Pourquoi faut-il éclaircir ?

Dans la phase de processus back-end, letranche (plaquette de siliciumLes circuits imprimés (avec des circuits en face avant) doivent être amincis à l'arrière avant le découpage, le soudage et l'encapsulation afin de réduire la hauteur de montage et le volume du boîtier, d'améliorer l'efficacité de diffusion thermique, les performances électriques et les propriétés mécaniques de la puce, et de réduire le découpage. Le meulage arrière présente les avantages d'un rendement élevé et d'un faible coût. Il a remplacé les procédés traditionnels de gravure humide et ionique pour devenir la technologie d'amincissement arrière la plus importante.

La plaquette amincie

Comment éclaircir ?

Processus principal d'amincissement des plaquettes dans le processus d'emballage traditionnel

Les étapes spécifiques detrancheL'amincissement consiste à coller la plaquette à traiter au film d'amincissement, puis à utiliser le vide pour adsorber le film et la puce sur la table de la plaquette en céramique poreuse. Les axes circulaires intérieur et extérieur de la meule diamantée en forme de coupelle sont ajustés au centre de la plaquette de silicium. La plaquette de silicium et la meule tournent ensuite autour de leurs axes respectifs pour le meulage. Le meulage comprend trois étapes : le meulage grossier, le meulage fin et le polissage.

La plaquette sortant de l'usine est meulée à l'arrière afin d'obtenir l'épaisseur requise pour le packaging. Lors du meulage, un ruban adhésif doit être appliqué sur la face avant (zone active) pour protéger le circuit, et la face arrière est meulée simultanément. Après le meulage, retirez le ruban adhésif et mesurez l'épaisseur.
Les procédés de broyage qui ont été appliqués avec succès à la préparation de plaquettes de silicium comprennent le broyage sur table rotative,plaquette de siliciumAvec l'amélioration continue des exigences de qualité de surface des plaquettes de silicium monocristallin, de nouvelles technologies de meulage sont constamment proposées, telles que le meulage TAIKO, le meulage mécano-chimique, le meulage de polissage et le meulage à disque planétaire.

Rectification à table rotative :

La rectification sur table rotative (ou table rotative) est un procédé de rectification ancien utilisé pour la préparation et l'amincissement des plaquettes de silicium. Son principe est illustré à la figure 1. Les plaquettes de silicium sont fixées sur les ventouses de la table rotative et tournent de manière synchrone, entraînées par celle-ci. Les plaquettes de silicium ne tournent pas autour de leur axe ; la meule est alimentée axialement tout en tournant à grande vitesse, et son diamètre est supérieur à celui de la plaquette de silicium. Il existe deux types de rectification sur table rotative : la rectification frontale en plongée et la rectification frontale tangentielle. Dans cette technique, la largeur de la meule est supérieure au diamètre de la plaquette de silicium, et la broche de la meule avance en continu le long de son axe jusqu'à ce que l'excédent soit traité. La plaquette de silicium est alors entraînée en rotation par la table rotative. Lors du meulage tangentiel frontal, la meule avance le long de sa direction axiale, et la plaquette de silicium tourne en continu sous l'entraînement du disque rotatif, et le meulage est complété par une alimentation alternative (reciprocation) ou une alimentation par fluage (creepfeed).

Figure 1, schéma du principe de rectification à table rotative (face tangentielle)

Comparée à la rectification, la rectification sur table rotative présente les avantages d'un taux d'enlèvement de matière élevé, de faibles dommages de surface et d'une automatisation aisée. Cependant, la zone de rectification active B et l'angle de coupe θ (angle entre le cercle extérieur de la meule et celui de la plaquette de silicium) varient avec la position de coupe de la meule. Cela entraîne une force de rectification instable, rendant difficile l'obtention d'une précision de surface idéale (valeur TTV élevée) et pouvant facilement engendrer des défauts tels que l'affaissement des arêtes. La rectification sur table rotative est principalement utilisée pour l'usinage de plaquettes de silicium monocristallin de moins de 200 mm. L'augmentation de la taille des plaquettes de silicium monocristallin a imposé des exigences plus élevées en matière de précision de surface et de précision de mouvement des équipements. La rectification sur table rotative n'est donc pas adaptée à l'usinage de plaquettes de silicium monocristallin de plus de 300 mm.
Afin d'améliorer l'efficacité de la rectification, les équipements commerciaux de rectification plane tangentielle adoptent généralement une structure à meules multiples. Par exemple, ils sont équipés d'un jeu de meules d'ébauche et d'un jeu de meules de finition, et la table rotative effectue un tour complet pour effectuer successivement la rectification d'ébauche et la rectification de finition. Ce type d'équipement comprend le G-500DS de la société américaine GTI (figure 2).

Figure 2, Équipement de meulage à table rotative G-500DS de la société GTI aux États-Unis

Broyage rotatif de plaquettes de silicium :

Afin de répondre aux besoins de préparation et d'amincissement des plaquettes de silicium de grande taille, et d'obtenir une précision de surface avec une bonne valeur TTV, le chercheur japonais Matsui a proposé en 1988 une méthode de rectification rotative des plaquettes de silicium (rectification en alimentation). Son principe est illustré à la figure 3. La plaquette de silicium monocristallin et la meule diamantée en forme de coupe, fixées sur l'établi, tournent autour de leurs axes respectifs, tandis que la meule est alimentée en continu dans le sens axial. Le diamètre de la meule est supérieur à celui de la plaquette de silicium traitée et sa circonférence passe par le centre de la plaquette. Afin de réduire la force et la chaleur de rectification, la ventouse à vide est généralement taillée en forme convexe ou concave, ou l'angle entre la broche de la meule et l'axe de la ventouse est ajusté afin d'assurer un rectification semi-contact entre la meule et la plaquette de silicium.

Figure 3, Schéma du principe de broyage rotatif des plaquettes de silicium

Comparée à la rectification sur table rotative, la rectification rotative de plaquettes de silicium présente les avantages suivants : 1. La rectification unique d'une seule plaquette permet de traiter des plaquettes de silicium de grande taille, supérieures à 300 mm ; 2. La surface de rectification B et l'angle de coupe θ sont constants, et la force de rectification est relativement stable ; 3. Le réglage de l'angle d'inclinaison entre l'axe de la meule et l'axe de la plaquette de silicium permet de contrôler activement la forme de la surface de la plaquette de silicium monocristallin pour une meilleure précision de la forme de surface. De plus, la surface de rectification et l'angle de coupe θ de la rectification rotative de plaquettes de silicium offrent également les avantages suivants : une rectification à large marge, une détection et un contrôle faciles de l'épaisseur et de la qualité de surface en ligne, une structure compacte, une rectification multi-stations intégrée aisée et une efficacité de rectification élevée.
Afin d'améliorer l'efficacité de la production et de répondre aux besoins des lignes de production de semi-conducteurs, les équipements de meulage commerciaux basés sur le principe du meulage rotatif de plaquettes de silicium adoptent une structure multibroches et multipostes, permettant de réaliser le meulage grossier et fin en un seul chargement et déchargement. Associés à d'autres installations auxiliaires, ils permettent le meulage entièrement automatique de plaquettes de silicium monocristallin, en « séchage/séchage » et « de cassette à cassette ».

Meulage double face :

Lors du traitement des surfaces supérieure et inférieure des plaquettes de silicium par rectification rotative, la pièce doit être retournée et traitée par étapes, ce qui limite son efficacité. De plus, la rectification rotative présente des erreurs de surface (copies) et des marques de meulage (marques de meulage), et il est impossible d'éliminer efficacement les défauts tels que les ondulations et la conicité de la surface de la plaquette de silicium monocristallin après la découpe au fil (multi-saw), comme illustré à la figure 4. Pour remédier à ces défauts, la technologie de rectification double face (doublesidegrinding) est apparue dans les années 1990, dont le principe est illustré à la figure 5. Des pinces réparties symétriquement de chaque côté serrent la plaquette de silicium monocristallin dans la bague de retenue et tournent lentement sous l'effet du rouleau. Une paire de meules diamantées en forme de coupe est disposée de part et d'autre de la plaquette. Entraînées par une broche électrique à palier à air, elles tournent en sens inverse et avancent axialement pour réaliser le meulage double face de la plaquette de silicium monocristallin. Comme le montre la figure, la rectification double face permet d'éliminer efficacement les ondulations et la conicité de la surface d'une plaquette de silicium monocristallin après découpe au fil. Selon le sens de la meule, la rectification double face peut être horizontale ou verticale. La rectification double face horizontale permet de réduire efficacement l'influence de la déformation de la plaquette de silicium due à son poids sur la qualité de la rectification. Elle garantit également des conditions de rectification uniformes des deux côtés et empêche les particules abrasives et les copeaux de rectification de rester à la surface. C'est une méthode de rectification relativement idéale.

Figure 4, « Copie d'erreur » et défauts de marques d'usure lors du meulage rotatif de plaquettes de silicium

Figure 5, schéma du principe de meulage double face

Le tableau 1 compare le meulage et le meulage double face des trois types de plaquettes de silicium monocristallin mentionnés ci-dessus. Le meulage double face est principalement utilisé pour le traitement des plaquettes de silicium inférieures à 200 mm et offre un rendement élevé. Grâce à l'utilisation de meules abrasives fixes, le meulage des plaquettes de silicium monocristallin permet d'obtenir une qualité de surface bien supérieure à celle du meulage double face. Par conséquent, le meulage rotatif et le meulage double face répondent aux exigences de qualité d'usinage des plaquettes de silicium classiques de 300 mm et constituent actuellement les méthodes de planage les plus utilisées. Lors du choix d'une méthode de planage, il est nécessaire de prendre en compte les exigences de diamètre, de qualité de surface et de technologie de polissage de la plaquette de silicium monocristallin. L'amincissement de la face arrière de la plaquette ne peut être réalisé que par un procédé de traitement simple face, comme le meulage rotatif.

Outre le choix de la méthode de rectification des plaquettes de silicium, il est également nécessaire de déterminer des paramètres de procédé pertinents, tels que la pression positive, la granulométrie de la meule, le liant de la meule, la vitesse de rotation de la meule, la vitesse de rotation de la plaquette de silicium, la viscosité et le débit du fluide de rectification, etc., afin de déterminer un procédé approprié. Généralement, un procédé de rectification segmenté comprenant une rectification d'ébauche, une rectification de semi-finition, une rectification de finition, une rectification sans étincelles et un usinage lent est utilisé pour obtenir des plaquettes de silicium monocristallin présentant une efficacité d'usinage élevée, une planéité de surface élevée et un faible endommagement de surface.