Low－K材料簡介

在半導體制程中，Low－K是相對于二氧化硅具有小的相對介電常數的材料（主要有SiOF，SiOC以及幾種有機Low－K材料等）；其主要應用在0.13um及以下工藝技術中，配合銅互連工藝技術，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），從而實現更快的開關速度和更低的散熱量。因此，Low-K工藝是目前業界發展的重點，特別是在邏輯運算，存儲等領域。Low－K材質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材料及銅質材料，難以用普通的金剛石刀輪進行切割加工，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/金屬層掀起等現象）。解決此問題需先去除晶圓表面的Low-K以及銅質金屬層，之后再用刀輪切割襯底材料。

現在市場上主流的Low-k去除技術是激光開槽技術。激光開槽技術是將短脈沖激光聚焦到晶圓表面，脈沖激光被Low-K層和銅質材料持續吸收，當吸收一定能量后，Low-K層和銅質材料會被瞬間汽化或熔化，從而達到材料去除的效果。

創新性Low－K材料激光加工工藝方案

雙細線加工 + 雙寬線開槽（Dual Narrow trenching+ Dual Wide Laser Scan）：用Dual Narrow方式先在切割道內距邊緣10μm處切兩條8~10μm左右寬度的保護槽；再使用Dual Wide方式，根據切割道寬度，開槽25~60μm（如下圖）。

＊常規激光切割功能選擇：雙細線間距可調范圍：0~80μm，寬線寬度可調范圍：15~50μm（可根據實際需求定制光路）；

＊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 

開槽寬度25~60μm（可定制）

晶圓厚度50~760μm 

開槽深度≥10μm

可加工切割道寬度≥35μm 

熱影響區域≤2μm

Low－K激光開槽工藝優勢

1、激光脈沖寬度（皮秒/ps）

熱影響

皮秒激光的先天優勢，可將熱影響區域降至2μm以內。

激光開槽SEM圖像

終端客戶針對TI（德州儀器）的某些產品做過對比，有些產品的PATTERN采用UV laser方案很容易爆點，有些位置（淡綠色非金屬區）會在表面形成炸點，無法開槽。

我司采用Green Laser方案的設備均不會出現。

槽形

紫外納秒激光在開槽標準參數重頻為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，而且效果一致性會更高。

激光開槽3D形貌分析，平均深度12~13μm，呈U形

激光開槽FIB圖像

2、激光波段（綠光）

Green Laser開槽時在Metal Layer不產生側面金屬結晶的主要原因：

1、金屬對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開槽時不易側面金屬結晶。

3、獨創的激光光束傳輸系統

平頂光（Top Hat）整形方案：通過軟件對旋轉電機角度的精確控制，實現不同尺寸Top Hat的隨意切換，進而實現不同寬度的激光開槽作業,同時亦能保證開槽底部的平整性。

工藝效果對比

綠光皮秒激光開槽在其它材料以及領域中的應用前景

特殊規格的綠光皮秒激光器+特制的光束整形系統（已申請國家發明專利）不僅可以高質量、高效率的解決Low-k晶圓片的表面開槽問題，在其它材料以及微加工領域中也有著巨大的應用潛力。例如：利用粗線寬度的可調整性，可以實現多種材料的快速、有效去除（e.g. LED晶圓片背金層、晶圓片表面粘結膠層等）；利用細線間距和粗線寬度的可調整性，可同時實現雙光點單軌、雙軌以及四軌加工，成倍的提升激光加工效率；也可利用皮秒級綠光激光器的加工特性，對玻璃、陶瓷以及各種金屬材料進行高效、高質量的激光加工作業。

靈活可調、穩定高效是我們基于low-k激光開槽工藝技術方案的出發點和落腳點，這點亦得到了客戶的極大認可。我們將秉承著創新的理念，帶著我們的方案為中國半導體封裝領域貢獻出屬于自己的一份力量。