CN104637787A - 芯片厚度减薄的方法 - Google Patents
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Abstract
芯片厚度减薄的方法，涉及微电子芯片生产制造领域，解决现有芯片减薄方法存在碎片率高且不易量产的问题，采用DFG821型号的减薄机对芯片进行减薄，所述减薄机的Z2单元使用2000目磨轮，将芯片减薄至150μm；设定芯片初始厚度为Hμm，第一刀切割后芯片厚度为H-60μm，第二刀切割后芯片厚度为H-90μm，然后对第二刀切割后的芯片进行光磨，获得厚度为150μm的芯片；对减薄的芯片进行粘贴衬片，并将粘贴衬片的芯片进行腐蚀，获得减薄后厚度为60μm至100μm的芯片；本发明方法同时适用于减薄到任意厚度，最终厚度可通过粘贴衬片方式腐蚀实现。
Description
技术领域
本发明涉及微电子芯片生产制造领域，具体涉及一种使用减薄加衬片腐蚀加工超薄芯片的加工方法。
背景技术
近年来，随着网络技术的发展，要求电子设备及仪器功能多、可靠性高、体积小、便于携带，对器件外形尺寸要求越来越小。器件外形尺寸的微型化要求、封装结构形式的改进、以及为降低热阻，提高芯片的散热能力等诸方面的发展与进步。都相应的要求封装所用的芯片越来越薄，质量越来越高。在许多新兴半导体制造领域内，都需要超薄芯片(芯片厚度小于100um)。在这些领域中，芯片超薄化的发展趋势是很明显的。
现有的芯片减薄方法多为机械磨削，即使用减薄机或抛光机进行减薄，减薄厚度受设备制约很大，常规减薄机或磨削机最多将芯片减薄到200um，且存在碎片率高情况，TTV不受控情况，薄片量产加工困难。现有实现超薄芯片有两种方法：一、使用双面膜粘贴衬片方法减薄，还需引入粘片、揭片设备，不仅工艺复杂，同时设备价格需要上千万元；二、使用新型减薄机、或减薄前进行磨边，设备价格都在上千万元；
发明内容
本发明为解决现有芯片减薄方法存在碎片率高且不易量产的问题，提供一种芯片厚度减薄的方法。
芯片厚度减薄的方法，该方法由以下步骤实现：
步骤一、采用DFG821型号的减薄机细磨单元对芯片进行减薄，使芯片厚度减薄至150μm；所述的细磨单元的磨轮目数为大于等600目小于等于1000目。
设定芯片初始厚度为Hμm，第一刀切割后芯片厚度为H-60μm，第二刀切割后芯片厚度为H-90μm，然后对所述第二刀切割后的芯片进行光磨，获得厚度为150μm的芯片；
步骤二、对步骤一中减薄的芯片进行粘贴衬片，并将粘贴衬片的芯片进行腐蚀，获得减薄后厚度为60μm至100μm的芯片；
具体过程为：在减薄后的芯片表面粘贴衬片，在所述衬片的背面中心区域蘸水，将衬片与芯片贴合后作为样片，采用背面轨道式腐蚀机对所述样片进行腐蚀，获得减薄后的芯片。
本发明的有益效果：本发明通过粘贴减薄后废弃的芯片作为衬片，利用水的吸附性粘贴在芯片正面膜上，利用背面轨道式腐蚀机(SEZ RST 101)对芯片进行腐蚀，本发明使用DFG821减薄机进行减薄，Z2单元可使用600目及以上任何目数磨轮进行减薄，减薄厚度不碎片即可。不限制减薄机及磨轮目数，从而超越设备瓶颈，降低设备购置花费，同时工艺简单，可达到将芯片超薄化到60μm的目的。在保证减薄后芯片不发生暗纹前提下，此方法同时适用于减薄到任意厚度，最终厚度可通过粘贴衬片方式腐蚀实现。
具体实施方式
具体实施方式一、采用芯片厚度减薄的方法，该方法由以下步骤实现：
一、采用DFG821减薄机对硅片进行减薄，细磨单元(Z2单元)对硅片进行减薄，实现减薄厚度150μm；
具体过程为：采用减薄机细磨单元为2000目磨轮对硅片进行磨削，设定硅片初始厚度为Hμm，第一刀切割后的硅片厚度为H-60μm，第二刀切割后的硅片厚度为S-90μm，然后对所述第二刀切割后的芯片进行光磨，获得厚度为150μm的芯片。
二、选择厚度为210-300μm的衬片，采用水的吸附性在衬片背面蘸水的方式，将硅片与衬片粘贴在一起进行腐蚀，防止因腐蚀过程SEZ RST101设备挡柱因芯片翘曲形变大造成的暗纹。
具体过程为：取洁净的无尘布，在表面蘸水，利用水的吸附性，在衬片背面中心区域涂水，将即将要减薄芯片及衬片对齐后粘贴在一起，然后用无尘布按硅片中心区域，使衬片与硅片结合紧密，使用镊子将粘贴后硅片装在在泰伏隆筐内，放在背面轨道式腐蚀机(SEZ RST 101)上进行腐蚀，
具体腐蚀过程为：采用一次腐蚀溶液对样片进行一次腐蚀，设定腐蚀时间为85～90秒，腐蚀转速650～750，间隔2秒后，采用二次腐蚀溶液进行二次腐蚀，设定腐蚀时间20～30秒，腐蚀转速350～450，然后进行冲水，时间为10～20秒，最后吹N2气，时间为5～15秒，取出减薄后的芯片。所述一次腐蚀溶液按照份数比包括：20～30HNO3、15～25H2SO4、10～20HF和10～20H3PO4，所述二次腐蚀溶液按照份数比35～45HNO3、10～20H2SO4、1～7HF和15～25H3PO4。
三、揭衬片，利用硅片与衬片间中心区域粘水，边缘有空隙，在真空吸盘上通过刀片分离衬片：
具体过程为：腐蚀后将硅片放在真空吸盘上，将刀片深入两片间缝隙间，绕一圈后两片即可分离(因粘片时水在硅片中心区域，两片间边缘存在缝隙。使用镊子夹取硅片即可得到超薄化芯片。
本实施方式中所述的芯片厚度均为不含膜的厚度。
采用本实施方式所述方法对硅片进行减薄及腐蚀，碎片率影响因素的理论分析：
1、减薄后芯片边缘崩边影响：主轴进给切深增大，磨轮齿间有间隙，磨轮齿与硅片边缘冲击增大，会导致芯崩边变严重，需研究磨削深度；tw＝f/nw(进给速度f，硅片转速nw)，即研究进给速度与硅片转速最佳匹配关系；同时磨轮粒度和进给率越大，硅片厚度越小，硅片崩边越严重；需试验验证最佳进给速度。
2、腐蚀立柱损伤：SEZ固定芯片含六个柱，立柱在腐蚀过程中会产生磨损消耗，腐蚀过程角度会产生偏转，造成腐蚀后芯片个别区域崩边，通过粘贴衬片方式，即将样片背面中心区域蘸水，利用水的吸附性，在之上粘贴产品片，使芯片厚度提高到450um厚度可避免腐蚀挡柱暗纹影响。
针对以上理论分析，实验条件及减薄程序，同时结合前期产品减薄实验，制定本次实验方案：利用2000目磨轮制定减薄工艺，光检下翘曲程度对比，使用2000目减薄到150um。
一、减薄实验：
从以上实验结果可以看出，使用3号程序减薄，减薄后样片边缘崩边小、翘曲度较小，说明3号减薄程序进刀速度、磨轮Z1/Z2单元磨削量配比最佳，
二、腐蚀试验：
1、进片：减薄后芯片受机械应力影响较大，腐蚀前应力未释放易造成芯片翘曲变形，SEZ进片机械取片易撞碎芯片变形部分，为将碎片风险降低到最小，进片采用隔齿放片，增大片与片间隙；
2、腐蚀过程产品片粘样片方式腐蚀：样片背面通过无尘布蘸水在中心区域，将产品片正面膜对齐放在样片上，用无尘布轻按产品片背面，让其粘贴在样片上，然后进行SEZ腐蚀；
3、将样片及产品片合体后的芯片放在真空吸盘上，用刀片沿两片芯片边缘插入，环形旋转，因两片接触边缘未粘水，利用刀片可轻松将两片芯片分离，实现60um芯片减薄、腐蚀。
三、实验结果：
下面进行减薄，腐蚀；对比片内、片间TTV情况、减薄、腐蚀过程碎片率状况。
减薄后数据：
腐蚀后数据：
数据分析：共减薄15片(含实验方案中其他程序累计)，碎0片。片内TTV<4um，满足片内工艺偏差±4um；结论：本发明使用DFG821减薄机Z2单元使用2000目磨轮进行减薄、减薄后粘衬片进行背面腐蚀机，实现了60um厚度产品片。
Claims (7)
1.芯片厚度减薄的方法，其特征是，该方法由以下步骤实现：
步骤一、采用DFG821型号的减薄机的细磨单元对芯片进行减薄，使芯片厚度减薄至150μm；
设定芯片初始厚度为Hμm，第一刀切割后芯片厚度为H-60μm，第二刀切割后芯片厚度为H-90μm，然后对所述第二刀切割后的芯片进行光磨，获得厚度为150μm的芯片；
步骤二、对步骤一中减薄的芯片进行粘贴衬片，并将粘贴衬片的芯片进行腐蚀，获得减薄后厚度为60μm至100μm的芯片；
具体过程为：在减薄后的芯片表面粘贴衬片，在所述衬片的背面中心区域蘸水，将衬片与芯片贴合后作为样片，采用背面轨道式腐蚀机对所述样片进行腐蚀，获得减薄后的芯片。
2.根据权利要求1所述的芯片厚度减薄的方法，其特征在于，步骤一减薄机磨单元的磨轮目数为大于等600目小于等于1000目。
3.根据权利要求1所述的芯片厚度减薄的方法，其特征在于，采用背面轨道式腐蚀机对所述样片进行腐蚀的过程为：采用一次腐蚀溶液对样片进行一次腐蚀，设定腐蚀时间为85～90秒，腐蚀转速650～750，间隔2秒后，采用二次腐蚀溶液进行二次腐蚀，设定腐蚀时间20～30秒，腐蚀转速350～450，然后进行冲水，时间为10～20秒，最后吹N2气，时间为5～15秒，取出减薄后的芯片。
4.根据权利要求3所述的芯片厚度减薄的方法，其特征在于，所述一次腐蚀溶液按照份数比包括：20～30HNO3、15～25H2SO4、10～20HF和10～20H3PO4混合，所述二次腐蚀溶液按照份数比35～45HNO3、10～20H2SO4、1～7HF和15～25H3PO4。
5.根据权利要求1所述的芯片厚度减薄的方法，其特征在于，在步骤二之后还包括揭衬片的步骤，将腐蚀后的芯片放在真空吸盘上，将刀片插入芯片与衬片间的缝隙，刀片绕样片一圈后芯片与衬片分离，采用镊子夹出减薄后的芯片。
6.根据权利要求1所述的芯片厚度减薄的方法，其特征在于，所述衬片厚度为210～300μm。
7.根据权利要求1所述的芯片厚度减薄的方法，其特征在于，在步骤一之前，还包括采用DFG821型号的减薄机粗磨单元对芯片进行减薄。
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