Mengapa perlu penipisan?

Dalam peringkat proses bahagian belakang,wafer (wafer silikondengan litar di bahagian hadapan) perlu dinipiskan di bahagian belakang sebelum pemotongan dadu, kimpalan dan pembungkusan berikutnya untuk mengurangkan ketinggian pemasangan pakej, mengurangkan isipadu pakej cip, meningkatkan kecekapan resapan haba cip, prestasi elektrik, sifat mekanikal dan mengurangkan jumlah pemotongan dadu. Pengisaran belakang mempunyai kelebihan kecekapan tinggi dan kos rendah. Ia telah menggantikan proses pengukiran basah dan pengukiran ion tradisional untuk menjadi teknologi penipisan belakang yang paling penting.

Wafer yang dinipiskan

Macam mana nak kurus?

Proses utama penipisan wafer dalam proses pembungkusan tradisional

Langkah-langkah khusus bagiwaferPenipisan adalah untuk mengikat wafer yang akan diproses pada filem penipisan, dan kemudian menggunakan vakum untuk menyerap filem penipisan dan cip padanya pada meja wafer seramik berliang, melaraskan garisan tengah bot bulat dalam dan luar permukaan kerja roda pengisar berlian berbentuk cawan ke tengah wafer silikon, dan wafer silikon serta roda pengisar berputar di sekitar paksi masing-masing untuk pengisaran pemotongan. Pengisaran merangkumi tiga peringkat: pengisaran kasar, pengisaran halus dan penggilapan.

Wafer yang keluar dari kilang wafer dikisar semula untuk menipiskan wafer kepada ketebalan yang diperlukan untuk pembungkusan. Semasa mengisar wafer, pita perlu diletakkan pada bahagian hadapan (Kawasan Aktif) untuk melindungi kawasan litar, dan bahagian belakang dikisar pada masa yang sama. Selepas mengisar, tanggalkan pita dan ukur ketebalannya.
Proses pengisaran yang telah berjaya digunakan untuk penyediaan wafer silikon termasuk pengisaran meja putar,wafer silikonpengisaran putaran, pengisaran dua sisi, dan sebagainya. Dengan peningkatan selanjutnya terhadap keperluan kualiti permukaan wafer silikon kristal tunggal, teknologi pengisaran baharu sentiasa dicadangkan, seperti pengisaran TAIKO, pengisaran mekanikal kimia, pengisaran penggilapan dan pengisaran cakera planet.

Pengisaran meja putar:

Pengisaran meja putar (pengisaran meja putar) ialah proses pengisaran awal yang digunakan dalam penyediaan wafer silikon dan penipisan belakang. Prinsipnya ditunjukkan dalam Rajah 1. Wafer silikon dipasang pada cawan sedutan meja berputar, dan berputar secara serentak didorong oleh meja berputar. Wafer silikon itu sendiri tidak berputar di sekitar paksinya; roda pengisaran disuap secara paksi semasa berputar pada kelajuan tinggi, dan diameter roda pengisaran lebih besar daripada diameter wafer silikon. Terdapat dua jenis pengisaran meja putar: pengisaran terjun muka dan pengisaran tangen muka. Dalam pengisaran terjun muka, lebar roda pengisaran lebih besar daripada diameter wafer silikon, dan gelendong roda pengisaran makan secara berterusan sepanjang arah paksinya sehingga lebihan diproses, dan kemudian wafer silikon diputar di bawah pemacu meja putar; dalam pengisaran tangen muka, roda pengisaran makan sepanjang arah paksinya, dan wafer silikon diputar secara berterusan di bawah pemacu cakera berputar, dan pengisaran diselesaikan dengan penyuapan salingan (salingan) atau penyuapan rayapan (suapan rayapan).

Rajah 1, gambarajah skematik prinsip pengisaran meja putar (muka tangen)

Berbanding dengan kaedah pengisaran, pengisaran meja putar mempunyai kelebihan kadar penyingkiran yang tinggi, kerosakan permukaan yang kecil, dan automasi yang mudah. Walau bagaimanapun, kawasan pengisaran sebenar (pengisaran aktif) B dan sudut pemotongan θ (sudut antara bulatan luar roda pengisaran dan bulatan luar wafer silikon) dalam proses pengisaran berubah dengan perubahan kedudukan pemotongan roda pengisaran, mengakibatkan daya pengisaran yang tidak stabil, menjadikannya sukar untuk mendapatkan ketepatan permukaan yang ideal (nilai TTV yang tinggi), dan mudah menyebabkan kecacatan seperti keruntuhan tepi dan keruntuhan tepi. Teknologi pengisaran meja putar terutamanya digunakan untuk pemprosesan wafer silikon kristal tunggal di bawah 200mm. Peningkatan saiz wafer silikon kristal tunggal telah mengemukakan keperluan yang lebih tinggi untuk ketepatan permukaan dan ketepatan gerakan meja kerja peralatan, jadi pengisaran meja putar tidak sesuai untuk pengisaran wafer silikon kristal tunggal di atas 300mm.
Untuk meningkatkan kecekapan pengisaran, peralatan pengisaran tangen satah komersial biasanya menggunakan struktur roda berbilang pengisaran. Contohnya, satu set roda pengisaran kasar dan satu set roda pengisaran halus dilengkapi pada peralatan tersebut, dan meja putar berputar satu bulatan untuk melengkapkan pengisaran kasar dan pengisaran halus secara bergilir-gilir. Peralatan jenis ini termasuk G-500DS Syarikat GTI Amerika (Rajah 2).

Rajah 2, peralatan pengisaran meja putar G-500DS Syarikat GTI di Amerika Syarikat

Pengisaran putaran wafer silikon:

Untuk memenuhi keperluan penyediaan wafer silikon bersaiz besar dan pemprosesan penipisan belakang, dan mendapatkan ketepatan permukaan dengan nilai TTV yang baik. Pada tahun 1988, sarjana Jepun Matsui mencadangkan kaedah pengisaran putaran wafer silikon (pengisaran dalam suapan). Prinsipnya ditunjukkan dalam Rajah 3. Wafer silikon kristal tunggal dan roda pengisaran berlian berbentuk cawan yang terserap di atas meja kerja berputar di sekitar paksi masing-masing, dan roda pengisaran terus disuap sepanjang arah paksi pada masa yang sama. Antaranya, diameter roda pengisaran adalah lebih besar daripada diameter wafer silikon yang diproses, dan lilitannya melalui pusat wafer silikon. Untuk mengurangkan daya pengisaran dan mengurangkan haba pengisaran, cawan sedutan vakum biasanya dipotong menjadi bentuk cembung atau cekung atau sudut antara gelendong roda pengisaran dan paksi gelendong cawan sedutan diselaraskan untuk memastikan pengisaran separa sentuh antara roda pengisaran dan wafer silikon.

Rajah 3, Gambarajah skematik prinsip pengisaran putar wafer silikon

Berbanding dengan pengisaran meja putar, pengisaran putar wafer silikon mempunyai kelebihan berikut: ① Pengisaran wafer tunggal sekali pakai boleh memproses wafer silikon bersaiz besar melebihi 300mm; ② Kawasan pengisaran sebenar B dan sudut pemotongan θ adalah malar, dan daya pengisaran agak stabil; ③ Dengan melaraskan sudut kecondongan antara paksi roda pengisaran dan paksi wafer silikon, bentuk permukaan wafer silikon kristal tunggal boleh dikawal secara aktif untuk mendapatkan ketepatan bentuk permukaan yang lebih baik. Di samping itu, kawasan pengisaran dan sudut pemotongan θ bagi pengisaran putar wafer silikon juga mempunyai kelebihan pengisaran margin yang besar, pengesanan dan kawalan ketebalan dan kualiti permukaan dalam talian yang mudah, struktur peralatan yang padat, pengisaran bersepadu berbilang stesen yang mudah, dan kecekapan pengisaran yang tinggi.
Untuk meningkatkan kecekapan pengeluaran dan memenuhi keperluan barisan pengeluaran semikonduktor, peralatan pengisaran komersial berdasarkan prinsip pengisaran berputar wafer silikon menggunakan struktur berbilang stesen berbilang spindel, yang boleh menyelesaikan pengisaran kasar dan pengisaran halus dalam satu pemuatan dan pemunggahan. Digabungkan dengan kemudahan tambahan lain, ia boleh merealisasikan pengisaran automatik sepenuhnya wafer silikon kristal tunggal "pengeringan masuk/pengeringan keluar" dan "kaset ke kaset".

Pengisaran dua sisi:

Apabila pengisaran putar wafer silikon memproses permukaan atas dan bawah wafer silikon, bahan kerja perlu dibalikkan dan dijalankan secara berperingkat, yang mengehadkan kecekapan. Pada masa yang sama, pengisaran putar wafer silikon mempunyai ralat permukaan yang disalin (disalin) dan tanda pengisaran (tanda pengisaran), dan mustahil untuk menghapuskan kecacatan seperti kealunan dan tirus pada permukaan wafer silikon kristal tunggal selepas pemotongan dawai (gergaji berbilang), seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 4. Untuk mengatasi kecacatan di atas, teknologi pengisaran dua sisi (pengisaran dua sisi) muncul pada tahun 1990-an, dan prinsipnya ditunjukkan dalam Rajah 5. Pengapit diagihkan secara simetri pada kedua-dua belah dengan mengapit wafer silikon kristal tunggal dalam cincin penahan dan berputar perlahan-lahan yang didorong oleh penggelek. Sepasang roda pengisaran berlian berbentuk cawan terletak secara relatif di kedua-dua belah wafer silikon kristal tunggal. Didorong oleh gelendong elektrik galas udara, ia berputar dalam arah yang bertentangan dan memberi makan secara paksi untuk mencapai pengisaran dua sisi wafer silikon kristal tunggal. Seperti yang dapat dilihat daripada rajah tersebut, pengisaran dua sisi boleh menghilangkan kekasaran dan kerucutan pada permukaan wafer silikon kristal tunggal selepas pemotongan dawai dengan berkesan. Mengikut arah susunan paksi roda pengisaran, pengisaran dua sisi boleh dilakukan secara mendatar dan menegak. Antaranya, pengisaran dua sisi mendatar boleh mengurangkan pengaruh ubah bentuk wafer silikon yang disebabkan oleh berat mati wafer silikon terhadap kualiti pengisaran dengan berkesan, dan mudah untuk memastikan bahawa keadaan proses pengisaran pada kedua-dua belah wafer silikon kristal tunggal adalah sama, dan zarah-zarah kasar dan serpihan pengisaran tidak mudah untuk kekal pada permukaan wafer silikon kristal tunggal. Ia adalah kaedah pengisaran yang agak ideal.

Rajah 4, "Salinan ralat" dan kecacatan tanda haus dalam pengisaran putaran wafer silikon

Rajah 5, gambarajah skematik prinsip pengisaran dua sisi

Jadual 1 menunjukkan perbandingan antara pengisaran dan pengisaran dua sisi bagi tiga jenis wafer silikon kristal tunggal di atas. Pengisaran dua sisi terutamanya digunakan untuk pemprosesan wafer silikon di bawah 200mm, dan mempunyai hasil wafer yang tinggi. Disebabkan penggunaan roda pengisaran kasar tetap, pengisaran wafer silikon kristal tunggal boleh memperoleh kualiti permukaan yang jauh lebih tinggi daripada pengisaran dua sisi. Oleh itu, kedua-dua pengisaran putar wafer silikon dan pengisaran dua sisi boleh memenuhi keperluan kualiti pemprosesan wafer silikon 300mm arus perdana, dan kini merupakan kaedah pemprosesan perataan yang paling penting. Apabila memilih kaedah pemprosesan perataan wafer silikon, adalah perlu untuk mempertimbangkan secara komprehensif keperluan saiz diameter, kualiti permukaan, dan teknologi pemprosesan wafer penggilap wafer silikon kristal tunggal. Penipisan belakang wafer hanya boleh memilih kaedah pemprosesan satu sisi, seperti kaedah pengisaran putar wafer silikon.

Selain memilih kaedah pengisaran dalam pengisaran wafer silikon, pemilihan parameter proses yang munasabah seperti tekanan positif, saiz butiran roda pengisaran, pengikat roda pengisaran, kelajuan roda pengisaran, kelajuan wafer silikon, kelikatan dan kadar aliran bendalir pengisaran, dan sebagainya juga perlu ditentukan, dan juga laluan proses yang munasabah. Biasanya, proses pengisaran bersegmen termasuk pengisaran kasar, pengisaran separa kemasan, pengisaran kemasan, pengisaran bebas percikan api dan sokongan perlahan digunakan untuk mendapatkan wafer silikon kristal tunggal dengan kecekapan pemprosesan yang tinggi, kerataan permukaan yang tinggi dan kerosakan permukaan yang rendah.