超薄芯片背道工艺在芯片制程中的应用发展
思瀚产业研究院    2022-08-12

早期半导体芯片的背面工艺相对简单，由于加工设备的精度低、晶圆片减薄后容易翘曲以及生产操作难度大等原因，碎片率是背道工艺中的难点。同时，IGBT的发展也需要随着背面工艺发展来不断提升器件性能，因此，近十年来，基于背道工艺加工的相关设备性能、工艺技术、创新结构不断涌现与提升，带来功率器件朝向高性能先进功率器件领域的快速发展，主要体现就是晶圆片减薄后的厚度不断降低，目前国际先进水平已经达到50~40μm，在保证流通碎片率较低的情况下来实现器件的高性能。

国际主流功率器件公司Infineon、Toshiba、Mitsubishi、ROHM、ST、AOS等均在先进功率器件上采用超薄芯片背道工艺。国内的相关技术领域研发与进展程度与国际相较还有一定差距，近年来，华虹NEC、华润微电子、杭州士兰微、吉林华微等主要功率器件制造产线，也在不断升级完善和提升自己的背道工艺技术与能力。

随着SiC、GaN-SiC宽禁带半导体（第三代半导体）的发展，其背面工艺的进一步提升也提上议程，包括SiC超薄片背面的加工工艺、GaN-SiC背面的器件结构与TSV工艺需求等，将是决定相关器件性能的关键技术工艺。

先进功率器件主要面向当前迅速发展的新能源领域（功率转换及储能等）、电动汽车、移动智能终端及物联网等领域。

以下为薄片/超薄片背道工艺在部分功率器件上的应用和价值体现：

1）对于常规功率器件硅基平面高压（600~1200V）MOSFET的背面工艺后薄片一般在220μm左右，如果能够进一步做到160μm厚度，价格将提升10 %以上，用于工业领域的提升20%以上，薄片的产品应用领域也会更为广阔；

2）对于IGBT产品则必须做到薄片/超薄片工艺，其中： NPT型IGBT，常规薄片工艺即可（可以不用Taiko）；对于FS结构IGBT，必须采用超薄片工艺来实现；

3）对于SiC器件，必须保证减薄到200μm以下，最好能够到100μm，则其价值可增加20%以上。