在芯片制程的后道階段，通過超精密晶圓減薄工藝可以有效減小芯片封裝體積，導(dǎo)通電阻，改善芯片的熱擴(kuò)散效率，提高其電氣性能、力學(xué)性能。目前的主流工藝通過超細(xì)粒度金剛石砂輪和高穩(wěn)定性超精密減薄設(shè)備對(duì)晶圓進(jìn)行減薄，可實(shí)現(xiàn)大尺寸晶圓的高精度、高效率、高穩(wěn)定性無損傷表面加工。重點(diǎn)綜述了目前超精密晶圓減薄砂輪的研究進(jìn)展，在磨料方面綜述了機(jī)械磨削用硬磨料和化學(xué)機(jī)械磨削用軟磨料的研究現(xiàn)狀，包括泡沫化金剛石、金剛石團(tuán)聚磨料、表面微刃金剛石的制備方法及磨削性能，同時(shí)歸納總結(jié)了軟磨料砂輪的化學(xué)機(jī)械磨削機(jī)理及材料去除模型。在結(jié)合劑研究方面，綜述了金屬、樹脂和陶瓷3種結(jié)合劑的優(yōu)缺點(diǎn)，以及在晶圓減薄砂輪上的應(yīng)用，重點(diǎn)綜述了目前在改善陶瓷結(jié)合劑的本征力學(xué)強(qiáng)度及與金剛石之間的界面潤(rùn)濕性方面的研究進(jìn)展。在晶圓減薄超細(xì)粒度金剛石砂輪制備方面，由于微納金剛石的表面能較大，采用傳統(tǒng)工藝制備砂輪會(huì)導(dǎo)致磨料發(fā)生團(tuán)聚，影響加工質(zhì)量。在此基礎(chǔ)上，總結(jié)論述了溶膠–凝膠法、高分子網(wǎng)絡(luò)凝膠法、電泳沉積法、凝膠注模法、結(jié)構(gòu)化砂輪等新型工藝方法在超細(xì)粒度砂輪制備方面的應(yīng)用研究，同時(shí)還綜述了目前不同的晶圓減薄工藝及超精密減薄設(shè)備的研究進(jìn)展，并指出未來半導(dǎo)體加工工具及裝備的發(fā)展方向。
       關(guān)鍵詞：減薄砂輪；減薄機(jī)；表面處理；結(jié)合劑；超細(xì)粒度金剛石；制備技術(shù)

       論文配圖

團(tuán)聚磨料磨削效率和工件質(zhì)量

        結(jié)論：

       我國(guó)在半導(dǎo)體加工金剛石工具和半導(dǎo)體超精密加工設(shè)備的研究方面起步較晚。在半導(dǎo)體加工金剛石工具方面，近幾年我國(guó)超硬材料制品行業(yè)取得了重大成果，已在部分半導(dǎo)體加工工具方面取代了進(jìn)口，解決了部分卡脖子問題，但在半導(dǎo)體高端加工工具方面（如減薄砂輪）與國(guó)外相比仍有差距。目前，國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體減薄砂輪的研發(fā)主要存在以下問題：在磨料方面，由于單晶金剛石減薄砂輪磨削刃單一，整體鋒利性不足，在晶圓減薄加工過程中會(huì)出現(xiàn)砂輪壽命低、加工效率低、精度差等問題，目前國(guó)內(nèi)對(duì)于金剛石表面微區(qū)多刃化等功能磨料的研究尚不成熟；在結(jié)合劑方面，主要基于結(jié)合劑本身的本征力學(xué)強(qiáng)度較低，以及結(jié)合劑與金剛石磨料之間的界面潤(rùn)濕性較差，導(dǎo)致其宏觀力學(xué)與微觀磨損之間存在差異；在砂輪制備工藝方面，目前超細(xì)粒度砂輪的制備技術(shù)尚不成熟，產(chǎn)品加工的一致性、穩(wěn)定性較差。
       在半導(dǎo)體超精密加工設(shè)備方面，國(guó)內(nèi)企業(yè)正積極加大晶圓減薄機(jī)的研發(fā)力度，國(guó)內(nèi)晶圓減薄機(jī)市場(chǎng)國(guó)產(chǎn)化率正不斷提升，行業(yè)展現(xiàn)出良好的發(fā)展趨勢(shì)。國(guó)產(chǎn)晶圓減薄機(jī)與國(guó)際領(lǐng)先企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備相比，在技術(shù)、性能、加工精度等方面仍有較大差距，未來國(guó)內(nèi)企業(yè)還需持續(xù)加大研發(fā)力度。尤其是針對(duì)SiC的晶圓減薄機(jī)研發(fā)技術(shù)仍處于發(fā)展階段，由于碳化硅僅次于金剛石的硬度和脆性，國(guó)內(nèi)外晶圓生產(chǎn)線中對(duì)于SiC晶圓的加工工藝仍處于摸索階段，無法解決加工過程中晶圓破碎、崩邊、亞表面損傷大等多種問題，這對(duì)薄機(jī)設(shè)備性能的穩(wěn)定性和可靠性提出了更高的要求。
       為了加快半導(dǎo)體加工高端裝備和工具行業(yè)的快速發(fā)展，應(yīng)加強(qiáng)基礎(chǔ)性材料和超精密加工機(jī)床核心部件的研究和創(chuàng)新力度，通過企業(yè)與高校之間的產(chǎn)學(xué)研深度合作，進(jìn)一步開展研究，解決半導(dǎo)體加工設(shè)備和工具卡脖子等問題，實(shí)現(xiàn)設(shè)備及工具全方位的國(guó)產(chǎn)化。

       引文格式
       周仁宸, 王哲, 楊遠(yuǎn)航, 等. 超精密晶圓減薄砂輪及減薄磨削裝備研究進(jìn)展[J]. 表面技術(shù), 2024, 53(3): 1-21.
       ZHOU Renchen, WANG Zhe, YANG Yuanhang, et al. Research Progress on Grinding Wheels and Equipment for Ultra Precision Wafer Thinning[J]. Surface Technology, 2024, 53(3): 1-21.