Warum ist eine Ausdünnung nötig?

In der Back-End-Prozessphase wird dieWafer (Siliziumwafermit Schaltkreisen auf der Vorderseite) muss vor dem anschließenden Schneiden, Schweißen und Verpacken auf der Rückseite verdünnt werden, um die Montagehöhe des Gehäuses zu verringern, das Volumen des Chipgehäuses zu verringern, die Wärmediffusionseffizienz, die elektrische Leistung und die mechanischen Eigenschaften des Chips zu verbessern und die Menge an zu verringern Würfeln. Das Rückenschleifen bietet die Vorteile einer hohen Effizienz und niedriger Kosten. Es hat die traditionellen Nassätz- und Ionenätzverfahren abgelöst und ist zur wichtigsten Rückverdünnungstechnologie geworden.

Die verdünnte Waffel

Wie verdünnen?

Hauptprozess der Waferverdünnung im traditionellen Verpackungsprozess

Die spezifischen Schritte vonWaferBeim Verdünnen wird der zu verarbeitende Wafer mit dem Verdünnungsfilm verbunden und anschließend der Verdünnungsfilm und der darauf befindliche Chip mithilfe von Vakuum auf dem porösen Keramik-Wafertisch adsorbiert. Dabei werden die inneren und äußeren Mittellinien des kreisförmigen Bootes der Arbeitsfläche angepasst becherförmige Diamantschleifscheibe in die Mitte des Siliziumwafers, und der Siliziumwafer und die Schleifscheibe drehen sich zum Einschnittschleifen um ihre jeweiligen Achsen. Das Schleifen umfasst drei Stufen: Grobschleifen, Feinschleifen und Polieren.

Der Wafer, der die Waferfabrik verlässt, wird rückgeschliffen, um den Wafer auf die für die Verpackung erforderliche Dicke zu verdünnen. Beim Schleifen des Wafers muss auf der Vorderseite (aktiver Bereich) Klebeband angebracht werden, um den Schaltkreisbereich zu schützen, und gleichzeitig wird die Rückseite geschliffen. Entfernen Sie nach dem Schleifen das Klebeband und messen Sie die Dicke.
Zu den Schleifprozessen, die bei der Vorbereitung von Siliziumwafern erfolgreich eingesetzt wurden, gehören das Rundtischschleifen,SiliziumwaferRotationsschleifen, doppelseitiges Schleifen usw. Mit der weiteren Verbesserung der Anforderungen an die Oberflächenqualität von einkristallinen Siliziumwafern werden ständig neue Schleiftechnologien vorgeschlagen, wie z. B. TAIKO-Schleifen, chemisch-mechanisches Schleifen, Polierschleifen und Planetenscheibenschleifen.

Rundtischschleifen:

Das Rundtischschleifen (Rundtischschleifen) ist ein früher Schleifprozess, der bei der Vorbereitung und Rückseitendünnung von Siliziumwafern eingesetzt wird. Das Prinzip ist in Abbildung 1 dargestellt. Die Siliziumwafer werden auf den Saugnäpfen des Drehtisches befestigt und rotieren synchron, angetrieben durch den Drehtisch. Die Siliziumscheiben selbst drehen sich nicht um ihre Achse; Die Schleifscheibe wird bei hoher Drehzahl axial vorgeschoben und der Durchmesser der Schleifscheibe ist größer als der Durchmesser des Siliziumwafers. Es gibt zwei Arten des Rundtischschleifens: Plan-Tauchschleifen und Plan-Tangentialschleifen. Beim Planeintauchschleifen ist die Schleifscheibenbreite größer als der Durchmesser des Siliziumwafers, und die Schleifscheibenspindel bewegt sich kontinuierlich entlang ihrer axialen Richtung, bis der Überschuss bearbeitet ist, und dann wird der Siliziumwafer unter dem Antrieb des Drehtisches gedreht; Beim Flächentangentialschleifen wird die Schleifscheibe entlang ihrer Axialrichtung vorgeschoben, und der Siliziumwafer wird unter dem Antrieb der rotierenden Scheibe kontinuierlich gedreht, und das Schleifen wird durch Hin- und Herbewegung (Hin- und Herbewegung) oder Kriechvorschub (Creepfeed) abgeschlossen.

Abbildung 1, schematisches Diagramm des Prinzips des Rundtischschleifens (Fläche tangential).

Im Vergleich zum Schleifverfahren bietet das Rundtischschleifen die Vorteile einer hohen Abtragsleistung, geringer Oberflächenschäden und einer einfachen Automatisierung. Allerdings ändern sich die tatsächliche Schleiffläche (aktives Schleifen) B und der Einschnittwinkel θ (der Winkel zwischen dem Außenkreis der Schleifscheibe und dem Außenkreis des Siliziumwafers) im Schleifprozess mit der Änderung der Schnittposition der Schleifscheibe, was zu einer instabilen Schleifkraft führt, was es schwierig macht, die ideale Oberflächengenauigkeit (hoher TTV-Wert) zu erreichen und leicht zu Fehlern wie Kantenkollaps und Kantenkollaps führt. Die Rundtisch-Schleiftechnologie wird hauptsächlich für die Bearbeitung von einkristallinen Siliziumwafern unter 200 mm eingesetzt. Die zunehmende Größe von einkristallinen Siliziumwafern stellt höhere Anforderungen an die Oberflächengenauigkeit und Bewegungsgenauigkeit der Gerätewerkbank, sodass das Rundtischschleifen nicht für das Schleifen von einkristallinen Siliziumwafern über 300 mm geeignet ist.
Um die Schleifeffizienz zu verbessern, verwenden kommerzielle Plantangentialschleifgeräte normalerweise eine Struktur mit mehreren Schleifscheiben. Die Ausrüstung ist beispielsweise mit einem Satz Grobschleifscheiben und einem Satz Feinschleifscheiben ausgestattet, und der Drehtisch dreht sich um einen Kreis, um nacheinander den Grob- und Feinschliff durchzuführen. Zu dieser Art von Ausrüstung gehört der G-500DS der amerikanischen GTI Company (Abbildung 2).

Abbildung 2: G-500DS-Rundtisch-Schleifanlage der GTI Company in den Vereinigten Staaten

Rotationsschleifen von Siliziumwafern:

Um die Anforderungen bei der Vorbereitung großer Siliziumwafer und der Rückseitenverdünnung zu erfüllen und eine Oberflächengenauigkeit mit gutem TTV-Wert zu erzielen. Im Jahr 1988 schlug der japanische Wissenschaftler Matsui eine Methode zum Rotationsschleifen (In-Feed-Grinding) von Siliziumwafern vor. Sein Prinzip ist in Abbildung 3 dargestellt. Der einkristalline Siliziumwafer und die becherförmige Diamantschleifscheibe, die auf der Werkbank adsorbiert sind, drehen sich um ihre jeweiligen Achsen, und die Schleifscheibe wird gleichzeitig kontinuierlich entlang der axialen Richtung vorgeschoben. Dabei ist der Durchmesser der Schleifscheibe größer als der Durchmesser des bearbeiteten Siliziumwafers und ihr Umfang verläuft durch die Mitte des Siliziumwafers. Um die Schleifkraft und die Schleifwärme zu reduzieren, wird der Vakuumsaugnapf üblicherweise in eine konvexe oder konkave Form getrimmt oder der Winkel zwischen der Schleifscheibenspindel und der Saugnapfspindelachse wird angepasst, um ein Halbkontaktschleifen zwischen den zu gewährleisten Schleifscheibe und Siliziumwafer.

Abbildung 3: Schematische Darstellung des Rotationsschleifprinzips für Siliziumwafer

Im Vergleich zum Rundtischschleifen bietet das Rotationsschleifen von Siliziumwafern die folgenden Vorteile: ① Durch einmaliges Schleifen einzelner Wafer können große Siliziumwafer über 300 mm bearbeitet werden; ② Die tatsächliche Schleiffläche B und der Schnittwinkel θ sind konstant und die Schleifkraft ist relativ stabil; ③ Durch Anpassen des Neigungswinkels zwischen der Schleifscheibenachse und der Siliziumwaferachse kann die Oberflächenform des einkristallinen Siliziumwafers aktiv gesteuert werden, um eine bessere Oberflächenformgenauigkeit zu erzielen. Darüber hinaus bieten der Schleifbereich und der Schnittwinkel θ des Rotationsschleifens von Siliziumwafern auch die Vorteile eines Schleifens mit großem Rand, einer einfachen Online-Erkennung und -Steuerung von Dicke und Oberflächenqualität, einer kompakten Gerätestruktur, einem einfachen integrierten Schleifen mit mehreren Stationen und einer hohen Schleifeffizienz.
Um die Produktionseffizienz zu verbessern und den Anforderungen von Halbleiterproduktionslinien gerecht zu werden, verfügen kommerzielle Schleifgeräte, die auf dem Prinzip des Siliziumwafer-Rotationsschleifens basieren, über eine Mehrspindel-Mehrstationenstruktur, die das Grob- und Feinschleifen in einem Be- und Entladevorgang durchführen kann . In Kombination mit anderen Hilfseinrichtungen kann das vollautomatische Schleifen von einkristallinen Siliziumwafern „Dry-in/Dry-out“ und „Kassette zu Kassette“ realisiert werden.

Doppelseitiges Schleifen:

Wenn das Siliziumwafer-Rotationsschleifen die Ober- und Unterseite des Siliziumwafers bearbeitet, muss das Werkstück gewendet und schrittweise ausgeführt werden, was die Effizienz einschränkt. Gleichzeitig weist das Rotationsschleifen von Siliziumwafern Oberflächenfehler beim Kopieren (Kopieren) und Schleifspuren (Schleifspuren) auf, und es ist unmöglich, Defekte wie Welligkeit und Konizität auf der Oberfläche des einkristallinen Siliziumwafers nach dem Drahtschneiden wirksam zu entfernen (Mehrfachsäge), wie in Abbildung 4 dargestellt. Um die oben genannten Mängel zu beseitigen, erschien in den 1990er Jahren die Technologie des doppelseitigen Schleifens (Doublesidegrinding), deren Prinzip in Abbildung 5 dargestellt ist. Die Klemmen sind symmetrisch verteilt Klemmen Sie auf beiden Seiten den einkristallinen Siliziumwafer in den Haltering und drehen Sie ihn langsam, angetrieben von der Walze. Ein Paar becherförmiger Diamantschleifscheiben ist relativ zueinander auf beiden Seiten des einkristallinen Siliziumwafers angeordnet. Angetrieben von der luftgelagerten elektrischen Spindel drehen sie sich in entgegengesetzte Richtungen und führen einen axialen Vorschub durch, um ein doppelseitiges Schleifen des einkristallinen Siliziumwafers zu erreichen. Wie aus der Abbildung ersichtlich ist, kann das doppelseitige Schleifen die Welligkeit und Verjüngung auf der Oberfläche des Einkristall-Siliziumwafers nach dem Drahtschneiden effektiv entfernen. Je nach Anordnungsrichtung der Schleifscheibenachse kann das doppelseitige Schleifen horizontal und vertikal erfolgen. Unter anderem kann das horizontale doppelseitige Schleifen den Einfluss der durch das Eigengewicht des Siliziumwafers verursachten Verformung des Siliziumwafers auf die Schleifqualität wirksam reduzieren, und es ist einfach sicherzustellen, dass der Schleifprozess auf beiden Seiten des einkristallinen Siliziums erfolgt Wafer sind gleich, und die Schleifpartikel und Schleifspäne bleiben nicht leicht auf der Oberfläche des einkristallinen Siliziumwafers. Es ist eine relativ ideale Schleifmethode.

Abbildung 4: „Fehlerkopie“ und Verschleißspurdefekte beim Rotationsschleifen von Siliziumwafern

Abbildung 5, schematisches Diagramm des doppelseitigen Schleifprinzips

Tabelle 1 zeigt den Vergleich zwischen dem Schleifen und dem doppelseitigen Schleifen der oben genannten drei Arten von einkristallinen Siliziumwafern. Das doppelseitige Schleifen wird hauptsächlich für die Bearbeitung von Siliziumwafern unter 200 mm eingesetzt und bietet eine hohe Waferausbeute. Durch den Einsatz von feststehenden Schleifscheiben kann beim Schleifen von einkristallinen Siliziumwafern eine deutlich höhere Oberflächenqualität erzielt werden als beim doppelseitigen Schleifen. Daher können sowohl das Rotationsschleifen von Siliziumwafern als auch das doppelseitige Schleifen die Verarbeitungsqualitätsanforderungen der gängigen 300-mm-Siliziumwafer erfüllen und sind derzeit die wichtigsten Glättungsbearbeitungsmethoden. Bei der Auswahl einer Verarbeitungsmethode zum Glätten von Siliziumwafern müssen die Anforderungen an Durchmessergröße, Oberflächenqualität und Polierwaferverarbeitungstechnologie des einkristallinen Siliziumwafers umfassend berücksichtigt werden. Für die Rückseitenverdünnung des Wafers kann nur ein einseitiges Bearbeitungsverfahren gewählt werden, beispielsweise das Rotationsschleifverfahren für Siliziumwafer.

Neben der Auswahl der Schleifmethode beim Schleifen von Siliziumwafern ist es auch notwendig, die Auswahl angemessener Prozessparameter wie Überdruck, Schleifscheibenkorngröße, Schleifscheibenbindemittel, Schleifscheibengeschwindigkeit, Siliziumwafergeschwindigkeit, Schleifflüssigkeitsviskosität usw. zu bestimmen B. Durchflussrate usw., und legen Sie eine sinnvolle Prozessroute fest. Normalerweise wird ein segmentierter Schleifprozess verwendet, der Grobschleifen, Vorschlichtschleifen, Fertigschleifen, funkenfreies Schleifen und langsames Abschleifen umfasst, um einkristalline Siliziumwafer mit hoher Verarbeitungseffizienz, hoher Oberflächenebenheit und geringer Oberflächenbeschädigung zu erhalten.