在芯片表面金屬層上制備芯片凸點(diǎn)時(shí)，為了防止封裝中的金屬及污染離子向芯片表面金屬層擴(kuò)散造成腐蝕或形成硬脆的金屬間化合物（Intermetallic Compound，IMC），降低互連系統(tǒng)的可靠性，需要在芯片表面金屬層與芯片凸點(diǎn)之間添加凸點(diǎn)下金屬化層（Under Bump Metallurgy，UBM）結(jié)構(gòu)作為過(guò)渡層。如圖3所示，UBM結(jié)構(gòu)包括覆蓋在芯片金屬層上的粘接層、阻擋層、潤(rùn)濕層和抗氧化層。

最早的FC晶圓C4凸點(diǎn)制造技術(shù)是IBM公司開(kāi)發(fā)的蒸鍍工藝，目前最常用的方法是電化學(xué)沉積或電鍍工藝。

芯片凸點(diǎn)的蒸鍍工藝流程如下：將鉬掩模板對(duì)中至晶圓，在晶圓上蒸鍍UBM層后進(jìn)行焊料的蒸鍍，隨后移去掩模板，最后通過(guò)回流焊使焊料成為光滑的球型。

蒸鍍工藝的缺點(diǎn)是蒸鍍工藝較低的材料利用率增加了成本，同時(shí)蒸鍍工藝得到的凸點(diǎn)節(jié)距較大，較難應(yīng)用于細(xì)節(jié)距芯片。

芯片凸點(diǎn)的電化學(xué)沉積或電鍍工藝如圖4(a)所示，采用濺射方法沉積UBM，然后在UBM層上涂覆光刻膠，使用掩模板進(jìn)行紫外線(xiàn)曝光，定義凸點(diǎn)的位置和形狀，在凸點(diǎn)位置電鍍一層Cu作為潤(rùn)濕層，然后電鍍焊料，剝離光刻膠并用過(guò)氧化氫或等離子蝕刻去除其他位置多余的UBM，最后對(duì)晶圓進(jìn)行回流，在表面張力的作用下形成光滑的球型C4焊料凸點(diǎn)。

電鍍工藝進(jìn)行焊料凸點(diǎn)制作的成本效益好、良率高、速度快且凸點(diǎn)密度高。焊料還可以通過(guò)焊膏的絲網(wǎng)印刷工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)，沉積UBM后，使用自動(dòng)漏印板或絲網(wǎng)印刷結(jié)合精密漏印板，對(duì)特制的焊膏進(jìn)行刮板印刷得到焊料圖形，并采用回流焊的方式使焊料凸點(diǎn)變?yōu)榍蛐?。這種方法雖然成本較低，但是所得凸點(diǎn)的形狀粗糙，且無(wú)法制作細(xì)節(jié)距凸點(diǎn)。

焊料凸點(diǎn)的材料可以被分為三種：熔點(diǎn)超過(guò)250℃的高溫焊料（95%Pb-5%Sn與97%Pb-3%Sn等）、熔點(diǎn)為200℃～250℃的中溫焊料（96.5%Sn-3.0%Ag-0.5%Cu，99%Sn-0.3%Ag-0.7%Cu與96.5%Sn-3.5%Ag等）以及熔點(diǎn)低于200℃的低溫焊料（37%Pb-63%Sn共晶，42%Sn-58%Bi共晶以及48%Sn-52%In等）。

C4工藝可以達(dá)到較薄封裝外形和較高引腳密度的要求，且具有電性能優(yōu)良以及凸點(diǎn)芯片可返修等優(yōu)點(diǎn)。此外，C4焊料凸點(diǎn)在熔融過(guò)程中的表面張力還可以幫助焊料與金屬層進(jìn)行自對(duì)準(zhǔn)，在一定程度上降低了對(duì)沉積精度及貼片精度的要求，一般C4凸點(diǎn)芯片的焊料回流焊凸點(diǎn)節(jié)距可以小至50μm。

在進(jìn)行芯片與基板之間鍵合的過(guò)程中，大多數(shù)C4凸點(diǎn)采用的鍵合方法為回流焊工藝。涂敷助焊劑后，將FC表面向下對(duì)齊貼裝至底部芯片或基板，進(jìn)行回流焊。

回流焊工藝過(guò)程中，焊料融化并潤(rùn)濕底部芯片或基板的技術(shù)層，表面張力作用下FC和底部芯片或基板發(fā)生自對(duì)準(zhǔn)并形成冶金結(jié)合。冶金結(jié)合的過(guò)程即焊料與金屬層發(fā)生反應(yīng)生成穩(wěn)定的IMC的過(guò)程，Cu6Sn5與Cu3Sn是鍵合過(guò)程中最常見(jiàn)的IMC，產(chǎn)生于Sn基焊料與Cu發(fā)生反應(yīng)時(shí)。

3、Cu柱凸點(diǎn)      

隨著IC集成度的提高，芯片凸點(diǎn)需要滿(mǎn)足細(xì)節(jié)距以及極細(xì)節(jié)距芯片的要求。而C4凸點(diǎn)回流后呈球型，尺寸較大，在節(jié)距較小時(shí)容易發(fā)生短路。因此，需要使用其他技術(shù)進(jìn)行細(xì)節(jié)距芯片的凸點(diǎn)制作，C2（Chip Connection）技術(shù)是其中的主流技術(shù)之一。

C2技術(shù)中使用的Cu柱直徑不受高度影響，可以實(shí)現(xiàn)更細(xì)節(jié)距凸點(diǎn)的制備，Cu柱可以分為不帶焊料帽以及帶焊料帽的Cu柱。C2凸點(diǎn)的制造工藝基本與C4凸點(diǎn)相同，如圖4(b)所示，只不過(guò)電鍍過(guò)程中不再是電鍍焊料而改為電鍍Cu。

在帶焊料帽Cu柱制造過(guò)程中，除了電鍍Cu還會(huì)在Cu柱上再電鍍一層厚度較薄的焊料帽。因?yàn)镃u的熱導(dǎo)率（400W/m·k）和電阻率（0.0172μΩ·m）都優(yōu)于焊料（55W/m·k~60W/m·k和0.12μΩ·m~0.14μΩ·m），因此與C4 技術(shù)相比，C2凸點(diǎn)有更好的電性能、熱性能和力學(xué)性能。

但是由于C2凸點(diǎn)的焊料體積非常小，甚至在不帶焊帽的Cu柱凸點(diǎn)中沒(méi)有焊料的存在，C2凸點(diǎn)的表面張力不足以執(zhí)行Cu柱與焊帽的自對(duì)準(zhǔn)，故C2凸點(diǎn)的自對(duì)準(zhǔn)性不如C4 焊料凸點(diǎn)。