ウェハ薄化（Wafer Thinning）は、完成したウェハの裏面を研削・研磨して厚みを削減するプロセスです。標準的な300mmウェハの厚さは775μm前後ですが、3次元積層パッケージング（TSV・HBM・ハイブリッドボンディング）では複数のダイを積み重ねるため、50μm以下（場合によっては20μm以下）まで薄化する必要があります。ウェハ薄化はバックグラインダーによる機械研削が主体で、後工程の先端化とともに重要性が急増しています。
ウェハ薄化プロセスは主に3段階で構成されます。①グラインディング（粗研削）：ダイヤモンド砥石で素早く大量に除去します。②ファイングラインディング（精研削）：細かい砥石で表面粗さを低減します。③CMP/ドライポリッシュ（仕上げ）：研削ダメージ層を除去し平坦化します。薄化前には表面の回路パターンを保護するためサポートウェハやテープを貼り付けるサポート接合（Temporary Bonding）が必要です。
薄化ウェハは極めて脆く、取り扱いには特別な搬送・チャック技術が必要です。薄化後のウェハ上でTSV（シリコン貫通ビア）の裏面露出・バリア/シード成膜・CMP・ダイシングが続けて行われます。主要装置メーカーはディスコ（DISCO）と東京精密（Accretech）が市場を二分しており、TAIKO研削方式（ウェハ外周リングを残して薄化する）など独自技術で差別化しています。