扇出型晶圆级封装（FOWLP）是一种新的异构集成技术，与传统的2.5D/3D IC结构相比，FOWLP可以在不使用昂贵的interposer情况下实现薄、高密度和低成本的IC封装。特别是近几年随着手机及各种智能穿戴设备的发展，消费者对超薄、超轻、高算力、多功能、低功耗的产品情有独钟。典型的2.5D/3D 封装很多都涉及到TSV（硅通孔）这一技术。虽然TSV技术也可以实现类似的功能，但是TSV成本高，良率不易保障。这时RDL成本低的优势就凸显了出来。
RDL技术再细分还分为RDL-first FOWLP和DIE-first FOWLP两种不同的工艺。与后者相比，RDL-first FOWLP的优势主要有：(1)高密度RDL线宽/空间；(2)高性能；(3)更大的芯片尺寸；(4)多芯片集成，(5)面板级应用。它也更适合应用于具有传统的倒装焊芯片Flip-chip的封装流程的OSAT代工行业。
RDL first的FOWLP工艺如图1所示，首先(a)在1000um的玻璃基板上利用旋涂膜技术涂覆，烘烤成型后成型Ti/Cu种子层；(b)然后利用镀层工艺制备UBM（凸点下金属化层)，接着再涂覆绝缘层/钝化层。这钝化层又具体包含的步骤有：旋涂，曝光，显影以及在200℃高温下后固化1小时以形成铜垫；(c)在生成第一层RDL的基础上，生成第二层开放钝化层；(d)形成第二层RDL层，并生成第三层开放钝化层；(e)形成微凸点；(f)将芯片贴装在RDL Wafer上，根据贴装精度不同，该步骤可采用热压键合（TCB）工艺，艾邦半导体公众号里对该工艺也有详细介绍；(g)晶圆塑封；(h)去除载板打磨露出RDL铜垫；(i)在RDL铜垫上完成贴球。
图1. RDL first FOWLP工艺步骤
我们仔细看一下RDL层的剖面，如图2所示。晶圆塑封后的样子以及C-SAM气孔检测图如图3所示。塑封后的晶圆级翘曲如图4所示。
图2. RDL层剖面图
图3. 晶圆塑封后的样子以及C-SAM气孔检测图
图4. 晶圆塑封后的翘曲图
图5. 最终产品图
整个产品设计中翘曲预测至关重要，翘曲设计可以使用有限元分析法进行模拟，并于实物值进行对比。从图7可以看出，模拟值与实测值结果非常吻合。这说明在材料性质，尺寸等确定后，整个晶圆级别的翘曲是比较容易预测的。
图6. 左图为生成微凸点后的翘曲，右图为塑封后翘曲值
图7. 不同加工阶段晶圆翘曲模拟值与实测值曲线图
无论RDL 1st或是RDL Last 毋庸置疑的都归属于先进封装之列。我国在这方面有投入的封装厂并不多，从现有的报道来看主要玩家有长电、盛合晶微、豪微科技、奕斯伟、矽迈微等。在设备厂家上海微电的光刻机完全可以满足RDL的制备，也算是为我国后续RDL技术的普及奠定了良好的基础。如果您对RDL非常感兴趣，欢迎入群详聊。
参考文献：
An RDL-First Fan-out Wafer-level Package for Heterogeneous Integration Applications Yu-Min Lin…
原文始发于微信公众号（艾邦半导体网）：先进封装之先制重布线层的扇出型晶圆级封装 RDL first Fan-out Wafer level Package
