Zakaj je potrebno redčenje?

V fazi zalednega procesa,oblati (silicijeva rezina(s vezji na sprednji strani) je treba pred naknadnim rezanjem, varjenjem in pakiranjem na hrbtni strani stanjšati, da se zmanjša višina montaže ohišja, zmanjša prostornina ohišja čipa, izboljša učinkovitost toplotne difuzije čipa, električne zmogljivosti, mehanske lastnosti in zmanjša količina rezanja. Brušenje hrbtne strani ima prednosti visoke učinkovitosti in nizkih stroškov. Nadomestilo je tradicionalne postopke mokrega jedkanja in ionskega jedkanja ter postalo najpomembnejša tehnologija tanjšanja hrbtne strani.

Stanjšana rezina

Kako shujšati?

Glavni postopek redčenja rezin v tradicionalnem pakiranju

Specifični korakioblatiRedčenje je vezava rezine, ki jo je treba obdelati, na tanko plast, nato pa se tanka plast in odrezek z nje z vakuumom adsorbira na porozno keramično mizo rezin, notranja in zunanja krožna središčna linija delovne površine diamantnega brusilnega kolesa v obliki skodelice se prilagodita središču silicijeve rezine, silicijeva rezina in brusilno kolo pa se vrtita okoli svojih osi za brušenje z vrezovanjem. Brušenje vključuje tri faze: grobo brušenje, fino brušenje in poliranje.

Rezina, ki prihaja iz tovarne rezin, se zmelje nazaj, da se stanjša na debelino, potrebno za pakiranje. Pri brušenju rezine je treba na sprednjo stran (aktivno območje) namestiti trak, da se zaščiti območje vezja, hkrati pa se zbrusi tudi zadnja stran. Po brušenju odstranite trak in izmerite debelino.
Postopki mletja, ki so bili uspešno uporabljeni za pripravo silicijevih rezin, vključujejo mletje z rotacijsko mizo,silicijeva rezinarotacijsko brušenje, dvostransko brušenje itd. Z nadaljnjim izboljševanjem zahtev glede kakovosti površine monokristalnih silicijevih rezin se nenehno predlagajo nove tehnologije brušenja, kot so brušenje TAIKO, kemično-mehansko brušenje, polirno brušenje in planetarno brušenje.

Brušenje z rotacijsko mizo:

Brušenje z rotacijsko mizo (rotacijsko brušenje z mizo) je zgodnji postopek brušenja, ki se uporablja pri pripravi in redčenju silicijevih rezin. Njegovo načelo je prikazano na sliki 1. Silicijeve rezine so pritrjene na priseske vrteče se mize in se sinhrono vrtijo, kar omogoča pogon vrteče se mize. Silicijeve rezine se same ne vrtijo okoli svoje osi; brusilno kolo se med vrtenjem z veliko hitrostjo pomika aksialno, premer brusilnega kolesa pa je večji od premera silicijeve rezine. Obstajata dve vrsti brušenja z rotacijsko mizo: potopno brušenje s čelnim potopnim brušenjem in tangencialno brušenje s čelnim potopnim brušenjem. Pri potopnem brušenju s čelnim potopnim brušenjem je širina brusilnega kolesa večja od premera silicijeve rezine, vreteno brusilnega kolesa pa se neprekinjeno pomika vzdolž svoje aksialne smeri, dokler se presežek ne obdela, nato pa se silicijeva rezina vrti pod pogonom vrteče se mize; pri tangencialnem čelnem brušenju se brusilno kolo pomika vzdolž svoje aksialne smeri, silicijeva rezina pa se neprekinjeno vrti pod pogonom vrtečega se diska, brušenje pa se zaključi z izmeničnim pomikanjem (izmenjavanjem) ali plazenjem (plazenjem).

Slika 1, shematski diagram principa brušenja z rotacijsko mizo (tangencialno na čelu)

V primerjavi z metodo brušenja ima brušenje z rotacijskim mizo prednosti visoke hitrosti odstranjevanja, majhnih površinskih poškodb in enostavne avtomatizacije. Vendar se dejansko brusilno območje (aktivno brušenje) B in kot reza θ (kot med zunanjim krogom brusilnega kolesa in zunanjim krogom silicijeve rezine) v procesu brušenja spreminjata s spremembo položaja rezanja brusilnega kolesa, kar povzroči nestabilno brusilno silo, zaradi česar je težko doseči idealno natančnost površine (visoka vrednost TTV) in zlahka povzroči napake, kot sta zrušitev roba in porušitev roba. Tehnologija brušenja z rotacijskim mizo se uporablja predvsem za obdelavo monokristalnih silicijevih rezin pod 200 mm. Povečanje velikosti monokristalnih silicijevih rezin je postavilo višje zahteve glede natančnosti površine in natančnosti gibanja delovne mize, zato brušenje z rotacijskim mizo ni primerno za brušenje monokristalnih silicijevih rezin nad 300 mm.
Za izboljšanje učinkovitosti brušenja komercialna oprema za ravninsko tangencialno brušenje običajno uporablja strukturo z več brusilnimi ploščami. Na primer, oprema je opremljena s kompletom grobih brusilnih plošč in kompletom finih brusilnih plošč, vrtljiva miza pa se zavrti za en krog, da se izmenično izvede grobo in fino brušenje. Ta vrsta opreme vključuje G-500DS ameriškega podjetja GTI (slika 2).

Slika 2, Brusilna oprema z rotacijsko mizo G-500DS podjetja GTI v Združenih državah Amerike

Brušenje silicijeve rezine z rotacijo:

Da bi zadostili potrebam priprave in redčenja velikih silicijevih rezin ter dosegli natančnost površine z dobro vrednostjo TTV, je japonski znanstvenik Matsui leta 1988 predlagal metodo rotacijskega brušenja silicijevih rezin (brušenje s podajanjem). Njeno načelo je prikazano na sliki 3. Monokristalna silicijeva rezina in diamantno brusilno kolo v obliki skodelice, adsorbirano na delovni mizi, se vrtita okoli svojih osi, brusilno kolo pa se hkrati neprekinjeno pomika vzdolž aksialne smeri. Premer brusilnega kolesa je večji od premera obdelane silicijeve rezine, njegov obseg pa poteka skozi središče silicijeve rezine. Za zmanjšanje sile brušenja in zmanjšanja toplote brušenja se vakuumski prisesek običajno obrezuje v konveksno ali konkavno obliko ali pa se kot med vretenom brusilnega kolesa in osjo vretena priseska prilagodi, da se zagotovi polkontaktno brušenje med brusilnim kolesom in silicijevim rezinom.

Slika 3, Shematski diagram principa rotacijskega mletja silicijevih rezin

V primerjavi z brušenjem z rotacijsko mizo ima rotacijsko brušenje silicijevih rezin naslednje prednosti: 1. Enkratno brušenje posameznih rezin lahko obdela velike silicijeve rezine, večje od 300 mm; 2. Dejanska površina brušenja B in kot rezanja θ sta konstantna, sila brušenja pa je relativno stabilna; 3. Z nastavitvijo kota naklona med osjo brusilnega kolesa in osjo silicijeve rezine je mogoče aktivno nadzorovati obliko površine monokristalne silicijeve rezine, da se doseže boljša natančnost oblike površine. Poleg tega imata površina brušenja in kot rezanja θ pri rotacijskem brušenju silicijevih rezin tudi prednosti brušenja z velikim robom, enostavnega zaznavanja in nadzora debeline in kakovosti površine na spletu, kompaktne strukture opreme, enostavnega integriranega brušenja z več postajami in visoke učinkovitosti brušenja.
Za izboljšanje proizvodne učinkovitosti in zadovoljevanje potreb proizvodnih linij polprevodnikov komercialna brusilna oprema, ki temelji na principu rotacijskega brušenja silicijevih rezin, uporablja večvretensko večpostajalno strukturo, ki omogoča grobo in fino brušenje z enim nalaganjem in razlaganjem. V kombinaciji z drugimi pomožnimi napravami lahko izvede popolnoma avtomatsko brušenje monokristalnih silicijevih rezin "sušenje na vhodu/izhodu" in "iz kasete v kaseto".

Dvostransko brušenje:

Ko rotacijsko brušenje silicijeve rezine obdeluje zgornjo in spodnjo površino silicijeve rezine, je treba obdelovanec obračati in obdelovati postopoma, kar omejuje učinkovitost. Hkrati ima rotacijsko brušenje silicijeve rezine površinske napake pri kopiranju (kopiranje) in sledi brušenja (grindingmark), zato je nemogoče učinkovito odstraniti napake, kot sta valovitost in zoženost na površini monokristalne silicijeve rezine po žičnem rezanju (večkratna žaga), kot je prikazano na sliki 4. Za premagovanje zgornjih napak se je v devetdesetih letih prejšnjega stoletja pojavila tehnologija dvostranskega brušenja (dvostransko brušenje), katere načelo je prikazano na sliki 5. Vpenjala, simetrično razporejena na obeh straneh, vpnejo monokristalno silicijevo rezino v zadrževalni obroč in se počasi vrtijo, kar poganja valj. Na obeh straneh monokristalne silicijeve rezine sta relativno nameščena dva diamantna brusilna kolesa v obliki skodelice. Poganja jih električno vreteno z zračnim ležajem, vrtijo se v nasprotnih smereh in se aksialno podajajo, da dosežejo dvostransko brušenje monokristalne silicijeve rezine. Kot je razvidno iz slike, lahko dvostransko brušenje učinkovito odstrani valovitost in zožitev na površini monokristalne silicijeve rezine po rezanju z žico. Glede na smer razporeditve osi brusilnega kolesa je lahko dvostransko brušenje vodoravno in navpično. Med njimi lahko vodoravno dvostransko brušenje učinkovito zmanjša vpliv deformacije silicijeve rezine, ki jo povzroča lastniška teža silicijeve rezine, na kakovost brušenja, in enostavno zagotovi, da so pogoji brušenja na obeh straneh monokristalne silicijeve rezine enaki, abrazivni delci in brusni odrezki pa se ne zadržujejo na površini monokristalne silicijeve rezine. To je relativno idealna metoda brušenja.

Slika 4, "Napaka pri kopiranju" in napake obrabe pri rotacijskem brušenju silicijevih rezin

Slika 5, shematski diagram principa dvostranskega brušenja

Tabela 1 prikazuje primerjavo med brušenjem in dvostranskim brušenjem zgornjih treh vrst monokristalnih silicijevih rezin. Dvostransko brušenje se uporablja predvsem za obdelavo silicijevih rezin pod 200 mm in ima visok izkoristek rezin. Zaradi uporabe fiksnih abrazivnih brusilnih koles lahko brušenje monokristalnih silicijevih rezin doseže veliko višjo kakovost površine kot dvostransko brušenje. Zato lahko tako rotacijsko brušenje silicijevih rezin kot dvostransko brušenje izpolnjujeta zahteve glede kakovosti obdelave za običajne 300 mm silicijeve rezine in sta trenutno najpomembnejši metodi obdelave sploščevanja. Pri izbiri metode obdelave sploščevanja silicijevih rezin je treba celovito upoštevati zahteve glede premera, kakovosti površine in tehnologije obdelave poliranja monokristalnih silicijevih rezin. Za tanjšanje rezin na hrbtni strani je mogoče izbrati le enostransko metodo obdelave, kot je metoda rotacijskega brušenja silicijevih rezin.

Poleg izbire metode brušenja pri brušenju silicijevih rezin je treba določiti tudi izbiro razumnih procesnih parametrov, kot so pozitivni tlak, velikost zrn brusnega kolesa, vezivo brusnega kolesa, hitrost brusnega kolesa, hitrost silicijeve rezine, viskoznost in pretok brusilne tekočine itd., ter določiti razumen procesni postopek. Običajno se za pridobitev monokristalnih silicijevih rezin z visoko učinkovitostjo obdelave, visoko ravnino površine in majhno stopnjo poškodb površine uporablja segmentiran postopek brušenja, ki vključuje grobo brušenje, polfino brušenje, fino brušenje, brušenje brez iskrenja in počasno podlago.