在半导体制造流程中,晶圆经过前端工艺和晶圆测试后,将进入后端工艺。后端工艺的起点通常是晶圆背面研磨,即对晶圆背面进行减薄处理。这一步骤也被称为晶圆减薄工艺,是半导体制造中的关键环节。
晶圆减薄直接决定了晶圆的最终厚度。一般来说,经过前端制造后的晶圆厚度较大(常见规格参见下表)。为了缩小封装体积,必须对这类较厚的晶圆进行减薄处理。
| 150mm (6英寸) | 675μm ± 20μm 或 625μm ± 15μm | |
| 200mm (8英寸) | 725μm ± 25μm | |
| 300mm (12英寸) | 775μm ± 25μm |
晶圆尺寸与厚度对照表(基于行业标准)
从芯片性能与封装需求来看,晶圆减薄具有以下五个方面的作用:
一、提升散热效率
随着芯片结构日益复杂、集成度不断提高,晶体管数量急剧增加,散热成为影响芯片性能和寿命的关键因素。晶圆厚度越小,芯片的散热能力越强。
二、缩小封装尺寸
微电子产品持续向轻、薄、小方向发展。减薄晶圆厚度可直接减小芯片封装后的整体尺寸,满足小型化需求。
三、降低芯片内应力
芯片在工作过程中会产生热量,导致材料各层之间出现热差。晶圆厚度越大,背面产生的内应力越显著。内应力过大会造成芯片开裂。减薄晶圆有助于降低内应力,提高芯片结构可靠性。
四、提高电气性能
晶圆厚度越薄,接地平面与背面镀金层的距离越近,器件的高频性能越好。同时,硅衬底变薄使其电阻减小,器件导通状态下的总导通电阻随之降低,从而减少电压降和功率损耗。
五、利于划片
减薄后的晶圆在划片(将晶圆分割为单个芯片)过程中更易于操作,有助于提高划片质量和效率。