Mô tả ngắn gọn bốn phương pháp chính để làm mỏng wafer

Bốn kỹ thuật làm mỏng tấm wafer bao gồm hai nhóm: mài và khắc.
(1) Mài cơ học
(2) Làm phẳng cơ học hóa học
(3) Khắc ướt
(4) Khắc hóa học khô bằng plasma (ADP DCE)
Quá trình mài sử dụng sự kết hợp giữa bánh mài và nước hoặc bùn hóa học để phản ứng và làm mỏng tấm wafer, trong khi quá trình khắc sử dụng hóa chất để làm mỏng lớp nền.
mài:
◆ Mài cơ khí
Mài cơ học (thông thường) - Quá trình này có tốc độ làm mỏng cao, khiến nó trở thành một kỹ thuật rất phổ biến. Nó sử dụng một bánh mài được liên kết bằng kim cương và nhựa được gắn trên trục chính tốc độ cao, tương tự như bánh mài được sử dụng trong các ứng dụng phủ quay. Công thức mài xác định tốc độ của trục chính cũng như tốc độ loại bỏ vật liệu.
Để chuẩn bị cho quá trình mài cơ học, tấm bán dẫn được đặt trên mâm cặp gốm xốp và được giữ cố định bằng chân không. Mặt sau của tấm bán dẫn được đặt về phía bánh mài, trong khi đai mài mòn được đặt ở mặt trước của tấm bán dẫn để ngăn ngừa mọi hư hỏng cho tấm bán dẫn trong quá trình làm mỏng. Khi nước khử ion được phun lên wafer, hai bánh răng sẽ quay ngược chiều nhau để đảm bảo đủ dầu bôi trơn giữa bánh mài và nền. Điều này cũng kiểm soát nhiệt độ và tốc độ làm mỏng để đảm bảo rằng tấm bán dẫn không được nghiền quá mỏng.
Quá trình này là một quá trình gồm hai bước:
1. Nghiền thô thực hiện hầu hết quá trình tinh chế với tốc độ ~5μm/giây.
2. Nghiền mịn với độ nhám 1200 đến 2000 và poligrind. Thông thường loại bỏ ~30µm vật liệu với tốc độ Nhỏ hơn hoặc bằng 1µm/giây và cung cấp lớp hoàn thiện cuối cùng trên tấm bán dẫn.
Hạt 1200-có bề mặt nhám với các vết mòn dễ nhận thấy, trong khi hạt 2000-ít nhám hơn nhưng vẫn có một số vết mòn. Poligrind là một công cụ đánh bóng cung cấp độ bền tối đa cho tấm wafer và loại bỏ hầu hết các hư hỏng dưới bề mặt.
◆ Làm phẳng cơ học hóa học (CMP)
Planarization cơ học hóa học (CMP) - Quá trình này làm phẳng wafer và loại bỏ các bất thường trên bề mặt. CMP được thực hiện bằng cách sử dụng bùn hóa học mài mòn hạt nhỏ và miếng đánh bóng. Cung cấp nhiều độ phẳng hơn so với mài cơ học.
CMP được chia thành ba bước:
1. Gắn tấm bán dẫn lên màng phía sau, chẳng hạn như giá giữ sáp, để giữ nó đúng vị trí.
2. Thoa hỗn hợp hóa chất từ ​​trên xuống và phân bổ đều bằng miếng đánh bóng.
3. Xoay miếng đánh bóng trong khoảng 60-90 giây mỗi lần đánh bóng, tùy thuộc vào thông số kỹ thuật về độ dày cuối cùng.
CMP xay với tốc độ chậm hơn so với mài cơ học, chỉ loại bỏ một vài micron. Điều này dẫn đến độ phẳng gần như hoàn hảo và TTV có thể kiểm soát được.
khắc:
◆ khắc ướt
Khắc sử dụng hóa chất lỏng hoặc chất ăn mòn để loại bỏ vật liệu khỏi tấm bán dẫn, điều này rất hữu ích khi chỉ cần làm mỏng một phần của tấm bán dẫn. Bằng cách đặt một lớp mặt nạ cứng lên tấm wafer trước khi khắc, quá trình làm mỏng chỉ xảy ra ở phần chất nền không có chất nền. Có hai phương pháp thực hiện khắc ướt: đẳng hướng (đồng nhất theo mọi hướng) và dị hướng (đồng nhất theo hướng thẳng đứng).
Chất ăn mòn lỏng khác nhau tùy thuộc vào độ dày mong muốn và mong muốn ăn mòn đẳng hướng hay dị hướng. Trong khắc đẳng hướng, chất ăn mòn phổ biến nhất là sự kết hợp của axit hydrofluoric, axit nitric và axit axetic (HNA). Các chất ăn mòn dị hướng phổ biến nhất là kali hydroxit (KOH), ethylenediaminecatechol (EDP) và tetramethylammonium hydroxit (TMAH). Hầu hết các phản ứng diễn ra với tốc độ ~10 μm/phút và tốc độ phản ứng có thể thay đổi tùy thuộc vào chất ăn mòn được sử dụng trong phản ứng.
◆ Khắc khô bằng plasma (ADP) (DCE)
ADP DCE là công nghệ làm mỏng wafer mới nhất, tương tự như khắc ướt. Thay vì sử dụng chất lỏng, khắc hóa học khô sử dụng khí plasma hoặc khí ăn mòn để loại bỏ vật liệu. Để thực hiện quá trình làm mỏng, một chùm hạt có động năng cao có thể được bắn vào tấm bán dẫn mục tiêu, các hóa chất phản ứng với bề mặt tấm bán dẫn hoặc cả hai được kết hợp. Tốc độ loại bỏ của quá trình khắc khô là khoảng 20μm/phút và không có ứng suất cơ học hoặc hóa chất nên phương pháp này có thể tạo ra các tấm wafer rất mỏng với chất lượng cao.