隨著EUV曝光技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體芯片也逐漸走向小型化，芯片之間的電極間隔變得更小。與此同時(shí)，芯片接收側(cè)的封裝基板的布線(xiàn)也變得越來(lái)越微小。

半導(dǎo)體基板具有多層結(jié)構(gòu)，層與層之間的電信號(hào)通過(guò)在絕緣層鉆出的微孔進(jìn)行耦合。目前是通過(guò)用激光鉆出約40微米的孔并應(yīng)用金屬鍍層來(lái)完成層間布線(xiàn)的，但隨著芯片的小型化發(fā)展，將來(lái)封裝基板的孔徑會(huì)減小到5微米及以下。

然而，以目前使用的激光加工技術(shù)，由于激光器和光學(xué)系統(tǒng)的特性，很難將光聚焦在小直徑上，并且不可能鉆出高縱橫比的孔。因此，還需要一個(gè)適合微鉆孔的薄絕緣層。

基于以上背景，近日，在美國(guó)丹佛舉行的國(guó)際會(huì)議ECTC2024（Electronic Components and Technology Conference）上，東京大學(xué)、味之素精細(xì)技術(shù)株式會(huì)社、三菱電機(jī)株式會(huì)社、Spectronix株式會(huì)社等四所公司/機(jī)構(gòu)發(fā)布了一項(xiàng)聯(lián)合開(kāi)發(fā)的新技術(shù)。

該技術(shù)是用于封裝基板的 3 微米超精細(xì)激光鉆孔技術(shù)，這對(duì)于下一代半導(dǎo)體制造的“后端工藝”是必不可少的。

如圖1所示，將一部分銅線(xiàn)放置在玻璃基板上，并在其頂部制造3微米厚的堆積膜（ABF）。從上方，使用DUV激光打孔機(jī)在5微米的間隔間鉆出直徑為3微米的孔。如右圖的電子顯微照片所示，相較此前的技術(shù)，我們能夠鉆出一個(gè)小約一個(gè)量級(jí)的孔。

圖1：從上方觀察味之素組裝薄膜（ABF）上微孔的電子顯微鏡照片

東京大學(xué)將銅蒸鍍?cè)诓ＡЩ迳希缓髮~激光加工成圖案，來(lái)制成精細(xì)的銅線(xiàn)。味之素精細(xì)技術(shù)通過(guò)在銅布線(xiàn)層上層壓薄膜 ABF，在銅上形成3微米的絕緣層。Spectronic負(fù)責(zé)波長(zhǎng)為 266 納米的 DUV高功率激光器，而三菱電機(jī)則設(shè)計(jì)并改進(jìn)了專(zhuān)門(mén)為深紫外線(xiàn)開(kāi)發(fā)的激光加工機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)，以減小光的聚焦尺寸。

東京大學(xué)通過(guò)活用AI人工智能的條件搜索結(jié)果，在不使用蝕刻技術(shù)的情況下能夠在ABF上制作一個(gè)直徑為3微米的孔（圖1右，圖2右）?？磮D2右側(cè)，可以看到只有ABF有穿孔，下面的銅線(xiàn)和玻璃沒(méi)有刮擦。使用這項(xiàng)技術(shù)，可以在電路板上高速制作任意鉆孔圖案。

圖2：制作的微孔截面的電子顯微鏡照片

這一成就是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)后端路線(xiàn)圖上的一個(gè)重要里程碑。通過(guò)證明使用激光加工機(jī)可以進(jìn)行下一代微鉆孔，發(fā)現(xiàn)可以以低成本進(jìn)行高自由度的基板加工，從而實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體的進(jìn)一步小型化。未來(lái)，我們計(jì)劃將這項(xiàng)技術(shù)推廣到主要的半導(dǎo)體制造商中。