晶圆级芯片尺寸封装上用于电流传输的焊接凸点、金凸点、铜柱以及铜线等都需要用到光阻层，然后才能通过电镀形成最后金属结构。本文主要介绍厚膜光刻胶在晶圆级封装中的应用。 德国Suss公司 与IC制造时使用的光刻胶相比，大多数封装技术中所用到的光阻层要厚很多，比如在二次布线、倒装芯片的晶圆凸点、TAB、COG、一些CSP中芯片与基板互连的铜柱技术以及MCM-D多层基板等应用场合，上述两种光阻材料的特征尺寸以及厚度通常在5um至100um之间，所以光刻胶必须采用较高的高宽比(线条尺寸与厚度之比)。

  焊接凸点间距通常只有150um，所以要求光阻层厚度在50到100um之间。电镀后的焊料经过再流焊形成焊球，此时虽然对精度与光阻层的侧壁角度并不很关心，但印刷重复性却非常重要。金凸点主要用于TAB与COG技术，间距细时通常会低至40um，有时凸点之间相隔只有10um。此时精度与光阻层侧壁角度都十分重要，因为光阻层的形状将决定金属凸点的最终形状，光阻层厚度通常为20～30um。铜柱技术也需要很厚的光刻胶，可达150um，如富士通的“超级CSP”技术。该技术具有良好应力缓冲特性，因此能达到很高的封装可靠性^[1]。从芯片外围的小焊盘重新引线到遍布整个芯片的平面阵列其精度一般在10到20um之间，布线通常在10um厚的单层聚合物上进行，此时用的是相对较薄的光刻胶(10um)。

厚膜光刻胶印刷设备 

  常用厚膜光阻材料印刷设备都是专用贴近式应用工具，可以将掩膜影像直接投射到光阻层上。它不需要光学制板，而且膜层比较厚时所需的场深通常要比投射系统的要大。此外贴近式印刷机比复杂的步进投影方式更为可靠，同时用一个掩模对整个晶圆进行曝光还可以得到较高的产量^[2]。现代贴近式工具都采用了非常完善的照明系统，可以减少会影响印刷性能的衍射效应。作为一种全场式系统，这类设备不需要分步-重复式印刷过程。晶圆尺寸较大时，掩模对位比分步方式困难得多，但是采用温控夹具可以消除掩模与晶圆之间在尺寸上的偏差。由于对精度要求很高，所以在生成IC图形时也使用贴近式工具，此时虽然掩模与晶圆间的曝光间隙通常都保持很小的距离，但在厚膜光刻胶应用中由于对精度要求较低，所以这一间隙可以增加到50～100um，而这就比较容易实现，同时这个距离既不会影响成品率也不需要再对掩模进行清洗。

晶圆凸点技术中的光刻胶工艺 

  焊接凸点在倒装芯片中。因为金属凸点在电镀后经回流焊再形成焊球，因此对光阻层侧壁的垂直度没有要求。但是这项技术要求用较厚的光刻胶，通常在50～100um之间。Clariant AZ 9200系列光阻材料的透明度要比90年代广泛应用的AZ 4000系列好很多，以AZ 9260为例，可以将掩模/晶圆间隙做得很大，甚至达到100um，并根据光阻层厚度对侧壁倾角作75°～84°的调整。光阻层倾角随厚度的增加而增大，比如在同样100um间隙下，当光阻层厚度从21um增加到54um时，其侧壁倾角将从75°增大到84°。

铜柱技术要求用更厚的光阻层。如果希望侧壁又光滑又精确，那么杜邦公司的MRC干膜是一种很好的选择，它的厚度可达200um，在间隙小于100um时，光阻层侧壁的倾角接近于90°。对于100um厚光阻层，其曝光时间很短，仅有10秒，而正性光阻层所需曝光量几乎要多一个数量级。当光阻层很厚时，这种干膜的边缘不会像正性光阻层那样呈锯齿状，不过在晶圆上涂敷干膜因成本过高并没有得到广泛应用。 当间距以及凸起的距离都更紧密时，通常采用金凸点(例如TAB或COG)。这种方式在电镀后不需进行再流焊，因此最初光阻膜与最终金属凸点的形状是一样的，此时光阻层侧壁的质量就非常重要。AZ 9260，它可以在20um的较大间隙做出10um宽20um高的金属凸点。如果线宽与光阻层厚度之比不大于1:3，则可选择负性的JSR THB 130N，因为它即使在100um间距的情况下也可以形成垂直的侧壁。光阻材料需要用氮作净化，超过100um的光阻层都有固定的处理方式。对于凸点间距比较密的情况，比如在金凸点中，可以采用AZ 9260或Tokyo Ohka正性光阻材料。如果使用了G线过滤器，那么用TOK PMER P-LA900PM将可得到很高的光阻层透明度，而代价是需要很高的曝光量(6-8J/cm²,相比之下AZ 9200系列只需要2J/cm²)。尽管它的产量较低，但在日本仍得到广泛的使用，用它得到的实际厚度为30um，而AZ 9260可以很容易做到60um厚。

用于晶圆级二次布线的光敏Cyclotene (BCB)工艺 

  近些年来已开发出多种用于高频IC的低k值介电材料。这种负性感光聚合物可采用与凸点技术相同的贴近式工具制模，同样可以采用全幅曝光，并通过掩模与晶圆间的间隙选择所需的侧壁倾角。在实际中采用倾斜的侧壁以便焊接导线从膜的顶部到晶圆焊盘能够圆滑地连接。有报告指出，步进器的光学结构会被曝光时产生的BCB挥发物污染。在作贴近印刷时，挥发物的浓度很低，不会形成污染。但如果有了污染，则应经常对掩模进行清理，曝光系统在任何时候都不应靠近聚合物。在二次布线过程中，晶圆上面的BCB电介层可作为一种附加的保护层。该层内的外围电路焊盘都是开路的，铜线从电介层的顶部穿过BCB层上的通孔，将外围电路与BCB层顶端的大焊盘阵列连接起来^[2]。此时可以用较高直宽比的正性光阻材料，如AZ 9260或TOK PMER P-LA900PM等，这和前面金凸点部分一样。 

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