阪大ら,マイクロバンプの銅接合を実現

大阪大学とダイセルは,新たな銀膜接合技術の開発により2.5Dと3D用のマイクロバンプ接合において,低温(180~250℃),低加圧(0~0.4MPa),短時間(10分),直径20um,ピッチ150umのCu-Agマイクロバンプ接合を実現した(ニュースリリース)。

先端パッケージ高密度実装では,半導体の微細高集積化に伴う接続端子の急激な増加と超微細化が求められ,現状で20~30µmサイズの接合技術の10µmを切るレベルへの超微細化と,エネルギー密度の急増に対する放熱材料の開発や熱応力の緩和等が求められている。

現在,最先端20umのダイ接続にはCuピラーにはんだめっきが使われているが,生産性に劣りコスト高となっている。20umを切る更なる微細化レベルの実現には,はんだの限界を打ち破る特性が期待できるCu直接接合が必要となる。Cu直接接合は,これまでも世界中で研究開発が報告されているが,Cuの酸化し易さと接合面平滑化の困難さから現実的なプロセスは得られていない。

このような背景の下,チップのI/O端子密度が急速に高まっており,それに相応するように,求められるバンプピッチも小さくなり続けている。マイクロバンプは,ファインピッチに対するこのような要求に応えるために開発されたバンピング技術。現在,マイクロバンプは,40um以下になり高密度パッケージの実現が可能となったが,高温,高加圧,窒素雰囲気等の厳しい接合条件が必要となる。

今回開発したマイクロバンプ接合技術は,伝統的なCuマイクロバンプ上に銀スパッタ膜を付与し,銀膜成長した銀ヒロックにより,低温,低加圧及び大気中の条件での短時間接合を実現した。

この成果は,これまでのファインピッチに対する2.5Dと3D接合プロセスの簡素化に大きく貢献するものだとする。この結果,先端半導体の高性能化・小型化への貢献が期待される。研究グループは今後は新たな挑戦として,銀膜なしのCu直接接合技術の開発に取り組むとしている。

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