In de back-endprocesfase worden dewafeltje (silicium wafeltjemet circuits aan de voorkant) moet aan de achterkant worden verdund vóór het daaropvolgende snijden, lassen en verpakken om de montagehoogte van het pakket te verminderen, het volume van het chippakket te verminderen, de thermische diffusie-efficiëntie van de chip, de elektrische prestaties en mechanische eigenschappen te verbeteren en de hoeveelheid te verminderen in blokjes snijden. Achterslijpen heeft de voordelen van een hoog rendement en lage kosten. Het heeft de traditionele natte ets- en ionenetsprocessen vervangen en is de belangrijkste technologie voor het dunner worden van de rug geworden.
De verdunde wafel
Hoe verdunnen?
Hoofdproces van het verdunnen van wafels in het traditionele verpakkingsproces
De specifieke stappen vanwafeltjeverdunnen is om de te verwerken wafel aan de verdunningsfilm te hechten en vervolgens vacuüm te gebruiken om de verdunningsfilm en de chip daarop aan de poreuze keramische wafeltafel te adsorberen, de binnen- en buitencirkelvormige bootmiddellijnen van het werkoppervlak van de aan te passen komvormige diamantslijpschijf naar het midden van de siliciumwafel, en de siliciumwafel en de slijpschijf roteren rond hun respectieve assen voor het inslijpen. Het slijpen omvat drie fasen: grof slijpen, fijn slijpen en polijsten.
De wafel die uit de wafelfabriek komt, wordt achterwaarts gemalen om de wafel te verdunnen tot de dikte die nodig is voor verpakking. Bij het slijpen van de wafer moet tape op de voorkant (actieve zone) worden aangebracht om het circuitgebied te beschermen, en tegelijkertijd moet de achterkant worden geslepen. Na het slijpen de tape verwijderen en de dikte meten.
De slijpprocessen die met succes zijn toegepast bij de bereiding van siliciumwafels omvatten het slijpen van draaitafels,silicium wafeltjerotatieslijpen, dubbelzijdig slijpen, enz. Met de verdere verbetering van de oppervlaktekwaliteitseisen van monokristallijne siliciumwafels worden voortdurend nieuwe slijptechnologieën voorgesteld, zoals TAIKO-slijpen, chemisch mechanisch slijpen, polijstslijpen en planetair schijfslijpen.
Draaitafel slijpen:
Draaitafelslijpen (draaitafelslijpen) is een vroeg slijpproces dat wordt gebruikt bij de voorbereiding van siliciumwafels en het uitdunnen van de achterkant. Het principe ervan wordt getoond in figuur 1. De siliciumwafels worden bevestigd op de zuignappen van de draaitafel en roteren synchroon aangedreven door de draaitafel. De siliciumwafels zelf roteren niet om hun as; het slijpwiel wordt axiaal gevoed terwijl het met hoge snelheid draait, en de diameter van het slijpwiel is groter dan de diameter van de siliciumwafel. Er zijn twee soorten draaitafelslijpen: vlak-invalslijpen en vlak-tangentiaalslijpen. Bij vlakduikslijpen is de breedte van het slijpwiel groter dan de diameter van de siliciumwafel, en de spindel van het slijpwiel wordt continu langs de axiale richting gevoed totdat het overschot is verwerkt, en vervolgens wordt de siliciumwafel geroteerd onder de aandrijving van de draaitafel; bij tangentiaal slijpen wordt het slijpwiel langs de axiale richting gevoed, en de siliciumwafel wordt continu geroteerd onder de aandrijving van de roterende schijf, en het slijpen wordt voltooid door heen en weer gaande voeding (heen en weer gaande) of kruipvoeding (kruiptoevoer).
Figuur 1, schematisch diagram van het principe van het slijpen van de draaitafel (vlaktangentiaal).
Vergeleken met de slijpmethode heeft draaitafelslijpen de voordelen van een hoge afnamesnelheid, kleine oppervlaktebeschadigingen en eenvoudige automatisering. Het werkelijke slijpoppervlak (actief slijpen) B en de insnijhoek θ (de hoek tussen de buitenste cirkel van de slijpschijf en de buitenste cirkel van de siliciumwafel) in het slijpproces veranderen echter met de verandering van de snijpositie van de slijpschijf, wat resulteert in een onstabiele slijpkracht, waardoor het moeilijk wordt om de ideale oppervlaktenauwkeurigheid te verkrijgen (hoge TTV-waarde) en gemakkelijk defecten veroorzaken zoals het instorten van de rand en het instorten van de rand. De draaitafelslijptechnologie wordt voornamelijk gebruikt voor de verwerking van siliciumwafels met één kristal kleiner dan 200 mm. De toename van de afmetingen van siliciumwafels met één kristal heeft hogere eisen gesteld aan de oppervlaktenauwkeurigheid en bewegingsnauwkeurigheid van de werkbank van de apparatuur, dus het slijpen van de draaitafel is niet geschikt voor het slijpen van siliciumwafels met één kristal boven 300 mm.
Om de maalefficiëntie te verbeteren, gebruikt commerciële tangentiële slijpapparatuur gewoonlijk een structuur met meerdere slijpschijven. De apparatuur is bijvoorbeeld uitgerust met een set ruwe slijpschijven en een set fijne slijpschijven, en de draaitafel draait één cirkel om het ruwe slijpen en het fijne slijpen beurtelings te voltooien. Tot dit type apparatuur behoort onder meer de G-500DS van het Amerikaanse GTI Company (Figuur 2).
Figuur 2, G-500DS draaitafelslijpapparatuur van GTI Company in de Verenigde Staten
Rotatieslijpen van siliciumwafels:
Om te voldoen aan de behoeften van de voorbereiding van grote siliciumwafels en de verwerking van dunner wordende achterkanten, en om oppervlaktenauwkeurigheid met een goede TTV-waarde te verkrijgen. In 1988 stelde de Japanse geleerde Matsui een rotatieslijpmethode (in-feedgrinding) van siliciumwafels voor. Het principe ervan wordt getoond in figuur 3. De monokristallijne siliciumwafel en het komvormige diamantslijpwiel geadsorbeerd op de werkbank roteren rond hun respectieve assen, en het slijpwiel wordt tegelijkertijd continu in de axiale richting gevoed. Onder hen is de diameter van de slijpschijf groter dan de diameter van de verwerkte siliciumwafel, en de omtrek ervan gaat door het midden van de siliciumwafel. Om de slijpkracht te verminderen en de slijpwarmte te verminderen, wordt de vacuümzuignap meestal in een convexe of concave vorm getrimd of wordt de hoek tussen de slijpschijfspindel en de as van de zuignapspindel aangepast om semi-contactslijpen tussen de slijpschijven te garanderen. slijpschijf en de siliciumwafel.
Figuur 3, Schematisch diagram van het roterende slijpprincipe van siliciumwafels
Vergeleken met het slijpen van een draaitafel heeft het roterende slijpen van siliciumwafels de volgende voordelen: ① Het eenmalige slijpen van een enkele wafel kan grote siliciumwafels van meer dan 300 mm verwerken; ② Het werkelijke slijpoppervlak B en de snijhoek θ zijn constant en de slijpkracht is relatief stabiel; ③ Door de hellingshoek tussen de as van de slijpschijf en de as van de siliciumwafel aan te passen, kan de oppervlaktevorm van de monokristallijne siliciumwafel actief worden geregeld om een betere nauwkeurigheid van de oppervlaktevorm te verkrijgen. Bovendien hebben het slijpoppervlak en de snijhoek θ van het roterende slijpen van siliciumwafels ook de voordelen van slijpen met een grote marge, gemakkelijke online detectie en controle van de dikte en oppervlaktekwaliteit, een compacte apparatuurstructuur, eenvoudig geïntegreerd slijpen met meerdere stations en een hoge slijpefficiëntie.
Om de productie-efficiëntie te verbeteren en aan de behoeften van halfgeleiderproductielijnen te voldoen, gebruikt commerciële slijpapparatuur gebaseerd op het principe van roterend slijpen van siliciumwafels een multi-spindel multi-station structuur, die ruw slijpen en fijn slijpen in één keer laden en lossen kan voltooien. . Gecombineerd met andere hulpfaciliteiten kan het het volledig automatisch slijpen van monokristallijne siliciumwafels "dry-in/dry-out" en "cassette to cassette" realiseren.
Dubbelzijdig slijpen:
Wanneer het roterende slijpen van siliciumwafels de boven- en onderoppervlakken van de siliciumwafel bewerkt, moet het werkstuk worden omgedraaid en in stappen worden uitgevoerd, wat de efficiëntie beperkt. Tegelijkertijd vertoont het roterende slijpen van siliciumwafels oppervlaktefouten bij het kopiëren (gekopieerd) en slijpsporen (slijpmarkering), en is het onmogelijk om de defecten zoals golving en tapsheid op het oppervlak van de monokristallijne siliciumwafel effectief te verwijderen na draadsnijden (multi-saw), zoals weergegeven in figuur 4. Om de bovenstaande gebreken te verhelpen, verscheen in de jaren negentig de dubbelzijdige slijptechnologie (doublesidegrinding), en het principe ervan wordt weergegeven in figuur 5. symmetrisch verdeeld aan beide zijden klemt u de monokristallijne siliciumwafel in de vasthoudring en roteert langzaam, aangedreven door de rol. Een paar komvormige diamantslijpschijven bevinden zich relatief aan beide zijden van de monokristallijne siliciumwafel. Aangedreven door de luchtgelagerde elektrische spindel, roteren ze in tegengestelde richtingen en worden ze axiaal gevoed om dubbelzijdig slijpen van de monokristallijne siliciumwafel te bereiken. Zoals uit de figuur blijkt, kan dubbelzijdig slijpen effectief de golvingen en tapsheid op het oppervlak van de monokristallijne siliciumwafel verwijderen na het snijden van de draad. Afhankelijk van de opstellingsrichting van de slijpschijfas kan dubbelzijdig slijpen horizontaal en verticaal zijn. Onder hen kan horizontaal dubbelzijdig slijpen de invloed van de vervorming van siliciumwafels veroorzaakt door het eigen gewicht van de siliciumwafel op de slijpkwaliteit effectief verminderen, en het is gemakkelijk om ervoor te zorgen dat het slijpproces aan beide zijden van het monokristallijne silicium plaatsvindt. wafer is hetzelfde, en de schurende deeltjes en slijpchips zijn niet gemakkelijk op het oppervlak van de monokristallijne siliciumwafel te blijven. Het is een relatief ideale maalmethode.
Figuur 4, "Foutkopie" en slijtagemarkeringsdefecten bij rotatieslijpen van siliciumwafels
Figuur 5, schematisch diagram van dubbelzijdig slijpprincipe
Tabel 1 toont de vergelijking tussen het slijpen en dubbelzijdig slijpen van de bovengenoemde drie typen monokristallijne siliciumwafels. Dubbelzijdig slijpen wordt voornamelijk gebruikt voor de verwerking van siliciumwafels onder de 200 mm en heeft een hoge wafelopbrengst. Door het gebruik van vaste slijpschijven kan bij het slijpen van éénkristallijne siliciumwafels een veel hogere oppervlaktekwaliteit worden verkregen dan bij dubbelzijdig slijpen. Daarom kunnen zowel het roterende slijpen van siliciumwafels als het dubbelzijdige slijpen voldoen aan de verwerkingskwaliteitseisen van reguliere 300 mm siliciumwafels, en zijn momenteel de belangrijkste afvlakkingsverwerkingsmethoden. Bij het selecteren van een verwerkingsmethode voor het afvlakken van siliciumwafels is het noodzakelijk om uitgebreid rekening te houden met de vereisten van de diametergrootte, oppervlaktekwaliteit en polijstwafelverwerkingstechnologie van de monokristallijne siliciumwafel. Het aan de achterkant dunner maken van de wafel kan alleen een enkelzijdige verwerkingsmethode selecteren, zoals de roterende slijpmethode van siliciumwafels.
Naast het selecteren van de slijpmethode bij het slijpen van siliciumwafels, is het ook noodzakelijk om de selectie van redelijke procesparameters te bepalen, zoals positieve druk, korrelgrootte van de slijpschijf, slijpschijfbindmiddel, slijpschijfsnelheid, snelheid van siliciumwafels, viscositeit van de slijpvloeistof en stroomsnelheid, enz., en bepaal een redelijke procesroute. Gewoonlijk wordt een gesegmenteerd slijpproces gebruikt, inclusief ruw slijpen, semi-nabewerkingsslijpen, afwerkslijpen, vonkvrij slijpen en langzame backing om monokristallijne siliciumwafels te verkrijgen met een hoge verwerkingsefficiëntie, hoge vlakheid van het oppervlak en weinig oppervlaktebeschadiging.
Nieuwe slijptechnologie kan verwijzen naar de literatuur:
Figuur 5, schematisch diagram van het TAIKO-slijpprincipe
Figuur 6, schematisch diagram van het planetaire schijfslijpprincipe
Ultradunne wafelslijpverdunningstechnologie:
Er zijn technologie voor het slijpen van wafeldragers en de technologie voor het slijpen van randen (Figuur 5).
Posttijd: 08 augustus 2024