Low－K材料簡(jiǎn)介
在半導(dǎo)體制程中，Low－K是相對(duì)于二氧化硅具有小的相對(duì)介電常數(shù)的材料（主要有SiOF，SiOC以及幾種有機(jī)Low－K材料等）；其主要應(yīng)用在0.13um及以下工藝技術(shù)中，配合銅互連工藝技術(shù)，目的是減小電路的寄生電容（Cu是為了減小寄生電阻，因其電阻率較Al小很多），從而實(shí)現(xiàn)更快的開(kāi)關(guān)速度和更低的散熱量。因此，Low-K工藝是目前業(yè)界發(fā)展的重點(diǎn)，特別是在邏輯運(yùn)算，存儲(chǔ)等領(lǐng)域。Low－K材質(zhì)在芯片中的位置是處于金屬互連層之間。
Low－K材料加工方法
Low-K材料及銅質(zhì)材料，難以用普通的金剛石刀輪進(jìn)行切割加工，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）。解決此問(wèn)題需先去除晶圓表面的Low-K以及銅質(zhì)金屬層，之后再用刀輪切割襯底材料。
現(xiàn)在市場(chǎng)上主流的Low-k去除技術(shù)是激光開(kāi)槽技術(shù)。激光開(kāi)槽技術(shù)是將短脈沖激光聚焦到晶圓表面，脈沖激光被Low-K層和銅質(zhì)材料持續(xù)吸收，當(dāng)吸收一定能量后，Low-K層和銅質(zhì)材料會(huì)被瞬間汽化或熔化，從而達(dá)到材料去除的效果。
創(chuàng)新性Low－K材料激光加工工藝方案
雙細(xì)線加工 + 雙寬線開(kāi)槽（Dual Narrow trenching+ Dual Wide Laser Scan）：用Dual Narrow方式先在切割道內(nèi)距邊緣10μm處切兩條8~10μm左右寬度的保護(hù)槽；再使用Dual Wide方式，根據(jù)切割道寬度，開(kāi)槽25~60μm（如下圖）。
＊常規(guī)激光切割功能選擇：雙細(xì)線間距可調(diào)范圍：0~80μm，寬線寬度可調(diào)范圍：15~50μm（可根據(jù)實(shí)際需求定制光路）；
＊4種切割功能隨意組合，高精度快速切換（如下圖）；
＊加工能力：
加工速度250~600mm/s
開(kāi)槽寬度25~60μm（可定制）
晶圓厚度50~760μm
開(kāi)槽深度≥10μm
可加工切割道寬度≥35μm
熱影響區(qū)域≤2μm
Low－K激光開(kāi)槽工藝優(yōu)勢(shì)
1、激光脈沖寬度（皮秒/ps）
熱影響
皮秒激光的先天優(yōu)勢(shì)，可將熱影響區(qū)域降至2μm以內(nèi)。
激光開(kāi)槽SEM圖像
終端客戶針對(duì)TI（德州儀器）的某些產(chǎn)品做過(guò)對(duì)比，有些產(chǎn)品的PATTERN采用UV laser方案很容易爆點(diǎn)，有些位置（淡綠色非金屬區(qū)）會(huì)在表面形成炸點(diǎn)，無(wú)法開(kāi)槽。
我司采用Green Laser方案的設(shè)備均不會(huì)出現(xiàn)。
槽形
紫外納秒激光在開(kāi)槽標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)重頻為40KHz的條件下，底部有1~2μm鋸齒狀的起伏。
綠光皮秒激光開(kāi)槽所用重頻為400~500KHz。光斑重疊率增大，底部均勻性提高，而且效果一致性會(huì)更高。
激光開(kāi)槽3D形貌分析，平均深度12~13μm，呈U形
激光開(kāi)槽FIB圖像
2、激光波段（綠光）
Green Laser開(kāi)槽時(shí)在Metal Layer不產(chǎn)生側(cè)面金屬結(jié)晶的主要原因：
1、金屬對(duì)Green Laser吸收率較UV Laser為佳；
2、皮秒的高頻短脈沖激光形成的冷加工方式使得Narrow beam開(kāi)槽時(shí)不易側(cè)面金屬結(jié)晶。
3、獨(dú)創(chuàng)的激光光束傳輸系統(tǒng)
平頂光（Top Hat）整形方案：通過(guò)軟件對(duì)旋轉(zhuǎn)電機(jī)角度的精確控制，實(shí)現(xiàn)不同尺寸Top Hat的隨意切換，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)不同寬度的激光開(kāi)槽作業(yè),同時(shí)亦能保證開(kāi)槽底部的平整性。
工藝效果對(duì)比
綠光皮秒激光開(kāi)槽在其它材料以及領(lǐng)域中的應(yīng)用前景
特殊規(guī)格的綠光皮秒激光器+特制的光束整形系統(tǒng)（已申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利）不僅可以高質(zhì)量、高效率的解決Low-k晶圓片的表面開(kāi)槽問(wèn)題，在其它材料以及微加工領(lǐng)域中也有著巨大的應(yīng)用潛力。例如：利用粗線寬度的可調(diào)整性，可以實(shí)現(xiàn)多種材料的快速、有效去除（e.g. LED晶圓片背金層、晶圓片表面粘結(jié)膠層等）；利用細(xì)線間距和粗線寬度的可調(diào)整性，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)雙光點(diǎn)單軌、雙軌以及四軌加工，成倍的提升激光加工效率；也可利用皮秒級(jí)綠光激光器的加工特性，對(duì)玻璃、陶瓷以及各種金屬材料進(jìn)行高效、高質(zhì)量的激光加工作業(yè)。
靈活可調(diào)、穩(wěn)定高效是我們基于low-k激光開(kāi)槽工藝技術(shù)方案的出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)，這點(diǎn)亦得到了客戶的極大認(rèn)可。我們將秉承著創(chuàng)新的理念，帶著我們的方案為中國(guó)半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域貢獻(xiàn)出屬于自己的一份力量。