Защо е необходимо изтъняване?

В етапа на бек-енд процеса,вафла (силициева пластина(с платки отпред) трябва да се изтъни отзад преди последващо нарязване, заваряване и опаковане, за да се намали височината на монтаж на корпуса, обемът на корпуса на чипа, да се подобри ефективността на термична дифузия на чипа, електрическите характеристики, механичните свойства и да се намали количеството нарязване. Обратното шлайфане има предимствата на висока ефективност и ниска цена. То е заменило традиционните процеси на мокро ецване и йонно ецване и се е превърнало в най-важната технология за обратно изтъняване.

Изтънената вафла

Как да отслабна?

Основен процес на изтъняване на пластините в традиционния процес на опаковане

Конкретните стъпки навафлаИзтъняването е свързано с свързването на обработваната пластина към изтъняващия филм, след което се използва вакуум за адсорбиране на изтъняващия филм и чипа върху него върху порестата керамична маса за пластини. Вътрешната и външната кръгла централна линия на работната повърхност на диамантеното шлифовъчно колело с форма на чаша се регулират спрямо центъра на силициевата пластина, а силициевата пластина и шлифовъчното колело се завъртат около съответните си оси за шлифоване с врязване. Шлифоването включва три етапа: грубо шлифоване, фино шлифоване и полиране.

Пластината, излизаща от фабриката за пластини, се шлифова обратно, за да се изтъни до дебелината, необходима за опаковане. При шлифоване на пластината е необходимо да се постави лента отпред (активната зона), за да се защити зоната на платката, а задната страна се шлифова едновременно. След шлифоване, отстранете лентата и измерете дебелината.
Процесите на смилане, които са били успешно приложени за подготовка на силициеви пластини, включват смилане с ротационна маса,силициева пластинаротационно шлифоване, двустранно шлифоване и др. С по-нататъшното подобряване на изискванията за качество на повърхността на монокристалните силициеви пластини, постоянно се предлагат нови технологии за шлифоване, като например TAIKO шлифоване, химико-механично шлифоване, полиращо шлифоване и планетарно дисково шлифоване.

Шлайфане с ротационна маса:

Шлифоването с ротационна маса (шлифоване с ротационна маса) е ранен процес на шлифоване, използван при подготовката на силициеви пластини и обратното изтъняване. Принципът му е показан на Фигура 1. Силициевите пластини са фиксирани върху вендузите на въртящата се маса и се въртят синхронно, задвижвани от въртящата се маса. Самите силициеви пластини не се въртят около оста си; шлифовъчното колело се подава аксиално, докато се върти с висока скорост, а диаметърът на шлифовъчното колело е по-голям от диаметъра на силициевата пластина. Съществуват два вида шлифоване с ротационна маса: челно потапящо шлифоване и челно тангенциално шлифоване. При челно потапящо шлифоване ширината на шлифовъчното колело е по-голяма от диаметъра на силициевата пластина и шпинделът на шлифовъчното колело се подава непрекъснато по аксиалната си посока, докато излишъкът се обработи, след което силициевата пластина се завърта под задвижването на въртящата се маса; при челно тангенциално шлифоване шлифовъчното колело се подава по аксиалната си посока и силициевата пластина се върти непрекъснато под задвижването на въртящия се диск, като шлифоването се извършва чрез възвратно-постъпателно подаване (възвратно-постъпателно движение) или пълзещо подаване (пълзещо подаване).

Фигура 1, схематична диаграма на принципа на шлифоване с въртяща се маса (тангенциално по чело)

В сравнение с метода на шлифоване, шлифоването с ротационна маса има предимствата на висока скорост на отстраняване, малки повреди по повърхността и лесна автоматизация. Въпреки това, действителната площ на шлифоване (активно шлифоване) B и ъгълът на рязане θ (ъгълът между външния кръг на шлифовъчния диск и външния кръг на силициевата пластина) в процеса на шлифоване се променят с промяната на позицията на рязане на шлифовъчния диск, което води до нестабилна сила на шлифоване, което затруднява постигането на идеална точност на повърхността (висока стойност на TTV) и лесно причинява дефекти като срутване и срутване на ръбовете. Технологията на шлифоване с ротационна маса се използва главно за обработка на монокристални силициеви пластини с размер под 200 мм. Увеличаването на размера на монокристалните силициеви пластини постави по-високи изисквания към точността на повърхността и точността на движение на работната маса, така че шлифоването с ротационна маса не е подходящо за шлифоване на монокристални силициеви пластини над 300 мм.
За да се подобри ефективността на шлифоване, търговското оборудване за тангенциално шлифоване с равнина обикновено използва структура с множество шлифовъчни дискове. Например, оборудването е оборудвано с комплект груби шлифовъчни дискове и комплект фини шлифовъчни дискове, а въртящата се маса се завърта на един кръг, за да завърши последователно грубото и финото шлифоване. Този тип оборудване включва G-500DS на американската компания GTI (Фигура 2).

Фигура 2, Оборудване за шлифоване с ротационна маса G-500DS на компанията GTI в Съединените щати

Ротационно смилане на силициеви пластини:

За да се отговори на нуждите от подготовка на големи силициеви пластини и обработка на обратно изтъняване, и да се постигне точност на повърхността с добра стойност на TTV, през 1988 г. японският учен Мацуи предлага метод за ротационно шлифоване (шлифоване с подаване) на силициеви пластини. Принципът му е показан на Фигура 3. Монокристалната силициева пластина и диамантеният шлифовъчен диск с форма на чашка, адсорбирани върху работната маса, се въртят около съответните си оси, като шлифовъчният диск се подава непрекъснато по аксиална посока едновременно. Диаметърът на шлифовъчния диск е по-голям от диаметъра на обработваната силициева пластина, а обиколката му преминава през центъра на силициевата пластина. За да се намали силата на шлифоване и топлината при шлифоване, вакуумната вендуза обикновено се подрязва в изпъкнала или вдлъбната форма или ъгълът между шпиндела на шлифовъчния диск и оста на шпиндела на вендузата се регулира, за да се осигури полуконтактно шлифоване между шлифовъчния диск и силициевата пластина.

Фигура 3, Схематична диаграма на принципа на ротационно смилане на силициеви пластини

В сравнение със шлифоването с ротационна маса, ротационното шлифоване на силициеви пластини има следните предимства: ① Еднократното шлифоване на единична пластина може да обработва силициеви пластини с голям размер над 300 мм; ② Действителната площ на шлифоване B и ъгълът на рязане θ са постоянни, а силата на шлифоване е относително стабилна; ③ Чрез регулиране на ъгъла на наклон между оста на шлифовъчния диск и оста на силициевата пластина, формата на повърхността на монокристалната силициева пластина може активно да се контролира, за да се постигне по-добра точност на формата на повърхността. В допълнение, площта на шлифоване и ъгълът на рязане θ при ротационното шлифоване на силициеви пластини също имат предимствата на шлифоване с голям марж, лесно онлайн откриване и контрол на дебелината и качеството на повърхността, компактна структура на оборудването, лесно многостанционно интегрирано шлифоване и висока ефективност на шлифоване.
За да се подобри ефективността на производството и да се отговорят на нуждите на производствените линии за полупроводници, търговското оборудване за шлифоване, базирано на принципа на ротационното шлифоване на силициеви пластини, използва многошпинделна многостанционна структура, която може да извършва грубо и фино шлифоване с едно зареждане и разтоварване. В комбинация с други спомагателни съоръжения, то може да реализира напълно автоматично шлифоване на монокристални силициеви пластини „вход/изход“ и „от касета към касета“.

Двустранно шлифоване:

Когато ротационното шлифоване на силициеви пластини обработва горната и долната повърхност на силициевата пластина, детайлът трябва да се обръща и обработва на стъпки, което ограничава ефективността. В същото време, ротационното шлифоване на силициеви пластини има грешки при копиране (копиране) и следи от шлифоване (grindingmark) и е невъзможно ефективно да се отстранят дефекти като вълнообразност и конусност на повърхността на монокристалната силициева пластина след рязане с тел (многотрион), както е показано на Фигура 4. За да се преодолеят горните дефекти, през 90-те години на миналия век се появи технология за двустранно шлифоване (doublesidegrinding), чийто принцип е показан на Фигура 5. Скобите, симетрично разпределени от двете страни, затягат монокристалната силициева пластина в задържащия пръстен и се въртят бавно, задвижвани от ролката. Чифт диамантени шлифовъчни дискове с форма на чаша са разположени относително от двете страни на монокристалната силициева пластина. Задвижвани от електрическия шпиндел с въздушен лагер, те се въртят в противоположни посоки и се подават аксиално, за да се постигне двустранно шлифоване на монокристалната силициева пластина. Както може да се види от фигурата, двустранното шлайфане може ефективно да премахне вълнообразността и конусността на повърхността на монокристалната силициева пластина след рязане с тел. В зависимост от посоката на разположение на оста на шлифовъчния диск, двустранното шлайфане може да бъде хоризонтално и вертикално. Хоризонталното двустранно шлайфане може ефективно да намали влиянието на деформацията на силициевата пластина, причинена от собственото тегло на силициевата пластина, върху качеството на шлайфане. Лесно е да се гарантира, че условията на процеса на шлайфане от двете страни на монокристалната силициева пластина са еднакви, а абразивните частици и шлифовъчните стърготини не остават лесно по повърхността на монокристалната силициева пластина. Това е сравнително идеален метод за шлайфане.

Фигура 4, „Грешка при копиране“ и дефекти с маркировка за износване при ротационно шлифоване на силициеви пластини

Фигура 5, схематична диаграма на принципа на двустранно шлифоване

Таблица 1 показва сравнението между шлифоването и двустранното шлифоване на горните три вида монокристални силициеви пластини. Двустранното шлифоване се използва главно за обработка на силициеви пластини с размер под 200 мм и има висок добив на пластини. Благодарение на използването на фиксирани абразивни шлифовъчни дискове, шлифоването на монокристални силициеви пластини може да постигне много по-високо качество на повърхността, отколкото двустранното шлифоване. Следователно, както ротационното шлифоване на силициеви пластини, така и двустранното шлифоване могат да отговорят на изискванията за качество на обработка на основните 300 мм силициеви пластини и в момента са най-важните методи за обработка на сплескване. При избора на метод за обработка на сплескване на силициеви пластини е необходимо да се вземат предвид цялостно изискванията за диаметър, размер, качество на повърхността и технология за полиране на пластината на монокристалната силициева пластина. Задно изтъняване на пластината може да се избере само метод за едностранна обработка, като например методът на ротационно шлифоване на силициеви пластини.

В допълнение към избора на метод на шлифоване при шлифоване на силициеви пластини, е необходимо също така да се определи изборът на разумни параметри на процеса, като например положително налягане, размер на зърната на шлифовъчния диск, свързващо вещество на шлифовъчния диск, скорост на шлифовъчния диск, скорост на силициевата пластина, вискозитет и дебит на шлифовъчната течност и др., и да се определи разумен маршрут на процеса. Обикновено се използва сегментиран процес на шлифоване, включващ грубо шлифоване, полуфинално шлифоване, финално шлифоване, шлифоване без искре и бавно захващане, за да се получат монокристални силициеви пластини с висока ефективност на обработка, висока плоскост на повърхността и ниски повърхностни повреди.