隨著硅片直徑的增加，為了保證硅片有足夠的強(qiáng)度，主片的厚度也相應(yīng)增加。目前200mm直徑硅片的平均厚度為700p，300mm直徑硅片的平均厚度已經(jīng)增加到775pm。相反，為了滿足IC芯片封裝、的需要，提高IC特別是功率IC、的可靠性，降低熱阻、，提高芯片的散熱能力和良率，要求芯片的厚度要減薄，平均每?jī)赡晷酒穸纫獪p薄一半。目前芯片厚度已經(jīng)降低到100-200 m，智能卡、 MEMS、生物醫(yī)學(xué)傳感器等IC芯片的厚度已經(jīng)降低到100 m以下。具有高密度電子結(jié)構(gòu)的三維集成和三維封裝芯片需要厚度小于50um的超薄硅片。直徑為、的硅片厚度和芯片厚度的變化趨勢(shì)如圖2所示。硅片直徑和厚度的增大以及硅片厚度的減小給半導(dǎo)體加工帶來(lái)了許多突出的技術(shù)問(wèn)題：硅片直徑增大后，加工精度不易保證；原始硅片厚度的增加和硅片厚度的減小增加了硅片背面減薄加工的材料去除量，提高加工效率成為需要解決的問(wèn)題；此外，隨著減薄后直徑的增大和厚度的減小，脆性硅片在裝夾和加工過(guò)程中容易破碎，加工難度加大。因此，直徑300mm硅片的加工工藝和設(shè)備不再是直徑200mm以下硅片加工工藝和設(shè)備的簡(jiǎn)單放大，而是發(fā)生了質(zhì)的變化。現(xiàn)有的小尺寸硅片加工技術(shù)和設(shè)備已不再適用，面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

    單晶硅片加工技術(shù)

    集成制造工藝分為四個(gè)階段：?jiǎn)尉Ч杵圃烨鞍氤坦杵瑴y(cè)試后半程。全過(guò)程要應(yīng)用微細(xì)加工、超精密加工等先進(jìn)制造技術(shù)和裝備，其中硅片的超精密加工(包括超精密磨削、磨削拋光)在集成電路制造中占有重要地位，是集成電路制造的關(guān)鍵技術(shù)。

    在單晶硅片的制備階段，需要將單晶硅棒加工成具有高表面精度和表面質(zhì)量的原始硅片或裸硅片，以便為集成電路工藝前半段的光刻和其它工藝制備平坦化的超光滑和無(wú)損傷的襯底表面。對(duì)于直徑200mm的硅片，傳統(tǒng)的硅片加工工藝流程為：?jiǎn)尉L(zhǎng)切割外徑滾壓平邊或V型槽處理切片倒角研磨腐蝕拋光清洗封裝。有兩種多晶硅生長(zhǎng)方法：直拉法(CZ)和浮熔法(FZ)。CZ法約占85%。CZ法比FZ法更廣泛地用于半導(dǎo)體工業(yè)，主要是因?yàn)樗母哐鹾刻峁┝司瑥?qiáng)化的優(yōu)點(diǎn)。另一方面，直拉法比FZ法更容易生產(chǎn)大尺寸單晶硅棒。

    切斷：目的是將單晶硅棒的頭部、尾部和超出客戶規(guī)格的部分切斷，將單晶硅棒分割成切片設(shè)備可以加工的長(zhǎng)度，切割試件，測(cè)量單晶硅棒的電阻率、氧含量。外徑的磨削：由于單晶硅棒的外徑表面凹凸不平，其直徑大于最終拋光晶片所規(guī)定的直徑規(guī)格，因此通過(guò)磨削外徑可以獲得更[敏感詞]的直徑。

    平邊或V型槽處理：指定加工到基準(zhǔn)面，在單晶硅托上使用特定晶向的平邊或V型槽。

    切片：指將單晶硅棒切割成具有[敏感詞]幾何尺寸的薄片。

    倒角：是指將切割后的晶圓銳邊修成弧形，防止晶圓邊緣開(kāi)裂和字符缺陷。

    磨削：是指通過(guò)磨削去除切片和砂輪磨削造成的鋸痕和表面損傷層，有效改善[敏感詞]塊單晶硅片的翹曲、平整度和平行度，達(dá)到一次拋光工藝可以加工的規(guī)格。

    硅片的研磨質(zhì)量直接影響其拋光質(zhì)量和拋光工藝的整體效率，甚至影響集成電路的性能。單晶硅是一種硬而脆的材料。磨削時(shí)，磨料有滾動(dòng)和微切削作用，材料的損傷主要是微粉碎。要求磨削后的理想表面形貌是由無(wú)數(shù)微碎痕組成的均勻而暗淡的表面。當(dāng)研磨硅晶片時(shí)，控制裂紋尺寸和均勻性是很重要的。