在封裝前，通常要減薄晶圓，減薄晶圓主要有四種主要方法：機(jī)械磨削、化學(xué)機(jī)械研磨、濕法蝕刻和等離子體干法化學(xué)蝕刻。

晶圓減薄原因

減薄后的芯片的體積更小，可以適應(yīng)更薄的封裝設(shè)計(jì)。更小的體積在智能手機(jī)、平板電腦、智能手表等設(shè)備中可以減少整體厚度和重量。

在3D IC封裝中，可以在有限的空間內(nèi)通過(guò)垂直堆疊更多層次的減薄芯片，從而實(shí)現(xiàn)更高的功能密度。

減薄后的晶圓具有更短的熱擴(kuò)散路徑和較高的表面積與體積比，有助于將芯片運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的熱量更快，更有效地傳遞出去。如果芯片太厚，熱量在傳遞過(guò)程中會(huì)在芯片內(nèi)部積聚，導(dǎo)致局部過(guò)熱，影響器件性能。

晶圓能減到多薄？

晶圓減薄的極限厚度與晶圓的材質(zhì)和尺寸有密切關(guān)系。

較大的晶圓在減薄過(guò)程中更容易破裂。尺寸越大，減薄越困難。

而晶圓的材質(zhì)多種多樣，一般有Si，GaAs，GaN，InP，LN,LT，玻璃，藍(lán)寶石，陶瓷等。LN,LT，GaAs，GaN等相對(duì)硅來(lái)說(shuō)更脆，因此減薄的極限厚度更大些。以硅為例，能夠?qū)?2寸硅片減薄到50um左右。

? ? ?

四種晶圓減薄方法介紹

機(jī)械磨削（Grinding）

Grinding完全通過(guò)物理摩擦力去除晶圓表面的材料。磨削通常使用含有金剛石顆粒的砂輪，在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)接觸晶圓表面，并用純水作為冷卻液和潤(rùn)滑劑，以達(dá)到減薄的目的。

化學(xué)機(jī)械研磨（cmp）

cmp是一種結(jié)合了化學(xué)反應(yīng)和機(jī)械研磨的技術(shù)。在CMP過(guò)程中，研磨液與要拋光的材料先發(fā)生輕微化學(xué)反應(yīng)，軟化晶圓表面，再用機(jī)械研磨去除軟化的材料，達(dá)到全局平坦化的目的。相對(duì)于Grinding，cmp的成本更昂貴。

濕法刻蝕

使用液態(tài)化學(xué)藥劑來(lái)去除晶圓表面的材料。

干法刻蝕

使用等離子體產(chǎn)生的活性基團(tuán)來(lái)去除晶圓表面的材料。

四種晶圓減薄方法的比較

Grinding

優(yōu)點(diǎn)：快速去除大量材料，適合于初步減薄。

缺點(diǎn)：可能導(dǎo)致表面損傷和應(yīng)力，通常需要后續(xù)工藝來(lái)改善表面質(zhì)量。

CMP

優(yōu)點(diǎn)：可實(shí)現(xiàn)極高的表面光潔度和平整度，適用于要求高精度的應(yīng)用。

?

缺點(diǎn)：成本較高，過(guò)程控制復(fù)雜。

濕法蝕刻

優(yōu)點(diǎn)：成本低，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作容易。

缺點(diǎn)：蝕刻不夠均勻，難以控制蝕刻深度和剖面，減薄后表面粗糙。

干法蝕刻

缺點(diǎn)：成本高，工藝復(fù)雜，減薄后表面粗糙。

晶圓減薄工藝難點(diǎn)

精確控制減薄厚度較難：晶圓的均勻厚度對(duì)于保證整批晶圓中的器件具有一致性至關(guān)重要。如果采用刻蝕的方法進(jìn)行減薄，晶圓厚度的均勻性將得不到保障。

控制表面質(zhì)量較難：減薄過(guò)程中經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生表面粗糙度過(guò)大、微裂紋，顆粒等其他表面缺陷。

應(yīng)力控制較難：減薄過(guò)程中會(huì)引入熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力，這些應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致晶圓彎曲、變形或產(chǎn)生內(nèi)部缺陷等。

審核編輯：劉清