晶圓減薄砂輪是結(jié)合國(guó)產(chǎn)替代的現(xiàn)狀，重點(diǎn)開(kāi)發(fā)的5000#-20000#的陶瓷結(jié)合劑金剛石減薄砂輪。

細(xì)粒度砂輪（5微米以細(xì)）制作的難點(diǎn)主要在于：

1、微粉磨料的質(zhì)量管控。

比如金剛石微粉，5微米以細(xì)的微粉容易有大顆粒、大片，這些將嚴(yán)重影響加工表面質(zhì)量，必須加以管控；2微米以細(xì)的微粉容易軟團(tuán)聚，會(huì)影響混料均勻性。另外，批次穩(wěn)定性是各個(gè)微粉廠家存在的普遍問(wèn)題，D50、粒度分布寬度、顆粒形狀等存在較大范圍的波動(dòng)。

2、結(jié)合劑粒度的細(xì)化。

結(jié)合劑粒度與磨料粒度要匹配，所以制作5微米以細(xì)的砂輪，結(jié)合劑粒度也應(yīng)在5微米以細(xì)，而現(xiàn)有的球磨工藝很難將結(jié)合劑細(xì)化到小于5微米。

3、最難，也是最關(guān)鍵的地方是：混料均勻性、成型均勻性。

傳統(tǒng)的干法混料難以使5微米以細(xì)的粉料混勻；越細(xì)的粉體，松裝密度越大，冷壓成型時(shí)的壓力衰減也越嚴(yán)重，砂輪的內(nèi)部組織難以均勻，導(dǎo)致磨削加工不穩(wěn)定。所以，如何使砂輪的組織結(jié)構(gòu)均勻、批次穩(wěn)定是非常、非常重要的問(wèn)題。

對(duì)于以上難點(diǎn)或問(wèn)題，我們做了以下工作：

1）2微米以細(xì)微粉的“松團(tuán)”；

2）陶瓷結(jié)合劑超細(xì)化制作；

3）5微米以細(xì)粉體的均勻化混料；

4）5微米以細(xì)粉體的“造粒”；

5）2微米以細(xì)微粉的顯微鏡質(zhì)量檢測(cè)。

在以上工作的基礎(chǔ)上，有企業(yè)歷經(jīng)三年創(chuàng)新地發(fā)展了“濕法工藝”，完美地解決了“均勻性”的關(guān)鍵問(wèn)題。該工藝完美適用2微米、甚至1微米以細(xì)的超細(xì)粒度砂輪的制作，業(yè)已在終端廠家得到驗(yàn)證。

晶圓減薄一般采用晶圓片自旋轉(zhuǎn)磨削，加工過(guò)程包括粗磨和精磨加工。粗磨加工的軸向進(jìn)給速度大，使用粒度較大的金剛石砂輪，以達(dá)到快速去除約90%的加工余量；精磨加工的軸向進(jìn)給速度較小，使用粒度極小的金剛石砂輪，精磨加工的目的有兩個(gè)：

1）去除剩余的10%加工余量；

2）消除粗磨加工造成的損傷層。

在半導(dǎo)體晶圓減薄工序，市場(chǎng)目前已批量生產(chǎn)金屬結(jié)合劑砂輪、陶瓷結(jié)合劑砂輪、復(fù)合結(jié)合劑砂輪，涉及粗磨、半精磨、精磨各工序。

圖1 半導(dǎo)體加工工序（圖片來(lái)源：鄭州千磨）

結(jié)合劑是影響金剛石砂輪性能和磨削效果的重要因素之一。SiC等第三代半導(dǎo)體材料有硬度高、脆性大、易燒傷的特點(diǎn)，導(dǎo)致使用傳統(tǒng)陶瓷、樹(shù)脂和金屬結(jié)合劑金剛石砂輪難以達(dá)到加工要求。復(fù)合型結(jié)合劑（金屬/陶瓷復(fù)合結(jié)合劑）綜合兩種結(jié)合劑的優(yōu)點(diǎn)，具有壽命長(zhǎng)、自銳性好、形變小和加工質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)，在精密陶瓷部件的加工中表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。復(fù)合型結(jié)合劑金剛石砂輪，在第三代半導(dǎo)體材料減薄中具有廣闊的應(yīng)用前景。

表1相關(guān)產(chǎn)品磨削實(shí)例（圖片來(lái)源：鄭州千磨）

相關(guān)產(chǎn)品照片（圖片來(lái)源：鄭州千磨）

參考資料：

1、鄭州千磨官網(wǎng)

2、半導(dǎo)體晶圓加工網(wǎng)

3、磨料磨具產(chǎn)業(yè)研究會(huì)