Beschrijf kort de vier belangrijkste methoden voor het verdunnen van wafels

De vier verdunningstechnieken voor het verdunnen van wafels bestaan ​​uit twee groepen: slijpen en etsen.
(1) Mechanisch slijpen
(2) Chemisch-mechanische planarisatie
(3) Nat etsen
(4) Plasmadroog chemisch etsen (ADP DCE)
Bij slijpen wordt gebruik gemaakt van een combinatie van slijpschijven en water of chemische slurries om te reageren met de wafer en deze te verdunnen, terwijl bij etsen chemicaliën worden gebruikt om het substraat te verdunnen.
Slijpen:
◆ Mechanisch slijpen
Mechanisch (conventioneel) slijpen – Dit proces kent een hoge mate van verdunning, waardoor het een veel voorkomende techniek is. Het maakt gebruik van een diamant- en harsgebonden slijpschijf gemonteerd op een hogesnelheidsspindel, vergelijkbaar met die welke worden gebruikt bij spin-coating-toepassingen. Het maalrecept bepaalt zowel het toerental van de spindel als de materiaalafname.
Ter voorbereiding op het mechanisch slijpen wordt de wafel op een poreuze keramische spankop geplaatst en door vacuüm op zijn plaats gehouden. De achterkant van de wafel wordt in de richting van de slijpschijf geplaatst, terwijl de schuurband op de voorkant van de wafel wordt geplaatst om schade aan de wafel tijdens het verdunnen te voorkomen. Wanneer gedeïoniseerd water op de wafel wordt gespoten, draaien de twee tandwielen in tegengestelde richtingen om voldoende smering tussen de slijpschijf en het substraat te garanderen. Dit regelt ook de temperatuur en de verdunningssnelheid om ervoor te zorgen dat de wafel niet te dun wordt gemalen.
Het proces bestaat uit twee stappen:
1. Bij grof malen wordt het grootste deel van de raffinage uitgevoerd met een snelheid van ~5μm/sec.
2. Fijn slijpen met korrel 1200 tot 2000 en poligrind. Verwijdert doorgaans ~30 µm materiaal met een snelheid van minder dan of gelijk aan 1 µm/sec en zorgt voor een definitieve afwerking van de wafer.
De 1200-korrel heeft een ruwe afwerking met zichtbare slijtagesporen, terwijl de 2000-korrel minder ruw is maar nog steeds enkele slijtagesporen vertoont. Poligrind is een polijstgereedschap dat maximale wafelsterkte biedt en de meeste ondergrondse schade verwijdert.
◆ Chemisch-mechanische planarisatie (CMP)
Chemisch-mechanische planarisatie (CMP) – Dit proces maakt de wafel plat en verwijdert onregelmatigheden in het oppervlak. CMP wordt uitgevoerd met behulp van schurende chemische slurries met kleine deeltjes en polijstpads. Biedt meer vlakheid dan mechanisch slijpen.
CMP is verdeeld in drie stappen:
1. Monteer de wafer op een membraan aan de achterkant, zoals een washouder, om hem op zijn plaats te houden.
2. Breng de chemische slurry van bovenaf aan en verdeel deze gelijkmatig met een polijstpad.
3. Draai het polijstkussen ongeveer 60-90 seconden per polijstpad, afhankelijk van de uiteindelijke diktespecificaties.
CMP maalt langzamer dan mechanisch malen, waarbij slechts enkele microns worden verwijderd. Dit resulteert in een vrijwel perfecte vlakheid en regelbare TTV.
Etsen:
◆ Nat etsen
Bij het etsen worden vloeibare chemicaliën of etsmiddelen gebruikt om materiaal van de wafel te verwijderen, wat handig is wanneer slechts delen van de wafel verdund hoeven te worden. Door voorafgaand aan het etsen een hard masker op de wafer te plaatsen, treedt verdunning alleen op op het deel van het substraat waar geen substraat aanwezig is. Er zijn twee methoden om nat etsen uit te voeren: isotroop (uniform in alle richtingen) en anisotroop (uniform in verticale richting).
Vloeibare etsmiddelen variëren afhankelijk van de gewenste dikte en of isotroop of anisotroop etsen gewenst is. Bij isotroop etsen is het meest voorkomende etsmiddel een combinatie van fluorwaterstofzuur, salpeterzuur en azijnzuur (HNA). De meest voorkomende anisotrope etsmiddelen zijn kaliumhydroxide (KOH), ethyleendiaminecatechol (EDP) en tetramethylammoniumhydroxide (TMAH). De meeste reacties verlopen met een snelheid van ~10 μm/min, en de reactiesnelheid kan variëren afhankelijk van het etsmiddel dat bij de reactie wordt gebruikt.
◆ Plasma (ADP) Droogetsen (DCE)
ADP DCE is de nieuwste technologie voor het verdunnen van wafers, vergelijkbaar met nat etsen. In plaats van vloeistoffen te gebruiken, gebruikt droog chemisch etsen plasma of etsgassen om materiaal te verwijderen. Om het verdunningsproces uit te voeren, kan een straal zeer kinetische deeltjes op de doelwafel worden afgevuurd, chemicaliën reageren met het wafeloppervlak, of beide worden gecombineerd. De verwijderingssnelheid bij droog etsen bedraagt ​​ongeveer 20 μm/min, en er is geen mechanische spanning of chemicaliën, dus deze methode kan zeer dunne wafers van hoge kwaliteit produceren.