面向晶圆减薄加工的软磨料弹性砂轮超低损伤磨抛新工艺

集成电路芯片制造过程中， 为满足芯片封装要求，需要对晶圆背面进行减薄加工 ，去除大部分多余的硅衬底材料。

在晶圆减薄工艺中，为了避免晶圆破碎，保证加工效率，加工后的晶圆表面/亚表面无损伤，目前采用的加工方法包括研磨、湿法腐蚀、常压等离子腐蚀、化学机械抛光、磨削等。

超精密磨削是晶圆背面减薄加工的主要方法。 金刚石具有硬度高、导热性好、化学性质稳定等优点，被广泛应用于半导体材料的切割、磨削加工等领域。其中，在晶圆的减薄加工过程中，为了获得低损伤、超平坦、无缺陷的晶圆表面，通常需要使用微纳米级别的金刚石微粉制备晶圆减薄砂轮。但， 利用金刚石砂轮表面超硬磨粒的微切削作用去除材料，不可避免会在磨削表面 / 亚表面产生微磨痕、位错等损伤 ， 必须采用后续的低损伤加工工艺去除磨削损伤。

目前的研究表明，半导体材料的硬度高、脆性大，采用传统机械去除加工时，易出现脆性断裂、崩边、亚表面裂纹等影响器件使役性能的加工缺陷。

日本茨城大学周立波首次提出化学机械磨削概念，证实能够减少亚表面损伤和晶体缺陷，但无法衡量由化学反应产生的材料去除率，以及无法区分化学和机械的独立作用，并于2006、2009年在化学机械磨削的基础上，通过研制氧化铈（CeO ₂ ）磨料与酚醛树脂结合剂软磨料砂轮，进一步减小了砂轮的加工损伤。

化学机械磨削方法用于半导体晶圆材料加工，材料去除模型如图所示。借助软磨料固结磨具与工件间的化学反应弱化材料去除难度，在工件表面生成一层软质的中间产物，砂轮能快速将软质层去除，且不会损伤钝化层下的晶体结构，大大提高了效率，获得了纳米级面形精度，实现了高质量低损伤加工。相较于传统机械磨削方式， 采用软磨料机械化学磨削的方式磨削后，半导体基片的表面/亚表面质量远优于传统金刚石砂轮， 接近化学机械抛光的加工水平，实现了半导体基片的低损伤磨削加工。