本文主要介绍一下WLCSP封装的大致流程:(一般分为Bumping,CP test,WLCSP三个阶段)
Bumping阶段
1. Customer Wafer
这是第一道工序,主要是将从晶圆厂收到的wafer经过Pre-Clean + SRD预处理,然后使用O2 Plasma等离子清洗并烘干,目的是去除来料wafer表面的杂质.
2. PI coating
PI是一层聚合物薄膜层,可以加强芯片的passivation,起到应力缓冲的作用。做法是将预处理后的wafer置于设备吸盘上,wafer正面朝上,在wafer正面喷涂高度光敏感性的光刻胶,设备吸盘高速旋转,使光刻胶均匀喷涂在整个wafer表面。
3.PI Expose
PI曝光是在喷涂光刻胶的wafer与光源(紫外光)中间放入掩膜版(mask),再用紫外光透过掩模照射在硅片表面,被光线照射到的光刻胶会发生反应。光刻胶有正性光刻胶和负性光刻胶两种。正性光刻胶是掩膜版遮挡的区域进行曝光,而负性光刻胶是对掩膜版未遮挡的区域进行曝光
4.PI Develop
PI显影。与PI Coating原理类似,在wafer正面喷涂显影液,显影液与之前曝光区域形成化学反应后,会将曝光区域显影出来,即形成后续工艺中UBM层所需的一层开口区域。
5.PI CURE
对已显影的wafer进行烘烤,目的是蒸发掉剩余的溶剂使光刻胶变硬,提高光刻胶对硅片表面的粘附性
6.Sputter Ti
溅射Ti层。Ti层是组成UBM(under ball metal)的第一层。UBM层一般有两层组成(有些厂家做三层),第一层为Ti,第二层为Cu。Ti具有高强度,耐腐蚀性等特点,能与AL PAD和Passivation连接良好,所以Ti层能为UBM层提供高强度的支撑。Sputter 原理是在真空环境下,电极两端加上高压产生直流光辉放电,使加入腔体内的工艺气体(如Plasma)进行电离,电离后的正离子在电压的作用下高速轰击靶材,靶材逸出的原子和分子向wafer表面沉积形成薄膜层,即Ti层.
7.Sputter Cu
溅射UBM的第二层Cu. 此处的Cu一般只有1um左右,只是为了形成一个钝化层面,为后续电镀Cu提供坚实的基础。SputterCu的原理与Sputter Ti类似。
8. PR Coating
PR胶是一种负性光刻胶,是一种间接材料,与PI时的正性光刻胶作用相反。它的作用是为了在后续工艺中将不需要电镀Cu的地方覆盖,这样在电镀Cu时,只在PR胶未覆盖的地方”长”Cu,即UBM开口区域
9.PR曝光
PR胶曝光同PI曝光原理类似,为了形成UBM开口区域,需通过曝光和显影工序将UBM开口区域多余的化学层去除
10.PR显影
PR胶显影与PI显影原理类似,在PR曝光区域,利用显影液将曝光区域去除,只留出UBM开口区域
11.Plating Cu
电镀Cu层,将刚溅射的Cu电镀到一定厚度,不仅为置球提供良好的支撑,也为锡球与wafer内部电路层提供良好的导电连接。此时PR胶覆盖区域就不会”长”Cu,而未覆盖区域”长”出所需要的Cu层。
12.刻蚀(PR, Cu , Ti )
利用化学品分别刻蚀掉UBM开口四周多余的PR层,Cu层,Ti层。至此,一个完整的UBM开口区域就形成了。
13.Ball Mount
置球。UBM开口形成后,就需要将球置于UBM开口上。将带有UBM开口的wafer置于钢网(Stencil)下面,UBM开口与钢网开口一一对齐,然后在钢网上刷上一层助焊剂Flux,最后用刮刀将锡球从钢网开口”落”在UBM开口区域
14.Reflow
回流焊。将置好球的wafer放入回流炉中,锡球在助焊剂flux和高温(大约260°)的作用下慢慢”长大”,并完美的填充UBM开口区域,与wafer形成良好的连接。锡球的作用是建立wafer内部电路与外部电路的”桥梁”。至此,整个Bumping工艺完全结束。
CP test阶段
晶圆测试。将完成回流焊的wafer进行测试,目的是将在bumping工艺中的不良筛选出来,提高后续封装的良率,监测整个bumping工艺的质量
WLCSP阶段
1. Backside Grind
在wafer正面(球面)贴上一层蓝膜,保护锡球,然后在Wafer背面用磨轮磨至wafer指定厚度
2. Wafer Backside Coating
在wafer背面刷一层背胶。目的是为了增强wafer的硬度,避免容易造成chipping。然后在一定温度下进行烘烤。(这一步选做,可做可不做)
3. Marking(丝印)
在wafer背面按照产品要求打上Marking,包括公司Logo,生产日期,产品批次等相关信息。
4.Wafer Saw
Wafer切割。将打好丝印的wafer切割成一粒一粒的芯片。在切割之前,需在wafer背面贴上蓝膜,目的是为切割后的单颗芯片提供保护,不会散落。
5.Tape & Reel
先由顶针将切割后的芯片从蓝膜上一颗一颗顶起,然后由吸嘴吸起来,放在编带中进行卷带,最后包装出货。
以上步骤是整个流程的大致步骤,忽略了一些检验,ball shear之类的动作。简单分享一下,也欢迎大神指点!!!