¿Por qué es necesario adelgazar?

En la etapa del proceso back-end, eloblea (oblea de silicioEl rectificado posterior (con circuitos en la parte frontal) debe adelgazarse en la parte posterior antes del troceado, la soldadura y el empaquetado para reducir la altura de montaje del paquete, reducir el volumen del chip, mejorar la eficiencia de difusión térmica, el rendimiento eléctrico y las propiedades mecánicas del chip, y reducir la cantidad de troceado. El rectificado posterior ofrece las ventajas de una alta eficiencia y un bajo costo. Ha reemplazado 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 adelgazamiento consiste en unir la oblea a la película de adelgazamiento y, a continuación, usar vacío para adsorber la película y el chip en la mesa de cerámica porosa. Ajustar las líneas centrales circulares interna y externa de la superficie de trabajo de la muela de diamante en forma de copa al centro de la oblea de silicio. La oblea de silicio y la muela giran sobre sus respectivos ejes para el rectificado de corte. El rectificado consta de tres etapas: desbaste, afino y pulido.

La oblea que sale de la fábrica se rectifica para obtener el grosor necesario para el empaquetado. Al rectificarla, se aplica cinta adhesiva en la parte frontal (área activa) para proteger el circuito, y la parte posterior se rectifica simultáneamente. Después del rectificado, retire la cinta adhesiva y mida el grosor.
Los procesos de molienda que se han aplicado con éxito a la preparación de obleas de silicio incluyen la molienda en mesa giratoria,oblea de silicioCon la mejora continua de los requisitos de calidad de la superficie de las obleas de silicio monocristalino, se proponen constantemente nuevas tecnologías de pulido, como el pulido TAIKO, el pulido químico-mecánico, el pulido y el pulido de discos planetarios.

Rectificado de mesa giratoria:

El rectificado en mesa rotatoria (rectificado en mesa rotatoria) es un proceso de rectificado inicial utilizado en la preparación y el adelgazamiento de obleas de silicio. Su principio se muestra en la Figura 1. Las obleas de silicio se fijan en las ventosas de la mesa rotatoria y giran sincronizadas con esta. Las obleas de silicio no giran sobre su eje; la muela de rectificado 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 penetración frontal y rectificado tangencial frontal. En el rectificado por penetración frontal, el ancho de la muela es mayor que el diámetro de la oblea de silicio, y el husillo de la muela avanza continuamente en dirección axial hasta procesar el exceso. A continuación, la oblea de silicio gira bajo el accionamiento de la mesa rotatoria. En el rectificado tangencial frontal, la muela avanza en dirección axial y la oblea de silicio gira continuamente bajo el accionamiento del disco rotatorio. El rectificado se completa mediante alimentación reciprocante o por arrastre.

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

En comparación con el método de rectificado, el rectificado con mesa giratoria ofrece ventajas como una alta tasa de remoción, un menor daño superficial y una 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 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, dificulta la obtención de la precisión superficial ideal (valor TTV elevado) y provoca fácilmente defectos como el colapso de los bordes. La tecnología de rectificado con mesa giratoria 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 impuesto mayores requisitos de precisión superficial y de movimiento en el banco de trabajo, por lo que el rectificado con mesa giratoria no es adecuado para el rectificado de obleas de silicio monocristalino de más de 300 mm.
Para mejorar la eficiencia del rectificado, las rectificadoras tangenciales planas comerciales suelen adoptar una estructura de muelas múltiples. Por ejemplo, el equipo incluye un juego de muelas de desbaste y un juego de muelas de afinado, y la mesa giratoria gira una vuelta para completar el rectificado de desbaste y el de afinado. Este tipo de equipo incluye el modelo G-500DS de la empresa estadounidense GTI (Figura 2).

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

Molienda 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 precisión de superficie con buen valor TTV. En 1988, el erudito japonés Matsui propuso un método de rectificado rotatorio de obleas de silicio (rectificado en alimentación). Su principio se muestra en la Figura 3. La oblea de silicio monocristalino y la muela de diamante en forma de copa adsorbidas en el banco de trabajo giran alrededor de sus respectivos ejes, y la muela se alimenta continuamente a lo largo de la dirección axial al mismo tiempo. Entre ellos, el diámetro de la muela es mayor que el diámetro de la oblea de silicio procesada, y su circunferencia pasa por el centro de la oblea de silicio. Para reducir la fuerza de rectificado y reducir el calor de rectificado, la ventosa de vacío generalmente se recorta en una forma convexa o cóncava o se ajusta el ángulo entre el husillo de la muela y el eje del husillo de la ventosa para asegurar un rectificado de semicontacto entre la muela y la oblea de silicio.

Figura 3, Diagrama esquemático del principio de molienda rotatoria de obleas de silicio

En comparación con el rectificado de mesa rotatoria, el rectificado rotatorio de obleas de silicio presenta las siguientes ventajas: ① El rectificado de una sola oblea permite procesar obleas de silicio de gran tamaño (superiores a 300 mm); ② El área de rectificado real 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 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 mejor 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 rectificado de amplio margen, una fácil detección y control en línea del espesor y la calidad de la superficie, una estructura compacta del equipo, un rectificado integrado multiestación sencillo y una 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 molienda comerciales, basados en el principio de molienda rotatoria de obleas de silicio, adoptan una estructura multihusillo y multiestación, que permite realizar el pulido grueso y fino con una sola carga y descarga. En combinación con otras instalaciones auxiliares, permite la molienda totalmente automática de obleas de silicio monocristalino, tanto de secado interno como externo, y de casete a casete.

Rectificado de doble cara:

Durante el rectificado rotatorio de obleas de silicio, se procesan las superficies superior e inferior de la oblea, lo que requiere voltear la pieza y realizar el proceso por etapas, lo que limita la eficiencia. Además, este proceso genera errores de copia y marcas de rectificado, lo que impide la eliminación eficaz de defectos como ondulaciones y conicidades en la superficie de la oblea de silicio monocristalino tras el corte con hilo (multisierra), como se muestra en la Figura 4. Para solucionar estos defectos, en la década de 1990 surgió la tecnología de rectificado de doble cara (doublesidegrinding), 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 el rodillo. Un par de muelas de diamante en forma de copa se encuentran a ambos lados de la oblea de silicio monocristalino. Impulsadas por un husillo eléctrico con cojinetes 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 observar en la figura, el rectificado de doble cara elimina eficazmente la ondulación y la conicidad de la superficie de la oblea de silicio monocristalino tras el corte por hilo. Según la dirección de la muela, el rectificado de doble cara puede ser horizontal y vertical. El rectificado horizontal de doble cara reduce eficazmente la influencia de la deformación de la oblea de silicio causada por su peso propio en la calidad del rectificado. Además, garantiza que las condiciones del proceso de rectificado sean las mismas en ambas caras de la oblea de silicio monocristalino, evitando que las partículas abrasivas y las virutas de rectificado se queden en la superficie. Es un método de rectificado ideal.

Figura 4, Defectos de "copia de error" y marcas de desgaste en el rectificado rotacional de obleas de silicio

Figura 5, diagrama esquemático del principio de molienda 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 por debajo de 200 mm y ofrece un alto rendimiento. Gracias al uso de muelas abrasivas fijas, el rectificado de obleas de silicio monocristalino permite obtener una calidad superficial mucho mayor que el rectificado de doble cara. Por lo tanto, tanto el rectificado rotatorio como el rectificado de doble cara de obleas de silicio cumplen con los requisitos de calidad de procesamiento de las obleas de silicio de 300 mm convencionales y son actualmente los métodos de aplanamiento más importantes. Al seleccionar un método de aplanamiento de obleas de silicio, es necesario considerar exhaustivamente los requisitos de diámetro, calidad superficial y tecnología de pulido de la oblea de silicio monocristalino. Para el adelgazamiento posterior de la oblea, solo se puede seleccionar un método de procesamiento de una sola cara, como el rectificado rotatorio de obleas de silicio.

Además de seleccionar el método de molienda de obleas de silicio, es necesario determinar parámetros de proceso razonables, como la presión positiva, el tamaño de grano de la muela, 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 molienda, etc., y determinar una ruta de proceso adecuada. Generalmente, se utiliza un proceso de molienda segmentada que incluye rectificado de desbaste, rectificado de semiacabado, rectificado de acabado, rectificado sin chispas y retracción lenta para obtener obleas de silicio monocristalino con alta eficiencia de procesamiento, alta planitud superficial y bajo daño superficial.