SJ 21450-2018 集成电路陶瓷封装 圆片减薄工艺技术要求[电子].pdf

中华人民共和国电子行业标准FL 6130 集成电路陶瓷封装圆片减薄工艺技术要求Integrated circuit ceramic package-Technical requirement for wafer-thinning process 8J 21450- 2018 2018 -01 -18发布2018 -05 -01实施国家国防科技工业局发布SJ 21450-2018 目。吕本标准的附录A为资料性附录。本标准由中国电子科技集团公司提出。本标准由工业和信息化部电子第四研究院归口。本标准起草单位:中国电子科技集团公司第五十八研究所。本标准主要起草人:李守委、李云海、肖汉武、朱卫良、常乾、王燕婷。SJ 21450-2018 集成电路陶瓷封装圆片;戚薄工艺技术要求1 范围本标准规定了集成电路圆片减薄工艺(以下简称减薄工艺)的一般要求和减薄工艺所涉及的原材料、设备、工艺流程、关键控制点及检验的详细要求。本标准适用于12英寸及以下尺寸集成电路圆片(不含带凸点圆片)的减薄工艺。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包含勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注明日期的文件，其最新版本适用于本标准。GBff 25915.1-2010 洁净室及相关受控环境第1部分:空气洁净度等级GJB 548B-2005 微电子器件试验方法和程序GJB 3007 防静电工作区技术要求3 术语和定义GJB 548B-2005确立的以及下列术语和定义适用于本标准。3. 1 表面粗糙度roughness 圆片减薄加工表面上具有的较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性。3.2 损伤层damaged layer 损伤层是由磨轮金刚石颗粒与圆片之间机械摩擦造成;由减薄面逐步向内过渡，最外层是粗糙碎裂的表面结构，中间区域是由最外层带来的裂纹及其引伸微裂纹组成，再向内为由微裂纹延伸形成的弹性形变区域。,JET -EEEEr 图1损伤层示意图SJ 21450-2018 3.3 片内厚度均匀性total thickness variance (TTV) 国片片内5点(参考图2中1-5区域中间位置选取)或9点(参考图2中1-9区域中间位置选取位置厚度，最高点与最低点的差值。3.4 片间厚度均匀性waferwafer (WTW) 同批次图片减薄后，不同抽样圆片所有片内5点(参考图2中1-5区域中间位置选取或9点(参考图2中1-9区域中间位置选取)位置厚度，最高点与最低点的差值。8 3 7 4 1 2 9 5 6 a) 九宫格选点法b) +字选点法图2测量点选取位置图4一般要求4.1 人员工艺人员应满足以下要求:a) 应掌握集成电路陶瓷封装工艺相关的基础知识:b) 应了解厂房的管理制度，自觉遵守人员着装、防静电操作要求等相关规定;c) 应熟练掌握减薄设备操作方法，具备相应的设备仪器操作能力。4.2 设备、仪器和工装夹具减薄工艺所需设备和仪器应按规定进行计量校准。工装夹具应完好无损、洁净，规格尺寸应与工艺要求相适应，常用设备仪器及工装夹具见表1。2 SJ 21450-2018 表1常用设备仪器及工装夹具序号名称主要技术要求用途减薄机减薄对象:12英寸及以下尺寸圆片;进给速度:一般0.1mls圆片减薄10mls;主轴转速:一般300Ipm5 000叩m2 贴膜机12英寸及以下尺寸圆片;真空吸附圆片贴膜3 揭膜机12英寸及以下尺寸圆片;真空吸附圆片揭膜4 紫外解胶机12英寸及以下尺寸圆片;参数可调去除紫外膜粘性5 测厚仪接触式或非接触式;精度要求较减薄精度高一个数量级减薄后圆片厚度测量表面轮廓仪接触式或非接触式;精度要求较减薄精度高一个数量级减薄后圆片表面粗糙6 度测量7 显微镜30倍150倍;承载12英寸及以下尺寸圆片圆片检验8 软毛刷能将圆片表面细小硅渣清除干净;防静电圆片表面硅渣的清理9 手术刀片锋利;防静电减薄膜的划切10 真空吸笔防静电圆片的取放11 片盒防静电;按照、圆片尺寸分为不同型号圆片存放国-4. 3 材料减薄工艺所使用的材料应满足表2的要求。表2常用材料序号名称主要技术要求用途减薄膜一般厚度大于100m;确保减薄过程中不发生渗水;减薄过程中对圆片正面进行保护种类分为紫外膜与非紫外膜磨轮粗磨磨轮颗粒度一般为300目600目:细磨磨轮颗粒圆片减薄2 度一般为2000目8000目3 去离子水电阻率大于等于10Mn.cm 圆片清洗4 纤维纸无尘:纯白色圆片检验5 抛光剂无残留;无腐蚀圆片抛光4.4环境减薄工艺工作环境应满足以下要求:a) 环境温度15.C30 .C; b) 相对湿度30%70%;c) 洁净度:环境洁净度至少需达到GB/T25915.1-2010中ISO7级规定;d) 工作场所:工作场所应整洁、干净，具有良好的通风和照明条件。4. 5 安全减薄工艺应注意以下安全事项:a) 设备仪器电源应可靠接地，定期对设备仪器的水、电、气系统进行安全检查;b) 工艺人员应按设备仪器操作规程所要求的操作顺序操作;c) 工艺人员使用手术刀片时应注意刀片的方向，防止划伤。4. 6 防静电减薄工艺过程的工作区应满足GJB3007中的要求。3 SJ 21450-2018 5 详细要求5. 1 工艺流程减薄工艺流程见图3，相关工步必要性选择参照5.4和5.6，其中磨削过程包括粗磨、细磨和抛光，该过程为片内厚度均匀性(TTV)、片间厚度均匀性CWTW)、表面粗糙度和损伤层的关键控制点:回图3困片;咸薄工艺流程图5.2 准备工作5.2.1 文件准备工艺人员应准备工艺规范、作业指导书、检验规范等文件。5.2.2 困片准备圆片要求如下:a) 工艺人员应按照工艺文件核对圆片的型号、数量、批号等:b) 圆片上芯片应符合GJB548B-2005方法2010.1中器件的相关要求。5.2.3 磨轮准备磨轮要求如下，应根据不同的减薄要求选择不同颗粒度的磨轮:a) 粗磨减薄:一般金刚石颗粒度范围300目600目:b) 细磨减薄:一般金刚石颗粒度范围2000目8000目:c) 磨轮应按不同型号分类放置，并做好分类标志。5.2.4 设备准备检查并确认设备处于完好状态，减薄机真空吸附台盘平整度满足使用要求，台盘平整度偏差是导致减薄片内厚度均匀性(TTV)、片问厚度均匀性CWTW)出现偏差的重要因素。5.2.5戚薄膜准备减薄膜要求如下:a) 应根据不同的产品特性选择不同种类的减薄膜，分为非紫外膜和紫外膜。非紫外膜一般应用于常规厚度的圆片减薄，8英寸圆片减薄后厚度大于200m，12英寸图片减薄后厚度大于300m;紫外膜一般应用于超薄圆片及其他特殊规格圆片减薄:b) 减薄膜平整度将对减薄片内厚度均匀性CTTV)和片间厚度均匀性CWTW)造成比较大的影响，一般应选择平整度控制在:1:5m内的减薄膜;c) 各类减薄膜应按不同型号分类放置，并做好分类标志。5.3 贴膜贴膜要求如下:a) 贴膜参数要求见表3。4 SJ 21450-2018 表3贴膜参数表序号参数技术要求滚轮压力2 滚轮速度滚轮温度减薄膜与圆片贴膜后无肉眼可见气泡等问题，同时保证产品质量3 4 台盘温度b) 贴膜后需进行贴膜外观检查:确认贴膜后表面有无异常凸起，割膜边缘是否平齐等，外露膜宽度一般小于圆片厚度。5.4 磨削5.4.1 通则对于军品圆片的减薄应进行首件检验。首件检验合格后才能进行圆片的批量减薄。减薄分为粗磨、细磨和抛光，减薄顺序为先进行粗磨，再进行细磨，最后进行抛光，参见图4。当磨轮暴露量不能满足减薄需求时，进行磨轮更换。更换磨轮后，需进行工艺验证。5.4.2粗磨Z1 粗磨10m-15m 的损伤层图4困片;戚薄过程示意图Z2 细磨2m以下损伤层粗磨减薄后圆片应至少保留目标厚度30m以上的元余量，应根据圆片和设备情况选择合适的磨削厚度，磨轮金刚石颗粒度，主轴转速，进给速度，冷却水速度等参数，具体要求如下:a) 粗磨磨削厚度一般可设为30m-700ID;b) 磨轮金刚石颗粒度范围一般为300目-600目:c) 主轴转速一般可设为300叩m-S000叩ID;d) 进给速度一般可设为0.1m!s-10mJs;e) 冷却水速度一般可设为0.2Llmin-2.0 Llmin。5.4.3细磨圆片尺寸、减薄厚度等参数将影响片内厚度均匀性(TTV)、片间厚度均匀性(WTW)、表面粗糙度、损伤层等。对损伤层厚度一般要求小于2m，表面粗糙度一般要求小于0.2m的圆片，则需在粗磨后进行细磨，并应根据圆片和设备情况选择合适的磨削厚度，磨轮金刚石颗粒度，主轴转速，进给速度，冷却水速度等参数，具体要求如下:a) 磨削厚度一般可设为10m-40m;b) 磨轮金刚石颗粒度范围一般为2000目8000目;c) 主轴转速一般可设为300叩m-S000叩ID;5 SJ 21450-2018 d) 进给速度一般可设为0.1m/s-1m/s;e) 冷却水速度一般可设为0.2L1min-2.0 L/min。5.4.4抛光应根据产品特性及不同的抛光要求选择相应的抛光方法，对损伤层厚度一般要求小于0.111m，圆片表面达到纳米和亚纳米级镜面要求的困片，则需在细磨后进行抛光，具体方法如下:a) 湿法抛光:采用化学反应和机械作用相结合的方法去除表层材料，实现圆片低损伤加工。选择合适的抛光时间、抛光温度、抛光剂以及抛光压力:b) 干法抛光:采用特制磨料的磨轮，可以实现圆片的纳米和亚纠米级镜面加工。选择合适的抛光时间、抛光温度以及抛光压力等。5.5 清洗圆片减薄完毕后，需进行清洗，根据设备选择相应清洗方法:a) 软毛刷刷洗:用于清洁减薄过程中在减薄面所造成的残留硅渣;b) 去离子水冲洗:对减薄面进一步的清洁，以确保减薄面的洁净度。5.6 紫外解胶对于使用紫外膜贴膜的圆片，需要进行紫外解胶。根据不同的紫外膜特性，选择合适的紫外照射量。5. 7 揭膜揭膜要求如下:a) 紫外膜揭膜前应进行紫外光处理，降低减薄膜粘性;b) 对于一些材质较硬，胶层较厚的减薄膜，揭膜过程中可进行台盘加热;c) 手动揭膜应根据不同产品及膜的特性确定揭膜速度，揭膜方向一般为450，防止残胶现象;d) 自动揭膜应设定揭膜速度及拉力;e) 揭膜后圆片边缘不应出现缺损、碎裂等现象。5.8 检验减薄完成后，利用显微镜、测厚仪等对圆片进行检验，减薄后单芯片检验按照GJB548B-2005方法2010内部目检(单片及以下要求:a) 圆片片内厚度均匀性(TTV)和片间厚度均匀性(WTW)应符合设定值士20m范围;b) 圆片减薄后芯片上不应有因减薄过程造成的擦伤，划伤等现象;c) 圆片减薄后芯片上不应有硅渣、减薄膜胶、水渍以及减薄过程引入的颗粒等沾污，如存在沾污，应进行二次清洗:d) 圆片减薄后用酒精无尘纤维纸(白色)擦拭减薄面，纤维纸上不应有明显的污迹，如存在污迹，应进行二次清洗:e) 对于有墨点的产品，圆片减薄后圆片墨点应清晰可见。5.9 标识、转运和贮存5.9.1 标识应对划片所产生的产品状态进行状态标识，包括待划片、待检、己检、合格品和不合格品。需对减薄所产生的待减薄、待检、已检产品进行状态标识。5.9.2转运转运过程应满足以下要求:a) 转运容器表面应洁净、光滑，不能有油污、灰尘、异物等污染源;b) 转运容器应由无腐蚀的材料制成，具有适中的硬度能够保护产品:c) 产品加工完转交下一个工序应将产品整齐地排列在专用的转运容器中;d) 产品加工完转交下一个工序应保证产品无损坏和污染，并进行防静电防护。6 SJ 21450白20185.9.3 贮存圆片减薄并检验完后应放置到专用的容器中，并存储在受控环境内的氮气柜中。5. 10 包装对于作为产品交付的减薄后因片，需进行包装，包装一般分为多层，应满足以下要求:a) 包装材料应外观洁净、无破损;b) 包装材料应满足相应电路静电防护的要求，困片之间采用防静电纸进行隔离;c) 外层包装应达到防潮、防尘的要求，特殊情况下应满足防挤压、防跌落等要求;d) 包装外部应有电路名称、数量等信息标识。5. 11 记录需按规定格式填写减薄工艺记录单。减薄工艺记录单应清晰整洁，若有改动，改动处要有签名并填写改动日期。减薄工艺记录应至少包括日期、人员、圆片型号、批号、片号等。格式参见附录A。7 SJ 21450-2018 附录A(资料性附录)圆片;戚薄工艺记录格式圆片减薄工艺记录格式见表A.l。表A.1 图片;戚薄工艺记录表日期圆片型号批号数量来料检查原始厚度要求厚度实际厚度圆片TTV交出检查操作者备注8 FONIOn-可FN-d中华人民共和国电子行业标准集成电路陶瓷封装困片;戚薄工艺技术要求SJ 21450-2018 编制发行院院究究研研化化*准准标标术术技技子子电电国国中中电话[phone] 传真[phone] 地址:北京市安定门东大街1号邮编100007网址非字数24千字2018年5月第一版2018年5月第一次印刷印数200册定价40.00元印张1/16 开本880X1230 版权专有不得翻印举报电话[phone]