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為了增大IC芯片產(chǎn)量，降低單元制造成本，要求IC的基礎(chǔ)材料硅片趨向大直徑化。現(xiàn)在200mm硅片是主流產(chǎn)品，正在向300mm硅片發(fā)展，全世界已經(jīng)陸續(xù)建立了十幾條300mm硅片生產(chǎn)線，到2013年，預(yù)計(jì)將采用直徑450mm(18英寸)硅片。隨著硅片直徑增大，為了保證硅片在電路制作過程中具有足夠的強(qiáng)度，原始硅片(primewafer)的厚度也相應(yīng)增加。直徑150mm和200mm硅片的厚度分別為625mm和725mm，而直徑300mm硅片平均厚度將達(dá)到775mm。另一方面，IC的技術(shù)進(jìn)步日新月異，正在向高速化、高集成化、高密度化和高性能化的方向發(fā)展。微電子產(chǎn)品在集成度、速度和可靠性不斷提高的同時(shí)正向輕薄短小的方向發(fā)展，與此相適應(yīng)，新型的芯片封裝技術(shù)不斷涌現(xiàn)，這些先進(jìn)的封裝技術(shù)所需要的芯片厚度越來越薄。早期的雙列直插式封裝(DIP)對(duì)應(yīng)芯片的厚度為600mm左右，BGA封裝所用的芯片厚度為375mm，而(AFCP)所用的芯片厚度為125mm左右，一些智能卡所用的芯片厚度已減到100mm以下，高性能電子產(chǎn)品的立體封裝甚至需要厚度小于50mm超薄的芯片。硅片直徑。
硅片背面減薄技術(shù)
硅片上電路層的有效厚度一般為5～10mm，為了保證其功能，有一定的支撐厚度是必要的，因此，硅片的厚度極限為20～30mm。這只占總厚度的一小部分，占總厚度90%左右的襯底材料是為了保證硅片在制造、測(cè)試和運(yùn)送過程中有足夠的強(qiáng)度。因此，電路層制作完成后，需要對(duì)硅片進(jìn)行背面減薄(backsidethinning)，使其達(dá)到所需的厚度;然后再對(duì)硅片進(jìn)行劃片(Dicing)加工，形成一個(gè)個(gè)減薄的裸芯片。減薄后的芯片有如下優(yōu)點(diǎn)：
(1)提高熱擴(kuò)散效率隨著半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜、集成度越來越高，晶體管體積不斷減小，散熱已逐漸成為影響芯片性能和壽命的關(guān)鍵因素，薄的芯片更有利于散熱。
(2)減小芯片封裝體積微電子產(chǎn)品日益向輕薄短小的方向發(fā)展，減小芯片封裝體積是適應(yīng)這一發(fā)展趨勢(shì)的必由之路。
(3)提高機(jī)械性能減薄后的芯片機(jī)械性能顯著提高，硅片越薄，其柔韌性越好，受外力沖擊引起的應(yīng)力也越小。
(4)提高電氣性能晶片的厚度越薄元件之間的連線將越短，元件導(dǎo)通電阻將越低，信號(hào)延遲時(shí)間越短，從而實(shí)現(xiàn)更高的性能。
(5)減輕劃片加工量減薄以后再切割，可以減小劃片(Dicing)時(shí)的加工量，降低芯片崩邊的發(fā)生率。
未來硅片背面減薄將趨向20～30mm的極限厚度。當(dāng)芯片厚度小于50mm時(shí)，可以彎曲到一定程度而不斷裂，特殊的超薄芯片甚至可以隨意彎曲，可用來做成閃存芯片和電子標(biāo)簽等。
目前，硅片的背面減薄技術(shù)主要有磨削、研磨、化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)、干式拋光(drypolishing)、電化學(xué)腐蝕(electrochemicaletching)、濕法腐蝕(wetetching)、等離子輔助化學(xué)腐蝕(PACE)、常壓等離子腐蝕(atmosphericdownstreamplasmaetching，ADPE)等，其中最常用的背面減薄技術(shù)有磨削、CMP、濕法腐蝕、ADPE和干式拋光五種。
磨削的加工效率高，加工后的硅片平整度好，成本低，但是硅片表面會(huì)產(chǎn)生深達(dá)幾微米的損傷層，導(dǎo)致硅片的強(qiáng)度降低，容易發(fā)生碎片，磨削表面還存在殘余應(yīng)力，使硅片發(fā)生翹曲，給搬運(yùn)和后續(xù)處理帶來困難，一般需要后續(xù)工藝來消除損傷層和殘余應(yīng)力。化學(xué)機(jī)械拋光是利用化學(xué)和機(jī)械復(fù)合作用去除材料的，硅片表面的損傷很小，缺點(diǎn)是材料去除率低、工作壓力高。濕法蝕刻是將硅片浸入酸性化學(xué)溶液(HNO3/HF/HPO4)中，通過化學(xué)反應(yīng)去除硅片表層材料，硅片表面無損傷和無晶格位錯(cuò)，能極大地提高硅片的強(qiáng)度，減小翹曲，其缺點(diǎn)是需對(duì)硅片的正面進(jìn)行保護(hù)，對(duì)磨削條紋的校正能力弱，不適合加工有凸起硅片(bumpedwafer)，腐蝕速度快去除率為5～40mm/min，腐蝕速度不均勻，為腐蝕量的5%～10%，環(huán)境污染問題[4]。常壓等離子腐蝕是新近發(fā)展起來的、利用磁力控制的在大氣壓力下工作的一種純化學(xué)作用的干式腐蝕技術(shù)，在氬氣環(huán)境下ADP系統(tǒng)將氣體(CF4乯引入等離子區(qū)，使之100%分解，F(xiàn)與硅片表面的材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成SiF4，達(dá)到去除材料的目的。加工時(shí)，利用Bernoulli效應(yīng)產(chǎn)生的壓力將硅片懸置于等離子區(qū)上方，硅片的正面不必像濕式腐蝕那樣需用膠帶保護(hù)，因此，適合加工較薄的硅片，也適合加工有凸起的硅片。ADPE能夠去除硅片背面由于磨削引起的損傷層，加工速度為1～4mm/min，背面去除量可達(dá)50～100mm，加工后的表面平整性比濕式腐蝕好[5]。干式拋光是新出現(xiàn)的去除硅片應(yīng)力的技術(shù)，其加工原理類似于硅片磨削，與磨削不同之處是用纖維和金屬氧化物制成的拋光輪取代了金剛石砂輪。干式拋光能有效地去除硅片背面磨削引起的殘余應(yīng)力，成本低，但加工效率低，加工速度僅為1mm/min，只適合去除較淺的損傷層。硅片的原始厚度一般為675~775mm，最終要減薄到100~200mm，有時(shí)甚至要減薄到50mm。在硅片減薄工藝中一般不能將硅片磨削到很薄的尺寸，因?yàn)槿绻麑⒐杵苯幽ハ鞯叫酒庋b所需的厚度，由于機(jī)械損傷層的存在，在運(yùn)輸和后序工藝中碎片率非常高。因此，實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于200mm的硅片，如果需要100mm的薄硅片，首先先用磨削的方式去除絕大部分余量，背面減薄到180mm左右，然后CMP、濕法腐蝕、ADPE和干式拋光中的一種或兩種消除磨削引起的損傷層和殘余應(yīng)力，得到無損傷的片表面。
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