Подложки
MEMS процессы
Переработка
Аксессуары
Ресурсы
Компания
Магазин
20μm Min. Thickness
< 2μm TTV After Thinning
> 800 MPa Die Strength (Stress-Relieved)
2–3mm Taiko Ring Width
Заказ онлайн — в нашем Магазин
Перейти в магазин

Что такое утонение сверхтонких пластин?

Утонение сверхтонких пластин — это механическое, химическое и плазменное уменьшение толщины кремниевой пластины стандартной толщины (725–775μm) до конечной толщины вплоть до 20μm — тоньше человеческого волоса. Эта возможность лежит в основе современных технологий полупроводниковой сборки, включая 3D-IC-стекирование, сквозные кремниевые переходы (TSV), датчики изображения с обратной подсветкой и высоковольтные силовые приборы, где уменьшение толщины подложки напрямую снижает электрическое сопротивление, улучшает отвод тепла и уменьшает высоту корпуса.

Обычная шлифовка с обратной стороны позволяет уменьшить толщину пластины примерно до 50–100μm, но ниже этого порога пластина становится слишком хрупкой для обработки — она изгибается под собственным весом и разрушается при малейшем механическом воздействии. Процесс Taiko, впервые предложенный компанией DISCO Corporation, решает эту проблему, оставляя полнотолщинное опорное кольцо (шириной 2–3mm) по краю пластины и утоняя только центральную область приборов. Это кольцо служит структурной рамкой, позволяя пластине выдерживать последующие этапы литографии, травления, осаждения и формирования TSV без приклеивания к носителю.

В GINECHIP мы предлагаем полный спектр услуг по утонению пластин: от стандартной шлифовки обратной стороны (100–200μm) до сверхтонкого утонения (20μm) и процесса Taiko (минимальная утоненная область 30μm) для диаметров 200mm и 300mm. Наш технологический процесс объединяет черновое шлифование, чистовое шлифование, CMP или сухую полировку, снятие напряжений и ламинирование ленты для резки — всё выполняется в условиях чистого помещения Class 1 с полной метрологией на каждом этапе.

Процесс Taiko для пластин

Процесс Taiko (названный в честь японского барабана, форму которого он напоминает) избирательно утоняет центральную область пластины, оставляя по периферии кольцо полной толщины. Это изящное решение обеспечивает механическую жёсткость без затрат и сложности временного приклеивания и отклеивания носителя.

Опорное кольцо Taiko Полная исходная толщина | ширина 2–3mm

Неутоненное внешнее кольцо служит структурной рамкой. Оно сохраняет жёсткость пластины, предотвращает сколы кромки и позволяет обрабатывать пластину стандартной автоматикой фабрики — без носителя.

Утоненная область приборов Вплоть до 30μm | центральные 90–95% диаметра

Углублённая центральная область проходит полную последовательность утонения: черновое шлифование → чистовое шлифование → снятие напряжений → CMP. Именно здесь выполняются TSV, металлизация обратной стороны и стекирование кристаллов.

Слой приборов (лицевая сторона) Готовый CMOS / BSI-матрица пикселей / силовой прибор

Обработка лицевой стороны завершается на пластинах полной толщины до утонения. Во время шлифовки обратной стороны на лицевую сторону наносится защитная лента. Слой приборов остаётся неповреждённым на протяжении всей последовательности утонения.

Этапы процесса утонения пластин

Производство сверхтонких пластин следует последовательному многоэтапному процессу. Каждый этап решает конкретную задачу: удаление основного материала, минимизация повреждений, качество поверхности, механическая целостность и безопасная обработка. Пропуск или недостаточное выполнение любого этапа снижает прочность кристаллов и выход годных.

Этап 1

Черновое шлифование

Высокоскоростное удаление основного кремния грубым алмазным кругом (#320–#600)

Скорость удаления 3–5 μm/sec
Зернистость круга #320 – #600 resin-bond diamond
Глубина SSD 3–5μm (sub-surface damage)
Цель В пределах 30μm от конечной толщины

Черновое шлифование удаляет основную часть кремния — обычно 600–700μm — при высокой скорости подачи. Грубый алмазный круг создаёт значительные подповерхностные повреждения (микротрещины, дислокации), простирающиеся на 3–5μm вглубь кремния. Этот повреждённый слой необходимо удалить на последующих этапах для восстановления прочности кристаллов.

Этап 2

Чистовое шлифование

Мелкозернистый круг снижает глубину подповерхностных повреждений (#2000–#8000)

Скорость удаления 0.5–1 μm/sec
Зернистость круга #2000 – #8000 resin-bond diamond
Глубина SSD 0.5–1.5μm
Цель В пределах 5μm от конечной толщины

Мелкозернистый алмазный круг удаляет сильно повреждённый слой кремния, оставшийся после чернового шлифования, снижая глубину подповерхностных повреждений на 70–80%. Частота вращения шпинделя, скорость подачи и расход охлаждающей жидкости строго контролируются для минимизации внесения новых повреждений. После этого этапа пластина имеет матовую поверхность и TTV обычно < 3μm.

Этап 3

CMP / сухая полировка

Химико-механическая или сухая полировка до зеркального блеска

Суспензия CMP Коллоидный диоксид кремния, щелочной pH
Сухая полировка Алмазный абразивный круг, без шлама
Шероховатость < 0.5nm RMS (CMP)
Удаление 1–3μm (доводка до целевого значения)

CMP обеспечивает наименьшую шероховатость поверхности (< 0.5nm RMS) и устраняет остаточные следы шлифования. Сухая полировка — альтернатива для пластин, не выдерживающих влажную химию (например, готовых структур MEMS). Выбор между CMP и сухой полировкой зависит от применения: CMP предпочтительна для вскрытия TSV и металлизации обратной стороны; сухая полировка подходит для MEMS и некоторых силовых приборов.

Этап 4

Снятие напряжений

Удаление механически повреждённого слоя кремния влажным травлением или плазмой

Влажное травление Спин-травление HF/HNO₃ или погружение HNA
Сухое травление Изотропное плазменное травление SF₆
Удаление 1–3μm of damaged Si
Результат > 800 MPa die strength

Снятие напряжений — важнейший отдельный этап для прочности кристаллов. Даже чистовое шлифование оставляет остаточный повреждённый слой, который служит местом зарождения трещин при резке и сборке. Контролируемое изотропное травление полностью удаляет этот слой, повышая прочность кристалла на излом с ~400 MPa (после шлифования) до > 800 MPa — двукратное улучшение, необходимое для надёжной сборки тонких кристаллов.

Финальный

Ламинирование ленты для резки

Монтаж на UV- или термоотклеивающуюся ленту для безопасной обработки при резке

Типы лент UV-release, thermal-release, non-UV
Базовая плёнка PO (полиолефин), PET, PVC
Адгезив Акрил (UV-отверждаемый), синтетический каучук
Толщина Общая толщина ленты 80–150μm

После утонения и снятия напряжений пластина ламинируется лентой для резки с обратной стороны и монтируется на жёсткую рамку. UV-ленты теряют адгезию при UV-облучении (обычно 365nm, 200–500 mJ/cm²), что обеспечивает чистое извлечение кристаллов после разделения. Термоотклеивающиеся ленты отслаиваются при повышенной температуре (120–180°C). Выбор ленты зависит от размера кристалла, последующего процесса сборки и теплового бюджета.

Технические характеристики

ПараметрДоступный диапазон / значения
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

Применения и рыночные сегменты

🧊

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.

Метрология и обеспечение качества

Метрология тонких пластин исключительно сложна, поскольку стандартные контактные и ёмкостные датчики могут разрушить пластины тоньше 100μm. Наш протокол сочетает бесконтактные оптические методы с разрушающим тестированием образцов, обеспечивая полную картину качества.

Бесконтактное измерение толщины IR-интерферометрия или спектральное отражение для картирования толщины на пластинах толщиной до 20μm. Картирование по 49 или 81 точке с расчётом TTV по SEMI M1.
Шероховатость поверхности (AFM) Площадки сканирования 1×1μm и 10×10μm на поверхности обратной стороны. Пластины с финишной обработкой CMP гарантируют < 0.5nm RMS.
Прочность кристалла при трёхточечном изгибе Разрушающее механическое испытание по SEMI G86. Образцы кристаллов из каждой партии проверяются на > 800 MPa после снятия напряжений.
Поперечное сечение SEM / TEM Визуализация поверхности обратной стороны для проверки полного удаления подповерхностных повреждений и оценки остаточной плотности трещин.
Измерение изгиба / коробления Лазерная триангуляция или теневой муар для характеризации коробления по всей пластине. Критично для пластин тоньше 100μm, где провисание под действием силы тяжести становится значительным.
Испытание на отслаивание ленты и UV-деклеивание Измерение силы адгезии до и после UV-облучения. Подтверждает чистое извлечение кристаллов без остатков после разделения.

Нужны сверхтонкие пластины или пластины Taiko?

Укажите диаметр пластины, целевую толщину, требования к кольцу Taiko, предпочтения по снятию напряжений и тип ленты для резки — наши специалисты по утонению предоставят план квалификации процесса и коммерческое предложение в течение 24 часов.

ISO 9001:2015 Минимальная толщина 20μm Процесс Taiko 200mm & 300mm