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激光微加工应用于消费电子领域

2013-01-13 02:12
小鱼时代
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   让电脑和手机的运行速度更快

  随着集成电路外形的变小,电路导线之间的绝缘间隙也越来越窄。传统上,间隙内用到的绝缘材料是二氧化硅。然而,电路速度越高,就要求线路的阻抗更低,也就是说,必须使用介电常数更低(如电阻更高)的材料。因此,所谓低介电常数(low-K,用K表示介电常数)材料引起了人们的兴趣。

图 4

  传统上,人们采用二氧化硅来作为低介电常数材料,但这降低了孔隙度。因此,考虑采用全新的材料,通过增加空气含量来提高孔隙度,从而降低介电常数值。内存芯片这种快速的处理器是由紧密分布在大型硅晶圆上的薄外延层物体生成。单切面临的问题在于低介电常数材料是很软的。所以传统的钻石圆锯会对电路造成包括脱层在内的巨大损害(见图4)。不过,对于不生产内存设备的厚晶圆来说,激光锯切的成本不是很划算,当前还不是很实用。

图5

  因此,现在首选的方法是混合工艺。特别地,355纳米调Q半导体泵浦固体激光器被用来切割松软的外延层以消除开裂。接下来使用机械锯切来切割晶圆。图5显示了两种工艺同时使用的情况。如果晶圆设计中电路之间的芯片间隔较宽,激光可以单程沿着每一条芯片间隔边缘进行窄刻划。如果芯片间隔较窄,需要使用多条并行光束进行单次宽刻划,宽度要足够容纳锯片切割。在同样的处理速度下,前一种工艺需要的激光能量更少,也就是工艺成本更低,因此常被使用。这种工艺的关键激光参数是光束质量和高重复频率。这种应用的典型激光器是AVIA 355-23-250,能够提供需要的每脉冲30微焦耳的光束质量,并且M2值小于1.3。另外,其重复频率为250千赫,在50%脉冲波动叠加时支持200毫米/秒的刻划速度。

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