晶圆级封装工艺：溅射工艺和电镀工艺-德赢Vwin官网网

溅射工艺：在晶圆表面形成薄膜

溅射是一种在晶圆表面形成金属薄膜的物理气相沉积(PVD)6工艺。如果晶圆上形成的金属薄膜低于倒片封装中的凸点，则被称为凸点下金属层(UBM，Under Bump Metallurgy)。通常凸点下金属层由两层或三层金属薄膜组成，包括：增强晶圆粘合性的黏附层;可在电镀过程中提供电子的载流层;以及具有焊料润湿性(Wettability)7,并可阻止镀层和金属之间形成化合物的扩散阻挡层。例如薄膜由钛、铜和镍组成，则钛层作为黏附层，铜层作为载流层，镍层作为阻挡层。因此，UBM对确保倒片封装的质量及可靠性十分重要。在RDL和WLCSP等封装工艺中，金属层的作用主要是形成金属引线，因此通常由可提高粘性的黏附层及载流层构成。

如图8所示，在溅射工艺中，首先将氩气转化为等离子体(Plasma)8，然后利用离子束碰击靶材(Target)，靶材的成分与沉积正氩离子的金属成分相同。碰击后，靶材上的金属颗粒会脱落并沉积在晶圆表面。通过溅射，沉积的金属颗粒具有一致的方向性。尽管晶圆平坦区经过沉积后厚度均匀，但沟槽或垂直互连通路(通孔)的沉积厚度可能存在差异，因此就沉积厚度而言，此类不规则形状会导致平行于金属沉积方向的基板表面的沉积厚度，比垂直于金属沉积方向的基板表面沉积厚度薄。

6 物理气相沉积(PVD): 一种产生金属蒸气，并将其作为一种厚度较薄且具有粘性的纯金属或合金涂层沉积在导电材料上的工艺。

7 润湿性(Wettability): 因液体和固体表面的相互作用，使液体在固体表面扩散的现象。

8 等离子体(Plasma): 一种因质子和电子的自由运动而呈电中性的物质状态。当持续对气体状物质进行加热使其升温时，便会产生由离子和自由电子组成的粒子集合体。等离子体也被视为固态、液态和气态之外的“第四种物质状态”。

▲图8：溅射的基本原理

电镀工艺：形成用于键合的金属层

电镀是将电解质溶液中的金属离子还原为金属并沉积在晶圆表面的过程，此过程是需要通过外部提供的电子进行还原反应来实现的。在晶圆级封装中，采用电镀工艺形成厚金属层。厚金属层可充当实现电气连接的金属引线，或是焊接处的凸点。如图9所示，阳极上的金属会被氧化成离子，并向外部电路释放电子。在阳极处被氧化的及存在于溶液中的金属离子可接收电子，在经过还原反应后成为金属。在晶圆级封装的电镀工艺中，阴极为晶圆。阳极由作为电镀层的金属制成，但也可使用如铂金的不溶性电极(Insoluble Electrode)9。如果阳极板由作为镀层的金属制成，金属离子就会从阳极板上溶解并持续扩散，以保持溶液中离子浓度的一致性。如果使用不溶性电极，则必须定期补充溶液中因沉积到晶圆表面而消耗的金属离子，以维持金属离子浓度。图10展示了阴极和阳极分别发生的电化学反应。

9 不溶性电极(Insoluble Electrode): 一种主要用于电解和电镀的电极。它既不溶于化学溶液，也不溶于电化学溶液。铂金等材料常被用于制作不溶性电极。

▲图9：电镀过程

▲图10：阴极和阳极电化学反应公式

在放置晶圆电镀设备时，通常需确保晶圆的待镀面朝下，同时将阳极置于电解质溶液中。当电解质溶液流向晶圆并与晶圆表面发生强力碰撞时，就会发生电镀。此时，由光刻胶形成的电路图案会与待镀晶圆上的电解质溶液接触。电子分布在晶圆边缘的电镀设备上，最终电解质溶液中的金属离子与光刻胶在晶圆上绘制的图案相遇。随后，电子与电解质溶液中的金属离子结合，在光刻胶绘制图案的地方进行还原反应，形成金属引线或凸点。

光刻胶去胶工艺和金属刻蚀工艺：去除光刻胶

在所有使用光刻胶图案的工艺步骤完成后，必须通过光刻胶去胶工艺来清除光刻胶。光刻胶去胶工艺是一种湿法工艺，采用一种被称为剥离液(Stripper)的化学溶液，通过水坑式、浸没式，或喷淋式等方法来实现。通过电镀工艺形成金属引线或凸点后，需清除因溅射形成的金属薄膜。这是非常必要的一个步骤，因为如果不去除金属薄膜，整个晶圆都将被电气连接从而导致短路。可采用湿刻蚀(Wet Etching)工艺去除金属薄膜，以酸性刻蚀剂(Etchant)溶解金属。这种工艺类似于光刻胶去胶工艺，随着晶圆上的电路图案变得越来越精细，水坑式方法也得到了更广泛的应用。

一种更加高效且可靠的封装工艺

通过上述各个阶段工艺流程，从光刻绘制电路图案到最终的光刻胶去胶工艺，晶圆级封装确保提升了其封装效率、微型化、及可靠性。在下一篇文章中，将详细探讨采用扇入及扇出型WLCSP、重新分配层封装、倒片封装和硅通孔封装等晶圆级封装工艺。

本文内容源于【SKhynix NEWSROOM】

审核编辑：汤梓红

声明：本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人，不代表德赢Vwin官网网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用，如有内容侵权或者其他违规问题，请联系本站处理。举报投诉

半导体

半导体

+关注

关注
334

文章
27286

浏览量
218025
晶圆

晶圆

+关注

关注
52

文章
4890

浏览量
127928
封装工艺

封装工艺

+关注

关注
3

文章
57

浏览量
7968
刻蚀工艺

刻蚀工艺

+关注

关注
2

文章
37

浏览量
8414

原文标题：半导体后端工艺：晶圆级封装工艺（下）

文章出处：【微信号：闪德半导体，微信公众号：闪德半导体】欢迎添加关注！文章转载请注明出处。

晶圆级封装的基本流程

)、重新分配层(RDL)封装、倒片(Flip Chip)封装、及硅通孔(TSV)封装。此外，本文还将介绍应用于这些晶圆

发表于 11-08 09:20 •9552次阅读

<b class='flag-5'>晶</b><b class='flag-5'>圆</b><b class='flag-5'>级</b><b class='flag-5'>封装</b>的基本流程

晶圆级封装的五项基本工艺

在本文中，我们将重点介绍半导体封装的另一种主要方法——晶圆级封装（WLP）。本文将探讨晶

发表于 01-24 09:39 •1879次阅读

<b class='flag-5'>晶</b><b class='flag-5'>圆</b><b class='flag-5'>级</b><b class='flag-5'>封装</b>的五项基本<b class='flag-5'>工艺</b>

晶圆凸起封装工艺技术简介

。　　随着越来越多晶圆焊凸专业厂家将焊膏印刷工艺用于WLP封装，批量压印技术开始在半导体封装领域中广泛普及。然而，大型EMS企业也走进了WLP领域。

发表于 12-01 14:33

pcb封装工艺大全

pcb电路板封装工艺大全

发表于 03-14 20:46

晶圆级CSP贴装工艺吸嘴的选择

　　晶圆级CSP的装配对贴装压力控制、贴装精度及稳定性、照相机和影像处理技术、吸嘴的选择、助焊剂应用单元和供料器，以及板支撑及定位系统的要求类似倒装晶片对设备的要求。WLCSP贴装工艺

发表于 09-06 16:32

怎么选择晶圆级CSP装配工艺的锡膏？

怎么选择晶圆级CSP装配工艺的锡膏？

发表于 04-25 08:48

新型封装工艺介绍

文章介绍了几种新的封装工艺，如新型圆片级封装工艺OSmium 圆片级

发表于 12-29 15:34 •82次下载

扇出型晶圆级封装工艺流程

由于晶圆级封装不需要中介层、填充物与导线架，并且省略黏晶、打线等制程，能够大幅减少材料以及人工成本；已经成为强调轻薄短小特性的可携式电子产品

发表于 05-11 16:52 •5.3w次阅读

半导体生产封装工艺简介

工艺。典型的封装工艺流程为：划片装片键合塑封去飞边电镀打印切筋和成型外观检查成品测试包装出货。半导体封装是指将通过测试的晶

发表于 03-27 16:40 •8887次阅读

芯片封装工艺流程是什么

、粘贴固定和连接，经过接线端子后用塑封固定，形成了立体结构的工艺。芯片封装工艺流程 1.磨片将晶圆进行背面研磨，让晶

发表于 08-09 11:53 •7w次阅读

红外探测器金属、陶瓷和晶圆级封装工艺对比

当前红外热成像行业内非制冷红外探测器的封装工艺主要有金属封装、陶瓷封装、晶圆级

发表于 10-13 17:53 •3432次阅读

半导体后端工艺：晶圆级封装工艺（上）

晶圆级封装是指晶圆切割前的工艺。

发表于 10-18 09:31 •3057次阅读

芯片的封装工艺科普

芯片的封装工艺始于将晶圆分离成单个的芯片。划片有两种方法：划片分离或锯片分离。

发表于 11-09 14:15 •1299次阅读

一文看懂晶圆级封装

共读好书在本文中，我们将重点介绍半导体封装的另一种主要方法——晶圆级封装（WLP）。本文将探讨晶

发表于 03-05 08:42 •1355次阅读

详解不同晶圆级封装的工艺流程

(Fan-Out WLCSP)、重新分配层(RDL)封装、倒片(Flip Chip)封装、及硅通孔(TSV)封装。此外，本文还将介绍应用于这些晶圆

发表于 08-21 15:10 •1495次阅读