פרוסות דקות במיוחד / Taiko
פרוסות דקות במיוחד (עד 20 מיקרומטר) לערימת 3D-IC, רכיבי הספק. תהליך Taiko עם טבעת יציבות.
מהו דילול פרוסות דקות במיוחד?
הדילול של פרוסות דקות במיוחד הוא תהליך מכני, כימי ופלזמטי להפחתת עובייה של פרוסת סיליקון בעובי סטנדרטי (725–775μm) לעוביים סופיים של עד 20μm — דק יותר משערת אדם. יכולת זו מהווה בסיס לטכנולוגיות אריזה מודרניות של מוליכים למחצה, ובהן ערימת 3D-IC, תעבורות סיליקון (TSV), חיישני תמונה בהארה אחורית והתקני הספק במתח גבוה, שבהם הפחתת עובי המצע מקטינה ישירות את ההתנגדות החשמלית, משפרת את פיזור החום ומפחיתה את גובה האריזה.
שיוף גב קונבנציונלי יכול להפחית את עובי הפרוסה לכ-50–100μm, אך מתחת לסף זה הפרוסה נעשית שבירה מדי לטיפול — היא מתעוותת תחת משקלה העצמי ומתנפצת בכל הפרעה מכנית קלה. תהליך Taiko, שפיתחה לראשונה DISCO Corporation, פותר בעיה זו בכך שהוא משאיר טבעת תמיכה בעובי מלא (ברוחב 2–3mm) בשולי הפרוסה ומדלל רק את אזור ההתקנים המרכזי. טבעת זו משמשת כמסגרת מבנית ומאפשרת לפרוסה לעבור את שלבי הליתוגרפיה, התצריבה, ההשקעה ויצירת ה-TSV ללא החיבור לנשא.
ב-GINECHIP אנו מציעים מגוון מלא של שירותי דילול פרוסות, החל בשיוף גב סטנדרטי (100–200μm) דרך דילול דק במיוחד (20μm) ועד לתהליך Taiko (אזור מדולל מזערי של 30μm), בקוטרים של 200mm ו-300mm. זרימת העבודה שלנו משלבת שחיקה גסה, שחיקה עדינה, CMP או ליטוש יבש, הקלת מאמץ ולמינציה של סרט חיתוך — הכול מבוצע בתנאי חדר נקי Class 1 עם מטרולוגיה מלאה בכל שלב.
תהליך הפרוסה Taiko
תהליך Taiko (הקרוי על שם התוף היפני, שצורתו דומה לו) מדלל באופן סלקטיבי את האזור המרכזי של הפרוסה תוך השארת טבעת בעובי מלא בהיקף. פתרון אלגנטי זה מספק קשיחות מכנית ללא העלות והמורכבות של חיבור וניתוק נשא זמני.
הטבעת החיצונית שאינה מדוללת משמשת כמסגרת מבנית. היא שומרת על קשיחות הפרוסה, מונעת שיבוב שוליים ומאפשרת טיפול בפרוסה באוטומציה סטנדרטית של המפעל — ללא נשא.
האזור המרכזי השקוע עובר את רצף הדילול המלא: שחיקה גסה → שחיקה עדינה → הקלת מאמץ → CMP. כאן מבוצעים TSV, מתכת הצד האחורי וערימת השבבים.
עיבוד הצד הקדמי מושלם על פרוסות בעובי מלא לפני הדילול. במהלך שיוף הגב מודבק סרט מגן על הצד הקדמי. שכבת ההתקנים נשארת שלמה לאורך כל רצף הדילול.
שלבי תהליך דילול הפרוסה
ייצור פרוסות דקות במיוחד מתבצע בתהליך רב-שלבי עוקב. כל שלב מתייחס לדרישה מסוימת: הסרת חומר גלם, מזעור נזק, איכות משטח, שלמות מכנית וטיפול בטוח. דילוג על שלב או ביצועו באופן לקוי פוגע בחוזק השבבים ובתפוקה.
שחיקה גסה
הסרת סיליקון בקצב גבוה בגלגל יהלום גס (#320–#600)
שחיקה גסה מסירה את עיקר הסיליקון — בדרך כלל 600–700μm — בקצבי הזנה גבוהים. גלגל יהלום בעל גרעיניות גסה יוצר נזק תת-משטחי ניכר (סדקים מיקרו, נקעים) המשתרע 3–5μm לתוך הסיליקון. יש להסיר שכבת נזק זו בשלבים הבאים כדי להחזיר את חוזק השבבים.
שחיקה עדינה
גלגל בעל גרעיניות עדינה מפחית את עומק הנזק התת-משטחי (#2000–#8000)
גלגל יהלום בעל גרעיניות עדינה מסיר את שכבת הסיליקון הפגועה קשות שהותירה השחזה גסה, ומפחית את עומק הנזק התת-משטחי ב-70–80%. מהירות הציר, קצב ההזנה וזרימת נוזל הקירור נשלטים בקפדנות כדי למזער נזק חדש. הפרוסה יוצאת משלב זה עם גימור מט ו-TTV שלרוב < 3μm.
CMP / ליטוש יבש
ליטוש כימי-מכני או יבש עד לגימור מראה
CMP מספק את חספוס המשטח הנמוך ביותר (< 0.5nm RMS) ומסלק סימני שחיקה שנותרו. ליטוש יבש הוא חלופה לפרוסות שאינן עומדות בכימיה רטובה (למשל מבני MEMS מוגמרים). הבחירה בין CMP לליטוש יבש תלויה ביישום — CMP מועדף לחשיפת TSV ולמטליזציה של הצד האחורי; ליטוש יבש מתאים ל-MEMS ולחלק מהתקני ההספק.
הקלת מאמץ
תצריבה רטובה או הסרה בפלזמה של שכבת הסיליקון הפגועה מכנית
הקלת מאמץ היא השלב הבודד הקריטי ביותר לחוזק השבבים. אפילו שחיקה עדינה מותירה שכבת נזק שיורית המשמשת כאתר התחלת סדק במהלך החיתוך והאריזה. תצריבה איזוטרופית מבוקרת מסירה שכבה זו לחלוטין ומעלה את חוזק השבר של השבב מ-~400 MPa (כפי שנשחק) ל-> 800 MPa — שיפור של פי 2, הכרחי לאריזה אמינה של שבבים דקים.
למינציית סרט חיתוך
הרכבה על סרט UV או סרט משתחרר בחום לטיפול בטוח במהלך החיתוך
לאחר הדילול והקלת המאמץ, הפרוסה עוברת למינציה עם סרט חיתוך בצד האחורי ומותקנת על מסגרת קשיחה. סרטי UV משתחררים מאחיזה בחשיפת UV (בדרך כלל 365nm, 200–500 mJ/cm²), ומאפשרים איסוף נקי של השבבים לאחר ההפרדה. סרטים המשתחררים בחום מתנתקים בטמפרטורה גבוהה (120–180°C). בחירת הסרט תלויה בגודל השבב, בתהליך ההרכבה בהמשך ובתקציב התרמי.
מפרטים טכניים
| פרמטר | טווח זמין / ערכים |
|---|---|
| Wafer Diameter | 200mm (8″), 300mm (12″) |
| Starting Thickness | 725μm (200mm), 775μm (300mm) — standard prime |
| Minimum Final Thickness | 20μm (conventional backgrind), 30μm (Taiko ring) |
| Taiko Ring Width | 2–3mm from wafer edge, full original thickness retained in ring |
| TTV After Thinning | < 2μm (within thinned area), < 3μm overall (conventional) |
| Surface Roughness After CMP | < 0.5nm RMS (AFM, 1×1μm scan) — mirror finish |
| Sub-Surface Damage (SSD) | < 1μm after stress relief; < 0.2μm after CMP finish |
| Die Strength (3-Point Bend) | > 800 MPa (stress-relieved); > 400 MPa (rough grind only) |
| Dicing Tape Type | UV-release (PO, PET base), thermal-release, non-UV (standard) |
| Backside Metal | Ti/Ni/Ag, Ti/Ni/Au, AuSn solder — sputtered or evaporated, on request |
| Wafer Type | Standard, HR-Si, SOI device layer thinning, SiGe, GaAs-on-Si |
יישומים ופלחי שוק
3D-IC & Advanced Packaging
Ultra-thin wafers (30–100μm) enable through-silicon via (TSV) formation, die stacking with microbumps, and chip-on-wafer hybrid bonding for HBM memory and chiplet architectures. Taiko ring provides mechanical integrity during TSV processing.
Power Devices (IGBT/MOSFET)
Thinned IGBTs and power MOSFETs (60–120μm) reduce on-state resistance (Ron) and improve thermal impedance to the heatsink. Backside grinding enables field-stop and punch-through vertical device structures.
Back-Side Illuminated (BSI) Sensors
CMOS image sensors requiring back-side illumination must be thinned to 5–20μm so that photons reach the photodiode from the back surface. Taiko wafer processing is the industry-standard approach for BSI CIS production.
Stacked Memory (HBM / NAND)
High-bandwidth memory and 3D NAND flash stacks use ultra-thin die (30–50μm) to maximize the number of die per package within a fixed z-height. Thinning uniformity is critical for consistent bond-line thickness.
Discrete & RF Power
RF LDMOS, GaN-on-Si HEMT, and discrete power diodes on thinned substrates (50–100μm) improve thermal dissipation and reduce source inductance for better RF gain and efficiency.
Flexible & Medical Electronics
Silicon thinned below 30μm becomes mechanically flexible. Used in implantable medical sensors, neural probes, and conformable electronics where substrate compliance is required.
מדידה והבטחת איכות
המטרולוגיה של פרוסות דקות תובענית במיוחד, שכן מדי עובי מגע וקיבול סטנדרטיים עלולים לשבור פרוסות מתחת ל-100μm. הפרוטוקול שלנו משלב טכניקות אופטיות ללא מגע עם בדיקות הרסניות של דגימות כדי לספק תמונה איכותית מלאה.
זקוקים לפרוסות דקות במיוחד או לפרוסות Taiko?
ציינו את קוטר הפרוסה, העובי הרצוי, דרישת טבעת Taiko, העדפת הקלת מאמץ וסוג סרט החיתוך — מומחי הדילול שלנו יספקו תוכנית הסמכת תהליך והצעת מחיר בתוך 24 שעות.