晶圓薄化（Wafer Thinning）是將完成的晶圓背面研削・研磨以減少厚度的製程。標準300mm晶圓的厚度約為775μm，但在3D 堆疊封裝（TSV・HBM・混合鍵合）中需將多顆晶粒疊起，因此必須薄化至50μm以下（有時甚至20μm以下）。晶圓薄化以晶背研磨機（back grinder）的機械研削為主體，隨著後段製程的先進化，其重要性急速提升。
晶圓薄化製程主要由3個階段構成。①粗研削（grinding）：以鑽石砂輪快速大量移除。②精研削（fine grinding）：以細砂輪降低表面粗糙度。③CMP／乾式拋光（精修）：移除研削損傷層並平坦化。薄化前需要進行暫時接合（Temporary Bonding），貼上支撐晶圓或膠帶以保護表面的電路圖形。
薄化晶圓極為脆弱，處理時需要特殊的傳送・吸附（chuck）技術。薄化後的晶圓上會接著進行 TSV（矽穿孔）的背面露出・阻障層／晶種層成膜・CMP・切割。主要設備廠商由迪思科（DISCO）與東京精密（Accretech）瓜分市場，並以 TAIKO 研削方式（保留晶圓外圍環狀部分進行薄化）等獨家技術做出差異化。