随着集成电路设计师将更复杂的功能嵌入更狭小的空间，异构集成包括器件的3D堆叠已成为混合与连接各种功能技术的一种更为实用且经济的方式。作为异构集成平台之一，高密度扇出型晶圆级封装技术正获得越来越多的认可。此种封装解决方案的主要优势在于其封装的基片更少，热阻更低，电气性能也更优秀。这是一个体现“超越摩尔定律”的例子，即使用 “摩尔定律”以外的技术也能实现更高的集成度和经济效益。异构集成技术高密度扇出型封装技术满足了移动手机封装的外形尺寸与性能要求，因此获得了技术界的广泛关注。构成此技术的关键元素包括重布线层(RDL)金属与大型铜柱镀层。重布线层连通了硅芯片上的高密度连接和印制电路板的低密度连接。通常需要使用多层重布线层，才能够让信号路由至电路板。如图1所示，大型铜柱是垂直连接不同层级的金属支柱。顶部单个晶片的焊锡凸块被放置于大型铜柱之上，并通过回流焊完成连接。图1. 2.5D封装中的中介层结构大型铜柱的工艺挑战大型铜柱的区别在于其尺寸大小：它的高度和宽度是标准铜柱的5倍之多。构建大型铜柱的传统方法是采用常规电镀，这个过程漫长且缓慢。而最大的问题在于，此过程通常会产生不可接受的不一致结果。电镀铜柱的高度会随局部电流负载密度的不同而变化，并可能在支柱顶部产生一定程度的隆起或凹陷，而不是所需的平坦表面（图2）。这种高度与特征形状的不一致，可能会需要额外的后续平面化步骤（如CMP），并会导致连接不稳定，降低设备性能，增加总体工艺时间和成本。影响以上电镀结果的单个晶片布局差异包括特征形状、宽度、深宽比以及周围光阻的厚度和给定区域的特征密度。这些差异可能会演变成为晶圆、单个晶片或各个特征之间的差异。解决这个问题的方法之一就是在目标厚度上电镀多余的金属，然后逆转电镀极化与电流方向。这将回蚀所添加金属，以缩小铜柱的高度分布，或使大型铜柱的顶部更平整。但这种方法可能无法有效提升不同长度铜柱尺寸的一致性，而且通常会导致不良变形，使得大型铜柱的表面粗糙凹陷，边缘腐蚀。图2. 电镀大型铜柱的常见差异包括电流负载问题、凹陷和凸起。泛林集团的解决方案泛林集团通过其独有的Durendal®工艺解决这一问题。该工艺可以产出优质、光滑的大型铜柱顶部表面，整个晶圆上的大型铜柱高度也非常均匀。整套Durendal®工艺可以在SABRE® 3D设备上实施完成。图3. 通过SABRE® 3D使用Durendal®工艺，产出尺寸均匀、高质量的大型铜柱。下方的图片比较了晶圆边缘（左侧）与晶圆中心（右侧）大型铜柱的高度差异。Durendal®工艺提供了一种经济高效的方式进行单个晶片堆叠，并能产出高良率以及稳固可靠的连接。在未来，我们期待Durendal®工艺能促进扇出型晶圆级封装在单个晶片堆叠中得到更广泛的应用。