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JCUテクニカルレポート バックナンバー一覧

JSOLDER BUHD & CU-BRITE BUHD

総合研究所
エレクトロニクス技術開発2部
佐藤 琢朗Takuro SATO / 桜庭 美緒Mio SAKURABA / 小坂 美紀子Mikiko KOSAKA / 時尾 香苗Kanae TOKIO

はじめに

半導体と回路基板の接続に用いられている金属バンプは、めっきの他に導電性ペーストを用いた印刷や金属ボールの搭載等の手法で作製される。めっきを用いた手法は他の方法よりも微細なパターンに金属バンプを形成する事が可能であることから、近年の半導体の高密度化に伴いますます需要が大きくなってきている。
めっきで金属バンプを形成するにあたっては、電流密度と高さの均一性が以前から課題となっている。特に電流密度に関しては、バンプの高さがめっきの成膜速度に依存するため、コストや生産性の面からも重要である。
本稿で紹介する「JSOLDER BUHD」と「CU-BRITE BUHD」の2つのプロセスは、それぞれSn-AgとCuの高速バンプめっきプロセスである。この両プロセスは従来の面均性を損なわずに高電流密度でのバンプ形成が可能となっており、更なる生産性の向上やコスト低減が期待できる。

JSOLDER BUHD

JSOLDER BUHDは半光沢Sn-Ag高速バンプめっきプロセスである。現在Sn-Agバンプめっきプロセスは低電流密度での作業が主流となっているが、本プロセスでは10~15A/dm²と高電流密度での作業が可能となる。15A/dm²でのめっきの析出速度は約7μm/minである。
従来、高速めっきではウエハー面内での膜厚やAg析出比率の均一性が課題となっていたが、JSOLDER BUHD プロセスの添加剤効果によって高速でも面内の均膜性に優れ、かつAg析出比率も安定しているバンプめっきが可能となっている。またAg共析比率は浴中の金属濃度によって調整することができ、要求に応じて対応することが可能である。


めっき液の各成分(金属、酸、添加剤)は分析管理でき、安定した浴管理ができるため50AH/Lまで安定しためっき性能を保つことができる。
バンプ外観は比較的平滑であり、リフロー性も良好でボイドフリーのバンプ形成が可能である。(図1)
また、低α線仕様にも対応可能である。

JSOLDER BUHDは半光沢Sn-Ag高速バンプめっきプロセスである。現在Sn-Agバンプめっきプロセスは低電流密度での作業が主流となっているが、本プロセスでは10~15A/dm²と高電流密度での作業が可能となる。15A/dm²でのめっきの析出速度は約7μm/minである。
従来、高速めっきではウエハー面内での膜厚やAg析出比率の均一性が課題となっていたが、JSOLDER BUHD プロセスの添加剤効果によって高速でも面内の均膜性に優れ、かつAg析出比率も安定しているバンプめっきが可能となっている。またAg共析比率は浴中の金属濃度によって調整することができ、要求に応じて対応することが可能である。


めっき液の各成分(金属、酸、添加剤)は分析管理でき、安定した浴管理ができるため50AH/Lまで安定しためっき性能を保つことができる。
バンプ外観は比較的平滑であり、リフロー性も良好でボイドフリーのバンプ形成が可能である。(図1)
また、低α線仕様にも対応可能である。

CU-BRITE BUHD

CU-BRITE BUHDは、無光沢の高速硫酸銅バンプめっきプロセスである。従来の当社光沢バンプめっきプロセスでは電流密度10A/dm²が成膜の限界であったが、更なるパフォーマンスの向上を目標にしており、電流密度20A/dm²でも安定した形状のバンプを形成する事が可能である。20A/dm²の析出速度は約4.4μm/minであり、約23minで100μmのCuバンプが形成できる計算になる。
めっき液の温度はめっきの析出速度と密接な関係があり、温度を高くするほど高電流密度の電気めっきが可能である事はよく知られている。しかし、従来の硫酸銅めっきに含まれる光沢剤は温度に非常に敏感であり、液温が高い状態では性能が安定しない。この事から通常25℃近辺でしか光沢の硫酸銅めっきは行われない。CU-BRITE BUHDプロセスの添加剤はこのような光沢剤を使用しておらず、温度の上昇に対して非常に安定である。これにより、高温でも安定しためっき析出が得られ、高速でのCuバンプめっきが可能となっている。無光沢のため表面形状はやや粗さが見られるが、均一性においてはほぼ安定した形状を維持している。(図2)

CU-BRITE BUHDは、無光沢の高速硫酸銅バンプめっきプロセスである。従来の当社光沢バンプめっきプロセスでは電流密度10A/dm²が成膜の限界であったが、更なるパフォーマンスの向上を目標にしており、電流密度20A/dm²でも安定した形状のバンプを形成する事が可能である。20A/dm²の析出速度は約4.4μm/minであり、約23minで100μmのCuバンプが形成できる計算になる。
めっき液の温度はめっきの析出速度と密接な関係があり、温度を高くするほど高電流密度の電気めっきが可能である事はよく知られている。しかし、従来の硫酸銅めっきに含まれる光沢剤は温度に非常に敏感であり、液温が高い状態では性能が安定しない。この事から通常25℃近辺でしか光沢の硫酸銅めっきは行われない。CU-BRITE BUHDプロセスの添加剤はこのような光沢剤を使用しておらず、温度の上昇に対して非常に安定である。これにより、高温でも安定しためっき析出が得られ、高速でのCuバンプめっきが可能となっている。無光沢のため表面形状はやや粗さが見られるが、均一性においてはほぼ安定した形状を維持している。(図2)

おわりに

今回紹介した2つのプロセスは金属種こそ異なるが、共に高電流密度でパフォーマンスを発揮するプロセスである。高性能と低コストという相反する要求が市場で叫ばれる中で、当社としても技術を研鑽し対応していきたい。

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JCUテクニカルレポート 93号 2013年1月