随着便携式电子产品的飞速发展,硅片趋向大直径化的同时,对芯片厚度要求也越来越薄,需要对半导体硅片进行背面减薄加工。本文在总结国内外硅片减薄加工技术研究的基础上,针对金刚石砂轮磨削硅片表面/亚表面的损伤形式、损伤层深度及其分布规律、超薄硅片的挠曲变形问题、崩边问题等影响硅片减薄加工的关键因素,作了理论分析和试验研究,并提出了单工序磨削减薄硅片的优化工艺方案。首先,本文研究了金刚石硅片磨削表面的损伤形式、损伤层深度及其分布规律,分析了硅片磨削表面损伤形式的微观结构。通过角度抛光试验,研究了砂轮粒度对损伤深度的影响,结果表明,硅片磨削表面的损伤深度随砂轮粒度的增加而增大,此外,损伤深度与硅片表面的晶向及径向位置没有明显的关系,在整个硅片表面几乎一致。其次,应用Stoney公式研究了使用金刚石砂轮磨削的超薄硅片的挠曲变形规律,结果表明,在小挠度变形情况下,硅片的弯曲度与厚度的平方成反比的关系,预测了#600、#2000和#3000金刚石砂轮减薄硅片的最佳厚度,并通过减薄试验,对硅片的最佳厚度进行了验证。另外,本文还对金刚石砂轮磨削硅片的边缘崩边现象进行了深入的研究,分析了砂轮粒度、砂轮进给率、砂轮的旋转方向、硅片厚度对崩边的影响,结果表明,砂轮粒度和进给率越大、硅片厚度越小,硅片的崩边越严重,顺磨时的崩边较逆磨时严重。此外,在<100>晶向处,硅片的崩边主要为“直角三角形”状崩边,在<110>晶向处,硅片的崩边主要为“矩形或阶梯矩形”崩边。最后,本文提出了金刚石砂轮磨削和软磨料砂轮磨削集成的单工序超精密薄化加工新工艺,设计了夹持超薄硅片的真空吸盘和软磨料砂轮的修磨装置,优化了金刚石砂轮减薄硅片的加工参数。通过金刚石砂轮和软磨料砂轮集成的硅片加工工艺,最终获得了40μm的超薄硅片。