Kāpēc nepieciešama retināšana?

Aizmugurējā procesa posmāvafele (silīcija vafele(ar shēmām priekšpusē) pirms sekojošās sadalīšanas, metināšanas un iepakošanas ir jāatšķaida aizmugurē, lai samazinātu korpusa montāžas augstumu, samazinātu mikroshēmas korpusa tilpumu, uzlabotu mikroshēmas termiskās difūzijas efektivitāti, elektrisko veiktspēju, mehāniskās īpašības un samazinātu sadalīšanas apjomu. Aizmugurējās slīpēšanas priekšrocības ir augsta efektivitāte un zemas izmaksas. Tā ir aizstājusi tradicionālās mitrās kodināšanas un jonu kodināšanas procesus, kļūstot par vissvarīgāko aizmugures retināšanas tehnoloģiju.

Atšķaidītā vafele

Kā tievēt?

Vafeļu retināšanas galvenais process tradicionālajā iepakošanas procesā

Konkrētie soļivafeleRetināšanas procesā apstrādājamā plāksne tiek savienota ar retināšanas plēvi, un pēc tam retināšanas plēvi un uz tās esošo mikroshēmu ar vakuuma palīdzību adsorbē uz porainā keramikas plāksnītes galda, pielāgo kausveida dimanta slīpripas darba virsmas iekšējo un ārējo apļveida laiviņas centra līniju silīcija plāksnītes centram, un silīcija plāksne un slīpripa griežas ap attiecīgajām asīm griešanas slīpēšanai. Slīpēšana ietver trīs posmus: rupjo slīpēšanu, smalko slīpēšanu un pulēšanu.

No vafeļu rūpnīcas iznākošā plāksne tiek slīpēta ar pretējo slīpēšanas metodi, lai tā būtu plāna līdz iepakošanai nepieciešamajam biezumam. Slīpējot plāksni, priekšpusē (aktīvajā zonā) ir jāuzliek lente, lai aizsargātu shēmas laukumu, un vienlaikus tiek slīpēta aizmugurējā puse. Pēc slīpēšanas noņem lenti un izmēra biezumu.
Silīcija vafeļu sagatavošanā veiksmīgi pielietotie slīpēšanas procesi ietver rotācijas galda slīpēšanu,silīcija vafelerotācijas slīpēšana, divpusēja slīpēšana utt. Līdz ar monokristāla silīcija plākšņu virsmas kvalitātes prasību tālāku uzlabošanu pastāvīgi tiek piedāvātas jaunas slīpēšanas tehnoloģijas, piemēram, TAIKO slīpēšana, ķīmiski mehāniskā slīpēšana, pulēšanas slīpēšana un planetārā diska slīpēšana.

Rotējošā galda slīpēšana:

Rotējošā galda slīpēšana (rotējošā galda slīpēšana) ir agrīns slīpēšanas process, ko izmanto silīcija plākšņu sagatavošanā un retināšanā. Tās princips ir parādīts 1. attēlā. Silīcija plāksnītes ir piestiprinātas pie rotējošā galda piesūcekņiem un rotē sinhroni, pateicoties rotējošajam galdam. Pašas silīcija plāksnītes negriežas ap savu asi; slīpripa tiek padota aksiāli, rotējot lielā ātrumā, un slīpripas diametrs ir lielāks nekā silīcija plāksnītes diametrs. Ir divu veidu rotējošā galda slīpēšana: virsmas iegremdēšanas slīpēšana un virsmas tangenciālā slīpēšana. Virsmas iegremdēšanas slīpripas platums ir lielāks nekā silīcija plāksnītes diametrs, un slīpripas vārpsta nepārtraukti padodas savā aksiālajā virzienā, līdz tiek apstrādāts liekais materiāls, un pēc tam silīcija plāksne tiek rotēta zem rotējošā galda piedziņas; virsmas tangenciālajā slīpēšanā slīpripa tiek padota savā aksiālajā virzienā, un silīcija plāksne tiek nepārtraukti rotēta zem rotējošā diska piedziņas, un slīpēšana tiek pabeigta ar virzuļpadevi (reciprokpadevi) vai šļūdes padevi (rāpojošu padevi).

1. attēls, rotējošā galda slīpēšanas (virsmas tangenciālā) principa shematiska diagramma

Salīdzinot ar slīpēšanas metodi, rotējošā galda slīpēšanai ir tādas priekšrocības kā augsts noņemšanas ātrums, nelieli virsmas bojājumi un vienkārša automatizācija. Tomēr faktiskā slīpēšanas platība (aktīvā slīpēšana) B un griešanas leņķis θ (leņķis starp slīpripas ārējo apli un silīcija plāksnes ārējo apli) slīpēšanas procesā mainās līdz ar slīpripas griešanas pozīcijas izmaiņām, kā rezultātā slīpēšanas spēks ir nestabils, apgrūtinot ideālas virsmas precizitātes (augsta TTV vērtība) iegūšanu un viegli izraisot defektus, piemēram, malu sabrukšanu un malu deformāciju. Rotējošā galda slīpēšanas tehnoloģija galvenokārt tiek izmantota monokristāla silīcija plākšņu apstrādei, kuru izmērs ir mazāks par 200 mm. Monokristāla silīcija plākšņu izmēra palielināšanās ir izvirzījusi augstākas prasības iekārtas darbagalda virsmas precizitātei un kustības precizitātei, tāpēc rotējošā galda slīpēšana nav piemērota monokristāla silīcija plākšņu slīpēšanai, kuru izmērs pārsniedz 300 mm.
Lai uzlabotu slīpēšanas efektivitāti, komerciālās plaknes tangenciālās slīpēšanas iekārtas parasti izmanto vairāku slīpripu struktūru. Piemēram, iekārta ir aprīkota ar rupjās slīpēšanas ripu komplektu un smalkās slīpēšanas ripu komplektu, un rotējošais galds griežas vienā aplī, lai pēc kārtas veiktu rupjo slīpēšanu un smalko slīpēšanu. Šāda veida iekārtas ietver American GTI Company G-500DS (2. attēls).

2. attēls, GTI Company G-500DS rotējošā galda slīpēšanas iekārta Amerikas Savienotajās Valstīs

Silīcija vafeļu rotācijas slīpēšana:

Lai apmierinātu liela izmēra silīcija plākšņu sagatavošanas un retināšanas apstrādes vajadzības, kā arī iegūtu virsmas precizitāti ar labu TTV vērtību, 1988. gadā japāņu zinātnieks Matsui ierosināja silīcija plākšņu rotācijas slīpēšanas (slīpēšanas ar padevi) metodi. Tās princips ir parādīts 3. attēlā. Uz darbagalda adsorbētais monokristāla silīcija plāksne un kausveida dimanta slīpripa rotē ap to attiecīgajām asīm, un slīpripa tiek nepārtraukti padota aksiālajā virzienā vienlaikus. Slīpripas diametrs ir lielāks par apstrādātās silīcija plāksnes diametru, un tās apkārtmērs iet caur silīcija plāksnes centru. Lai samazinātu slīpēšanas spēku un slīpēšanas siltumu, vakuuma piesūcekni parasti apgriež izliektā vai ieliektā formā vai arī slīpripas vārpstas un piesūcekņa vārpstas asi regulē leņķi, lai nodrošinātu puskontakta slīpēšanu starp slīpripu un silīcija plāksni.

3. attēls. Silīcija vafeļu rotācijas slīpēšanas principa shematiska diagramma

Salīdzinot ar rotācijas galda slīpēšanu, silīcija vafeļu rotācijas slīpēšanai ir šādas priekšrocības: ① Vienreizēja vienas vafeles slīpēšana var apstrādāt liela izmēra silīcija vafeles, kuru diametrs pārsniedz 300 mm; ② Faktiskais slīpēšanas laukums B un griešanas leņķis θ ir nemainīgi, un slīpēšanas spēks ir relatīvi stabils; ③ Pielāgojot slīpēšanas leņķi starp slīpripas asi un silīcija vafeles asi, var aktīvi kontrolēt monokristāla silīcija vafeles virsmas formu, lai iegūtu labāku virsmas formas precizitāti. Turklāt silīcija vafeles rotācijas slīpēšanas laukumam un griešanas leņķim θ ir arī tādas priekšrocības kā lielas malas slīpēšana, vienkārša biezuma un virsmas kvalitātes noteikšana un kontrole tiešsaistē, kompakta iekārtas struktūra, vienkārša daudzstaciju integrēta slīpēšana un augsta slīpēšanas efektivitāte.
Lai uzlabotu ražošanas efektivitāti un apmierinātu pusvadītāju ražošanas līniju vajadzības, komerciālās slīpēšanas iekārtas, kuru pamatā ir silīcija vafeļu rotācijas slīpēšanas princips, izmanto daudzvārpstu daudzstaciju struktūru, kas var veikt rupjo slīpēšanu un smalko slīpēšanu vienā iekraušanas un izkraušanas reizē. Apvienojumā ar citām palīgiekārtām tā var realizēt pilnībā automātisku monokristāla silīcija vafeļu slīpēšanu "žāvēšana/žāvēšana" un "no kasetes uz kaseti".

Divpusēja slīpēšana:

Kad silīcija plāksnes rotācijas slīpēšanas iekārta apstrādā silīcija plāksnes augšējo un apakšējo virsmu, sagatave ir jāapgriež un jāveic pakāpeniski, kas ierobežo efektivitāti. Tajā pašā laikā silīcija plāksnes rotācijas slīpēšanas iekārtai ir virsmas kļūdu kopēšana (kopēšana) un slīpēšanas pēdas (slīpēšanas pēdas), un nav iespējams efektīvi noņemt tādus defektus kā viļņošanos un konusveida formu no monokristāla silīcija plāksnes virsmas pēc griešanas ar stiepli (daudzzāģis), kā parādīts 4. attēlā. Lai pārvarētu iepriekš minētos defektus, 20. gadsimta 90. gados parādījās divpusējās slīpēšanas tehnoloģija (doublesidegrinding), un tās princips ir parādīts 5. attēlā. Simetriski abās pusēs izvietotās skavas nostiprina monokristāla silīcija plāksni fiksācijas gredzenā un lēnām rotē, ko darbina veltnis. Abās monokristāla silīcija plāksnes pusēs relatīvi atrodas kausveida dimanta slīpripu pāris. Tos darbina elektriskā vārpsta ar gaisa gultni, tie griežas pretējos virzienos un aksiāli virzās, lai panāktu monokristāla silīcija plāksnes divpusēju slīpēšanu. Kā redzams attēlā, divpusēja slīpēšana var efektīvi noņemt viļņošanos un konusveida formu no monokristāla silīcija plāksnes virsmas pēc griešanas ar stiepli. Atkarībā no slīpripas ass izvietojuma virziena divpusēja slīpēšana var būt horizontāla un vertikāla. Horizontālā divpusējā slīpēšana var efektīvi samazināt silīcija plāksnes deformācijas ietekmi uz slīpēšanas kvalitāti, ko izraisa silīcija plāksnes pašsvars, un ir viegli nodrošināt, ka slīpēšanas procesa apstākļi abās monokristāla silīcija plāksnes pusēs ir vienādi, un abrazīvās daļiņas un slīpēšanas skaidas viegli nepaliek uz monokristāla silīcija plāksnes virsmas. Tā ir samērā ideāla slīpēšanas metode.

4. attēls. "Kļūdas kopēšana" un nodiluma pēdu defekti silīcija vafeļu rotācijas slīpēšanā

5. attēls, divpusējās slīpēšanas principa shematiska diagramma

1. tabulā ir parādīts iepriekš minēto trīs veidu monokristāla silīcija plākšņu slīpēšanas un divpusējās slīpēšanas salīdzinājums. Divpusējo slīpēšanu galvenokārt izmanto silīcija plākšņu apstrādei, kuru biezums ir mazāks par 200 mm, un tai ir augsta plākšņu raža. Pateicoties fiksētu abrazīvu slīpripu izmantošanai, monokristāla silīcija plākšņu slīpēšana var iegūt daudz augstāku virsmas kvalitāti nekā divpusēja slīpēšana. Tādēļ gan silīcija plākšņu rotējošā slīpēšana, gan divpusējā slīpēšana var atbilst galveno 300 mm silīcija plākšņu apstrādes kvalitātes prasībām un pašlaik ir vissvarīgākās saplacināšanas apstrādes metodes. Izvēloties silīcija plākšņu saplacināšanas apstrādes metodi, ir vispusīgi jāņem vērā monokristāla silīcija plākšņu diametra izmēra, virsmas kvalitātes un pulēšanas plākšņu apstrādes tehnoloģijas prasības. Plākšņu aizmugures retināšanai var izvēlēties tikai vienpusēju apstrādes metodi, piemēram, silīcija plākšņu rotējošās slīpēšanas metodi.

Papildus slīpēšanas metodes izvēlei silīcija vafeļu slīpēšanā ir jānosaka arī saprātīgu procesa parametru, piemēram, pozitīvā spiediena, slīpripas graudu izmēra, slīpripas saistvielas, slīpripas ātruma, silīcija vafeļu ātruma, slīpēšanas šķidruma viskozitātes un plūsmas ātruma utt., izvēle, kā arī saprātīga procesa maršruta noteikšana. Parasti segmentētu slīpēšanas procesu, kas ietver rupjo slīpēšanu, pusapstrādes slīpēšanu, apdares slīpēšanu, slīpēšanu bez dzirkstelēm un lēnu pamatni, izmanto, lai iegūtu monokristāla silīcija vafeles ar augstu apstrādes efektivitāti, augstu virsmas līdzenumu un zemu virsmas bojājumu līmeni.