0弁言
硅片背面减薄是一步主要的硅片制造工艺，目的是去除硅片背面多余材料，以有效减小硅片封装体积，降落热阻，提高器件的散热性能，降落封装后芯片因受热不均而开裂的风险，提高产品可靠性；同时，减薄后的芯片机器性能与电气性能也得到显著提高。硅片背面减薄技能有很多种，如磨削、抛光、干式抛光、电化学堕落、湿法堕落、等离子赞助化学堕落和常压等离子堕落等。个中硅片磨减少薄技能是一种效率高、本钱较低的减薄技能，已得到广泛运用。该技能通过砂轮在硅片表面旋转施压、损伤、分裂、移除而实现硅片减薄。工艺中不可避免引入损伤，降落器件可靠性和稳定性。抛光工艺采取硅片与抛秃顶之间相对运动来平坦化硅片表面，在硅片和抛秃顶之间有磨料；湿法化学堕落是一种通过堕落液与硅片发生化学反应实现硅片减薄的工艺技能，常用的堕落液有酸性堕落液（如硝酸、冰乙酸与氢氟酸）和碱性堕落（如KOH溶液［1］）。
本文以15．24cm（6英寸）硅片背面减薄为例，通过对经由磨削、磨削后抛光与磨削后湿法堕落工艺后硅片的损伤、表面粗糙度与翘曲度的剖析，优化硅片背面减薄技能。
1实验
取4片6英寸单晶硅片，硅片厚度为675μm，正面贴保护膜，保护膜厚度为140μm；采取方达科技单片研磨机对硅片进行磨减少薄加工，加工选用325＃－DISCO砂轮，砂轮粒度为40～60μm，将4片6英寸硅片减薄140μm至535μm，取出个中1个样品，编号为1＃；接着采取方达单面研磨机对余下3个样品进行精磨削加工，加工选用2000＃－DISCO砂轮，砂轮粒度为4～6μm，去除硅片厚度为30μm，取出个中1个样品，编号为2＃；对余下的两个样品，一个采取方达科技单面抛光机进行化学机器抛光40min，编号为3＃，另一个用湿法化学堕落办法减薄，堕落韶光5min，编号为4＃。湿法堕落采取硝酸、冰乙酸和氢氟酸稠浊液堕落液，体积比为硝酸∶冰乙酸∶氢氟酸＝5∶4∶1，反应事理如下［2］：
完成上述减薄工艺后，去除样品正面保护膜，洗濯，然后采取Mitotuyo厚度测试仪测试样品厚度，用翘曲度测试仪测试样品翘曲度，采取FEG450扫描电子显微镜不雅观察样品表面和截面描述，用原子力显微镜测试样品粗糙度。
2结果与谈论
2．1表面描述剖析 图2是减薄后样品表面扫描电子描述图（SEM）。由图可见，1＃样品表面粗糙、起伏大，存在突出与凹坑；2＃样品表面存在大量眇小划痕。原子力显微镜测试得出1＃样品与2＃表面粗糙度Ra分别为0．15和0．016μm。
单晶硅材料的原子在晶体内部按照金刚石构造周期性排列，硅片背面磨减少薄是一种物理损伤工艺，砂轮的磨削会毁坏硅原子内部的周期性排列顺序，在硅片表面产生机器损伤。比拟图2（a）与图2（b）可知，样品表面描述和表面粗糙度与研磨所用砂轮有关，砂轮粒度越小，硅片表面越平整，粗糙度越小。 图2（c）和图2（d）分别为3＃与4＃样品表面描述图，比拟两图可见，化学机器抛光后样品表面平整，没有磨削划痕，湿法堕落后样品表面依然可见砂轮磨削留下的划痕。3＃与4＃样品表面粗糙度Ra分别为0．001和0．008μm。化学机器抛光工艺是一种全局性平坦化工艺，由上述结果可知，抛光工艺有效地改进了硅片表面描述；堕落工艺后样品表面粗糙度降落，结合酸性湿法堕落工艺是一种各向同性堕落工艺［3］，样品表面损伤与突出部分被优先堕落，可见湿法堕落可改进硅片表面描述。4个样品表面粗糙度Ra见表2所示。
2．2截面描述剖析 图3为样品截面描述图（SEM），可见1＃样品截面粗糙，截面存在裂纹，2＃样品截面平直，有微裂纹。由图可知，样品截面损伤层厚度分别为5．382与1．115μm。
硅片磨减少薄是一种物理性损伤工艺，根据Hadamovsky提出的损伤层模型［4］，机器研磨减薄工艺后，基体硅之上存在着损伤层，损伤层自上而下分为多层构造。结合上述实验可知，损伤层厚度与研磨硅片砂轮粒度有关，砂轮粒度越大，磨削产生的损伤层越大，硅片表面越粗糙。3＃与4＃样品截面图如图3（c）与图3（d）所示，样品截面无损伤层，结合上文可知，抛光工艺和湿法堕落工艺去除了样品表面的机器损伤，减薄后样品厚度以及表面损伤层厚度如表3所示。表3中还列出了样品的翘曲度，由表中可知，样品翘曲度与表面损伤层厚度干系，如图4所示，损伤层厚度越大，翘曲度也越大。硅片表面的机器损伤毁坏了硅片晶体构造，降落硅片强度，增大硅片在通报过程中碎片率，影响后续工艺的可靠性与稳定性，降落了产品成品率。抛光工艺和湿法堕落不仅可以去除硅片表面损伤层，还降落了硅片翘曲度，有效提高减薄后硅片质量，这对提高生产线成品率，拓宽元器件利用条件，提高元器件利用性能，延长利用寿命等都具有极其主要的意义。
3结论
硅片背面机器研磨减薄是一种物理损伤工艺，减薄会在硅片表面引入机器损伤。文中比拟剖析了粗磨、精磨、抛光和湿法堕落工艺后硅片表面与截面描述，并且测试了硅片厚度、粗糙度和翘曲度，结合理论剖析，得到结论如下：机器研磨减薄工艺中硅片表面描述和损伤层厚度和研磨减薄砂轮粒度有关，砂轮粒度越大，硅片表面越不平整，粗糙度也越大，损伤层厚度越大。采取粗磨与精磨结合减薄的方法，可以改进硅片表面描述，降落硅片表面损伤层厚度；湿法堕落与抛光工艺可以改进硅片表面描述，去除硅片减薄中产生的机器损伤，抛光工艺可以得到粗糙度更低的硅片表面，速率较慢，湿法堕落工艺效率高，表面较粗糙；减薄硅片的翘曲度与损伤层厚度有关，损伤层厚度越大，硅片翘曲度越大。实际工艺中，结合器件需求，可以采取先分段研磨，再抛光或湿法堕落的方法，得到高质量的减薄硅片。
