一、什么是芯片“減薄”?
“減薄”,也叫?Back Grinding(BG),是將晶圓(Wafer)背面研磨至目標(biāo)厚度的工藝步驟。這個(gè)過程通常發(fā)生在芯片完成前端電路制造、被切割前(即晶圓仍然整體時(shí)),是連接芯片制造和封裝之間的橋梁。
為什么要減?。?/h4>
芯片制造完成后,晶圓厚度一般較大(約700-800微米)。如果不減?。?/p>
在封裝過程中占用體積大,不利于芯片輕薄化、小型化;
封裝完成后不能滿足終端產(chǎn)品對厚度或熱性能的要求;
多芯片疊層封裝(如3D封裝)將變得困難。
所以,減薄的目的就是讓芯片更薄、更適應(yīng)封裝和系統(tǒng)集成的需求。
二、減薄工藝分為哪幾步?
1.?粗磨(Coarse Grind)
目的:快速將晶圓從原始厚度削減到接近目標(biāo)厚度,比如從775μm減到300μm;
特點(diǎn):采用較粗的研磨輪,去除效率高,但研磨過程中會(huì)在晶圓背面形成明顯的應(yīng)力層或損傷層;
潛在風(fēng)險(xiǎn):應(yīng)力積累、硅粉殘留導(dǎo)致后續(xù)破片。
2.?細(xì)磨(Fine Grind)
目的:進(jìn)一步減薄至最終目標(biāo)厚度(如100-300μm),同時(shí)去除粗磨過程中形成的損傷層(約1~2μm);
工具:使用粒徑更小、精度更高的研磨輪;
關(guān)鍵點(diǎn):保證晶圓表面平整性,并盡可能少引入新?lián)p傷。
3.?清洗(Cleaning)
必須步驟:在粗磨、細(xì)磨過程中會(huì)產(chǎn)生大量硅粉,若不及時(shí)清洗,會(huì)殘留在晶圓表面或邊緣;
使用材料:高純水(DI水)+表面活性劑,去除殘留物,防止后續(xù)封裝時(shí)污染或損壞芯片;
目標(biāo):確保晶圓潔凈,提高后段良率。
三、減薄過程中的挑戰(zhàn)和控制重點(diǎn)
晶圓破片風(fēng)險(xiǎn)
晶圓越薄,越脆,易碎;
必須控制研磨均勻性、壓力、溫度及設(shè)備平整度,避免在研磨中產(chǎn)生“隱裂”。
翹曲問題(Wafer Warpage)
減薄后,晶圓可能因?yàn)閼?yīng)力不均而翹曲,影響貼膜、切割和封裝;
工藝需優(yōu)化后段支撐或臨時(shí)粘貼材料。
良率控制
研磨造成的微裂紋若未完全去除,芯片在后續(xù)切割或裝配中可能碎裂,影響良率。
四、減薄后的后續(xù)動(dòng)作
在減薄完成后:
晶圓通常會(huì)被貼膜(Back Grinding Tape)保護(hù);
之后進(jìn)入切割(Dicing)階段,將晶圓分割成一個(gè)個(gè)單顆芯片;
然后進(jìn)入封裝(如BGA、QFN、WLCSP等)。
五、舉個(gè)例子說明
比如我們做一款手機(jī)SoC芯片:
設(shè)計(jì)要求厚度控制在0.3mm以內(nèi);
芯片電路完成后晶圓厚度約為775μm;
通過粗磨減至350μm,再細(xì)磨至280μm;
清洗干凈后進(jìn)入后續(xù)切割和封裝。
六、總結(jié)
封裝中的“減薄”并非簡單的削薄過程,而是一個(gè)?涉及機(jī)械、材料、熱力學(xué)等多個(gè)學(xué)科的復(fù)雜工藝。其成敗直接影響芯片的機(jī)械穩(wěn)定性、可靠性與最終產(chǎn)品的尺寸設(shè)計(jì)。一個(gè)高質(zhì)量的減薄過程是實(shí)現(xiàn)高良率、高可靠性的高端芯片封裝的基礎(chǔ)。
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