Nella fase del processo back-end, il filewafer (wafer di siliciocon circuiti sulla parte anteriore) deve essere assottigliato sul retro prima dei successivi tagli, saldature e imballaggi per ridurre l'altezza di montaggio del pacchetto, ridurre il volume del pacchetto chip, migliorare l'efficienza di diffusione termica del chip, le prestazioni elettriche, le proprietà meccaniche e ridurre la quantità di dadini. La rettifica posteriore presenta i vantaggi di alta efficienza e basso costo. Ha sostituito i tradizionali processi di incisione a umido e di incisione ionica per diventare la tecnologia di assottigliamento posteriore più importante.
La cialda assottigliata
Come diluire?
Principale processo di assottigliamento dei wafer nel processo di confezionamento tradizionale
I passaggi specifici diwaferl'assottigliamento consiste nel legare il wafer da lavorare alla pellicola assottigliante, quindi utilizzare il vuoto per assorbire la pellicola assottigliante e il chip su di esso sul tavolo del wafer in ceramica porosa, regolare le linee centrali circolari interne ed esterne della barca della superficie di lavoro del mola diamantata a forma di tazza al centro del wafer di silicio, e il wafer di silicio e la mola ruotano attorno ai rispettivi assi per la rettifica di taglio. La macinazione comprende tre fasi: molatura grossolana, molatura fine e lucidatura.
Il wafer che esce dalla fabbrica di wafer viene macinato all'indietro per assottigliare il wafer allo spessore richiesto per il confezionamento. Quando si macina il wafer, è necessario applicare del nastro sulla parte anteriore (area attiva) per proteggere l'area del circuito e contemporaneamente macinare il lato posteriore. Dopo la macinazione, rimuovere il nastro e misurare lo spessore.
I processi di macinazione applicati con successo alla preparazione dei wafer di silicio includono la macinazione su tavola rotante,wafer di siliciorettifica a rotazione, rettifica su due lati, ecc. Con l'ulteriore miglioramento dei requisiti di qualità superficiale dei wafer di silicio monocristallino, vengono costantemente proposte nuove tecnologie di rettifica, come la rettifica TAIKO, la rettifica chimico-meccanica, la rettifica per lucidatura e la rettifica a disco planetario.
Rettifica su tavola rotante:
La rettifica su tavola rotante (rettifica su tavola rotante) è un processo di rettifica iniziale utilizzato nella preparazione dei wafer di silicio e nell'assottigliamento posteriore. Il suo principio è mostrato nella Figura 1. I wafer di silicio sono fissati sulle ventose della tavola rotante e ruotano in modo sincrono guidati dalla tavola rotante. I wafer di silicio stessi non ruotano attorno al proprio asse; la mola viene alimentata assialmente mentre ruota ad alta velocità e il diametro della mola è maggiore del diametro del wafer di silicio. Esistono due tipi di rettifica su tavola rotante: rettifica a tuffo frontale e rettifica tangenziale frontale. Nella rettifica a tuffo frontale, la larghezza della mola è maggiore del diametro del wafer di silicio e il mandrino della mola avanza continuamente lungo la sua direzione assiale finché l'eccesso non viene lavorato, quindi il wafer di silicio viene ruotato sotto l'azionamento della tavola rotante; nella rettifica tangenziale frontale, la mola avanza lungo la sua direzione assiale e il wafer di silicio viene ruotato continuamente sotto l'azionamento del disco rotante e la rettifica viene completata mediante alimentazione alternativa (reciprocazione) o alimentazione strisciante (creepfeed).
Figura 1, diagramma schematico del principio di rettifica della tavola rotante (tangenziale frontale).
Rispetto al metodo di rettifica, la rettifica su tavola rotante presenta i vantaggi di un elevato tasso di rimozione, piccoli danni superficiali e una facile automazione. Tuttavia, l'effettiva area di rettifica (molatura attiva) B e l'angolo di taglio θ (l'angolo tra il cerchio esterno della mola e il cerchio esterno del wafer di silicio) nel processo di rettifica cambiano con il cambiamento della posizione di taglio della mola, determinando una forza di rettifica instabile, rendendo difficile ottenere la precisione superficiale ideale (valore TTV elevato) e causando facilmente difetti come collasso del bordo e collasso del bordo. La tecnologia di rettifica a tavola rotante viene utilizzata principalmente per la lavorazione di wafer di silicio monocristallino inferiori a 200 mm. L'aumento delle dimensioni dei wafer di silicio monocristallino ha presentato requisiti più elevati per l'accuratezza della superficie e l'accuratezza del movimento del banco di lavoro dell'attrezzatura, quindi la rettifica della tavola rotante non è adatta per la rettifica di wafer di silicio monocristallino superiori a 300 mm.
Al fine di migliorare l'efficienza della rettifica, le apparecchiature di rettifica tangenziale piana commerciale adottano solitamente una struttura a mola multipla. Ad esempio, sull'attrezzatura sono montati un set di mole per sgrossatura e un set di mole per molatura fine e la tavola rotante ruota di un cerchio per completare a turno la molatura sgrossata e la molatura fine. Questo tipo di equipaggiamento include il G-500DS della società americana GTI (Figura 2).
Figura 2, attrezzatura per la rettifica a tavola rotante G-500DS della società GTI negli Stati Uniti
Rettifica rotazione wafer di silicio:
Per soddisfare le esigenze di preparazione di wafer di silicio di grandi dimensioni e di lavorazione di assottigliamento posteriore e ottenere precisione superficiale con un buon valore TTV. Nel 1988, lo studioso giapponese Matsui ha proposto un metodo di macinazione mediante rotazione dei wafer di silicio (in-feedgrinding). Il suo principio è mostrato nella Figura 3. Il wafer di silicio monocristallino e la mola diamantata a forma di tazza assorbita sul banco di lavoro ruotano attorno ai rispettivi assi e la mola viene alimentata continuamente lungo la direzione assiale allo stesso tempo. Tra questi, il diametro della mola è maggiore del diametro del wafer di silicio lavorato e la sua circonferenza passa attraverso il centro del wafer di silicio. Per ridurre la forza di rettifica e ridurre il calore di rettifica, la ventosa a vuoto viene solitamente tagliata in una forma convessa o concava oppure l'angolo tra il mandrino della mola e l'asse del mandrino della ventosa viene regolato per garantire la rettifica a semi-contatto tra il mola e wafer di silicio.
Figura 3, diagramma schematico del principio di macinazione rotativa del wafer di silicio
Rispetto alla rettifica su tavola rotante, la rettifica rotativa di wafer di silicio presenta i seguenti vantaggi: ① La rettifica di wafer singolo una tantum può elaborare wafer di silicio di grandi dimensioni superiori a 300 mm; ② L'effettiva area di rettifica B e l'angolo di taglio θ sono costanti e la forza di rettifica è relativamente stabile; ③ Regolando l'angolo di inclinazione tra l'asse della mola e l'asse del wafer di silicio, la forma della superficie del wafer di silicio monocristallino può essere controllata attivamente per ottenere una migliore precisione della forma della superficie. Inoltre, l'area di rettifica e l'angolo di taglio θ della rettifica rotativa del wafer di silicio presentano anche i vantaggi della rettifica ad ampio margine, del facile rilevamento e controllo dello spessore online e della qualità della superficie, della struttura compatta dell'attrezzatura, della semplice rettifica integrata multistazione e dell'elevata efficienza di rettifica.
Al fine di migliorare l'efficienza produttiva e soddisfare le esigenze delle linee di produzione di semiconduttori, le apparecchiature di rettifica commerciale basate sul principio della rettifica rotativa del wafer di silicio adottano una struttura multistazione multimandrino, che può completare la rettifica grossolana e quella fine in un unico carico e scarico . In combinazione con altri impianti ausiliari, può realizzare la macinazione completamente automatica di wafer di silicio monocristallino "dry-in/dry-out" e "da cassetta a cassetta".
Rettifica su due lati:
Quando la rettifica rotativa del wafer di silicio elabora le superfici superiore e inferiore del wafer di silicio, il pezzo deve essere capovolto ed eseguito in fasi, il che limita l'efficienza. Allo stesso tempo, la molatura rotativa del wafer di silicio presenta errori superficiali di copiatura (copiati) e segni di molatura (marchi di molatura) ed è impossibile rimuovere efficacemente difetti come ondulazione e conicità sulla superficie del wafer di silicio monocristallino dopo il taglio del filo (multi-saw), come mostrato nella Figura 4. Per superare i difetti di cui sopra, negli anni '90 è apparsa la tecnologia di rettifica su due lati (doublesidegrinding), il cui principio è mostrato nella Figura 5. I morsetti distribuito simmetricamente su entrambi i lati, blocca il wafer di silicio monocristallino nell'anello di ritenzione e ruota lentamente guidato dal rullo. Una coppia di mole diamantate a forma di tazza sono posizionate relativamente su entrambi i lati del wafer di silicio monocristallino. Azionati dall'elettromandrino con cuscinetto ad aria, ruotano in direzioni opposte e si avanzano assialmente per ottenere la rettifica su due lati del wafer di silicio monocristallino. Come si può vedere dalla figura, la rettifica su due lati può rimuovere efficacemente l'ondulazione e la rastremazione sulla superficie del wafer di silicio monocristallino dopo il taglio del filo. A seconda della direzione di disposizione dell'asse della mola, la rettifica su due lati può essere orizzontale e verticale. Tra questi, la macinazione orizzontale su due lati può ridurre efficacemente l'influenza della deformazione del wafer di silicio causata dal peso morto del wafer di silicio sulla qualità della macinazione ed è facile garantire che le condizioni del processo di macinazione su entrambi i lati del silicio monocristallino Il wafer è lo stesso e le particelle abrasive e i trucioli non sono facili da rimanere sulla superficie del wafer di silicio monocristallino. È un metodo di macinazione relativamente ideale.
Figura 4, "Errore di copia" e difetti di usura nella rettifica della rotazione del wafer di silicio
Figura 5, diagramma schematico del principio di macinazione su due lati
La tabella 1 mostra il confronto tra la macinazione e la macinazione su due lati dei tre tipi precedenti di wafer di silicio monocristallino. La rettifica su due lati viene utilizzata principalmente per la lavorazione di wafer di silicio inferiori a 200 mm e ha un'elevata resa dei wafer. Grazie all'utilizzo di mole abrasive fisse, la rettifica di wafer di silicio monocristallino può ottenere una qualità superficiale molto più elevata rispetto a quella della rettifica su due lati. Pertanto, sia la rettifica rotativa dei wafer di silicio che la rettifica su due lati possono soddisfare i requisiti di qualità di lavorazione dei tradizionali wafer di silicio da 300 mm e sono attualmente i metodi di lavorazione di appiattimento più importanti. Quando si seleziona un metodo di lavorazione per appiattire il wafer di silicio, è necessario considerare in modo completo i requisiti relativi alle dimensioni del diametro, alla qualità della superficie e alla tecnologia di lavorazione del wafer di lucidatura del wafer di silicio monocristallino. L'assottigliamento posteriore del wafer può selezionare solo un metodo di lavorazione su un solo lato, come il metodo di macinazione rotativa del wafer di silicio.
Oltre a selezionare il metodo di macinazione nella macinazione dei wafer di silicio, è anche necessario determinare la selezione di parametri di processo ragionevoli come pressione positiva, dimensione della grana della mola, legante della mola, velocità della mola, velocità del wafer di silicio, viscosità del fluido di macinazione e portata, ecc. e determinare un percorso di processo ragionevole. Di solito, un processo di macinazione segmentato comprendente macinazione grossolana, macinatura semi-finitura, macinazione di finitura, macinazione senza scintille e supporto lento viene utilizzato per ottenere wafer di silicio monocristallino con elevata efficienza di lavorazione, elevata planarità superficiale e basso danno superficiale.
La nuova tecnologia di macinazione può fare riferimento alla letteratura:
Figura 5, diagramma schematico del principio di macinazione TAIKO
Figura 6, diagramma schematico del principio di macinazione del disco planetario
Tecnologia di assottigliamento per la macinazione di wafer ultrasottili:
Esistono tecnologie di assottigliamento del supporto wafer e tecnologia di molatura dei bordi (Figura 5).
Orario di pubblicazione: 08 agosto 2024