Miért van szükség ritkításra?

A háttérfolyamat szakaszában aostya (szilícium ostya(az előlapon lévő áramkörökkel) a későbbi kockázás, hegesztés és csomagolás előtt hátul vékonyítani kell, hogy csökkentsék a tokozás magasságát, a chip tokozásának térfogatát, javítsák a chip hődiffúziós hatékonyságát, elektromos teljesítményét, mechanikai tulajdonságait, valamint csökkentsék a kockázás mennyiségét. A hátcsiszolás előnyei a nagy hatékonyság és az alacsony költség. Felváltotta a hagyományos nedves maratási és ionmaratási eljárásokat, és a legfontosabb hátvékonyítási technológiává vált.

A vékonyított ostya

Hogyan kell vékonyítani?

Az ostyavékonyítás fő folyamata a hagyományos csomagolási folyamatban

A konkrét lépésekostyaA vékonyítás célja a feldolgozandó ostya rögzítése a vékonyító fóliához, majd vákuum segítségével a vékonyító fóliát és a rajta lévő chipet adszorbeálni a porózus kerámia ostyaasztalhoz, a csésze alakú gyémántcsiszoló kerék munkafelületének belső és külső kör alakú csónak középvonalát a szilícium ostya közepéhez igazítani, majd a szilícium ostya és a csiszolókerék a megfelelő tengelyük körül forogni a bevágó csiszoláshoz. A csiszolás három szakaszból áll: durva csiszolás, finom csiszolás és polírozás.

A wafergyárból kijövő wafert visszaköszörülik, hogy a csomagoláshoz szükséges vastagságra elvékonyítsák. A wafer köszörülésekor ragasztószalagot kell felhelyezni az elejére (aktív terület) az áramköri terület védelme érdekében, a hátoldalt pedig egyidejűleg köszörülik. A köszörülés után eltávolítják a szalagot, és megmérik a vastagságot.
A szilícium ostyák előállításához sikeresen alkalmazott őrlési eljárások közé tartozik a forgóasztalos őrlés,szilícium ostyarotációs köszörülés, kétoldalas köszörülés stb. Az egykristályos szilícium ostyák felületi minőségi követelményeinek további javulásával folyamatosan új köszörülési technológiákat javasolnak, mint például a TAIKO köszörülés, a kémiai mechanikai köszörülés, a polírozó köszörülés és a bolygótárcsás köszörülés.

Forgóasztalos köszörülés:

A forgóasztalos köszörülés (forgóasztalos köszörülés) egy korai köszörülési eljárás, amelyet a szilíciumlapkák előkészítésében és visszavékonyításában alkalmaznak. Elvét az 1. ábra mutatja. A szilíciumlapkák a forgóasztal tapadókorongjaira vannak rögzítve, és a forgóasztal hajtja őket szinkronban. Maguk a szilíciumlapkák nem forognak a tengelyük körül; a köszörűkorongot nagy sebességgel axiálisan adagolják, és a köszörűkorong átmérője nagyobb, mint a szilíciumlapka átmérője. A forgóasztalos köszörülésnek két típusa van: a süllyesztőköszörülés és a síktangenciális köszörülés. A síkban süllyesztőköszörülésnél a köszörűkorong szélessége nagyobb, mint a szilíciumlapka átmérője, és a köszörűkorong orsója folyamatosan adagol a tengelyirányában, amíg a felesleg feldolgozásra nem kerül, majd a szilíciumlapkát a forgóasztal hajtása alatt forgatják; a síkban tangenciális köszörülésnél a köszörűkorong a tengelyirányában adagol, és a szilíciumlapkát a forgó tárcsa hajtása alatt folyamatosan forgatják, és a köszörülést oda-vissza adagolás (reciprok) vagy kúszó adagolás (kúszó adagolás) fejezi be.

1. ábra, a forgóasztalos köszörülés (felület tangenciális) elvének vázlatos rajza

A köszörülési módszerrel összehasonlítva a forgóasztalos köszörülés előnyei a magas anyagleválasztási sebesség, a kis felületi károsodás és a könnyű automatizálás. Azonban a tényleges köszörülési terület (aktív köszörülés) B és a bevágási szög θ (a köszörűkorong külső köre és a szilíciumlapka külső köre közötti szög) a köszörülési folyamat során a köszörűkorong vágási helyzetének változásával változik, ami instabil köszörülési erőt eredményez, megnehezítve az ideális felületi pontosság (magas TTV-érték) elérését, és könnyen okozhat hibákat, például élletörést és élletörést. A forgóasztalos köszörülési technológiát főként 200 mm alatti egykristályos szilíciumlapkák megmunkálására használják. Az egykristályos szilíciumlapkák méretének növekedése magasabb követelményeket támasztott a berendezés munkapadjának felületi pontosságával és mozgáspontosságával szemben, ezért a forgóasztalos köszörülés nem alkalmas 300 mm feletti egykristályos szilíciumlapkák köszörülésére.
A köszörülési hatékonyság javítása érdekében a kereskedelmi forgalomban kapható sík tangenciális köszörűberendezések általában több köszörűkorong-szerkezetet alkalmaznak. Például a berendezés egy durva köszörűkorong-készlettel és egy finom köszörűkorong-készlettel van felszerelve, és a forgóasztal egy kört forog, hogy felváltva elvégezze a durva köszörülést és a finom köszörülést. Az ilyen típusú berendezések közé tartozik az amerikai GTI Company G-500DS gépe (2. ábra).

2. ábra, a GTI Company G-500DS forgóasztalos köszörűberendezése az Egyesült Államokban

Szilíciumlapka rotációs csiszolása:

A nagyméretű szilíciumlapkák előkészítésének és visszahígításának igényeinek kielégítése, valamint a jó TTV-értékkel járó felületi pontosság elérése érdekében 1988-ban Matsui japán tudós javasolt egy szilíciumlapka forgó köszörülési (előtolásos köszörülési) módszert. Elvét a 3. ábra mutatja. A munkapadon adszorbeált egykristályos szilíciumlapka és a csésze alakú gyémántköszörűkorong a megfelelő tengelyük körül forog, és a köszörűkorongot egyidejűleg folyamatosan axiális irányban adagolják. Ezek közül a köszörűkorong átmérője nagyobb, mint a feldolgozott szilíciumlapka átmérője, és kerülete áthalad a szilíciumlapka közepén. Az őrlőerő és a köszörülési hő csökkentése érdekében a vákuumos tapadókorongot általában konvex vagy konkáv alakúra vágják, vagy a köszörűkorong orsója és a tapadókorong orsótengelye közötti szöget úgy állítják be, hogy a köszörűkorong és a szilíciumlapka között félig érintkező köszörülés legyen.

3. ábra: A szilíciumlapka forgócsiszoló elvének vázlatos rajza

A forgóasztalos köszörüléssel összehasonlítva a szilíciumlapka forgóköszörülésének a következő előnyei vannak: ① Az egyszeri, egylapos köszörüléssel nagyméretű, 300 mm-nél nagyobb szilíciumlapkák is feldolgozhatók; ② A tényleges köszörülési terület (B) és a vágási szög (θ) állandó, a köszörülési erő pedig viszonylag stabil; ③ A köszörűkorong tengelye és a szilíciumlapka tengelye közötti dőlésszög beállításával az egykristályos szilíciumlapka felületének alakja aktívan szabályozható a felületi alak pontosságának javítása érdekében. Ezenkívül a szilíciumlapka forgóköszörülésének köszörülési területe és vágási szöge (θ) a nagy margójú köszörülés, a könnyű online vastagság- és felületminőség-érzékelés és -szabályozás, a kompakt berendezés felépítése, az egyszerű többállomásos integrált köszörülés és a magas köszörülési hatékonyság is előnyös.
A termelési hatékonyság javítása és a félvezető gyártósorok igényeinek kielégítése érdekében a szilíciumlapka forgócsiszoló elvén működő kereskedelmi csiszolóberendezések többorsós, többállomásos szerkezetet alkalmaznak, amely egyetlen be- és kirakodással képes elvégezni a durva csiszolást és a finom csiszolást. Más kiegészítő berendezésekkel kombinálva lehetővé teszi az egykristályos szilíciumlapkák teljesen automatikus csiszolását "be- és kiszárítás" és "kazettáról kazettára" üzemmódban.

Kétoldalas csiszolás:

Amikor a szilíciumlapka forgócsiszolója a szilíciumlapka felső és alsó felületét megmunkálja, a munkadarabot lépésekben kell megfordítani és elvégezni, ami korlátozza a hatékonyságot. Ugyanakkor a szilíciumlapka forgócsiszolója felületi hibákat másol (másolás) és csiszolási nyomokat (csiszolásnyom) okoz, és lehetetlen hatékonyan eltávolítani az olyan hibákat, mint a hullámosság és a kúposság az egykristályos szilíciumlapka felületén a huzalvágás (többfűrészes) után, ahogy az a 4. ábrán is látható. A fenti hibák kiküszöbölésére az 1990-es években jelent meg a kétoldalas csiszolási technológia (duplaoldalas csiszolás), amelynek elvét az 5. ábra mutatja. A mindkét oldalon szimmetrikusan elosztott szorítók a rögzítőgyűrűben rögzítik az egykristályos szilíciumlapkát, és a görgő hajtásával lassan forognak. Az egykristályos szilíciumlapka mindkét oldalán viszonylagosan elhelyezkedő, csésze alakú gyémántcsiszoló kerékpárok. A légcsapágyas elektromos orsó által hajtva, ellentétes irányban forognak és axiálisan adagolnak, hogy elérjék az egykristályos szilíciumlapka kétoldalas csiszolását. Amint az ábrán látható, a kétoldalas csiszolás hatékonyan eltávolítja a hullámosságot és a kúposságot az egykristályos szilíciumlapka felületén a huzalvágás után. A csiszolókorong tengelyének elrendezési irányától függően a kétoldalas csiszolás lehet vízszintes és függőleges. Ezek közül a vízszintes kétoldalas csiszolás hatékonyan csökkentheti a szilíciumlapka önsúlya által okozott szilíciumlapka deformációjának a csiszolási minőségre gyakorolt hatását, és könnyen biztosítható, hogy az egykristályos szilíciumlapka mindkét oldalán azonos csiszolási folyamatfeltételek legyenek, és a csiszolórészecskék és a csiszolóforgácsok ne maradjanak könnyen az egykristályos szilíciumlapka felületén. Ez egy viszonylag ideális csiszolási módszer.

4. ábra: „Hibamásolás” és kopási hibák a szilíciumlapka rotációs köszörülésénél

5. ábra, a kétoldalas csiszolás elvének vázlatos rajza

Az 1. táblázat a fenti három típusú egykristályos szilícium ostya csiszolásának és kétoldalas csiszolásának összehasonlítását mutatja. A kétoldalas csiszolást főként 200 mm alatti szilícium ostyák feldolgozásához használják, és magas ostyahozamot biztosít. A fix abrazív köszörűkorongok használatának köszönhetően az egykristályos szilícium ostyák csiszolása sokkal jobb felületi minőséget eredményezhet, mint a kétoldalas csiszolás. Ezért mind a szilícium ostya forgócsiszolása, mind a kétoldalas csiszolása megfelel a hagyományos 300 mm-es szilícium ostyák feldolgozási minőségi követelményeinek, és jelenleg a legfontosabb lapítási feldolgozási módszerek. A szilícium ostya lapítási feldolgozási módszerének kiválasztásakor átfogóan figyelembe kell venni az egykristályos szilícium ostya átmérőjének, felületi minőségének és polírozási ostyafeldolgozási technológiájának követelményeit. Az ostya hátsó elvékonyításához csak egyoldalas feldolgozási módszer, például szilícium ostya forgócsiszolási módszer választható.

A szilíciumlapkák őrlésének őrlési módszerének kiválasztása mellett meg kell határozni az ésszerű folyamatparaméterek, például a pozitív nyomás, a köszörűkorong szemcsemérete, a köszörűkorong kötőanyaga, a köszörűkorong sebessége, a szilíciumlapkák sebessége, az őrlőfolyadék viszkozitása és áramlási sebessége stb. kiválasztását, és meg kell határozni egy ésszerű folyamatútvonalat. Általában egy szegmentált köszörülési folyamatot alkalmaznak, amely magában foglalja a durva köszörülést, az elősimító köszörülést, a simító köszörülést, a szikramentes köszörülést és a lassú hátolást, hogy nagy feldolgozási hatékonyságú, nagy felületi síkkőségű és alacsony felületi károsodású egykristályos szilíciumlapokat kapjanak.