De ce este nevoie de subțiere?

În etapa procesului back-end,napolitană (plachetă de siliciu(cu circuite pe față) trebuie subțiat pe spate înainte de tăierea, sudarea și ambalarea ulterioare pentru a reduce înălțimea de montare a pachetului, a reduce volumul pachetului cipului, a îmbunătăți eficiența difuziei termice a cipului, performanța electrică, proprietățile mecanice și a reduce cantitatea de tăiere. Șlefuirea inversă are avantajele unei eficiențe ridicate și a unui cost redus. A înlocuit procesele tradiționale de gravare umedă și gravare ionică, devenind cea mai importantă tehnologie de subțiere inversă.

Placheta subțiată

Cum să subțiezi?

Procesul principal de subțiere a napolitanelor în procesul tradițional de ambalare

Pașii specifici ainapolitanăSubțierea constă în lipirea plachetei care urmează să fie procesată de pelicula de subțiere, apoi se folosește vidul pentru a adsorbi pelicula de subțiere și cipul de pe aceasta pe masa poroasă a plachetei ceramice, se ajustează liniile centrale circulare interioare și exterioare ale suprafeței de lucru a pietrei abrazive diamantate în formă de cupă la centrul plachetei de siliciu, iar placheta de siliciu și piatra abrazivă se rotesc în jurul axelor lor respective pentru rectificarea prin tăiere. Rectificarea include trei etape: rectificarea grosieră, rectificarea fină și lustruirea.

Placheta care iese din fabrica de plachete este șlefuită pe spate pentru a o subția la grosimea necesară pentru ambalare. La șlefuirea plachetei, trebuie aplicată bandă adezivă pe partea din față (zona activă) pentru a proteja zona circuitului, iar partea din spate este șlefuită în același timp. După șlefuire, îndepărtați banda și măsurați grosimea.
Procesele de măcinare care au fost aplicate cu succes la prepararea plachetelor de siliciu includ măcinarea cu masă rotativă,plachetă de siliciurectificare rotativă, rectificare pe ambele fețe etc. Odată cu îmbunătățirea în continuare a cerințelor de calitate a suprafeței napolitanelor de siliciu monocristalin, sunt propuse constant noi tehnologii de rectificare, cum ar fi rectificarea TAIKO, rectificarea chimico-mecanică, rectificarea prin lustruire și rectificarea cu disc planetar.

Rectificare cu masă rotativă:

Rectificarea cu masă rotativă (șlefuirea cu masă rotativă) este un proces de rectificare timpuriu utilizat în prepararea și subțierea napolitanelor de siliciu. Principiul său este prezentat în Figura 1. Napolitanele de siliciu sunt fixate pe ventuzele mesei rotative și se rotesc sincron acționate de masa rotativă. Napolitanele de siliciu în sine nu se rotesc în jurul axei lor; roata de șlefuit este alimentată axial în timp ce se rotește la viteză mare, iar diametrul roții de șlefuit este mai mare decât diametrul napolitanei de siliciu. Există două tipuri de rectificare cu masă rotativă: rectificarea cu plonjare frontală și rectificarea tangențială frontală. În rectificarea cu plonjare frontală, lățimea roții de șlefuit este mai mare decât diametrul napolitanei de siliciu, iar axul roții de șlefuit se alimentează continuu de-a lungul direcției sale axiale până când excesul este procesat, iar apoi napolitana de siliciu este rotită sub acționarea mesei rotative; în rectificarea tangențială frontală, roata de șlefuit se alimentează de-a lungul direcției sale axiale, iar napolitana de siliciu este rotită continuu sub acționarea discului rotativ, iar rectificarea se finalizează prin alimentare alternativă (mișcare alternativă) sau alimentare lentă (avansare lentă).

Figura 1, diagramă schematică a principiului de rectificare cu masă rotativă (tangențială frontală)

Comparativ cu metoda de rectificare, rectificarea cu masă rotativă are avantajele unei rate mari de îndepărtare a materialului, deteriorării superficiale reduse și automatizării ușoare. Cu toate acestea, suprafața reală de rectificare (rectificarea activă) B și unghiul de așchiere θ (unghiul dintre cercul exterior al pietrei abrazive și cercul exterior al plachetei de siliciu) în procesul de rectificare se modifică odată cu schimbarea poziției de tăiere a pietrei abrazive, rezultând o forță de rectificare instabilă, ceea ce face dificilă obținerea preciziei ideale a suprafeței (valoare TTV ridicată) și provoacă cu ușurință defecte precum prăbușirea muchiei și prăbușirea muchiei. Tehnologia de rectificare cu masă rotativă este utilizată în principal pentru prelucrarea plachetelor de siliciu monocristalin sub 200 mm. Creșterea dimensiunii plachetelor de siliciu monocristalin a impus cerințe mai mari pentru precizia suprafeței și precizia mișcării la masa de lucru a echipamentului, astfel încât rectificarea cu masă rotativă nu este potrivită pentru rectificarea plachetelor de siliciu monocristalin peste 300 mm.
Pentru a îmbunătăți eficiența șlefuirii, echipamentele comerciale de șlefuire tangențială plană adoptă de obicei o structură cu discuri multiple de șlefuire. De exemplu, echipamentul este echipat cu un set de discuri de șlefuire degroșatoare și un set de discuri de șlefuire fină, iar masa rotativă se rotește cu un cerc pentru a finaliza pe rând șlefuirea degroșatoare și șlefuirea fină. Acest tip de echipament include G-500DS al companiei americane GTI (Figura 2).

Figura 2, Echipament de șlefuire cu masă rotativă G-500DS al companiei GTI din Statele Unite

Șlefuirea rotativă a plachetelor de siliciu:

Pentru a satisface nevoile preparării și subțierii inverse a plachetelor de siliciu de dimensiuni mari și pentru a obține o precizie a suprafeței cu o valoare TTV bună, în 1988, cercetătorul japonez Matsui a propus o metodă de rectificare prin rotație a plachetelor de siliciu (rectificare în avans). Principiul acesteia este prezentat în Figura 3. Placheta de siliciu monocristalin și roata abrazivă diamantată în formă de cupă adsorbite pe masa de lucru se rotesc în jurul axelor lor respective, iar roata abrazivă este alimentată continuu de-a lungul direcției axiale în același timp. Printre acestea, diametrul roții abrazive este mai mare decât diametrul plachetei de siliciu prelucrate, iar circumferința acesteia trece prin centrul plachetei de siliciu. Pentru a reduce forța de rectificare și căldura de rectificare, ventuza cu vid este de obicei tăiată într-o formă convexă sau concavă sau unghiul dintre axul roții abrazive și axa axului ventuzei este ajustat pentru a asigura o rectificare semi-contact între roata abrazivă și placheta de siliciu.

Figura 3, Diagramă schematică a principiului de măcinare rotativă a plachetelor de siliciu

Comparativ cu rectificarea cu masă rotativă, rectificarea rotativă a plachetelor de siliciu are următoarele avantaje: ① Rectificarea unică cu o singură plachetă poate procesa plachete de siliciu de dimensiuni mari, de peste 300 mm; ② Suprafața reală de rectificare B și unghiul de tăiere θ sunt constante, iar forța de rectificare este relativ stabilă; ③ Prin ajustarea unghiului de înclinare dintre axa pietrei de rectificare și axa plachetei de siliciu, forma suprafeței plachetei de siliciu monocristalin poate fi controlată activ pentru a obține o precizie mai bună a formei suprafeței. În plus, suprafața de rectificare și unghiul de tăiere θ în cazul rectificarii rotative a plachetelor de siliciu au, de asemenea, avantajele unei rectificari cu margini mari, detectării și controlului ușor al grosimii și calității suprafeței online, structurii compacte a echipamentului, rectificării integrate multi-stație ușoare și eficienței ridicate a rectificarii.
Pentru a îmbunătăți eficiența producției și a satisface nevoile liniilor de producție a semiconductorilor, echipamentele comerciale de măcinare bazate pe principiul măcinării rotative a napolitanelor de siliciu adoptă o structură multi-ax și multi-stație, care poate finaliza măcinarea grosieră și măcinarea fină într-o singură încărcare și descărcare. În combinație cu alte facilități auxiliare, acestea pot realiza măcinarea complet automată a napolitanelor de siliciu monocristalin „uscare-încărcare/uscare” și „casetă-casetă”.

Șlefuire pe ambele fețe:

Când șlefuirea rotativă a plachetelor de siliciu prelucrează suprafețele superioare și inferioare ale plachetei de siliciu, piesa de prelucrat trebuie rotită și efectuată în etape, ceea ce limitează eficiența. În același timp, șlefuirea rotativă a plachetelor de siliciu prezintă erori de copiere (copiere) și urme de șlefuire (urme de șlefuire), fiind imposibil să se îndepărteze eficient defectele precum ondulația și conicitatea de pe suprafața plachetei de siliciu monocristalin după tăierea cu fir (fierăstrău multiplu), așa cum se arată în Figura 4. Pentru a depăși defectele de mai sus, tehnologia de șlefuire față-verso (șlefuire față-verso) a apărut în anii 1990, iar principiul acesteia este prezentat în Figura 5. Clemele distribuite simetric pe ambele părți fixează placheta de siliciu monocristalin în inelul de fixare și se rotesc lent acționate de rolă. O pereche de corpuri de șlefuit diamantate în formă de cupă sunt amplasate relativ pe ambele părți ale plachetei de siliciu monocristalin. Acționate de axul electric cu rulment pneumatic, acestea se rotesc în direcții opuse și se alimentează axial pentru a realiza șlefuirea față-verso a plachetei de siliciu monocristalin. După cum se poate observa din figură, șlefuirea față-verso poate elimina eficient ondulațiile și conicitatea de pe suprafața plachetei de siliciu monocristalin după tăierea cu fir. În funcție de direcția de aranjare a axei roții de șlefuire, șlefuirea față-verso poate fi orizontală și verticală. Printre acestea, șlefuirea față-verso orizontală poate reduce eficient influența deformării plachetei de siliciu cauzată de greutatea proprie a plachetei de siliciu asupra calității șlefuirii și este ușor de asigurat că condițiile procesului de șlefuire pe ambele părți ale plachetei de siliciu monocristalin sunt aceleași, iar particulele abrazive și așchiile de șlefuire nu rămân ușor pe suprafața plachetei de siliciu monocristalin. Este o metodă de șlefuire relativ ideală.

Figura 4, Defecte de „copiere eroată” și urme de uzură la șlefuirea prin rotație a plachetei de siliciu

Figura 5, diagramă schematică a principiului de șlefuire pe ambele fețe

Tabelul 1 prezintă o comparație între șlefuirea și șlefuirea față-verso a celor trei tipuri de napolitane de siliciu monocristalin menționate mai sus. Șlefuirea față-verso este utilizată în principal pentru prelucrarea napolitanelor de siliciu sub 200 mm și are un randament ridicat al napolitanei. Datorită utilizării unor corpuri abrazive fixe, șlefuirea napolitanelor de siliciu monocristalin poate obține o calitate a suprafeței mult mai mare decât cea prin șlefuire față-verso. Prin urmare, atât șlefuirea rotativă a napolitanelor de siliciu, cât și șlefuirea față-verso pot îndeplini cerințele de calitate a procesării napolitanelor de siliciu obișnuite de 300 mm și sunt în prezent cele mai importante metode de procesare a aplatizării. Atunci când se selectează o metodă de procesare a aplatizării napolitanelor de siliciu, este necesar să se ia în considerare în mod cuprinzător cerințele privind dimensiunea diametrului, calitatea suprafeței și tehnologia de procesare a napolitanelor de siliciu monocristalin. Subțierea inversă a napolitanei poate fi selectată doar printr-o metodă de procesare față-verso, cum ar fi metoda de șlefuire rotativă a napolitanelor de siliciu.

Pe lângă selectarea metodei de șlefuire în șlefuirea napolitanelor de siliciu, este necesar să se determine și selectarea unor parametri de proces rezonabili, cum ar fi presiunea pozitivă, dimensiunea granulelor pietrei de șlefuit, liantul pietrei de șlefuit, viteza pietrei de șlefuit, viteza napolitanei de siliciu, vâscozitatea și debitul fluidului de șlefuit etc., și să se determine o rută de proces rezonabilă. De obicei, pentru a obține napolitane de siliciu monocristalin cu o eficiență ridicată de procesare, o planeitate ridicată a suprafeței și o deteriorare redusă a suprafeței, se utilizează un proces de șlefuire segmentat, inclusiv șlefuire brută, șlefuire semi-finisare, șlefuire finisare, șlefuire fără scântei și suport lent.