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無電解めっき2022-08-24T11:31:11+02:00

Pac Techの無電解めっき

半導体産業では、ボンディングパッド表面の仕上げに無電解(E-less)めっきプロセスが使用されています。この仕上げ加工は、はんだ付け性/信頼性など、さまざまなメリットをもたらします。パッド材料やバックエンドプロセスにより、めっき組成を適切に選択する必要があります。

めっき例

  • e-Ni/Au
  • e-Ni/Pd
  • e-Ni/Pd/Au
  • e-Ni/Ag

Pac Techは、半導体ウェーハ用無電解めっきの総合ソリューションプロバイダーとして、25年以上の経験を有しています。お客様のニーズに合わせて、様々なご提案をさせていただきます。

  • ウェーハレベルパッケージングサービス(WLPサービス)
    生産開始時の導入的なご提案として、委託加工サービス/WLPサービスを提供します。投資額を抑えた量産、少量生産、研究開発、セカンドソーシングなどにお勧めです。
  • めっきライン・めっき薬品
    自社工場での量産に対応するため、全自動無電解めっきライン「PacLine」とめっき薬液を提供します。
  • ターンキーソリューション
    WLPサービスで少量生産を開始し、当社の装置と薬品を購入された場合、当社の提案するターンキーソリューションにより、自社工場での大量生産にスムーズに移行することができます。
    ライン導入時には、プロセスレシピやオペレーショントレーニングを含むパッケージを提供します。
無電解Ni/Auメッキの概要2021-12-21T12:24:36+01:00

UBM (Under-Bump-Metallization) は、すべてのバンプ形成プロセスにおいて不可欠な要素である。この層は通常,物理的気相成長法(PVD),電気メッキ,無電解メッキによって形成される。これら3つのUBM技術の選択は、コストと信頼性によって決定されることが多い。PVDと電気メッキの技術は、高真空とフォトリソグラフィーの工程を必要とするため、高コストオペレーションとみなされる。無電解ニッケル・金プロセス技術は、シンプルな湿式化学プロセスであり、自己パターニングが可能なため、設備投資と運用コストの合計で低コストにつながります。

銅系半導体へのめっき加工2021-12-21T12:24:39+01:00

銅系半導体の場合、ニッケルめっき浴、金めっき浴はアルミ系半導体の場合と同じです。酸による洗浄工程は、通常、汚染物質を除去し、I/O パッドの表面から酸化銅を除去するために行われる。銅の活性化工程は、ラミネート基板めっき業界で使用されているものと同様で、通常はパラジウムベースの触媒を使用します。銅半導体めっきのノウハウは、周囲のパッシベーションを活性化することなく、銅のI/Oパッドを選択的に触媒作用させることができることです。

この無電解めっきプロセスは本質的に低コストであり、フリップチップやWLCSPバンピングのほかにも、以下のようなさまざまな用途に使用することが可能である。

  1. ポリマーフリップチップ(1~5μmのNi/Au+導電性エポキシ)。
  2. 異方性導電接着剤(10-25umの高さのNi/Au+ACFまたはACA材料)
  3. ワイヤーボンディング用銅およびアルミのパッド表面処理(Ni/Au、Ni/Pd、またはNi/Pd/Auの2~5um)。
  4. プローブテスト用銅パッドのリサーフェシング(2-5 um Ni/Au, Ni/Pd, またはNi/Pd/Au)

ウエハーのカセットを自動無電解めっきラインで一括処理することにより、高スループット、低コストを実現しています。ニッケルめっきは、金属が露出している面(アルミニウムや銅)にのみめっきを施すため、選択性が高く、UBMの成膜技術として大きなコスト優位性を持っています。従来のUBM析出技術と比較すると、無電解ニッケルの使用には以下のような利点があります。

  • はんだ付け可能な領域を定義するための処理工程(真空金属蒸着、フォトリソグラフィー、マスクエッチングなど)が不要である。
  • 一つのシステムで、すべてのウェーハサイズをチェンジオーバーすることなく処理できる(3″~12″)。
  • めっき技術の設備投資が比較的少なくて済む。
  • 運用コスト(人件費、諸経費)が削減できる。

しかし、集積回路の無電解めっきは、回路を作成するための材料とプロセスの工場固有のばらつきがあるため、困難な場合があります。アルミニウム(または銅)合金の組成、パッド金属下のサブ構造、パッシベーション材料と品質、パッド電位、エネルギー感度(放射線と接地効果)すべてが、めっき速度、均一性、ニッケルの付着に影響を及ぼします。

プロセスの詳細(固有の技術)は一般に特許とはみなされないため、開発者はそのプロセスを独自のものとして扱っています。そのため、無電解ニッケルめっきの詳細を知ることは容易ではありません。

プロセスの最初の3つのステップは、めっきプロセス全体の選択性、ニッケルの形態、アルミニウム(または銅)パッドへのニッケルの接着を決定する上で重要です。一般に、触媒(亜鉛またはパラジウム)の粒子が細かく、均一な薄層を形成するプロセスが、最良のニッケルめっき構造を生み出します。この望ましい構造を作り出すには、特定の化学物質と絶対的な成分比率が重要です。適切なめっき薬品を選択することに加え、製造現場でプロセスを実施する際には、入手可能性、原産地、価格、毒性、浴寿命、廃棄物処理/廃棄、薬品に関する環境問題などを考慮する必要があります。

アルミニウム系半導体へのめっき加工2021-12-21T12:25:38+01:00

アルミニウムベースの集積回路の場合、無電解ニッケル層を蒸着するための化学的シーケンスは、以下のステップで構成されています。

  1. ウェハーの取り扱い、保管、または製造工程のばらつきによって発生した有機物やシリコンベースの汚染をパッドから取り除く。
  2. アルミニウムパッド表面に蓄積された酸化物を除去する。これは通常、苛性ベースのエッチング剤を用いて行われる。
  3. アルミニウムの表面を活性化する。酸化亜鉛の溶液を使用して、電気化学反応によりパッドのアルミニウムの一部を亜鉛に置き換えます。この亜鉛層を剥離し、再度ジンケート処理を行うことで、より質の高い亜鉛層が形成されることが実証研究により明らかになっている(いわゆる「ダブルジンケート」)。この亜鉛層がアルミパッドの電位を変化させ、硫酸ニッケル溶液に浸すと、ニッケルがこの亜鉛に代わり、自己触媒的にニッケル反応が継続する。ニッケルめっき浴の時間、温度、pH、薬品濃度を調整することで、1〜25ミクロンのニッケル構造を形成することができる。
  4. ほとんどの用途では、ニッケル析出プロセスの直後にはんだを析出させることはありません。ニッケルの表面はすぐに酸化してしまうため、通常はニッケルの上に貴金属の薄層を蒸着して、表面を酸化から保護します。無電解ニッケルプロセスと互換性のある2つの一般的な金属(PdとAu)があり、無電解または無電解ベースのプロセスを使用して、同じめっきライン内で順次析出することができます。

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