半導体基板にレーザー加工のみで極微細の穴を開ける技術を開発：材料技術

東京大学らは、パッケージ基板に極微細の穴を開ける加工技術を共同開発した。ガラス基板上の絶縁層に、レーザー加工のみで直径3μmの穴を作成できる。

[MONOist]

　東京大学は2024年5月31日、半導体チップとプリント配線基板を電子接続する中間的な基板「パッケージ基板」に、極微細の穴を開ける加工技術を開発したと発表した。同大学が産学官協創の場として設立した「TACMIコンソーシアム」において、味の素ファインテクノ、三菱電機、スペクトロニクスと共同で開発した技術だ。

半導体基板へのレーザー微細穴開け加工技術の概要［クリックで拡大］ 出所：東京大学

　同加工技術では、ガラス基板上の絶縁層に、レーザー加工のみで直径3μmの穴を作成できる。

　まず、東京大学がガラス基板上に銅を蒸着し、レーザー加工でパターン状に削り取った微細な銅の配線を作成。この上に、味の素ファインテクノが半導体向け層間絶縁体「味の素ビルドアップフィルム（ABF）」を3μmの厚さに積層した。穿孔に用いる波長266nmの深紫外（DUV）高出力レーザーはスペクトロニクスが担当し、三菱電機がレーザー加工機の集光サイズを改良して、従来よりも小さくした。

　東京大学によるAI（人工知能）を使った条件探索に基づいて、ABFにDUVレーザーを照射したところ、5μm間隔で直径3μmの穴を開けることに成功した。断面電子顕微鏡写真で確認すると、穴はABFのみに作成されており、銅の配線やガラス基板は削られていなかった。

作成した微細穴を上から見た電子顕微鏡写真［クリックで拡大］ 出所：東京大学

作成した微細穴の断面電子顕微鏡写真［クリックで拡大］ 出所：東京大学

　開発した技術は、従来の手法と比べて微小な穴を開けられる。微細化が進む半導体チップにおいて、基板間配線の高密度化や自由度の高い基板加工が可能になる。

　4者は今後、レーザー加工で対応可能な範囲を拡大する研究を進めつつ、同技術の産業応用に向け、半導体メーカーなどに働きかけていく。

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