Fabrication technology of Au micro-bump by electroless plating. 関東化学株式会社技術 開発本部中央研究所第四研究室德久智明 Tomoaki Tokuhisa Central Research Laboratory, Technology & Development Division, Kanto Chemical Co., Inc. 1. はじめに IC IC WB FC 2 WB 1-a Al Au Cu FC 1-b Au FC 2 1 SiP 1 Si 2.5D 3D 2 2013 2014 TSV Through Silicon Via 3D LSI 2.5D 3D 2 TSV 図 1 ワイヤボンディングとフリップチップボンディング図 2 2.5D/3Dパッケージングの例 16 THE CHEMICAL TIMES 2012 No.3( 通巻 225 号 )
20 m Au 2. 現行のマイクロバンプ形成技術における課題 Au 3 6 7 10 Au Au 2 WB 11 m m 1 m 2008 Au FC 12 16 3 5 20 m 10 m 30 m OTK Au 表 1 マイクロバンプ形成におけるめっき法の比較 3. 無電解めっきによる Au マイクロバンプ形成技術の検討 1 1 m/hr Au Au Au 図 3 目標とするマイクロバンプの形態 THE CHEMICAL TIMES 2012 No.3( 通巻 225 号 ) 17
4. マイクロバンプ形成用無電解めっき浴の開発 OTK ph 50 Au Au Au Au 4 20 5 10 m/90min 3 5 表 2 めっき浴のベース組成 図 4 自己触媒型無電解 Au めっきの反応イメージ Au Au ph Cu Cu 3- SPS B JGB PEG 17 19 Au 2 図 5 市販品との析出速度の比較 5. ウエハ上へのマイクロバンプ形成と特性評価 5.1 ウエハめっき 3inch Si Au / Ti or Ni / Cu 15mm 9 16 10 m 30 m 1,200 18 THE CHEMICAL TIMES 2012 No.3( 通巻 225 号 )
/ 3inch 10,000 6 7 Au Au Au FC 5.2 Auマイクロバンプの FE-SEM 観察 Au SEM 8 5 20 m 10 m 30 m FIB FE-SEM 9 SEM 図 8 マイクロバンプの SEM 像と高さ測定 図 6 テスト用ウエハの概略図 図 7 マイクロバンプ形成過程 図 9 FIB により断面加工したマイクロバンプの SEM 像 THE CHEMICAL TIMES 2012 No.3( 通巻 225 号 ) 19
図 10 コプレーナ線路の構造と伝送経路 図 11 Cu 配線から Au バンプおよびパッドの形成過程 5.3 FC 接続と高周波特性評価 10 50 2 2 Cu Au Au 11 Cu Ti Au Au Au Au 20 THE CHEMICAL TIMES 2012 No.3( 通巻 225 号 )
図 12 めっき後の Au バンプおよびパッドの SEM 像と高さ測定 図 14 フリップチップ接続したチップ断面の SEM 像 図 13 フリップチップ接続過程 Au Au SEM 12 10 m FC 13 O 2 325 194Mpa FC FE-SEM SEM 14 FC 40 50 THE CHEMICAL TIMES 2012 No.3( 通巻 225 号 ) 21
図 15 ベクトルネットワークアナライザ (VNA) による S パラメータ測定 図 16 10Gbps 信号伝送試験におけるアイパターン VNA S 15 40GHz 2.5dB 10GHz -2.2dB 2-20dB 10Gbps 16 2 8% 10Gbps 6. 応用技術の検討 3 10 m 20 m 4mm 1 4 3inch 64 FE-SEM 18-a 3 m 90min 22 THE CHEMICAL TIMES 2012 No.3( 通巻 225 号 )
17-a Cu Au Au 10 m 30 m 3 17-b 2 m 17-c 参考文献 1,, 24 12, 36-44 2008 2, Electronic Journal, 216,34-37 2012 3,,,,, 12 7, 588-595 2009 4,,,,, 14 5, 372-374 2011 5,,, 10, 70-71 2004 6,, 52 1,9-16 2004 7,,,, 112, 61-63 2007 8 T.H. Chuang, S.F. Yen, J. Electron. mater., 35 8, 1621-1627 2006 9 T.H. Chuang, C.Y. Cheng, T.C. Chang, J. Electron. mater., 38 12, 2762-2769 2009 10 F.Y. Ouyang, K. Chen, K.N. Tu, Y.S. Lai, Appl. Phy. Lett., 91, 231919 2007 11, 2008-297586 12,,,,,,,,, 18, 51-54 2008 13,,,,,,,,,, 23, 109-110 2009 14 T. Yokoshima, K. Nomura, Y. Yamaji, K. Kikuchi, H. Nakagawa, K. Koshiji, M. Aoyagi, R. Iwai, T. Tokuhisa, M. Kato, Transaction of The Japan Institute of Electronics Packaging, 2 1, 109-115 2009 図 17 マイクロバンプ形成法の応用技術 7. まとめ 20 m 10 m Au Au 15,,,,,,,,,,,, 24, 278-279 2010 16 F. Kato, K. Nomura, T. Yokoshima, S. Nemoto, K. Kikuchi, H. Nakagawa, K. Koshiji, M Aoyagi, R. Iwai, T. Tokuhisa, M. Kato, Proceedings of International Conference on Electronics Packaging, 500-505 2010 17,,, Electrochemistry, 79 3, 172-178 2011 18,,,,, 3 7, 607-612 2000 19,,,, 5 7, 672-676 2002 20,,,,, 42 7, 729-735 1991 THE CHEMICAL TIMES 2012 No.3( 通巻 225 号 ) 23