要：介绍了电镀法进行圆片级封装中金凸点制作的工艺流程，并对影响凸点成型的主要工艺因素进行了研究。凸点下金属化层(UBM，under bump metallization)溅射、厚胶光刻和厚金电镀是其中的工艺难点，通过大量的实验研究，确定了TiW／Au的UBM体系，得到了优化的厚胶光刻工艺。同时，研制了用于圆片级封装金凸点制作的垂直喷镀设备，选用不同的电镀液体系和光刻胶体系，对电镀参数进行了控制和研究。对制作的金凸点与国外同类产品的基本特性进行了对比，表明其已经达到可应用水平。

关键词：金凸点；凸点下金属化层；厚胶光刻；电镀；喷镀

1 前言

近五年来，平面显示器和便携式电子产品这两个产业得到快速发展。手机、电子字典、PDA、数码相机等电子产品，由于小巧玲珑、多功能和使用方便， 已成为现代人日常生活不可缺少的产品。由于大型平面显示器具有轻、薄、无辐射和高解析度的优点，已正在逐步取代传统的电视和监视器，IDC对ICD市场的分析说明了这一点，见表1。

无论是小的手机显示屏，还是大的液晶监视器，都需要驱动器芯片，少则一、两个，多则十几个。LCD驱动器的特点是芯片面积小，一般为(20～30)mm2左右，但是它的I／O端数量较多，约在200～300个以上。图1所示的一款LCD驱动器，管芯面积只有31．32mm’，芯上有324个I／O。如果用传统的IC封装技术封装这类芯片，显然体积大、重量重，不适合便携式电子产品对元器件短、小、轻、薄的要求，所以现在都是采用在硅芯片的压焊块上制作金凸点作为引出端，然后直接倒装焊在液晶显示屏上(COG)。

种在芯片铝压焊块上制作金凸点作为I／O引出端的封装形式具有45～70皿m左右的窄节距和15-25μm小间距的优点，所以越来越受到封装界的重视。图2是两个制作有金凸点的IC分别安装在基板的两侧，再以BGA的形式封装，显然这种封装形式使芯片的封装密度大大提高，在PCB板上占很小的面积。

    
2 金凸点的制作

在硅芯片上制作金凸点的方法有电镀法和钉头法等。由于电镀法制作金凸点具有适合I／O端数多、凸点尺寸可大可小和可以实现园片级封装(WLP)等优点，所以目前大多数金凸点制作采用电镀法。普通IC制造工艺的最后一步工序是光刻钝化层，露出铝电极。在硅圆片上电镀法制作金凸点就是在刻完钝化层后进行，主要工艺步骤如图3所示，其中溅射UBM、厚胶光刻和厚金电镀是3个关键的技术。

  
2．1 溅射UBM

凸点下金属通常由三层金属组成：粘附层、阻挡层和浸润层，它又是电镀的种子层。它要求同下面的铝压焊块有很好的粘附性，能有效地阻止Au凸点同A1、Si之间的相互扩散，避免Au同A1生成不利的金属间化合物，更不能让Au离子进入硅内，影响MOS器件的性能。

可以满足上述用途的材料很多，通过实验，我们选用TiW／Au作为制造金凸点的UBM材料[2]，其厚度分别为TiW200-300nm和Aul00-200nm。

2．2 厚胶光刻

光刻是IC制造工艺中的常规工序，整个制程中要经过几次甚至几十次光刻，但是这类光刻工序中的光刻胶厚度一般只有几百纳米，即使作为离子注入工序中起掩蔽作用的光刻胶，厚度也只有1μm左右。而金凸点的高度是17μm±1．5μm，光刻胶的厚度应该在25μm左右，因此它需要采用粘稠度大的光刻胶、特殊的匀胶机和焦深深的曝光机。

电镀法制作焊料球(如PbSn球)也需要厚胶光刻，但是焊料球在电镀后还有高温回流的工序，所以它对光刻孔的陡直度要求不高。电镀法制造金凸点却不同，虽然光刻胶没有像做焊料球那样厚，但是要求光刻后电镀孔的侧壁陡直，侧壁角要＞85°(如图4所示)，因为金凸点的形状基本上由光刻后电镀孔的形状所决定。如果光刻后电镀孔的形状像图5那样，就不可能电镀出合格的金凸点。

2．1 溅射UBM

凸点下金属通常由三层金属组成：粘附层、阻挡层和浸润层，它又是电镀的种子层。它要求同下面的铝压焊块有很好的粘附性，能有效地阻止Au凸点同A1、Si之间的相互扩散，避免Au同A1生成不利的金属间化合物，更不能让Au离子进入硅内，影响MOS器件的性能。

可以满足上述用途的材料很多，通过实验，我们选用TiW／Au作为制造金凸点的UBM材料[2]，其厚度分别为TiW200-300nm和Aul00-200nm。

2．2 厚胶光刻

光刻是IC制造工艺中的常规工序，整个制程中要经过几次甚至几十次光刻，但是这类光刻工序中的光刻胶厚度一般只有几百纳米，即使作为离子注入工序中起掩蔽作用的光刻胶，厚度也只有1μm左右。而金凸点的