。另外,圖像傳感芯片11及數(shù)字信號處理器芯片12的配置為橫向并排設置于基板上,所占據(jù)面積較大,且打線結合可靠度不佳,容易產(chǎn)生接觸不良或穩(wěn)定性不佳的缺點。有鑒于此,提供一種可改善工藝、縮減體積與所占面積、及提升可靠度的芯片堆迭結構及制造方法,乃為此一業(yè)界亟欲達成的目標。

技術實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的一目的在于節(jié)省芯片堆迭結構的配置空間,藉由堆迭芯片的封裝結構,可避免現(xiàn)有封裝結構平行排列時所占較大面積的問題,本發(fā)明的芯片堆迭結構除了可節(jié)省所占據(jù)的面積之外,所節(jié)省的空間更可提供給其它元件運用。本發(fā)明的另一目的在于簡化芯片堆迭結構的工藝。藉由將包含多個圖像傳感芯片的晶圓與包含多個數(shù)字信號處理器芯片的基板先予以連接對合,再進行切割,以制成單一芯片堆迭結構,而非先個別切割形成圖像傳感芯片及數(shù)字信號處理器芯片,故不需要現(xiàn)有的后續(xù)定位、打線連接等工藝,可大幅簡化工藝及降低生產(chǎn)的成本。本發(fā)明的又一目的在于提高芯片堆迭結構及其工藝的可靠度及穩(wěn)定性,藉由以堆迭方式對合圖像傳感芯片與數(shù)字信號處理器芯片,并透過基板中內(nèi)鍍有金屬材料的多個貫穿孔(throughhole),電性連接于基板的外表面,使得整體的結構的穩(wěn)定性及可靠度大幅提升。為達上述目的,本發(fā)明提供一種芯片堆迭結構,包含:一信號處理芯片模組及一光學芯片模組,該信號處理芯片模組包含:一玻璃基板,具有一第一表面、以及與該第一表面相對的一第二表面,該第一表面上更形成一凹穴,其中,該玻璃基板的第一表面與該凹穴內(nèi)分別形成有貫穿孔,并于該貫穿孔內(nèi)鍍有金屬材料以電性連接該第一表面及該第二表面;及一信號處理芯片,設置于該凹穴中;該光學芯片模組包含一光學芯片,該光學芯片模組于該第一表面上與該信號處理芯片模組迭置,該光學芯片的面積大于該信號處理芯片的面積,以涵蓋該信號處理芯片;其中,該信號處理芯片及該光學芯片更分別包含多個導電接點,相應地連接這些貫穿孔,以于該第二表面上電性連接。本發(fā)明更提供一種制造芯片堆迭結構的方法,包含下列步驟:提供一玻璃基板,其中,該玻璃基板具有一第一表面、以及與該第一表面相對的一第二表面,并依據(jù)一布局于第一表面上形成多個凹穴,凹穴與第一表面上設有內(nèi)鍍金屬材料的多個貫穿孔,其中,這些信號處理芯片嵌設于凹穴與貫穿孔電性連接;提供一晶圓,其中,該晶圓上設置有多個光學芯片;及迭合該玻璃基板及該晶圓,使對應的該光學芯片及該信號處理芯片,經(jīng)由這些貫穿孔電性連接。為讓上述目的、技術特征、和優(yōu)點能更明顯易懂,下文以較佳實施例配合所附附圖進行詳細說明。附圖說明圖1A為現(xiàn)有制造圖像傳感芯片的示意圖;圖1B為現(xiàn)有制造數(shù)字信號處理器芯片的示意圖;圖1C為現(xiàn)有芯片封裝結構的示意圖;圖2為本發(fā)明芯片堆迭結構的示意圖;圖3至圖8為本發(fā)明制造芯片堆迭結構的示意圖;及圖9為本發(fā)明制造芯片堆迭結構的流程圖。【主要元件符號說明】11圖像傳感芯片111第一接點12數(shù)字信號處理器芯片121第二接點13晶圓14晶圓2芯片堆迭結構21光學芯片模組210晶圓213光學芯片213a導電接點23信號處理芯片模組231玻璃基板231a第一表面231b第二表面233信號處理芯片233a導電接點235貫穿孔237凹穴25導電線路層27焊球29粘著層901~907步驟具體實施方式請參閱圖2,所示為本發(fā)明第一實施例的芯片堆迭結構2的剖面示意圖,其為包含一光學芯片模組21及一信號處理芯片模組23所堆迭組成的結構。其中,信號處理芯片模組23包含一玻璃基板231及一信號處理芯片233,該信號處理芯片233較佳為一數(shù)字信號處理器(digitalsignalprocessor,DSP)芯片。為方便說明,進一步定義該玻璃基板231具有一第一表面231a、以及與該第一表面231a相對的一第二表面231b,玻璃基板231更形成有多個貫穿孔(throughhole)235,其內(nèi)鍍有金屬材料以連接該第一表面231a及該第二表面231b。玻璃基板231的第一表面231a上更形成一凹穴237,以供信號處理芯片233設置于該凹穴237中。凹穴237內(nèi)亦形成鍍有金屬材料的貫穿孔235,而該信號處理芯片233更包含多個導電接點233a,例如現(xiàn)有的凸塊,相應地電性連接至對應的貫穿孔235。較佳地,芯片堆迭結構2更包含一導電線路層25及多個焊球27,該導電線路層25形成于玻璃基板231的第二表面231b上,以選擇性地電性連接這些貫穿孔235,而焊球27形成于該導電線路層25上的適當位置。而光學芯片模組21包含一光學芯片213,較佳為一圖像傳感(CMOSimagingsensor,CIS)芯片,該光學芯片模組21于信號處理芯片模組23的第一表面231a上,與信號處理芯片模組23迭置,且該光學芯片213的面積大于該信號處理芯片233的面積,以涵蓋該信號處理芯片233,使光學芯片213的導電接點233a得以準確地對應連接于信號處理芯片233外側的部分貫穿孔235。同樣地,該光學芯片213亦可包含多個導電接點213a,例如現(xiàn)有的凸塊,相應地連接至對應的部分貫穿孔235。為穩(wěn)固地結合該信號處理芯片模組23與該光學芯片模組21,本發(fā)明的芯片堆迭結構2較佳更包含一粘著層29,施加于信號處理芯片模組23與光學芯片模組21的間。如此一來,透過這些貫穿孔235及導電線路層25,光學芯片213與信號處理芯片233得以于玻璃基板231的第二表面231b上電性連接。接下來將說明本發(fā)明的第二實施例,其用于制造前述芯片堆迭結構2的方法,以下將配合圖3至圖8的示意圖以及圖9的流程圖,一并說明。首先,如圖9的步驟901及圖3所示,提供一玻璃基板231,其上形成多個貫穿孔235及多個凹穴237以供多個信號處理芯片233設置;其中,該玻璃基板231具有第一表面231a、以及與該第一表面231a相對的第二表面231b,這些凹穴237依據(jù)一布局形成于第一表面231a上,凹穴237與第一表面231a上的這些貫穿孔235內(nèi)鍍金屬材料,以于第一表面231a及第二表面231b上形成接點,這些信號處理芯片233分別嵌設于凹穴237內(nèi)以與對應的貫穿孔235電性連接。然后進行步驟902,于玻璃基板231的第二表面231b上形成導電線路層25,以選擇性地電性連接這些貫穿孔235。接著,如圖9的步驟903及圖4所示,提供一晶圓210(通常包含一硅基板),其中,該晶圓210上形成有多個光學芯片213。如第一實施例所說明,光學芯片213更包含并顯露出多個導電接點213a,該導電接點213a可為現(xiàn)有的凸塊,例如:金凸塊、钖球、銅凸塊、銀凸塊、復合金屬凸塊或結線凸塊等等。然后如圖9的步驟904及圖5所示,迭合玻璃基板231及晶圓210,使對應的光學芯片213及信號處理芯片233,經(jīng)由這些貫穿孔235電性連接。更明確而言,此步驟將晶圓210貼合于玻璃基板231的第一表面231a上,使光學芯片213的導電接點213a,連接至相對應的貫穿孔235。迭合后的結構,如圖6的剖面圖所示。其中,各光學芯片213包含多個導電接點213a,各信號處理芯片233包含多個導電接點233a,該迭合玻璃基板231及晶圓210的步驟,是將這些導電接點213a、233a對準并電性連接至對應的貫穿孔235。較佳地,于進行步驟904的迭合工藝時,更施加粘著層29于玻璃基板231及晶圓210之間,以利其相互結合,其中,該粘著層29可為一填充膠材(Underfill)。于本發(fā)明的另一較佳實施例中,該粘著層29可為一半固化的兩階段特性粘膠(B-Stage)預設于晶圓凸塊的周圍,于迭合玻璃基板231及晶圓210時一并固化該粘著層29,以增加該光學芯片213與信號處理芯片23彼此間的結合性。接下來,如圖9的步驟905及圖7所示,研磨晶圓210背面,以減少其整體厚度。最后,如圖8所示,先執(zhí)行步驟906,于導電線路層25上植入多個焊球27,再執(zhí)行步驟907,切割迭合后的玻璃基板231及晶圓,而最終制成第一實施例的芯片堆迭結構2。無疑地,芯片堆迭結構2包含光學芯片21及信號處理芯片23所組成,光學芯片21如圖像傳感(CMOSimagingsensor,CIS)芯片,信號處理芯片23如數(shù)字信號處理器(digitalsignalprocessor,DSP)芯片。綜上所述,本發(fā)明所揭露的芯片堆迭結構及其制造方法,改以于晶圓時直接堆迭后切割以形成堆迭芯片的封裝結構,不僅可節(jié)省芯片堆迭結構的配置空間及所占面積,亦可大幅簡化工藝及降低成本,更可提高芯片堆迭結構的可靠度及穩(wěn)定性。上述的實施例僅用來例舉本發(fā)明的實施態(tài)樣,以及闡釋本發(fā)明的技術特征,并非用來限制本發(fā)明的保護范疇。任何熟悉此技術者可輕易完成的改變或均等性的安排均屬于本發(fā)明所主張的范圍,本發(fā)明的權利保護范圍應以權利要求為準。
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