晶圓減薄表面損傷層對斷裂強(qiáng)度影響的研究

馮小成，李 峰，李洪劍，荊林曉，賀晉春，井立鵬

（北京時代民芯科技有限公司，北京 100076）

1 引言

在集成電路封裝行業(yè)中，減薄工藝后晶圓表面加工質(zhì)量直接影響著封裝后器件的性能、成品率以及可靠性。隨著半導(dǎo)體硅晶圓直徑的增大和芯片厚度的超薄化，其表面加工質(zhì)量需要滿足更高的要求。

硅晶圓背面減薄是后道封裝過程中的關(guān)鍵工藝，晶圓減薄的目的是將其在傳遞過程中起支撐作用的背面多余材料去除，減小器件封裝尺寸，降低芯片熱阻，改善其寄生電參數(shù)等。常見的減薄方式有機(jī)械磨削、電化學(xué)腐蝕、濕法腐蝕等，其中機(jī)械磨削減薄效率高、成本低，在半導(dǎo)體集成電路封裝領(lǐng)域得到大力發(fā)展和廣泛應(yīng)用。

本文研究硅晶圓機(jī)械磨削減薄工藝及損傷層厚度的影響因素、損傷層厚度與晶圓斷裂強(qiáng)度的關(guān)系，優(yōu)化減薄工藝，提升封裝可靠性。

2 機(jī)械磨削減薄工藝簡介

在半導(dǎo)體集成電路前道制造工藝中，晶圓需要經(jīng)過上百道工藝的微加工，在這上百道工藝的傳遞過程中，為保證工藝質(zhì)量，晶圓必須具有一定的厚度，從而保證自身的強(qiáng)度能在上百次傳遞過程中不發(fā)生變形或變形在可接受的范圍內(nèi)。

在集成電路封裝過程中，考慮到封裝后器件物理尺寸和散熱的要求，需要對晶圓進(jìn)行減薄，將晶圓背面多余的基體材料去除，提升芯片導(dǎo)熱能力、減小芯片厚度，以達(dá)到減小封裝厚度的目的。

2.1 機(jī)械磨削減薄原理

機(jī)械磨削減薄工藝是一種通過減薄設(shè)備磨輪對加工物表面基體施壓、損傷、碎裂、移除的物理研磨工藝，通過機(jī)械磨削可以降低加工物的厚度，機(jī)械磨削減薄示意圖如圖1所示?！?br>