晶圓級工藝技術，如微小間距晶圓凸點、引線焊盤重分布和集成無源元件等為很多應用提供了方便的解決方案。目前，許多IC和MEMS的器件已經(jīng)應用了這些技術。利用這些技術，可以在晶圓級實現(xiàn)器件封裝和測試，再進行其后的切割工序。通常高級封裝技術涉及5～100 μm的厚膜工藝，如厚膠旋涂、對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。等倍式全場曝光系統(tǒng)是一種可以滿足這種需求的設備解決方案，其產(chǎn)量高、自對準成本低，在厚膜光刻領域成為投影式步進機最具競爭力的系統(tǒng)。

 

晶圓級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基礎的凸點下金屬層(UBM)。凸點和晶圓連接的導電性要很好，鈍化層和凸點下金屬層需要有很好的附著性。光刻膠圖形化的標準工藝流程包括清洗、涂膠、前烘、曝光、后烘、顯影和堅膜。每步工藝都需要定義一套參數(shù)，這些參數(shù)對以后的工序有所影響。光刻膠圖形化完成之后，通過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)進行回流工藝，將柱狀凸點轉(zhuǎn)換成球形凸點。

 

厚光刻膠涂層將保留在芯片上作為制造金屬焊點微模具的掩模。重分布涂層可以改裝成凸點版圖，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、化學、機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道化學公司(Dow chemicals)的苯丙環(huán)丁烯(Cyclotene；BCB)。PI和BCB廣泛應用于倒裝芯片凸點封裝及其他封裝工藝。

 

使用厚膜光刻膠的焊盤、凸點和球下金屬層結(jié)構(gòu)的微特征模具可以滿足WLP中的不同需要。盡管普遍應用的金屬化材料是錫鉛、金和銅，但是也可應用其他幾種材料來實現(xiàn)。用于標準化應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。很多實際應用需要光刻膠厚度超過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的材料和工藝設備。很多材料可以在標準的半導體工藝設備上實現(xiàn)"薄"光刻膠涂層(即2-10 μm)。AZP4330(安智電子材料集團)和Shipley's 955(Rohm&Haas公司／Shipley公司)光刻膠用于實現(xiàn)5～100μm光刻膠膜層厚度。利用多層涂層工藝可以實現(xiàn)25 μm膜厚的光刻膠涂層，但這將會增加生產(chǎn)時間和成本。AZ P4620和SPR 220單層可以實現(xiàn)25 μm厚度。對于更厚的涂層，材料和厚度的選擇范圍變得更小。當用單層淀積得到所需的光刻膠涂層時，在成本上會有很多益處。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的AZPLP100XT等材料可以實現(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實現(xiàn)單層65 μm厚度的光刻膠涂層和利用AZ50XT實現(xiàn)單層100 μm厚度的光刻膠。

 

厚膜工藝對于系統(tǒng)有一些特殊的要求。對準系統(tǒng)須能在整個膠厚范圍和晶圓表面起伏的特定高度均勻的識別作為對準標記的幾何圖案。由于曝光源利用平行光曝光而不依賴焦點，因此可以利用接近式光刻機結(jié)合陰影曝光原理來實現(xiàn)。光刻過程對于接近式掩模對準曝光機的要求包括：高強度、高均勻性、紫外光的波長與光刻膠的敏感波長相吻合、亞微米級的對準精度和在曝光過程中掩模和晶圓之間保持準確可控且一致的間隙。