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前言
在半導(dǎo)體制造的前段制程中，晶圓需要具備足夠的厚度，以確保其在流片過程中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。盡管芯片功能層的制備僅涉及晶圓表面幾微米范圍，但完整厚度的晶圓更有利于保障復(fù)雜工藝的順利進(jìn)行，直至芯片前制程完成后，晶圓才會(huì)進(jìn)入封裝環(huán)節(jié)進(jìn)行減薄處理。
晶圓為什么要減薄
封裝階段對(duì)晶圓進(jìn)行減薄主要基于多重考量。
從劃片工藝角度，較厚晶圓硬度較高，在傳統(tǒng)機(jī)械切割時(shí)易出現(xiàn)劃片不均、裂片等問題，顯著提升不良率；而減薄后的晶圓硬度降低，能夠?qū)崿F(xiàn)更精準(zhǔn)、高效的分離，大幅提升劃片質(zhì)量與效率。
隨著電子設(shè)備向輕薄化方向發(fā)展，封裝厚度已成為關(guān)鍵指標(biāo)，尤其在芯片堆疊技術(shù)中，晶圓減薄能夠有效降低整體封裝厚度，滿足可穿戴設(shè)備、移動(dòng)終端等微型電子產(chǎn)品的需求。
同時(shí)，晶圓制造過程中背面形成的氧化層會(huì)影響芯片鍵合質(zhì)量，減薄工藝可有效去除氧化層，為鍵合提供潔凈、平整的表面，確保電氣連接的可靠性。
此外，減薄能夠縮短芯片工作時(shí)的熱量傳導(dǎo)路徑，加速散熱，避免因高溫導(dǎo)致的性能衰退與壽命縮短，提升芯片長(zhǎng)期運(yùn)行的穩(wěn)定性。
不同封裝對(duì)減薄厚度的要求存在差異
引線鍵合（Wire Bond）封裝，典型厚度為100-200微米；
傳統(tǒng)封裝（如QFP、DIP等）對(duì)厚度要求相對(duì)寬松，通常將晶圓減薄至約300微米；
BGA封裝，減薄范圍在100-200微米，這樣的厚度可以適應(yīng)球柵的布局和高度要求，同時(shí)也能保證芯片與基板之間的電氣連接和機(jī)械穩(wěn)定性；
CSP封裝，晶圓減薄厚度一般要求在 50 - 100 微米之間。由于 CSP 封裝直接將芯片與基板連接，較薄的晶圓可以減少芯片與基板之間的應(yīng)力，提高封裝的可靠性，同時(shí)也有助于降低信號(hào)傳輸延遲，滿足小型化和高性能的要求。
先進(jìn)的疊層封裝中，芯片厚度甚至可薄至30微米以下，以滿足高密度集成需求。
晶圓減薄工藝
晶圓減薄工藝一般采用機(jī)械研磨、化學(xué)機(jī)械拋光（CMP）等方法。其具體流程涵蓋前期準(zhǔn)備、減薄操作（例如粗磨、精磨和拋光）以及后期處理（如清理殘留物、測(cè)量平坦度和質(zhì)量檢測(cè)）。
在實(shí)際晶圓減薄生產(chǎn)中，多采用組合工藝來(lái)確保加工精度與效率。例如，若需將硅片從初始厚度減薄至120μm，可先通過高效的粗磨磨削工藝去除大部分材料，將硅片厚度削減至140μm左右。此時(shí)，硅片表面因磨削產(chǎn)生損傷層與殘余應(yīng)力，就需要根據(jù)后續(xù)產(chǎn)品性能要求，選擇一種或多種工藝進(jìn)行精細(xì)處理，實(shí)現(xiàn)晶圓減薄的高效化與高質(zhì)量化，并確保后續(xù)劃切工序的順利進(jìn)行。
晶圓減薄與劃片工藝的融合
在芯片切割環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)流程是先在晶圓背面粘貼藍(lán)膜并固定于鋼制框架（即晶圓黏片工藝），隨后采用機(jī)械切割或激光切割進(jìn)行分離。
隨著工藝創(chuàng)新，“先劃片后減薄”（DBG）與“減薄劃片”（DBT）技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。
DBG工藝先在晶圓正面切割出一定深度的切口，再進(jìn)行背面磨削。
DBT技術(shù)則是預(yù)先形成切割切口，通過磨削減薄后利用ADPE腐蝕去除剩余材料，實(shí)現(xiàn)裸芯片自動(dòng)分離。這兩種方法有效規(guī)避了傳統(tǒng)工藝中減薄導(dǎo)致的硅片翹曲與劃片造成的芯片邊沿?fù)p傷問題。
其中，DBT技術(shù)憑借各向同性硅刻蝕劑，既能消除背面研磨損傷，又能修復(fù)芯片微裂與凹槽，大幅提升芯片抗碎裂性能。
關(guān)于粗磨/精磨減薄砂輪以及半切/全切金剛石刀片產(chǎn)品應(yīng)用，歡迎咨詢西斯特科技。