隨著EUV曝光技術的發展，半導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，芯片接收側的封裝基板的布線也變得越來越微小。

半導體基板具有多層結構，層與層之間的電信號通過在絕緣層鉆出的微孔進行耦合。目前是通過用激光鉆出約40微米的孔并應用金屬鍍層來完成層間布線的，但隨著芯片的小型化發展，將來封裝基板的孔徑會減小到5微米及以下。

然而，以目前使用的激光加工技術，由于激光器和光學系統的特性，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，還需要一個適合微鉆孔的薄絕緣層。

基于以上背景，近日，在美國丹佛舉行的國際會議ECTC2024（Electronic Components and Technology Conference）上，東京大學、味之素精細技術株式會社、三菱電機株式會社、Spectronix株式會社等四所公司/機構發布了一項聯合開發的新技術。

該技術是用于封裝基板的 3 微米超精細激光鉆孔技術，這對于下一代半導體制造的“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，我們能夠鉆出一個小約一個量級的孔。

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

東京大學將銅蒸鍍在玻璃基板上，然后將銅激光加工成圖案，來制成精細的銅線。味之素精細技術通過在銅布線層上層壓薄膜 ABF，在銅上形成3微米的絕緣層。Spectronic負責波長為 266 納米的 DUV高功率激光器，而三菱電機則設計并改進了專門為深紫外線開發的激光加工機的光學系統，以減小光的聚焦尺寸。

東京大學通過活用AI人工智能的條件搜索結果，在不使用蝕刻技術的情況下能夠在ABF上制作一個直徑為3微米的孔（圖1右，圖2右）。看圖2右側，可以看到只有ABF有穿孔，下面的銅線和玻璃沒有刮擦。使用這項技術，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

這一成就是半導體產業后端路線圖上的一個重要里程碑。通過證明使用激光加工機可以進行下一代微鉆孔，發現可以以低成本進行高自由度的基板加工，從而實現半導體的進一步小型化。未來，我們計劃將這項技術推廣到主要的半導體制造商中。