比較最後更新 2026年10月8日

研磨(Lapping)與雙面拋光(DSP)的差異

兩者都是同時加工晶圓正反面以做出平坦度的製程,但目標不同。研磨(Lapping)是在短時間內去除切片痕跡與厚度不均的粗加工,雙面拋光(DSP)則是做出微影所要求的局部平坦度與鏡面性的最終加工。兩者之間還會穿插以蝕刻去除加工變質層的步驟,這3道製程幾乎決定了晶圓的表面品質。

Verdict結論

研磨(Lapping)與雙面拋光的差異在於「是削還是磨」。Lapping是讓數μm的氧化鋁、SiC磨粒滾動、以機械方式切削的粗加工,能在短時間內做出厚度與平坦度,代價是表面下會殘留加工變質層。雙面拋光(DSP)是以膠體二氧化矽與鹼液進行的化學機械研磨,移除速度慢,但能得到鏡面且無損傷的表面與高局部平坦度。製程順序是Lapping在前、DSP做最終加工,兩者並非競爭而是前後關係。

主要差異

研磨(Lapping)與雙面拋光(DSP)依比較項目比較
比較項目研磨(Lapping)雙面拋光(DSP)
加工原理游離磨粒滾動,以微小破壞進行切削(機械式)以鹼液軟化後由磨粒移除(化學機械研磨)
磨粒氧化鋁、碳化矽,粒徑數μm膠體二氧化矽,粒徑數十nm
在製程中的位置切片後的粗加工蝕刻後的最終加工
移除率大(可在短時間內去除加工餘量)小(精密控制μm以下的移除量)
加工變質層殘留數μm的損傷層不殘留(無損傷鏡面)
表面粗糙度霧面(梨皮面)鏡面(可達Ra 0.1nm等級)
主要影響的指標厚度不均、整體平坦度局部平坦度(SFQR)、奈米形貌
代表廠商SpeedFam、Lapmaster Wolters、濱井產業SpeedFam、Lapmaster Wolters、各矽晶圓廠商自製

為何分成2道製程

剛切片的晶圓殘留數十μm的厚度不均與鋸痕,若直接以拋光去除,會耗費極長時間。因此形成以下分工:先以移除率高的Lapping整形,再以蝕刻化學性地去除過程中產生的加工變質層,最後以鏡面拋光做出表面品質。基本思想是將「以硬磨粒快速切削」與「以化學反應溫和修飾」的製程分開。

雙面同時加工有助於平坦度的原因

單面逐一加工的方式,必須將晶圓吸附或黏貼在定盤上固定,背面的凹凸與黏著層的變形會直接轉印到表面形狀。雙面同時加工方式中,晶圓由載具保持、從上下均勻受壓,在不受拘束的狀態下加工,因此不會發生這種轉印。在曝光焦深變淺的300mm世代,DSP之所以成為標準,正是基於這項原理上的優勢。

從Lapping轉向雙面研削(DDG)

近年來,以固定磨粒的雙面研削(DDG:Double Disk Grinding)取代Lapping的製程愈來愈多。由於磨粒是固定的,無需處理研磨液,加工速度快,損傷層也能控制得相對較淺。不過在平坦度的易實現性上,Lapping仍有其優點,因此這是各矽晶圓廠商製程構成思路分歧的領域。

常見問題

Lapping與雙面拋光只做其中一種可以嗎?
通常兩者都會使用。Lapping是快速去除加工餘量、打好平坦度基礎的製程,雙面拋光則是做出鏡面與局部平坦度的製程,角色不同。省略Lapping會讓拋光耗費極長時間;省略拋光則會殘留加工變質層與粗糙表面,無法製作元件。
什麼是加工變質層?
是磨粒壓入後在表面下產生的晶格紊亂層或微裂紋區域。深度可達數μm,若直接殘留會損害元件特性與強度。前提是必須以Lapping後的化學蝕刻與鏡面拋光將其完全去除。
CMP與DSP是同一種東西嗎?
原理同為化學機械研磨,但對象不同。DSP是矽晶圓廠商對基板本身進行的平坦化,CMP則是晶圓廠在薄膜沉積後對層間介電層或金屬導線進行的平坦化。所用研磨液的化學配方也依目的而異,例如氧化膜用、金屬用等。

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