中國(guó)粉體網(wǎng)訊  集成電路芯片制造過(guò)程中，為滿(mǎn)足芯片封裝要求，需要對(duì)晶圓背面進(jìn)行減薄加工，去除大部分多余的硅襯底材料。

在晶圓減薄工藝中，為了避免晶圓破碎，保證加工效率，加工后的晶圓表面/亞表面無(wú)損傷，目前采用的加工方法包括研磨、濕法腐蝕、常壓等離子腐蝕、化學(xué)機(jī)械拋光、磨削等。

超精密磨削是晶圓背面減薄加工的主要方法。金剛石具有硬度高、導(dǎo)熱性好、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體材料的切割、磨削加工等領(lǐng)域。其中，在晶圓的減薄加工過(guò)程中，為了獲得低損傷、超平坦、無(wú)缺陷的晶圓表面，通常需要使用微納米級(jí)別的金剛石微粉制備晶圓減薄砂輪。但，利用金剛石砂輪表面超硬磨粒的微切削作用去除材料，不可避免會(huì)在磨削表面/亞表面產(chǎn)生微磨痕、位錯(cuò)等損傷，必須采用后續(xù)的低損傷加工工藝去除磨削損傷。

目前的研究表明，半導(dǎo)體材料的硬度高、脆性大，采用傳統(tǒng)機(jī)械去除加工時(shí)，易出現(xiàn)脆性斷裂、崩邊、亞表面裂紋等影響器件使役性能的加工缺陷。

日本茨城大學(xué)周立波首次提出化學(xué)機(jī)械磨削概念，證實(shí)能夠減少亞表面損傷和晶體缺陷，但無(wú)法衡量由化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的材料去除率，以及無(wú)法區(qū)分化學(xué)和機(jī)械的獨(dú)立作用，并于2006、2009年在化學(xué)機(jī)械磨削的基礎(chǔ)上，通過(guò)研制氧化鈰（CeO2）磨料與酚醛樹(shù)脂結(jié)合劑軟磨料砂輪，進(jìn)一步減小了砂輪的加工損傷。

化學(xué)機(jī)械磨削方法用于半導(dǎo)體晶圓材料加工，材料去除模型如圖所示。借助軟磨料固結(jié)磨具與工件間的化學(xué)反應(yīng)弱化材料去除難度，在工件表面生成一層軟質(zhì)的中間產(chǎn)物，砂輪能快速將軟質(zhì)層去除，且不會(huì)損傷鈍化層下的晶體結(jié)構(gòu)，大大提高了效率，獲得了納米級(jí)面形精度，實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量低損傷加工。相較于傳統(tǒng)機(jī)械磨削方式，采用軟磨料機(jī)械化學(xué)磨削的方式磨削后，半導(dǎo)體基片的表面/亞表面質(zhì)量遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)金剛石砂輪，接近化學(xué)機(jī)械拋光的加工水平，實(shí)現(xiàn)了半導(dǎo)體基片的低損傷磨削加工。

軟磨料砂輪磨削材料去除模型

研磨拋光技術(shù)在集成電路芯片的制作中具有重要作用，針對(duì)高端研磨拋光相關(guān)的技術(shù)、材料、設(shè)備、市場(chǎng)等方面的問(wèn)題，中國(guó)粉體網(wǎng)將于2025年4月16日在河南鄭州舉辦2025第二屆高端研磨拋光材料技術(shù)大會(huì)。屆時(shí)，大連理工大學(xué)高尚教授將作題為《面向晶圓減薄加工的軟磨料彈性砂輪超低損傷磨拋新工藝》的報(bào)告，報(bào)告針對(duì)傳統(tǒng)金剛石砂輪減薄磨削晶圓時(shí)超硬磨粒純機(jī)械作用導(dǎo)致的表面/亞表面損傷問(wèn)題，提出一種采用軟磨料彈性砂輪、通過(guò)機(jī)械化學(xué)復(fù)合作用實(shí)現(xiàn)晶圓超低損傷減薄加工的新工藝，并將介紹機(jī)械化學(xué)復(fù)合作用下晶圓超低損傷磨削表面的形成機(jī)理，開(kāi)發(fā)出高效超低損傷減薄晶圓的軟磨料彈性砂輪及其加工工藝，加工晶圓表面粗糙度值小于0.5nm，亞表面損傷深度小于15nm。

專(zhuān)家簡(jiǎn)介：

高尚，大連理工大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師。主要開(kāi)展硬脆材料超精密加工機(jī)理與工藝、多能場(chǎng)復(fù)合超精密加工理論與技術(shù)的研究。擔(dān)任《金剛石與磨料磨具工程》期刊編委、《Journal of Advanced Manufacturing Science and Technology》期刊青年編委會(huì)副主任委員、《機(jī)械工程學(xué)報(bào)》期刊青年編委、河南省超硬材料及制品技術(shù)創(chuàng)新中心理事會(huì)理事等。近年來(lái)作為負(fù)責(zé)人主持國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目課題、國(guó)家自然基金面上和青年項(xiàng)目、JCJQ計(jì)劃技術(shù)領(lǐng)域基金項(xiàng)目、國(guó)家自然基金重大項(xiàng)目子課題等項(xiàng)目20余項(xiàng)；以第一/通訊作者發(fā)表SCI論文80余篇，其中ESI高被引論文3篇；第一作者出版英文專(zhuān)著2章，參編中文專(zhuān)著1部；授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利50余項(xiàng)；通過(guò)科技成果鑒定8項(xiàng)；獲得教育部技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，中國(guó)機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)和二等獎(jiǎng)各1項(xiàng)，河南省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，《機(jī)械工程學(xué)報(bào)》創(chuàng)刊70周年優(yōu)秀論文獎(jiǎng)和高影響力優(yōu)秀論文獎(jiǎng)；入選大連市“興連英才計(jì)劃”高端人才。

參考來(lái)源：

[1] 黃金星，晶圓低損傷減薄磨拋輪的研制及其性能研究

[2] 周仁宸等，超精密晶圓減薄砂輪及減薄磨削裝備研究進(jìn)展

[3] 金釗等，應(yīng)用軟磨料磨削的單晶硅超精密制造技術(shù)

[4] ZHOU L B, et al. Research on Chemo-Mechanical-Grinding (CMG) of Si Wafer.1st Report: Development of CMG Wheel

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/山林）

注：圖片非商業(yè)用途，存在侵權(quán)告知?jiǎng)h除！