半導體low-k晶圓開槽技術，助力集成電路“芯”發(fā)展

    隨著半導體制程的不斷進步，集成電路的尺寸愈來愈小、芯片的集成密集度不斷提高，導致金屬互連線的寄生電阻效應和寄生電容效應愈來愈嚴重，進而使芯片的工作頻率無法再提升，這種情況稱之為阻容延時（又叫RC延時，RC Delay）。RC延時不僅阻礙工作頻率，同時也會增加電路功耗。

寄生電阻延遲的解決方案

    寄生電阻的問題來自于線路本身的電阻性，使用電阻值更低、傳導性更佳的線路材質可以緩解寄生電阻延遲的問題。由于銅比鋁有更好的導電率，電阻較低，目前集成電路業(yè)界已經采用銅互連技術來代替鋁互連技術。

    寄生電容延遲的解決方案

    在集成電路內部，不同層互連線之間需要ILD(Inter Layer Dielectrics，層間電介質)來隔離并支撐。由于ILD的存在，導線之間就不可避免地存在寄生電容。使用低介電常數材料（low-k）作為ILD，可以有效地降低金屬互連線之間的寄生電容，從而提升芯片的穩(wěn)定性和工作頻率。因此，Low-K工藝是目前集成電路的發(fā)展重點，特別是在邏輯運算，存儲等領域。

    Low-k材料的加工方法

    Low-K材料難以用普通的金剛石刀輪進行切割，原因是金剛石刀輪直接作用會導致Low-K材料的飛濺和外觀不良，如崩缺、裂紋、鈍化、金屬層掀起等現(xiàn)象。因此需先用激光去除硅晶圓表面的Low-K層，之后用刀輪切割硅等襯底材料。

    目前主流的low-k層去除方式是使用激光開槽技術，通過光路系統(tǒng)將光斑整形成特定的形貌,將激光聚焦于材料表面達到特定槽型，并利用超快激光極高的峰值功率，將low-k層瞬間汽化，沒有中間過程，從而極大的減少熱影響區(qū)，是一種先進的激光“冷” 加工工藝制程。

    如上圖所示，激光加工Low-K開槽的加工方式是先用Dual narrow方式在切割道內部切兩條細保護槽（Trenching），再用Wide beam方式進行寬度開槽（Grooving）。

    Low-k晶圓加工工藝流程

全自動晶圓激光開槽設備

    大族半導體憑借在激光微加工領域的實踐經驗和理論基礎，于2018年在國內率先進行Low-K開槽關鍵技術的研發(fā)并取得突破性進展。同步研發(fā)推出紫外納秒加工方案，可以在保證槽型滿足需要的提前下，帶來更高的加工效率，陸續(xù)得到行業(yè)標桿客戶的高度認可。

    應用領域

    半導體激光開槽機是為半導體硅晶圓Low-K材料激光開槽設計，適用范圍拓展到金屬膜以及GaN/Si晶圓激光開槽、硅晶圓、鉭酸鋰晶圓以及氮化鎵晶圓切割等。

    設備優(yōu)勢

    ● 支持全自動、半自動功能，涂膠、切割任意工位抽檢，優(yōu)化動作流程，保證效率始終最優(yōu)；

    ● 可以實時監(jiān)控所有Wafer以及整個系統(tǒng)流程及狀態(tài)；

    ● 開發(fā)的異常保護機制，保證異常時Wafer不被損壞；

    ● 定制大理石底座和高精度切割模塊，配合自研算法，實現(xiàn)穩(wěn)定的微米級加工；

    ● 優(yōu)化自動化上下料模塊，實現(xiàn)超薄片（≤80μm）穩(wěn)定搬運。

    主要參數及加工效果

    大族半導體將結合公司雄厚的技術實力，秉持“創(chuàng)新驅動發(fā)展，制造崛起未來”的理念，深耕行業(yè)，緊隨市場，持續(xù)為半導體產業(yè)提供創(chuàng)新解決方案，努力實現(xiàn)半導體設備國產化。