應力緩解機 (Stress Release)

許多IC製程後期都會進行晶圓背面研磨(Wafer Backside Grinding),使晶圓薄形化,以利後續晶圓切割及封裝製程。
例如在智慧卡(Smart Card)應用上,必須將晶圓厚度由600~700 μm研磨到小於180 μm。
由於晶背研磨會產生應力(Stress)和翹曲(Warpage),如果晶圓應力過大,將會延伸到正面之元件區域。所以必須使用HF與HNO3混合液,
進行矽濕式蝕刻製程,來消除晶圓應力及損傷層(Stress & Damaged Layer Removal)。

矽晶圓應力消除製程有以下三大製程重點:
圖1、生產線連續製程之蝕刻均勻度值

1. 蝕刻均勻度(Etch Uniformity)

弘塑科技所設計製造之8吋自動化Wet Bench設備,進行矽晶圓蝕刻製程。製程結果顯示:經由槽體流場之特殊設計與改良,可以克服使用晶舟(Cassette)裝載晶圓之先天性限制,8吋矽晶圓蝕刻均勻度均可達到5%之內(圖1)。由於晶圓蝕刻為批次製程,其單機台每月產能可達到40,000片,大大提高設備產能與降低生產成本。
 
圖2、晶圓蝕刻前後之側視照片

2. 晶圓應力(Stress)和翹曲度(Warpage)消除

矽晶圓背面研磨所產生之缺陷,一般包括:研磨損傷層(damaged layer)、晶體缺陷(Crystal Defect)和微裂痕(Micro-crack)等,經由矽濕式蝕刻製程,可以大大消除應力及損傷層,進而增加晶圓與晶片之強度。圖2為8吋晶圓蝕刻前後之照片,右邊為蝕刻前之晶圓,因其經過晶圓背研磨而產生翹曲,所以晶圓無法緊密貼於水平工作臺上;而左邊為經過蝕刻後之晶圓,由於晶圓應力和翹曲度已被消除,所以晶圓可以密合貼於水平工作臺上。
 
圖3、晶圓表面在經過應力消除蝕刻製程後,使用SEM觀察之照片

3. 微粗糙化蝕刻表面(Micro-Roughness Surface Etching)增加金屬沈積之附著力

如果在晶背研磨後,需要進行晶圓背面金屬沈積製程時,為了增加金屬沈積之附著力(Adhesion),則可在蝕刻液中添加一些特殊藥劑,使晶圓在消除應力蝕刻後,其晶圓表面能夠具備微粗糙化(Micro-Roughness)特性,以增加金屬沈積時之附著力。圖15為晶圓經過蝕刻後之SEM照片。
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