晶圓級(jí)工藝技術(shù)，如微小間距晶圓凸點(diǎn)、引線焊盤重分布和集成無(wú)源元件等為很多應(yīng)用提供了方便的解決方案。目前，許多IC和MEMS的器件已經(jīng)應(yīng)用了這些技術(shù)。利用這些技術(shù)，可以在晶圓級(jí)實(shí)現(xiàn)器件封裝和測(cè)試，再進(jìn)行其后的切割工序。通常高級(jí)封裝技術(shù)涉及5～100 μm的厚膜工藝，如厚膠旋涂、對(duì)表面有較大起伏的厚膠均勻曝光以及獲得非常陡峭的厚膠側(cè)壁。等倍式全場(chǎng)曝光系統(tǒng)是一種可以滿足這種需求的設(shè)備解決方案，其產(chǎn)量高、自對(duì)準(zhǔn)成本低，在厚膜光刻領(lǐng)域成為投影式步進(jìn)機(jī)最具競(jìng)爭(zhēng)力的系統(tǒng)。

 

晶圓級(jí)封裝工藝包括金屬化、光刻、電介質(zhì)淀積和厚膜光刻膠旋涂、焊料淀積和回流焊接。圖形化工藝通常涉及到用幾層金屬制作用于凸點(diǎn)基礎(chǔ)的凸點(diǎn)下金屬層(UBM)。凸點(diǎn)和晶圓連接的導(dǎo)電性要很好，鈍化層和凸點(diǎn)下金屬層需要有很好的附著性。光刻膠圖形化的標(biāo)準(zhǔn)工藝流程包括清洗、涂膠、前烘、曝光、后烘、顯影和堅(jiān)膜。每步工藝都需要定義一套參數(shù)，這些參數(shù)對(duì)以后的工序有所影響。光刻膠圖形化完成之后，通過(guò)電鍍或蒸鍍方法向空穴里填充焊料或金。下一步就是去除光刻膠，在烤爐內(nèi)進(jìn)行回流工藝，將柱狀凸點(diǎn)轉(zhuǎn)換成球形凸點(diǎn)。

 

厚光刻膠涂層將保留在芯片上作為制造金屬焊點(diǎn)微模具的掩模。重分布涂層可以改裝成凸點(diǎn)版圖，或者作為周邊焊盤和面積分布焊盤陣列的連線，這些焊盤陣列由5～100 μm厚的具有不同電學(xué)、化學(xué)、機(jī)械和熱屬性多晶硅膜制成。隔離再分布區(qū)域跡線需要具有高強(qiáng)度、高熱穩(wěn)定性和低絕緣系數(shù)的材料。這些材料已經(jīng)研發(fā)成功，其中一類材料稱為聚酰亞胺(如杜邦公司研制的PI系列)，另外一種絕緣材料是美國(guó)道化學(xué)公司(Dow chemicals)的苯丙環(huán)丁烯(Cyclotene；BCB)。PI和BCB廣泛應(yīng)用于倒裝芯片凸點(diǎn)封裝及其他封裝工藝。

 

使用厚膜光刻膠的焊盤、凸點(diǎn)和球下金屬層結(jié)構(gòu)的微特征模具可以滿足WLP中的不同需要。盡管普遍應(yīng)用的金屬化材料是錫鉛、金和銅，但是也可應(yīng)用其他幾種材料來(lái)實(shí)現(xiàn)。用于標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用的材料要求具有高分辨率圖形轉(zhuǎn)換和易于剝離的屬性。很多實(shí)際應(yīng)用需要光刻膠厚度超過(guò)100μm。為了能獲得這樣的厚度，制造商研制出合適的涂層材料。

 

為了滿足這些需要，制造商們研制出相應(yīng)的材料和工藝設(shè)備。很多材料可以在標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體工藝設(shè)備上實(shí)現(xiàn)"薄"光刻膠涂層(即2-10 μm)。AZP4330(安智電子材料集團(tuán))和Shipley's 955(Rohm&Haas公司／Shipley公司)光刻膠用于實(shí)現(xiàn)5～100μm光刻膠膜層厚度。利用多層涂層工藝可以實(shí)現(xiàn)25 μm膜厚的光刻膠涂層，但這將會(huì)增加生產(chǎn)時(shí)間和成本。AZ P4620和SPR 220單層可以實(shí)現(xiàn)25 μm厚度。對(duì)于更厚的涂層，材料和厚度的選擇范圍變得更小。當(dāng)用單層淀積得到所需的光刻膠涂層時(shí)，在成本上會(huì)有很多益處。因此，研制單層50 μm及以上厚度的光刻膠材料是非常必要的。例如JSR THB-611P和安智電子材料集團(tuán)的AZPLP100XT等材料可以實(shí)現(xiàn)單層60 μm及以上厚度的光刻膠涂層。最近的研究工作主要是利用AZ9260實(shí)現(xiàn)單層65 μm厚度的光刻膠涂層和利用AZ50XT實(shí)現(xiàn)單層100 μm厚度的光刻膠。

 

厚膜工藝對(duì)于系統(tǒng)有一些特殊的要求。對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)須能在整個(gè)膠厚范圍和晶圓表面起伏的特定高度均勻的識(shí)別作為對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的幾何圖案。由于曝光源利用平行光曝光而不依賴焦點(diǎn)，因此可以利用接近式光刻機(jī)結(jié)合陰影曝光原理來(lái)實(shí)現(xiàn)。光刻過(guò)程對(duì)于接近式掩模對(duì)準(zhǔn)曝光機(jī)的要求包括：高強(qiáng)度、高均勻性、紫外光的波長(zhǎng)與光刻膠的敏感波長(zhǎng)相吻合、亞微米級(jí)的對(duì)準(zhǔn)精度和在曝光過(guò)程中掩模和晶圓之間保持準(zhǔn)確可控且一致的間隙。