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隨著集成電路外形的變小,電路導線之間的絕緣間隙也越來越窄。傳(chuan) 統上,間隙內(nei) 用到的絕緣材料是二氧化矽。然而,電路速度越高,就要求線路的阻抗更低,也就是說,必須使用介電常數更低(如電阻更高)的材料。因此,所謂低介電常數(low-K,用K表示介電常數)材料引起了人們(men) 的興(xing) 趣。

圖 4
傳(chuan) 統上,人們(men) 采用二氧化矽來作為(wei) 低介電常數材料,但這降低了孔隙度。因此,考慮采用全新的材料,通過增加空氣含量來提高孔隙度,從(cong) 而降低介電常數值。內(nei) 存芯片這種快速的處理器是由緊密分布在大型矽晶圓上的薄外延層物體(ti) 生成。單切麵臨(lin) 的問題在於(yu) 低介電常數材料是很軟的。所以傳(chuan) 統的鑽石圓鋸會(hui) 對電路造成包括脫層在內(nei) 的巨大損害(見圖4)。不過,對於(yu) 不生產(chan) 內(nei) 存設備的厚晶圓來說,激光鋸切的成本不是很劃算,當前還不是很實用。

圖5
因此,現在首選的方法是混合工藝。特別地,355納米調Q半導體(ti) 泵浦固體(ti) 激光器被用來切割鬆軟的外延層以消除開裂。接下來使用機械鋸切來切割晶圓。圖5顯示了兩(liang) 種工藝同時使用的情況。如果晶圓設計中電路之間的芯片間隔較寬,激光可以單程沿著每一條芯片間隔邊緣進行窄刻劃。如果芯片間隔較窄,需要使用多條並行光束進行單次寬刻劃,寬度要足夠容納鋸片切割。在同樣的處理速度下,前一種工藝需要的激光能量更少,也就是工藝成本更低,因此常被使用。這種工藝的關(guan) 鍵激光參數是光束質量和高重複頻率。這種應用的典型激光器是AVIA 355-23-250,能夠提供需要的每脈衝(chong) 30微焦耳的光束質量,並且M2值小於(yu) 1.3。另外,其重複頻率為(wei) 250千赫,在50%脈衝(chong) 波動疊加時支持200毫米/秒的刻劃速度。
結論
綜上所述,隨著電子元器件的尺寸越來越小,材料的不斷進步,激光刻劃的吸引力將繼續擴大,逐漸成為(wei) 經濟上可行的工藝。而且,隨著激光製造商們(men) 不斷改善其產(chan) 品的性能、可靠性和擁有成本,激光刻劃的應用領域將更加廣泛。
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