CN104716034A - 芯片厚度减薄至60～100μm的方法 - Google Patents

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Abstract

芯片厚度减薄至60～100μm的方法，涉及微电子器个制造领域，解决现有芯片减薄方法存在高碎片率，不易量产的问题，采用减薄机细磨单元为30000目磨轮对芯片进行磨削，设定芯片初始厚度为Hμm，第一刀切割后芯片厚度为H-30μm，第二刀切割后芯片厚度为H-100μm，对第二刀切割后的芯片进行光磨，获得厚度为100μm的芯片。对减薄后的芯片进行腐蚀，设定腐蚀时间为35～40秒，腐蚀转速650～750，间隔2秒后，继续腐蚀，设定腐蚀时间20～30秒，腐蚀转速350～450，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；本发明方法降低设备购置花费，工艺简单。

Description

芯片厚度减薄至60～100μm的方法
技术领域
本发明涉及微电子器件制造技术领域，具体涉及一种将芯片厚度超薄化为60～100μm的方法。
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100μm。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。具体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高碎片率，不易量产的问题，提供一种芯片厚度减薄至60～100μm的方法。
芯片厚度减薄至60～100μm的方法，该方法由以下步骤实现：
步骤一、将芯片厚度减薄到100μm；
具体过程为：采用减薄机细磨单元为30000目磨轮对芯片进行磨削，设定芯片初始厚度为Hμm，第一刀切割后芯片厚度为H-30μm，第二刀切割后芯片厚度为H-100μm，然后对所述第二刀切割后的芯片进行光磨，获得厚度为100μm的芯片。
步骤二、将步骤一中减薄后的芯片通过背面轨道式腐蚀机腐蚀到60μm；获得超薄化后的芯片；
具体过程为：对步骤一中减薄后的芯片进行腐蚀，设定腐蚀时间为35～40秒，腐蚀转速650～750，间隔2秒后，继续腐蚀，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。
本发明在步骤一前还包括采用减薄机粗磨单元为320目磨轮对芯片进行切割。
本发明的有益效果：本发明所述的将芯片厚度超薄化为60～100μm的方法，该方法采用一种减薄细磨单元，使用高目数磨轮，再配合背面轨道式腐蚀机(SEZRST 101)对芯片进行腐蚀，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。
具体实施方式
具体实施方式一、将芯片厚度超薄化为60～100μm的方法，本实施方式采用DFG821减薄机细磨单元(Z2单元)更换30000目磨轮对硅片减薄，实现减薄厚度100μm；
具体过程为：采用减薄机细磨单元为30000目磨轮对硅片进行磨削，设定芯片初始厚度为Hμm，第一刀切割后的芯片厚度为H-30μm，第二刀切割后的芯片厚度为H-100μm，然后对所述第二刀切割后的芯片进行光磨，获得厚度为100μm的芯片。
步骤二、通过背面轨道式腐蚀机(SEZ RST 101)腐蚀到60μm；获得超薄化后的芯片；
具体过程为：对步骤一中减薄后的芯片进行腐蚀，对芯片进行腐蚀，设定腐蚀时间为35～40秒，腐蚀转速650～750，间隔2秒后，继续腐蚀，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。
本实施方式中所述的芯片厚度均为不含膜的厚度。
本实施方式步骤二中对芯片进行腐蚀具体为：采用1号液，溶液的体积比为：20-30％HNO3、15-25％H2SO4、10-20％HF以及10-20％H3PO4的混合后对芯片腐蚀，设定腐蚀时间为35～40秒，腐蚀转速650～750，间隔2秒后，采用2号液，溶液的体积比为：35-45％HNO3、10-20％H2SO4、1-7％HF和15-25％H3PO4 的混合溶液继续腐蚀，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。
对本实施方式所述的芯片减薄及腐蚀过程进行分析，所述芯片选择硅片，影响磨削后硅片TTV(硅片厚度变化量)主要因素有以下几点：
一、硅片减薄后背面损伤层厚度(SSD)：通过提高芯片转速或减小磨轮进给率来降低砂轮切割深度，实现延性域磨削，可减小损伤层厚度；理论上减薄后芯片背面损伤层深度为磨轮磨粒尺寸的二分之一，现有方法使用2000目磨轮减薄后芯片损伤层厚度为0.6～0.9μm，本实施方式采用30000目磨轮减薄损伤厚度为0.044μm，几微米损伤层导致硅片强度降低，易碎片等问题，但通过更换减薄机Z2单元2000目磨轮为30000目磨轮，可实现芯片背面减薄后损伤层厚度(SSD)在0.05μm以下。
减薄机的Z2单元使用30000目磨轮减薄硅片后损伤层深度；
数据：
分析结果为：采用30000目磨轮损伤层使用20μm、3μm扫描后无损伤，经1μm范围扫描后可见损伤层深度最大为0.044μm，最小为0.032μm，与厂家给出的损伤层技术参数为小于1μm一致。
二、理论分析硅片减薄后的硅片边缘崩边影响、翘曲度问题及腐蚀立柱损伤问题。
1、减薄后硅片边缘崩边影响：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，会导致崩边变严重，磨削深度为：tw＝f/nw，其中，f为进给速度，nw为硅片转速，即研究进给速度与硅片转速最佳的匹配关系；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；在磨轮固定320目+30000目前期下，需试验验证最佳进给速度。
2、硅片减薄后翘曲度问题(残余应力)：调整工作台陶瓷吸盘面型以及磨床主轴与工作台之间仰角和摆角得到硅片TTV最小值，目前可确定角度为-11、 0、11，同时需研究320目(Z1单元)粗磨与Z2单元磨削量较优的匹配问题；
3、腐蚀立柱损伤：在芯片背面腐蚀过程需使用背面轨道式腐蚀机(SEZ RST101)，此设备在载片盘上需使用泰伏隆材质立柱固定芯片，分别在芯片两侧各三个，一共六个，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，进而产生暗纹，需研究最佳腐蚀转速及腐蚀时间。
针对以上理论分析，同时结合前期对芯片的减薄实验，制定本次实验方案：采用30000目磨轮对比前期2000目磨轮减薄工艺，光检下翘曲程度对比，在相同翘曲度下可30000目减薄可将产品片减薄到100μm。而2000目只能减薄到160μm。
减薄实验： 
分析：从以上实验拉偏可以看出使用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。
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；
腐蚀：腐蚀过程进行腐蚀各部分转速及时间拉偏，如下：
下面采用3号程序进行减薄，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： 
上述实验共减薄5片(含实验方案中其他程序累计)，碎0片。片内TTV<4μm，满足片内工艺偏差±4μm。

Claims (2)

1.芯片厚度减薄至60～100μm的方法，其特征是，该方法由以下步骤实现：
步骤一、将芯片厚度减薄到100μm；
具体过程为：采用减薄机细磨单元为30000目磨轮对芯片进行磨削，设定芯片初始厚度为Hμm，第一刀切割后的芯片厚度为H-30μm，第二刀切割后的芯片厚度为H-100μm，然后对所述第二刀切割后的芯片进行光磨，获得厚度为100μm的芯片；
步骤二、将步骤一中减薄后的芯片通过背面轨道式腐蚀机腐蚀到60μm；获得超薄化后的芯片；
具体过程为：对步骤一中减薄后的芯片进行腐蚀，设定腐蚀时间为35～40秒，腐蚀转速650～750，间隔2秒后，继续腐蚀，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。
2.根据权利要求1所述的芯片厚度减薄至60～100μm的方法，其特征在于，在步骤一前还包括采用减薄机粗磨单元为320目磨轮对芯片进行切割。
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