¿Por qué es necesario adelgazar?

En la etapa del proceso back-end, eloblea (oblea de siliciocon circuitos en el frente) debe adelgazarse en la parte posterior antes de cortar en cubitos, soldar y empaquetar posteriormente para reducir la altura de montaje del paquete, reducir el volumen del paquete de chips, mejorar la eficiencia de difusión térmica del chip, el rendimiento eléctrico, las propiedades mecánicas y reducir la cantidad de cortar en cubitos. El rectificado posterior tiene las ventajas de alta eficiencia y bajo costo. Ha reemplazado los procesos tradicionales de grabado húmedo y grabado por iones para convertirse en la tecnología de adelgazamiento posterior más importante.

La oblea adelgazada

¿Cómo adelgazar?

Principal proceso de adelgazamiento de obleas en el proceso de envasado tradicional.

Los pasos específicos deobleaEl adelgazamiento es unir la oblea que se va a procesar a la película de adelgazamiento y luego usar vacío para adsorber la película de adelgazamiento y el chip en la mesa de oblea de cerámica porosa, ajustar las líneas centrales circulares internas y externas del barco de la superficie de trabajo de la muela de diamante en forma de copa al centro de la oblea de silicio, y la oblea de silicio y la muela giran alrededor de sus ejes respectivos para el corte y el rectificado. El rectificado incluye tres etapas: rectificado basto, rectificado fino y pulido.

La oblea que sale de la fábrica de oblea se muele hacia atrás para adelgazarla hasta alcanzar el espesor necesario para el envasado. Al moler la oblea, se debe aplicar cinta en el frente (área activa) para proteger el área del circuito, y la parte posterior se debe moler al mismo tiempo. Después de lijar, retire la cinta y mida el espesor.
Los procesos de molienda que se han aplicado con éxito a la preparación de obleas de silicio incluyen la molienda con mesa giratoria,oblea de siliciorectificado por rotación, rectificado de doble cara, etc. Con la mejora adicional de los requisitos de calidad de la superficie de las obleas de silicio monocristalino, constantemente se proponen nuevas tecnologías de rectificado, como el rectificado TAIKO, el rectificado químico mecánico, el rectificado de pulido y el rectificado de disco planetario.

Rectificado con mesa giratoria:

La molienda con mesa giratoria (rectificación con mesa giratoria) es un proceso de molienda inicial que se utiliza en la preparación de obleas de silicio y en el adelgazamiento posterior. Su principio se muestra en la Figura 1. Las obleas de silicio se fijan en las ventosas de la mesa giratoria y giran sincrónicamente impulsadas por la mesa giratoria. Las propias obleas de silicio no giran alrededor de su eje; la muela se alimenta axialmente mientras gira a alta velocidad, y el diámetro de la muela es mayor que el diámetro de la oblea de silicio. Hay dos tipos de rectificado con mesa giratoria: rectificado por inmersión y rectificado tangencial. En el rectificado por inmersión frontal, el ancho de la muela es mayor que el diámetro de la oblea de silicio, y el husillo de la muela avanza continuamente a lo largo de su dirección axial hasta que se procesa el exceso, y luego la oblea de silicio gira bajo el accionamiento de la mesa giratoria; En el rectificado tangencial de cara, la muela se alimenta a lo largo de su dirección axial, y la oblea de silicio gira continuamente bajo el impulso del disco giratorio, y el rectificado se completa mediante alimentación alternativa (reciprocación) o alimentación lenta (creepfeed).

Figura 1, diagrama esquemático del principio de rectificado con mesa giratoria (cara tangencial)

En comparación con el método de rectificado, el rectificado con mesa giratoria tiene las ventajas de una alta tasa de eliminación, un daño superficial pequeño y una fácil automatización. Sin embargo, el área de rectificado real (rectificado activo) B y el ángulo de corte θ (el ángulo entre el círculo exterior de la muela y el círculo exterior de la oblea de silicio) en el proceso de rectificado cambian con el cambio de la posición de corte. de la muela abrasiva, lo que resulta en una fuerza de rectificado inestable, lo que dificulta la obtención de la precisión de la superficie ideal (alto valor TTV) y provoca fácilmente defectos como el colapso del borde y el colapso del borde. La tecnología de molienda de mesa giratoria se utiliza principalmente para el procesamiento de obleas de silicio monocristalino de menos de 200 mm. El aumento en el tamaño de las obleas de silicio monocristalino ha planteado requisitos más altos para la precisión de la superficie y la precisión del movimiento del banco de trabajo del equipo, por lo que la molienda con mesa giratoria no es adecuada para la molienda de obleas de silicio monocristalino de más de 300 mm.
Para mejorar la eficiencia del rectificado, los equipos de rectificado tangencial plano comercial generalmente adoptan una estructura de múltiples muelas. Por ejemplo, el equipo cuenta con un juego de muelas de desbaste y un juego de muelas de fino, y la mesa giratoria gira un círculo para completar el desbaste y el fino a su vez. A este tipo de equipos pertenece el G-500DS de la empresa estadounidense GTI (Figura 2).

Figura 2, Equipo rectificador de mesa giratoria G-500DS de la empresa GTI en Estados Unidos

Molienda por rotación de oblea de silicio:

Para satisfacer las necesidades de preparación de obleas de silicio de gran tamaño y procesamiento de adelgazamiento posterior, y obtener precisión de superficie con buen valor TTV. En 1988, el académico japonés Matsui propuso un método de molienda por rotación (pulido en alimentación) de obleas de silicio. Su principio se muestra en la Figura 3. La oblea de silicio monocristalino y la muela abrasiva de diamante en forma de copa adsorbidas en el banco de trabajo giran alrededor de sus respectivos ejes, y la muela abrasiva se alimenta continuamente a lo largo de la dirección axial al mismo tiempo. Entre ellos, el diámetro de la muela es mayor que el diámetro de la oblea de silicio procesada y su circunferencia pasa por el centro de la oblea de silicio. Para reducir la fuerza de rectificado y el calor de rectificado, la ventosa de vacío generalmente se recorta en una forma convexa o cóncava o el ángulo entre el eje de la muela y el eje del eje de la ventosa se ajusta para garantizar un rectificado de semicontacto entre los muela abrasiva y la oblea de silicio.

Figura 3, Diagrama esquemático del principio de molienda rotativa de obleas de silicio.

En comparación con la molienda con mesa giratoria, la molienda rotativa de obleas de silicio tiene las siguientes ventajas: ① La molienda de una sola oblea puede procesar obleas de silicio de gran tamaño de más de 300 mm; ② El área de rectificado real B y el ángulo de corte θ son constantes y la fuerza de rectificado es relativamente estable; ③ Al ajustar el ángulo de inclinación entre el eje de la muela y el eje de la oblea de silicio, la forma de la superficie de la oblea de silicio monocristalino se puede controlar activamente para obtener una mejor precisión de la forma de la superficie. Además, el área de rectificado y el ángulo de corte θ del rectificado rotatorio de obleas de silicio también tienen las ventajas de un rectificado de amplio margen, fácil detección y control en línea del espesor y la calidad de la superficie, estructura compacta del equipo, sencillo rectificado integrado de múltiples estaciones y alta eficiencia de rectificado.
Para mejorar la eficiencia de producción y satisfacer las necesidades de las líneas de producción de semiconductores, el equipo de molienda comercial basado en el principio de molienda rotativa de obleas de silicio adopta una estructura de múltiples estaciones y husillos múltiples, que puede completar la molienda gruesa y fina en una sola carga y descarga. . Combinado con otras instalaciones auxiliares, puede realizar la molienda completamente automática de obleas de silicio monocristalino "secado/secado" y "casete a casete".

Rectificado de doble cara:

Cuando el rectificado rotatorio de oblea de silicio procesa las superficies superior e inferior de la oblea de silicio, es necesario voltear la pieza de trabajo y realizarla en pasos, lo que limita la eficiencia. Al mismo tiempo, la molienda rotativa de la oblea de silicio tiene errores en la superficie al copiar (copiar) y marcas de pulido (grindingmark), y es imposible eliminar eficazmente defectos como ondulaciones y conicidad en la superficie de la oblea de silicio monocristalino después del corte con alambre. (sierra múltiple), como se muestra en la Figura 4. Para superar los defectos anteriores, la tecnología de rectificado de doble cara (esmerilado de doble cara) apareció en la década de 1990, y su principio se muestra en la Figura 5. Las abrazaderas simétricamente Distribuido en ambos lados, sujeta la oblea de silicio monocristalino en el anillo de retención y gira lentamente impulsada por el rodillo. Un par de muelas abrasivas de diamante en forma de copa están ubicadas relativamente a ambos lados de la oblea de silicio monocristalino. Impulsados por el husillo eléctrico con cojinete de aire, giran en direcciones opuestas y se alimentan axialmente para lograr el rectificado de doble cara de la oblea de silicio monocristalino. Como se puede ver en la figura, el esmerilado de doble cara puede eliminar eficazmente las ondulaciones y el estrechamiento de la superficie de la oblea de silicio monocristalino después del corte del alambre. Según la dirección de disposición del eje de la muela, el rectificado de doble cara puede ser horizontal y vertical. Entre ellos, la molienda horizontal de doble cara puede reducir efectivamente la influencia de la deformación de la oblea de silicio causada por el peso muerto de la oblea de silicio en la calidad de la molienda, y es fácil garantizar que las condiciones del proceso de molienda en ambos lados del silicio monocristalino La oblea son iguales, y las partículas abrasivas y las virutas de molienda no son fáciles de permanecer en la superficie de la oblea de silicio monocristalino. Es un método de molienda relativamente ideal.

Figura 4, "Copia de error" y defectos de marcas de desgaste en el rectificado por rotación de obleas de silicio

Figura 5, diagrama esquemático del principio de rectificado de doble cara.

La Tabla 1 muestra la comparación entre la molienda y la molienda de doble cara de los tres tipos anteriores de obleas de silicio monocristalino. El rectificado de doble cara se utiliza principalmente para el procesamiento de obleas de silicio de menos de 200 mm y tiene un alto rendimiento de obleas. Gracias al uso de muelas abrasivas fijas, al rectificar obleas de silicio monocristalinas se puede obtener una calidad superficial mucho mayor que con el rectificado por ambas caras. Por lo tanto, tanto la molienda rotativa de obleas de silicio como la molienda de doble cara pueden cumplir con los requisitos de calidad de procesamiento de las obleas de silicio convencionales de 300 mm y actualmente son los métodos de procesamiento de aplanamiento más importantes. Al seleccionar un método de procesamiento de aplanamiento de oblea de silicio, es necesario considerar exhaustivamente los requisitos del tamaño del diámetro, la calidad de la superficie y la tecnología de procesamiento de pulido de la oblea de silicio monocristalino. El adelgazamiento posterior de la oblea solo puede seleccionar un método de procesamiento de una cara, como el método de molienda rotativa de oblea de silicio.

Además de seleccionar el método de molienda en la molienda de obleas de silicio, también es necesario determinar la selección de parámetros de proceso razonables, como presión positiva, tamaño de grano de la muela, aglutinante de la muela, velocidad de la muela, velocidad de la oblea de silicio, viscosidad del fluido de molienda y caudal, etc., y determinar una ruta de proceso razonable. Por lo general, se utiliza un proceso de rectificado segmentado que incluye rectificado desbaste, rectificado de semiacabado, rectificado de acabado, rectificado sin chispas y soporte lento para obtener obleas de silicio monocristalino con alta eficiencia de procesamiento, alta planitud superficial y bajo daño superficial.