簡述晶圓減薄的幾種方法

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2023-02-25 10:49:01 963

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

打磨

機(jī)械研磨

機(jī)械（常規(guī)）磨削–該工藝具有很高的稀化率，使其成為非常普遍的技術(shù)。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(yīng)用中使用的砂輪。研磨配方?jīng)Q定主軸的速度以及材料的去除率。

為了準(zhǔn)備機(jī)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(dāng)?shù)奈恢谩＞A的背面朝著砂輪放置，而砂帶則放置在晶圓的前側(cè)，以防止晶圓在減薄過程中受到任何損壞。（公眾號(hào)：芯片智造）當(dāng)去離子水噴灑到晶圓上時(shí)，兩個(gè)齒輪以相反的方向旋轉(zhuǎn)，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(huì)將晶片切割得太薄。總而言之，該過程分兩個(gè)步驟：

粗磨以?5μm/ sec的速度進(jìn)行大部分的細(xì)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(qiáng)度，并消除了大部分的次表面損傷。

化學(xué)機(jī)械平面化（CMP）

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

化學(xué)機(jī)械平面化分為三個(gè)步驟：

將晶片安裝到背面膜上，例如蠟架，以將其固定在適當(dāng)?shù)奈恢谩?
從上方涂抹化學(xué)漿，并用拋光墊將其均勻分布。
每次拋光都旋轉(zhuǎn)拋光墊約60-90秒，具體取決于最終厚度規(guī)格。

CMP的稀化速度比機(jī)械研磨慢，每秒僅清除幾微米。這將導(dǎo)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(xué)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(gè)硬掩模，（公眾號(hào)：芯片智造）變薄只會(huì)在沒有襯底的部分襯底上發(fā)生。有兩種執(zhí)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(gè)步驟：

液體蝕刻劑擴(kuò)散到晶圓表面。液體蝕刻劑根據(jù)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(zhuǎn)晶片的表面上，液體蝕刻劑與基板反應(yīng)使基板變薄。盡管大多數(shù)反應(yīng)以?10μm/ min的速度進(jìn)行反應(yīng)，但反應(yīng)速率可能會(huì)根據(jù)反應(yīng)中使用的蝕刻劑而變化。
化學(xué)副產(chǎn)物從晶片表面擴(kuò)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(shù)，與濕法蝕刻類似。代替使用液體，干式化學(xué)蝕刻使用等離子體或蝕刻劑氣體去除材料。為了執(zhí)行減薄過程，可以在目標(biāo)晶圓上發(fā)射高動(dòng)能粒子束，化學(xué)物質(zhì)與晶圓表面發(fā)生反應(yīng)或兩者結(jié)合。（公眾號(hào)：芯片智造）干法刻蝕的去除速度約為20μm/ min，并且沒有機(jī)械應(yīng)力或化學(xué)物質(zhì)，因此這種方法能夠以高產(chǎn)量生產(chǎn)出非常薄的晶片。

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