研究背景與動機

數位相機之關鍵零組件—影像感測器(Image sensor)，可分為二類：CCD 感測器(電 荷耦合元件影像感測器)與 CMOS 感測器(Complementary metal-oxide semiconductor 互 補性金屬氧化物半導體影像感測器)。過去，CCD 感測器在市場上一直居於領先的地 位。但隨著半導體製造技術的逐漸成熟，CMOS 近年來快速發展，在低階產品上 CMOS 已逐漸取代CCD；未來，CMOS 由於價格、省電及晶片整合度較高等因素，CMOS 將可能取代CCD 成為主流產品。分析目前產業情況，在 CCD 感測器上，日本的技術 仍是處於領先，SONY、Sharp、Panasonic 穩坐寶位；但 CMOS 感測器上，台灣廠商 卻是充滿機會，各半導體大廠無不致力於CMOS 之生產與發展。隨著產能的大量提 升，品質檢測問題亦日趨重要。

傳統晶片與CMOS 影像感測晶片在成本分佈上有很大的差異，如表 1.1 所示，傳 統晶片的製造成本，其中80％是用在前段的晶片生產，15％是用在封裝，另外 5％則 是在測試；但對CMOS 影像感測器而言，晶片生產只占它成本中的 50％，其封裝成 本則高達40％，而測試的比重也提昇到 10％。造成這樣的改變，起因於 CMOS 影像 感測晶片對封裝環境中的落塵控制，較一般晶片嚴格許多，一般晶片對封裝作業所在 之潔淨室要求的等級，大約在Class 10000 到 Class 7000 之間，但對影像感測元件而 言，其標準則須使用Class 100，甚至 Class 10 的潔淨室，因此對後段封裝測試廠而言，

CMOS 影像感測器封裝是一連串技術上的挑戰。

表1.1 傳統晶片與 CMOS 影像感測晶片之成本分佈

目前CMOS 影像感測器所採用的封裝型態，分為 CLCC（Ceramic leadless chip carrier；陶瓷無引線晶片載具）、OLCC（Organic leadless chip carrier；有機無引線晶片 載具）和相機模組式（Camera module）封裝等三種。其中，CLCC 技術用的是以陶瓷 為材料的基板，其結構比較堅固，可承受較高的測試要求，主要應用於封裝尺寸較大

圖1.1 CLCC 封裝技術 CMOS 影像感測器晶片切面圖

圖1.2 OLCC 封裝技術 CMOS 影像感測器晶片切面圖

現今CMOS 製程已進入奈米時代，各大廠均已投入 90 奈米的製程，65 奈米技術 亦已問世，因此對玻璃蓋片品質之要求也更加提升，目前廠商對玻璃蓋片品質之要求 為玻璃瑕疵必須小於5µm 才不至於對成像造成影響，然而目前業界均使用人工檢測，

一般人最小約能看見30µm 的物體，經過專門訓練後可延伸至 20µm；受到這個限制，

因此大多數廠商均使用20µm 作為一個妥協值，但 20µm 與理論上最小規格 5µm 仍有 一段差距。目前一般晶片的封裝良率已可達到99％以上，但在影像感測晶片的組裝生 產，能有90％或稍高一點的良率，就已經是達到高標準。其中重要的技術瓶頸，除了 高等級潔淨室外，另外一個關鍵性技術即是玻璃蓋片潔淨度的問題。目前玻璃蓋片之 檢測乃是在封合的前一步進行，玻璃蓋片可能發生之瑕疵分為以下六種，茲列於表 一，目前業界多以人工進行抽檢，受限於人眼的最小可辨識能力，最小檢測規格定為 20µm，目前人工抽檢有以下幾個主要的問題：

1. 根據廠商的需求，玻璃蓋片上 5µm 的瑕疵即會對 CMOS 的成像造成影響；但目

前受限於人眼的最小可辨識能力，人工檢測僅以20µm 做為最小檢測規格，故人 工檢測在精度上有所不足。

2. 人工檢測費時，增加元件暴露在外的時間，使玻璃蓋片的品質易受環境落塵影 響。

3. 人工檢測受限於成本及檢測速度，只能達到抽檢，無法達到全檢。

4. 檢測人員認定變異性大，易受主觀影響。

5. 由於瑕疵規格逼近人眼極限，且檢測人員必須長時間注視光源，容易因疲累等因 素產生誤判。

近幾年來電腦視覺（Computer vision）的相關技術發展快速，各項技術之應用領 域也漸趨廣泛，自動化光學檢測（Automatic optical inspection，AOI）便是其中之一 的品管技術，因此本研究擬發展出一套適用於CMOS 玻璃蓋片瑕疵之自動視覺檢測 方法，將檢測精度從20µm 提升至 5µm 的理想值，並提昇檢測速度與減少誤判率，達 到100%全檢之理想目標。