中國(guó)粉體網(wǎng)訊  近日，東京大學(xué)宣布成功開(kāi)發(fā)出一項(xiàng)針對(duì)下一代半導(dǎo)體玻璃基板的“激光微孔加工技術(shù)”，可在玻璃材料上實(shí)現(xiàn)高精度、極小孔徑與高縱橫比的微孔加工。實(shí)驗(yàn)中采用的玻璃基板為AGC公司生產(chǎn)的“EN-A1”。

新光刻技術(shù)研發(fā)：基于芯片小型化的現(xiàn)實(shí)需求

隨著光刻技術(shù)的迭代升級(jí)，半導(dǎo)體芯片的物理尺寸持續(xù)縮小。與此同時(shí)，承載半導(dǎo)體芯片的電路板在布線(xiàn)設(shè)計(jì)上，既面臨著線(xiàn)路精細(xì)化的迫切需求，也需要滿(mǎn)足大面積集成的發(fā)展趨勢(shì)。此外，除了5G、6G通信領(lǐng)域，更高頻率的信號(hào)傳輸在其他前沿技術(shù)場(chǎng)景中的重要性也與日俱增。

傳統(tǒng)電路板普遍采用樹(shù)脂作為基板材料，但為了適配上述技術(shù)要求，基板材料正逐步從樹(shù)脂向玻璃轉(zhuǎn)型。玻璃材料具備顯著優(yōu)勢(shì)：一方面，其高頻信號(hào)損耗低，能更好地滿(mǎn)足高速通信的性能需求；另一方面，玻璃基板在大面積范圍內(nèi)能保持優(yōu)異的平整度，且熱膨脹系數(shù)與硅高度匹配，可有效提升器件的可靠性。

在電路板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，前后層布線(xiàn)需要大量通孔實(shí)現(xiàn)電氣連接，而高密度布線(xiàn)則對(duì)微孔加工提出了嚴(yán)苛要求。然而，玻璃作為典型的脆性材料，在加工直徑極小的深孔時(shí)面臨顯著挑戰(zhàn)——鉆孔過(guò)程中容易因應(yīng)力集中導(dǎo)致開(kāi)裂，難以實(shí)現(xiàn)直線(xiàn)度和精度兼具的加工效果。

目前，玻璃微鉆孔技術(shù)主要分為化學(xué)蝕刻和激光鉆孔兩類(lèi)，但這兩種工藝均存在局限性，尚未發(fā)展為成熟的量產(chǎn)技術(shù)。因此，全球范圍內(nèi)正掀起針對(duì)玻璃精細(xì)鉆孔與高縱橫比鉆孔技術(shù)的研發(fā)熱潮，旨在突破現(xiàn)有技術(shù)瓶頸，推動(dòng)玻璃基板在先進(jìn)電子封裝領(lǐng)域的規(guī)�；瘧�(yīng)用。

激光雕琢EN-A1玻璃，解鎖半導(dǎo)體微加工新篇

東京大學(xué)研發(fā)團(tuán)隊(duì)采用單一激光加工工藝，成功在EN-A1玻璃上完成微穿透孔加工。作為半導(dǎo)體襯底材料，EN-A1玻璃兼具優(yōu)異的電氣性能與熱特性。

借助超短脈沖深紫外激光器，團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了對(duì)玻璃材料的微米級(jí)精密加工——穿透孔直徑小于10微米，縱橫比可達(dá)20:1。此前，基于酸性溶液的蝕刻工藝難以制備高縱橫比孔結(jié)構(gòu)，而深紫外激光直接加工技術(shù)不僅突破了這一瓶頸，更實(shí)現(xiàn)了無(wú)裂紋的高質(zhì)量孔型加工。此外，該工藝無(wú)需化學(xué)處理步驟，可顯著減少液體廢棄物處理帶來(lái)的環(huán)境負(fù)擔(dān)。

上方和側(cè)面觀察EN-A1玻璃上鉆孔的微孔顯微圖像  來(lái)源：Toshio Otsu.High-aspect-ratio, 6-μm-diameter through-glass-via fabrication into 100-μm thick EN-A1 by dry laser micro-drilling process

這一成果是下一代半導(dǎo)體制造后處理技術(shù)的重要里程碑。隨著襯底芯材與中介層材料向玻璃基過(guò)渡，該技術(shù)為玻璃基板的通孔加工提供了關(guān)鍵解決方案。未來(lái)，其有望在小芯片（Chiplet）技術(shù)中推動(dòng)半導(dǎo)體器件向更小型化、更高集成復(fù)雜度的方向發(fā)展。

參考來(lái)源:

東京大學(xué)物性研究所

Toshio Otsu.High-aspect-ratio, 6-μm-diameter through-glass-via fabrication into 100-μm thick EN-A1 by dry laser micro-drilling process

(中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/月明)

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