Mengapa perlu penipisan?

Dalam peringkat proses back-end, yangwafer (wafer silikondengan litar di hadapan) perlu ditipiskan di bahagian belakang sebelum dicing, kimpalan dan pembungkusan seterusnya untuk mengurangkan ketinggian pemasangan pakej, mengurangkan volum pakej cip, meningkatkan kecekapan resapan haba cip, prestasi elektrik, sifat mekanikal dan mengurangkan jumlah dadu. Pengisaran belakang mempunyai kelebihan kecekapan tinggi dan kos rendah. Ia telah menggantikan proses goresan basah dan ion tradisional untuk menjadi teknologi penipisan belakang yang paling penting.

Wafer yang telah dinipiskan

Macam mana nak kurus?

Proses utama penipisan wafer dalam proses pembungkusan tradisional

Langkah-langkah khusus bagiwaferpenipisan adalah untuk mengikat wafer untuk diproses ke filem penipisan, dan kemudian menggunakan vakum untuk menyerap filem penipisan dan cip di atasnya ke meja wafer seramik berliang, laraskan garis tengah bot bulat dalam dan luar permukaan kerja permukaan kerja. roda pengisar berlian berbentuk cawan ke tengah wafer silikon, dan wafer silikon dan roda pengisar berputar di sekeliling paksi masing-masing untuk pengisaran pemotongan. Pengisaran merangkumi tiga peringkat: pengisaran kasar, pengisaran halus dan penggilap.

Wafer yang keluar dari kilang wafer dikisar semula untuk menipiskan wafer mengikut ketebalan yang diperlukan untuk pembungkusan. Apabila mengisar wafer, pita perlu digunakan pada bahagian hadapan (Kawasan Aktif) untuk melindungi kawasan litar, dan bahagian belakang dikisar pada masa yang sama. Selepas mengisar, keluarkan pita dan ukur ketebalannya.
Proses pengisaran yang telah berjaya digunakan untuk penyediaan wafer silikon termasuk pengisaran meja putar,wafer silikonpengisaran putaran, pengisaran dua belah, dsb. Dengan peningkatan lagi keperluan kualiti permukaan wafer silikon kristal tunggal, teknologi pengisaran baharu sentiasa dicadangkan, seperti pengisaran TAIKO, pengisaran mekanikal kimia, pengisaran penggilap dan pengisaran cakera planet.

Pengisaran meja putar:

Pengisaran meja putar (rotary table grinding) ialah proses pengisaran awal yang digunakan dalam penyediaan wafer silikon dan penipisan belakang. Prinsipnya ditunjukkan dalam Rajah 1. Wafer silikon dipasang pada cawan sedutan meja berputar, dan berputar secara serentak didorong oleh meja berputar. Wafer silikon itu sendiri tidak berputar di sekeliling paksinya; roda pengisar disuap secara paksi semasa berputar pada kelajuan tinggi, dan diameter roda pengisar adalah lebih besar daripada diameter wafer silikon. Terdapat dua jenis pengisaran meja putar: pengisaran terjun muka dan pengisaran tangen muka. Dalam pengisaran terjun muka, lebar roda pengisaran adalah lebih besar daripada diameter wafer silikon, dan gelendong roda pengisar menyusu secara berterusan sepanjang arah paksinya sehingga lebihan diproses, dan kemudian wafer silikon diputar di bawah pemacu meja putar; dalam pengisaran tangen muka, suapan roda pengisaran sepanjang arah paksinya, dan wafer silikon diputar secara berterusan di bawah pemacu cakera berputar, dan pengisaran diselesaikan dengan suapan salingan (reciprocating) atau suapan rayapan (creepfeed).

Rajah 1, rajah skematik prinsip pengisaran meja putar (tangen muka).

Berbanding dengan kaedah pengisaran, pengisaran meja berputar mempunyai kelebihan kadar penyingkiran yang tinggi, kerosakan permukaan kecil, dan automasi yang mudah. Walau bagaimanapun, kawasan pengisaran sebenar (pengisaran aktif) B dan sudut potong θ (sudut antara bulatan luar roda pengisar dan bulatan luar wafer silikon) dalam proses pengisaran berubah dengan perubahan kedudukan pemotongan. roda pengisar, mengakibatkan daya pengisaran yang tidak stabil, menjadikannya sukar untuk mendapatkan ketepatan permukaan yang ideal (nilai TTV yang tinggi), dan mudah menyebabkan kecacatan seperti runtuh tepi dan runtuh tepi. Teknologi pengisaran meja putar digunakan terutamanya untuk pemprosesan wafer silikon kristal tunggal di bawah 200mm. Peningkatan dalam saiz wafer silikon kristal tunggal telah mengemukakan keperluan yang lebih tinggi untuk ketepatan permukaan dan ketepatan gerakan meja kerja peralatan, jadi pengisaran meja berputar tidak sesuai untuk mengisar wafer silikon kristal tunggal melebihi 300mm.
Untuk meningkatkan kecekapan pengisaran, peralatan pengisaran tangen pesawat komersial biasanya menggunakan struktur roda pengisaran berbilang. Sebagai contoh, satu set roda pengisar kasar dan satu set roda pengisar halus dilengkapi pada peralatan, dan meja putar berputar satu bulatan untuk melengkapkan pengisaran kasar dan pengisaran halus secara bergilir-gilir. Jenis peralatan ini termasuk G-500DS Syarikat GTI Amerika (Rajah 2).

Rajah 2, peralatan pengisar meja putar G-500DS Syarikat GTI di Amerika Syarikat

Pengisaran putaran wafer silikon:

Untuk memenuhi keperluan penyediaan wafer silikon bersaiz besar dan pemprosesan penipisan belakang, dan mendapatkan ketepatan permukaan dengan nilai TTV yang baik. Pada tahun 1988, sarjana Jepun Matsui mencadangkan kaedah pengisaran putaran wafer silikon (in-feedgrinding). Prinsipnya ditunjukkan dalam Rajah 3. Wafer silikon kristal tunggal dan roda pengisar berlian berbentuk cawan yang terjerap pada meja kerja berputar mengelilingi paksi masing-masing, dan roda pengisar terus disuap sepanjang arah paksi pada masa yang sama. Antaranya, diameter roda pengisar lebih besar daripada diameter wafer silikon yang diproses, dan lilitannya melalui pusat wafer silikon. Untuk mengurangkan daya pengisaran dan mengurangkan haba pengisaran, cawan sedutan vakum biasanya dipotong menjadi bentuk cembung atau cekung atau sudut antara gelendong roda pengisar dan paksi gelendong cawan sedutan dilaraskan untuk memastikan pengisaran separa sentuhan antara roda pengisar dan wafer silikon.

Rajah 3, Gambarajah skematik prinsip pengisaran berputar wafer silikon

Berbanding dengan pengisaran meja putar, pengisaran putar wafer silikon mempunyai kelebihan berikut: ① Pengisaran wafer tunggal satu masa boleh memproses wafer silikon bersaiz besar melebihi 300mm; ② Kawasan pengisaran B sebenar dan sudut pemotongan θ adalah malar, dan daya pengisaran adalah agak stabil; ③ Dengan melaraskan sudut kecondongan antara paksi roda pengisaran dan paksi wafer silikon, bentuk permukaan wafer silikon kristal tunggal boleh dikawal secara aktif untuk mendapatkan ketepatan bentuk permukaan yang lebih baik. Di samping itu, kawasan pengisaran dan sudut pemotongan θ pengisaran berputar wafer silikon juga mempunyai kelebihan pengisaran margin besar, pengesanan dan kawalan kualiti permukaan dalam talian yang mudah, struktur peralatan padat, pengisaran bersepadu berbilang stesen yang mudah, dan kecekapan pengisaran yang tinggi.
Untuk meningkatkan kecekapan pengeluaran dan memenuhi keperluan barisan pengeluaran semikonduktor, peralatan pengisaran komersial berdasarkan prinsip pengisaran putar wafer silikon menggunakan struktur berbilang stesen berbilang gelendong, yang boleh melengkapkan pengisaran kasar dan pengisaran halus dalam satu pemuatan dan pemunggahan. . Digabungkan dengan kemudahan tambahan lain, ia boleh merealisasikan pengisaran automatik sepenuhnya wafer silikon kristal tunggal "kering-masuk/kering-keluar" dan "kaset ke kaset".

Pengisaran dua belah:

Apabila pengisaran berputar wafer silikon memproses permukaan atas dan bawah wafer silikon, bahan kerja perlu dibalikkan dan dijalankan mengikut langkah-langkah, yang mengehadkan kecekapan. Pada masa yang sama, pengisaran berputar wafer silikon mempunyai penyalinan ralat permukaan (disalin) dan tanda pengisaran (tanda pengisaran), dan adalah mustahil untuk menghapuskan kecacatan secara berkesan seperti kegelisahan dan tirus pada permukaan wafer silikon kristal tunggal selepas pemotongan wayar. (pelbagai gergaji), seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 4. Untuk mengatasi kecacatan di atas, teknologi pengisaran dua belah (doublesidegrinding) muncul dalam 1990-an, dan prinsipnya ditunjukkan dalam Rajah 5. Pengapit yang diagihkan secara simetri pada kedua-dua belah pihak mengapit wafer silikon kristal tunggal dalam gelang penahan dan berputar perlahan-lahan didorong oleh penggelek. Sepasang roda pengisar berlian berbentuk cawan terletak pada kedua-dua belah wafer silikon kristal tunggal. Didorong oleh gelendong elektrik galas udara, mereka berputar ke arah yang bertentangan dan memberi makan secara paksi untuk mencapai pengisaran dua muka bagi wafer silikon kristal tunggal. Seperti yang dapat dilihat dari rajah, pengisaran dua sisi dengan berkesan boleh menghilangkan kegelisahan dan tirus pada permukaan wafer silikon kristal tunggal selepas pemotongan wayar. Mengikut arah susunan paksi roda pengisaran, pengisaran dua belah boleh mendatar dan menegak. Antaranya, pengisaran dua sisi mendatar dengan berkesan boleh mengurangkan pengaruh ubah bentuk wafer silikon yang disebabkan oleh berat mati wafer silikon pada kualiti pengisaran, dan ia adalah mudah untuk memastikan bahawa keadaan proses pengisaran pada kedua-dua belah silikon kristal tunggal. wafer adalah sama, dan zarah kasar dan cip pengisaran tidak mudah untuk kekal di permukaan wafer silikon kristal tunggal. Ia adalah kaedah pengisaran yang agak ideal.

Rajah 4, "Salinan ralat" dan kecacatan tanda haus dalam pengisaran putaran wafer silikon

Rajah 5, gambarajah skema prinsip pengisaran dua muka

Jadual 1 menunjukkan perbandingan antara pengisaran dan pengisaran dua muka bagi tiga jenis wafer silikon kristal tunggal di atas. Pengisaran dua sisi digunakan terutamanya untuk pemprosesan wafer silikon di bawah 200mm, dan mempunyai hasil wafer yang tinggi. Disebabkan oleh penggunaan roda pengisar kasar yang tetap, pengisaran wafer silikon kristal tunggal boleh memperoleh kualiti permukaan yang lebih tinggi daripada pengisaran dua muka. Oleh itu, kedua-dua pengisaran berputar wafer silikon dan pengisaran dua muka boleh memenuhi keperluan kualiti pemprosesan wafer silikon 300mm arus perdana, dan pada masa ini merupakan kaedah pemprosesan perataan yang paling penting. Apabila memilih kaedah pemprosesan meratakan wafer silikon, adalah perlu untuk mempertimbangkan secara menyeluruh keperluan saiz diameter, kualiti permukaan dan teknologi pemprosesan wafer penggilap wafer silikon kristal tunggal. Penipisan belakang wafer hanya boleh memilih kaedah pemprosesan satu sisi, seperti kaedah pengisaran berputar wafer silikon.

Di samping memilih kaedah pengisaran dalam pengisaran wafer silikon, ia juga perlu untuk menentukan pemilihan parameter proses yang munasabah seperti tekanan positif, saiz butiran roda pengisaran, pengikat roda pengisar, kelajuan roda pengisaran, kelajuan wafer silikon, kelikatan bendalir pengisar dan kadar aliran, dsb., dan tentukan laluan proses yang munasabah. Biasanya, proses pengisaran bersegmen termasuk pengisaran kasar, pengisaran separuh kemasan, pengisaran kemasan, pengisaran bebas percikan dan sokongan perlahan digunakan untuk mendapatkan wafer silikon kristal tunggal dengan kecekapan pemprosesan yang tinggi, kerataan permukaan yang tinggi dan kerosakan permukaan yang rendah.