Il diradamento dei wafer è un passo chiave nella produzione di semiconduttori e il suo scopo principale è soddisfare i requisiti di prestazioni del chip, imballaggio, dissipazione del calore, ecc.
Sommario
Spessore del wafer di silicio
Vantaggi dopo il diradamento del wafer
Processo di assottigliamento dei wafer
Tecnologia di diradamento dei wafer
1. Spessore del wafer di silicio
Nel processo front-end di produzione di semiconduttori, il wafer deve avere uno spessore sufficiente per soddisfare i requisiti di resistenza meccanica e warpage in modo che possa essere gestito e trasferito all'interno e tra i dispositivi.
150mm (6- inch) wafer
Spessore standard: circa 675 micron
Range: di solito tra 650 micron e 700 micron
200mm (8- inch) wafer
Spessore standard: circa 725 micron
Range: di solito tra 700 micron e 750 micron
300mm (12- pollici) wafer
Spessore standard: circa 775 micron
Range: di solito tra 750 micron e 800 micron
2. Vantaggi del diradamento del wafer
Nella fase di imballaggio, al fine di soddisfare i requisiti del processo di imballaggio, il wafer di solito deve essere diluito a circa 100 ~ 200 micron. Questo perché il wafer diluito può offrire i seguenti vantaggi:
Ridurre il volume del pacchetto: i wafer più sottili aiutano a ottenere la miniaturizzazione della confezione chip
Migliorare l'efficienza di dissipazione del calore: i wafer sottili sono più favorevoli all'estrazione del calore dal substrato
Ridurre lo stress interno: il diradamento può ridurre la sollecitazione interna generata durante il funzionamento del chip, riducendo così il rischio di cracking del chip
Migliorare le prestazioni elettriche: i wafer sottili possono avvicinare la placcatura in oro posteriore al piano di terra, ottimizzando così le prestazioni ad alta frequenza
Migliorare la resa di taglio: i wafer assottigliati possono ridurre il volume di elaborazione durante il taglio del pacchetto ed evitare difetti come il collasso del bordo e il collasso d'angolo
3. Processo di assottigliamento dei wafer
Al fine di ottenere un diradamento dei wafer, una macinatura meccanica, una lucidatura meccanica chimica (CMP) e altri processi vengono generalmente utilizzati.
Il processo specifico del processo di assottigliamento include preparazione preliminare, operazioni di assottigliamento (come macinazione ruvida, macinazione fine, lucidatura, ecc.) E post-elaborazione (come rimuovere i residui, la misurazione della planarità, l'ispezione della qualità, ecc.).
Nelle tecnologie di imballaggio avanzate come l'imballaggio 2.5D e 3D, lo spessore del chip richiesto può anche essere fino a 30 micron
4. Tecnologia di assottigliamento dei wafer
1. Metodo di macinazione meccanica
La macinazione meccanica è uno dei metodi di assottigliamento dei wafer più comunemente usati, che rimuove il materiale in eccesso sul retro del wafer per attrito fisico. Questo metodo è generalmente diviso in due fasi: macinatura ruvida e macinazione fine:
Macinatura ruvida: utilizzando ruote di macinazione diamante o in resina per rimuovere una grande quantità di materiale ad alta velocità
Macinatura fine: utilizzando abrasivi più fini e velocità di macinazione più basse per perfezionare ulteriormente la superficie del wafer e ridurre la rugosità. I vantaggi della macinazione meccanica sono elevati efficienza e velocità, che sono adatti alla produzione di massa, ma possono introdurre stress meccanici e danni superficiali.
2. Polisma meccanica chimica (CMP)
CMP combina i doppi effetti di incisione chimica e macinazione meccanica. Attraverso l'effetto sinergico della sospensione chimica e della pad di lucidatura, rimuove la morfologia irregolare sulla superficie del wafer e raggiunge un'elevata planarizzazione. CMP può fornire una maggiore precisione di controllo e qualità della superficie ed è adatto alla produzione di circuiti integrati con requisiti di qualità superficiale estremamente elevati.
3. Attacco bagnato
L'incisione a umido utilizza sostanze chimiche liquide o incisioni per rimuovere selettivamente strati di materiale specifici sul wafer attraverso le reazioni chimiche. È diviso in incisione isotropica e incisione anisotropica. I vantaggi dell'attacco a umido sono elevati capacità di selettività e di controllo fine, che possono raggiungere l'accuratezza di elaborazione nano-livello sulla superficie del wafer.
4. Incisione secca
L'incisione a secco utilizza travi di plasma o ioni per rimuovere i materiali e ha le caratteristiche di alta precisione e elevata selettività. È adatto per il diradamento dei wafer che richiede elevata precisione e strutture complesse.
5. Assottigliamento laser
La tecnologia di assottigliamento laser utilizza l'alta densità di energia del raggio laser per rimuovere i materiali attraverso un'azione termica o fotochimica. Questo metodo può ottenere un diradamento locale ed è adatto per l'elaborazione fine di aree specifiche.
