晶圓級芯片尺寸封裝上用于電流傳輸的焊接凸點、金凸點、銅柱以及銅線等都需要用到光阻層，然后才能通過電鍍形成最后金屬結構。本文主要介紹厚膜光刻膠在晶圓級封裝中的應用。 德國Suss公司 與IC制造時使用的光刻膠相比，大多數封裝技術中所用到的光阻層要厚很多，比如在二次布線、倒裝芯片的晶圓凸點、TAB、COG、一些CSP中芯片與基板互連的銅柱技術以及MCM-D多層基板等應用場合，上述兩種光阻材料的特征尺寸以及厚度通常在5um至100um之間，所以光刻膠必須采用較高的高寬比(線條尺寸與厚度之比)。
焊接凸點間距通常只有150um，所以要求光阻層厚度在50到100um之間。電鍍后的焊料經過再流焊形成焊球，此時雖然對精度與光阻層的側壁角度并不很關心，但印刷重復性卻非常重要。金凸點主要用于TAB與COG技術，間距細時通常會低至40um，有時凸點之間相隔只有10um。此時精度與光阻層側壁角度都十分重要，因為光阻層的形狀將決定金屬凸點的最終形狀，光阻層厚度通常為20～30um。銅柱技術也需要很厚的光刻膠，可達150um，如富士通的“超級CSP”技術。該技術具有良好應力緩沖特性，因此能達到很高的封裝可靠性[1]。從芯片外圍的小焊盤重新引線到遍布整個芯片的平面陣列其精度一般在10到20um之間，布線通常在10um厚的單層聚合物上進行，此時用的是相對較薄的光刻膠(10um)。
厚膜光刻膠印刷設備
常用厚膜光阻材料印刷設備都是專用貼近式應用工具，可以將掩膜影像直接投射到光阻層上。它不需要光學制板，而且膜層比較厚時所需的場深通常要比投射系統的要大。此外貼近式印刷機比復雜的步進投影方式更為可靠，同時用一個掩模對整個晶圓進行曝光還可以得到較高的產量[2]。現代貼近式工具都采用了非常完善的照明系統，可以減少會影響印刷性能的衍射效應。作為一種全場式系統，這類設備不需要分步-重復式印刷過程。晶圓尺寸較大時，掩模對位比分步方式困難得多，但是采用溫控夾具可以消除掩模與晶圓之間在尺寸上的偏差。由于對精度要求很高，所以在生成IC圖形時也使用貼近式工具，此時雖然掩模與晶圓間的曝光間隙通常都保持很小的距離，但在厚膜光刻膠應用中由于對精度要求較低，所以這一間隙可以增加到50～100um，而這就比較容易實現，同時這個距離既不會影響成品率也不需要再對掩模進行清洗。
晶圓凸點技術中的光刻膠工藝
焊接凸點在倒裝芯片中。因為金屬凸點在電鍍后經回流焊再形成焊球，因此對光阻層側壁的垂直度沒有要求。但是這項技術要求用較厚的光刻膠，通常在50～100um之間。Clariant AZ 9200系列光阻材料的透明度要比90年代廣泛應用的AZ 4000系列好很多，以AZ 9260為例，可以將掩模/晶圓間隙做得很大，甚至達到100um，并根據光阻層厚度對側壁傾角作75°～84°的調整。光阻層傾角隨厚度的增加而增大，比如在同樣100um間隙下，當光阻層厚度從21um增加到54um時，其側壁傾角將從75°增大到84°。
銅柱技術要求用更厚的光阻層。如果希望側壁又光滑又精確，那么杜邦公司的MRC干膜是一種很好的選擇，它的厚度可達200um，在間隙小于100um時，光阻層側壁的傾角接近于90°。對于100um厚光阻層，其曝光時間很短，僅有10秒，而正性光阻層所需曝光量幾乎要多一個數量級。當光阻層很厚時，這種干膜的邊緣不會像正性光阻層那樣呈鋸齒狀，不過在晶圓上涂敷干膜因成本過高并沒有得到廣泛應用。 當間距以及凸起的距離都更緊密時，通常采用金凸點(例如TAB或COG)。這種方式在電鍍后不需進行再流焊，因此最初光阻膜與最終金屬凸點的形狀是一樣的，此時光阻層側壁的質量就非常重要。AZ 9260，它可以在20um的較大間隙做出10um寬20um高的金屬凸點。如果線寬與光阻層厚度之比不大于1:3，則可選擇負性的JSR THB 130N，因為它即使在100um間距的情況下也可以形成垂直的側壁。光阻材料需要用氮作凈化，超過100um的光阻層都有固定的處理方式。對于凸點間距比較密的情況，比如在金凸點中，可以采用AZ 9260或Tokyo Ohka正性光阻材料。如果使用了G線過濾器，那么用TOK PMER P-LA900PM將可得到很高的光阻層透明度，而代價是需要很高的曝光量(6-8J/cm2,相比之下AZ 9200系列只需要2J/cm2)。盡管它的產量較低，但在日本仍得到廣泛的使用，用它得到的實際厚度為30um，而AZ 9260可以很容易做到60um厚。
用于晶圓級二次布線的光敏Cyclotene (BCB)工藝
近些年來已開發出多種用于高頻IC的低k值介電材料。這種負性感光聚合物可采用與凸點技術相同的貼近式工具制模，同樣可以采用全幅曝光，并通過掩模與晶圓間的間隙選擇所需的側壁傾角。在實際中采用傾斜的側壁以便焊接導線從膜的頂部到晶圓焊盤能夠圓滑地連接。有報告指出，步進器的光學結構會被曝光時產生的BCB揮發物污染。在作貼近印刷時，揮發物的濃度很低，不會形成污染。但如果有了污染，則應經常對掩模進行清理，曝光系統在任何時候都不應靠近聚合物。在二次布線過程中，晶圓上面的BCB電介層可作為一種附加的保護層。該層內的外圍電路焊盤都是開路的，銅線從電介層的頂部穿過BCB層上的通孔，將外圍電路與BCB層頂端的大焊盤陣列連接起來[2]。此時可以用較高直寬比的正性光阻材料，如AZ 9260或TOK PMER P-LA900PM等，這和前面金凸點部分一樣。
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