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UBM蚀刻
图1、覆晶技术之锡铅凸块沈积流程图在电镀积锡铅凸块之后会进行光阻去除(PP Stripping)和UBM蚀刻，其中UBM蚀刻是以凸块或光阻当作蚀刻遮罩层(Etching mask)，然后将未被覆盖之UBM金属层作蚀刻去除，以隔离个别凸块。
它是覆晶技术中的一个关键制程，因为UBM蚀刻不完全，将会引起电性短路(Short)；反之如果UBM过度蚀刻，则会造成底切(Undercut)问题，甚至蚀刻到凸块本身，最后影响电子元件之可靠度。
它是覆晶技术中的一个关键制程，因为UBM蚀刻不完全，将会引起电性短路(Short)；反之如果UBM过度蚀刻，则会造成底切(Undercut)问题，甚至蚀刻到凸块本身，最后影响电子元件之可靠度。
图2、弘塑科技之单晶圆旋转蚀刻(Single Wafer Spin Etcher)设备(UFO-300系列)UBM蚀刻制程一般使用单晶圆旋转蚀刻(Single Wafer Spin Etcher)设备。
在UBM蚀刻制程中，根据不同的UBM金属层种类和厚度、蚀刻液之化学特性、凸块图案、必须灵活性地搭配不同的蚀刻方式，以达到最佳之蚀刻均匀性。
在UBM蚀刻制程中，根据不同的UBM金属层种类和厚度、蚀刻液之化学特性、凸块图案、必须灵活性地搭配不同的蚀刻方式，以达到最佳之蚀刻均匀性。
图3、常用UBM金属之蚀刻化学品资料
要满足选择性地蚀刻UBM层，并且不可伤及凸块(Bump)等需求，这使得UBM蚀刻化学液的开发面临许多挑战。
在歷经长久的演进之后，UBM金属层的选用已逐渐一致化，润湿层目前皆採用Cu，而阻障层则选择Ti或TiW。
为何UBM蚀刻不要伤及凸块(Bump)？主要考虑因素如下：
- 防止锡铅凸块体积损失。
- 防止锡铅凸块的活性相被优先溶解，导致凸块化学成份发生改变。
- 防止锡铅凸块的表面产生粗糙化，因而妨碍到电性测试及探针作分类(Probe sorting) 等作业。
在歷经长久的演进之后，UBM金属层的选用已逐渐一致化，润湿层目前皆採用Cu，而阻障层则选择Ti或TiW。
铜(Cu)金属蚀刻
PCB工业之应用上最常使用之铜蚀刻液为氯化铜，为了维持蚀刻速率之稳定，必须要有蚀刻液再生及自动补充功能。然而，因为氯化铜容易蚀刻到锡铅合金，即使含有微量之氯离子，氯离子很容易穿透凸块之缺陷部份，例如凸块之晶畀或针孔区域，导致凸块产生腐蚀或应力腐蚀，在热循环之情况下，会使元件提早失去效能，所以尽可能避免使用含氯之蚀刻液，以免伤及锡铅凸块。
在微电子工业上，最常使用的铜蚀刻液为过硫酸胺(Ammonium Persulfate)溶液，因过硫酸胺溶液也会攻击锡铅凸块，所以蚀刻溶液成份要作最佳化处理，以防止锡铅凸块被攻击，并且不影响铜之蚀刻速率。此外，磷酸类的蚀刻液近期也逐渐被业界所採用。
在微电子工业上，最常使用的铜蚀刻液为过硫酸胺(Ammonium Persulfate)溶液，因过硫酸胺溶液也会攻击锡铅凸块，所以蚀刻溶液成份要作最佳化处理，以防止锡铅凸块被攻击，并且不影响铜之蚀刻速率。此外，磷酸类的蚀刻液近期也逐渐被业界所採用。
钛(Ti)和钛钨合金(TiW) UBM蚀刻
钛(Ti)和钛钨合金(10%Ti/ 90%W) UBM金属，具有双重特性，其可作为UBM之附着层及阻障层使用。因这些金属与晶片最终金属层(Final metallization layer)和钝化层(Passivation layer)有直接性接触，所以其蚀刻液对于这些UBM金属层要有足够的蚀刻速率，并且同时确保其不会攻击到最终金属层(Final metallization layer)、钝化层(Passivation layer)和锡铅材料。微电子工业上常用的钛蚀刻液，大部份採用以氢氟酸为基础的溶液，此种蚀刻液不会攻击铜(Cu)和铝(Pb)，并且经由适当调整溶液成份，目前已广泛应用于高铅和高锡之凸块材料上。
不过由于氢氟酸蚀刻后的undercut较大，并且对于铝垫(Al pad)具有攻击性，因此目前业界逐渐改採以双氧水(H2O2)为基础的蚀刻液，而此蚀刻液需将pH值调整至硷性条件才能够对钛具有蚀刻能力，不过，双氧水在硷性环境下并不稳定，这对于蚀刻液的管理是一大挑战，除了在药液的配方上要设法安定溶液中的双氧水之外，在制程中来自于双氧水分解所产生的气泡，对于设备而言也是一大困扰，例如：气泡干扰流量的侦测﹑持续产生的气泡造成喷酸管口的滴酸问题﹑双氧水分解过程中所产生的昇温问题﹑机台端即时混酸的比例问题（由于双氧水在硷性环境下不稳定，因此无法由药品供应商预混药水，此外，混合后的pH酸硷度是影响蚀刻率的一大因素）以及喷酸使用后的蚀刻液回收率控制，皆是设备商的一大挑战。
针对TiW层，一般採用双氧水(Hydrogen Peroxide)当蚀刻液。Detta等人发展了一种化学性蚀刻制程，其以双氧水基之蚀刻液，在有PbSn、CrCu，Cu和Al等金属存在下，进行蚀刻去除TiW，此种蚀刻液操作温度通常为50℃，并且含有以下成份：(1).以双氧水为蚀刻剂；(2).以硫酸钾为钝化剂，来保护PbSn材料；(3).钾(K)-EDTA当作双氧水之稳定剂，同时也是蚀刻产物之缓冲剂和错合剂。
针对UBM蚀刻技术之重要项目，必须根据UBM层性质、金属组织结构和厚度、蚀刻液化学特性和凸块图案分佈，进而搭配不同的蚀刻方式，例如：晶圆转速、喷酸方式、管路材质选择和蚀刻液流量控制等，以达到最佳蚀刻均匀性和降低底切问题。站在设备制造商的角色，面对瞬息万变的半导体工业，唯有熟习构装趋势与持续改进制程，才能掌握住机台设计重点，以达到晶圆级构装生产上之需求。
不过由于氢氟酸蚀刻后的undercut较大，并且对于铝垫(Al pad)具有攻击性，因此目前业界逐渐改採以双氧水(H2O2)为基础的蚀刻液，而此蚀刻液需将pH值调整至硷性条件才能够对钛具有蚀刻能力，不过，双氧水在硷性环境下并不稳定，这对于蚀刻液的管理是一大挑战，除了在药液的配方上要设法安定溶液中的双氧水之外，在制程中来自于双氧水分解所产生的气泡，对于设备而言也是一大困扰，例如：气泡干扰流量的侦测﹑持续产生的气泡造成喷酸管口的滴酸问题﹑双氧水分解过程中所产生的昇温问题﹑机台端即时混酸的比例问题（由于双氧水在硷性环境下不稳定，因此无法由药品供应商预混药水，此外，混合后的pH酸硷度是影响蚀刻率的一大因素）以及喷酸使用后的蚀刻液回收率控制，皆是设备商的一大挑战。
针对TiW层，一般採用双氧水(Hydrogen Peroxide)当蚀刻液。Detta等人发展了一种化学性蚀刻制程，其以双氧水基之蚀刻液，在有PbSn、CrCu，Cu和Al等金属存在下，进行蚀刻去除TiW，此种蚀刻液操作温度通常为50℃，并且含有以下成份：(1).以双氧水为蚀刻剂；(2).以硫酸钾为钝化剂，来保护PbSn材料；(3).钾(K)-EDTA当作双氧水之稳定剂，同时也是蚀刻产物之缓冲剂和错合剂。
针对UBM蚀刻技术之重要项目，必须根据UBM层性质、金属组织结构和厚度、蚀刻液化学特性和凸块图案分佈，进而搭配不同的蚀刻方式，例如：晶圆转速、喷酸方式、管路材质选择和蚀刻液流量控制等，以达到最佳蚀刻均匀性和降低底切问题。站在设备制造商的角色，面对瞬息万变的半导体工业，唯有熟习构装趋势与持续改进制程，才能掌握住机台设计重点，以达到晶圆级构装生产上之需求。