簡述晶圓減薄的幾種方法

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2023-02-25 10:49:01 960

減薄晶片有四種主要方法，（1）機械研磨，（2）化學機械平面化，（3）濕法蝕刻和（4）等離子體干法化學蝕刻（ADP DCE）。四種晶片減薄技術由兩組組成：研磨和蝕刻。為了研磨晶片，將砂輪和水或化學漿液結合起來與晶片反應并使之變薄，而蝕刻則使用化學物質來使基板變薄。

打磨

機械研磨

機械（常規）磨削–該工藝具有很高的稀化率，使其成為非常普遍的技術。它使用安裝在高速主軸上的金剛石和樹脂粘合的砂輪，類似于旋涂應用中使用的砂輪。研磨配方決定主軸的速度以及材料的去除率。

為了準備機械研磨，將晶片放在多孔陶瓷卡盤上，并通過真空將其固定在適當的位置。晶圓的背面朝著砂輪放置，而砂帶則放置在晶圓的前側，以防止晶圓在減薄過程中受到任何損壞。（公眾號：芯片智造）當去離子水噴灑到晶圓上時，兩個齒輪以相反的方向旋轉，以確保砂輪和基材之間有足夠的潤滑。這也可以控制溫度和減薄率，以確保不會將晶片切割得太薄。總而言之，該過程分兩個步驟：

粗磨以?5μm/ sec的速度進行大部分的細化。

用1200至2000粗砂和poligrind精磨精磨。通常以≤1μm/ sec的速度去除?30μm或更小的材料，并在晶片上提供最終的光潔度。

1200粗砂的粗糙表面帶有明顯的磨痕，而2000粗砂的粗糙程度較小，但是仍然有一些磨痕。Poligrind是一種拋光工具，可提供最大的晶片強度，并消除了大部分的次表面損傷。

化學機械平面化（CMP）

化學機械平面化（CMP）–此過程使晶片變平并去除表面的不規則形貌。CMP使用小顆粒研磨化學漿料和拋光墊進行。盡管它傾向于清潔程度較低，但它比機械研磨提供了更多的平面化效果。

化學機械平面化分為三個步驟：

將晶片安裝到背面膜上，例如蠟架，以將其固定在適當的位置。
從上方涂抹化學漿，并用拋光墊將其均勻分布。
每次拋光都旋轉拋光墊約60-90秒，具體取決于最終厚度規格。

CMP的稀化速度比機械研磨慢，每秒僅清除幾微米。這將導致近乎*的平整度和可控的TTV。

刻蝕

濕蝕刻

濕蝕刻使用液體化學藥品或蝕刻劑從晶圓上去除材料。這在僅晶圓部分需要減薄的情況下很有用。通過在蝕刻之前在晶片上放置一個硬掩模，（公眾號：芯片智造）變薄只會在沒有襯底的部分襯底上發生。有兩種執行濕法蝕刻的方法：各向同性（在所有方向均勻）和各向異性（在垂直方向上均勻）。

此過程分為三個步驟：

液體蝕刻劑擴散到晶圓表面。液體蝕刻劑根據所需的厚度以及是否需要各向同性或各向異性蝕刻而變化。在各向同性蝕刻中，最常見的蝕刻劑是氫氟酸，硝酸和乙酸（HNA）的組合。最常見的各向異性蝕刻劑是氫氧化鉀（KOH），乙二胺鄰苯二酚（EDP）和氫氧化四甲銨（TMAH）。
薄薄的蝕刻劑流噴灑在旋轉晶片的表面上，液體蝕刻劑與基板反應使基板變薄。盡管大多數反應以?10μm/ min的速度進行反應，但反應速率可能會根據反應中使用的蝕刻劑而變化。
化學副產物從晶片表面擴散。

大氣下游等離子體（ADP）干法蝕刻（DCE）

ADP DCE是最新的晶圓減薄技術，與濕法蝕刻類似。代替使用液體，干式化學蝕刻使用等離子體或蝕刻劑氣體去除材料。為了執行減薄過程，可以在目標晶圓上發射高動能粒子束，化學物質與晶圓表面發生反應或兩者結合。（公眾號：芯片智造）干法刻蝕的去除速度約為20μm/ min，并且沒有機械應力或化學物質，因此這種方法能夠以高產量生產出非常薄的晶片。

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