胶技喷术封装应用MEMS及3D-IC

非平整表面光刻胶涂覆技术革新：超声波喷胶破局MEMS与3D-IC封装难题

在微电子机械系统（MEMS）与3D-IC封装技术迅猛发展的当下，器件正朝着小尺寸、高集成化方向加速演进。为满足这一趋势，在带有沟道、V型槽及深孔等非平整表面实现共形光刻胶覆盖，成为半导体制造的关键挑战。作为3D-IC封装核心技术的硅通孔技术（TSV），凭借芯片间垂直互联优势，可打造出高密度、小尺寸、高性能芯片，但也对非平整TSV结构的光刻胶涂覆提出了更高要求，推动涂胶技术不断创新。

一、传统涂胶技术的局限与困境
旋转式涂胶工艺作为传统涂胶方式，在面对非平整表面时弊端凸显。旋涂过程中，光刻胶受离心力与重力作用，难以在具有复杂形貌的晶圆表面实现共形涂布，导致胶层厚度不均、局部覆盖不足，严重影响后续光刻精度与器件性能 。

电子束沉积光刻胶工艺虽能实现共形覆盖，却存在显著缺陷。该工艺需在基底铺设导电电镀层，不仅增加后道制程复杂度，还大幅推高生产成本，难以满足大规模生产需求。

二、超声波喷胶技术的创新突破
在此背景下，以超声波雾化原理为核心的新型喷胶技术应运而生。该技术操作简便、经济性强、重复性高，展现出替代传统旋涂技术的强劲潜力，尤其在成本控制方面，相比电子束沉积工艺优势显著，为产业发展提供了更优解决方案。

以驰飞超声波喷雾式涂胶机为例，其核心部件超声波喷嘴通过高频振荡，将光刻胶雾化成微米级液滴，再经压缩空气或氮气加速，精准喷射至晶圆表面 。工艺过程中，晶圆以30-60rpm的低速旋转，有效削弱离心力干扰；同时，喷胶机带动喷嘴摆臂按预设路径扫描晶圆，确保非平整表面也能实现均匀涂覆。

三、工艺优化与路径创新
为提升胶膜均匀性与工艺灵活性，超声波喷嘴设计了多样化的晶圆扫描路径。传统扫描方式中，喷嘴与晶圆表面呈45°角，在晶圆低速旋转时沿圆心移动，利用角度与速度配合，使光刻胶在离心力微弱的情况下均匀铺展。

另一种创新路径则是晶圆固定不动，垂直设置的喷嘴借助X、Y双向运动臂在晶圆表面进行往复扫描。该方式通过精确控制扫描速率与步距，可针对不同尺寸、形貌的晶圆定制涂胶方案，实验证明此路径能有效提升复杂结构的涂胶效果。

四、材料适配与实验验证
超声波喷胶技术对光刻胶黏度有特定要求，需将光刻胶溶液黏度控制在30CP以下。以AZ4620光刻胶为例，其原始黏度达440CP，通过与丙酮以1:10的体积比稀释，可将黏度降至20CP 。经优化涂胶工艺，在带有375μm深孔的晶圆表面成功制备出均匀光刻胶层，膜厚均匀性控制在±10%，充分验证了该技术在MEMS器件与先进封装领域的适用性与可靠性。

五、技术价值与产业前景
超声波喷胶技术凭借在非平整表面涂胶的出色表现，有效解决了MEMS与3D-IC封装的工艺瓶颈，为高性能器件制造提供了技术保障。其低成本、高灵活性的特点，不仅降低企业生产成本，还能加速产品研发迭代，推动半导体产业向更高集成度、更精细化方向发展 。随着技术持续优化，超声波喷胶技术有望在更多先进制造领域发挥关键作用，成为推动半导体产业升级的重要力量。

关于驰飞

驰飞的解决方案是环保、高效和高度可靠的，可大幅减少过量喷涂，节省原材料，并提高均一性、转移效率、均匀性和减少排放。为企业提供围绕功能涂层的全套解决方案及长期技术支持，保证客户涂层稳定量产；针对特殊器械涂层需求，提供涂层定制研发服务；提供各类涂层代工服务。

杭州驰飞是超声镀膜系统开发商和制造商，产品主要应用于燃料电池质子交换膜喷涂、薄膜太阳能电池、钙钛矿、微电子、半导体、 纳米新材料、玻璃镀膜、 生物医疗、纺织品等领域。

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