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【MEMS工藝】揭秘RDL工藝——重塑芯片I/O布局
點(diǎn)擊量:1608 日期:2024-11-07 編輯:硅時(shí)代
RDL(Redistribution Layer,重布線(xiàn)層)工藝在先進(jìn)封裝領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。它不僅優(yōu)化了芯片的I/O布局,提高了數據傳輸效率,還為芯片的小型化、集成化提供了有力支持。未來(lái),隨著(zhù)5G、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)的持續發(fā)展,對芯片性能的要求將越來(lái)越高,RDL工藝也將面臨更多的挑戰與機遇。那么你知道RDL工藝是如何在微縮化的芯片世界中,巧妙地重新布局I/O焊盤(pán),實(shí)現高性能與高可靠性的雙重飛躍嗎?
一、RDL重塑I/O的未來(lái)
RDL這個(gè)看似簡(jiǎn)單的縮寫(xiě)背后,承載著(zhù)半導體封裝領(lǐng)域的一次革命性變革。在追求更高集成度、更快數據傳輸速度的今天,RDL工藝將芯片的I/O焊盤(pán)從密集的中心區域遷移至邊緣,并在更廣闊的空間內重新分布。這一創(chuàng )新不僅極大地緩解了I/O端口擁擠的問(wèn)題,更為先進(jìn)封裝技術(shù)如3D封裝、扇出型封裝(FOWLP)等提供了強有力的支持,使得芯片能夠擁有更多的I/O數量,從而滿(mǎn)足日益增長(cháng)的數據傳輸需求。
二、I/O數量是速度與效率的雙重考量
I/O數量是衡量芯片與外界通信能力的關(guān)鍵指標,直接關(guān)乎到芯片的數據吞吐量與處理速度。想象一下,一個(gè)擁有眾多I/O端口的芯片,就像是一個(gè)四通八達的交通樞紐,能夠同時(shí)處理來(lái)自多個(gè)方向的數據流,實(shí)現信息的快速交換與處理。因此,隨著(zhù)云計算、大數據、人工智能等技術(shù)的蓬勃發(fā)展,對芯片I/O數量的需求也在不斷攀升。RDL工藝正是在這一背景下應運而生,它通過(guò)優(yōu)化I/O布局,讓芯片在有限的面積內實(shí)現更高的數據傳輸效率。
三、RDL究竟是什么材質(zhì)?
RDL的構造并非隨意為之,而是經(jīng)過(guò)精心設計的材料組合。阻擋層通常采用Ti/Cu(鈦/銅)結構,鈦層作為緩沖層,能夠有效防止銅原子向鈍化層擴散,同時(shí)增強銅層與鈍化層之間的粘附力;銅層則作為電鍍的種子層,為后續的電鍍工藝提供堅實(shí)的基礎?;ヂ?lián)材料選用導電性能優(yōu)異的銅,確保信號在RDL中的高效傳輸。而介質(zhì)材料則多采用聚酰亞胺(PI),以其良好的絕緣性、耐熱性和機械強度,為RDL提供必要的保護與支撐。
四、RDL工藝流程詳解
晶圓清洗是RDL工藝的第一步,通過(guò)物理和化學(xué)方法去除晶圓表面的雜質(zhì)和顆粒,為后續的工藝步驟創(chuàng )造一個(gè)干凈、無(wú)污染的工作環(huán)境。這一步驟對于提高光刻膠和金屬沉積層的附著(zhù)性至關(guān)重要。
●PI-1 Litho(第一層PI光刻)
在這一步中,利用PSPI(光敏性聚酰亞胺)光刻工藝,在晶圓上精確地制作出第一層鈍化層(PI-1)的圖案。PSPI作為一種高性能的光刻材料,能夠在紫外光照射下發(fā)生化學(xué)變化,從而實(shí)現圖案的精確轉移。這一過(guò)程為后續的金屬沉積提供了必要的保護屏障。
●Ti/Cu Sputtering(鈦/銅濺射沉積)
緊接著(zhù),進(jìn)行鈦/銅濺射沉積,形成底部金屬層(UBM)。鈦層作為緩沖層,能夠有效隔離銅層與鈍化層之間的直接接觸,防止銅原子擴散;而銅層則作為電鍍的種子層,為后續的電鍍工藝提供了均勻的基底。
●PR-1 Litho(第一層光刻膠光刻)
在UBM層上涂布一層光刻膠,然后通過(guò)曝光和顯影工藝,精確地定義出RDL的圖案。這一層光刻膠就像一張精密的“地圖”,指引著(zhù)銅電鍍的方向,保護著(zhù)不需要電鍍的區域,同時(shí)在需要電鍍的區域暴露出銅層。
●銅電鍍(Cu Plating)
在光刻膠露出的區域進(jìn)行銅電鍍,形成RDL的導電層。這一步驟是RDL工藝的核心,通過(guò)電鍍的方式將銅沉積在暴露的UBM層上,形成連接芯片的焊盤(pán)和封裝外部引腳的導電通道。
●光刻膠去除(PR Strip)
電鍍完成后,需要去除光刻膠,以便進(jìn)行后續的工藝步驟。這一步通常采用化學(xué)方法,將光刻膠從晶圓表面剝離。
●UBM層蝕刻(UBM Etching)
采用濕法刻蝕技術(shù),去除不需要的UBM層,只保留在RDL電鍍區域下方的UBM層。這一步驟確保了RDL結構的精確性和完整性。
●PI-2 Litho(第二層PI光刻)
最后,進(jìn)行第二層PI光刻,為RDL提供額外的保護。這一層PI層不僅增強了RDL的機械強度,還提高了封裝的可靠性,確保芯片在惡劣環(huán)境下仍能穩定工作。