Varför behövs gallring?

I backend-processen, denrån (kiselskivamed kretsar på framsidan) behöver tunnas ut på baksidan före efterföljande dicing, svetsning och paketering för att minska paketets monteringshöjd, minska chippaketets volym, förbättra chipets termiska diffusionseffektivitet, elektriska prestanda, mekaniska egenskaper och minska mängden dicing. Bakslipning har fördelarna med hög effektivitet och låg kostnad. Det har ersatt de traditionella våtetsnings- och jonetsningsprocesserna och blivit den viktigaste bakuttunningstekniken.

Den tunnade skivan

Hur man tunnar ut?

Huvudprocessen för waferförtunning i traditionell förpackningsprocess

De specifika stegen förrånFörtunning är att binda den wafer som ska bearbetas till den förtunningsbara filmen, och sedan använda vakuum för att adsorbera den förtunningsbara filmen och flisen på den till det porösa keramiska waferbordet, justera de inre och yttre cirkulära båtcentrumlinjerna på arbetsytan på den koppformade diamantslipskivan till mitten av kiselwafern, och kiselwafern och slipskivan roterar runt sina respektive axlar för inslipning. Slipningen omfattar tre steg: grovslipning, finslipning och polering.

Wafern som kommer ut från waferfabriken bakslipas för att tunna ut wafern till den tjocklek som krävs för förpackning. Vid slipning av wafern måste tejp appliceras på framsidan (aktivt område) för att skydda kretsområdet, och baksidan slipas samtidigt. Efter slipning, ta bort tejpen och mät tjockleken.
De slipprocesser som framgångsrikt har tillämpats för framställning av kiselskivor inkluderar roterande bordsslipning,kiselskivarotationsslipning, dubbelsidig slipning etc. I takt med att ytkvalitetskraven för enkristallkiselskivor ytterligare förbättras föreslås ständigt nya slipningstekniker, såsom TAIKO-slipning, kemisk-mekanisk slipning, polerslipning och planetskivslipning.

Slipning av roterande bord:

Rotationsbordsslipning (rotationsbordsslipning) är en tidig slipningsprocess som användes vid framställning och bakåtuttunning av kiselskivor. Dess princip visas i figur 1. Kiselskivorna är fixerade på sugkopparna på det roterande bordet och roterar synkront drivet av det roterande bordet. Kiselskivorna själva roterar inte runt sin axel; slipskivan matas axiellt medan den roterar med hög hastighet, och slipskivans diameter är större än kiselskivans diameter. Det finns två typer av rotationsbordsslipning: planslipning och plantangentiell slipning. Vid planslipning är slipskivans bredd större än kiselskivans diameter, och slipskivans spindel matas kontinuerligt längs sin axiella riktning tills överskottet är bearbetat, och sedan roteras kiselskivan under rotationsbordets drivning; vid plantangentiell slipning matas slipskivan längs sin axiella riktning, och kiselskivan roteras kontinuerligt under den roterande skivans drivning, och slipningen fullbordas genom fram- och återgående matning (reciprocering) eller krypmatning (krypmatning).

Figur 1, schematiskt diagram över principen för slipning av roterande bord (tangential yta)

Jämfört med slipningsmetoden har roterande bordsslipning fördelarna med hög avverkningshastighet, liten ytskada och enkel automatisering. Emellertid ändras den faktiska slipningsytan (aktiv slipning) B och skärvinkeln θ (vinkeln mellan slipskivans yttre cirkel och kiselskivans yttre cirkel) i slipningsprocessen med förändringen av slipskivans skärposition, vilket resulterar i en instabil slipkraft, vilket gör det svårt att uppnå den ideala ytnoggrannheten (högt TTV-värde) och lätt orsakar defekter som kantkollaps och kantkollaps. Roterande bordsslipningsteknik används huvudsakligen för bearbetning av enkristallkiselskivor under 200 mm. Ökningen av storleken på enkristallkiselskivor har ställt högre krav på ytnoggrannheten och rörelsenoggrannheten hos utrustningens arbetsbänk, så roterande bordsslipning är inte lämplig för slipning av enkristallkiselskivor över 300 mm.
För att förbättra slipeffektiviteten använder kommersiell plan tangentiell sliputrustning vanligtvis en struktur med flera slipskivor. Till exempel är en uppsättning grovslipskivor och en uppsättning finslipskivor utrustade på utrustningen, och det roterande bordet roterar ett varv för att slutföra grovslipningen och finslipningen i tur och ordning. Denna typ av utrustning inkluderar G-500DS från det amerikanska GTI-företaget (Figur 2).

Figur 2, G-500DS roterande slipningsutrustning från GTI Company i USA

Rotationsslipning av kiselskivor:

För att möta behoven vid bearbetning och uttunning av stora kiselskivor, och uppnå ytnoggrannhet med bra TTV-värde, föreslog den japanske forskaren Matsui 1988 en metod för rotationsslipning av kiselskivor (inmatningsslipning). Dess princip visas i figur 3. Enkristallkiselskivan och den koppformade diamantslipskivan som är adsorberad på arbetsbänken roterar runt sina respektive axlar, och slipskivan matas kontinuerligt längs axiell riktning samtidigt. Bland dessa är slipskivans diameter större än diametern på den bearbetade kiselskivan, och dess omkrets passerar genom kiselskivans centrum. För att minska slipkraften och slipvärmen trimmas vakuumsugkoppen vanligtvis till en konvex eller konkav form eller justeras vinkeln mellan slipskivans spindel och sugkoppens spindelaxel för att säkerställa halvkontaktslipning mellan slipskivan och kiselskivan.

Figur 3, Schematiskt diagram över principen för rotationsslipning av kiselskivor

Jämfört med rotationsslipning av kiselskivor har rotationsslipning av kiselskivor följande fördelar: ① Engångsslipning av enskivor kan bearbeta stora kiselskivor över 300 mm; ② Den faktiska slipningsytan B och skärvinkeln θ är konstanta, och slipkraften är relativt stabil; ③ Genom att justera lutningsvinkeln mellan sliphjulets axel och kiselskivans axel kan ytformen på enkristallkiselskivan aktivt styras för att uppnå bättre ytformsnoggrannhet. Dessutom har slipningsytan och skärvinkeln θ vid rotationsslipning av kiselskivor också fördelarna med slipning med stor marginal, enkel online-detektering och kontroll av tjocklek och ytkvalitet, kompakt utrustningsstruktur, enkel integrerad slipning med flera stationer och hög slipningseffektivitet.
För att förbättra produktionseffektiviteten och möta behoven hos halvledarproduktionslinjer använder kommersiell sliputrustning baserad på principen om roterande slipning av kiselskivor en flerspindlig flerstationsstruktur, som kan utföra grovslipning och finslipning i en enda lastning och lossning. I kombination med andra hjälpfunktioner kan den realisera helautomatisk slipning av enkristallkiselskivor "torkning/torkning" och "kassett till kassett".

Dubbelsidig slipning:

När rotationsslipning av kiselskivor bearbetar kiselskivans övre och nedre ytor måste arbetsstycket vändas och utföras i steg, vilket begränsar effektiviteten. Samtidigt uppvisar rotationsslipning av kiselskivor ytfel som kopiering (kopiering) och slipmärken (slipmärken), och det är omöjligt att effektivt ta bort defekter som vågighet och avsmalning på ytan av enkristallkiselskivan efter trådskärning (flersåg), såsom visas i figur 4. För att övervinna ovanstående defekter dök dubbelsidig slipningsteknik (dubbelsidig slipning) upp på 1990-talet, och dess princip visas i figur 5. Klämmorna, som är symmetriskt fördelade på båda sidor, klämmer fast enkristallkiselskivan i hållringen och roterar långsamt drivna av rullen. Ett par koppformade diamantsliphjul är relativt placerade på båda sidor av enkristallkiselskivan. Driven av den luftlagrade elektriska spindeln roterar de i motsatta riktningar och matar axiellt för att uppnå dubbelsidig slipning av enkristallkiselskivan. Som framgår av figuren kan dubbelsidig slipning effektivt ta bort vågighet och avsmalning på ytan av enkristallkiselskivan efter trådskärning. Beroende på slipskivans axelriktning kan dubbelsidig slipning vara horisontell och vertikal. Bland dessa kan horisontell dubbelsidig slipning effektivt minska inverkan av kiselskivans deformation orsakad av kiselskivans egenvikt på slipningskvaliteten, och det är enkelt att säkerställa att slipningsprocessförhållandena på båda sidor av enkristallkiselskivan är desamma, och att slippartiklarna och slipspånen inte lätt stannar kvar på ytan av enkristallkiselskivan. Det är en relativt ideal slipningsmetod.

Figur 4, "Felkopiering" och slitmärkesdefekter vid rotationsslipning av kiselskivor

Figur 5, schematiskt diagram över principen för dubbelsidig slipning

Tabell 1 visar jämförelsen mellan slipning och dubbelsidig slipning av de ovanstående tre typerna av enkristallkiselskivor. Dubbelsidig slipning används huvudsakligen för bearbetning av kiselskivor under 200 mm och har ett högt skivutbyte. På grund av användningen av fasta slipskivor kan slipning av enkristallkiselskivor uppnå en mycket högre ytkvalitet än dubbelsidig slipning. Därför kan både rotationsslipning och dubbelsidig slipning av kiselskivor uppfylla bearbetningskvalitetskraven för vanliga 300 mm kiselskivor och är för närvarande de viktigaste tillplattande bearbetningsmetoderna. Vid val av en tillplattande bearbetningsmetod för kiselskivor är det nödvändigt att noggrant beakta kraven på diameterstorlek, ytkvalitet och poleringsteknik för enkristallkiselskivor. Bakåtuttunning av skivan kan endast väljas med ensidig bearbetningsmetod, såsom rotationsslipningsmetod för kiselskivor.

Förutom att välja slipningsmetod vid slipning av kiselskivor är det också nödvändigt att bestämma valet av rimliga processparametrar såsom positivt tryck, slipskivans kornstorlek, slipskivans bindemedel, slipskivans hastighet, kiselskivans hastighet, slipvätskans viskositet och flödeshastighet, etc., och bestämma en rimlig processväg. Vanligtvis används en segmenterad slipningsprocess inklusive grovslipning, halvfinslipning, finslipning, gnistfri slipning och långsam bakslipning för att erhålla enkristallkiselskivor med hög bearbetningseffektivitet, hög ytjämnhet och låg ytskada.