要：介紹了電鍍法進行圓片級封裝中金凸點制作的工藝流程，并對影響凸點成型的主要工藝因素進行了研究。凸點下金屬化層(UBM，under bump metallization)濺射、厚膠光刻和厚金電鍍是其中的工藝難點，通過大量的實驗研究，確定了TiW／Au的UBM體系，得到了優化的厚膠光刻工藝。同時，研制了用于圓片級封裝金凸點制作的垂直噴鍍設備，選用不同的電鍍液體系和光刻膠體系，對電鍍參數進行了控制和研究。對制作的金凸點與國外同類產品的基本特性進行了對比，表明其已經達到可應用水平。

關鍵詞：金凸點；凸點下金屬化層；厚膠光刻；電鍍；噴鍍

1 前言

近五年來，平面顯示器和便攜式電子產品這兩個產業得到快速發展。手機、電子字典、PDA、數碼相機等電子產品，由于小巧玲瓏、多功能和使用方便， 已成為現代人日常生活不可缺少的產品。由于大型平面顯示器具有輕、薄、無輻射和高解析度的優點，已正在逐步取代傳統的電視和監視器，IDC對ICD市場的分析說明了這一點，見表1。

無論是小的手機顯示屏，還是大的液晶監視器，都需要驅動器芯片，少則一、兩個，多則十幾個。LCD驅動器的特點是芯片面積小，一般為(20～30)mm2左右，但是它的I／O端數量較多，約在200～300個以上。圖1所示的一款LCD驅動器，管芯面積只有31．32mm’，芯上有324個I／O。如果用傳統的IC封裝技術封裝這類芯片，顯然體積大、重量重，不適合便攜式電子產品對元器件短、小、輕、薄的要求，所以現在都是采用在硅芯片的壓焊塊上制作金凸點作為引出端，然后直接倒裝焊在液晶顯示屏上(COG)。

種在芯片鋁壓焊塊上制作金凸點作為I／O引出端的封裝形式具有45～70皿m左右的窄節距和15-25μm小間距的優點，所以越來越受到封裝界的重視。圖2是兩個制作有金凸點的IC分別安裝在基板的兩側，再以BGA的形式封裝，顯然這種封裝形式使芯片的封裝密度大大提高，在PCB板上占很小的面積。

    
2 金凸點的制作

在硅芯片上制作金凸點的方法有電鍍法和釘頭法等。由于電鍍法制作金凸點具有適合I／O端數多、凸點尺寸可大可小和可以實現園片級封裝(WLP)等優點，所以目前大多數金凸點制作采用電鍍法。普通IC制造工藝的最后一步工序是光刻鈍化層，露出鋁電極。在硅圓片上電鍍法制作金凸點就是在刻完鈍化層后進行，主要工藝步驟如圖3所示，其中濺射UBM、厚膠光刻和厚金電鍍是3個關鍵的技術。

  
2．1 濺射UBM

凸點下金屬通常由三層金屬組成：粘附層、阻擋層和浸潤層，它又是電鍍的種子層。它要求同下面的鋁壓焊塊有很好的粘附性，能有效地阻止Au凸點同A1、Si之間的相互擴散，避免Au同A1生成不利的金屬間化合物，更不能讓Au離子進入硅內，影響MOS器件的性能。

可以滿足上述用途的材料很多，通過實驗，我們選用TiW／Au作為制造金凸點的UBM材料[2]，其厚度分別為TiW200-300nm和Aul00-200nm。

2．2 厚膠光刻

光刻是IC制造工藝中的常規工序，整個制程中要經過幾次甚至幾十次光刻，但是這類光刻工序中的光刻膠厚度一般只有幾百納米，即使作為離子注入工序中起掩蔽作用的光刻膠，厚度也只有1μm左右。而金凸點的高度是17μm±1．5μm，光刻膠的厚度應該在25μm左右，因此它需要采用粘稠度大的光刻膠、特殊的勻膠機和焦深深的曝光機。

電鍍法制作焊料球(如PbSn球)也需要厚膠光刻，但是焊料球在電鍍后還有高溫回流的工序，所以它對光刻孔的陡直度要求不高。電鍍法制造金凸點卻不同，雖然光刻膠沒有像做焊料球那樣厚，但是要求光刻后電鍍孔的側壁陡直，側壁角要＞85°(如圖4所示)，因為金凸點的形狀基本上由光刻后電鍍孔的形狀所決定。如果光刻后電鍍孔的形狀像圖5那樣，就不可能電鍍出合格的金凸點。

2．1 濺射UBM

凸點下金屬通常由三層金屬組成：粘附層、阻擋層和浸潤層，它又是電鍍的種子層。它要求同下面的鋁壓焊塊有很好的粘附性，能有效地阻止Au凸點同A1、Si之間的相互擴散，避免Au同A1生成不利的金屬間化合物，更不能讓Au離子進入硅內，影響MOS器件的性能。

可以滿足上述用途的材料很多，通過實驗，我們選用TiW／Au作為制造金凸點的UBM材料[2]，其厚度分別為TiW200-300nm和Aul00-200nm。

2．2 厚膠光刻

光刻是IC制造工藝中的常規工序，整個制程中要經過幾次甚至幾十次光刻，但是這類光刻工序中的光刻膠厚度一般只有幾百納米，即使作為離子注入工序中起掩蔽作用的光刻膠，厚度也只有1μm左右。而金凸點的