為何要晶圓研磨打薄?

量子黑洞投資策略 · 2026-01-09T08:33:07Z

在半導體先進封裝與功率元件製造中，「晶圓研磨打薄」（Wafer Thinning/Backgrinding）是極為關鍵的製程。它不僅是為了縮小封裝體積，更是為了提升散熱效率與電氣性能。一、晶圓研磨打薄的主要方法目前業界主要依賴以下四種技術，通常會根據目標厚度與表面品質要求組合使用： 1. 機械研磨 (Mechanical Grinding)： o 原理：利用高速旋轉的鑽石砂輪（Grinding Wheel）與晶圓背面接觸進行物理切削。 o 兩階段製程：通常分為「粗磨」（Coarse Grinding）以快速移除大部分矽材，隨後進行「細磨」（Fine Grinding）以修正平整度並減少損傷。 o 地位：目前最主流、效率最高的技術。 2. 化學機械平坦化 (CMP, Chemical Mechanical Polishing)： o 原理：結合化學蝕刻液與機械研磨墊。 o 特點：能提供極高的表面平整度（Nanometer級別），並移除機械研磨留下的微裂紋（Micro-cracks）與應力。 o 地位：用於極薄晶圓或對應力極為敏感的元件。 3. 濕法蝕刻 (Wet Etching / Spin Etching)： o 原理：使用酸性溶液（如 HF/HNO₃）噴灑在旋轉的晶圓背面。 o 特點：完全無應力，能消除研磨後的表面缺陷，提高晶圓的彎曲強度（Flexural Strength）。 4. 等離子乾法蝕刻 (Dry Chemical Etching / ADP)： o 原理：利用等離子體氣體進行蝕刻。 o 特點：控制極其精密，適用於超薄（<20µm）的特殊應用。二、目前最好的技術：TAIKO 製程若論及當前最具競爭力的技術，日本 DISCO 公司的「TAIKO」製程被公認為業界標竿。 • 技術核心：傳統打薄是整片打薄，晶圓會變得像紙一樣易碎。TAIKO 技術則是在打薄時，刻意保留晶圓最外圈的一環（Rim）不研磨。 • 優勢： o 減少破片：外圈的「環」提供了結構支撐，大幅降低薄化後的晶圓在搬運與後段製程中的破裂風險。 o 低應力：由於不需貼附厚重的載板（Carrier），減少了翹曲（Warpage）問題。 o 卓越散熱：特別適合 IGBT、MOSFET 等功率元件。三、領先公司與設備龍頭晶圓薄化設備市場高度集中，基本上由兩家日本公司壟斷了全球 60% 以上的份額： 1. DISCO Corporation (日本迪思科) —— 全球龍頭 • 地位：全球切、磨、拋設備的絕對霸主。 • 技術實力：專利 TAIKO 技術是其護城河。其設備穩定性、磨輪耗材的匹配度在全球頂尖代工廠（如 TSMC）中佔有率極高。 2. Tokyo Seimitsu (ACCRETECH, 日本東京精密) • 地位：強大的技術競爭者。 • 技術實力：其 Polish Grinder（研磨拋光一體機）在效率上表現優異，擅長將研磨與應力消除整合在同一台設備中。 3. 其他關鍵角色 • CMP 設備：Applied Materials (應用材料) 與 Ebara (荏原製作所) 是領頭羊。 • 耗材龍頭：Fujimi (富士美) 是全球最大的研磨材料供應商；台灣的中砂 (Kinik) 在 CMP 鑽石碟與研磨耗材領域也具備國際競爭力。專家觀點與最新趨勢隨著 AI 晶片帶動 HBM (高頻寬記憶體) 與 3D 封裝 (CoWoS) 的需求，晶圓打薄已從傳統的 100µm 挑戰 5µm 至 20µm 的極限。未來「混和鍵合 (Hybrid Bonding)」技術將要求更高的表面平整度，這會推動 CMP 與機械研磨更深度的整合。

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