随着半导体制程的不断进步，集成电路的尺寸愈来愈小、芯片的集成密集度不断提高，导致金属互连线的寄生电阻效应和寄生电容效应愈来愈严重，进而使芯片的工作频率无法再提升，这种情况称之为阻容延时（又叫RC延时，RC Delay）。RC延时不仅阻碍工作频率，同时也会增加电路功耗。
寄生电阻延迟的解决方案
寄生电阻的问题来自于线路本身的电阻性，使用电阻值更低、传导性更佳的线路材质可以缓解寄生电阻延迟的问题。由于铜比铝有更好的导电率，电阻较低，目前集成电路业界已经采用铜互连技术来代替铝互连技术。
寄生电容延迟的解决方案
在集成电路内部，不同层互连线之间需要ILD(Inter Layer Dielectrics，层间电介质)来隔离并支撑。由于ILD的存在，导线之间就不可避免地存在寄生电容。使用低介电常数材料（low-k）作为ILD，可以有效地降低金属互连线之间的寄生电容，从而提升芯片的稳定性和工作频率。因此，Low-K工艺是目前集成电路的发展重点，特别是在逻辑运算，存储等领域。
Low-k材料的加工方法
Low-K材料难以用普通的金刚石刀轮进行切割，原因是金刚石刀轮直接作用会导致Low-K材料的飞溅和外观不良，如崩缺、裂纹、钝化、金属层掀起等现象。因此需先用激光去除硅晶圆表面的Low-K层，之后用刀轮切割硅等衬底材料。
目前主流的low-k层去除方式是使用激光开槽技术，通过光路系统将光斑整形成特定的形貌,将激光聚焦于材料表面达到特定槽型，并利用超快激光极高的峰值功率，将low-k层瞬间汽化，没有中间过程，从而极大的减少热影响区，是一种先进的激光“冷” 加工工艺制程。
如上图所示，激光加工Low-K开槽的加工方式是先用Dual narrow方式在切割道内部切两条细保护槽（Trenching），再用Wide beam方式进行宽度开槽（Grooving）。
Low-k晶圆加工工艺流程
大族半导体凭借在激光微加工领域的实践经验和理论基础，于2018年在国内率先进行Low-K开槽关键技术的研发并取得突破性进展。同步研发推出紫外纳秒加工方案，可以在保证槽型满足需要的提前下，带来更高的加工效率，陆续得到行业标杆客户的高度认可。
应用领域
半导体激光开槽机是为半导体硅晶圆Low-K材料激光开槽设计，适用范围拓展到金属膜以及GaN/Si晶圆激光开槽、硅晶圆、钽酸锂晶圆以及氮化镓晶圆切割等。
设备优势
● 支持全自动、半自动功能，涂胶、切割任意工位抽检，优化动作流程，保证效率始终最优；
● 可以实时监控所有Wafer以及整个系统流程及状态；
● 开发的异常保护机制，保证异常时Wafer不被损坏；
● 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；
● 优化自动化上下料模块，实现超薄片（≤80μm）稳定搬运。
主要参数及加工效果
原文始发于微信公众号（HSET大族半导体）：半导体low-k晶圆开槽技术，助力集成电路“芯”发展
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