研磨

机械研磨

机械研磨 – 这种工艺是当今采用的最传统的减薄技术，具有高精度、高减薄率等优点。机械研磨利用安装在高速主轴上的由金刚石和树脂粘合而成的砂轮。研磨工艺路线决定主轴的速度以及材料的去除率。

为了准备机械研磨，在晶圆器件（正面）上贴一层研磨胶带，以保护晶圆在减薄过程中不受任何损坏。然后将晶圆放在多孔陶瓷卡盘的顶部，通过真空技术将晶圆固定到位。砂轮和卡盘以相反的方向旋转，同时使用去离子水喷洒晶圆研磨部位，以提供冷却效应并冲洗走研磨过程中产生的材料颗粒。总而言之，该过程分为两个步骤：

  1. 粗磨 – 这一步骤实现了大部分的材料去除，去除率约为 5μm/s。
  2. 精磨 – 使用1200至2000砂度的砂轮以及Poligrind（抛光性研削磨轮）进行精磨。通常以≤1μm/s的速度去除约30μm或更少的材料，并实现晶圆的最终表面处理效果。
    • 1200砂度的砂轮表面粗糙，有明显的磨痕，而2000砂度的砂轮的粗糙程度较小，但是仍然有一些磨痕。Poligrind是一种抛光工具，可提供最大的晶圆强度，并能消除大部分的次表面损伤。

化学机械平坦化(CMP)

化学机械平坦化(CMP)  – 该工艺可以使晶圆变平并去除表面上的不规则形貌。CMP是使用小颗粒研磨化学浆液和抛光垫进行的。尽管其清洁程度较低，但该工艺可比机械研磨提供更高程度的平坦化水平。

化学机械平坦化分为三个步骤：

  1. 将晶圆安装至背面薄膜上，如蜡贴片，以便将它们固定住。
  2. 从上面涂抹化学浆液，并用抛光垫将其均匀分布。
  3. 每次抛光时都旋转抛光垫约60-90秒，具体取决于最终厚度规格。
    • CMP的减薄速度比机械研磨慢，每秒只能去除几微米。但这可以带来近乎完美的平整度和一个非常可控的总厚度偏差(TTV)。

蚀刻

湿法蚀刻

湿法蚀刻采用液体化学剂或蚀刻剂，从晶圆上去除材料。仅适用于晶圆部分区域需要减薄的情况。通过在蚀刻之前在晶圆上放置硬掩膜，减薄仅发生在没有硬掩膜的衬底部分。目前有两种执行湿法蚀刻的方法：各向同性（在所有方向上均匀）和各向异性（在垂直方向上均匀）。

湿法蚀刻分为三个步骤：

  1. 液体蚀刻剂扩散到晶圆表面。液体蚀刻剂的变化取决于所需的厚度以及是否需要各向同性或各向异性的蚀刻。
    • 在各向同性蚀刻中，最常见的蚀刻剂是氢氟酸、硝酸和乙酸（HNA）混合物；最常见的各向异性蚀刻剂是KOH（氢氧化钾）、EDP（乙二胺+对苯二酚+水）和TMAH（四甲基氢氧化铵）。
  2. 将蚀刻剂细流喷洒在旋转的晶圆表面上，液体蚀刻剂与衬底发生反应，使其变薄。尽管大多数反应的去除率约为10µm/min，但反应速率可能因反应中使用不同的蚀刻剂而有所变化。
  3. 化学副产物从晶圆表面扩散。

常压等离子体(ADP) 干法化学蚀刻 (DCE)

ADP DCE是最新的晶圆减薄技术，与湿法蚀刻工艺类似。干法化学蚀刻使用的不是液体，而是等离子体或蚀刻剂气体来去除材料。该工艺使用氩气（Ar）和四氟甲烷（CF4）的混合物来实现衬底晶圆的减薄过程。为了实现减薄处理，可以向目标晶圆发射高动能粒子束，也可以使用化学剂与晶圆表面发生反应，或者两者结合使用。干法蚀刻的去除率约为20µm/min，而且不会产生任何机械应力或化学物质，因此这种方法能够制造出非常薄的晶圆，且产量很高。

背面研磨

背面研磨是一种将硅从晶圆背面去除（将晶圆背面磨薄）的工艺。无论是我们自产的衬底晶圆或客户提供的晶圆，我们均提供背面研磨服务。我们能够以高产量加工裸晶圆和器件图案晶圆，并提供符合客户规格要求的晶圆减薄服务。

SVM的晶圆背面减薄能力：

  • 直径： 25mm – 300mm
  • 50μm至200μm晶圆的最终厚度：≥ 50μm
  • 仅300mm晶圆的最终厚度：≥ 80μm
  • 背部表面处理：研磨或抛光
  • 合格率： ≥ 95%

晶圆研磨

SVM为所有直径为50mm至300mm的晶圆提供晶圆研磨服务。

SVM提供晶圆研磨服务以满足从衬底晶圆表面去除大量材料的需求。在晶圆再生和晶圆减薄项目中，以及在手机和调制解调器等主要终端应用中，通常需要去除大量的硅元素。

什么是晶圆研磨？

晶圆研磨是一种全局平坦化工艺，通过去除表面损伤（通常来自背面研磨）来提高晶面的平整度。该工艺最常见于硅晶圆产品处理手段中，但某些应用要求如砷化镓（GaAs）和磷化铟（InP）晶圆也会经历这一过程。研磨是利用两个反向旋转的铸铁板以及研磨膜或研磨浆液来实现的。为了调整薄膜/浆液的渗透性，可以增加晶圆转速，或者增大负载，以达到目标规格要求。

该工艺可分为两种方法：游离磨料研磨和固结磨料研磨

游离磨料研磨：

在游离磨料研磨中，研磨液可消除表面损伤。研磨液由漂浮在研磨油中的磨料粉组成。研磨粉由碳化硅（SiC）、氧化铝（Al2O3）或金刚石的小颗粒（通常为5-20μm）制成，具体比例取决于衬底材料、直径和目标厚度。在沉积之前，旋转浆液以使颗粒悬浮。待浆液就绪后，缓慢旋转铸铁板（<80rpm），使薄膜均匀地分布在晶圆表面。研磨后，有些晶圆要经过二次抛光，以去除任何残留颗粒。

固结磨料研磨：

固结磨料研磨与游离磨料研磨的过程相同。唯一的区别是，仅利用一层薄薄的SiC或其他磨料薄膜将颗粒沉积在衬底上，而不是使用研磨浆液。该薄膜所含颗粒与在薄聚酯衬底上进行游离磨料研磨所含的颗粒相同。该薄膜在铸铁板和衬底之间起到类似于砂纸的作用，其旋转与游离磨料研磨相同。最终从结果上看，固结磨料研磨比游离磨料研磨厚得多，可以产生优异的平整度质量和圆滑的边缘。