半導(dǎo)體low-k晶圓開槽技術(shù)，助力集成電路“芯”發(fā)展

    隨著半導(dǎo)體制程的不斷進(jìn)步，集成電路的尺寸愈來(lái)愈小、芯片的集成密集度不斷提高，導(dǎo)致金屬互連線的寄生電阻效應(yīng)和寄生電容效應(yīng)愈來(lái)愈嚴(yán)重，進(jìn)而使芯片的工作頻率無(wú)法再提升，這種情況稱之為阻容延時(shí)（又叫RC延時(shí)，RC Delay）。RC延時(shí)不僅阻礙工作頻率，同時(shí)也會(huì)增加電路功耗。

寄生電阻延遲的解決方案

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

    寄生電容延遲的解決方案

    在集成電路內(nèi)部，不同層互連線之間需要ILD(Inter Layer Dielectrics，層間電介質(zhì))來(lái)隔離并支撐。由于ILD的存在，導(dǎo)線之間就不可避免地存在寄生電容。使用低介電常數(shù)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(diǎn)，特別是在邏輯運(yùn)算，存儲(chǔ)等領(lǐng)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(jìn)行切割，原因是金剛石刀輪直接作用會(huì)導(dǎo)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(shù)，通過(guò)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(dá)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(guò)程，從而極大的減少熱影響區(qū)，是一種先進(jìn)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(nèi)部切兩條細(xì)保護(hù)槽（Trenching），再用Wide beam方式進(jìn)行寬度開槽（Grooving）。

    Low-k晶圓加工工藝流程

全自動(dòng)晶圓激光開槽設(shè)備

    大族半導(dǎo)體憑借在激光微加工領(lǐng)域的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和理論基礎(chǔ)，于2018年在國(guó)內(nèi)率先進(jìn)行Low-K開槽關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)并取得突破性進(jìn)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(lái)更高的加工效率，陸續(xù)得到行業(yè)標(biāo)桿客戶的高度認(rèn)可。

    應(yīng)用領(lǐng)域

    半導(dǎo)體激光開槽機(jī)是為半導(dǎo)體硅晶圓Low-K材料激光開槽設(shè)計(jì)，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(shè)備優(yōu)勢(shì)

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

    ● 可以實(shí)時(shí)監(jiān)控所有Wafer以及整個(gè)系統(tǒng)流程及狀態(tài)；

    ● 開發(fā)的異常保護(hù)機(jī)制，保證異常時(shí)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(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的微米級(jí)加工；

    ● 優(yōu)化自動(dòng)化上下料模塊，實(shí)現(xiàn)超薄片（≤80μm）穩(wěn)定搬運(yùn)。

    主要參數(shù)及加工效果

    大族半導(dǎo)體將結(jié)合公司雄厚的技術(shù)實(shí)力，秉持“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展，制造崛起未來(lái)”的理念，深耕行業(yè)，緊隨市場(chǎng)，持續(xù)為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)提供創(chuàng)新解決方案，努力實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體設(shè)備國(guó)產(chǎn)化。