晶圆减薄工艺介绍
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随着用于便携式和手持产品的更小和更薄封装的普及，对更薄半导体器件的需求增加，因此晶圆减薄技术变得比以往任何时候都更加重要。随着更厚的 300 毫米晶圆、凸块晶圆、堆叠芯片要求和超薄封装的出现，晶圆背面研磨设备和工艺正成为装配的关键问题。
晶圆减薄选项


                             减薄到厚度：50 µm晶圆，直径300毫米的晶圆




背磨过程
目前有几种方法用于减薄晶圆，最流行的是成熟的机械背面研磨和抛光技术。在许多情况下，此工艺是首选，因为它比最近开发的新型化学或等离子蚀刻工艺更快且成本更低。然而，它确实存在在研磨过程中施加机械应力和热量以及在晶圆背面造成划痕的缺点。这些划痕图案和晶圆表面划痕的深度与磨粒的大小和研磨过程中施加在晶圆上的压力成正比。半导体裸片的划痕深度和背面粗糙度与裸片的强度有直接关系，
为了提高操作的生产率，通常执行多步磨削操作。第一步使用大砂砾粗磨晶圆并去除大部分多余的晶圆厚度。在第二步中使用更细的砂砾来抛光晶圆并将晶圆精确地研磨到所需的厚度。对于直径为 200 mm 的晶圆，通常从大约 720 µm 的晶圆厚度开始，然后将其研磨至 150 µm 或更小的厚度。粗磨通常会去除大约 90% 的多余材料。典型的两步背磨操作将使用双主轴，每个主轴上都装有砂轮。

划痕和晶圆强度
背面研磨后，晶圆背面会出现划痕图案。这些划痕的深度将取决于砂轮的砂砾大小和打磨过程中施加的垂直压力大小。（更细的砂砾会产生更小和更浅的划痕。）由于硅的强度与划痕的深度成反比，因此将晶圆表面的粗糙度降至最低非常重要。
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压力来源
在实际应用中施加到芯片上的应力大小取决于许多因素，包括芯片的基板材料、芯片尺寸、芯片附着材料以及芯片将经受的温度偏移在应用程序中。对于许多大功率应用，芯片直接安装在铜或铝等高导热材料上，硅和金属之间的热膨胀系数 (TCE) 不匹配会导致芯片承受巨大的机械应力在极端温度期间。在这种应用中芯片上的实际应力类似于在进行的实验期间由测试方法引起的应力。例如，如果芯片安装在铜散热器或芯片连接垫上，则较大的 TCE (铜基板的 3 ppm/K) 与硅芯片的小 TCE (2.3 ppm/K) 相比，会在芯片边缘产生机械应力。更大的芯片会导致更大的压力。此外，如果金属散热器或基板的厚度不足以抵抗芯片的膨胀或收缩，则材料会弯曲并在芯片上产生更高水平的应力。在环境测试或实际电源应用可能引起的应力条件下，芯片背面的任何划痕都可能造成裂纹。
背磨设备
为了提高生产率，许多设备制造商生产用于减薄和处理多个晶圆的设备。这些机器的设计与研磨主轴的选择一样影响减薄晶圆的质量。
晶圆内的总厚度变化在晶圆背面研磨过程中必须密切监控的工艺参数（输入和输出）包括：
晶圆与晶圆之间的厚度变化
平均粗糙度
翘曲和弯曲
模具强度
最终晶圆厚度
晶圆破损


其他细化选项
机械减薄晶圆的能力还取决于晶圆材料本身。硅晶圆比一些较新的材料更容易变薄，例如砷化镓或磷化铟，这些材料往往更脆，更容易受到机械损坏。现在将 200 毫米硅晶片减薄到 150 微米的厚度是可行的，但 100 毫米砷化镓晶圆通常只能减薄到 250 微米。
成本更高的化学或等离子蚀刻工艺提供的优势包括：1）在工艺过程中不会引入划痕；2）减薄过程中施加在晶圆上的热量和机械应力更少；3) 生产更薄晶圆的能力。由于在减薄过程中没有对晶圆施加机械应力，因此晶圆可以加工至 50 µm 的厚度。如果最终产品必须超薄，或者必须将多个裸片堆叠在一个薄封装中，那么别无选择，只能采用化学或等离子工艺，或者机械和化学/等离子工艺的组合。
结语
只要封装的垂直尺寸继续缩小并且晶圆直径继续增长，背面研磨和其他晶圆减薄工艺将继续成为关键步骤。在过去，它一直被认为不是非常重要的工序之一，但现在是半导体生产必须要用到的工序之一。

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