東京工業(yè)大學科學技術創(chuàng)成研究院特種功能集成研究小組的特聘教授--大場隆之教授于2020年6月宣布，研發(fā)了不會損傷超薄晶圓、晶圓切片留白（Dicing Street）寬度縮小至原來四分之一的激光切片加工技術。此次新技術以東京工業(yè)大學為主導，與研究小組“WOW 聯(lián)盟”（由從事半導體元件設計、相關生產設備、材料的企業(yè)組成）合作研發(fā)的。

圍繞半導體元件的高性能、低功耗技術研發(fā)在不斷推進。比方說，晶圓厚度做到微米級別，運用TSV（Through-Silicon-Via）排線技術做到三維壓層等。

為了實現(xiàn)三維壓層，切割薄膜晶圓時，需要消除晶圓邊上的裂紋（Chippping）、且縮小切片留白（Dicing Street）的寬度。其中，被稱為隱形切割（Stealth Dicing, SD）的激光切割技術頗受關注。

研發(fā)小組在此次研發(fā)中著重致力于薄膜晶圓切割工程中的“晶圓損傷程度與發(fā)生位置的定量分析”、“削減切片留白（Dicing Street）”。

在實驗中，實驗小組制作了線寬、線距分別為1um的TEG（Test Element Group）檢測晶圓。此款用于測試的芯片的A1和Ti的成膜厚度分別為30nm。此外，為了檢出晶圓的損害位置，在激光加工區(qū)域（即Dicing Street區(qū)域）平行地設計了間距為1um的“監(jiān)測線路”。在切片后，計算了各個監(jiān)測線路的阻值變化率，并評價了激光加工引起的損害。

左上為TEG晶圓，左下為排線結構、中間為排線的擴大圖，右邊為排線的斷面構造圖 （圖片出自：東京工業(yè)大學）

實驗中，使用了 T EG 晶圓， 模擬 “ SDBG （ Stealth Dicing Before Grinding ）”工藝，使用波長為 1099nm 和 1342nm 的激光進行加工，評價了對厚度為 50um 的晶圓的損害程度。

實驗表明，用波長為1099nm的激光進行加工后，排線的阻值沒有增加，沒有對晶圓造成損害。與之相對，用波長為1342nm的激光進行加工后，作業(yè)中心附近的排線阻值大幅度增加，且晶圓的加工中心附近被破壞。

實際上，隨著激光技術的發(fā)展，其在半導體領域的應用愈發(fā)廣泛，并且在光刻這一關鍵工藝中發(fā)揮著重要作用。近幾年國內半導體產業(yè)進入快車道，激光技術在該領域也獲得了諸多突破。

2020年5月消息，在中國長城科技集團股份有限公司旗下鄭州軌道交通信息技術研究院和河南通用智能裝備有限公司科研人員奮勇攻關、共同努力下，首臺半導體激光隱形晶圓切割機研制成功，填補國內空白，在關鍵性能參數(shù)上處于國際領先水平。我國半導體激光隱形晶圓切割技術取得實質性重大突破，相關裝備依賴進口的局面即將打破。

該裝備通過采用特殊材料、特殊結構設計、特殊運動平臺，可以實現(xiàn)加工平臺在高速運動時保持高穩(wěn)定性、高精度，運動速度可達500mm/S，效率遠高于國外設備。在光學方面，根據(jù)單晶硅的光譜特性，結合工業(yè)激光的應用水平，采用了合適的波長、總功率、脈寬和重頻的激光器，最終實現(xiàn)了隱形切割。

在影像方面，采用不同像素尺寸、不同感光芯片的相機，配以不同功效的鏡頭，實現(xiàn)了產品輪廓識別及低倍、中倍和高倍的水平調整。該裝備還搭載了同軸影像系統(tǒng)，可以確保切割中效果的實時確認和優(yōu)化，實現(xiàn)最佳切割效果。

而在2020年8月，中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所張子旸研究員與國家納米中心劉前研究員合作，在NanoLetters上發(fā)表了研究論文，報道了一種他們開發(fā)的新型5nm超高精度激光光刻加工方法�！　� 

據(jù)悉，研究團隊設計開發(fā)了一種新型三層堆疊薄膜結構。在無機鈦膜光刻膠上，采用雙激光束交疊技術，通過精確控制能量密度及步長，實現(xiàn)了1/55衍射極限的突破，達到了最小5nm的特征線寬。

此外，研究團隊利用這種超分辨的激光直寫技術，實現(xiàn)了納米狹縫電極陣列結構的大規(guī)模制備。同時，該團隊還利用發(fā)展的新技術制備出了納米狹縫電極為基本結構的多維度可調的電控納米SERS傳感器�！　�

值得一提的是，研究團隊所開發(fā)的具有完全知識產權的激光直寫設備，利用了激光與物質的非線性相互作用來提高加工分辨率，其有別于傳統(tǒng)的縮短激光波長或增大數(shù)值孔徑的技術路徑；并打破了傳統(tǒng)激光直寫技術中受體材料為有機光刻膠的限制，可使用多種受體材料，極大地擴展了激光直寫的應用場景。