介紹晶圓減薄的原因、尺寸以及4種減薄方法

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

晶圓減薄原因

減薄后的芯片的體積更小，可以適應更薄的封裝設計。更小的體積在智能手機、平板電腦、智能手表等設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通過垂直堆疊更多層次的減薄芯片，從而實現更高的功能密度。

減薄后的晶圓具有更短的熱擴散路徑和較高的表面積與體積比，有助于將芯片運行時產生的熱量更快，更有效地傳遞出去。如果芯片太厚，熱量在傳遞過程中會在芯片內部積聚，導致局部過熱，影響器件性能。

晶圓能減到多??？

晶圓減薄的極限厚度與晶圓的材質和尺寸有密切關系。

較大的晶圓在減薄過程中更容易破裂。尺寸越大，減薄越困難。

而晶圓的材質多種多樣，一般有Si，GaAs，GaN，InP，LN,LT，玻璃，藍寶石，陶瓷等。LN,LT，GaAs，GaN等相對硅來說更脆，因此減薄的極限厚度更大些。以硅為例，能夠將12寸硅片減薄到50um左右。

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四種晶圓減薄方法介紹

機械磨削（Grinding）

Grinding完全通過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，在高速旋轉時接觸晶圓表面，并用純水作為冷卻液和潤滑劑，以達到減薄的目的。

化學機械研磨（cmp）

cmp是一種結合了化學反應和機械研磨的技術。在CMP過程中，研磨液與要拋光的材料先發生輕微化學反應，軟化晶圓表面，再用機械研磨去除軟化的材料，達到全局平坦化的目的。相對于Grinding，cmp的成本更昂貴。

濕法刻蝕

使用液態化學藥劑來去除晶圓表面的材料。

干法刻蝕

使用等離子體產生的活性基團來去除晶圓表面的材料。

四種晶圓減薄方法的比較

Grinding

優點：快速去除大量材料，適合于初步減薄。

缺點：可能導致表面損傷和應力，通常需要后續工藝來改善表面質量。

CMP

優點：可實現極高的表面光潔度和平整度，適用于要求高精度的應用。

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缺點：成本較高，過程控制復雜。

濕法蝕刻

優點：成本低，設備簡單，操作容易。

缺點：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：成本高，工藝復雜，減薄后表面粗糙。

晶圓減薄工藝難點

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

控制表面質量較難：減薄過程中經常會產生表面粗糙度過大、微裂紋，顆粒等其他表面缺陷。

應力控制較難：減薄過程中會引入熱應力和機械應力，這些應力會導致晶圓彎曲、變形或產生內部缺陷等。

審核編輯：劉清