晶圆级封装技术

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1、晶圆级封装（WLP）晶圆级封装简介晶圆级封装基本工艺晶圆级封装的研究进展和发展趋势晶圆级封装（WaferLevelPackage,WLP)是以BGA技术为基础，是一种经过改进和提高的CSP技术。有人又将WLP称为圆片级—芯片尺寸封装（WLP-CSP）。圆片级封装技术以圆片为加工对象，在圆片上同时对众多芯片进行封装、老化、测试，最后切割成单个器件，可以直接贴装到基板或印刷电路板上。它可以使封装尺寸减小至IC芯片的尺寸，生产成本大幅度下降。WLP封装的优势封装加工效率很高，它以圆片形式的批量生产工艺进行制造；具有倒装芯片的优点，即轻、薄、短、小；圆片级封装生

2、产设备费用低，可利用圆片的制造设备，无须投资另建新的封装生产线；圆片级封装的芯片设计和封装设计可以统一考虑、并同时进行，这将提高设计效率，减少设计费用；圆片级封装从芯片制造、封装到产品发往用户的整个过程中，大大减少中间环节，缩短生产周期很多，导致成本的降低；圆片级封装的成本与每个圆片上的芯片数量密切相关，圆片上的芯片数越多，圆片级封装的成本也越低。圆片级封装是尺寸最小的低成本封装。圆片级封装技术的优势使其一出现就受到极大的关注并迅速获得巨大的发展和广泛的应用。在移动电话等便携式产品中，已普遍采用圆片级封装型的EPROM、IPD(集成无源器件)、模拟芯片等

3、器件。圆片级封装技术已广泛用于闪速存储器、EEPROM、高速DRAM、SRAM、LCD驱动器、射频器件、逻辑器件、电源/电池管理器件和模拟器件(稳压器、温度传感器、控制器、运算放大器、功率放大器)等领域。薄膜再分布技术一种典型的再分布工艺，最终形成的焊料凸点呈面阵列布局，该工艺中，采用BCB/PI作为再分布的介质层，Cu作为再分布连线金属，采用溅射法淀积凸点底部金属层（UBM），丝网印刷法淀积焊膏并回流。圆片级封装4M工艺流程图涂布第一层聚合物薄膜（PolymerLayer），以加强芯片的钝化层（Passivation），起到应力缓冲的作用。目前最常用的

4、聚合物薄膜是光敏性聚酰亚胺（Photo-sensitivePolyimide），简称PI，是一种负性胶。早期的WLP选用BCB（Benzocyclobutene,苯并环丁烯）作为重布线的聚合物薄膜，但受制于低机械性能（低断裂伸长率和拉伸强度）和高工艺成本（需要打底粘合层adhesionpromoter），促使材料商开发PI和PBO（Polybenzoxazole，聚苯并噁唑）。重布线层（RDL）的目的是对芯片的铝焊区位置进行重新布局，使新焊区满足对焊料球最小间距的要求，并使新焊区按照阵列排布。常见的RDL材料是电镀铜（platedCu）辅以打底的钛、铜溅

5、射层（SputteredTi/Cu）。RDL对焊区重新分配布局涂布第二层Polymer，使圆片表面平坦化并保护RDL层。第二层Polymer经过光刻后开出新焊区的位置。最后一道金属层是UBM（UnderBumpMetalization，球下金属层），采用和RDL一样的工艺流程制作。植球。顺应无铅化环保的要求，目前应用在WLP的焊料球都是锡银铜合金。焊料球的直径一般为250μm。为了保证焊膏和焊料球都准确定位在对应的UBM上，就要使用掩模板。焊料球通过掩模板的开孔被放置于UBM上，最后将植球后的硅片推入回流炉中回流，焊料球经回流融化与UBM形成良好的浸润结

6、合。凸点制作技术凸点制作是圆片级封装工艺过程的关键工序,它是在晶圆片的压焊区铝电极上形成凸点。圆片级封装凸点制作工艺常用的方法有多种,每种方法都各有其优缺点,适用于不同的工艺要求。要使圆片级封装技术得到更广泛的应用,选择合适的凸点制作工艺极为重要。在晶圆凸点制作中，金属沉积占到全部成本的50%以上。晶圆凸点制作中最为常见的金属沉积步骤是凸点下金属化层（UBM）的沉积和凸点本身的沉积，一般通过电镀工艺实现。所示为典型的晶圆凸点制作的工艺流程。首先在晶圆上完成UBM层的制作。然后沉积厚胶并曝光，为电镀焊料形成模板。电镀之后，将光刻胶去除并刻蚀掉暴露出来的UB

7、M层。最后一部工艺是再流，形成焊料球。电镀技术可以实现很窄的凸点节距并维持高产率。并且该项技术应用范围也很广，可以制作不同尺寸、节距和几何形状的凸点，电镀技术已经越来越广泛地在晶圆凸点制作中被采用，成为最具实用价值的方案。电镀制作凸点的详细工艺步骤标准WLP（fan-inWLP）是在晶圆未进行切片前，对芯片进行封装，之后再进行切片分割，完成后的封装大小和芯片的尺寸相同。近几年开发出的扩散式WLP（fan-outWLP）则是基于晶圆重构技术，将芯片重新布置到一块人工晶圆上，然后按照与标准WLP工艺类似的步骤进行封装，得到的封装面积要大于芯片面积。圆片级封装

8、的研究进展第一种是ballonI/O结构，如图(a)所示。这种工艺和典型的倒装工