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【MEMS工艺】揭秘RDL工艺——重塑芯片I/O布局
点击量:1304 日期:2024-11-07 编辑:硅时代
RDL(Redistribution Layer,重布线层)工艺在先进封装领域发挥越来越重要的作用。它不仅优化了芯片的I/O布局,提高了数据传输效率,还为芯片的小型化、集成化提供了有力支持。未来,随着5G、物联网、人工智能等技术的持续发展,对芯片性能的要求将越来越高,RDL工艺也将面临更多的挑战与机遇。那么你知道RDL工艺是如何在微缩化的芯片世界中,巧妙地重新布局I/O焊盘,实现高性能与高可靠性的双重飞跃吗?
一、RDL重塑I/O的未来
RDL这个看似简单的缩写背后,承载着半导体封装领域的一次革命性变革。在追求更高集成度、更快数据传输速度的今天,RDL工艺将芯片的I/O焊盘从密集的中心区域迁移至边缘,并在更广阔的空间内重新分布。这一创新不仅极大地缓解了I/O端口拥挤的问题,更为先进封装技术如3D封装、扇出型封装(FOWLP)等提供了强有力的支持,使得芯片能够拥有更多的I/O数量,从而满足日益增长的数据传输需求。
二、I/O数量是速度与效率的双重考量
I/O数量是衡量芯片与外界通信能力的关键指标,直接关乎到芯片的数据吞吐量与处理速度。想象一下,一个拥有众多I/O端口的芯片,就像是一个四通八达的交通枢纽,能够同时处理来自多个方向的数据流,实现信息的快速交换与处理。因此,随着云计算、大数据、人工智能等技术的蓬勃发展,对芯片I/O数量的需求也在不断攀升。RDL工艺正是在这一背景下应运而生,它通过优化I/O布局,让芯片在有限的面积内实现更高的数据传输效率。
三、RDL究竟是什么材质?
RDL的构造并非随意为之,而是经过精心设计的材料组合。阻挡层通常采用Ti/Cu(钛/铜)结构,钛层作为缓冲层,能够有效防止铜原子向钝化层扩散,同时增强铜层与钝化层之间的粘附力;铜层则作为电镀的种子层,为后续的电镀工艺提供坚实的基础。互联材料选用导电性能优异的铜,确保信号在RDL中的高效传输。而介质材料则多采用聚酰亚胺(PI),以其良好的绝缘性、耐热性和机械强度,为RDL提供必要的保护与支撑。
四、RDL工艺流程详解
晶圆清洗是RDL工艺的第一步,通过物理和化学方法去除晶圆表面的杂质和颗粒,为后续的工艺步骤创造一个干净、无污染的工作环境。这一步骤对于提高光刻胶和金属沉积层的附着性至关重要。
●PI-1 Litho(第一层PI光刻)
在这一步中,利用PSPI(光敏性聚酰亚胺)光刻工艺,在晶圆上精确地制作出第一层钝化层(PI-1)的图案。PSPI作为一种高性能的光刻材料,能够在紫外光照射下发生化学变化,从而实现图案的精确转移。这一过程为后续的金属沉积提供了必要的保护屏障。
●Ti/Cu Sputtering(钛/铜溅射沉积)
紧接着,进行钛/铜溅射沉积,形成底部金属层(UBM)。钛层作为缓冲层,能够有效隔离铜层与钝化层之间的直接接触,防止铜原子扩散;而铜层则作为电镀的种子层,为后续的电镀工艺提供了均匀的基底。
●PR-1 Litho(第一层光刻胶光刻)
在UBM层上涂布一层光刻胶,然后通过曝光和显影工艺,精确地定义出RDL的图案。这一层光刻胶就像一张精密的“地图”,指引着铜电镀的方向,保护着不需要电镀的区域,同时在需要电镀的区域暴露出铜层。
●铜电镀(Cu Plating)
在光刻胶露出的区域进行铜电镀,形成RDL的导电层。这一步骤是RDL工艺的核心,通过电镀的方式将铜沉积在暴露的UBM层上,形成连接芯片的焊盘和封装外部引脚的导电通道。
●光刻胶去除(PR Strip)
电镀完成后,需要去除光刻胶,以便进行后续的工艺步骤。这一步通常采用化学方法,将光刻胶从晶圆表面剥离。
●UBM层蚀刻(UBM Etching)
采用湿法刻蚀技术,去除不需要的UBM层,只保留在RDL电镀区域下方的UBM层。这一步骤确保了RDL结构的精确性和完整性。
●PI-2 Litho(第二层PI光刻)
最后,进行第二层PI光刻,为RDL提供额外的保护。这一层PI层不仅增强了RDL的机械强度,还提高了封装的可靠性,确保芯片在恶劣环境下仍能稳定工作。