¿Por qué es necesario ralear el cabello?

En la etapa del proceso de back-end, eloblea (oblea de silicioEl encapsulado (con circuitos en la parte frontal) necesita ser adelgazado en la parte posterior antes del corte, la soldadura y el empaquetado subsiguientes para reducir la altura de montaje del encapsulado, disminuir el volumen del encapsulado del chip, mejorar la eficiencia de difusión térmica del chip, su rendimiento eléctrico y sus propiedades mecánicas, además de reducir la cantidad de corte. El rectificado posterior ofrece las ventajas de alta eficiencia y bajo costo. Ha reemplazado a los procesos tradicionales de grabado húmedo y grabado iónico, convirtiéndose en la tecnología de adelgazamiento posterior más importante.

La oblea adelgazada

¿Cómo adelgazar?

Proceso principal de adelgazamiento de obleas en el proceso de envasado tradicional.

Los pasos específicos deobleaEl proceso de adelgazamiento consiste en unir la oblea a procesar a la película de adelgazamiento y, a continuación, utilizar vacío para adsorber la película de adelgazamiento y el chip sobre ella a la mesa de obleas de cerámica porosa. Se ajustan las líneas centrales circulares internas y externas de la superficie de trabajo de la muela abrasiva de diamante en forma de copa al centro de la oblea de silicio, y la oblea de silicio y la muela abrasiva giran alrededor de sus respectivos ejes para el rectificado de corte. El rectificado consta de tres etapas: rectificado basto, rectificado fino y pulido.

La oblea que sale de la fábrica se somete a un proceso de rectificado posterior para reducir su grosor al necesario para el encapsulado. Durante el rectificado, se aplica cinta adhesiva en la parte frontal (área activa) para proteger el circuito, y se rectifica simultáneamente la parte posterior. Tras el rectificado, se retira la cinta y se mide el grosor.
Los procesos de molienda que se han aplicado con éxito a la preparación de obleas de silicio incluyen la molienda en mesa rotatoria,oblea de silicioRectificado rotacional, rectificado de doble cara, etc. Con la mejora continua de los requisitos de calidad superficial de las obleas de silicio monocristalino, se proponen constantemente nuevas tecnologías de rectificado, como el rectificado TAIKO, el rectificado químico-mecánico, el rectificado por pulido y el rectificado con disco planetario.

Rectificado en mesa giratoria:

El rectificado en mesa rotatoria (o rectificado en mesa rotatoria) es un proceso de rectificado antiguo utilizado en la preparación y el adelgazamiento posterior de obleas de silicio. Su principio se muestra en la Figura 1. Las obleas de silicio se fijan a las ventosas de la mesa rotatoria y giran sincrónicamente impulsadas por esta. Las obleas de silicio no giran sobre su propio eje; la muela abrasiva se alimenta axialmente mientras gira a alta velocidad, y su diámetro es mayor que el de la oblea de silicio. Existen dos tipos de rectificado en mesa rotatoria: rectificado por inmersión frontal y rectificado tangencial frontal. En el rectificado por inmersión frontal, el ancho de la muela abrasiva es mayor que el diámetro de la oblea de silicio, y el husillo de la muela se alimenta continuamente a lo largo de su eje hasta que se procesa el exceso, y luego la oblea de silicio gira bajo el accionamiento de la mesa rotatoria; en el rectificado tangencial frontal, la muela abrasiva se alimenta a lo largo de su eje, y la oblea de silicio gira continuamente bajo el accionamiento del disco giratorio, y el rectificado se completa mediante alimentación recíproca o alimentación lenta.

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

En comparación con el método de rectificado, el rectificado con mesa rotatoria presenta las ventajas de una alta tasa de remoción, menor daño superficial y 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 abrasiva y el círculo exterior de la oblea de silicio) durante el proceso de rectificado varían con la posición de corte de la muela, lo que genera una fuerza de rectificado inestable. Esto dificulta la obtención de la precisión superficial ideal (alto valor TTV) y puede provocar fácilmente defectos como el colapso y la rotura de bordes. La tecnología de rectificado con mesa rotatoria se utiliza principalmente para el procesamiento de obleas de silicio monocristalino de menos de 200 mm. El aumento del tamaño de las obleas de silicio monocristalino ha planteado mayores exigencias en cuanto a la precisión superficial y la precisión de movimiento del banco de trabajo del equipo, por lo que el rectificado con mesa rotatoria no es adecuado para obleas de silicio monocristalino de más de 300 mm.
Para mejorar la eficiencia del rectificado, los equipos comerciales de rectificado tangencial plano suelen emplear una estructura de muelas abrasivas múltiples. Por ejemplo, el equipo cuenta con un juego de muelas de desbaste y otro de rectificado fino, y la mesa giratoria rota una vuelta completa para realizar el desbaste y el rectificado fino de forma alternada. Este tipo de equipo incluye el modelo G-500DS de la empresa estadounidense GTI (Figura 2).

Figura 2. Equipo de rectificado de mesa rotativa G-500DS de la empresa GTI en Estados Unidos.

Rectificado rotacional de obleas de silicio:

Para satisfacer las necesidades de preparación de obleas de silicio de gran tamaño y procesamiento de adelgazamiento posterior, y obtener una precisión superficial con un buen valor TTV, en 1988, el investigador japonés Matsui propuso un método de rectificado rotacional de obleas de silicio (rectificado con alimentación interna). Su principio se muestra en la Figura 3. La oblea de silicio monocristalina 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 en la dirección axial simultáneamente. El diámetro de la muela abrasiva es mayor que el diámetro de la oblea de silicio procesada, y su circunferencia pasa por el centro de la oblea. Para reducir la fuerza y el calor de rectificado, la ventosa de vacío se recorta en forma convexa o cóncava, o bien se ajusta el ángulo entre el eje de la muela abrasiva y el eje de la ventosa para garantizar un rectificado de semicontacto entre la muela abrasiva y la oblea de silicio.

Figura 3. Diagrama esquemático del principio de rectificado rotatorio de obleas de silicio.

En comparación con el rectificado en mesa rotatoria, el rectificado rotatorio de obleas de silicio presenta las siguientes ventajas: ① Permite procesar obleas de silicio de gran tamaño (más de 300 mm) en una sola pasada; ② El área de rectificado B y el ángulo de corte θ son constantes, y la fuerza de rectificado es relativamente estable; ③ Mediante el ajuste del ángulo de inclinación entre el eje de la muela abrasiva y el eje de la oblea de silicio, se puede controlar activamente la forma de la superficie de la oblea de silicio monocristalino para obtener una mayor precisión. Además, el área de rectificado y el ángulo de corte θ del rectificado rotatorio de obleas de silicio también ofrecen las ventajas de un amplio margen de rectificado, fácil detección y control en línea del espesor y la calidad de la superficie, una estructura de equipo compacta, fácil rectificado integrado en múltiples estaciones y alta eficiencia de rectificado.
Para mejorar la eficiencia de la producción y satisfacer las necesidades de las líneas de producción de semiconductores, los equipos de rectificado comerciales, basados en el principio de rectificado rotatorio de obleas de silicio, adoptan una estructura de múltiples husillos y estaciones, que permite realizar el rectificado basto y fino en una sola carga y descarga. En combinación con otros equipos auxiliares, se puede lograr el rectificado totalmente automático de obleas de silicio monocristalino, tanto en seco como en casete.

Molienda por ambos lados:

Cuando el rectificado rotatorio de obleas de silicio procesa las superficies superior e inferior de la oblea, la pieza de trabajo debe girarse y procesarse en etapas, lo que limita la eficiencia. Al mismo tiempo, el rectificado rotatorio de obleas de silicio genera errores superficiales (copias) y marcas de rectificado (marcas de rectificado), y resulta imposible eliminar eficazmente defectos como ondulaciones y conicidades en la superficie de la oblea de silicio monocristalino después del corte por hilo (sierra múltiple), como se muestra en la Figura 4. Para superar estos defectos, en la década de 1990 surgió la tecnología de rectificado de doble cara (rectificado de doble cara), cuyo principio se muestra en la Figura 5. Las abrazaderas, distribuidas simétricamente a ambos lados, sujetan la oblea de silicio monocristalino en el anillo de retención y giran lentamente impulsadas por un rodillo. Un par de muelas abrasivas de diamante en forma de copa se ubican a ambos lados de la oblea de silicio monocristalino. Impulsadas por un husillo eléctrico con cojinete de aire, giran en direcciones opuestas y se desplazan axialmente para lograr el rectificado de doble cara de la oblea de silicio monocristalino. Como se puede apreciar en la figura, el rectificado por ambas caras elimina eficazmente la ondulación y la conicidad de la superficie de la oblea de silicio monocristalino tras el corte por hilo. Según la orientación del eje de la muela abrasiva, el rectificado por ambas caras puede realizarse horizontal o verticalmente. El rectificado horizontal reduce eficazmente la influencia de la deformación de la oblea de silicio, causada por su propio peso, en la calidad del proceso. Además, garantiza que las condiciones de rectificado sean las mismas en ambas caras de la oblea, evitando que las partículas abrasivas y las virutas se adhieran a su superficie. Se trata de un método de rectificado relativamente ideal.

Figura 4. Defectos de "copia errónea" y marcas de desgaste en el rectificado rotacional de obleas de silicio.

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

La Tabla 1 muestra la comparación entre el rectificado y el rectificado de doble cara de los tres tipos de obleas de silicio monocristalino mencionados anteriormente. 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 oblea. Debido al uso de muelas abrasivas fijas, el rectificado de obleas de silicio monocristalino puede obtener una calidad superficial mucho mayor que la del rectificado de doble cara. Por lo tanto, tanto el rectificado rotatorio de obleas de silicio como el rectificado de doble cara pueden cumplir con los requisitos de calidad de procesamiento de las obleas de silicio de 300 mm más comunes y son actualmente los métodos de procesamiento de aplanamiento más importantes. Al seleccionar un método de procesamiento de aplanamiento de obleas de silicio, es necesario considerar de manera integral los requisitos del tamaño del diámetro, la calidad de la superficie y la tecnología de procesamiento de la oblea de silicio monocristalino. El adelgazamiento posterior de la oblea solo puede seleccionar un método de procesamiento de una sola cara, como el método de rectificado rotatorio de obleas de silicio.

Además de seleccionar el método de rectificado para obleas de silicio, es necesario determinar parámetros de proceso adecuados, como la presión positiva, el tamaño del grano de la muela abrasiva, el aglutinante de la muela, la velocidad de la muela, la velocidad de la oblea de silicio, la viscosidad y el caudal del fluido de rectificado, etc., y definir una ruta de proceso óptima. Generalmente, se utiliza un proceso de rectificado segmentado que incluye rectificado basto, semiacabado, acabado, rectificado sin chispas y retroceso lento para obtener obleas de silicio monocristalino con alta eficiencia de procesamiento, gran planitud superficial y mínimo daño superficial.