半导体工艺挑战与Low-K材料激光加工解决方案

半导体工艺挑战与Low-K材料激光加工解决方案

随着半导体制造技术的不断提升，集成电路尺寸日益缩小，芯片集成密度急剧增加，这使得金属互连线的寄生电阻和寄生电容效应愈发显著，从而限制了芯片工作频率的进一步提高，这一现象被称为RC延时问题。RC延时不仅制约了运行速度，还加剧了电路功耗。

寄生电阻延迟的应对策略

寄生电阻源于线路自身的电阻特性。为缓解这一问题，业界采用了具有更低电阻值和更好导电性能的铜材料替代传统的铝材料，实现了铜互连技术，有效降低了寄生电阻延迟。

寄生电容延迟的解决途径

集成电路内层间互连线间的ILD层起着隔离和支持的作用，由此产生的寄生电容成为制约芯片稳定性和高频工作的瓶颈。如今，采用低介电常数（low-k）材料作为ILD，能显著降低金属互连线间的寄生电容，有力推动了芯片性能的提升，尤其是在逻辑运算和存储等领域。

Low-K材料的精细加工技术

由于Low-K材料对常规金刚石刀轮切割敏感，易引发飞溅、外观缺陷等问题，业界普遍采用激光开槽技术进行加工。当前主流方法是激光光束整形技术，通过聚焦超快激光在材料表面形成特定槽型，瞬间汽化low-k层，极大减小热影响区域，实现“冷”加工工艺的革新突破。

具体来说，Low-K开槽加工采用Dual narrow方式预先在切割道内切割两条细保护槽，随后使用Wide beam方式完成宽度开槽。

Low-K晶圆加工工艺流程及先进设备

近年来，大族半导体在国内率先开展Low-K开槽关键技术的研究，并取得了重大进展。基于对材料损伤机理的理解，公司选用了特殊的脉冲宽度激光器，并综合运用平顶光整形、光斑形状整形等多种先进技术手段，成功开发出了更具竞争优势的工艺方案。此外，同步推出的紫外纳秒加工方案，在确保槽型质量的同时，极大地提高了加工效率，赢得了行业领先客户的高度赞誉。

大族半导体的全自动晶圆激光开槽设备具备强大的功能，包括支持全自动和半自动模式、在任意工位实现涂胶和切割抽检以优化流程、实时监控所有Wafer及系统流程状态、构建异常保护机制以防止Wafer受损、采用定制大理石底座和高精度切割模块配合自研算法实现稳定的微米级加工，以及优化自动化上下料模块以实现超薄片（≤80μm）的稳定搬运等优势。

面向未来，大族半导体将依托深厚的技术积累，秉持“创新驱动，制造引领”的发展理念，持续深入半导体行业，紧跟市场需求，致力于为半导体产业提供创新解决方案，并积极推动半导体设备的国产化进程。