Por que é necessário desbaste?

Na fase de processo de back-end, obolacha (wafer de silício(com circuitos na frente) precisa ser desbastado na parte traseira antes do corte, soldagem e embalagem subsequentes para reduzir a altura de montagem do pacote, reduzir o volume do chip, melhorar a eficiência de difusão térmica do chip, o desempenho elétrico, as propriedades mecânicas e reduzir a quantidade de cortes. A retificação traseira apresenta as vantagens de alta eficiência e baixo custo. Substituiu os processos tradicionais de gravação úmida e gravação iônica, tornando-se a tecnologia de desbastamento traseira mais importante.

A bolacha diluída

Como emagrecer?

Processo principal de afinamento de wafers no processo de embalagem tradicional

As etapas específicas debolachaO desbaste consiste em unir a pastilha a ser processada à película de desbaste e, em seguida, adsorver a película de desbaste e o chip contido nela à mesa de pastilha cerâmica porosa, utilizando vácuo. As linhas centrais circulares interna e externa da superfície de trabalho da roda de desbaste diamantada em formato de copo são ajustadas ao centro da pastilha de silício, e a pastilha de silício e a roda de desbaste giram em torno de seus respectivos eixos para o desbaste por corte. O desbaste inclui três etapas: desbaste grosseiro, desbaste fino e polimento.

O wafer que sai da fábrica de wafers é retificado para afinar o wafer até a espessura necessária para o empacotamento. Ao retificar o wafer, é necessário aplicar fita adesiva na parte frontal (Área Ativa) para proteger a área do circuito, e a parte traseira é retificada simultaneamente. Após a retificação, remova a fita adesiva e meça a espessura.
Os processos de moagem que foram aplicados com sucesso na preparação de wafers de silício incluem moagem de mesa rotativa,wafer de silícioretificação rotativa, retificação dupla face, etc. Com a melhoria contínua dos requisitos de qualidade de superfície de wafers de silício monocristalino, novas tecnologias de retificação são constantemente propostas, como retificação TAIKO, retificação química mecânica, retificação de polimento e retificação de disco planetário.

Moagem de mesa rotativa:

A retificação de mesa rotativa (retificação de mesa rotativa) é um processo de retificação inicial usado na preparação de wafers de silício e no desbaste reverso. Seu princípio é mostrado na Figura 1. Os wafers de silício são fixados nas ventosas da mesa rotativa e giram sincronizadamente acionados pela mesa rotativa. Os wafers de silício em si não giram em torno de seu eixo; a roda de retificação é alimentada axialmente enquanto gira em alta velocidade, e o diâmetro da roda de retificação é maior que o diâmetro da pastilha de silício. Existem dois tipos de retificação de mesa rotativa: retificação de mergulho frontal e retificação tangencial frontal. Na retificação de mergulho frontal, a largura da roda de retificação é maior que o diâmetro da pastilha de silício, e o eixo da roda de retificação alimenta continuamente ao longo de sua direção axial até que o excesso seja processado, e então a pastilha de silício é girada sob o acionamento da mesa rotativa; na retificação tangencial de face, a roda de retificação avança ao longo de sua direção axial, e a pastilha de silício é continuamente girada sob o acionamento do disco giratório, e a retificação é concluída por alimentação recíproca (reciprocação) ou alimentação lenta (creepfeed).

Figura 1, diagrama esquemático do princípio de retificação de mesa rotativa (face tangencial)

Comparado ao método de retificação, o retificador de mesa rotativa apresenta as vantagens de alta taxa de remoção, menor dano superficial e fácil automação. No entanto, a área de retificação real (retificação ativa) B e o ângulo de corte θ (o ângulo entre o círculo externo do rebolo e o círculo externo do wafer de silício) no processo de retificação mudam com a mudança da posição de corte do rebolo, resultando em uma força de retificação instável, dificultando a obtenção da precisão ideal da superfície (alto valor de TTV) e causando facilmente defeitos como colapso da borda e colapso da borda. A tecnologia de retificação de mesa rotativa é usada principalmente para o processamento de wafers de silício monocristalinos abaixo de 200 mm. O aumento no tamanho dos wafers de silício monocristalinos impôs requisitos mais elevados para a precisão da superfície e a precisão de movimento da bancada do equipamento, portanto, o retificador de mesa rotativa não é adequado para a retificação de wafers de silício monocristalinos acima de 300 mm.
Para melhorar a eficiência da retificação, os equipamentos comerciais de retificação tangencial plana geralmente adotam uma estrutura de rebolo múltiplo. Por exemplo, um conjunto de rebolos de desbaste e um conjunto de rebolos de desbaste fino são instalados no equipamento, e a mesa rotativa gira um círculo para completar a retificação de desbaste e a retificação fina sucessivamente. Este tipo de equipamento inclui o G-500DS da empresa americana GTI (Figura 2).

Figura 2, equipamento de retificação de mesa rotativa G-500DS da GTI Company nos Estados Unidos

Moagem rotativa de wafer de silício:

Para atender às necessidades de preparação de wafers de silício de grande porte e processamento de afinamento reverso, e obter precisão de superfície com bom valor de TTV, em 1988, o pesquisador japonês Matsui propôs um método de retificação rotacional de wafers de silício (retificação in-feed). Seu princípio é mostrado na Figura 3. O wafer de silício monocristalino e o rebolo diamantado em forma de copo adsorvidos na bancada giram em torno de seus respectivos eixos, e o rebolo é continuamente alimentado ao longo da direção axial ao mesmo tempo. Entre eles, o diâmetro do rebolo é maior que o diâmetro do wafer de silício processado, e sua circunferência passa pelo centro do wafer de silício. Para reduzir a força de retificação e o calor de retificação, a ventosa a vácuo é geralmente aparada em um formato convexo ou côncavo, ou o ângulo entre o eixo do rebolo e o eixo do eixo da ventosa é ajustado para garantir a retificação de semicontato entre o rebolo e o wafer de silício.

Figura 3, Diagrama esquemático do princípio de moagem rotativa de wafer de silício

Comparada à retificação de mesa rotativa, a retificação rotativa de wafer de silício apresenta as seguintes vantagens: ① A retificação única de wafer pode processar wafers de silício de grandes dimensões acima de 300 mm; ② A área de retificação real B e o ângulo de corte θ são constantes e a força de retificação é relativamente estável; ③ Ajustando o ângulo de inclinação entre o eixo da roda de retificação e o eixo do wafer de silício, o formato da superfície do wafer de silício monocristalino pode ser controlado ativamente para obter melhor precisão do formato da superfície. Além disso, a área de retificação e o ângulo de corte θ da retificação rotativa de wafer de silício também apresentam as vantagens de retificação de grande margem, fácil detecção e controle on-line da espessura e da qualidade da superfície, estrutura compacta do equipamento, retificação integrada multiestação fácil e alta eficiência de retificação.
Para melhorar a eficiência da produção e atender às necessidades das linhas de produção de semicondutores, o equipamento de moagem comercial baseado no princípio da moagem rotativa de wafers de silício adota uma estrutura multi-fuso e multi-estação, que pode realizar a moagem grosseira e fina com uma única carga e descarga. Combinado com outros recursos auxiliares, ele pode realizar a moagem totalmente automática de wafers de silício monocristalinos "dry-in/dry-out" e "cassete a cassete".

Retificação de dupla face:

Ao processar as superfícies superior e inferior da pastilha de silício com a retificação rotativa, a peça de trabalho precisa ser girada e processada em etapas, o que limita a eficiência. Ao mesmo tempo, a retificação rotativa com pastilha de silício apresenta erros de cópia (cópia) e marcas de retificação (marca de retificação), impossibilitando a remoção eficaz de defeitos como ondulações e afunilamento na superfície da pastilha de silício monocristalino após o corte com fio (serra múltipla), conforme mostrado na Figura 4. Para superar os defeitos mencionados, a tecnologia de retificação dupla face (retificação dupla face) surgiu na década de 1990, e seu princípio é mostrado na Figura 5. Grampos distribuídos simetricamente em ambos os lados prendem a pastilha de silício monocristalino no anel de retenção e giram lentamente, acionados pelo rolo. Um par de rebolos diamantados em forma de copo está localizado em ambos os lados da pastilha de silício monocristalino. Acionados por um eixo elétrico com mancal de ar, eles giram em direções opostas e avançam axialmente para obter a retificação dupla face da pastilha de silício monocristalino. Como pode ser visto na figura, a retificação dupla face pode efetivamente remover as ondulações e a conicidade na superfície da pastilha de silício monocristalino após o corte do fio. De acordo com a direção do eixo da roda de retificação, a retificação dupla face pode ser horizontal e vertical. Entre elas, a retificação dupla face horizontal pode efetivamente reduzir a influência da deformação da pastilha de silício causada pelo peso morto da pastilha de silício na qualidade da retificação, e é fácil garantir que as condições do processo de retificação em ambos os lados da pastilha de silício monocristalino sejam as mesmas, e que as partículas abrasivas e os cavacos de retificação não sejam facilmente retidos na superfície da pastilha de silício monocristalino. É um método de retificação relativamente ideal.

Figura 4, "Cópia de erro" e defeitos de marcas de desgaste na retificação de rotação de wafers de silício

Figura 5, diagrama esquemático do princípio de retificação dupla face

A Tabela 1 mostra a comparação entre a retificação e a retificação dupla face dos três tipos de wafers de silício monocristalinos acima. A retificação dupla face é usada principalmente para o processamento de wafers de silício abaixo de 200 mm e apresenta um alto rendimento. Devido ao uso de rebolos abrasivos fixos, a retificação de wafers de silício monocristalinos pode obter uma qualidade de superfície muito superior à da retificação dupla face. Portanto, tanto a retificação rotativa quanto a retificação dupla face de wafers de silício podem atender aos requisitos de qualidade de processamento dos wafers de silício convencionais de 300 mm e são atualmente os métodos de processamento de achatamento mais importantes. Ao selecionar um método de processamento de achatamento de wafer de silício, é necessário considerar de forma abrangente os requisitos de tamanho de diâmetro, qualidade de superfície e tecnologia de processamento de wafer de polimento do wafer de silício monocristalino. O afinamento posterior do wafer só pode selecionar um método de processamento unilateral, como o método de retificação rotativa de wafer de silício.

Além da seleção do método de moagem para a moagem de wafers de silício, também é necessário determinar a seleção de parâmetros de processo razoáveis, como pressão positiva, granulometria do rebolo, ligante do rebolo, velocidade do rebolo, velocidade do wafer de silício, viscosidade e vazão do fluido de moagem, etc., e determinar uma rota de processo adequada. Normalmente, um processo de moagem segmentado, incluindo moagem de desbaste, moagem de semiacabamento, moagem de acabamento, moagem sem faíscas e revestimento lento, é utilizado para obter wafers de silício monocristalinos com alta eficiência de processamento, alta planicidade superficial e baixo dano superficial.