晶圓級封裝是指晶圓切割前的工藝。晶圓級封裝分為扇入型晶圓級芯片封裝（Fan-In WLCSP）和扇出型晶圓級芯片封裝（Fan-Out WLCSP），其特點是在整個封裝過程中
，晶圓始終保持完整。除此之外，重新分配層（RDL）封裝、倒片（Flip Chip）封裝及矽通孔1（TSV）封裝通常也被歸類為晶圓級封裝，盡管這些封裝方法在晶圓切割前僅完成了部分工序。不同封裝方法所使用的金屬及電鍍（Electroplating）2繪製圖案也均不相同。不過，在封裝過程中，這幾種方法基本都遵循如下順序。

1矽通孔（TSV , Through-Silicon Via）：一種可完全穿過矽裸片或晶圓實現矽片堆疊的垂直互連通道。

2電鍍 (Electroplating)：一yi項xiang晶jing圓yuan級ji封feng裝zhuang工gong藝yi
，通tong過guo在zai陽yang極ji上shang發fa生sheng氧yang化hua反fan應ying來lai產chan生sheng電dian子zi
，並bing將jiang電dian子zi導dao入ru到dao作zuo為wei陰yin極ji的de電dian解jie質zhi溶rong液ye中zhong，使shi該gai溶rong液ye中zhong的de金jin屬shu離li子zi在zai晶jing圓yuan表biao麵mian被bei還hai原yuan成cheng金jin屬shu。

完成晶圓測試後，根據需求在晶圓上製作絕緣層（Dielectric Layer）。初次曝光後，絕緣層通過光刻技術再次對芯片焊盤進行曝光。然後，通過濺射（Sputtering）3工gong藝yi在zai晶jing圓yuan表biao麵mian塗tu覆fu金jin屬shu層ceng。此ci金jin屬shu層ceng可ke增zeng強qiang在zai後hou續xu步bu驟zhou中zhong形xing成cheng的de電dian鍍du金jin屬shu層ceng的de黏nian附fu力li
，同tong時shi還hai可ke作zuo為wei擴kuo散san阻zu擋dang層ceng以yi防fang止zhi金jin屬shu內nei部bu發fa生sheng化hua學xue反fan應ying。此ci外wai，金jin屬shu層ceng還hai可ke在zai電dian鍍du過guo程cheng中zhong充chong當dang電dian子zi通tong道dao。之zhi後hou塗tu覆fu光guang刻ke膠jiao（Photoresist）以(yi)形(xing)成(cheng)電(dian)鍍(du)層(ceng)，並(bing)通(tong)過(guo)光(guang)刻(ke)工(gong)藝(yi)繪(hui)製(zhi)圖(tu)案(an)
，再(zai)利(li)用(yong)電(dian)鍍(du)形(xing)成(cheng)一(yi)層(ceng)厚(hou)的(de)金(jin)屬(shu)層(ceng)。電(dian)鍍(du)完(wan)成(cheng)後(hou)，進(jin)行(xing)光(guang)刻(ke)膠(jiao)去(qu)膠(jiao)工(gong)藝(yi)，采(cai)用(yong)刻(ke)蝕(shi)工(gong)藝(yi)去(qu)除(chu)剩(sheng)餘(yu)的(de)薄(bo)金(jin)屬(shu)層(ceng)。最(zui)後(hou)

，電(dian)鍍(du)金(jin)屬(shu)層(ceng)就(jiu)在(zai)晶(jing)圓(yuan)表(biao)麵(mian)製(zhi)作(zuo)完(wan)成(cheng)了(le)所(suo)需(xu)圖(tu)案(an)。這(zhe)些(xie)圖(tu)案(an)可(ke)充(chong)當(dang)扇(shan)入(ru)型(xing)WLCSP的引線、重新分配層封裝中的焊盤再分布，以及倒片封裝中的凸點。下文將對每道工序進行詳細介紹。

3濺射 (Sputtering)：一項利用等離子體束對靶材進行物理碰擊
，使靶材粒子脫落並沉積在晶圓上的工藝。

圖2：光刻工藝步驟

在晶圓級封裝中，光刻工藝主要用於在絕緣層上繪製圖案，進而使用繪製圖案來創建電鍍層，並通過刻蝕擴散層來形成金屬線路。

圖3：攝影與光刻的對比

為更加清楚地了解光刻工藝，不妨將其與攝影技術進行比較。如圖3所示，攝影以太陽光作為光源來捕捉拍攝對象，對象可以是物體、地di標biao或huo人ren物wu。而er光guang刻ke則ze需xu要yao特te定ding光guang源yuan將jiang掩yan模mo上shang的de圖tu案an轉zhuan移yi到dao曝pu光guang設she備bei上shang。另ling外wai，攝she像xiang機ji中zhong的de膠jiao片pian也ye可ke類lei比bi為wei光guang刻ke工gong藝yi中zhong塗tu覆fu在zai晶jing圓yuan上shang的de光guang刻ke膠jiao。如ru圖tu4所示，我們可以通過三種方法將光刻膠塗覆在晶圓上，包括旋塗（Spin Coating）、薄膜層壓（Film Lamination）和噴塗（Spray Coating）。塗覆光刻膠後
，需用通過前烘（Soft Baking）來去除溶劑，以確保粘性光刻膠保留在晶圓上且維持其原本厚度。

如圖5所suo示shi，旋xuan塗tu將jiang粘zhan性xing光guang刻ke膠jiao塗tu覆fu在zai旋xuan轉zhuan著zhe的de晶jing圓yuan中zhong心xin，離li心xin力li會hui使shi光guang刻ke膠jiao向xiang晶jing圓yuan邊bian緣yuan擴kuo散san，從cong而er以yi均jun勻yun的de厚hou度du分fen散san在zai晶jing圓yuan上shang。粘zhan度du越yue高gao轉zhuan速su越yue低di
，光guang刻ke膠jiao就jiu越yue厚hou。反fan之zhi，粘zhan度du越yue低di轉zhuan速su越yue高gao，光guang刻ke膠jiao就jiu越yue薄bo。對dui於yu晶jing圓yuan級ji封feng裝zhuang而er言yan
，特te別bie是shi倒dao片pian封feng裝zhuang
，光guang刻ke膠jiao層ceng的de厚hou度du須xu達da到dao30 μm至100 μm，才(cai)能(neng)形(xing)成(cheng)焊(han)接(jie)凸(tu)點(dian)。然(ran)而(er)，通(tong)過(guo)單(dan)次(ci)旋(xuan)塗(tu)很(hen)難(nan)達(da)到(dao)所(suo)需(xu)厚(hou)度(du)。在(zai)某(mou)些(xie)情(qing)況(kuang)下(xia)，需(xu)要(yao)反(fan)複(fu)旋(xuan)塗(tu)光(guang)刻(ke)膠(jiao)並(bing)多(duo)次(ci)進(jin)行(xing)前(qian)烘(hong)。因(yin)此(ci)，在(zai)所(suo)需(xu)光(guang)刻(ke)膠(jiao)層(ceng)較(jiao)厚(hou)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)
，使(shi)用(yong)層(ceng)壓(ya)方(fang)法(fa)更(geng)加(jia)有(you)效(xiao)
，因(yin)為(wei)這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)從(cong)初(chu)始(shi)階(jie)段(duan)就(jiu)能(neng)夠(gou)使(shi)光(guang)刻(ke)膠(jiao)薄(bo)膜(mo)達(da)到(dao)所(suo)需(xu)厚(hou)度(du)，同(tong)時(shi)在(zai)處(chu)理(li)過(guo)程(cheng)中(zhong)不(bu)會(hui)造(zao)成(cheng)晶(jing)圓(yuan)浪(lang)費(fei)，因(yin)此(ci)成(cheng)本(ben)效(xiao)益(yi)也(ye)更(geng)高(gao)。但(dan)是(shi)
，如(ru)果(guo)晶(jing)圓(yuan)結(jie)構(gou)表(biao)麵(mian)粗(cu)糙(cao)
，則(ze)很(hen)難(nan)將(jiang)光(guang)刻(ke)膠(jiao)膜(mo)附(fu)著(zhe)在(zai)晶(jing)圓(yuan)表(biao)麵(mian)，此(ci)種(zhong)情(qing)況(kuang)下(xia)使(shi)用(yong)層(ceng)壓(ya)方(fang)法(fa)，會(hui)導(dao)致(zhi)產(chan)品(pin)缺(que)陷(xian)。所(suo)以(yi)，針(zhen)對(dui)表(biao)麵(mian)非(fei)常(chang)粗(cu)糙(cao)的(de)晶(jing)圓(yuan)
，可(ke)通(tong)過(guo)噴(pen)塗(tu)方(fang)法(fa)，使(shi)光(guang)刻(ke)膠(jiao)厚(hou)度(du)保(bao)持(chi)均(jun)勻(yun)。

圖5：旋塗方法示意圖

完成光刻膠塗覆和前烘後，接下來就需要進行曝光。通過照射，將掩模上的圖案投射到晶圓表麵的光刻膠上。由於正性光刻膠（Positive PR）在曝光後會軟化，因此使用正性光刻膠時，需在掩模去除區開孔。負性光刻膠（Negative PR）在曝光後則會硬化
，所以需在掩模保留區開孔。晶圓級封裝通常采用掩模對準曝光機（Mask Aligner）4或步進式光刻機（Stepper）5作為光刻工藝設備。

4掩模對準曝光機（Mask Aligner）：一種將掩模上的圖案與晶圓進行對準
，使光線穿過掩模並照射在晶圓表麵的曝光設備。

5步進式光刻機（Stepper）: 一種在工件台逐步移動時，通過開啟和關閉快門控製光線以進行光刻的機器。

顯影（Development）是一種利用顯影液來溶解因光刻工藝而軟化的光刻膠的工藝。如圖6所示

，顯影方法可分為三種，包括：水坑式顯影（Puddle Development），將顯影液倒入晶圓中心

，並進行低速旋轉
；浸沒式顯影（Tank Development），將多個晶圓同時浸入顯影液中；噴淋式顯影（Spray Development），將顯影液噴灑到晶圓上。圖7顯示了靜態顯影方法的工作原理。完成靜態顯影後
，通過光刻技術使光刻膠形成所需的電路圖案。

濺射是一種在晶圓表麵形成金屬薄膜的物理氣相沉積（PVD）6工藝。如果晶圓上形成的金屬薄膜低於倒片封裝中的凸點
，則被稱為凸點下金屬層（UBM
，Under Bump Metallurgy）。通常凸點下金屬層由兩層或三層金屬薄膜組成，包括：增強晶圓粘合性的黏附層；可在電鍍過程中提供電子的載流層；以及具有焊料潤濕性（Wettability）7,並可阻止鍍層和金屬之間形成化合物的擴散阻擋層。例如薄膜由鈦

、銅和鎳組成，則鈦層作為黏附層，銅層作為載流層
，鎳層作為阻擋層。因此，UBM對確保倒片封裝的質量及可靠性十分重要。在RDL和WLCSP等封裝工藝中，金屬層的作用主要是形成金屬引線，因此通常由可提高粘性的黏附層及載流層構成。

6物理氣相沉積（PVD）：一種產生金屬蒸氣
，並將其作為一種厚度較薄且具有粘性的純金屬或合金塗層沉積在導電材料上的工藝。

7潤濕性（Wettability）：因液體和固體表麵的相互作用，使液體在固體表麵擴散的現象。

如圖8所示
，在濺射工藝中，首先將氬氣轉化為等離子體（Plasma）8，然後利用離子束碰擊靶材（Target）
，bacaidechengfenyuchenjizhengyalizidejinshuchengfenxiangtong。pengjihou
，bacaishangdejinshukelihuituoluobingchenjizaijingyuanbiaomian。tongguojianshe，chenjidejinshukelijuyouyizhidefangxiangxing。jinguanjingyuanpingtanqujingguochenjihouhoudujunyun，dangoucaohuochuizhihuliantonglu（通孔）dechenjihoudukenengcunzaichayi，yincijiuchenjihoudueryan，cileibuguizexingzhuanghuidaozhipingxingyujinshuchenjifangxiangdejibanbiaomiandechenjihoudu，bichuizhiyujinshuchenjifangxiangdejibanbiaomianchenjihoudubo。

8等離子體（Plasma）：一(yi)種(zhong)因(yin)質(zhi)子(zi)和(he)電(dian)子(zi)的(de)自(zi)由(you)運(yun)動(dong)而(er)呈(cheng)電(dian)中(zhong)性(xing)的(de)物(wu)質(zhi)狀(zhuang)態(tai)。當(dang)持(chi)續(xu)對(dui)氣(qi)體(ti)狀(zhuang)物(wu)質(zhi)進(jin)行(xing)加(jia)熱(re)使(shi)其(qi)升(sheng)溫(wen)時(shi)
，便(bian)會(hui)產(chan)生(sheng)由(you)離(li)子(zi)和(he)自(zi)由(you)電(dian)子(zi)組(zu)成(cheng)的(de)粒(li)子(zi)集(ji)合(he)體(ti)。等(deng)離(li)子(zi)體(ti)也(ye)被(bei)視(shi)為(wei)固(gu)態(tai)


、液態和氣態之外的“第四種物質狀態”。

diandushijiangdianjiezhirongyezhongdejinshulizihaiyuanweijinshubingchenjizaijingyuanbiaomiandeguocheng，ciguochengshixuyaotongguowaibutigongdedianzijinxinghaiyuanfanyinglaishixiande。zaijingyuanjifengzhuangzhong，caiyongdiandugongyixingchenghoujinshuceng。houjinshucengkechongdangshixiandianqilianjiedejinshuyinxian，huoshihanjiechudetudian。rutu9suoshi，yangjishangdejinshuhuibeiyanghuachenglizi，bingxiangwaibudianlushifangdianzi。zaiyangjichubeiyanghuadejicunzaiyurongyezhongdejinshulizikejieshoudianzi，zaijingguohaiyuanfanyinghouchengweijinshu。zaijingyuanjifengzhuangdediandugongyizhong
，yinjiweijingyuan。yangjiyouzuoweidianducengdejinshuzhicheng，danyekeshiyongrubojindeburongxingdianji（Insoluble Electrode）9。ruguoyangjibanyouzuoweiducengdejinshuzhicheng，jinshulizijiuhuicongyangjibanshangrongjiebingchixukuosan，yibaochirongyezhonglizinongdudeyizhixing。ruguoshiyongburongxingdianji，zebixudingqibuchongrongyezhongyinchenjidaojingyuanbiaomianerxiaohaodejinshulizi，yiweichijinshulizinongdu。tu10展示了陰極和陽極分別發生的電化學反應。

9不溶性電極（Insoluble Electrode）：一種主要用於電解和電鍍的電極。它既不溶於化學溶液
，也不溶於電化學溶液。鉑金等材料常被用於製作不溶性電極。

圖10：陰極和陽極電化學反應公式