晶圓級封裝是指晶圓切割前的工藝。晶圓級封裝分為扇入型晶圓級芯片封裝（Fan-In WLCSP）和扇出型晶圓級芯片封裝（Fan-Out WLCSP），其特點是在整個封裝過程中，晶圓始終保持完整。除此之外，重新分配層（RDL）封裝、倒片（Flip Chip）封裝及硅通孔（TSV）封裝通常也被歸類為晶圓級封裝，盡管這些封裝方法在晶圓切割前僅完成了部分工序。不同封裝方法所使用的金屬及電鍍（Electroplating）繪制圖案也均不相同。不過，在封裝過程中，這幾種方法基本都遵循如下順序。

完成晶圓測試后，根據需求在晶圓上制作絕緣層（Dielectric Layer）。初次曝光后，絕緣層通過光刻技術再次對芯片焊盤進行曝光。然后，通過濺射（Sputtering）工藝在晶圓表面涂覆金屬層。此金屬層可增強在后續步驟中形成的電鍍金屬層的黏附力，同時還可作為擴散阻擋層以防止金屬內部發生化學反應。此外，金屬層還可在電鍍過程中充當電子通道。之后涂覆光刻膠（Photoresist）以形成電鍍層，并通過光刻工藝繪制圖案，再利用電鍍形成一層厚的金屬層。電鍍完成后，進行光刻膠去膠工藝，采用刻蝕工藝去除剩余的薄金屬層。最后，電鍍金屬層就在晶圓表面制作完成了所需圖案。這些圖案可充當扇入型WLCSP的引線、重新分配層封裝中的焊盤再分布，以及倒片封裝中的凸點。下文將對每道工序進行詳細介紹。

光刻對應的英文是Photolithography，由“-litho（石刻）”和“graphy（繪圖）”組成，是一種印刷技術，換句話說，光刻是一種電路圖案繪制工藝。首先在晶圓上涂覆一層被稱為“光刻膠”的光敏聚合物，然后透過刻有所需圖案的掩模，選擇性地對晶圓進行曝光，對曝光區域進行顯影，以繪制所需的圖案或圖形。該工藝的步驟如圖2所示。

濺射是一種在晶圓表面形成金屬薄膜的物理氣相沉積（PVD）工藝。如果晶圓上形成的金屬薄膜低于倒片封裝中的凸點，則被稱為凸點下金屬層（UBM，Under Bump Metallurgy）。通常凸點下金屬層由兩層或三層金屬薄膜組成，包括：增強晶圓粘合性的黏附層；可在電鍍過程中提供電子的載流層；以及具有焊料潤濕性（Wettability）,并可阻止鍍層和金屬之間形成化合物的擴散阻擋層。例如薄膜由鈦、銅和鎳組成，則鈦層作為黏附層，銅層作為載流層，鎳層作為阻擋層。因此，UBM對確保倒片封裝的質量及可靠性十分重要。在RDL和WLCSP等封裝工藝中，金屬層的作用主要是形成金屬引線，因此通常由可提高粘性的黏附層及載流層構成。

如圖8所示，在濺射工藝中，首先將氬氣轉化為等離子體（Plasma），然后利用離子束碰擊靶材（Target），靶材的成分與沉積正氬離子的金屬成分相同。碰擊后，靶材上的金屬顆粒會脫落并沉積在晶圓表面。通過濺射，沉積的金屬顆粒具有一致的方向性。盡管晶圓平坦區經過沉積后厚度均勻，但溝槽或垂直互連通路（通孔）的沉積厚度可能存在差異，因此就沉積厚度而言，此類不規則形狀會導致平行于金屬沉積方向的基板表面的沉積厚度，比垂直于金屬沉積方向的基板表面沉積厚度薄。

電鍍是將電解質溶液中的金屬離子還原為金屬并沉積在晶圓表面的過程，此過程是需要通過外部提供的電子進行還原反應來實現的。在晶圓級封裝中，采用電鍍工藝形成厚金屬層。厚金屬層可充當實現電氣連接的金屬引線，或是焊接處的凸點。如圖9所示，陽極上的金屬會被氧化成離子，并向外部電路釋放電子。在陽極處被氧化的及存在于溶液中的金屬離子可接收電子，在經過還原反應后成為金屬。在晶圓級封裝的電鍍工藝中，陰極為晶圓。陽極由作為電鍍層的金屬制成，但也可使用如鉑金的不溶性電極（Insoluble Electrode）。如果陽極板由作為鍍層的金屬制成，金屬離子就會從陽極板上溶解并持續擴散，以保持溶液中離子濃度的一致性。如果使用不溶性電極，則必須定期補充溶液中因沉積到晶圓表面而消耗的金屬離子，以維持金屬離子濃度。圖10展示了陰極和陽極分別發生的電化學反應。

在放置晶圓電鍍設備時，通常需確保晶圓的待鍍面朝下，同時將陽極置于電解質溶液中。當電解質溶液流向晶圓并與晶圓表面發生強力碰撞時，就會發生電鍍。此時，由光刻膠形成的電路圖案會與待鍍晶圓上的電解質溶液接觸。電子分布在晶圓邊緣的電鍍設備上，最終電解質溶液中的金屬離子與光刻膠在晶圓上繪制的圖案相遇。隨后，電子與電解質溶液中的金屬離子結合，在光刻膠繪制圖案的地方進行還原反應，形成金屬引線或凸點。

在所有使用光刻膠圖案的工藝步驟完成后，必須通過光刻膠去膠工藝來清除光刻膠。光刻膠去膠工藝是一種濕法工藝，采用一種被稱為剝離液（Stripper）的化學溶液，通過水坑式、浸沒式，或噴淋式等方法來實現。通過電鍍工藝形成金屬引線或凸點后，需清除因濺射形成的金屬薄膜。這是非常必要的一個步驟，因為如果不去除金屬薄膜，整個晶圓都將被電氣連接從而導致短路。可采用濕刻蝕（Wet Etching）工藝去除金屬薄膜，以酸性刻蝕劑（Etchant）溶解金屬。這種工藝類似于光刻膠去膠工藝，隨著晶圓上的電路圖案變得越來越精細，水坑式方法也得到了更廣泛的應用。