【プログラム】

　半導体実装基板の製造において、めっきは非常に重要なプロセスである。回路導体や層間接続、および部品接合のための端子の表面処理に、半導体側も含めて各種めっき技術が用いられている。半導体の進化に伴う実装基板の技術発展により、要求特性に対してめっき技術もレベルアップが望まれる。本講師はこれまでもAndTech社のセミナーでその概要は述べてきたが、今回は最近の業界動向を踏まえてアップデートしてお話しする。この講習会では他の講師の方々からそれぞれの研究開発成果に関する発表があるので、その前段として基礎的な概念をお話する。

1.AI時代における「めっき技術」の展望

2.回路形成・実装のプロセス概要　

　2-1　最近の半導体実装基板

　2-2　回路形成・接合のプロセス　

3.半導体実装基板に用いるめっき技術の概要

　3-1　電解銅めっき　

　3-2　無電解銅めっき

　3-3　無電解Ni/Auめっき

　3-4　その他のめっき技術

4.まとめ AIもめっきがなければ動かない

【質疑応答】

【キーワード】

最近の半導体実装基板、CoWoS, CoPoS, TSV, SAP, ハイブリッドボンディング, ガラスインターポーザ,電解銅めっき、ビアフィリング，無電解銅めっき、無電解Ni/Auめっき, UBM

【講演のポイント】

AI半導体の実装形態としてはTSMCのCoWoSが代表的で、新たな形態も開発されている。それらには総じて各種めっき技術が適用されており、それらの概要についてわかりやすく解説する。めっきは既存の技術が次世代製品にも適用され、その新たな要求特性に適用して革新し得る利便性の高い基盤技術なのである。新たな形態の基板に、どのようなめっきの革新を行うか、その検討材料を提供したい。

【習得できる知識】

・各種半導体実装基板には、どのようなめっき技術が使われているか。

・回路形成・実装のプロセスはどのようなもので、そこにめっきがどのように使われているか。

・めっきは次世代基板の要求特性にも対応し得るポテンシャルを持つが、さらに適合性を高めるためにどうするか。

・新たな形態の基板に、どのようなめっきの革新を行うか

【プログラム】

　チップレット実装や2.5D/3Dパッケージの進展に伴い、次世代半導体パッケージ基板には、さらなる微細銅配線形成と優れた高周波伝送特性が求められている。弊社では、プライマーと銀ナノ粒子からなるシード層を用いたセミアディティブプロセス「銀SAP」を開発している。本技術は、粗化処理を行うことなく、平滑な絶縁基材上に高い密着性を有する銅配線を形成できる。また、銀と銅のエッチング特性の違いを利用して銀シード層のみを選択的に除去することで、銅配線のサイドエッチングを抑制し、微細配線形成を実現することができる。本講演では、銀SAPによる微細銅配線の形成、基板の特性評価結果、平滑界面におけるめっき膜の密着メカニズムについて紹介する。

1.次世代半導体パッケージ基板への配線形成技術の提案

2.銀シードセミアディティブプロセス（銀SAP）の概要

　2-1 プロセスフロー

　2-2 技術的特徴と優位性

3.銀SAPを用いた微細配線形成

　3-1 L/S=2/2μｍの微細配線形成

　3-2 ビルドアッププロセスによる多層配線形成

4.銀SAPを用いた基板の特性評価

5.平滑界面におけるめっき密着メカニズム

6.結論

【質疑応答】

【キーワード】

半導体パッケージ、銀シード、セミアディティブプロセス、微細配線

【講演のポイント】

次世代半導体パッケージに向けに、独自の銀シード層を用いたセミアディティブプロセス「銀SAP」を紹介します。従来法と比較することで、銀SAPの微細配線形成における優位性、得られた基板の特性について説明します

【習得できる知識】

銀シードを用いた微細配線形成、ビルドアッププロセスによる多層化、得られた基板の特性

【プログラム】

　次世代半導体パッケージではガラス基板が検討されているが、ガラスへの高信頼性・高密着銅めっき技術が、また、B5G/6Gでは、難接着材である低誘電樹脂への投錨効果や接着剤に用いず銅めっきや銅箔との密着性を確保する技術が確立できていない。電子技研では、減圧プラズマを用いた表面改質により基材表面に強固に結合した官能基（-NH基）を形成することにより、難接着材であるガラス・低誘電樹脂への銅めっき、および樹脂を直接接着する前処理技術を開発した。本講演では、本表面改質の原理から難接着材への直接銅めっき、直接接着、TGVへの高密着めっきの実例までを解説するとともに、ガラス基板に関しては、熱膨張係数差に起因するCu/ガラス基板の信頼性低下防止のための無機バッファ層を用いた取り組みを紹介する。

1.(株)電子技研の会社紹介

2.技術課題

3.プラズマを用いた表面改質による接着原理および状態評価

4.表面改質を用いた直接めっき、直接接着技術原理

5.表面改質を用いた直接めっき

　5.1 難接着材（フッ素、LCP、PPE)への直接銅めっき

　5.2 ガラスへの直接及びDLCバッファ層を介した銅めっき

　5.3 ビア、スルーホールへの高密着直接銅めっき

6.表面改質を用いた接着剤レス直接接着技術

　6.1 低誘電率樹脂と金属（Cu)、低誘電率樹脂との直接接着

　6.2 直接接着の応用

　6.3 コア材（PI、LCP）を用いた多層膜の直接接着

7.封止樹脂・接着剤の接着強度改善技術

　7.1 接着剤の接着強度改善(Cu/エポキシ系接着剤)

　7.2 異種材料の密着強度up (金、セラミックスとシリコーン接着剤の密着)

　7.3 高耐熱封止樹脂の密着性改善

【質疑応答】

【プログラム】

　半導体のCu配線は、微細な溝や穴の中を空隙なく銅で埋めることで作られます。この埋め込みを担うのが電解めっきですが、その成否はめっき液や電流条件だけでは決まりません。手前で形成されるシード層の被覆性や膜厚の均一性が、そのまま埋め込みの結果に効いてきます。本講演では、DRAM量産ラインで電解めっき装置を担当してきた立場から、ボトムアップ埋め込みが成立する条件、ボイドやシームが発生する理由、そして現場でそれをどう検出し、どこを直すのかを解説します。シード層については、成膜そのものではなく、めっき側が何を要求するのかという視点で扱います。装置を使う側から見た実際の管理項目と、失敗の型をお伝えします。

1.半導体Cu配線形成の全体像

　1-1 ダマシンプロセスの流れ

　1-2 バリア／シード／めっき／CMPの役割分担

2.シード層に対する、めっき側からの要求

　2-1 被覆性（カバレッジ）が埋め込みに与える影響

　2-2 膜厚均一性と面内の電位分布

　2-3 シード起因の不良が、めっき工程でどう現れるか

3.電解めっきの条件管理

　3-1 めっき液の組成と添加剤（アクセラレータ／サプレッサ／レベラー）の役割

　3-2 ボトムアップ埋め込みが成立する条件 ― 電流密度・電流波形との関係

　3-3 液管理 ― 分析、補給、経時変化

4.欠陥の発生要因と対策

　4-1 ボイド・シーム、突起、面内ばらつき ― 発生位置から原因を読む

　4-2 装置起因か、液起因か、シード起因かの切り分け

　4-3 不良を収束させるまでの進め方 ― 装置の安定化とパラメータ適正化、どちらを先にやるか

5.現場での検出と管理

　5-1 インライン検査で何を見ているか

　5-2 FDC／SPCによる装置状態の監視

　5-3 CMPで顕在化する不良 ― めっき工程へのフィードバックのかけ方

【質疑応答】

【キーワード】

Cu配線／電解めっき／ECD／ダマシンプロセス／シード層／バリアメタル／ボトムアップ埋め込み／添加剤／アクセラレータ／サプレッサ／レベラー／ボイド／シーム／埋め込み不良／めっき液管理／FDC／SPC／歩留まり改善／前工程／DRAM

【講演のポイント】

DRAM量産ファブで電解めっき装置を担当し、Cuのボイド不良を装置の安定化とパラメータ適正化で収束させた経験を持つ。供給側ではなく「装置を使う側」の視点から、現場で何を管理し、どこで失敗するのかを解説する。

【習得できる知識】

・ダマシンプロセスにおける、シード層と電解めっきの役割分担

・ボトムアップ埋め込みが成立する条件と、崩れるときの兆候

・ボイド・シームの発生位置から原因を推定する考え方

・めっき液の管理項目と、経時変化が製品に現れるまでの流れ

・装置起因／液起因／シード起因の切り分け方