晶圆为什么要减薄？_专业集成电路测试网-芯片测试技术-ic test

晶圆减薄是半导体制造中的关键步骤，主要目的是为了满足芯片在性能、封装、散热等方面的要求。

本文目录

硅晶圆厚度

晶圆减薄后的优势

晶圆减薄工艺

晶圆减薄技术

1. 硅晶圆厚度

在半导体制造的前段制程中，晶圆需要具备足够的厚度以满足机械强度和翘曲度的要求，以便在设备内和设备间进行处理和传送。

150mm（6英寸）晶圆

· 标准厚度：约675微米
· 范围：通常在650微米到700微米之间

200mm（8英寸）晶圆

· 标准厚度：约725微米
· 范围：通常在700微米到750微米之间

300mm（12英寸）晶圆

· 标准厚度：约775微米
· 范围：通常在750微米到800微米之间

2. 晶圆减薄后的优势

在封装阶段，为了满足封装工艺的需求，晶圆通常需要减薄到100~200微米左右。这是因为减薄后的晶圆可以带来以下优势：
1. 减小封装体积：更薄的晶圆有助于实现芯片封装的小型化
2. 提高散热效率：薄晶圆更有利于热量从衬底导出
3. 减少内部应力：减薄可以降低芯片工作过程中产生的内应力，从而减少芯片破裂的风险
4. 提高电气性能：薄晶圆可以使背面镀金与地平面更接近，从而优化高频性能
5. 提高划片加工成品率：减薄后的晶圆可以减轻封装划片时的加工量，避免崩边、崩角等缺陷

3. 晶圆减薄工艺

为了实现晶圆的减薄，通常会采用机械研磨、化学机械抛光（CMP）等工艺。
减薄工艺的具体流程包括前期准备、减薄操作（如粗磨、精磨、抛光等）、后期处理（如去除残留物、平坦度测量、质量检验等）。
在先进的封装技术（如2.5D和3D封装）中，所需的芯片厚度甚至可以低至30微米

4. 晶圆减薄技术

1. 机械研磨法
机械研磨是最常用的晶圆减薄方法之一，通过物理摩擦去除晶圆背面的多余材料。该方法通常分为粗磨和精磨两个阶段：

粗磨：使用金刚石或树脂粘合的砂轮，以高速旋转去除大量材料

精磨：采用更细的磨料和更低的磨削速度，进一步细化晶圆表面，减少粗糙度。机械研磨的优点是高效、快速，适合大批量生产，但可能引入机械应力和表面损伤。

2. 化学机械抛光（CMP）

CMP结合了化学腐蚀和机械磨削的双重作用，通过化学浆料和抛光垫的协同作用，去除晶圆表面的不规则形貌，实现高度平面化。CMP能够提供更高的控制精度和表面质量，适用于对表面质量要求极高的集成电路制造。

3. 湿法蚀刻法

湿法蚀刻利用液体化学药品或蚀刻剂，通过化学反应选择性地去除晶圆上的特定材料层。它分为各向同性蚀刻和各向异性蚀刻。湿法蚀刻的优点是高度的选择性和精细的控制能力，能够实现晶圆表面纳米级别的加工精度。

4. 干法刻蚀

干法刻蚀使用等离子体或离子束来去除材料，具有高精度和高选择性的特点。它适用于需要高精度和复杂结构的晶圆减薄。

5. 激光减薄

激光减薄技术利用激光束的高能量密度，通过热作用或光化学作用去除材料。这种方法可以实现局部减薄，适用于特定区域的精细加工。

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