湿法化学蚀刻是应用最普遍的减薄技术之一。旋转蚀刻可以用来蚀刻晶圆的一面，它是一种可在旋转晶圆表面形成薄膜的蚀刻方法。通过使用一种特殊的夹具，可以在没有表面保护层或边带的情况下保护晶圆的正面。通常，夹具的设计可以利用真空来抓住超薄型的晶圆。
用于硅蚀刻的方法由一种诸如HNO3或H2O2的氧化剂及配位剂组成；后者通常是HF。不同的混合物可以实现不同的蚀刻率，并利用对不同的掺杂水平（例如epi层）或硅氧化物的不同选择性实现不同的特性。用于硅蚀刻的旋转蚀刻速率的一个典型值是每分钟大约10 mm。硅蚀刻所得到的总厚度变化（TTV）值是一个跨晶圆表面的蚀刻剂的流动作用。后者可以利用诸如晶圆旋转参数和晶圆表面的介质分配器的回转运动进行优化。
采用SEZ的设备实现的旋转蚀刻能够用于两种根本不同的工艺：
1. 弯曲/破坏蚀刻：可以减少晶圆变形，足以去除几个微米，以增加稳定性；我们发现的饱和度最接近25 mm。
2.部分去除：这里我们使用了旋转蚀刻作为一种减薄工具，以避免在低厚度时有研磨作用的研磨，这样可以减少晶圆破损的风险。不直接研磨到50mm，而是研磨到100 mm，再进行50 mm的部分蚀刻。当芯片稳定性已经饱和时，有可能改变去除量而不改变诸如芯片稳定性或表面粗糙度等特性。这样就能够控制最终的厚度。通过瞄准目标厚度，旋转蚀刻的去除率能够适应实现想要的最终厚度。
粗糙度
我们也测量了背面的表面粗糙度，并把这个参数与抗断强度进行了比较。粗糙度和抗断强度之间有着某种相互关系（虽然我们也发现，最光洁的镜像曲面不一定会导致最高的抗断强度）。对于芯片粘合而言，背面的粗糙度也会影响粘合剂的分布并导致粘附。当对粗糙度进行测量时，我们使用了Raverage（Ra），这是在几个毫米的距离内测量的平均粗糙度。
比较晶圆背面粗糙度的最强大的方法通常是肉眼。当 Ra<0.1um, 粗糙度是通过一个采用接触针的简单的机械系统进行测量的。除此之外，还需要一台光学测量系统或一台原子力显微镜（AFM）。
抗断强度的最显著改进之一是粗研磨（研磨工艺的第一步经常采用300-400目进行）和精研磨（研磨工艺的第二步经常采用1000-2000目）之间。如图6所示，通过精研磨可以去除20 mm，使抗断强度具有决定性的增加。
高去除率，尤其是第一个研磨步骤（粗研磨），会造成粗糙的表面。典型值大约是0.2 mm（Ra）。在第二个研磨步骤期间，粗糙度可以减少到几个纳米（例如使用一个2000目大小的砂轮，粗糙度减少到10nm的Ra，这要比一个抛光的裸硅晶圆高约10倍）。旋转蚀刻硅表面的粗糙度小于1nm（Ra），因此几乎可与CMP工艺相媲美。
利用精研磨从粗研磨晶圆上去除20 mm可改善抗断强度两个数量级。这能够通过一个典型的Hadamovsky模型来解释，它可以在任何厚度的芯片上形成10-25 mm的表层下破坏。对一个较薄的芯片来说，因为这个破坏层大于总体厚度，这种表层下的破坏当然是一个更重要的因素。
切片质量的影响
将晶圆分割成芯片的分离工艺对芯片边缘的质量是至关重要的。当芯片变得越来越薄时，边缘质量对芯片抗断强度的影响也在不断增加。在这里，减薄分离技术相比较传统工艺而言能够获得先进工艺的优势：减薄和切片。我们将在下面解释其原因，并对其相互关系进行一个评价。
在考虑抗断强度的切片时，令人感兴趣的主要课题是破片，尤其是背面破片。在分离过程中芯片边缘的极其小面积的硅片破损被称为破片。这种结果肯定与切片质量有关，不过，由于切片是一种机械切割工艺，某些破片是不可避免的。这些有时称为“壳裂痕”的很小深度的破坏仅有几个微米。对于厚度在200 mm的芯片来说，如果分离是在减薄之后进行，要发现任何在与切片质量有关的抗断强度方面的变化是很困难的。
芯片越薄，抗断强度试验的难度也越大。要在无破坏的条件下处理这些薄型芯片是很困难的。但是，我们通常看到的是，随着芯片变得越来越薄，破片就会产生影响。因此，应该利用一个视像系统对破片进行控制。如果你考虑了破片的深度，很明显：一个几微米的裂缝能使几十微米的芯片更不稳定，而对几百微米厚度的芯片就会好些。对一个厚芯片来说，壳裂痕的大小可以忽略不计。
芯片的柔韧性
随着芯片变得越来越薄，抗断强度已不是需要检查的唯一的重要参数。如前所述，柔韧性的重要性也在日趋增加。我们将说明在其断裂之前，能够实现弯曲/半径芯片。对于像信用卡等领域的应用来说，这个参数比抗断强度更为重要。了解芯片内部能够承受的曲率非常重要。
我们的用于测量抗断系统强度的也可以跟踪芯片弯曲度。如图7所示，在采用滚环方法的条件下，r是在其断裂之前芯片所能承受的弯曲半径。我们跟踪了破损试验的过程。基于芯片断裂时的程度我们计算出了r。一个芯片断裂之前能承受的弯曲半径与芯片厚度的平方成正比。
针对在背面旋转蚀刻过程中不同的蚀刻去除量，我们发现了如图8所示的一个厚度为185 mm的芯片的结果。通过蚀刻去除了3到25 mm即可增加该芯片的强度，但是它们没有得到很多柔韧性。柔韧性从粗研磨增加到精研磨，并以3 mm旋转蚀刻达到饱和。我们对120 mm厚的芯片进行了重复实验。在这种情况下，我们看到了同样的结果：在背面蚀刻了25 mm，我们获得了强度，但是我们没有看到柔韧性方面有所增加。
参考文献
1. H.F. Hadamovsky等，“半导体技术的材料”，Dt. f. 基础经济出版社，2 Aufl.，1990. Dt.
2. Thin Semiconductor Devices Manufacturing and Applications Workshop 2001, (IZM),（Fraunhofer Institute，IZM），慕尼黑部.
3. A. B歡e，“机械工与力量理论，Vieweg出版社”，不伦瑞克，21 Aufl. 1990.
4. D. Trenkler，硕士论文，BTU Cottbus大学，2001.
5. E. Gaulhofer和H. Oyrer，Proc. IEMT欧洲2000年专题研讨会（IEET/CPMT），慕尼黑，2000年4月.
6. M. Reiche和G. Wagner，“超薄型晶圆的减薄技术”，Advanced Packaging， 2003年3月. |
