Back Grind(背面研磨,也称晶圆减薄)是半导体制造中连接芯片前道制造和后道封装的关键工艺步骤,其核心是通过机械研磨将晶圆背面削薄至目标厚度,以满足封装小型化、散热及堆叠集成等需求。
⚙️ 1. 定义与目的
- 工艺本质:在晶圆完成电路制造后、切割前,对其背面进行研磨减薄。原始晶圆厚度通常为700–800微米(μm),经Back Grind后可降至100–300 μm(常规应用),甚至20–50 μm(高端堆叠封装)。
- 小型化:减少芯片厚度,适应手机、IC卡等轻薄终端设备的需求。
- 提升集成度:薄晶圆便于多层堆叠(如3D封装),实现高密度集成(例如16–32层堆叠)。
???? 2. 工艺流程
Back Grind通常分为三步,需配合辅助工艺保障良率:
- 贴保护膜(Tape Lamination)
在晶圆正面粘贴紫外线(UV)胶带或凸块膜(Bump Film),防止研磨污染及机械损伤,并减少翘曲破裂风险。 - 粗磨(Coarse Grinding):用粗颗粒砂轮快速去除大部分厚度(如800 μm → 300 μm),但会形成表面应力层。
- 细磨(Fine Grinding):使用精细砂轮进一步减薄至目标厚度,并消除粗磨损伤层。
- 抛光(Polishing,可选):对超薄晶圆(<50 μm)采用化学机械抛光(CMP),提升表面平整度。
- 清洗与后续处理
用去离子水(DI水)和表面活性剂清除硅粉残留,防止污染;去胶(De-Lamination):完成后移除保护膜,进入切割(Dicing)和封装阶段。
⚠️ 3. 关键参数与挑战
- 精度控制:需严格调控研磨头转速、进给速度、冷却液温度/流量等,确保厚度均匀性(公差±10 μm)。
- 破片/隐裂:薄晶圆脆性高,研磨压力不均或温度波动易导致破裂。
- 翘曲(Warpage):应力不均使晶圆变形,影响后续贴膜与切割。
- 特殊工艺:对超薄晶圆(≤50 μm),采用 先划片后减薄(DBG,Dicing Before Grinding) 工艺:先半切割晶圆,再研磨,避免切割时碎裂。