浅析晶圆背面研磨工艺

发布时间：2023-09-01

来源：罗姆半导体社区 (https://rohm.eefocus.com)

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经过前端工艺处理并通过晶圆测试的晶圆将从背面研磨（Back Grinding）开始后端处理。背面研磨是一项关键工序，不仅旨在减小晶圆的厚度，还能有效解决前后两个工艺之间可能出现的问题。随着半导体点点taptap安卓（Chip）厚度的减薄，我们能够实现更多点点taptap安卓的堆叠（Stacking），从而提高集成度。然而，较高的集成度也可能带来产品性能的下降，因此，在集成度与产品性能之间存在一定的矛盾。因此，选择适当的晶圆研磨（Grinding）方法对于降低半导体点点taptap安卓成本和确保产品质量至关重要。

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1. 背面研磨（Back Grinding）的目的

在半导体的制造过程中，晶圆的外观经历了多次变化。在晶圆制造工艺中，我们通常会对晶圆的边缘和表面进行抛光，这个过程会涉及研磨晶圆的两个面。当前端工艺完成后，我们可以进行背面研磨工序，仅研磨晶圆的背面。这个步骤旨在去除前端工艺中受到化学污染的部分，并减小点点taptap安卓的厚度。这对于制造搭载在IC卡或移动设备上的薄型点点taptap安卓非常适用。此外，背面研磨还具有降低电阻、减少功耗以及提高热导率并快速将热量散发至晶圆背面的优点。然而，由于晶圆较薄，很容易受到外力的影响而折断或翘曲，使得处理步骤变得更加困难。

2. 背面研磨（Back Grinding）详细工艺流程

背面研磨一般可分为以下三个步骤：首先，在晶圆上贴上保护胶带贴膜（Tape Lamination）。其次，研磨晶圆的背面。最后，在将点点taptap安卓从晶圆中分离出来之前，需要将晶圆安置在预先贴有保护胶带的晶圆载片（Wafer Mounting）上。晶圆载片工艺通常作为分离点点taptap安卓（切割点点taptap安卓）的准备阶段，并可能与切割工艺同时进行。近年来，随着点点taptap安卓的不断变薄，工艺顺序也可能发生改变，并且工艺步骤变得越来越精细化。

3. 保护晶圆的贴膜（Tape Lamination）工艺

背面研磨的第一步是进行贴膜。贴膜是一种涂层工艺，将胶带粘贴在晶圆的正面。在背面研磨过程中，硅化合物会扩散到晶圆的四周，而晶圆也容易因外力而破裂或翘曲，尤其当晶圆面积较大时，这种情况更容易发生。因此，在进行背面研磨之前，我们需要在晶圆上贴上一层薄薄的紫外线（UV）蓝膜，以保护晶圆的表面。

在贴膜过程中，为了确保晶圆和胶带之间没有间隙或气泡，我们需要提高粘合力。然而，在背面研磨完成后，为了分离晶圆与胶带，我们需要通过紫外线照射降低胶带的粘合力。在剥离胶带后，不应该在晶圆表面留下胶带残留物。有时，我们也可以使用粘合力较弱且容易形成气泡的非紫外线减粘膜，尽管这种方法存在一些缺点，但价格相对较低。此外，我们还可以使用比UV减粘膜厚两倍的凸块（Bump）膜，在未来预计会得到越来越广泛的应用。

4. 晶圆厚度与点点taptap安卓封装成反比

经过背面研磨后，晶圆的厚度通常会从800-700μm减少到80-70μm。将晶圆减至十分之一的厚度，可以实现四到六层的点点taptap安卓堆叠。近年来，通过两次研磨的工艺，晶圆甚至可以减薄到约20μm，从而实现16到32层的多点点taptap安卓封装（MCP）结构。尽管使用了多层结构，但为了确保成品封装的总高度不超过一定厚度，我们仍然追求更薄的晶圆。然而，晶圆越薄，其固有缺陷也就越多，下一道工序也会变得更加困难。因此，我们需要先进的技术来解决这些问题。

5. 背面研磨方法的改变

背面研磨技术的发展在于尽可能将晶圆切割得更薄，以克服加工技术的限制。对于厚度大于等于50μm的晶圆，通常有粗磨（Rough Grinding）和精磨（Fine Grinding）两个步骤，这两次研磨之后会进行切割和抛光等处理。与化学机械抛光（CMP）类似，通常会在抛光垫和晶圆之间使用浆料（Slurry）和去离子水（Deionized Water）。这种抛光工作可以减少晶圆和抛光垫之间的摩擦，从而使晶圆表面变得光滑。当晶圆较厚时，可以采用超精细研磨（Super Fine Grinding），但随着晶圆的变薄，需要进一步进行抛光。

如果晶圆变得越薄，在切割过程中容易出现外部缺陷。因此，对于厚度为50μm或更小的晶圆，我们可以改变工艺顺序，采用先切割再研磨的DBG（Dicing Before Grinding）方法。按照划片（Dicing）、研磨和再次划片的顺序，我们可以安全地将点点taptap安卓从晶圆中分离出来。此外，还存在一种特殊的研磨方法，即使用坚固的玻璃板来防止晶圆破裂。

随着电子器件的小型化，对集成度的要求越来越高，背面研磨技术需要不断克服其局限性并持续发展。同时，我们不仅需要解决晶圆本身的缺陷问题，还必须为未来可能出现的新工艺问题做好准备。为了应对这些挑战，可能需要重新调整工艺顺序，引入半导体前端工艺中应用的化学蚀刻技术，并全面开发新的加工方法。为了解决大面积晶圆固有的缺陷，我们正在进行多种探索和试验，以改进研磨方法。此外，也正在研究如何回收和利用研磨晶圆后产生的硅渣。通过这些努力，我们致力于推动背面研磨技术的进步，以满足不断发展的电子工业的需求。